Asam nukleat

Asam nukleat(bahasa Inggris:nucleic acid) adalahmakromolekulbiokimiayang kompleks, berbobot molekultinggi, dan tersusun atas rantainukleotidayang mengandunginformasi genetik.  Struktur asam nukleat terdiri dari rantai molekul yang panjang dan tersusun atas molekul kompleks polinukleotida
Asam nukleat yang paling umum adalahasam deoksiribonukleat(DNA) danasam ribonukleat(RNA).Asam nukleat ditemukan pada semuaselhidup serta padavirus. Nama asam nukleat diberikan karena awalnya ditemukan di dalaminti (nukleus) seleukariota. Meskipun belakangan diketahui bahwa asam nukleat juga ditemukan dimitokondriadankloroplas, serta disitoplasmaselprokariota.
Asam nukleat merupakanbiopolimer, danmonomerpenyusunnya adalahnukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitubasanitrogenheterosiklik(berupapurinataupirimidin),gulapentosa, dan gugusfosfat. Jenis asam nukleat (DNA dan RNA) dibedakan oleh jenis gula dan basa nitrogen yang mereka miliki.Adenina,sitosina, danguaninadapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkantiminadapat ditemukan hanya pada DNA danurasildapat ditemukan hanya pada RNA.
Asam nukleat adalah biomolekul yang penting. Molekul ini ditemukan berlimpah di semua makhluk hidup; mereka berfungsi untuk membuat, menyandikan, dan menyimpan informasi genetik di setiap sel hidup dari setiap bentuk kehidupan di Bumi. Selain itu, mereka juga mengirimkan dan mengekspresikan informasi tersebut, baik dalam operasi internal sel hingga meneruskannya ke generasi selanjutnya. Informasi disandi dan disampaikan melaluiurutan asam nukleat. Urutan spesifik dalampasangan basaDNA yang membawa informasi genetik ini disebutgen. Melalui RNA, urutan pasangan basa menghasilkanasam aminodan selanjutnyaprotein, yang menentukan kerangka dan menjadi bagian dari sebagian besar proses kimiawi dalam tubuh makhluk hidup.
Ilmuwan SwissFriedrich Mieschermenemukan zat yang kaya fosfat darinukleussel darah putihpada tahun 1869, ia menyebutnya nuklein.Pada awal 1880-anAlbrecht Kosselmemurnikan zat tersebut dan menemukan sifatnya yang sangat asam. Ia kemudian juga mengidentifikasinukleobasa. Pada tahun 1889,Richard Altmannmenciptakan istilah asam nukleat. Pada tahun 1938Astburydan Bell menerbitkan pola difraksi sinar-X dari DNA.Pada tahun 1953,WatsondanCrickmengidentifikasistruktur DNA.
Asam nukleat adalah nama umum untuk DNA dan RNA, yang tergolong kelompokbiopolimer,dan identik denganpolinukleotida. Nama asam nukleat diberikat karena awalnya mereka ditemukan di dalamnukleusdan karena keberadaan gugus fosfat (terkait dengan asam fosfat).Meskipun pertama kali ditemukan di dalam inti seleukariota, saat ini telah diketahui bahwa asam nukleat ditemukan di semua bentuk kehidupan, termasuk di dalambakteri,arkea,mitokondria,kloroplas, danvirus(meskipun ada perdebatan mengenaistatus kehidupan virus). Semua sel hidup mengandung DNA dan RNA (kecuali beberapa sel sepertisel darah merahmamalia yang matang), sedangkan virus mengandung DNA saja atau RNA saja, dan tidak keduanya.Komponen dasar asam nukleat biologis adalahnukleotida, yang masing-masing mengandung gula pentosa (ribosaataudeoksiribosa),gugus fosfat, danbasa nukleotida.Asam nukleat juga bisa diproduksi di laboratorium melalui penggunaanenzim(DNA dan RNA polimerase) dan melaluisintesis kimia fase padat. Metode kimiawi juga memungkinkan pembentukan asam nukleat termodifikasi yang tidak ditemukan secara alamiah,misalnyaasam nukleat peptida.
