keripik kampus: Makalah Biokimia II Asam Nukleat

MAKALAH BIOKIMIA II

“ASAM NUKLEAT”

Oleh :

AVIT SANTOSO ACC 111 0006

UNIVERSITAS PALANGKARAYA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada tahun 1869 Friedrick Mescher , seorang muda bangsa Swiss yang belajar pada Hoppe-Seyler yang terkemuka di Jerman , mengisolasi inti dari sel darah putih dan menemukan bahwa inti mengandung suatu zat kaya fosfat yang sampai sekarang ini tidak diketahui yang dinamakannya nuklein , dan pada tahun 1871 secara nubuat menulis :

Menurut saya tampaknya seluruh family dari zat yang mengandung fosfor ini, agak sedikit berbeda satu sama lainnya, akan timbul sebagai sekelompok zat nuklein , yang kemungkinan patut mendapat pertimbangan yang sama dengan protein.

Ketika nuklein ditetapkan bersifat asam , namanya diganti menjadi asam nukleat. Riset mengenai biomolekul ini pada decade pertama dari abad ini menemukan bahwa asam nukleat, seperti protein merupakan polimer. Unit monomerik dari suatu asam nukleat disebut nukleotida; jadi, asam nukleat juga disebut polinukleotida.

Ada dua jenis asam nukleat yaitu DNA ( deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat. DNA oleh seorang dokter muda Friedrich Miescher yang mempercayai bahwa rahasia kehidupan dapat diungkapkan melalui penelitian kimia pada sel-sel.

Penelitian berlanjut mengenai asam nukleat menemukan bahwa unit nukleotida ini terkait satu sama lain melalui ikatan fosfodiester membentuk struktur makromolekular , yang dalam kasus DNA, dapat mempunyai berat molekul milyaran. Kedua jenis asam nukleat ditemukan pada semua tumbuh-tumbuhan dan hewan. Virus juga mengandung asam nukleat; namun, tidak seperti tumbuh-tumbuhan atau hewan, suatu virus memiliki RNA ataupun DNA, tetapi tidak keduanya.

Walaupun kimiawi dari asam nukleat diteliti secara serius setelah penemuannya, 75 tahun berlalu sebelum makna biologi dari makro molekul ini disadari. Saran yang diajukan oleh Avery dan rekan, pada tahun 1944, bahwa DNA adalah bahan genetika, merupakan peranan biologi spesifik pertama yang diajukan untuk suatu asam nukleat. Mengenai RNA, baru pada tahun 1957 ditetapkan suatu fungsi selular spesifik untuk asam nukleat ini ( keterlibatan RNA dalam sintesis protein ). ( Namun, perlu dicatat, bahwa RNA telah diidentifikasi lebih dini sebagai bahan genetika dari sejumlah virus.) timbulnya biologi molecular menekankan keunggulan dari DNA maupun RNA, yang beragam spesies selularnya memiliki peranan mencolok dalam sintesis protein (ekspresi gen ).

1.2. Rumusan Masalah

1. Apa pengertian dari Asam Nukleat ?

2. Apa-apa saja jenis Asam Nukleat ?

3. Bagaimana tingkatan struktur Asam Nukleat ?

4. Bagaimana struktur DNA dan RNA ?

5. Bagaimana sintesis RNA dan DNA ?

6. Bagaimana mekanisme Transkripsi dan Translasi ?

7. Apa-apa saja kelainan penyakit yang disebabkan oleh DNA dan RNA ?

8. Apa fungsi dan peranan Asam Nukleat ?

1.3. Tujuan Penulisan

Tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui pengertian dari Asam Nukleat

2. Untuk mengetahui jenis Asam Nukleat

3. Untuk mengetahui tingkatan struktur Asam Nukleat

4. Untuk mengetahui struktur DNA dan RNA

5. Untuk mengetahui sintesis RNA dan DNA

6. Untuk mengetahui mekanisme Transkripsi dan Translasi

7. Untuk mengetahui kelainan penyakit yang disebabkan oleh DNA dan RNA

8. Untuk mengetahui fungsi dan peranan Asam Nukleat

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Pengertian Asam Nukleat

Asam nukleat adalah biopolymer yang berbobot molekul tinggi dengan unit monomernya mononukleotida. Asam nukleat terdapat pada semua sel hidup dan bertugas untuk menyimpan dan mentransfer genetic, kemudian menerjemahkan informasi ini secara tepat untuk mensintesis protein yang khas bagi masing-masing sel. Asam nukleat, jika unit-unit pembangunnya deoksiribonukleotida , disebut asam deoksiribonukleotida (DNA) dan jika terdiri- dari unit-unit ribonukleaotida disebut asam ribonukleaotida (RNA).

