Asam nukleat adalah biomolekul yang berperan penting dalam penurunan sifat-sifat genetik dan sintesis protein. Ada dua jenis asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat (DNA = deoxyribonucleic acid) dan asam ribonukleat (RNA = ribonucleic acid). DNA terdapat dalam inti sel, yaitu dalam kromosom, sedangkan RNA terdapat di luar inti sel, yaitu dalam sitoplasma.

Struktur Asam Nukleat

Asam nukleat juga merupakan polimer. Umumnya molekul DNA lebih besar daripada molekul RNA. Monomer asam nukleat adalah nukleotida. Nukleotida terdiri atas tiga jenis molekul sederhana, yaitu satu basa nitrogen (basa purin atau basa pirimidin), satu gula pentosa (ribosa atau deoksiribosa), dan asam fosfat. Nukleotida tanpa gugus fosfat disebut nukleosida (lihat Gambar).

Salah satu perbedaan antara DNA dan RNA terletak pada jenis gula pentosa dan basa nitrogennya. DNA mengandung 2-deoksiribosa, sedangkan RNA mengandung ribosa. Basa nitrogen yang terdapat dalam DNA adalah adenin (A), guanin (G), timin (T), dan sitosin (S); sedangkan dalam RNA adalah adenin (A), guanin (G), urasil (U), dan sitosin (S). Dalam nukleotida, basa nitrogen dan asam fosfat terikat pada gula pentosa, basa nitrogen terikat pada atom C nomor 1’, sedangkan asam fosfat terikat pada atom C nomor 5’. Perhatikan struktur dari dua jenis nukelotida yang diberikan pada Gambar dibawah.

Dua molekul nukleotida dapat saling berkaitan melalui gugus fosfat dengan melepas molekul air (lihat gambar dibawah). Selanjutnya, dinukleotida itu dapat pula mengikat nukleotida yang lain sehingga membentuk suatu polimer rantai lurus.

Molekul DNA terdiri dari dua rantai polimer yang melengkung membentuk heliks ganda (lihat Gambar). Heliks ganda itu dikukuhkan oleh ikatan hidrogen antara timin dari rantai yang satu dengan adenin dari rantai yang lainnya, dan antara sitosin dari rantai yang satu dengan guanin dari rantai lainnya (lihat Gambar).

Peranan asam nukleat

DNA menyimpan informasi(kode) tentang jenis protein yang harus dibentuk oleh suatu sel. Informasi genetik ialah relasi antara urut-urutan basa nitrogen dalam DNA dengan urut-urutan asam amino dalam protein. Urut-urutan basa nitrogen dalam DNA menentukan urut-urutan asam amino dalam protein. Struktur kode genetik itu disebut kodon, yaitu rangkaian tiga nukleotida dalam urutan yang khas, yang biasanya dinyatakan dengan basa nitrogennya. Setiap kodon menentukan satu asam amino yang akan digunakan untuk sintesis protein. Contoh, suatu kodon yang terdiri atas rangkaian adenin-guanin-sitosin (dinyatakan dengan AGC), adalah kodon untuk serin.

Rangkaian nukleotida dalam DNA yang menentukan satu jenis protein disebut gen. (satu molekul DNA dapat terdiri atas ratusan gen). Suatu gen yang terdiri atas 333 nukleotida atau 111 kodon dalam susunan yang khas, akan menentukan suatu protein yang terdiri atas 333/3 atau 111 molekul asam amino dalam urutan yang khas.

Bagaimanakah penurunan sifat genetik itu? DNA terdapat dalam struktur sel yang disebut kromosom. Sebelum suatu sel membelah, lebih dahulu dibuatnya satu set kromosom, jadi juga satu set DNA, yang identik dengan kromosom lama yang akan diteruskan pada sel yang baru. Oleh karena itu, sel yang baru mempunyai informasi genetik yang identik dengan sel asal. Kadang suatu kekeliruan terjadi pada pembentukan kromosom baru, yang mengakibatkan perubahan sifat genetik. Hal seperti ini disebut mutasi. RNA berperan pada proses pembuatan protein.