Apa itu Nukleotida

Proyek genom manusia, diluncurkan pada 1990 dengan anggaran 3 miliar dolar, menetapkan tujuan global untuk memetakan basis kimiawi yang menghasilkan DNA kita dan mengidentifikasi semua gen yang ada dalam genom spesies manusia. Pengurutan selesai pada tahun 2003, 13 tahun kemudian.

Berkat karya besar pemotongan molekuler dan genetik ini, kita sekarang tahu bahwa genom manusia mengandung sekitar 3.000 juta pasangan basa dan 20.000-25.000 gen. Meski begitu, masih banyak yang harus dijelaskan, karena fungsi setiap bagian informasi genetik yang telah kita kodekan di setiap sel kita tidak diketahui.

Saat para ilmuwan menyelidiki, populasi umum menjadi semakin sadar akan apa itu genetika, ilmu yang mempelajari alfabet molekul yang mengatur dan menyandikan hereditas dan masing-masing fungsi vital kita. Kita bukan apa-apa tanpa gen kita dan, meskipun tidak terlihat dengan mata telanjang, semua materi “ada” berkat mereka. Karena kita tidak dapat memperoleh pengetahuan tanpa memulai dari awal, dalam artikel ini kami memperkenalkan Anda pada struktur basal yang mengkode keberadaan kita: nukleotida DNA.

Pengertian

Nukleotida didefinisikan sebagai molekul organik yang dibentuk oleh penyatuan kovalen nukleosida (pentosa + basa nitrogen) dan gugus fosfat.

Urutan nukleotida adalah kata genetiknya sendiri, karena urutannya mengkode sintesis protein oleh mesin seluler dan, karenanya, metabolisme makhluk hidup. Tapi jangan terlalu terburu-buru: pertama-tama kita akan fokus pada masing-masing bagian yang memunculkan molekul unik ini.

Di dalam inti sel eukariotik terdapat zat, nuklein. Struktur inilah yang diberi nama nukleotida. Nukleotida adalah makromolekul yang sangat kompleks, karena terdiri dari tiga molekul lain: asam fosfat, pentosa atau karbohidrat dengan lima atom karbon (dapat berupa ribosa atau deoksiribosa) dan basa nitrogen.

Nukleotida merupakan komponen yang dapat bertindak sebagai monomer dalam asam nukleat (DNA atau RNA), membentuk rantai linier, atau bertindak sebagai molekul bebas (seperti halnya dengan ATP).

Basa nitrogen nukleotida dapat berupa purin (adenin atau guanin), pirimidin (timin, sitosin, atau urasil) atau isoaloksasin (flavin). DNA terbentuk dengan adenin, guanin, timin, dan sitosin, sedangkan adenin, guanin, sitosin, dan urasil terlibat dalam RNA.

Nukleotida berbasis purin atau purina disebut adenosin (berbasis adenin) atau guanosin (berbasis guanin). Namun, nukleotida berbasis pirimidin dikenal sebagai timidin (berbasis timin), sitidin (berbasis sitosin) atau uridin (berbasis urasil).

Gula nukleotida, pada gilirannya, termasuk dalam kelompok pentosas, karena ia memiliki lima atom karbon. Dapat diobati dengan ribosa atau deoksiribosa.

Mengenai asam fosfat, akhirnya, setiap nukleotida dapat mengandung satu (nukleotida-monofosfat), dua (nukleotida-difosfat) atau tiga (nukleotida-trifosfat). Gugus fosfat ini memberikan nukleotida ikatan energi yang tinggi, sehingga mereka diambil sebagai sumber transfer energi oleh sel.

Ketika nukleotida memiliki satu gugus fosfat, ia berada dalam keadaan stabil. Namun, dengan setiap tambahan gugus fosfat, nukleotida menjadi lebih tidak stabil dan ikatan fosfor dan fosfat melepaskan energi dengan memecahnya melalui hidrolisis.

Struktur

Nukleotida sel adalah kombinasi basa nitrogen dan sejenis gula. Lima basa nitrogen yang paling umum adalah adenin, timin, urasil, guanin, dan sitosin. Semuanya berstruktur datar dan saling melengkapi (misalnya, adenin selalu berikatan dengan tinin atau urasil).

