MAKALAH BIOKIMIA
ASAM NUKLEAT
DISUSUN OLEH:
KELAS: A
KELOMPOK:
III
IDHAM
GAZALI D1A012019
SANTHI
SUSILOWATI D1A012020
IRMA
SEPTIYANI SITORUS D1A012021
DAVY
NANDA HARDANI D1A012022
SAMUEL
SITANGGANG D1A012023
FEBRYANI
PERMADI D1A012024
CHAIRANI
APRILIA D1A012025
ANGGUN
PRATIWI D1A012026
DESYFA
KAMELIA D1A012027
PROGRAM
STUDI AGROEKOTEKNOLOGI
FAKULTAS
PERTANIAN
UNIVERSITAS
JAMBI
2012 / 2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang
kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang
mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam
deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada
semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan
umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan
monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga
komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin),
sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh
jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau
asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen
yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan:
adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan
timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada
RNA.
1.2
Rumusan Masalah
1.
Apa pengertian dari
asam nukleat?
2.
Bagaimana metabolisme
asam nukleat?
3.
Komponen apa saja
penyusun asam nukleat?
4.
Apa sifat-sifat dan fungsi
yang dimiliki oleh asam nukleat?
1.3 Tujuan
Masalah
1.
Mengetahui metabolisme
dari asam nukleat.
2.
Mengetahui
komponen-komponen penyusun asam nukleat.
3.
Mengetahui sifat-sifat
dan fungsi dari asam nukleat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Asam Nukleat
1869, Friedrich Miescher mengisolasi suatu zat yang saat itu belum
diketahui dari nukleus sel nanah, yang kemudian disebut sebagai nuklein. 1879,
Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang tersusun oleh suatu gugus gula,
gugus fosfat, dan gugus basa. 1951, James Watson, Francis Crick, dan Maurice
Wilkins menemukan model DNA dan memperoleh hadiah nobel
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus)
sel. Asam nukleat merupakan biopolimer,
dan monomer
penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen,
yaitu sebuah basa
nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan
sebuah gugus fosfat.
Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam
nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu,
basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki
perbedaan: adenina,
sitosina,
dan guanina
dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat
ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
Asam
nukleat merupakan makromolekul yang tersusun dari polimer nukleotida. Asam
nukleat memiliki fungsi utama dalam tubuh yaitu antara lain sebagai materi
genetik dan juga koenzim.
Asam nukleat yang berperan sebagai materi genetik adalah DNA dan RNA.
Sedangkan yang berperan sebagai koenzim antara lain adalah adalah ATP atau
Adenosine Triphospate, NAD atau Nicotinamide-adenine Dinucleotide, dan
lain-lain. Nukleotida sebagai monomer dari asam nukleat tersusun dari basa
nitrogen, sebuah gula pentosa, dan gugus fosfat.
DNA atau Deoxyribonucleic Acid adalah asam nukleat yang berperan sebagi
materi genetik dalam tubuh organisme. DNA berbentuk rantai ganda heliks dan
tersusun dari satu gula deoksiribosa, satu gugus fosfat dan basa nitrogen
Adenin, Guanin, Timin, dan Sitosin.
RNA atau Ribonucleic Acid adalah asam nukleat yang juga berperan sebagai
materi genetik yang ditranskirpsikan dari DNA. RNA berbentuk rantai tunggal dan
tersusun dari satu gula ribosa, satu gugus fosfat dan basa nitrogen Adenin,
Guanin, Urasil dan Sitosin.
ATP atau Adenosin Triphospate adalah asam nukleat yang berperan sebagai
koenzim. Koenzim akan bekerjasama dengan enzim untuk melakukan sebuah fungsi.
ATP tersusun dari tiga gugus fosfat, satu gula pentosa, dan satu basa nitrogen
adenin. ATP dapat terhidrolisis menjadi ADP atau Adenosin Diphospate melalui
hidrolisis.
Sedangkan koenzim lainnya adalah NAD atau disebut Nicotinamide-adenine
Dinucleotide yang terdiri dari dua nukleotida yang dihubungkan dengan dua gugus
fosfat dan mengandung basa nitrogen adenin dan yang lain adalah nikotinamida.
