ASAM NUKLEAT

BAB X ASAM NUKLEAT 10.1 10.1 PEND PENDAH AHUL ULUA UAN N 10.1.1 Deskripsi 10.1.1 Deskripsi Singkat

Bab ini mengemukakan secara garis besar asam nukleat yang meli melipu puti ti peng penger erti tian an,, mekan ekanis isme me

reak reaksi si

nukl nukleo eoti tida da,, repl replik ikas asi, i,

nukl nukleo eosi sida da,,

tran transk skri rips psii

DNA, DNA, RNA, RNA, sert serta a

dan dan

tran transl slas asii

yang yang

berhubungan dengan biosintesis protein. 10.1.2 Relevansi Pembahasan

bab

ini

sangat

berhubungan

dengan

meta metabo boli lism sme e prot protei ein n dan dan enzi enzim. m. Maha Mahasi sisw swa a akan akan meng menget etah ahui ui bagaiman bagaimana a hubungan hubungan antara antara DNA, DNA, RNA dan protein. protein. Pemahama Pemahaman n tentang asam nukleat sebagai senyawa inti sel pembawa informasi genetika genetika dan pelaksana pelaksana biosintesi biosintesis s

protein protein akan mengungkap mengungkapkan kan

bagaiman bagaimana a senyawa senyawa ini sangat sangat penting penting untuk dasar mempela mempelajari jari rekayasa genetika dan biomolekuler. biomolekuler. 10.1.3 Tujuan

Setelah mempelajari materi ini mahasiswa diharapkan dapat : 1. Menjelask Menjelaskan an penger pengertian tian asam nukleat nukleat 2. Menerangk Menerangkan an struktur struktur nukleot nukleotida ida dan nukleosi nukleosida da 3. Menerangk Menerangkan an strukt struktur ur DNA DNA dan dan RNA RNA 4. Menjelaskan proses replikasi dan transkripsi dari DNA 5. Menerangkan proses biosintesis protein (translasi) oleh RNA. 10.2 10.2 PENY PENYAJ AJIA IAN N 10.2.1 Uraian dan Contoh

Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang mengawali peng penget etah ahua uan n menge engena naii kimi kimia a dan dan inti inti sel. sel. Pad Pada tahun ahun 18 1868 68,, dilabor dil aboratori atorium um Hoppe-Syl Hoppe-Syler er di Tubingen, Tubingen, beliau beliau memili memilih h sel yang terd terdap apat at pada pada nana nanah h beka bekas s pemb pembal alut ut luka luka,, kemu kemudi dian an selsel-se sell tersebut dilarutkan dalam asam encer dan dengan cara ini diperoleh

Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

246

inti sel yang ang

masi asih

ter terikat kat

pada ada

sej sejuml umlah pro protei tein.

Denga engan n

menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara ekstraksi terhadap inti sel diperoleh suatu zat yang larut dalam dalam basa tetapi tetapi tidak larut larut dalam asam. asam. kemudian zat zat ini ini

dinam dinamaka akan n

nucleoprotein. nucleoprotein.

“nuclein” Selanjutnya

seka sekara rang ng dibuktikan

dike dikena nall

deng dengan an

bahw ahwa

asam

nam nama nukleat

merupakan salah satu senyawa pembentuk sel dan jaringan normal. Beberapa Beberapa fungsi fungsi penting penting asam nukleat nukleat adalah adalah menyimp menyimpan, an, menstran menstransmi smisi, si, dan mentransl mentranslasi asi informas informasii genetik; genetik; metaboli metabolisme sme antara(intermediar antara(intermediary y metabolism metabolism)) dan reaksi-reaksi informasi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa senyawa amino amino dan biomolek biomolekul ul lainnya; lainnya; koenzim koenzim reaksi reaksi oksidasi oksidasi reduksi. Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic (deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umum umumnya nya terika terikatt oleh oleh protei protein n dan bersif bersifat at basa. basa. Misaln Misalnya ya DNA DNA dala dalam m inti inti sel sel teri terika katt pada pada hist histon on..

Seny Senyaw awa a gabu gabung ngan an anta antara ra

prot protei ein n dan dan asam asam nukl nuklea eatt dise disebu butt nucleoprotein. Molekul Molekul asam nukleat merupakan polimer seperti protein tetapi unit penyusunnya adalah nukleotida. ATP adalah salah satu contoh nukleotida asam nukleat bebas yang berperan sebagai pembawa energi.

10.2.1.1

Pengertian

Asam

Asam nukleat merupakan polimer besar dengan ukuran yang bervariasi antara 25.000 /1.000.000 /1.000.000 s/d 1 milyar. milyar. Asam nukleat nukleat baik DNA maupun RNA tersusun dari monomer nukleotida . Nukleotida tersusun dari gugus fosfat, basa nitrogen dan gula pentosa. Basa nitrogen berasal dari kolompok purin dan pirimidin. Purin utama asam nukleat adalah adenin dan guanin, guanin, sedangkan pirimidinnya adalah sitosin, timin dan urasil. urasil .


247

10.2.1.2 Nukle Nukleoti otida da merupak merupakan an posisi posisi 5’-nya 5’-nya

Nukle kleotida

Dan

nukle nukleosi osida da yang gugus gugus gula pada

mengikat mengikat asam asam fosfat (gugus (gugus fosfat) fosfat) dengan dengan ikatan

ester. Nukleosida terdiri atas pentosa ( deoksiribosa atau ribosa) yang mengikat mengikat suatu suatu basa (derivat purin atau pirimidin) pirimidin) melalui melalui ikatan glikosida. glikosida. Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan dari RNA ialah ribosa. Basa purin dan pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenin, guanin, sitosin dan timin. Sedangkan basa RNA terdiri atas adenin, guanin, guanin, sitosin dan dan urasil. Dengan demikian demikian nukleosida adalah penyusun nukleotida dan dapat diberi nama trivial dan nama sistematis sistematis seperti terlihat pada tabel berikut :

Tabel 10.1 Nukleosida Penyusun Asam Asam Nukleat Nukleat Monomer Asam Nukleat Ribonukleosida Ribosa + basa adenin Ribosa + basa guanin Ribosa + basa urasil Ribosa + basa sitosin Deoksiribonukleosida Deoksiribosa+ basa adenin Deoksiribosa+ basa guanin Deoksiribosa + basa sitosin Deoksiribosa + basa timin

Nama Trivial

Nama sistematis

Adenosin Guanosin Uridin Sitidin

Adenin nukleosida Guanin nukleosida urasil nukleosida Sitosin nukleosida

Deoksiadenosin Deoksiguanosin Deoksi- sitidin Deoksi-timidin

Deoksi-Adenin nukleosida Deoksi-Guanin nukleosida Deoksinukleosida Deoksi-Timin nukleosida

Sitosin

Nukleosida dalam bentuk bebas ada memiliki fungsi penting bagi bagi kese keseha hata tan n cont contoh ohny nya, a, puro puromi misi sin n yang yang berf berfun ungs gsii seba sebaga gaii anti antibi biot otik ik yang yang meng mengha hamb mbat at sint sintes esis is prot protei ein n ( diha dihasi silk lkan an oleh oleh


248

streptomyces). streptomyces). Arabinosil sitosin dan arabinosil adenin sebagai anti virus dan anti jamur. Nukle Nukleoti otida da terdap terdapat at sebaga sebagaii molek molekul ul bebas bebas atau atau berika berikatan tan deng dengan an deng dengan an sesa sesama ma nukl nukleo eoti tida da memb memben entu tuk k asam asam nukl nukleat eat.. Contohnya dapat dilihat dalam tabel berikut:

Tabel 10.2 Mononukleotida Penyusun Asam Nukleat DNA dan RNA Basa Nitrogen

Nam Namaa Ribo Ribonu nukl kleo eoti tida da (RNA (RNA))