Asam Nukleat juga merupakan senyawa majemuk yang dibuat dari banyak nukleotida. Bila nukleotida mengandung ribose, maka asam nukleat yang terjadi adalah RNA (Ribnucleic acid = asam ribonukleat) yang berguna dalam sintesis protein. Bila nukleotida mengandung deoksiribosa, maka asam nukleat yang terjadi adalah DNA (Deoxyribonucleic acid = asam deoksiribonukleat) yang merupakan bahan utama pementukan inti sel. Dalam asam nukleat terdapat 4 basa nitrogen yang berbeda yaitu 2 purin dan 2 primidin. Baik dalm RNA maupun DNA purin selalu adenine dan guanine. Dalam RNA primidin selalu sitosin dan urasil, dalam DNA pirimidin selalu sitosin dan timin.

Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan tubuh sebagai nukleoprotein, yaitu gabungan antara asam nukleat dengan protein. Untuk memperoleh asam nukleat dari jaringan-jaringan tersebut, dapat dilakukan ekstraksi terhadap nukleoprotein terlebih dahulu menggunakan larutan garam IM. Setelah nukleoprotein terlarut, dapat diuraikan atau dipecah menjadi protein-protein dan asam nukleat dengan menambah asam-asam lemah atau alkali secara hati-hati, atau dengan menambah NaCl hingga jenuh akan mengendapkan protein. Cara lain untuk memisahkan asam nukleat dari protein ialah menggunakan enzim pemecah protein, misal tripsin. Ekstraksi terhadap jaringan-jaringan dengan asam triklorasetat, dapat pula memisahkan asam nukleat. Denaturasi protein dalam campuran dengan asam nukleat itu dapat pula menyebabkan terjadinya denaturasi asam nukleat itu sendiri. Oleh karena asam nukleat itu mengandung pentosa, maka bila dipanasi dengan asam sulfat akan terbentuk furfural. Furfural ini akan memberikan warna merah dengan anilina asetat atau warna kuning dengan p-bromfenilhidrazina. Apabila dipanasi dengan difenilamina dalam suasana asam, DNA akan memberikan warna biru. Pada dasarnya reaksi-reaksi warna untuk ribosa dan deoksiribosa dapat digunakan untuk keperluan identifikasi asam nukleat.

2.2. Jenis-jenis Asam Nukleat

Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat oleh protein dan bersifat basa. Misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara protein danasam nukleat disebut nucleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan polimer sepertiprotein tetapi unit penyusunnya adalah nukleotida. Salah satu contoh nukleotida asam nukleat bebas adalah ATP yang berfungsi sebagai pembawa energy.

2.3. Tingkatan Struktur Asam Nukleat

2.3.1. Gula Pentosa

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA.

Gula ribosa

Gula dalam asam nukleat adalah jenis gula aldopentosa yakni Ribosa,,bisa dilihat struktur pada gambar. struktur Hawort (siklik)nya menunjukkan posisi beta-Furanosa (beta untuk posisi OH yang diatas, Furanosa untuk siklik dari 5 atom karbon).perhatikan untuk C2 nya, disitulah letak perbedaan dari tiap jenis asam nukleat (DNA & RNA). untuk RNA sama seperti gambar tadi, namun untuk DNA agak sedikit berbeda, dimana pada atom C2 nya kehilangan atom O nya sehingga yang ada hanya subtituen H nya saja, itulah dinamakan gula DEOKSIribosa.

2.3.2. Basa Nitrogen

Basa nitrogen seperti yang kita tau adalah Purin dan Pirimidin.

Basa Purin misalnya. berasal dari senyawa heterosiklik yang terdiri dari 2 gabungan siklik (namanya bisiklik). sedangkan Pirimidin juga termasuk dalam snyawa heterosiklik, namun pirimidin ini berasal dari turunan Piridin yang ditambahkan 1 atom N (kalo piridin hanya 1 atom N nya). Purin punya turunan lagi, yakni Adenin dan guanin yang berbeda dari strukurnya, begitu juga pirimidin yang terdiri dari timin, uracil, dan sitosi.

Masing-masing basa purin dan pirimidin akan saling berpasangan, seperti adenin akan selalu berpasangan dengan timin pada DNA dan dengan Uracil pada RNA. sedangkan guanin "setia"dengan sitosin baik di DNA maupun RNA.,hal ini karena mereka sudah berjodoh satu sama lain, dalam hal ini masing-masing pasangan akan saling membentuk kestabilan oleh adanya ikatan hidrogen yang menghubungkan keduanya. dan juga sdh ada enzim2 tertentu yang bekerja pada masing2 jenis asam nukleat, sehingga bila pasangannya "tertukar" enzim yang bekerja secara otomatis akan berhenti. 3. Gugus fosfat Inilah yang menentukan sifat asam pada asam nukleat

Kotak ungu pada gambar menunjukan fosfat,pada keadaan netral, ia akan sangat mudah melepaskan protonnya. makin mudah melepaskan protonnya, semakin asam. sehingga disebut juga sebagai anion asam kuat. Gambar ikatannya