Sedangkan untuk gula, ribosa adalah yang paling umum di nukleotida yang ditemukan di RNA dalam sel dan deoksiribosa adalah yang paling umum di nukleotida yang ditemukan di DNA. Oleh karena itu, nukleotida terdiri dari basa nitrogen (misalnya adenin) dan gula seperti deoksiribosa.

Basa nitrogen melekat pada gula melalui ikatan yang disebut ikatan n-glikosidik. Ikatan atau penyatuan ini dibentuk antara karbon nomor 1 ribosa atau deoksiribosa dan, sebaliknya, nitrogen 1 basa atau nitrogen 9. Molekul yang dihasilkan disebut nukleosida. Setelah nukleosida terbentuk, asam fosfat ditambahkan ke dalamnya dan nukleotida terstruktur secara pasti.

1. Pentosa

Pentase adalah monosakarida, karbohidrat sederhana (gula), dibentuk oleh rantai 5 atom karbon terikat yang memenuhi fungsi struktural yang jelas. Pentosa bisa menjadi ribosa, yang menimbulkan ribonukleosida, struktur dasar RNA. Sebaliknya, jika ribosa kehilangan atom oksigen, deoksiribosa muncul, pentosa yang merupakan bagian dari deoksiribonukleosida, struktur utama DNA.

2. Basa nitrogen

Seperti yang telah kita katakan sebelumnya, pentosa dan basa nitrogen menimbulkan ribonukleosida atau deoksiribonukleosida, tetapi apakah basa itu? Basa nitrogen adalah senyawa organik siklik yang mencakup dua atau lebih atom nitrogen. Di dalamnya ada kunci kode genetik, karena mereka memberi nama spesifik untuk setiap nukleotida tempat mereka menjadi bagian. Ada 3 jenis senyawa heterosiklik ini:

Basa purin nitrogen: adenin (A) dan guanin (G). Keduanya adalah bagian dari DNA dan RNA. Basa nitrogen pirimidin: sitosin (C), timin (T) dan urasil (U). Timin unik untuk DNA, sedangkan urasil unik untuk RNA.

Basa nitrogen isoaloksasin: flavin (F). Ini bukan bagian dari DNA atau RNA, tetapi memenuhi proses lain.

Jadi, jika nukleotida mengandung basa timin, maka secara langsung disebut (T). Basa nitrogen adalah yang memberi nama pada urutan yang telah kita lihat di papan tulis atau materi informatif ilmiah di beberapa titik dalam hidup kita. Misalnya, GATTACA adalah contoh urutan DNA 7-nukleotida, masing-masing dengan basa yang menjadi namanya.

3. Gugus fosfat

Kita sudah memiliki nukleosida lengkap, karena kita telah menjelaskan pentosa, yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik ke salah satu basa A, G, C dan T.Sekarang kita hanya membutuhkan satu senyawa untuk memiliki nukleotida secara keseluruhan: gugus fosfat .

Gugus fosfat adalah ion poliatomik yang terdiri dari atom fosfor pusat (P) yang dikelilingi oleh empat atom oksigen identik dengan pengaturan tetrahedral. Kombinasi atom ini sangat penting bagi kehidupan, karena merupakan bagian dari nukleotida DNA dan RNA, tetapi juga yang membawa energi kimia (ATP).

Nukleotida: Nukleosida (basa + pentosa) + gugus fosfat

Studi tentang nukleotida sangat penting dalam studi biologis makhluk hidup

Pertama, struktur ini menentukan pembentukan DNA dan RNA. Kedua, asam nukleat merupakan pemancar energi esensial agar sel dapat berfungsi dengan baik (misalnya dalam proses fotosintesis pada tumbuhan). Akhirnya, nukleotida dapat menjadi bagian dari koenzim, yaitu molekul organik yang mengambil bagian dalam reaksi kimia yang dikatalisasi oleh enzim.

ATP adalah nukleotida dengan fungsi yang sangat spesifik

ATP (akronim dalam bahasa Inggris yang berhubungan dengan adenosine triphosphate) menyimpan energi yang diperoleh organisme hidup dari lingkungan luar. Dengan cara ini, molekul ini memungkinkan suatu organisme menjalankan semua fungsi vitalnya.

Faktanya, ATP terlibat dalam reaksi anabolik dan metabolik yang terjadi di tubuh mana pun. Dalam pengertian ini, sel membutuhkan mekanisme untuk menyimpan energi dan ATP adalah nukleotida yang bertanggung jawab untuk fungsi ini.