ENZIM POLIMERASE
Enzim merupakan suatu protein yang bertugas sebagai katalis dalam suatu reaksi metabolisme di dalam tubuh makhluk hidup dari tingkat yang paling sederhana hingga ke tingkat yang lebih kompleks. Enzim tidak ikut bereaksi dalam reaksi yang dikatalis, akan tetapi enzim dapat mempercepat reaksi yang terjadi. Enzim memiliki sifat yang unik, ia hanya akan bereaksi pada substrat tertentu, suhu tertentu, dan pH tertentu. Ia tidak dapat bekerja secara optimal apabila substratnya, suhu reaksi, dan pH reaksi tidak spesifik. Dalam proses sintesis protein, terdapat dua enzim polymerase yang berperan penting, yaitu enzim DNA polymerase dan enzim RNA polymerase. Kedua jenis enzim ini memiliki keakuratan dan kespesifikan yang tinggi dalam pengkopian dan pengekspresian genom. Baik enzim DNA polymerase maupun enzim RNA polymerase, keduanya memiliki system “pengecekan ulang”. Pada reaksi pertama, kedua enzim berperan sebagai katalis. Sedangkan pada reaksi yang kedua, melakukan pengecekan ulang, apakah produk yang dihasilkan benar. Proses dua langkah ini menurunkan laju kesalahan dengan 1 kesalahan tiap 100 juta reaksi pada polymerase. a. DNA polymerase DNA polimerase pertama kali ditemukan pada tahun 1957 oleh Arthur Kornberg. Enzim ini merupakan enzim sentral yang berperan dalam proses replikasi DNA dan reparasi DNA. Secara garis besar, enzim ini mengkatalisasi reaksi pembentukan DNA dalam sintesis protein.
Ciri utama DNA polymerase: Pada proses replikasi, DNA polymerase hanya bisa menempel pada gugus OH (hidroksil) dimana gugus OH hanya ada pada ujung 3’ sedangkan ujung 5’ adalah ujung fosfat
Ciri kedua DNA polymerase: tidak bisa mensintesis atau menempelkan DNA ke pasangan-nya jika tidak ada primer (lokomotif). Sifat dari DNA
polymerase: dia hanya bisa mensintesis DNA dari arah 5’-3’ sehingga pertumbuhannya dari 5’-3’ karena penambahan pada ujung 3’, dimana pada ujung 3’ terdapat ujung hidroksil.
Ciri lain DNA polymerase: tidak bisa mensintesis DNA tanpa adanya primer, primer yang dipakai adalah RNA (sekitar 4-5 basa dan dilanjutkan DNA). DNA yang dibutuhkan adalah DNA primase untuk meletakkan RNA pada tempatnya. DNA primase untuk mensintesis RNA sebagai lokomotif (4-5 basa). Bila lokomotif sudah jadi maka akan ditake over oleh DNA polymerase, dan yang ditambahkan adalah DNA
DNA polymerase memiliki dua peran penting dalam proses replikasi DNA, yaitu:
Elongasi atau pemanjangan rantai menentukan kecepatan berlangsungnya reaksi polimerisasi (nukleotida per detik), yang dinyatakan sebagai prosesivitas yaitu jumlah nukleotida yang ditambahkan sebelum enzim DNA polimerase ini melepaskan dirinya dari rantai cetakan.