Fosfatnya, berikatan dengan atom C5 nya, dan atom C3 dari nukleotida sebelumnya atau sesudahnya. ini disebut sebagai ikatanfosfodiester, dimana ikatan ini menghubungkan nukleotida 1 dengan lainnya. Nukleotida adalah unit molekul dari asam nukleat yang terdiri dari fosfat, basa N, dan gula. nukleosida adalah unit molekul as. nukleat yang terdiri dari gula dan basa N saja. untuk Basa N, pada Purin akan berikatan pada atom N9 nya dengan atom C1 dari gula. sedangkan Pirimidin berikatan pada N1 nya dengan atom C1 pada gula dengan membentuk ikatan N-glikosida (nukleosida).gambarnya.

pada ujung atas, berakhir pada C5 dan ujung bawah berakhir pada C3. Ini berguna dalam penulisan sekuensing asam nukleat itulah disebut sebagai ujung 5'-3'. Merupakan struktur RNA karena hanya terdiri dari 1 rantai saja, kalau yang rantai ganda seperti DNA, berarti 2 rantai yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen.

Pasangan adenin timin hanya 2 rangkap ikatan hidrogen, karena pada strukturnya tidak memungkinkan untuk membentuk 3 rangkap seperti pasangan guanin sitosin. Dari jaraknya antara O dan H apada pasangan adenin timin, sangat jauh. sehingga tidak memungkinkan adanya interaksi.Dobel heliksnya.

Untaian yang saling melilit ini, menyumbangkan kestabilan dan memperdekat jarak (rise) antara pasang2 basanya, sehingga bisa menjadi utuh,untaian ganda ini juga disusun secara anti paralel, pada rantai 1 dari 5'-3' dan rantai 2 dari 3'-5'.

2.3.3. Nukleotida dan Nukleosida

Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida yang mengikat asam fosfat. Molekul nukleosida terdiri atas pentosa ( deoksiribosa atau ribose ) yang mengikat suatu basa (purin atau pirimidin). Jadi apabila suatu nukleoprotein dihidrolisis sempurna akan dihasilkan protein, asam fosfat, pentosa dan basa purin atau pirimidin. Rumus berikut ini akan memperjelas hasil hidrolisis suatu nukleoprotein.

Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA ialah ribose. Adapun basa purin dan basa pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenin,sitosin dan timin. Dari RNA akan diperoleh adenin,guanin, sitosin dan urasil.

Urasil terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk keto atau laktam dan bentuk enol atau laktim.

Pada PH cairan tubuh, terutama urasil terdapat dalam entuk keto. Nukleosida terbentuk dari basapurin atau pirimidin dengan ribose atau deoksiribosa. Basa purin atau pirimidin terikat padapentosa oleh ikatan glikosidik,yaitu pada atom karbon nomor 1. Guanosin adalah suatu nukleosida yang terbentuk dari guanin dengan ribosa. Pada pengikatan glikosidik ini sebuah molekul air yang dihasilkan terjadi dari atom hidrogen pada atom N-9 dari basa purin dengan gugus OH pada atom C-1 dari pentosa. Untuk basa pirimidin,gugus OH pada atom C-1berikatan dengan atom H pada atom N-1

Pada umumnya nukleosida diberi nama sesuai dengan nama basa purin atau basa pirimidin yang membentuknya. Beberapa nukleosida berikut ini ialah yang membentuk dari basa purin atau dari basa pirimidin dengan ribosa ;

Adenin nukleosida atau Adenosin

Guanin nukleosida atau Guanosin

Urasil nukleosida atau Uridin

Timin nukleosida atau Timidin

Sitosin nukleosida atau Sitidin

Apabila pentose yang diikat oleh deoksiribosa,maka nama nukleosida diberi tambahandeoksi di depanya.Sebagai contoh “deoksiadinosin,deoksisitidin” dan sebagainya. Disamping lima jenis basa purin atau basa pirimidin yang biasa terdapat pada asam nukleat, ada pula beberapa basa purin dan basa pirimidin lain yang membentuk nukleosida.Hipoksantin dengan ribosa akan membentuk hipoksantin nukleosida atau inosin. DNA pada bakteri ternyata mengandung hidroksimetilsitosin.

Demikian pula tRNA (transfer RNA) mengandung derivat metal basa purin atau basapirimidin, misalnya 6-N-dimetiladenin atau 2-N dimetilguanin.

Dalam alam nukleosida terutama terdapat dalam bentuk ester fosfat yang disebut nukleotida. Nukleotida terdapat sebagai molekul bebas atau berikatan dengan sesama nukleotida membentuk asam nukleat.Dalam molekul nukleotida gugus fosfat terikat oleh pentosa pada atom C-5.