NAD dapat berubah menjadi NADH. Jika NAD berfungsi sebagai oksidator, maka NADH
berfungsi sebagai reduktor.
2.2 Metabolisme
Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan
sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi
genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari
sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai
struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau
basa nukleotida (basa N). Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam
deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau
ribonucleic acid (RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua
macam asam nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya.Pada RNA
gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami
kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula
2’-deoksiribosa.
Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya.
Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincin
aromatik heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua
golongan, yaitu purin dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin
(bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik).
Pada DNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Akan
tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA.Kalau pada DNA basa
pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan
sebagai gantinya terdapat urasil (U).Timin berbeda dengan urasil hanya karena
adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga timin dapat juga dikatakan
sebagai 5-metilurasil.
2.3 Komponen-Komponen
Penyusun Asam Nukleat
a)
Gugus fosfat
b)
Gula pentose
c)
Basa N
Di antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya
basa N-lah yang memungkinkan terjadinya variasi.Pada kenyataannya memang urutan
(sekuens) basa N pada suatu molekul asam nukleat merupakan penentu bagi
spesifisitasnya. Dengan perkataan lain, identifikasi asam nukleat dilakukan
berdasarkan atas urutan basa N-nya sehingga secara skema kita bisa
menggambarkan suatu molekul asam nukleat hanya dengan menuliskan urutan basanya
saja.
Di atas telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomer
berupa nukleotida, yang masing-masing terdiri atas sebuah gugus fosfat, sebuah
gula pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiap nukleotida pada asam
nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Namun, pengertian
nukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih
gugus fosfat.Sebagai contoh, molekul ATP (adenosin trifosfat) adalah nukleotida
yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat. Jika gula pentosanya adalah
ribosa seperti halnya pada RNA, maka nukleosidanya dapat berupa adenosin,
guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu pula, nukleotidanya akan ada empat macam,
yaitu adenosin monofosfat, guanosin monofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin
monofosfat. Sementara itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti
halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo)nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin,
deoksiguanosin, deoksisitidin, dan deoksitimidin.
Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA
dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua
organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan
basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam
bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap
kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang
menyusun protein.Lihat ekspresi genetic untuk keterangan lebih lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori
'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan
bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
2.4 Sifat-Sifat
dan Fungsi Asam Nukleat
A. Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam Nukleat
Di bawah ini akan dibicarakan sekilas beberapa sifat fisika-kimia asam
nukleat. Sifat-sifat tersebut adalah stabilitas asam nukleat, pengaruh asam,
pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung.
a.
Stabilitas asam nukleat
Ketika kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun
struktur sekunder RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut menjadi
stabil akibat adanya ikatan hidrogen di antara basa-basa yang berpasangan.
Padahal, sebenarnya tidaklah demikian.Ikatan hidrogen di antara
pasangan-pasangan basa hanya akan sama kuatnya dengan ikatan hidrogen antara
basa dan molekul air apabila DNA berada dalam bentuk rantai tunggal. Jadi,
ikatan hidrogen jelas tidak berpengaruh terhadap stabilitas struktur asam
nukleat, tetapi sekedar menentukan spesifitas perpasangan basa.Penentu
stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi penempatan (stacking
interactions) antara pasangan-pasangan basa.Permukaan basa yang bersifat
hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela
perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.
b.
Pengaruh asam
Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih
dari 100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi
komponen-komponennya. Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya
ikatan glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga asam
nukleat dikatakan bersifat apurinik.
c.
Pengaruh alkali
Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan
status tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan
perubahan struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul
tersebut kehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan
terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA
mengalami denaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH
netral sekalipun, RNA jauh lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan
dengan DNA karena adanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.
d.
Denaturasi kimia
Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat
pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid
(COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapat
merusak ikatan hidrogen.Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat
menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.
e.
Viskositas
DNA kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat tinggi karena
diameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat mencapai beberapa
sentimeter.Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk tipis memanjang. Selain itu,
DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA akan mempunyai
viskositas yang tinggi. Karena sifatnya itulah molekul DNA menjadi sangat
rentan terhadap fragmentasi fisik.Hal ini menimbulkan masalah tersendiri ketika
kita hendak melakukan isolasi DNA yang utuh.
f.
