KIMIA ORGANIK BAHAN ALAM

Kimia Organik Bahan Alam merupakan cabang ilmu kimia, khususnya Kimia Organik dan Biokimia. Cabang ilmu ini secara spesifik mempelajari bagaimana senyawa organik yang secara alami terdapat pada alam, khususnya makhluk hidup dibuat (dibiosintesis), apa fungsinya (bioaktivitasnya), dan apakah senyawa tersebut memiliki potensi untuk dimanfaatkan umat manusia.

Praktis ilmu Kimia Organik Bahan alam mempelajari metabolit, baik itu metabolit primer maupun sekunder. Kebanyakan senyawa yang dikaji ilmu Kimia Organik Bahan Alam berasal dari tumbuhan, oleh sebab penelitian pada hewan sering terhalang oleh segi moral.

Terpena

Steroid

Flavonoid

Katekin

Alkaloid

DNA terdiri dari pasangan nukleotida yang terpilin

 Gen – gen yang berderet pada kromosom masing – masing mempunyai tugas khas sendiri – sendiri dengan waktu “bereaksi” yang khusu pula.faktor yang disebut penentu pada zaman mendel akhirnya diketahui struktur kimianya yang disebut DNA.
Percobaan transformasi dalam bakteri diplococcus pneumonia (pneumococcus) yang dilakukan oleh Griffith pada tahun 1928 telah memberikan keyakinan bahwa DNA benar – benar merupakan bahan genetic.

a) Struktur DNA 

        Penemu DNA dan RNA adalh seorang ahli kimia berkebangsaan jerman, Frederich Miescher (1869), yang menyelidiki susunan kimia dari nucleus, zat yang mengandung fosfor sangat tinggi dalam nucleus tersebut mula – mula disebut nukleat.
Dengan penelitian lebih lanjut diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas nukleotida – nukleotida sehingga merupakan polinukleotida. Satu nukleotida terdiri dari nukleosida dan fosfat (PO4 - ) . sedangkan nukleosida terdiri dari sebuah gula pentose dan sebuah basa nitrogen (purin / pirimidin). Jadi nukleosida adalah nukleotida yang tanpa fosfat, sedang nukleotida adalah nukleosida + fosfat + basa nitrogen.
  

Asam Deoksiribo Nukleat merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh tiga macam molekul, yaitu:
1. Gula pentose (deoksiribosa)
2. Fosfat (PO4-)
3. Basa nitrogen , yaitu:
a. Purin : guanine (G) dan adenine (A)
b. Pirimidin : Timin (T) dan sitosin (S)

                                                                      Rumus Bangun Basa Nitrogen

Jadi satu molekul nukleotida yang terdiri dari ikatan gula basa dan fosfat yang menyusun DNA dapat berbentuk:
1. Adenin nukleosida = adenine deoksiribosa fosfat
2. Guanine nukleosida = guanine deoksiribosa fosfat
3. Sitosin nukleosida = sitosin deoksiribosa fosfat
4. Timin nukleosida = timin deoksiribosa fosfat

                                                    
Berdasarkan hasil penelitian Franklin dan M.H.F wilkins pada DNA dengan menggunakan sinar X , J.D Watson dan F.H.C Crick (1953) mengemukakan suatu model gen, yang terkenal dengan nama double helix(ukir rangkap / tangga berpilin). Mereka akhirnya mendapatkan hadiah nobel pada tahun 1962.
Struktur kimia gen (DNA) menurut Watson – crick yang berupa tangga berpilin /ulir rangkap tersususn atas:
1. Gula dan fosfat sebagai induk tangga
2. Basa nitrogen, dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga:
G dengan S dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H (Hidrogen).
T dengan A dihubungkan oleh ikatan lemah 2 atom H (hydrogen).

(a) Struktur ulir rangkap(tangga berpilin) (b) susunan pasangan basa DNA (c) Struktur DNA jika tidak mengulir (berpilin)

b) Replikasi DNA 

                  Kemampuan DNA untuk membentuk DNA baru yang sama persis dengan DNA asal (replikasi) disebut kemampuan autokatalik.
Sedangkan kemampuan DNA membentuk molekul kimia lain dari salah satu atau sebagaian rantainya disebut kemampuan heterokatalitik.
Peristiwa reolikasi DNA pertama – tama diselidikipada tahun 1957 oleh taylor dan kawan – kawan dengan menggunakan nitrogen radioaktif N15 yang dilembagakandalam timidin.
Timidin ialah senyawa antara timin dan deoksiribosa, percobaan taylor dan kawan – kawan ini diperkuat oleh penelitian meselson dan stahl (1958) dengan memberikan N dlam bentuk N15O3 pada bakteri Escherichia coli, yang hasilnya ternyata sel – sel anakan yang terjadi mengandung bahan radioaktif itu pula. Cara replikasi DNA berdasarkan percobaan meselson dan sthal ini disebut dengan cara semikonservatif yang banyak diterima oleh sebagian besar ahli biologi. Tiga hipotesis tentang terjadinya replikasi DNA adalah sebagai berikut.
1) Teori konservatif : menyatakan bahwa ulir rangkap (double helix) yang lama tetap (tidak berubah), dan langsung terbentuk ulir rangkap baru.
2) Teori dispersive : menyatakan bahwa ulir rangkap terputus – putus. Lalu potongan – potongan tersebut memisah dan membentuk potongan – potongan baru yang akan bersambung dengan potongan – potongan lama; sehingga kembali menjadi 2 DNA yang sama persis.
3) Teori semi konservatif ; menyatakan bahwa dua pita dari ulir rangkapp memisahkan diri dan tiap – tiap pita yang lama mendapatkan pasangan pita baru seperti pasangannya yang lama, sehingga terbentuklah dua DNa yang sama persis.