Beberapa nukleotida lain ialah sebagai berikut :

Adenin nukleotida atau Adenosinmonofosfat (AMP)(asam adenilat)

Guanin nukleotida atau Guanosinmonofosfat (GMP)(asam guanilat)

Hipoksantin nukleosida atau Inosinmonofosfat (IMP)(asam inosinat)

Urasil Nukleotida atau Uridinmonofosfat (UMP) (asam uridilat)

Sitidin nukleotida atau Sitidinmonofosfat (SMP)(asam sitidilat)

Timin nukleotida atau Timidinmonofosfat (TMP)(asam timidilat)

Pentosa yang terdapat dalam molekul nukleotida pada contoh diatas ialah ribosa. Apabila pentosanya deoksiribosa, maka ditambah deoksi di depan nama nukleotida tersebut misalnya deoksiadenosin-monofosfat atau disingkat dAMP.

Ada beberapa nukleotida yang mempunyai gugus fosfat lebih dari 1 misalnya adenosintrifosfat dan uridintrifosfat, kedua nukleotida ini mempunyai peranan penting dalam reaksi-reaksi kimia dalam tubuh.

Pada rumus molekul ATP dan UTP, ikatan antara gugus-gugus fosfat diberi tanda yang khas. Pada proses hidrolisis ATP akan melepaskan gugus fosfat dan terbentuk adenosindifosfat (ADP). Pada hidrolis ini ternyata dibebaskan energy yang cukup besar yaitu 7.000 kal/mol ATP.Oleh karena itu ikatan antara gugus fosfat dinamakan “ikatan berenergi tinggi” dan diberi tanda ~ . Dalam tubuh,ATP dan UTP berfungsi sebagai penyimpan energi yang diperoleh dariproses oksidasi senyawa-senyawa dalam makanan kita untuk kemudian dibebaskan apabila energi tersebut diperlukan.

2.3.4. Polinukleotida

2.4. Struktur DNA dan RNA

2.4.1. Deoxyribonucleid Acid ( DNA )

Asam ini adalah polimer yang terdiri atas molekul-molekul deoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain sehingga membentuk rantai polinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang ini terbentuk oleh ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul deoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat.

Secara kimia DNA mengandung karakteristik/sifat sebagai berikut:

1. Memiliki gugus gula deoksiribosa.

2. Basa nitrogennya guanin (G), sitosin (C), timin (T) dan adenin (A).

3. Memiliki rantai heliks ganda anti parallel

4. Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan berpasangan spesifik satu dengan lain. Guanin selalu berpasangan dengan sitosin (G±C), dan adenidan adenin berpasangan dengan timin (A - T), sehingga jumlah guanin selalu sama dengan jumlah sitosin. Demikian pula adenin dan timin.

5. Makromolekul dengan Mr yang sangat besar.

6. Terdiri dari mononukleotida utama : dAMP, dGMP, dTMP, dCMP

7. Setiap spesies/organisme mononukleotida utamanya mempunyai perbandingan, urutan dan berat molekul (Mr) yang spesifik.

8. Pada sel prokariotik (mengandung hanya satu kromosom) DNA nya merupakan makromolekul tunggal dengan Mr = 2 x 109.

9. Pada sel eukariotik (mengandung banyak kromosom) mempunyai banyak molekul DNA dengan Mr yang sangat besar.

10. DNA terutama terdapat dalam inti sel (DNA inti) bergabung dengan protein histon.

11. Juga bisa terdapat pada sitoplasma (DNA sitoplasma), dalam mitokondria, dalam khloroplas.

12. Pada sel bakteri selain terdapat dalam inti sel juga bisa pada sel membran = mesosom dan dalam sitoplasma di luar kromosom = plasmid/episom.

13. DNA normal dari suatu spesies yang berbeda menunjukkan adanya keteraturan (regularitas)

CHARGAFF’S RULES :

a. Komposisi basa dari DNA suatu organisme adalah tetap pada semua sel nya dan mempunyai karakteristik tertentu,

b. Komposisi basa dari DNA bervariasi dari suatu organisme dengan organisme lainnya dinyatakan dengan dissymmetry ratio : (A + T) / (G + C)

c. Komposisi basa dari suatu spesies tidak berubah oleh umur, keadaan nutrisi, ataupun lingkungan.

d. Jumlah adenin dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah timin (A = T).

e. Jumlah guanin dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah sitosin (G=C).

f. Jumlah total basa purin dalam DNA suatu organism selalu sama dengan jumlah total basa pirimidin : (A + G) = (T + C).

Struktur DNA

• DNA terdiri atas dua rangkaian heliks anti-paralel (paralel berlawanan arah) yang melilit ke kanan suatu poros.

• Ukuran lilitan adalah 36 Å, yang mengandung 10.5 pasangan basa per putaran.

• Kerangka yang berselang-seling antara gugus deoksiribosa dan fosfat terletak di bagian luar.

