BIOSINTESIS ASAM NUKLEA NUK LEAT T
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 polinukleot polinukleotida ida karena tersusun dari sejumlah sejumlah molekul molekul nukleotida nukleotida sebagai monomernya. monomernya. Tiap nukleotida nukleotida mempunyai mempunyai struktur yang terdiri atas gugus gugus fosfat, gula pentosa, pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida nukleotida (basa N). Diantara Diantara ketiga komponen komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang memungkinkan terjadinya variasi variasi.a .ada da kenyat kenyataan aannya nya urutan urutan (sekue (sekuens) ns) basa basa N pada pada suatu suatu molek molekul ul asam nuklea nukleatt merupakan penentu bagi spesifisitasnya. !dentifikasi asam nukleat dilakukan berdasarkan atas urutan basa N-nya sehingga se"ara skema bisa menggambarkan suatu molekul asam nukleat hanya dengan menuliskan urutan basanya.
Dengan Dengan demiki demikian, an, setiap setiap nukleot nukleotida ida pada pada asam nukleat nukleat dapat dapat diliha dilihatt sebagai sebagai nukleo nukleosid sidaa monofo monofosfat sfat.. Namun, Namun, penger pengertian tian nukle nukleoti otida da se"ara se"ara umum umum sebena sebenarny rnyaa adalah adalah nukleo nukleosida sida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat.#ebagai "ontoh, molekul AT (adenosin trifosfat) adalah nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat. $ika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada %NA, maka nukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. &egitu pula, nukleotidanya akan ada empat ma"am, yaitu adenosin adenosin monofosfat monofosfat,, guanosin guanosin monofosfat, monofosfat, sitidin monofosfat, monofosfat, dan uridin uridin monofosfat. #ementara itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, DNA, maka maka ('-de ('-deoks oksiri iribo) bo)nuk nukleo leosida sidany nyaa terdiri terdiri atas atas deoksi deoksiade adenos nosin, in, deoksi deoksigua guanos nosin, in, deoksisitidin, dan deoksitimidin.
Jenis- jenis Asam Nukleat Ada dua ma"am ma"am asam nukleat nukleat,, yaitu yaitu asam deoksi deoksirib ribonu onukle kleat at atau deoyr deoyribo ibonu" nu"lei" lei" a"id (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonu"lei" a"id (%NA). DNA maupun %NA berupa anion dan pada umumnya terikat oleh protein dan bersifat basa. *isalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. #enya+a gabungan antara protein danasam nukleat disebut nu"leoprotein. *olekul *olekul asam nukleat nukleat merupakan polimer polimer sepertiprotein sepertiprotein tetapi unit penyusunny penyusunnyaa adalah nukleotida. #alah satu "ontoh nukleutida asam nukleat bebas adalah AT yang berfungsi sebagai pemba+a energy.
DNA (deox!i"onu#lei# (deox!i"onu#lei# a#id$ Asam Asam deok deoksir sirib ibon onuk ukle leoti otida da yang yang teri terika katt satu satu sama sama lain lain sehi sehing ngga ga memb memben entu tuk k ranta rantaii polinukleotida yang panjang. *olekul DNA yang panjang ini terbentuk oleh ini adalah
polimer yang terdiri atas molekul-molekul ikatan antara atom nomor dengan atom nomor pada molekul deoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat. #e"ara kimia DNA mengandung karakteri/sifat sebagai berikut0 1. *emiliki gugus gula deoksiribosa. '. &asa nitrogennya guanin (2), sitosin (), timin (T) dan adenin (A). . *emiliki rantai heliks ganda anti parallel 3. 4andungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan berpasangan spesifik satu dengan lain. 2uanin selalu berpasangan dengan sitosin (25), dan adenidan adenin berpasangan dengan timin (A - T), sehingga jumlah guanin selalu sama dengan jumlah sitosin. Demikian pula adenin dan timin.