Nama Nama deok deoksi siri ribo bonu nukl kleo eoti tida da (DNA (DNA))

Adenin (A)

Adenosin 5’-monofosfat (AMP)

Deoksi Adenosin 5’-monofosfat (dAMP)

Guanin (G)

Guanosin 5’-monofosfat (GMP)

Deoksi Guanosin 5’-monofosfat (dGMP)

Timin (T)

-------------------

Deoksi Timidin 5’-monofosfat (dTMP)

Sitosin (C)

Sitidin 5’-monofosfat (CMP)

Deoksi Sitidin 5’-monofosfat (dCMP)

Urasil (U)

Uridin 5’-monofosfat (UMP)

------------------

Beberapa nukleotida yang mempunyai fungsi penting dalam sel misalnya misalnya Adenosi Adenosin n 5’ monofosfat monofosfat (AMP), (AMP), Adenosin Adenosin 5’ –difosfat –difosfat (ADP) dan Adenosin 5’-trifosfat (ATP) yang berperan penting dalam transfer gugus fosfat untuk menerima dan mengantar energi.

Gambar 10.1 Struktur AMP, AMP, ADP dan ATP

Nukleotida lain yang berbentuk siklik seperti Adenosin 3’-5’sikli siklik k monof monofosf osfat at ( AMP-si AMP-sikli klik k atau atau cA cAMP) MP) berper berperan an sebaga sebagaii kurir kurir sekund sekunder er dalm dalm mengen mengendal dalika ikan n metabo metaboli lism sme e hormo hormon n adrena adrenali lin. n. Nukleotida Nukleotida bebas lain adalah guanosin siklik monofosfat ( GMP siklik Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

249

= cGMP ) yang diduga berfungsi sebagai penghambat enzim yang dirangsang

oleh

cAMP.

Selain

itu

diketahui

beberapa

trifosfonukleotida selain ATP yang berperan dalam berbagai reaksi dala dalam m sel. sel. Misa Misaln lnya ya CTP CTP

(Sit (Sitid idin in 5’5’- trif trifos osfa fat) t) terl terlib ibat at dala dalam m

biosi biosinte ntesi sis s fosfol fosfolipi ipid, d, UTP berper berperan an dalam dalam biosin biosintes tesis is berbag berbagai ai senyawa karbohidrat. CTP dan UTP juga digunakan dalam biosintesis biosintesis RNA dan DNA

10.2.1.3 STRUKTUR DNA dan RNA

1) Struktur Asam Deoksiribonukleat (DNA) Asam As am ini ini adalah adalah polim polimer er yang yang terdir terdirii atas atas molek molekulul-mo molek lekul ul deok deoksi siri ribo bonu nukl kleo eoti tida da

yang yang

teri terika katt

satu satu

sam sama

lain lain

sehi sehing ngga ga

membentuk rantai polinukleotida polinukleotida yang panjang.


250

Gambar 10.2 Struktur Sebagian dari dari DNA DNA Molekul DNA yang panjang ini terbentuk terbentuk oleh ikatan ikatan antara atom atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul deoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat. Secara kimia DNA mengandung karakteri/sifat sebagai berikut: 1. Memiliki Memiliki gugus gula gula deoksiribosa. 2. Basa nitro nitrogen gennya nya

guanin guanin (G), (G), sitos sitosin in (C), timin timin (T) dan

adenin (A). 3. Memiliki rantai heliks ganda anti paralel 4. Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan berpasang berpasangan an spesifik spesifik satu dengan dengan lain. lain. Guanin Guanin selalu selalu berpasangan

dengan

sitosin

(

G

–C),

dan

adenin

berpasangan dengan timin (A - T), sehingga jumlah guanin selalu selalu sama dengan jumlah jumlah sit sitosin osin.. Demikian Demikian pula adenin adenin dan timin.

2) Struktur Asam Ribonukleat (RNA) Asam As am ribo ribonu nukl klea eatt adal adalah ah su suat atu u poli polime merr yang yang terd terdir irii atas atas molekul molekul-mol -molekul ekul ribonu ribonukleot kleotida. ida.

Seperti Seperti DNA asam asam ribonuk ribonukleat leat

terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul ribosa dengan perantaraan gugus fosfat. Rumu Rumus s stru strukt ktur urny nya a sama sama deng dengan an gamb gambar ar 10 10.2 .2 teta tetapi pi gula gulany nya a adalah ribosa ( atom C nomor 2 mengikat gugus OH) RNA memiliki memiliki sifat spesifik spesifik yang berbeda berbeda dengan sifat kimia DNA, yakni dalam hal: 1. Gula pentosany pentosanya a adalah adalah ribosa ribosa 2. RNA memili memiliki ki ribonukleo ribonukleotida tida guanin(G) guanin(G),, sitosin sitosin (C), adenin (A) dan Urasil (U) pengganti Timin pada DNA. 3. Untai fosfodiesternya adalah untai tunggal yang bisa melipat

membentu membentuk k jepit jepit rambut rambut seperti seperti untai ganda.Beda ganda.Beda dengan dengan DNA bentuk molekulnya heliks ganda.


251

4. Prosentas Prosentasii kandungan kandungan bas tidak tidak harus sama, sama, pasangan pasangan adenin adenin tidak harus sama dengan urasil, dan sitosin tidak harus sama dengan guanin. Ada

tiga

jeni enis

RNA

yaitu

tRNA

(trans ansfer

RNA),

mRNA

( messenger RNA ) dan rRNA (ribosomal RNA). Ketiga macam RNA ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda, tetapi ketiganya secara bersama-sama bersama-sama mempunyai peranan penting dalam sintesis protein. Struktur Struktur asam nukleat nukleat struktur struktur primer, primer,

dapat dilihat/t dilihat/tertul ertulis is

dalam dalam bentuk bentuk

sekunder, sekunder, dan tersier. tersier. Struktur Struktur primer primer terbentuk terbentuk

bila bila gugus gugus fosfat fosfat satu satu nukleo nukleotid tida a berika berikatan tan ester ester dengan dengan gugus gugus hidro hidroksi ksill nukleo nukleotid tida a lain lain melalu melaluii ikatan ikatan kovale kovalen. n. Pengga Penggabun bungan gan berba erbag gai

nukl nukleo eoti tid da

ini

membe emben ntuk tuk

rant antai

rant antai

panj panjan ang g

(polinukleotida). (polinukleotida). Dua ciri penting semua polinukleoti polinukleotida da adalah: 1) Ikatan fosfodiester polinukleotida antara unit-unit monomer selalu antara karbon 3’ dari satu monomer dan karbon 5’ dari yang berikutnya. Jadi 2 ujung DNA dari rantai polinukleotida linear tersebut akan berlawanan. Satu ujung secara normal akan akan melak elakuk ukan an reak reaksi si deng dengan an fosf fosfat at 5’ dan dan yang yang lain lain bereaksi dengan gugus hidroksil 3’. 2) Rantai Rantai polinu polinukle kleoti otida da mempun mempunyai yai kekhas kekhasan, an, ditent ditentuka ukan n melalui urutan basanya. A

C 3’

G

3’ P

5’

T

3’ P

5’

T

3’ P

5’

3’ P

5’

OH

5’

Gambar 10.3 A,G,T,C adalah jenis nukleotida; P=fosfor, 5’ dan 3’ ujung nukleotida; semua ikatan fosfodiester adalah 3’--- 5’; molekul memiliki gugus P pada ujung 5’ dan gugus –OH pada ujung 3’.