Kerapatan apung
Analisis dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung
(bouyant densitynya). Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan berat
molekul tinggi, misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yang
sama dengan larutan tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3. Jika larutan ini
disentrifugasi dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam CsCl yang pekat
akan bermigrasi ke dasar tabung dengan membentuk gradien kerapatan. Begitu
juga, sampel DNA akan bermigrasi menuju posisi gradien yang sesuai dengan
kerapatannya. Teknik ini dikenal sebagai sentrifugasi seimbang dalam tingkat
kerapatan (equilibrium density gradient centrifugation) atau sentrifugasi isopiknik. Oleh karena dengan teknik
sentrifugasi tersebut pelet RNA akan berada di dasar tabung dan protein akan
mengapung, maka DNA dapat dimurnikan baik dari RNA maupun dari protein. Selain
itu, teknik tersebut juga berguna untuk keperluan analisis DNA karena kerapatan
apung DNA (ρ) merupakan fungsi linier bagi kandungan GC-nya. Dalam hal ini, ρ =
1,66 + 0,098% (G + C).
B. Fungsi Asam Nukleat
Asam
nukleat ada dua macam :
1.
Asam Deoksiribonukleat (DNA)
2.
Asam Ribonukleat (RNA)
DNA merupakan molekul raksasa yang tardapat didalam nukleus ( inti sel ),
dengan massa molekul relatif (Mr) berkisar dari 6 juta sampai 16 juta. Setiap
bagian fungsional DNA dikenal sebagai gen. Ribuan gen dari suatu organisme
mengandung sandi genetic untuk urutan protein. Artinya, ia mengandung suatu
informasi untuk sederetan rantai asam amino protein. Setiap asam amino
dituliskan didalam urutan DNA yang sesuai dengan bantuan kodon yang terdiri
atas tiga pasangan basa yang berurutan. Sebagai contoh adalah kodon untuk asam
amino Fenilalanin (Phe) yaitu TTC. Molekul DNA terdiri dari dua rantai polimer
yang melengkung heliks ganda. Heliks ganda tersebut dikukuhkan oleh ikatan
hydrogen antara lain timin dari rantai yang satu dengan adenine dari rantai
yang lain. Dan antara sitosin dari rantai yang satu dengan guanin dari rantai
lainnya.
Untuk ekspresi suatu gen, artinya sintasis dari protein-protein yang
sesuai, informasi urutan DNA perlu diubah menjadi suatu urutan protein. Karena
DNA sendiri tadak ikut ambil begian pada sintesis protein. Maka informasi perlu
dipindahkan dari inti sel sempai ketempat dimana protein disintesis yaitu di
ribosom. Untuk itu pertama melalui proses penyalinan ( transkripsi ).
RNA merupakan polimer yang mempunyai massa molekul lebih kecil yaitu dari
20 ribu sampai 40 ribu. Bagian yang relevandari gen, disalin menjadi suatu RNA
caraka (messenger RNA, mRNA). Urutan mRNA yang berbentuk sejodoh dengan rantai
DNA yang mengandung sandi gen yang sesuai. Karena RNA mengandung urasil sebagai
pengganti ti-min, maka dari triplet DNA AAG misalnya akan terbentuk kodon mRNA
UUC.
Baik DNA maupun RNA merupakan polimer atas unit-unit nukleotida. Suatu
unit nukleutida terdiri atas tiga bagian: gula pentosa, basa organic ( senyawa heterosiklik
yang mengandung nitrogen ), dan asam fosfat. Pentosa yang dikandung RNA adalah
ribosa, sedangkan pentosa pada DNA adalah deoksiribosa, yang kekurangan suatu
satu atim oksigen dari ribose. DNA dan RNA dapat dibedakan dari jenis gulanya.
1.
DNA
a.
Struktur DNA
Asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga merupakan
polinukleotida. Satu nukleotida terdiri atas nukleosida dan fosfat. Sedangkan
nukleosida terdiri sebuah gula pentosa dan sebuah basa nitrogen berupa purin
atau primidin. Jadi, nukleosida adalah nukleotida tanpa fosfat, sedangkan
nukleotida adalah nukleosida dengan fosfat.
Asam deoksiribonukleat merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh 3
macam molekul, yaitu :
1.
Gula pentose (deoksiribosa)
2.
Fosfat
3.