%NA (%i"onukleat a#id$ Asam ribonukleat adalah salah satu polimer yang terdiri atas molekul- molekul ribonukleotida. #eperti DNA, asam ribonukleat ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom nomer dengan atom nomer pada molekul ribose dengan perantaraan gugus fosfat. *eskipun banyak persamaannta dengan DNA , %NA mempunyai beberapa perbedaan dengan DNA yaitu 0 1. &agian pentosa %NA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah deoksiribosa. '. &entuk molekul DNA adalah heliks ganda. &entuk molekul %NA bukan heliks ganda, tetapi berupa rantai tunggal yang terlipat sehingga menyerupai rantai ganda. . %NA mengandung basa Adenin, 2uanin dan #itosin seperti DNA , tetapi tidak mengandung Timin. #ebagai gantinya, %NA mengandung 6rasil. Dengan demikian bagian basa pirimidin %NA berbeda dengan bagian basa pirimidin 3. $umlah 2uanin adalah molekul %NA tidak perlu sama dengan #itosin, demikian pula jumlah adenin tidak harus sama dengan 6rasil. Ada ma"am %NA, yaitu t%NA (transfer %NA), m%NA (messenger %NA) dan r%NA (ribosomal %NA). 4etiga ma"am %NA ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda,tetapi ketiganya se"ara bersama-sama mempunyai peranan penting dalam sintesis
Sintesis DNA #intesis DNA disini dimaksud adalah replikasi DNA yaitu proses perbanyakan bahan geneti". engkopian rangkaian molekul bahan genetik( DNA atau %NA) sehingga dihasilkan molekul anakan yang sangat identik.
*odel replikasi DNA se"ara semikonservatif menunjukkan bah+a DNA anakan terdiri atas pasangan untaian DNA induk dan untaian DNA hasil sintesis baru.*odel ini memberikan gambaran bah+a untaian DNA induk berperanan sebagai "etakan (template) bagi pembentukan untaian DNA baru. *odel ini memberikan gambaran bah+a untaian DNA induk berperanan sebagai "etakan (template) bagi pembentukan untaian DNA baru. 4omponen utama %eplikasi, adalah sebagai berikut 0 1. DNA "etakan, yaitu molekul DNA atau %NA yang akan direplikasi. '. *olekul Deoksiribonukleotida yaitu dAT,dTT, dT, dan d2Tp.Deoksiribonukleotida terdiri
atas
tiga
komponen
yaitu0
(i)
basa
purin
atau
pirimidin,(ii)
gula
-
karbon( deoksiribosa) dan (iii) gugus fosfat. . 7n8im DNA polimerase, yaitu en8im utama yang mengkatalisi proses polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNA. 3. 7n8im primase, yaitu en8im yang mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA. . 7n8im pembuka ikatan untaian DNA induk, yaitu en8im helikase dan en8im lain yang membantu proses tersebut yaitu en8im girase. 9. *olekul protein yang menstabilkan untaian DNA yang sudah terbuka,yaitu protein ##& (single strand binding protein). :. 7n8im DNA ligase, yaitu suatu en8im yang berfungsi untuk menyambung fragmenfragmen DNA. *eknisme dasar replikasi, adalah sebagai berikut 0 1. Denaturasi (pemisahan) untaian DNA induk, '. eng-;a+al;-an( initiation, inisiasi) sintesis DNA. . emanjangan untaian DNA, 3.
. eng-;akhir;-an (termination, terminasi) sintesis DNA.
#intesis untaian DNA yang baru akan dimulai segera setelah kedua untaian DNA induk terpisah membentuk garpu replikasi emisahan kedua untaian DNA induk dilakukan oleh en8im DNA helikase. #intesis DNA berlangsung dengan orientasi =- > =-?@. ?leh karena ada dua untaian DNA "etakan yang orientasinya berla+anan, maka sintesis kedua untaian DNA baru juga berlangsung dengan arah geometris yang berla+anan namun semuanya tetap dengan orientasi = > =.