Penulisan sederhana DNA dan RNA dimulai ujung 5’ fosfat bebas ke ujung 3’ –OH bebas sebagai berikut : DNA DNA : 5’A 5’A-G-G-T-C T-C-A-A-G G -T-T-C -T-T-C-- G-GG-G-T-C T-C-A-A-G G 3’ 3’ RNA : 5’U-C5’U-C-A-G A-G-U-U-C-A C-A-A-A-G-C G-C-C-C-A-G A-G-U-U-C C 3’ Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

252

Struktur sekunder sekunder DNA ditemukan ditemukan oleh oleh James D. D. Watson dan dan F.H.C F.H.C Crick (1953). (1953). Mereka Mereka menyusun menyusun pola pola difraksi difraksi sinar X menun menunjuk jukkan kan

model model

polide polideoks oksir iribo ibonuk nukleo leoti tida da

berben berbentuk tuk

yang helik heliks s

ganda.

A

B

C

Gambar 10.4 10.4 Model DNA heliks heliks ganda ganda (tiga dimensi) oleh J.Watson-Crick. J.Watson-Crick. Basa - basa (merah-hijau) dan bagian tulang punggung gula-fosfat (biru-kuning)

Gamba Gambarr 10.4 menjel menjelask askan an bahwa bahwa menun menunjuk jukkan kan tulang tulang belakan belakang g

(A)) pita pada (A pada diagram diagram

gula-f gula-fosf osfat at dari dua untai DNA. DNA.

Heliks ini adalah heliks ”tangan kanan”, berlekuk keatas dengan arah kekanan. Kedua untaian diikat bersama oleh ikatan hidrogen (dig (digam amba bark rkan an berp berpas asan anga gan n seba sebagi gian an

gari garis s

titi titikk-ti titi tik) k)

diba dibagi gian an dala dalam m

stru strukt ktur ur

kimi kimia, a,

dian dianta tarra

basa basa

nitr nitrog ogen en,,

heli heliks ks gand ganda. a. (B) (B)

deng dengan an

dua dua

unta untaii

yang yang

menu menunj njuk ukka kan n

yang yang

diur diurai aika kan, n,

perhatikan bahwa untaian memiliki orientasi arah yang berlawanan. (C) pasangan basa nitrogen yang terikat kuat tampak jelas pada model komputer (tiga dimensi). Daya tarik menarik antara pasangan


253

basa basa

yang yang

berp berpot oton onga gan n

memp mempun unya yaii

pera perana nan n

pent pentin ing g

dala dalam m

mempertahankan molekul. Struk trukttur seku sekun nder der

RNA

adal adalah ah kum kumparan aran aca acak

beberapa beberapa bagian bagian berbentuk berbentuk

tung tungga gall

dan

heliks heliks yang menunj menunjukkan ukkan pasang pasangan an

basa. Struktur sekunder RNA bermacam-macam sesuai jenis RNAnya. nya.

Jenis Jenis mRNA dapat dapat berbentu berbentuk k heliks heliks,, tRNA tRNA berben berbentuk tuk daun daun

semanggi dan rRNA berbentuk acak. Banyak DNA secara alami mempunyai struktur tersier. Salah satu contohnya adalah struktur sirkular yang dapat berbentuk acak (berlilitan) (berlilitan) dan sirkular terbuka. Pelilitan merupakan struktur DNA yang tertutup secara kovalen karena untai polinukleotidanya tetap utuh. Struktur ini tidak mempunyai ujung 5’ atau 3’ bebas. Jika salah satu untai polinukleotida putus, maka maka heli heliks ks gand ganda a akan akan kemb kembal alii kebe kebent ntuk uk norm normal alny nya a seba sebaga gaii sirkulasi terbuka. Contoh DNA tersier adalah DNA virus ST-40, DNA plasmid plasmid bakteri, bakteri, dan lain-lai lain-lain. n. Struktur Struktur DNA ini

mempunya mempunyaii sifat

sangat khas dan bermanfaat untuk rekayasa gen.

Gambar 10.5 Struktur DNA heliks ganda, basa nitogen (berwarna), gugus fosfat dan gula ( warna hitam)


254

Pada Pada gambar gambar 10.5 10.5 terli terlihat hat antara antara basa-b basa-basa asa yang yang terdap terdapat at pada rantai molekul terbentuk ikatan hidrogen, yakni ikatan antara atom-atom hidrogen dan nitrogen. Pasangan Adenin dengan Timin terbentuk dengan dua ikatan hidrogen ( A=T), sedangkan Guanin dengan Sitosin terbentuk dengan tiga ikatan hidrogen hidrogen ( G ≡ C).

10.2 10.2.1 .1.4 .4

Repl Re plik ikas asii

Dan Dan

1. Replikasi DNA Molekul

DNA

merupakan

rant antai

polinukleotida

yang

mempunyai beberapa jenis basa purin dan pirimidin, dan berbentuk heliks ganda. Antara rantai satu dengan pasangannya dalam heliks ganda terdapat ikatan hidrogen. Molekul DNA yang berbentuk heliks ganda ini mempunyai sifat dapat membelah diri dan masing-masing rant rantai ai

poli polinu nukl kleo eoti tida da

mampu ampu

memb memben entu tuk k

rant rantai ai

baru baru

yang yang

merupakan pasangannya. Terjadinya heliks ganda yang baru dan proses terbentuknya molekul DNA baru ini disebut replikasi. Pros Proses es

pemb pemben entu tuka kan n

DNA DNA

(pen (pengg ggan anda daan an))

memb membut utuh uhka kan n

komponen-komponen komponen-komponen sebagai berikut. 1. DNA

polimerase

(enzim

yang

perp perpan anja jang ngan an rant rantai ai nukl nukleo eoti tida da

mengkatalisis

satu satu deng dengan an yang yang

lainnya) 2. Deoksiribonukleosida trifosfat (dATP, dTTP, dGTP, dCTP

= monomer penyusun rantai polinukleotida). 3. Protein pembentang dan 20 protein enzim lainnya atau

sistem replikasi DNA atau replisoma (fungsi kompleks). 4. DNA

ligase gase

(meny (menyam ambun bung g

fragm fragmenen-fra fragm gmen en

hasil hasil

polimerasasi). 5. DNA cetakan (DNA induk untuk sintesis DNA baru 6. DNA primer (DNA primer (DNA pengawal untuk sintesis DNA baru).


255

Sintesis ini tejadi secara semi konservatif karena hanya satu untaian indu induk k DNA DNA dipe dipert rtah ahan anka kan n pada pada tiap tiap DNA DNA ketu keturu runa nan. n. Deng Dengan an demi demiki kian an bila bila satu satu mole moleku kull DNA DNA deng dengan an dua dua rant rantai ai anti antipa para rale lell bereplika bereplikasi, si, mula-mul mula-mula a akan menghasi menghasilkan lkan dua rantai rantai DNA baru. baru. Kemudian 4 rantai DNA (yaitu 2 rantai DNA asli ditambah 2 rantai DNA DNA yang yang terben terbentuk tuk)) yang yang ada berepl bereplika ikasi si lagi lagi menjad menjadii 8 rantai rantai DNA, DNA, delapa delapan n ini berepl bereplika ikasi si menjad menjadii 16 dan seteru seterusny snya. a. Reaksi Reaksi polimerasasi (perpanjangan rantai nukleotida) mengikuti arah 5’ ke arah 3’.

Tahap-tahap reaksi sintesis DNA : 1. Tahap pembu pembukaan kaan DNA DNA untai untai ganda ganda superkoi superkoill 2. Sintesis Sintesis oligonu oligonukleo kleotida tida primer primer 3. Pemanjan Pemanjangan gan rantai rantai DNA arah arah 5’--- 3’, pelepasa pelepasan n primer primer dan 4. Peny Penyam ambu bun ngan gan

frag fragm men

DNA

dan

memb embentu entuka kan n

ikat katan

fosfodiester.