Basa nitrogen, terdiri dari :
a)
Putin : guanin (G) dan adenin (A)
b)
Primidin : timin (T) dan sitosin
(C)
Jadi suatu molekul nukleotida yang terdiri dari ikatan gula basa dan
fosfat yang menyusun DNA dapat terbentuk :
1)
Adenin nukleotida = adenin
deoksiribosa fosfat
2)
Guanin nukleotida = guanin
deoksiribosa fosfat
3)
Sitosin nukleotida = sitosin
deoksiribosa fosfat
4)
Timin nukleotida = timin
deoksiribosa fosfat
Struktur kimia gen (DNA) menurut Watson-Crick yang berupa tangga berpilin
tersusun atas:
1). Gula dan fosfat sebagai induk/ibu tangga
2). Basa nitrogen, dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga. G dengan C dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H (hydrogen). T dengan A dihubungkan oleh
ikatan lemah 2 atom H (hydrogen)
b.
Replikasi DNA
Kemampuan DNA untuk membentuk DNA baru yang sam persis dengan DNA asal
(replikasi) disebut kemampuan autokalitik. Sedangkan kemampuan DNA membentuk
molekkul kimia lain dari salah satu atau sebagian rantainya disebut kemampuan
heterokalitik.
Ada tiga hipotesis tentang terjadinya replikasi DNA, yaitu sebagai berikut.
1)
Teori konservatif menyatakan
bahwa double helix yang lama tetap (tidak berubah), dan langsung terbentuk
double helix yang baru.
2)
Teori dispersive menyatakan bahwa
double helix yang lama terputus-putus. Lalu potongan-potongan tersebut memisah
dan membentuk potongan-potongan baru yang akan bersambungan dengan
potongan-potongan lama; sehingga kembali menjadi dua DNA baru yang sama persis.
3)
Teori semi konservatif menyatakan
bahwa dua pita double helix memisahkan diri dan masing-masing pita yang lama mendapatkan
pasangan pita baru seperti pasangannya yang lama, sehingga terbentuklah dua DNA
baru yang sama persis.
Peristiwa replikasi DNA pertama kali diselidiki pada tahun 1957 oleh
Taylor dan kawan-kawan dengan menggunakan nitrogen radioaktif
yang
dilabelkan dalam timidin. Timidin ialah senyawa antara timin dan deoksiribosa.
Percobaan Taylor dan kawan-kawan ini diperkuat oleh penelitian Matthew Meselson
dan Franklin Stahl (1958). Mereka menggunakan nitrogen radioaktif
pada
bakteri Escherichia coli; ternyata
sel-sel anakan yang terbentuk mengandung bahan radioaktif itu pula. Cara
replikasi DNA ini melibatkan beberapa enzim, antara lain:
1)
Helikase, untuk mempermudah
membuka rantai ganda DNA menjadi dua buah rantai tunggal.
2)
Polymerase, untuk menggabungkan
deoksiribonukleosida trifosfat.
3)
Ligase, untuk menyambung
bagian-bagian rantai tunggal DNA yang baru terbentuk.
2.
RNA
Seperti halnya DNA, RNA mempunyai daya absorpsi maksimum terhadap sinar
violet dengan panjang gelombang ±260 milimikron, serta menyerap warna yang
bersifat basa. Menurut peranan dan tempat terdapatnya, ada macam-macam RNA,
antara lain:
a.
RNA duta, disebut juga mRNA
(messenger RNA), dibentuk oleh DNA di dalam nucleus, berperan membawa kode
genetic dari DNA
b.
RNA ribosom (rRNA), dibentuk oleh
DNA, banyak terdapat di dalam ribosom
c.
RNA transfer (tRNA), dibentuk
oleh DNA, berada dalam sitoplasma, berperan mengikat asam amino.
Struktur kimia RNA seperti pada DNA, yaitu tersusun atas polinukleotida
yang terdiri atas asam nukleat. Sedangkan asam nukleat merupakan bentuk
polimerisasi dari gula pentose, basa N, dan fosfat. Rantai polinukleotida RNA
bersifat tunggal, gulanya ribose dan tidak mempunyai basa nitrogen timin,
melainkan urasil.
3.