• Ikatan hidrogen antara basa purin dan pirimidin terletak di bagian dalam.

2.4.2. Ribonukleat Acid ( RNA )

Asam ribonukleat adalah salah satu polimer yang terdiri atas molekul-molekul ribonukleotida. Seperti DNA, asam ribonukleat ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C nomer 3 dengan atom C nomer 5 pada molekul ribose dengan perantaraan gugus fosfat. Dibawah ini adalah gambar struktur sebagian dari molekul RNA :

1. Terdiri dari rantai tunggal poliribonukleotida

2. Hampir seluruhnya terdapat di sitoplasma, juga terdapat pada virus.

3. Rantai tunggal Chargaff’s Rules tidak berlaku

4. Ada 3 macam : mRNA (messenger-RNA), rRNA (ribosomal-RNA), tRNA (transfer-RNA).

a. mRNA

√ basa nya : A, G, C dan U

√ disintesis dalam inti sel pada proses transkripsi

√ pembawa informasi genetik dari DNA untuk sintesis protein

√ Umurnya pendek mengalami degradasi/resintesis

b. r RNA

√ bagian terbanyak dari RNA dalam sel (80%)

√ Merupakan 60% dari berat ribosom

√ Basa utamanya : A, G, C, U

c. tRNA

√ molekul yang kecil

√ basanya : A, G dan U yang termetilasi.

√ jumlahnya hanya sedikit dari total RNA dalam sel

√ mengangkut (transport) asam amino spesifik ke ribosom untuk proses sintesis protein

2.4.3. Perbedaan DNA dan RNA

RNA	KOMPONEN	DNA
A, Adenin G, Guanin C, Sitosin U, Urasil Ribosa Asam Fosfat (H3PO4)	Basa N Organik Gula Fosfat	A, Adenin G, Guanin C, Sitosin T, Timin Deoksiribosa Asam Fosfat (H3PO4

2.5. Sintesis RNA dan DNA

2.5.1. Sintesis RNA

Sintesis RNA biasanya dikatalisis oleh enzim DNA-RNA polymerase menggunakan sebagai template, sebuah proses yang dikenal sebagai transkripsi. Inisiasi transkripsi dimulai dengan pengikatan enzim ke urutan promotor dalam DNA (biasanya ditemukan "upstream" dari gen).

DNA helix ganda dibatalkan oleh aktivitas helikase enzim. Enzim kemudian berlanjut sepanjang untai template dalam arah 3 'to 5', mensintesiskan molekul RNA komplementer dengan elongasi terjadi di 5 'ke 3' arah. Urutan DNA juga menentukan di mana berakhirnya sintesis RNA akan terjadi. RNA sering dimodifikasi oleh enzim setelah transkripsi. Misalnya, poli dan topi 5 'ditambahkan ke mRNA eukariotik intron pra-dan dikeluarkan oleh spliceosome.

Ada juga sejumlah polimerase RNA RNA-tergantung yang menggunakan RNA sebagai template mereka untuk sintesis untai baru RNA. Sebagai contoh, sejumlah virus RNA (seperti virus polio) menggunakan jenis enzim untuk mereplikasi materi genetic mereka. Juga, RNA-dependent RNA polimerase merupakan bagian dari jalur interferensi RNA di banyak organisme.

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan atau sense, sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense. Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi. Informasi dari DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA. RNA dihasilkan dari aktifitas enzim RNA polimerase. Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah dan merangkaikan nukleotida RNA. Enzim RNA polymerase merangkai nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5‟ ? 3‟, saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA.

Urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri.

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu: inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), terminasi (pengakhiran) rantai mRNA.

1. Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.

2. Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka pilinan heliks ganda DNA, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNAnya.

3. Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; yaitu, polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.

2.5.2. Sintesis DNA

Sintesis DNA disini dimaksud adalah replikasi DNA yaitu proses perbanyakan bahan genetic. Pengkopian rangkaian molekul bahan genetic ( DNA atau RNA) sehingga dihasilkan molekul anakan yang sangat identik.

Model replikasi DNA secara semikonservatif menunjukkan bahwa DNA anakan terdiri atas pasangan untaian DNA induk dan untaian DNA hasil sintesis baru.

Model ini memberikan gambaran bahwa untaian DNA induk berperanan sebagai cetakan (template) bagi pembentukan untaian DNA baru. Model ini memberikan gambaran bahwa untaian DNA induk berperanan sebagai cetakan (template) bagi pembentukan untaian DNA baru.

Komponen utama Replikasi, adalah sebagai berikut :

1. DNA cetakan, yaitu molekul DNA atau RNA yang akan direplikasi.

2. Molekul deoksiribonukleotida, yaitu dATP, dTTP, dCTP, dan dGTp. Deoksiribonukleotida terdiri atas tiga komponen yaitu: (i) basa purin atau pirimidin, (ii) gula 5-karbon( deoksiribosa) dan (iii) gugus fosfat.