Gambar 10.6 Ilustrasi Replikasi Semikonservatif Semikonservatif DNA


256

Prose Proses s tahap tahap awal awal pembuk pembukaan aan DNA DNA dikat dikatali alisi sis s oleh oleh 3 jenis jenis enzim yaitu 1) enzim helikase (atau DNA- unwinding enzyme) enzyme) yang mengk engkat atal alis isis is

pemb pembuk ukaa aan n

bagi bagian an

DNA DNA

yang yang

kedu kedua a

unta untain inya ya

terpisah (garpu replikasi). 2) Enzim heliks-destabilizing protein atau single-stranded DNAsingle-stranded DNA-binding binding protein yang berfungsi menjaga basabasa pada untai tunggal agar tidak berpasangan dengan lain, dan 3) enzim DNA girase mengkatalisis pembukaan heliks ganda sebelum proses replikasi dimulai. Ketiga enzim ini bekerja sama membentuk DNA untai tunggal. Tah Tahap ap sela selanj njut utny nya a meng menggu guna naka kan n enzi enzim m RNA RNA poli polime mera rase se spesifik atau dikenal enzim primase atau dnaG dan protein dnaB. Pembentukan oligonukleotida oligonukleotida primer dilakukan pada daerah spesifik DNA DNA sebaga sebagaii tempat tempat awal awal repli replikas kasi. i. RNA RNA polim polimera erase se spesi spesifik fik ini ini berbeda dengan RNA polimerase polimerase untuk sintesis RNA, RNA, karena enzim ini bersifat nukleofilik dalam pembentukan ikatan fosfodiester dari rantai DNA DNA yang tidak tidak berpasangan. berpasangan. dnaB berfungsi berfungsi mengikat DNA untai tunggal pada sisi awal replikasi kemudian dnaG membentuk oligonukleotida primer. Tahap Tahap beriku berikutt menggu menggunk nkan an katali katalis s DNA DNA polim polimera erase se III dan DNA DNA polim polimera erase se I serta serta DNA DNA ligas ligase. e. Prose Proses s penum penumbuh buhan an rantai rantai terjadi dengan penambahan deoksiribonukleotida pada gugus 3’-OH ujung rantai primer (pertumbuhan 5’ → 3’). Karena kedua rantai DNA bersifat anti paralel satu terhadap lainnya (5’ → 3’, dan 3’ → 5’) maka replikasi semikonservatif semikonservatif yang terjadi juga berbeda. Pada satu rant rantai ai repl replik ikas asin inya ya bers bersif ifat at kont kontin inyu yu dan dan

meng mengha hasi silk lkan an unta untaii

penuntun (leading (leading strand ). ).


257

Gambar 10.7 10.7 Replikasi DNA Dengan Dengan Berbagai Enzim yang yang terlibat

Sedangkan untai yang lain repilikasinya bersifat diskontinyu dan dan meng mengha hasi silk lkan an unta untaii poto potong ngan an atau atau dise disebu butt juga juga fragmen Okazaki. Okazaki. Sehin Sehingga gga pada pada tahap tahap ini ini dihas dihasil ilkan kan satu satu untai untai utuh utuh DNA DNA anak mengikuti DNA induk dan satu untai lagi fragmen berupa DNA anak. Fragmen DNA anak ini kemudian dirangkaikan menjadi satu unta untaii utuh utuh oleh oleh enzi enzim m DNA DNA liga ligase se sehi sehing ngga ga akhi akhirn rnya ya satu satu DNA DNA double

heliks

seteru erusnya.

menghasilkan Penyambungan

2

DNA

anak

fragmen

helik

okazaki

gand anda

dan

meru erupakan

pemb pemben entu tuka kan n ikat ikatan an fosf fosfod odis ises este terr anta antara ra gugu gugus s 3’-O 3’-OH H resi residu du nukle nukleosi osida da dan 5’5’-fos fosfat fat residu residu yang yang berdek berdekata atan. n. Proses Proses dengan dengan katalisis DNA ligase ini pada E. Coli membutukan kofaktor NAD dan pada eukariotik menggunakan kofaktor ATP.

2 Proses Transkripsi RNA Proses transkripsi adalah pembentukan molekul RNA sesuai pesan pesan yang diberikan diberikan oleh DNA. DNA. Pada tahap ini informas informasii genetik diber diberika ikan n kepada kepada molek molekul ul RNA yang yang terben terbentuk tuk selaku selaku perant perantara ara dalam sintesis protein. Proses transkripsi membutuhkan rantai DNA tunggal sebagai cetakan, RNA polimerase untuk pemanjangan pemanjangan rantai RNA, RNA, keempat ribonukleosida 5’-trifosfat ( ATP, GTP, UTP, dan CTP), serta berbagai enzim kompleks. Dalam proses ini terbentuk berbagai jenis RNA dari gen DNA DNA yang yang trans transkri kripsi psi.. Gen adala adalah h bagian bagian terten tertentu tu dari dari DNA DNA yang menyandi satu polipeptida (protein) tertentu.


258

Proses ini menyerupai replikasi DNA namun ada perbedaan prin prinsi sip p anta antara ra kedu keduan anny nya. a. Pada Pada sint sintes esis is DNA DNA selu seluru ruh h urut urutan an nukleoti nukleotida da DNA digandakan digandakan sepert sepertii

DNA induk. induk. Pada transkr transkripsi ipsi

tida tidak k sem semua DNA DNA ditr ditrak aksr srip ipsi si menj menjad adii RNA, RNA, hany hanya a gen gen atau atau kolo kolomp mpok ok

gen gen

berla erlan ngs gsu ung

yang yang

ditr ditran ansk skri rips psi. i.

meng engikut kuti

arah arah

Reak Reaksi si

poli polime meri risa sasi si

rib ribonukl nukleo eosi sid da

RNA

5’-tr ’-triifosf fosfat at

keribonukleosida keribonukleosida 3’-fosfat. 3’-fosfat. Produk Produk yang terbentuk terbentuk pada proses ini adalah RNA yang komplemen dengan salah satu rantai DNA dupleks yang menjadi cetakan. Semua produk RNA –nya dalam berbagai jenis dan beruntai tunggal. Garis besar tahapan proses sintesis RNA. Tahap pertama : Enzim polimerase mengikat urutan basa spesifik atau urutan tanda permulaan DNA yaitu rangkaian 10 nukleotida yang kaya pirimidin. Pengikatan ini menyebabkan terbukanya heliks ganda DNA dengan panjang tertentu (inisiasi). RNA polimerase pada bakt bakter erii meng mengha hasi silk lkan an keti ketiga ga jeni jenis s mamal amaliia

memer emerllukan kan

RNA

RNA. RNA. Sem Sementa entara ra pada pada sel sel

poli olimeras erase e

berbe erbeda da-b -bed eda a

untk ntk

mensintesis mensintesis ketiga jenis RNA.