Nukleosida dan Nukleotida
Penomoran posisi atom C pada cincin gula dilakukan menggunakan tanda
aksen (1’, 2’, dan seterusnya), sekedar untuk membedakannya dengan penomoran
posisi pada cincin basa. Posisi 1’ pada gula akan berikatan dengan posisi 9
(N-9) pada basa purin atau posisi 1 (N-1) pada basa pirimidin melalui ikatan
glikosidik atau glikosilik. Kompleks gula-basa ini dinamakan nukleosida. Di
atas telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomer berupa
nukleotida, yang masing-masing terdiri atas sebuah gugus fosfat, sebuah gula
pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiap nukleotida pada asam
nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat.Namun, pengertian
nukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih
gugus fosfat. Sebagai contoh, molekul ATP (adenosin trifosfat) adalah
nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat.
Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, maka
nukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, dan uridinsitidin. Begitu pula,
nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosin
monofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula
pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka
(2’-deoksiribo)nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin,
deoksisitidin, dan deoksitimidin. Hampir semua organisme mampu
mensintesis nukleotida dari prekursor yang lebih sederhana, jalur de novo untuk
nukleotida, mirip untuk setiap organisme.Nukleotida juga dapat disintesis dari
hasil pemecahan nukleotida yang telah ada salvage pathway (recycle) yaitu dari
degradasi pirimidin dan purin dari sel yang mati (regenerasi) atau dari
makanan.
4.
Degradasi Nukleotida
Di dalam usus halus terjadi pemutusan ikatan fosfodiester oleh
endonuklease (pankreas) à oligonukleotida.Dipecah lebih lanjut dengan
fosfodiesterase (ensim exonuclease non spesifik) menjadi monofosfat. Dipecah
lebih lanjut fosfomonoesterase dikenal sebagai nukleotidase àmenghasilkan
nukleosida and orthophosphate. Nucleosida phosphorylaseà menghasilkan basa dan
and ribose-1-phosphate. Jika basa atau nukleosida tidak digunakan kembali untuk salvage pathways,
basa akan lebih lanjut didegradasi menjadi asam urat (purin),
ureidopropionat(pyrimidine).
5.
Peran DNA dan RNA dalam Sintesis
Protein
Secara garis besar, sintesis protein berlangsung melalui dua tahap, yaitu
transkripsi dan translasi. Sintesis ini melibatkan DNA, RNA, dan ribosom.
a.
Transkripsi
Transkripsi adalah pembentukan mRNA (messenger RNA/RNA duta) dari salah
satu pita DNA dengan bantuan enzim polymerase. mRNA membawa pesan DNA untuk
memilih polipeptida yang sesuai dalam sintesis protein.
Informasi genetic dicetak dalam bentuk kode oleh DNA didalam inti sel.
Pembawa informasi/kode ini adalah mRNA. Kode-kode tercermin pada urutan
pengulangan basa nitrogen yang teratur dalam mRNA. Ini berarti kode/informasi
adalah mRNA itu sendiri.
Tahapan
transkripsi adalah sebagai berikut.
1)
RNA polymerase melekat pada
molekul DNA sehingga menyebabkan sebagian dari double helix membuka.
2)
Akibat terbukanya pita DNA, basa-basa
pada salah satu pita menjadi bebas, sehingga member kesempatan basa-bassa
pasangannya menyususn mRNA. DNA yang melakukan transkripsi adalah DNA
sense/template.
3)
mRNA yang sudah selesai dicetak
akan meninggalkan inti sel menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. Ribosom
adalah granula-granula dalam sitoplasma yang berperan dalam sintesis protein,
biasanya berderet empat atau lima dan disebut polisom.
Transkripsi
ini mirip dengan replikasi DNA, hanya bedanya:
1)
basa Urasil RNA mengganti Timin
DNA
2)
mRNA yang terbentuk tidak tetap
berpasangan dengan pita DNA pembuatnya, tetapi melepaskan diri meninggalkan
inti sel
3)
replikasi DNA memberikan hasil
yang tetap di dalam genom, sedangkan pembentukan molekul RNA berlangsung dengan
interval dan hasilnya digunakan langsung dalam waktu singkat untuk sintesis
protein.
b.