3. Enzim DNA polimerase, yaitu enzim utama yang mengkatalisi proses polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNA.

4. Enzim primase, yaitu enzim yang mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA.

5. Enzim pembuka ikatan untaian DNA induk, yaitu enzim helikase dan enzim lain yang membantu proses tersebut yaitu enzim girase.

6. Molekul protein yang menstabilkan untaian DNA yang sudah terbuka,yaitu protein SSB (single strand binding protein).

7. Enzim DNA ligase, yaitu suatu enzim yang berfungsi untuk menyambung fragmen fragmen DNA.

Mekanisme dasar replikasi, adalah sebagai berikut :

1. Denaturasi (pemisahan) untaian DNA induk,

2. Peng-"awal"-an( initiation, inisiasi) sintesis DNA.

3. Pemanjangan untaian DNA,

4. Ligasi fragmen-fragmen DNA, dan

5. Peng-"akhir"-an (termination, terminasi) sintesis DNA.

Sintesis untaian DNA yang baru akan dimulai segera setelah kedua untaian DNA induk terpisah membentuk garpu replikasi Pemisahan kedua untaian DNA induk dilakukan oleh enzim DNA helikase. Sintesis DNA berlangsung dengan orientasi 5' P  3'-OH. Oleh karena ada dua untaian DNA cetakan yang orientasinya berlawanan, maka sintesis kedua untaian DNA baru juga berlangsung dengan arah geometris yang berlawanan namun semuanya tetap dengan orientasi 5'  3'.

Sintesis untaian DNA baru yang searah dengan pembukaan garpu replikasi dapat berlangsung tanpa terputus (sintesis secara kontinu). Untaian DNA yang disintesis secara kontinu semacam ini disebut sebagai untaian DNA awal (leading strand). Sintesis untaian DNA baru yang searah dengan pembukaan garpu replikasi dapat berlangsung tanpa terputus (sintesis secara kontinu). Untaian DNA yang disintesis secara kontinu semacam ini disebut sebagai untaian DNA awal (leading strand).

Pada untaian DNA awal, polimerisasi DNA berlangsung secara kontinu sehingga molekul DNA baru yang disintesis merupakan satu unit. Pada untaian DNA awal, polimerisasi DNA berlangsung secara kontinu sehingga molekul DNA baru yang disintesis merupakan satu unit. Fragmen-fragmen DNA pendek yang disintesis tersebut disebut fragmen Okazaki, karena fenomena sintesis DNA secara diskontinu tersebut pertama kali iungkapkan oleh Reiji Okazaki pada tahun 1968.

2.6. Transkripsi dan Translasi

2.6.1. Transkripsi

Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetik yang ada pada urutan DNA meniadi molekul RNA. Transkripsi adalah proses yang mengawali ekspresi sifat-sifat genetik yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe. Urutan nukleotida pada salah satu untaian molekul RNA digunakan sebagai cetakan (template) untuk sintesis molekul RNA yang komptementer.

Mekanisme Dasar Transkripsi adalah sebagai berikut :

Transkripsi (sintesis RNA) dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu:

1. Faktor-faktor yang mentendalikan transkripsi menempel pada bagian promoter.

2. Penempelan faktor-faktor pengendali transkripsi menyebabkan terbentuknya kompleks promoter yang terbuka (open promoter complex).

3. RNA pofimerase membaca cetakan (DNA template) dan mulai melakukan pengikatan nukleotida yang komplementer dengan cetakannya.

4. Setelah terjadi proses pemanjangan untaian RNA hasil sintesis, selanjutnya diikuti dengan proses pengakhiran (terminasi) transkripsi yang ditandai dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA yang ditranskripsi

Karakter Kimiawi Transkripsi adalah sebagai berikut :

1. Prekursor untuk sintesis RNA adalah empat macam ribonukleotida yaitu 5'-trifosfat ATP GTP CTP dan UTP (pada RNA tidak ada thymine).

2. Reaksi polimerisasi RNA pada prinsipnya sama dengan polimerisasi DNA, yaitu dengan arah 5'  3'.

3. Urutan nukleotida RNA hasil sintesis ditentukan oleh cetakannya yaitu urutan DNA yang ditranskripsi. Nukleotida RNA yang digabungkan adalah nukleotida yang komplementer dengan cetakannya. Sebagai contoh, jika urutan DNA yang ditranskripsi adalah ATG, maka urutan nukleotida RNA yang digabungkan adalah UAC.

4. Molekul DNA yang ditranskripsi adalah molekul untai-ganda tetapi yang berperanan sebagai cetakan hanya salah satu untaiannya.

5. Hasil transkripsi berupa molekul RNA untai tunggal.

2.6.2. Translasi

Translasi adalah proses penerjemah urutan nucleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame, kerangka baca terbuka). Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun ribosom, yakni organel tempat berlangsungnya sintesis protein, tRNA adalah pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida.

Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino, dan pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pada DNA atau AUG pada RNA).

Kodon (kode genetik)

Kodon (kode genetik) adalah urutan nukleotida yangterdiri atas 3 nukleotida yanq berurutan (sehingga sering disebut sebagai triplet codon, yang menyandi suatu kodon asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pada mRNA) mengkode asam amino metionin, Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin yang mengawali struktur suatu polipeptida (protein). Pada prokaryot, asam amino awal tidak berupa metionin tetapi formil metionin (fMet).

Ada beberapa aspek yang perlu diketahui mengenai kode genetik, yaitu:

• Kode genetik bersifat tidak saling tumpang-tindih (non-overlappind kecuali pada kasus tertentu, misalnya pada bakteriofag

• Tidak ada sela (gap) di antara kodon satu dengan kodon yang lain.

• Tidak ada koma di antara kodon.

• Kodon bersifat degenerotea, buktinya ada beberapa asam amino yang mempunyai lebih dari satu kodon.

• Secara umum, kodon bersifat hampir universal karena pada beberapa organel jasad tinggi ada beberapa kodon yang berbeda dari kodon yang digunakan pada sitoplasm.

• Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang sesuai yang terdapat pada molekul tRNA.

• Sebagai contoh, kodon metionin (AUG) mempunyai komplemennya dalam bentuk antikodon UAC yang terdapat pada tRNAMet

• Pada waktu tRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A pada ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuai yang ada pada sisi A tersebut.

• Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yang disambungkan ke dalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam ribosom

Proses Translasi

Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang sesuai yang terdapat pada molekul tRNA. Sebagai contoh, kodon metionin (AUG) mempunyai komplemennya dalam bentuk antikodon UAC yang terdapat pada tRNAMet. Pada waktu tRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A pada ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuai yang ada pada sisi A tersebut. Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yang disambungkan ke dalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam ribosom.

Sebelum inisiasi translasi di lakukan, diperlukan molekul tRNA (aminoasil tRNA) yang berfungsi membawa asam amino spesifik.

Inisiasi translasi (eukariyot)

• Kodon inisiasi adalah metionin

• Molekul tRNA inisiator disebut sebagai tRNAi^Met.

• Ribosom bersama-sama dengan tRNAi^Met dapat menemukan kodon awal dengan cara berikatan dengan ujung 5' (tudung), kemudian melakukan pelarikan (scanning) transkrip ke arah hilir (dengan arah 5'  3') sampai menemukankodon awal (AUG).

• Menurut model scanning tersebut, ribosom memulai translasi pada waktu menjumpai sekuens AUG yang pertama kali

Meskipun demikian, penelitian pada 699 mRNA eukaryot menunjukkan bahwa sekitar 5-1 0% AUG yang pertama bukanlah kodon inisiasi.

• Pada kasus semacam ini, ribosom akan melewati satu atau dua AUG sebelum melakukan inisiasi translasi.

• Sekuens AUG yang dikenali sebagai kodon inisiasi adalah sekuens yang terletak pada sekuens konsensus CCRCCAUGG (R adalah purin: A atau G).

• Pengenalan sekuens AUG sebagai kodon inisiasi banyak ditentukan oleh tRNAi^Met.

• Perubahan antikodon pada tRNAi^Met menyebabkan dikenalinya kodon lain sebagai kodon inisiasi

Pemanjangan polipeptida

• Proses pemanjangan polipeptida disebut sebagai proses elongation yang secara umum mempunyai mekanisme yang serupa pada prokaryot dan eukaryot.

• Proses pemanjangan terjadi dalam tiga tahapan, yaitu: (1) pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A yang ada di ribosom,( 2) pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P ke arah sisi A dengan membentuk ikatan peptida, dan (3) translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A. Di dalam kompleks ribosom, molekul fMet- tRNAi^Met menempati sisi P (peptidil).

Sisi yang lain pada ribosom, yaitu sisi A (aminoasil), masih kosong pada saat awal sintesis protein.

• Molekul tRNA pertama tersebut (fMet- tRNAiMet ) berikatan dengan kodon AUG (atau GUG) pada mRNA melalui antikodon-nya.

• Tahap selanjutnya adalah penyisipan aminoasil-tRNA pada sisi A. Macam tRNA (serta asam amino yang dibawa) yang masuk pada sisi A tersebut tergantung pada kodon yang terletak pada sisi A.

• Penyisipan aminoasil-tRNA yang masuk ke posisi A tersebut dilakukan oleh suatu protein yang disebut faktor pemanjangan Tu (elongotion factor Tu, EF-Tu).

Terminasi

• Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA, UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom.

• Dalam keadaan normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino sesuai dengan ketiga kodon tersebut.

• Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir.