259

Gambar 10.8 Tahapan Transkripsi

Taha Tahap p

kedu kedua: a:

(elongasi (elongasi))

RNA RNA

poli polime mera rase se

meng mengka kata tali lisi sis s

pema pemanj njan anga gan n

ikatan ikatan fosfodieste fosfodiesterr antara ribonukl ribonukleosi eosida da trifosfat trifosfat dan

ujun ujung g 3- fosf fosfat at mela melalu luii cara cara sepe sepert rtii DNA DNA poli polime mera rase se I. Pros Proses es pem pemanja anjang ngan an

ini ini

dise disert rtai ai

deng dengan an

hidr hidrol olis isis is

piro pirofo foff ffat at

untu untuk k

memb membant antu u menyed menyedia iakan kan gaya gaya pendor pendorong ong untuk untuk reaksi reaksi terseb tersebut. ut. Substr Substrat at reaksi reaksi RNA RNA polim polimera erase se adalah adalah ATP, ATP, GTP, GTP, UTP, UTP, dan CTP sesuai dengan komplemennya pada urutan DNA. Taha Tahap p

keti ketiga ga::

membu embuka ka

Komp Komple leme men n

deng dengan an

DNADNA-RN RNA A

mele melepa pask skan an

RNA RNA

(hib (hibri rid) d) yang yang

yang yang

diha dihasi silk lkan an

terb terben entu tuk, k,

diik diikut utii

hibri hibridis disasi asi ulang ulang rantai rantai DNA DNA memben membentuk tuk untai untai DNA DNA ganda. ganda. Pada Pada ujung

gen,

terdapat

urutan

penghenti

(terminasi).

yang

meny menyeb ebab abka kan n pros proses es tran transk skri rips psii berh berhen enti ti.. Kead Keadaa aan n ini ini diik diikut utii dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA. Tahap Tahap keemp keempat at : Ad Adal alah ah taha tahap p akhi akhirr dima dimana na terj terjad adii peru peruba baha han n seca secarra

kimi kimia a

RNA

yang yang

terb terben entu tuk. k.

Bias Biasan anya ya

sete setela lah h

pros proses es

pemben pembentuk tukan an RNA, RNA, terjad terjadii prose proses s lanjut lanjutan an untuk untuk membu membuat at RNA RNA menjadi aktif. rRNA dan tRNA dibuat dalam bentuk prekusor yang lebih

panjang,

kemudian

dimodifikasi

dan

dipecah

untuk

menghasilkan menghasilkan berbagai produk akhir. Demikian juga mRNA. Pada sel hewan yang terinfeksi virus dapat terjadi transkripsi balik yaitu polimerisasi DNA dari RNA.

10.2.1.5

BIOSINTESIS PROTEIN (translasi )

Dala Dalam m pros proses es bios biosin inte tesi sis s prot protei ein n mole moleku kull DNA DNA berp berper eran an sebagai cetakan bagi terbentuknya RNA, sedangkan molekul RNA


260

kemudian kemudian mengarahk mengarahkan an urutan urutan asam amino amino dalam dalam pembentuk pembentukan an molekul protein yang berlangsung dalam ribosom. Dengan demikian aliran informasi genetika dalam sel sebagai berikut:

Transkripsi

DNA

Translasi

RNA

Untu Untuk k mema memaha hami mi lebi lebih h lanj lanjut ut

PROTEIN fung fungsi si RNA RNA dala dalam m sint sintes esis is

protein, berikut akan dibahas tiga jenis RNA yaitu rRNA ( ribosomal RNA), mRNA (messenger RNA) dan tRNA (transfer RNA). rRNA rRNA bersam bersama a dengan dengan prote protein in merupa merupakan kan kompo komponen nen yang yang memb membent entuk uk ribos ribosom om dalam dalam sel. sel. Walaup Walaupun un rRNA rRNA ini ini merup merupaka akan n komponen utama ribosom, namun perananya dlam sintesis protein yang berlangsung berlangsung diribosom diribosom belum diketahui. rRNA ini merupakan RNA yang paling paling banyak ( ± 80%) dibandingkan dibandingkan dua jenis jenis RNA yang lain dari keselurahan RNA. mRNA diproduksi dalam inti sel dan merupakan RNA paling sedikit junlahnya (± 5%) dari keseluruhan RNA dalam sel. Pembentukan Pembentuka n mRNA mRNA dalam inti sel menggunakan DNA sebagai molekul cetakan dan susunan basa pada mRNA merupakan komplemen salah satu rantai molekul DNA. Dengan demikian urutan basa purin dan pirimidin pada mRNA serupa dengan uruten purin dan pirimidin salah satu rantai molekul DNA, DNA, deng dengan an perb perbed edaan aan basa basa timi timin n diga digant ntii uras urasil il.. mRNA mRNA yang yang terbentuk dalam inti sel kemudian keluar dari inti sel dan masuk kesitoplasma dan terikat pada ribosom.

5’- GCGGCGACGCGCAGUUAAUCCC ACAGCCG-3’ACAGCCG-3’ - mRNA 3’- CGCCGCT GCGCGTCAAT T AGGGTGTCGGC-5’ -untai cetakan DNA 5’- GCGGCGACGCGCAGTTAATCCCACAGCCG-3’-untai GCGGCGACGCGCAGTTAATCCCACAGCCG-3’-untai penyandi DNA

Kode genetika yang berupa urutan basa pada molekul DNA, disalin pada urutan basa nukleotida molekul mRNA. Tiap tiga buah basa yang berurutan (triplet) (triplet) disebut kodon. kodon. Sebagai Sebagai contoh contoh AUG adalah kodon yang terbentuk dari kombinasi adenin-urasil-guanin, Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

261

GCU adalah kodon yang terbentuk dari kombinasi guanin-sitosinurasil. Oleh karena basa pada RNA ada empat buah yaitu A,U,C,G, maka akan terdapat 43 kombinasi atau 64 buah kodon. Mengingat jum jumla lah h asam asam amin amino o hany hanya a 20 buah buah,, maka maka tida tidak k seti setiap ap kodo kodon n disediakan bagi satu macam asam amino. Umumnya beberapa jenis kodon disediakan bagi satu macam asam amino. Hanya triptopan da n metio metionin nin yang yang mempun mempunyai yai satu satu jenis jenis kodon kodon yaitu yaitu UGG untuk triptofan dan AUG untuk metionin. Tabel Tabel kode kode genetik genetik dapat dapat dilihat dilihat terseb tersebut ut

pada pada tabel 3. Pada tabel tabel

terli terlihat hat bahwa bahwa satu satu jenis jenis asam amino amino mempuny mempunyai ai dua

kodo kodon n atau atau lebi lebih h (kec (kecua uali li trip tripto tofa fan n dan dan metio etioni nin) n).. Kodo Kodon n yang yang menunjuk asam amino yang sama disebut sinonim, misalnya CAU dan CAC adalah sinonim untuk histidin. Perbedaan antara sinonim ters terseb ebut ut pada pada umum umumny nya a adal adalah ah basa basa pada pada kedu kedudu duka kan n keti ketiga ga,, misal misalnya nya GUU,GU GUU,GUA,G A,GUC UC dan GUG menunj menunjuk uk asam asam amino amino sama sama yakni valin. tRNA adalah asam nukleat (terdiri (terdiri 73-94 nukleotida). nukleotida). Struktur Struktur molek olekul ulny nya a

berb berben entu tuk k

daun daun

sem semangg anggii

(gam (gamba barr

10.9 10 .9))

yang yang

mempunya mempunyaii

beberapa beberapa tonjol tonjolan an berupa berupa lengan lengan (stem (stem)) dan bagian

yang melingkar atau lipatan (loop (loop)) yaitu lengan asam amino (1), leng lengan an dan dan lipa lipata tan n UH2 atau atau dihi dihidr dro o urid uridin in (2), (2), leng lengan an lipa lipata tan n anti antiko kodo don n (3), (3), leng lengan an ekst ekstra ra (4), (4), leng lengan an dan dan lipa lipata tan n U atau atau pseudouridin pseudouridin (5). (5) . Tabel 10. 10. 3 Sandi Genetika Posisi pertama ( ujung 5’)

U

C


Posisi kedua

Posisi ketiga (ujung 3’)

U Phe Phe Leu Leu

C Ser Ser Ser Ser

A Tyr Tyr Stop Stop

G Cys Cys Stop Trp

Leu Leu Leu Leu

Pro Pro Pro Pro

His His Gln Gln

Arg Arg Arg Arg

U C A G U C A G

262

A

G

Gamba ambarr beber eberap apa a

(10. (10.9) 9)