#intesis untaian DNA baru yang searah dengan pembukaan garpu replikasi dapat berlangsung tanpa terputus (sintesis se"ara kontinu). 6nta 6ntaian DNA yang disintesis se"ara kontinu sema"am ini disebut sebagai untaian DNA a+al (leading strand). #intesis untaian DNA baru yang searah dengan pembukaan garpu replikasi dapat berlangsung tanpa terputus (sintesis se"ara kontinu). 6ntaian DNA yang disintesis se"ara kontinu sema"am ini disebut sebagai untaian DNA a+al (leading strand).
ada untaian DNA a+al, polimerisasi DNA berlangsung se"ara kontinu sehingga molekul DNA baru yang disintesis merupakan satu unit. ada untaian DNA a+al, polimerisasi DNA berlangsung se"ara kontinu sehingga molekul DNA baru yang disintesis merupakan satu unit. ragmen-fragmen DNA pendek yang disintesis tersebut disebut fragmen ?ka8aki, karena fenomena sintesis DNA se"ara diskontinun tersebut pertama kali iungkapkan oleh %eiji ?ka8aki pada tahun 1B9C.
Sintesis %NA #intesis %NA biasanya dikatalisis oleh en8im DNA-%NA polimerase-menggunakan sebagai template, sebuah proses yang dikenal sebagai transkripsi. !nisiasi transkripsi dimulai dengan pengikatan en8im ke urutan promotor dalam DNA (biasanya ditemukan ;upstream; dari gen). DNA heli ganda dibatalkan oleh aktivitas helikase en8im. 7n8im kemudian berlanjut sepanjang untai template dalam arah =to =, mensintesiskan molekul %NA komplementer dengan elongasi terjadi di =ke = arah. 6rutan DNA juga menentukan dimana berakhirnya sintesis %NA akan terjadi. %NA sering dimodifikasi oleh en8im setelah transkripsi. *isalnya,
poli dan topi =ditambahkan ke m%NA eukariotik intron pra-dan dikeluarkan oleh spli"eosome. Ada juga sejumlah polimerase %NA %NA-tergantung yang menggunakan %NA sebagai template mereka untuk sintesis untai baru %NA. #ebagai "ontoh, sejumlah virus %NA (seperti virus polio) menggunakan jenis en8im untuk mereplikasi materi geneti" mereka. $uga, %NAdependent %NA polimerase merupakan bagian dari jalur interferensi %NA di banyak organisme. Transkripsi merupakan sintesis %NA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai "etakan atau sense, sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense.%entangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul %NA disebut unit transkripsi.!nformasi dari DNA untuk sintesis protein diba+a oleh m%NA. %NA dihasilkan dari aktifitas en8im %NA polimerase. 7n8im polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah dan merangkaikan nukleotida %NA. 7n8im %NA polymerase merangkai nukleotida-nukleotida %NA dari arah ’ke ’, saat terjadi perpasangan basa di sepanjang "etakan DNA. 6rutan nukleotida spesifik di sepanjang "etakan DNA.6rutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri. Transkripsi terdiri dari tahap yaitu0 inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), terminasi (pengakhiran) rantai m%NA. 1. !nisiasi Daerah DNA di mana %NA polimerase melekat dan menga+ali transkripsi disebut sebagai promoter. #uatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai "etakan. '. 7longasi #aat %NA bergerak di sepanjang DNA, %NA membuka pilinan heliks ganda DNA, sehingga terbentuklah molekul %NA yang akan lepas dari "etakan DNA-nya. . Terminasi Transkripsi berlangsung sampai %NA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan %NA yang berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. ada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu, polimerase men"apai titik terminasi sambil melepas %NA dan DNA.#ebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus mele+ati sinyal
terminasi,suatu urutan AA6AAA di dalam m%NA. ada titik yang lebih jauh kira-kira 1 hingga nukleotida, m%NA ini dipotong hingga terlepas dari en8im ter sebut.