Asam nukleat umumnya merupakan molekul yang sangat besar. Molekul DNA mungkin merupakan molekul individual terbesar yang diketahui. Molekul asam nukleat biologis diketahui memiliki rentang ukuran dari 21 nukleotida (RNA interferensi kecil) hingga kromosom besar (kromosom manusia 1adalah molekul tunggal yang mengandung 247 jutapasangan basa).
Pada kebanyakan kasus, secara alamiah, molekul DNA berupaunting gandasedangkan molekul RNA berunting tunggal.Namun, ada banyak pengecualian, misalnya beberapa virus memiliki genom yang terbuat dariRNA unting gandadan virus lain memiliki genomDNA berunting tunggal,dan dalam beberapa keadaan, struktur asam nukleat dengantigaatauempatunting dapat terbentuk.
Asam nukleat adalahpolimerlinier (rantai) dari nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen:nukleobasaberupapurinataupirimidin(kadang-kadang disebutbasa nitrogenatau hanyabasa),gulapentosa, dangugus fosfat. Substruktur yang hanya terdiri dari nukleobasa ditambah gula disebutnukleosida. Kedua jenis asam nukleat (DNA dan RNA) memiliki perbedaan dalam struktur gulanya: DNA mengandung 2'-deoksiribosa, sedangkan RNA mengandungribosa(satu-satunya perbedaan antara kedua jenis gula tersebut adalah keberadaangugus hidroksil). Selain itu, nukleobasa yang ditemukan dalam dua jenis asam nukleat juga berbeda:adenina(A),sitosina(C), danguanina(G) ditemukan pada RNA dan DNA,timina(T) hanya ditemukan pada DNA, danurasil(U) hanya ditemukan pada RNA.
Gula dan fosfat dalam asam nukleat terhubung satu sama lain secara berselang-seling membentuk rantai yang memanjang (disebut "tulang punggung" gula-fosfat) melalui ikatanfosfodiester.Dalamnomenklatur konvensional, karbon yang terikat pada gugus fosfat disebut karbon ujung-3 dan ujung-5 dari gula. Penamaan ini dijadikan petunjuk arah pada asam nukleat; ujung-ujung molekul asam nukleat disebut sebagai ujung-5 dan ujung-3. Nukleobasa berikatan dengan gula melalui ikatan N-glikosidik yang melibatkan cincin nitrogen nukleobasa (N-1 untuk pirimidin dan N-9 untuk purin) dan karbon 1' dari cincin gula pentosa.
Nukleosida nonstandar juga ditemukan pada RNA dan DNA, dan biasanya muncul dari modifikasi nukleosida standar di dalam molekul DNA atau saattranskripsiRNA primer (fase awal). MolekulRNA transfer(tRNA) mengandung sejumlah besar nukleosida termodifikasi.
Asam nukleat unting ganda disusun dari urutan nukleotida yang komplementer, denganpasangan basa Watson-Crickyang ekstensif menghasilkanstruktur pilinan ganda tiga dimensiyang sangat seragam dan berulang.Sebaliknya, molekul RNA dan DNA unting tunggal tidak hanya berada dalam bentuk pilinan ganda biasa dan dapat mengadopsistruktur tiga dimensi yang sangat kompleks. Struktur kompleks ini didasarkan pada bentangan pendek urutan pasangan basa intramolekul, termasuk pasangan basa Watson-Crick dan lainnya, serta berbagai interaksi tersier yang kompleks.
Molekul asam nukleat biasanya tidak bercabang dan dapat berbentuk linier dan sirkuler. Sebagai contoh, kromosom bakteri,plasmid,DNA mitokondria, dan DNA kloroplas biasanya merupakan molekul DNA unting ganda melingkar, sedangkan kromosom inti sel eukariota biasanya berupa molekul DNA unting ganda yang linier.Sebagian besar molekul RNA berbentuk linier dan berunting tunggal, tetapi molekul melingkar dan bercabang dapat dihasilkan dari reaksipenjalinan RNA.Jumlah total pirimidin sama dengan jumlah total purin. Diameter pilinan berukuran sekitar 20Å.
Satu molekul asam nukleat (baik DNA atau RNA) berbeda satu dengan yang lain, terutama dalamurutan nukleotida. Urutan nukleotida sangat penting dalam biologi karena mereka membawa instruksi akhir yang menyandikan semua molekul biologis: kumpulan molekul, struktur subseluler dan seluler, organ, hingga organisme, dan secara langsung memungkinkan kognisi, memori, dan perilaku (lihatgenetika). Berbagai upaya besar telah dilakukan untuk mengembangkan metode eksperimental guna menentukan urutan nukleotida dari molekul DNA dan RNA biologis,dan saat ini ratusan juta nukleotidadiurutkansetiap hari di pusat-pusat genom dan laboratorium-laboratorium yang lebih kecil di seluruh dunia. Selain memelihara basis data urutan asam nukleat diGenBank,Pusat Informasi Bioteknologi Nasional(NCBI) juga menyediakan sarana analisis dan sumber daya untuk pengambilan data di GenBank dan data biologis lainnya yang tersedia melalui situs web NCBI.
Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah asam nukleat yang mengandung instruksi genetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi semua makhluk hidup. Segmen DNA yang membawa informasi genetik ini disebutgen. Urutan DNA lainnya memiliki tujuan struktural atau terlibat dalam pengaturan penggunaan informasi genetik ini. Bersama dengan RNA dan protein, DNA adalah salah satu dari tiga makromolekul utama yang penting bagi semua bentuk kehidupan. DNA terdiri dari dua polimer panjang yang disusun oleh unit sederhana yang disebut nukleotida, dengan tulang punggung yang terbuat dari gula dan gugus fosfat yang digabungkan oleh ikatanester.
Kedua unting DNA memiliki arah yang saling berlawanan. Salah satu dari empat jenis nukleobasa menempel pada setiap gula. Urutan keempat nukleobasa di sepanjang tulang punggung inilah yang menyandikan informasi berupa kode genetik, yang selanjutnya menentukan urutan asam amino sebagai penyusun protein. Pembacaan kode dilakukan dengan menyalin bentangan DNA menjadi RNA dalam proses yang disebuttranskripsi. Di dalam sel, DNA diatur menjadi struktur panjang yang disebutkromosom. Selama pembelahan sel, kromosom ini digandakan dalam prosesreplikasi DNA, sehingga masing-masing sel memiliki kromosom yang lengkap. Organisme eukariota (hewan, tumbuhan, fungi, dan protista) menyimpan sebagian besar DNA mereka di dalam inti sel dan sebagian kecil DNA mereka dalam organel seperti mitokondria atau kloroplas. Sebaliknya, prokariota (bakteri dan arkea) hanya menyimpan DNA mereka di dalam sitoplasma. Di dalam kromosom, protein kromatin sepertihistonmemadatkan dan mengatur DNA. Struktur kompak ini memandu interaksi antara DNA dan protein-protein lain, membantu mengontrol bagian mana dari DNA yang ditranskripsi.
Asam ribonukleat (RNA) berfungsi mengubah informasi genetik dari gen menjadi urutan asam amino yang menyusun protein. Ada tiga tipe RNA, yaituRNA transfer(tRNA),RNA duta(mRNA), danRNA ribosomal(rRNA). RNA duta berfungsi untuk membawa informasi urutan genetik antara DNA dan ribosom sehingga mengarahkan sintesis protein. RNA ribosomal merupakan komponen utama ribosom, dan mengkatalisis pembentukan ikatan peptida. RNA transfer berfungsi sebagai molekul pembawa asam amino yang akan digunakan dalam sintesis protein dan bertanggung jawab untuk menyandi mRNA. Selain ketiganya, banyakkelas RNA lainyang diketahui saat ini.
Analog asam nukleatbuatan telah dirancang dan disintesis oleh ahli kimia, termasukasam nukleat peptida,morfolinodanasam nukleat terkunci,asam nukleat glikol, danasam nukleat treosa. Masing-masing dari mereka berbeda dari DNA atau RNA alamiah dalam tulang punggung molekulnya.