Ile Ile Ile Met

Thr Thr Thr Thr

Asn Asn Lys Lys

Ser Ser Arg Arg

U C A G

Val Val Val Val

Ala Ala Ala Ala

Asp Asp Glu Glu

Gly Gly Gly Gly

U C A G

menu menunj njuk ukka kan n

nukl ukleosi eosida da yang ang

mole moleku kull

tid tidak umu umum

alan alanin in

seper eperti ti :

tRNA tRNA inosi nosin n

dan dan (I), I),

metilinosin(mI), metilinosin(mI), dihidrouridin dihidrouridin (UH2), ribotim ribotimidi idin n (T), metilgua metilguanosi nosin n (mG), dan dimetilguanosin (m2G), pseudo pseudouri uridi din n (  ). Bagi Bagian an mol moleku ekull yang penting dalam biosintesis protein ialah lengan asam amino ((1) yang mempunyai fungsi mengikat molekul asam amino tertentu dan lipat lipatan an anti anti kodon kodon (3). (3). Lengan Lengan asam amino amino pada pada ujung ujung 3 selalu selalu berakhir dengan tiga molekul nukleotida yang mengandung basa sitosin-sitosin-adenin (C-C-A). Lipatan antikodon mempunyai fungsi menemukan kodon yang menjadi pasangannya dalam mRNA yang terdapat dalam ribosom.


263

Gambar 10.9 Struktur t- RNA RNA

Secara Secara umum umum biosin biosintes tesis is protei protein n terjad terjadii dalam dalam lima lima tahap tahap utama: 1.

aktivasi asam amino

2.

inis inisia iasi si rant rantai ai poli polipe pept ptid ida a

3.

pema pemanj njan anga gan n (elon (elonga gasi si)) ranta rantaii poli polipe pept ptid ida a

4.

term termin inas asii (pen (pengh ghen enti tian an)) dan dan pem pembeba bebasa san n rant rantai ai

polipeptida 5.

pelipa pelipatan tan dan pengol pengolaha ahan n (defor (deformi milm lmeti etioni onilas lasi) i)

1. Aktivasi asam amino merupakan proses perubahan asam amino menjadi menjadi amino amino asil –tRNA –tRNA dengan bantuan bantuan ATP. Artinya Artinya proses proses biosinte biosintesis sis

protein protein tiap molekul molekul tRNA tRNA membawa membawa satu molekul molekul

asam amino amino masuk masuk kedalam kedalam ribosom. ribosom. Pada Pada sel eukariot eukariot tahap aktivasi terjadi di sitosol (cairan sitoplasma). Pembentukan ikatan asam amino dengan tRNA berlangsung dengan bantuan enzim amino asil sintetase dan ATP melalui 2 tahap reaksi .


264

Gambar 10.10 10.10 Proses Biosintesis Biosintesis Protein Protein (Translasi) (Translasi) a.

Tahap

pert ertama

asam

amino

dengan

enzim

dan

AMP

membentuk kompleks aminoasil-AMP-enzim. b. Kedua, Kedua, terjad terjadii reaksi reaksi antar antara a komple kompleks ks amino aminoasi asil-A l-AMPMP-enz enzim im dengan tRNA. Pada reaksi ini terbentuk kompleks tRNA-asam amin amino, o, seda sedang ngka kan n AMP AMP dan dan enzi enzim m sint sintet etas ase e dile dilepa pask skan an kembali. Reaksinya: Enzim + Mg2+

asam amino + ATP

Enzim-aminoasil-AMP Enzim-aminoasil-AMP +

Ppi

Enzim + Mg2+

Aminoasil-AMP Aminoasil-AMP + tRNA

aminoasil- tRNA +

AMP Pada kompleks amino asil tRNA , asam amino berikatan dengan nukleotida adenosin pada ujung RNA, yaitu pada gugus –OH atom C nomor 3. 2. Di dalam ribosom terdapat sebagian dari rantai nukleotida mRNA yang telah siap menerima tRNA yang membawa asam amino. Tiap molekul aminoas aminoasil-t il-tRNA RNA masuk masuk ke dalam ribosom ribosom secara secara beruru berurutan tan,, membe membentu ntuk k pasang pasangan an kodon kodon dan anti anti kodon kodon yang yang sesuai.

Untuk

memulai

biosintesis

protein,

tRNA

yang

mempunyai antikodon UAC mengikat formil-metionin dan masuk ke

dala alam


ribosom

mene enempati

bagian

dari

mRNA

yang

265

mempuny mempunyai ai kodon kodon AUG. AUG. Formil Formil metionin metionin ini terbentuk terbentuk setelah setelah tRNA berikatan dengan metionin, kemudian berikutnya dengan formil FH2 dengan bantuan enzim formilase 3. Sela Selanj njut utny nya a tRNA tRNA kedu kedua a yang yang tela telah h meng mengik ikat at asam asam amin amino, o, misalnya tRNA-metionin, masuk kedlam ribosom dan menempati kodon kodon AUG AUG beriku berikutny tnya. a. Dengan Dengan cara cara ini ini formi formill metion metionin in yang yang menjadi menjadi asam amino awal membentu membentuk k ikatan ikatan peptida peptida dengan dengan meti metion onin in.. Sete Setela lah h terj terjad adii ikat ikatan an pept peptid ida, a, maka aka tRNA tRNA yang yang pertama dilepaskan dan keluar dari ribosom. Oleh karena dalam ribosom hanya dapat ditempati oleh 2 tRNA, maka tRNA ketiga masuk setelah tRNA yang pertama keluar dari ribosom. Misalnya tRNA yang ketiga ialah tRNA yang mempunyai anti-kodon CAC dan berpasangan dengan kodon ketiga pada mRNA yaitu GUG. tRNA ketiga ini mengikat valin dan dengan masuknya tRNA-valin ke dalam ribosom, maka terjadi ikatan antara metionin –valin. Proses pembentukan ikatan peptida ini berlangsung terus sesuai dengan kode genetika yang terdapat pada molekul mRNA. Reaksi pembentukan ikatan peptida antara molekul asam-asam amino ini dapat dapat berlan berlangsu gsung ng karena karena ikut ikut sertan sertanya ya guanos guanosint intri rifos fosfat fat (GTP) (GTP) yang yang beruba berubah h menja menjadi di guanos guanosind indifo ifosfa sfatt (GDP), (GDP), dengan dengan melepaskan satu gugus fosfat dan energi 4. Prose Proses s biosi biosinte ntesis sis protei protein n akan akan berhen berhenti ti apabi apabila la pada pada mRNA mRNA terdapat kodon UAA, UAG atau UGA, karena dalam sel normal tidak terdapat tRNA yang mempunyai antikodon komplementer terhad terhadap ap ketiga ketiga kodon kodon terseb tersebut. ut. Ketig Ketiga a kodon kodon ini merupa merupakan kan tanda berhenti (stop) pada proses pembentikan ikatan peptida. Sebagai ganti tRNA, ada 2 jenis protein yang dapat mengikat ketiga jenis kodon tersebut. Protein ini berlaku sebagai

sebagai

faktor-faktor pelepas (releasing factor = factor = RF), ikatan asam amino terakhir dengan tRNA. Kedua jenis protein ini diberi tanda RF1 dan RF2. RF1 dapat mengadakan ikatan dengan kodon UAA dan UAG, sedangkan RF2 dengan UAA dan UGA. Terbentuknya ikatan kedua prot protei ein n ters terseb ebut ut deng dengan an mRNA mRNA dapa dapatt meng mengak akti tifk fkan an enzi enzim m Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

266

transferase peptidil, sehingga enzim ini dapat bekerja sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis yang mengakibatkan terlepasnya asam amino terakhir dari molekul tRNA. 5. Setelah tahap terminasi, dilanjutkan dengan tahap pelipatan dan pengolahan pengolahan yang bertujua bertujuan n untuk untuk mempero memperoleh leh sifat aktif dari polipeptida (protein) yang terbentuk. Terbentuknya ikatan kedua prot protei ein n ters terseb ebut ut deng dengan an mRNA mRNA dapa dapatt meng mengak akti tifk fkan an enzi enzim m transferase peptidil, sehingga enzim ini dapat bekerja sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis yang mengakibatkan terlepasnya asam amino terakhir dari molekul tRNA.