Sintesis Nukleotida &u!in
Nukleosida purin terdiri atasatas A* (Adenosin *onofosfat) dan 2* (2uanosin *onofosfat). A* adalah ester dari asam fosfat dan nukleosida yang disebut adenosin. A* terdiri dari gugus fosfat, gula ribose dan adenin nu"leobase.Adapun 2* adalah ester dari asam fosfat dengan nukleosida guanosin. 2* terdiri dari gugus fosfat, yaitu gula pentose ribosa dan guanin nu"leobase, karena itulah disebut monofosfat ribonu"leosida.A* dan AD disintesis dari !* (!nosin *onofosfat). a.embentukan !* !nosin monofosfat disintesis melalui jalur de Novo dengan menggunakan ribose--fosfat dan en8im %-sintetase menghasilkan phosphoribose-1- pyrophosphate (%). b.4onversi !* menjadi A* dan 2* !* dikonversi menjadi baik A* atau 2* oleh jalur berbeda. !* dikonversikan menjadi A* dengan mereaksikan !* dengan asam amino aspartat dan fumarat. Adapun !* dikonvesikan menjadi 2* dengan menggunakan asam amino glutamine dan glutamate. -
embentuan A* dari !*
-
embentuan 2* dari !*
Sintesis Nukleotida &i!imidin Nukleotida pirimidin terdiri atas 6* (6ridin *onofosfat), T (#itidin *onofosfat), dan T* (Timidin *onofosfat). #intesis nukleotida pirimidin dimulai dari pembentuan "arbamoyl phosphate dan glutamate dari glutamine. #elanjutnya "arbamoyl phosphate ini yang akan diubah menjadi 6*, T, dan T*. arbamoyl phosphate bereaksi dengan aspartat membentuk senya+a ?rotate. #enya+a orotate sellanjutnya bergabung dengan % menghasilkan ?ritidin *onofosfat dan reaksi lebih lanjut akan menghasilkan 6ridin *onofosfat (6*). 6ntuk menghasilkan T, 6* diubah terlebih dahulu menjadi 6T dan kemudian diraksikan dengan glutamine hingga menghasilkan T dan glutamate. Adapun pembentukan T* dilakukan oleh en8im timidilate sintetase sehingga 6* terkonversi menjadi T*. &erikut adalah reaksi-reaksinya. -
%eaksi pembentukan "arbamoyl phosphate
-
%eaksi pembentukan senya+a ?rotate
-
%eaksi pembentukan 6*
-
%eaksi pembentukan T
-
%eaksi pembentukan T*
Nukleotida-nuleotida yang terbentuk inikemudian akan disintesis menjadi DNA atau %NA. Dalam %NA primidin selalu sitosin dan urasil, dalam DNA primidin selalu sitosin dan timin. #elanjutnya DNA dan %NA yang terbentuk akan mengalami elongasi (pemanjangan/polimerisasi) dan berhenti pada tahap terminasi.
Kata"olisme Asam Nuleat 4atabolisme adalah reaksi penguraian senya+a kompleks menjadi senya+a yang lebih sederhana dengan bantuan en8im. Tahapan katabolisme asam nukleat yaitu berturut-turut menjadi nukleotida, nuleosida, purin, pirimidin, dan asam urat.
Kata"olisme Asam Nukleat Menjadi Nukleotida Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan tubuh sebagai nukleoprotein.Nukleoprotein dalam pen"ernaaan akan dipe"ah jadi molekul yang lebih ke"il yaitu asam nukleat dan protein. Asam nukleat dan protein selanjutnya terpisah ke jalur metabolism masing-masing. Asam nukleat yang tersusun atas monomer-monomer berupa nukleotida dipe"ah sehingga menghasilkan nukleotida.