Translasi
Ribosom akan membaca kode yang ada pada mRNA dengan bantuan RNA lain,
yakni RNA transfer (tRNA). Di dalam sitoplasma banyak terdapat tRNA, asam-asam
amino, dan lebih dari 20 enzim amino asil sintetase.
Tahapan translasi adalah sebagai berikut.
1)
Pemindahan asam amino dari
sitoplasma ke ribosom dilakukan oleh tRNA. Asam amino terlebih dahulu
diaktifkan dengan ATP (adenosine trifosfat), proses ini dipengaruhi oleh enzim
amino asil sintetase. Hasilnya berupa aminoasil adenosin monofosfat (AA-AMP)
dan fosfat organic.
2)
AA-AMP diikat oleh tRNA untuk
dibawa ke ribosom.
3)
Ujung bebas tRNA memiliki tiga
basa nitrogen pada salah satu sisi yang dapat mengikat asam amino tertentu yang
telah diaktifkan. Bagian itu disebut antikodon,yang
nantinya berhubung dengan tiga basa yang disebut kodon pada pita mRNA.
4)
mRNA telah melekat di ribosom.
Antikodon harus sesuai dengan pasangan basa dari kodon. Jika suatu unit tRNA
melepaskan asam amino, ribosom akan bergerak di sepanjang mRNA ketiga basa
berikutnya, dimana tRNA lainnya dengan asam amino telah melekat.
5)
tRNA yang telah melepaskan asam
amino kemudian meninggalkan ribosom. tRNA bebas dalam sitoplasma untuk
selanjutnya mengikat asam amino lain semacam yang telah diaktifkan oleh ATP.
tRNA dengan asam amino ini datang ke ribosom, melepas asam amino ke mRNA.
Demikian seterusnya sehingga dalam polisom terangkai bermacam-macam asam amino
dan tersusun menjadi protein.
Translassi meliputi tiga tahapan, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.
Pada setiap tahapan diperlukan enzim dan dua tahap pertama memerlukan
energi.
Jadi, dalam ribosom berlangsung penerjemahan urutan nukleotida DNA ke
dalam bentuk protein. Urutan singkat sintesis protein adalah seperti berikut
ini.
1)
DNA membentuk mRNA untuk membawa
kode sesuai urutan basa N-nya
2)
mRNA meninggalkan inti, pergi ke
ribosom dalam sitoplasma.
3)
tRNA datang membawa asam amino
yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh mRNA. tRNA ini bergabung dengan mRNA
sesuai dengan kode pasangan basa N-nya yang seharusnya.
4)
Asam-asam amino akan
berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga terbentuklah
protein yang diharapkan.
5)
Protein yang terbentuk merupakan
enzimyang mengatur metabolisme sel dan reproduksi.
6.
Kode Genetik
Kode genetic ialah suatu cara untuk menetapkan jumlaj serta urutan
nukleotida yang berperan dalam menentukan posisi yang tepat dari tiap asam
amino dalam rantai peptide yang diperlukan untuk mengkode penempatan asam amino
dalam protein?
Nirenberg, Khorona, dan Holley tahun 1968 menerima hadiah Nobel karena
menciptakan kode genetik dengan membuat mRNA buatan yang hasilnya dijelaskan
sebagai berikut.
a)
Jika sebuah kodon hanya terdiri
dari satu nukleotida, akan didpatkan
= 4 kodon, yaitu A,G,C, dan U. kode genetic yang
menggunakan satu nukleotida saja disebut kode singlet, kode ini tidak memenuhi
syarat, sebab baru mengkode 4 asam amino, padahal jumlah asam aminonya 20.
b)
Jika sebuah kodon terdiri dari
dua nukleotida, akan didapatkan
= 16 kodon dan disebut kode duplet. Kode ini
belum dapat memenuhi 20 asam amino.
c)
Jika sebuah kodon terdiri dari
tiga nukleotida, didapatkan
=64 kodon disebut kode triplet. Dengan kode
triplet akan ada kelebihan 64-20=44 kodon, tetapi ini ttidak menjadi masalah
karena satu macam asam amino dapat dikode oleh beberapa kodon.
Jelaslah bahwa kode yang berlaku samapai sekarang adalah kode triplet. Dari 64 macam kodon, 3
kodon yaitu UAA,UAG, dan UGA merupakan kodon nonsense (kodon stop), yaitu kodon yang mengakhiri sintesis
protein. Sedangkan kodon AUG dengan terjemahan metionin merupakan kodon awal
(kodon start), yaitu kodon untuk
memulai terjadinya sintesis protein.