2.7. Kelainan Penyakit yang disebabkan oleh DNA dan RNA

1. Influenza akibat virus Influenza.RNA

2. AIDS akibat virus HIV,/human Immuno deficiensy Virus. RNA

3. Kangker servix/Kangker leher rahim akibat Virus HPV/Human Pappiloma Virus

4. Penyakit polio yang disebabkan oleh Poliovirus. RNA

5. Hepatitis akibat Hepatitis C.RNA

6. DBD Akibat Dengue virus. RNA

7. Penyakit encephalitis akibat California encephalitis virus (CE).RNA

8. Diare epidemik pada anak-anak akibat Rotavirus. RNA

9. Campak Jerman Akibat virus rubella. RNA

10. Flu burung akibat virus Influenza tipe A Sub H5N1.RNA

11. Herpes akibat herpesviruscYang termasuk DNA

12. Campak disebabkan oleh virus paramyxovirus

13. Cacar air disebabkan oleh virus Herpesvirus varicellae

14. Polio disebabkan oleh poliovirus

15. Penyakit gondong disebabkan oleh paramyxovirus

16. Demam Ebola akibat virus ebola

17. SARS (Severe Acute Respirotory Syndrome) disebabkan oleh virus Corona mamalia

18. Rabies Disebabkan oleh virus rabies.

19. Campak (Morbili) Penyakit ini disebabkan oleh morbivirus

20. Kanker (tumor ganas) Penyakit ini disebabkan oleh virus onkogen

2.8. Fungsi dan Peranan Asam Nukleat

DNA mengandung gen, informasi yang mengatur sintesis protein dan RNA. DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan pengaturan ekspresi gen (promoter, operator, dan lain-lain.). Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen dari ribosom, mesin biologis pembuat protein Messenger RNAs (mRNA) merupakan bahan pembawa informasi genetik dari gen ke ribosom. Transfer RNAs (tRNAs) merupakan bahan yang menterjemahkan informasi dalam mRNA menjadi urutan asam amino RNAs memiliki fungsi-fungsi yang lain, di antaranya fungsi-fungsi katalis. Asam nukleat merupakan molekul raksasa yang memiliki fungsi khusus yaitu, menyimpan informasi genetik dan menerunkannya kepada keturunanya. Susunan asam nukleat yang menentukan apakah mahluk itu menjadi hewan , tumbuhan, maupun manusia. Begitu pula susunan dalam sel, apakah sel itu menjadi sel otot maupun sel darah.

Beberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasi informasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi reduksi.

Peranan dari DNA dan RNA sebagai bahan keturunan memberikan suatu kontras yang menarik dalam hal fungsi biologis dari dua kelas makromolekul ini. RNA memperlihatkan keragaman biomolekul yang biasa dengan memiliki fungsi selular dan viral yang khas. Di pihak lain , DNA merupakan contoh yang jarang dari suatu makromolekul yang melakukan fungsi tunggal yang sama dalam virus, prokariota, dan eukariota. Sebagai pembawa informasi genetika dari semua system selular , DNA mempertahankan kemurnian fungsi sepanjang evolusi biologi. Pemanfaatan yang menguntungkan dari DNA oleh alam untuk melestarikan spesies tampaknya tidak memungkinkan untuk beragam fungsi dari makromolekul ini.

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

3.1. Kesimpulan

Asam nukleat adalah biopolymer yang berbobot molekul tinggi dengan unit monomernya mononukleotida. Asam Nukleat juga merupakan senyawa majemuk yang dibuat dari banyak nukleotida. Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat.

Deoxyribonucleid Acid ( DNA ), Asam ini adalah polimer yang terdiri atas molekul-molekul deoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain sehingga membentuk rantai polinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang ini terbentuk oleh ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul deoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat. Asam ribonukleat adalah salah satu polimer yang terdiri atas molekul-molekul ribonukleotida.

Sintesis RNA biasanya dikatalisis oleh enzim DNA-RNA polymerase menggunakan sebagai template, sebuah proses yang dikenal sebagai transkripsi.Sintesis DNA adalah replikasi DNA yaitu proses perbanyakan bahan genetic

Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetik yang ada pada urutan DNA meniadi molekul RNA. Transkripsi adalah proses yang mengawali ekspresi sifat-sifat genetik yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe. Translasi adalah proses penerjemah urutan nucleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.

Kelainan penyakit yang disebabkan oleh RNA dan DNA banyak , salah satunya influenza. Beberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasi informasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi reduksi. Peranan dari DNA dan RNA sebagai bahan keturunan memberikan suatu kontras yang menarik dalam hal fungsi biologis dari dua kelas makromolekul ini. RNA memperlihatkan keragaman biomolekul yang biasa dengan memiliki fungsi selular dan viral yang khas.

3.2. Saran

Dengan adanya makalah ini diharapkan para pembaca dapat mengetahui lebih banyak lagi tentang Asam Nukleat guna menambah wawasan untuk pembelajaran.