Kata"olisme Nukleotida Menjadi Nukleosida Nukleosida merupakan sebutan dari nukleotida tanpa gugus fosfat. Dengan demikian, nukleosida tersusun dari gula ribosa/deoksiribosa dan basa nitrogen. Tahapan penguraian nukleotida menjadi nukleosida adalah sebagai berikut. - Di dalam usus halus terjadi pemutusan ikatan fosfodiester oleh endonuklease (pankreas) menghasilkanoligonukleotida. - ?ligonukleotida dipe"ah lebih lanjut oleh fosfodiesterase menghasilkan monofosfat. - 4emudian dipe"ah lebih lanjut oleh nukleotidase menghasilkan nukleosida and orthophosphate.Nukleosida yang terbentuk adalah #itidin, 6ridin, Adenosin, dan 2uanosin
Kata"olisme &u!in Menjadi Asam U!at
Nukleosida purin yang dihasilkan dari degradasi nukleotida akan terdegradasi lebih lanjut menghasilkan asam urat yang selanjutnya diekskresikan dalam urin. roses pembentukan asam urat dapat melalui dua jalur. ertama, Tahap penguraian nukleosida purin menjadi asam urat dimulai dari proses deaminasi adenosine menjadi inosin, kemudian membelah membentuk hipoantin. @ipoantin dioksidasi menjadi antin dan selanjutnya antin diubah menjadi asam urat. 4edua, tahap yang dimulai dari guanosin. 2uanosin diubah menjadi guanine yang selanjutnya dideaminasi menghasilkan antin.
Kata"olisme &i!imidin ada katabolisme pirimidin terjadi reaksi-reaksi sebagai berikut. 1.4onversi sitidin menjadi uridin oleh en8im sitidin deaminase '.osforilasi deoksitimidin menjadi timin dan deoksiribosa-1-fosfat
'unsi Asam Nukleat DNA mengandung gen, informasi yang mengatur sintesis protein dan %NA. DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan pengaturan ekspresi gen (promoter, operator, dll.). %ibosomal %NA (r%NA) merupakan komponen dari ribosom, mesin biologis pembuat protein *essenger %NAs (m%NA) merupakan bahan pemba+a informasi genetik dari gen ke ribosom. Transfer %NAs (t%NAs) merupakan bahan yang menterjemahkan informasi dalam m%NA menjadi urutan asam amino %NAs memiliki fungsi-fungsi yang lain, di antaranya fungsi-fungsi katalis. *enyimpan informasi genetik dan menerunkannya kepada keturunanya. #usunan asam nukleat yang menentukan apakah mahluk itu menjadi he+an , tumbuhan, maupun manusia. &egitu pula susunan dalam sel, apakah sel itu menjadi sel otot maupun sel darah. &eberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasi informasi genetikE metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energiE koen8im pemba+a energiE koen8im pemindah asam asetat, 8at gula, senya+a amino dan biomolekul lainnyaE koen8im reaksi oksidasi reduksi. Ada beberapa sifat fisika-kimia asam nukleat adalah stabilitas asam nukleat, pengaruh asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung.#ifat spektroskopik-termal asam nukleat meliputi kemampuan absorpsi sinar 6F, hipokromisitas, penghitungan
konsentrasi asam nukleat, penentuan kemurnian DNA, serta denaturasi termal dan renaturasi asam nukleat. Asam nukleat merupakan molekul raksasa yang memiliki fungsi khusus yaitu, menyimpan informasi genetik dan menerunkannya kepada keturunanya. &eberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasi informasi genetikE metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energiE koen8im pemba+a energiE koen8im pemindah asam asetat, 8at gula, senya+a amino dan biomolekul lainnyaE koen8im reaksi oksidasi reduksi.
DAFTAR PUSTAKA : • •
•
genetik dengan teknik %AD-%. . Jurnal Sains dan Teknologi. 1'()0 '9-':9. *artin,D.G,dkk. 1BB'. BIOKIMIA Re!ie" o# Bio$%emis&r' (. 72 enerbit &uku
•
4edokteran 0 $akarta oedjiadi, Anna. '. Dasar-dasar Biokimia. 6! press 0 $akarta. #yahona , utri Abdian. '11 . Asam )uklea& dan )ukleo&ida . akultas eternakan
•
6niversitas adjajaram 0 #umedang 6tama, %io abian . '11. S&ruk&ur * Fungsi Asam )uklea& . akultas eternakan
•
6niversitas &ra+ijaya 0 *alang