10.2.2

Latihan

Untuk memperdalam pemahaman pemahaman anda tentang materi diatas, kerjakan soal-soal latihan berikut: 1. Jelaskan Jelaskan beberapa beberapa persam persamaan aan dan perbedaa perbedaan n antara antara DNA dan RNA 2. Meng Mengap apa a stru strukt ktur ur DNA DNA berb berben entu tuk k heli heliks ks gand ganda a seda sedang ngka kan n RNA tidak. 3. Jelask Jelaskan an bagaim bagaimana ana prose proses s biosi biosinte ntesis sis DNA DNA (repli (replikas kasi) i) yang yang bersifat semikonservatif. semikonservatif. 4. Terangkan pula tahapan tahapan mekanisme mekanisme proses transkripsi RNA.

10.2.3 Petunjuk Jawaban Soal-soal latihan 1. a. Memiliki gugus gula deoksiribosa (DNA), ribosa (RNA) b. Basa nitro nitrogen gennya nya adenin (A)

guani guanin n (G), (G), sitos sitosin in (C), timin timin (T) dan

untuk DNA; DNA; sedangkan RNA timin diganti Urasil

(U) c. Memiliki rantai heliks heliks ganda anti anti paralel(DNA), paralel(DNA), RNA RNA rantai tunggal d.Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan

berpasanga berpasangan n spesifik spesifik satu dengan dengan lain. lain. Guanin Guanin selalu

berpasangan Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

dengan

sitosin

(

G

–C),

dan

adenin

267

berpasangan dengan timin (A - T), sehingga jumlah guanin selalu selalu sama dengan jumlah jumlah sit sitosin osin.. Demikian Demikian pula adenin adenin dan timin. Untuk RNA pasangan urasil dengan Adenin (U-A) pengganti timin pada DNA. 2. Struktur Struktur heliks ganda oleh DNA dipengaru dipengaruhi hi oleh adanya ikata ikatan n hidroge hidrogen n antara antara basa-b basa-basa asa yang yang terika terikatt pada

gula gula

yakn yaknii ikat ikatan an hidr hidrog ogen en dan dan nitr nitrog ogen en dari dari basa basa puri purin n dan dan piri pirimi midi din. n. Cont Contoh oh aden adenin in dapa dapatt

membe embent ntuk uk dua dua

ikat ikatan an

hidr hidrog ogen en deng dengan an timi timin, n, guan guanin in 3 ikat ikatan an deng dengan an sito sitosi sin. n. Sedang Sedangkan kan rantai rantai RNA RNA berupa berupa rantai rantai tungga tunggall yang yang terli terlipat pat sehingga menyerupai rantai ganda. 3. Biosintesis Biosintesis DNA yang terjadi secara semikonservatif semikonservatif karena karena hanya satu untaian induk DNA dipertahankan pada tiap DNA keturunan . Artinya dengan satu molekul DNA dengan dua rantai rantai antip antipara aralel lel berepl bereplika ikasi, si, mula mula akan akan mengh menghasi asilka lkan n 2 rant antai DNA baru aru, kemud emudiian 4 (2 asl asli ditam tambah 2 yang yang terbentuk) dan bereplikasi bereplikasi lagi jadi 8, 8, 16, 32 dan seterusnya. 4. Proses transkripsi yaitu pembentukan molekul RNA sesuai pesan pesan yang yang diber diberika ikan n oleh oleh DNA. DNA. Artin Artinya ya infor informa masi si geneti genetik k dibe diberi rika kan n

kepa kepada da

pera perant ntar ara a

dala dalam m

mole moleku kull sint sintes esis is

RNA RNA

yang yang

prot protei ein. n.

terb terben entu tuk k

(mek (mekan anis isme meny nya a

sela selaku ku jela jelas s

diterangkan diatas)

10.2.4

Rangkuman

Asam nukleat dalam sel ada 2 macam yakni DNA dan RNA. Sepert Sepertii halnya halnya DNA, DNA, RNA RNA adalah adalah merup merupaka akan n poli polimer mer nukleo nukleoti tida. da. Monom Monomer er nukleo nukleoti tida da tersus tersusun un atas atas tiga tiga gugus gugus molek molekul ul yakni yakni 1). Gula ribosa, 2) Posfat atau P, 3) basa-Nitrogen . Sintesis molekul DNA (replikasi) terdiri atas beberapa reaksi yaitu: tahap pembukaan DNA untai ganda superkoil; tahap sintesis Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

268

olig oligon onuk ukle leot otid ida a prim primer er;; pema pemanj njan anga gan n rant rantai ai DNA DNA arah arah 5” 5”—3 —3”; ”; pelep elepa asan san

pri primer; er;

peny penyam ambu bung ngan an

frag fragm men

DNA

baru aru

dan

pembentukan ikatan fosfodiester. Yang melibatkan peran berbagai enzi enzim m sepe sepert rtii liga ligase se,, DNA DNA poli polime mera rase se,, DNA DNA Heli Helika kase se,, Prot Protei ein n pengikat, DNA Girase. Arus informasi genetik pada sel normal berawal dari DNA ke RNA terus ke protein. Sintesis RNA berdasarkan suatu cetakan DNA disebut proses transkripsi. Sedangkan sintesis protein berdasarkan suatu cetakan RNA disebut Translasi. Proses sintesis RNA menyerupai pembentukan Dna tetapi ada perb perbed edaa aan n prin prinsi sip p dima dimana na kala kalau u sint sintes esis is DNA DNA selu seluru ruh h urut urutan an nkleotid nkleotida a DNA digandakan digandakan seperti seperti DNA induk, pada sintesis sintesis RNA tida tidak k semu semua a DNA DNA ditr ditran ansk skri rips psii menj menjad adii RNA, RNA, hany hanya a gen gen atau atau kolompok kolompok gen yang yang ditarnskri ditarnskripsi. psi.

Produk Produk yang terbentuk terbentuk adalah adalah

RNA RNA yang yang komple komplemen menter ter dengan dengan salah salah satu satu rantai rantai DNA DNA duplek dupleks s yang jadi cetakan. Sinte Sintesi sis s RNA (trans (transkri kripsi psi)) terdir terdirii 4 tahap tahap reaksi reaksi : pertama enzim RNA polimerase mengikat urutan basa spesifik, kedua RNA polimera polimerase se mengkatal mengkatalisis isis pemanjan pemanjangan gan ikatan ikatan fosfodiest fosfodiester er antara antara ribonukleotia trifosfat dan ujung 3’-fosfat melalui cara seperti DNA polimerase I, ketiga, ketiga, komplemen DNA-RNA (hibrid DNA-RNA) yang diha dihasi silk lkan an memb membuk uka a deng dengan an mele melepa pask skan an RNA RNA yang yang terb terben entu tuk k diikuti hibridisasi ulang rantai DNA membentuk untai DNA ganda. Keempat, terjadi pengubahan secara kimia RNA yang terbentuk. Sintesis protein (translasi) yaitu molekul Rna yang terbentuk menerjemahkan informasi genetik ke dalam proses pembentukan protein. Pada tahap ini asam-asam amino secara berurutan diikat satu

dengan

yng

lain,

sesuai

pesan

yang ang

diberikan

DNA.