Proofreading merupakan aktivitas mengenali kekeliruan pengkopian dan memperbaikinya. Memastikan bahwa enzim ini menyisipkan basa nitrogen yang tepat, dan memiliki aktivitas sebagai 3'à 5' exonuclease (excision of nucleotides) dengan demikian enzim ini dapat memotong bila terjadi kesalahan. Penelitian pada awal tahun 2010 pada sel jaringan ikat manusia menyatakan ada tiga jenis DNA polimerase yang terlibat dalam terjadinya pemotongan nukleotida, dalam rangka koreksi terhadap DNA, yaitu DNA polimerase δ, ε, dan κ (http://www.fp.unud.ac.id)
DNA polimerase dalam elongasi dan proofreading http://id.wikipedia.org
Struktur DNA Polimerase diketahui melalui kristalografi sinar x menyerupai tangan kanan. DNA polimerase dianalogikan terbagi atas tiga bagian yaitu ibu jari, jari-jari tangan lainnya, serta telapak tangan. 1. Daerah telapak tangan dari DNA polimerase tersusun atas helai beta serta situs katalis utama pada DNA polimerase. Daerah ini mengikat dua ion logam secara terpisah dari bagian enzim lainnya, biasanya ion logam yang diikat adalah ion Magnesium atau Seng. Daerah ini berperan dalam katalisis reaksi transfer gugus fosfor. 2. Daerah jari-jari tangan lainnya dari DNA polimerase berperan penting saat suatu pasangan basa yang sesuai terbentuk antara nukleotida dengan cetakannya. Daerah ini bergerak mengurung nukleotida tersebut, kemudian memicu terjadinya reaksi katalisis dengan mendekatkan nukleotida tersebut dengan ion-ion logam katalis yang ada di daerah telapak tangan.
3. Daerah ibu jari dari DNA polimerase tidak secara langsung terlibat dalam dalam reaksi katalisis, melainkan hanya berinteraksi dengan DNA yang baru saja terbentuk. Hal ini berfungsi untuk mempertahankan posisi primer dengan situs aktif dari enzim DNA polimerase ini tetap dekat serta membantu DNA polimerase tetap bergabung dengan substratnya. Daerah ini juga berperan dalam prosesivitas DNA polymerase.
Struktur 3 dimensi DNA Polimerase beta manusia berserta dengan DNA
http://id.wikipedia.org
b. RNA polymerase Enzim ini berperan dalam proses pembentukan RNA berupa mRNA, rRNA dan tRNA dari DNA sebagai cetakannya. RNA polymerase bekerja melalui 3 tahap pada proses yang disebut sebagai transkripsi (pembentukan RNA). Prosesnya meliputi inisiasi, elongasi, dan terminasi. Peran enzim RNA polymerase dalam proses transkripsi yaitu:
Tahap awal: RNA polymerase membuka pilinan double helix DNA yang terjadi di sitoplasma sebagai langkah awal dalam transkripsi. Pilinan ini akan dipulihkan kembali ketika proses transkripsi telah selesai
Tahap inisiasi: menyalin gen. Pengikatan RNA polymerase terjadi pada tempat tertentu yaitu tepat didepan gen yang akan ditranskripsi. Tempat pertemuan antara gen (DNA) dengan RNA polymerase disebut promoter. Untuk melakukan penyalinan gen diperlukan enzim RNA polymerase I, II, dan III. Yang paling banyak digunakan untuk membentuk
RNA yang memkode protein adalah RNA polymerase II. Sedangkan RNA polymerase I untuk pembentukan rRNA, dan RNA polymerase III untuk pembentukan rRNA dan tRNA.
Tahap elongasi: Enzim RNA polymerase bergerak sepanjang molekul DNA, membuka double heliks dan merangkai ribonukleotida ke ujung 3’ dari arah 5’
http://perpustakaancyber.blogspot.com
Tahap terminasi: Terdisosiasinya enzim RNA polymerase dari DNA dan RNA dilepaskan sehingga terbentuk RNAm yang baru
Struktur enzim RNA polymerase:
http://www.organische-chemie.ch
REFERENSI
http://id.wikipedia.org http://perpustakaancyber.blogspot.com http://wanenoor.blogspot.com http://www.fp.unud.ac.id http://www.jbc.org http://www.online-utility.org http://www.organische-chemie.ch
TUGAS BIOKIMIA PAPER “ENZIM POLIMERASE”
Disusun oleh: Desi Ardika Tamala K4311021
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013