Gambar; Tiga macam cara replikasi DNA: (a) teori konservatif, (b) teori dispersive, dan (c) teori semi konservatif.
Replikasi DNA berlangsung pada sel – sel muda , saat interfase (mitosis) . proses replikasi DNA ini melibatkan beberapa enzim antara lain sebagai berikut:
1. Helikase untuk mempermudah membuka ulir rangkap DNA menjadi dua buah ulir tunggal.
2. Polymerase, untuk menggabungkan deoksiribo nukleosida trifosfat.
3. Ligase, untuk menyambung bagian – bagian ulir tunggal DNA yang baru terbentuk.

skema replikasi DNA secara semikonservatif

Struktur DNA ( deoxyribonucleic acid )

Struktur DNA ( deoxyribonucleic acid ) - Struktur DNA terdiri atas senyawa fosfat, gula pentosa dan basa nitrogen. Sebelum membahasa struktur DNA ada baiknya kita simak dahulu penemu DNA itu sendiri.
1. Penemu DNA
Apabila kita ibaratkan suatu tubuh, maka DNA diibaratkan sebagai otak yang dapat mengatur segala proses di dalam tubuh. Di samping itu, DNA juga mempunyai peran penting dalam pewarisan sifat. DNA merupakan suatu senyawa kimia yang penting pada makhluk hidup. Tugas utamanya membawa materi genetik dari suatu generasi ke generasi berikutnya. DNA juga merupakan senyawa polinukleotida yang membawa sifat-sifat keturunan yang khas pada kromosom.

DNA pertama kali ditemukan oleh F. Miescher (1869) dari sel spermatozoa dan sel eritrosit burung, selanjutnya dinamakan sebagai nuklein. Penemuan lain dilakukan oleh Fischer (1880), yaitu tentang adanya zat pirimidin (yang berupa Sitosin dan Timin) dan dua purin (Adenin dan guanin). Setelah penemuan tersebut, dilengkapi pula dengan penemuan Levine (1910) tentang gula 5 karbon ribosa, gula deoksiribosa, dan asam fosfat dalam inti. Keberadaan DNA tersebut sebagian besar di dalam nukleus (inti sel). Tetapi ada juga yang terdapat pada mitokondria.

2. Struktur DNA
Molekul DNA memiliki susunan kimia yang sangat kompleks dan rantai nukleotida yang panjang. DNA merupakan rangkaian nukleotida dan setiap nukleotida tersusun dari substansi dasar seperti berikut.
a. Senyawa Fosfat
Senyawa fosfat berfungsi untuk mengikat molekul gula satu dengan gula yang lain.
b. Gula Pentosa (deoksiribosa)
Gula pentosa membentuk rangkaian gula fosfat yang merupakan tulang punggung atau kekuatan dari struktur double helix DNA.
c. Basa nitrogen
Basa nitrogen ini terikat pada setiap molekul gula. Basa nitrogen dibedakan menjadi dua.
1) Basa Purin
Basa purin dengan struktur cincin ganda yaitu Adenin (A) dan Guanin (G) seperti terlihat pada Gambar 3.9!

Gambar 3.9 Rumus bangun purin

2) Basa pirimidin
Basa pirimidin dengan struktur cincin tunggal yaitu Timin (T) dan Sitosin (S) seperti terlihat pada Gambar 3.10!

Gambar 3.10 Rumus bangun pirimidin

Basa nitrogen yang terdiri atas purin (Adenin dan Guanin) dan pirimidin (Sitosin dan Timin) akan membentuk rangkaian senyawa kimia dengan gula pentosa, membentuknukleosida. Nukleosida bersenyawa dengan gugus fosfat membentuk nukleotida, yang mempunyai bentuk rantai panjang. Untuk lebih jelasnya, lihatlah gambar 3.11. Nukleotida inilah yang akan menyusun molekul DNA. Satu molekul DNA terdiri atas ratusan atau ribuan nukleotida. Nukleotida-nukleotida tersebut membentuk rantai panjang yang disebut polinukleotida. Antara rantai polinukleotida satu dengan yang lainnya saling berhubungan pada bagian basa nitrogen.

Gambar 3.11 Nukleotida

Coba Anda bayangkan, molekul DNA yang mikroskopis selalu membawa ribuan nukleotida. Hal ini merupakan struktur yang sangat rumit sekali. Agar lebih jelas dengan struktur DNA, dapat Anda lihat pada Gambar 3.12! Jika diamati, bentuk struktur dari molekul DNA tersebut, sebenarnya merupakan struktur DNA double helix(tangga tali berpilin), seperti terlihat pada Gambar 3.13!

Gambar 3.12 Struktur DNA

Model struktur DNA tersebut ditemukan oleh James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953. Model struktur DNA ini kemudian disebut dengan model DNA Watson-Crick (lihat Gambar 3.13).

Gambar 3.13 Struktur double helix

Coba Anda perhatikan bentuk tangga tersebut! Bagian ibu tangga tersusun dari deretan gugusan gula pentosa dan asam fosfat, sedangkan bagian anak tangga tersusun dari dua basa nitrogen yang berpasangan antara purin dengan pirimidin, dengan pasangan yang mungkin terjadi yaitu Adenin dengan Timin, sedangkan Guanin dengan Sitosin. Antara dua basa nitrogen yang berpasangan yaitu antara Adenin dengan Timin, antara Guanin dengan Sitosin dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen merupakan jenis ikatan yang lemah, tetapi karena hal inilah justru akan membantu dalam proses pembelahan dan sintesis protein. Ikatan hidrogen itu dapat dilihat pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Diagram ikatan hidrogen