Berlangsung diribosom dan melalui 5 tahapan reaksi yakni aktivasi asam asam amino amino;; inisia inisiasi si rantai rantai polip polipeti etida, da, pemanj pemanjang angan an (elong (elongasi asi)) rantai rantai poli polipet petida ida;; termi terminas nasii dan pembeb pembebasa asan n rantai rantai polipe polipepti ptida da serta tahap pelipatan dan pengolahan


269

10.3 PENUTUP 10.3.1 Tes Formatif

1. Sebutkan 3 jenis RNA yang saudara ketahui. ketahui.

2. Apa yang yang dimaksud dimaksud dengan dengan kodon kodon dan anti anti kodon. kodon. 3. Seny Senyaw awaa-se seny nyaw awa a apa apa yang yang dipe dipero role leh h apab apabil ila a su suat atu u asam asam nukleat dihidrolisis secara sempurna? 4. Jelaskan bagaimana fungsi mRNA dalam biosintesis protein. 5. Terangkan Terangkan 5 tahapan tahapan proses proses biosintesi biosintesis s protein protein (translasi (translasi ).

10.3.2 Umpan Balik Anda

dapat

menguasai

materi

ini

dengan

baik

jika

memperhatikan memperhatikan hal-hal berikut: 1. Membua Membuatt ringk ringkasa asan n materi materi pada setiap setiap bab sebelum sebelum materi materi tersebut dibahas dalam diskusi kelas. 2. Akti Aktiff dala dalam m disk diskus usii baik baik kelom kelompo pok k keci kecill maup maupun un kelo kelomp mpok ok besar. 3. Menger Mengerjak jakan an latih latihan. an.

10.3.3 Tindak Lanjut 1. Ap Apab abil ila a

maha mahasi sisw swa a dapa dapatt meny menyel eles esai aika kan n 80 80% % dari dari test test

formatif diatas, maka mahasiswa tersebut dapat melanjutkan ke bab selanjutnya, sebab pengetahuan tentang asam nukleat adal dalah

dasar asar

peng penget etah ahu uan

untu untuk k

meng engenal enal

sen senyawa awa

pembawa informasi genetik dan keterkaitannya dengan ilmu lain seperti genetika dan biomolekuler. biomolekuler. 2. Jika Jika ada ada dian dianta tara ra maha mahasi sisw swa a belu belum m menc mencap apai ai peng pengua uasa saan an 80% dianjurkan untuk : -

mempelajari mempelajari kembali topik di atas dari awal

-

berdiskus berdiskusii dengan dengan teman teman terutama terutama pada hal-hal yang belum dikuasai

-

bertanya kepada dosen jika ada hal-hal yang tidak jelas dalam diskusi.


270

10.3.4 Kunci Jawaban tes formatif 1. Tiga Tiga macam RNA, RNA, yaitu tRNA (trans (transfer fer RNA), RNA), mRNA (meseng (mesenger er RNA), dan rRNA (ribosomal RNA). 2. kodon kodon adalah adalah urutan urutan tiga basa (triplet) (triplet) misalnya misalnya AUG, anti

kodon kodon adalah adalah kebali kebalikan kannya nya.tr .trip iplet let yang yang menge mengenal nalii kodon kodon pada ujung molekul tRNA. 3. Basa Basa (pur (purin in atau atau piri pirimi midi din) n);; gula gula ribo ribosa sa atau atau deok deoksi siri ribo bosa sa;; senyawa fosfat 4. Fungsi Fungsi mRNA mRNA dalam biosintesis biosintesis protein protein adalah adalah pembentuk pembentukan an

mRNA mRNA dalam dalam inti inti sel mengg mengguna unakan kan molek molekul ul DNA DNA sehing sehingga ga strukturnya hampir sama dengan DNA cetakan (timin diganti urasil), urasil),mRN mRNA A yang terbentuk terbentuk kemudian keluar dari inti dan masuk ke dalam sitoplasma dan terikat dengan ribosom, kode genetika pada DNA disalin urutan basanya kerantai molekul mRNA dalam bentuk kodon.(mRNA menyalin menyalin urutan basa yang di kodon oleh DNA) 5. 1)ak 1)akti tiva vasi si

asam asam amin amino; o;

pema pemanj njan anga gan n

(elo (elong ngas asi) i)

(pen (pengh ghen enti tian an))

dan dan

2)in 2)inis isia iasi si rant rantai ai

pemb pembeb ebas asan an

ranta antaii

poli polipe pept ptid ida; a;

poli polipe pept ptid ida; a; rant rantai ai

4)

3)

term termin inas asii

poli polipe pept ptid ida a

;

5)

pelipatan dan pengolahan (deformilmetionilasi) (deformilmetionilasi)

BUKU SUMBER 1. Arbi Arbian anto to,P ,P., .,

1993,, 1993 Biokim kimia Kon Konsep sep-Ko -Konsep Dasar asar,, DEPD DEPDIK IKBU BUD, D, DIKT DIKTI, I, Proy Proyek ek Pend Pendid idik ikan an Tena Tenaga ga Akad Akadem emik ik;; Jakarta. 2. Campbell, Reece-Mitchell., 2002, Biologi, Biologi, edisi edisi kelim kelima-J a-Jil ilid id I; Penerbit Erlangga 3. Stryer Lubert., 2000, Biochemistry, volume 1,2,3 edisi 4., EGC Jakarta Bahan Ajar Biokimia Asam Nukleat

271

4. Murray, ay,

Robert ert (et, (et,al al). ).,, 200 001, 1, Harp arper’s er’s Biochemistry ., ., Edisi 25, EGC., Jakarta. 5. Poed Poedji jiad adi, i,A. A.,, 1994 19 94,, DasarDasar-Da Dasar sar Bioki Biokimi mia a. Indonesia-Press.

Revi eview

Of

Universitas

SENARAI tRNA

: transfer RNA, molekul RNA yang berfungsi sebagai peng pengin inte terp rpre reta tasi si anta antara ra asam asam nukl nuklea eatt dan dan baha bahasa sa prot protei ein n deng dengan an cara cara memi memili lih h dan dan memb membaw awa a asam asam amino spesifik dan mengenali kodon yang tepat pada mRNA.

Kode Kode trip triple lett : Kump Kumpul ulan an kata kata-k -kat ata a deng dengan an panj panjan ang g 3 nukl nukleo eoti tida da yang

menentukan

asam

amino

untuk

rantai

polipeptida. Trans Transkri kripsi psi Kodon Kodon

: Sint Sintesi esis s RNA RNA pada pada suat suatu u cetak cetakan an DNA. DNA. : Suatu urutan urutan DNA atau mRNA mRNA yang terdiri terdiri atas tiga nukleotida yang menspesifikasi asam amino tertentu atau sinyal terminal; unit dasar kode genetik.

Anti An ti kodon kodon

: Tripl Triplet et basa basa terspe terspesia siali lisas sasii yang yang terdap terdapat at pada pada salah salah satu ujung molekul tRNA, yang bisa mengenali suatu kodon kodon kompl kompleme emente nterr terten tertentu tu pada pada suatu suatu molek molekul ul mRNA.

Translasi

: Sintesis polipeptida dengan menggunakan informasi genetik yang dikode pada suatu molekul mRNA.

mRNA

: mesenger RNA (pembawa pesan)

transkripsi balik : (reverse (reverse transcriptase) suatu enzim yang dikode oleh oleh bebe bebera rapa pa viru virus s RNA RNA yang yang meng menggu guna naka kan n RNA RNA sebagai cetakan untuk sintesis DNA


272

ASAM NUKLEAT

Recommend Documents