7.
Gen
Sejak dulu, gen dianggap sebagai kesatuan terkecil di dalam sel yang
berperan menentukan hereditas (sifat keturunan). Istilah gen dipopulerkan oleh
Yohansen (1909). Dengan pesatnya perkembangan genetika molekuler, kini telah
diketahui bahwa gen masih terdiri dari beberapa komponen yang masing-masing
sangat berpengaruh pada kegiatan gen.
a.
Komponen Penyusun Gen
Ada tiga
komponen penyusun gen, yaitu rekon, muton, sistron.
1)
Rekon ialah komponen yang lebih
kecil dari gen yang terdiri atas satu atau dua pasang nukleotida saja.
2)
Muton ialah komponen yang terdiri
atas lebih dari dua atau beberapa nukleotida.
3)
Sistron ialah komponen yang
terdiri atas ratusan nukleotida.
Pada tahun 1963, penghargaan Nobel dihadiahkan kepada F. Jacob dan J.
Monod karena menemukan gen structural dan gen regulator dari hasil penelitian
mereka pada bakteri Escherichia coli.
1)
Gen structural ialah gen-gen yang
melaksanakan pembentukan mRNA.
2)
Gen regulator ialah gen yang
mengontrol kelompok-kelompok gen structural, disebut juga gen pengatur. Gen
regulator yang letaknya amat dekat dengan gen structural yang diawasinya
disebut gen operator. Operon ialah sekelompok gen yang terdiri dari gen operator
dan gen structural yang terkoordinasi dan merupakan kesatuan pengontrol.
b.
Fungsi Gen
Fungsi
pookok gen adalah:
1)
Mengatur perkembangan dan
metabolism individu
2)
Menyampaikan informasi genetic
kepada generasi berikutnya.
Thomas Hunt Morgan (1866-1945), seorang ahli genetika embriologi Amerika
Serikat, mengemukakan pendapatnya bahwa gen adalah substansi hereditas, yaitu
suatu kesatuan kimia yang memiliki sifat seperti berikut ini:
1)
Gen merupakan zarah tersendiri
yang kompak di dalam kromosom
2)
Gen mengandung informasi genetic
3)
Gen dapat menduplikasi diri pada
peristiwa mitosis (pembelahan sel); artinya, gen dapat membelah menjadi dua
bagian yang sama persis sehingga dapat menyampaikan informasi genetic kepada
sel generasi berikutnya
4)
Setiap gen menduduki tempat tertentu
dalam krosom; lokasi khusus yang ditempati gen dalam kromosom disebut lokus
gen.
Sepasang kromosom merupakan homolog sesamanya, berarti dalam kromosom
homolog juga terdapat lokus gen-gen yang bersesuaian ppada kromosom homolog,
dan disebut alel (pasangan gen).
Dengan ditemukannya mikroskop elektrom serta pengetahuan analisis foto
defraksi sinar x, maka pengethauan kromosom dan gen semakin lengkap dan semakin
banyak. Kromosom, yang tampak dari luat seperti bentuk batang dengan mikroskop electron dapat diketahui bahwa di dalamnya
terdapat serabut-serabut tipis melingkar-lingkar yang tebalnya kurang lebih
mm. disepanjang serabut-serabut inilah
terletak secara teratur gen-gen yang berukuran sekitar 4-50 milimikron.
BAB III
KESIMPULAN
1.
Asam nukleat adalah makromolekul
biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi.
2.
Peran penting RNA terletak pada
fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi
genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup.
3.
Jika gula pentosanya adalah
ribosa seperti halnya pada RNA, maka nukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin,
dan uridin sitidin.
4.
Antara ketiga komponen monomer
asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang memungkinkan terjadinya
variasi.
5.
Peran penting RNA terletak pada
fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi
genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA
diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses
transkripsi.
6.
Perbedaan struktur lainnya antara
DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA,
mempunyai struktur berupa cincin aromatik heterosiklik (mengandung C dan N) dan
dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu purin dan pirimidin.
7.
Metabolisme adalah semua reaksi
kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat
selular.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar