Asam Nukleat pada Biokimia

  • Published on
    25-Dec-2015

  • View
    27

  • Download
    7

Embed Size (px)

DESCRIPTION

macam-macam asam nukleat pada Biokimia

Transcript

<p>ASAM NUKLEATMAKALAH</p> <p>Disusun untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Biokimiayang dibimbing oleh Bapak Drs. Wayan Sumber Artha</p> <p>Disusun oleh:Offering GKelompok 6Afifah Nur Aini(130342603484)Ipraditya Langgeng Prayoga(130342615328)Septiria Listiyo W.(130342615326)</p> <p>UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMS1 BIOLOGISEPTEMBER 2013KATA PENGANTAR</p> <p>Alhamdulillahirobbilalaamin, puji syukur kepada Allah SWT yang telah mengijinkan kami untuk menyelesaikan penulisan makalah ini dengan baik. Makalah ini berjudul Asam Nukleat yang merupakan tugas untuk mata kuliah Biokimia. Mata kuliah ini adalah mata kuliah wajib untuk mahasiswa Jurusan Biologi semester 1 dengan bobot 3 SKS. Tujuan dari mata kuliah Biokimia ini adalah agar mahasiswa mampu memahami peranan berbagai molekul dalam reaksi kimia, serta memahami proses-proses kimia yang berlangsung dalam mahluk hidup.Demikian, semoga makalah ini bermanfaat bagi para mahasiswa yang membacanya. Saran dan kritik dari pembaca sangat diharapkan untuk perbaikan di kemudian hari. </p> <p>Malang, 12 September 2013</p> <p>BAB IPENDAHULUANA. Rumusan Masalah1. Bagaimana struktur dan fungsi DNA dan RNA?2. Bagaimana proses replikasi DNA, transkripsi dan translasi?3. Apa saja aplikasi DNA dalam bidang teknologi?</p> <p>B. Tujuan1. Menjelaskan struktur dan fungsi DNA dan RNA.2. Menjelaskan proses replikasi DNA, transkripsi dan translasi.3. Mengaplikasikan berbagai macam DNA dalam bidang penelitian.</p> <p>BAB IIISIA. Struktur Asam Nukleat1. Monomer Pembentuk Sebelum dijelaskan struktur dari asam nukleat secara utuh perlu dijelaskan terlebih dahulu struktur dari komponen-komponen pembentuknya. Asam nukleat merupakan senyawa polimer. </p> <p>Struktur molekul dari basa-basa turunun pirimidin</p> <p>Struktur keto pada urasil yang mengalami tautomerisasi (bentuk enol) dengan berat molekul sangat tinggi yang bila terhidrolisis sempurna akan menghasilkan basa-basa pirimidin dan purin, senyawa gula dan asam fosfat. HIdrolisis parsial (sebagian atau tak sempurna) menghasilkan senyawa yang diketahui sebagai nukleosida. </p> <p>Ada dua jenis asam nukleat yaitu : DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid) atau asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA bermuatan negatif (anion) disebabkan adanya gugus fosfat. Pada umumnya asam nukleat terikat oleh protein yang memiliki sifat basa, misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut nukleoprotein. </p> <p>2. Sejarah Penemuan Model DNADNA terdiri atas dua untai benang polinukleotida yang berpilin membentuk heliks ganda (double helix). Model DNA itu pertama kali dikemukakan oleh James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953 di Inggris.</p> <p>James Watson (kiri) dan Francis Crick dengan model DNA</p> <p>Struktur tersebut mereka buat berdasarkan hasil analisis foto difraksi sinar X pada DNA yang dibuat oleh Rosalind Franklin. Karena yang difoto itu tingkat molekul, maka yang tampak hanyalah bayangan gelap dan terang saja. Bayangan foto itu dianalisis sehingga mereka berkesimpulan bahwa molekul DNA merupakan dua benang polinukleotida yang berpilin.</p> <p>Rosalind Franklin dan difraksi sinar X pada DNA</p> <p>3. Molekul Penyusun DNA dan RNAMolekul asam nukleat merupakan polimer dengan nukleotida sebagai monomernya. Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida dan asam fosfat. Molekul nukleosida terdiri atas gugus gula pentosa yang mengikat gugus basa nitrogen. Jadi apabila suatu nukleoprotein dihidrolisis sempurna, akan dihasilkan protein, asam fosfat, gula pentosa dan basa nitrogen (purin dan pirimidin).Pentosa pada DNA ialah deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu atom oksigen) dan pada RNA ialah ribosa. </p> <p>Struktur kimia deoksiribosa dan ribosaDNA dan RNA memiliki basa-basa purin yang sama yakni adenin dan guanin. Basa-basa pirimidin pada DNA adalah sitosin dan timin, sedangkan pada RNA adalah sitosin dan urasil. Adapun pengertian dari basa purin adalah basa yang memiliki dua cincin, sedangkan basa pirimidin berarti basa bercincin satu.</p> <p>Struktur kimia basa-basa nitrogen</p> <p>Dari penjabaran struktur molekul-molekul penyusun DNA di atas, DNA dapat digambarkan seperti berikut.Pita pada gambar di samping melambangkan tulang punggung DNA yang terbentuk dari ikatan kovalen kuat antara asam fosfat dan gula pentosa.Sementara basa-basa nitrogen atau anak tangga dari DNA ini disatukan oleh ikatan hidrogen yang lebih lemah dibanding ikatan kovalen (garis yang terputus-putus). Ikatan inilah yang menyebabkan terpilinnya kedua untai DNA.</p> <p>Struktur DNA</p> <p>Basa-basa tersebut tidak berpasangan secara acak. Pada mulanya, Watson dan Crick salah mengira bahwa suatu basa nitrogen memiliki pasangan yang sama, misalnya adenin dengan adenin dan guanin dengan guanin. Tetapi jika demikian, lebar DNA akan menjadi tidak sama, dikarenakan basa purin (A dan G) dua kali lebih lobar daripada basa pirimidin (C dan T). </p> <p>Perbandingan lebar basa-basa nitrogen</p> <p>Erwin Chargaff meneliti lebih jauh pada basa-basa yang terkandung dalam DNA. Dia menyatakan persentase adenin (A) selalu sama dengan persentase timin (T), dan persentase guanine (G) selalu sama dengan persentase sitosin (C).</p> <p>Dengan berpegangan pada hasil temuan Chargaff, Watson dan Crick akhirnya menemukan bahwa basa-basa nitrogen pada untaian yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa nitrogen pada untaian yang lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen (A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen (CG)Pasangan basa-basa nitrogen pada DNAPosisi molekul-molekul penyusun asam nukleat jika dilihat dari penomoran atom C pada gula pentosa selalu tersusun seperti berikut. Gugus asam fosfat terikat pada atom C nomor 5 dari gula pentosa, sehingga ujung ini dinamakan ujung P atau ujung 5 Gugus hidroksil terikat pada atom C nomor 3 dari gula pentosa, sehingga ujung ini dinamakan ujung hidroksil atau ujung 3 Gugus basa nitrogen terikat pada atom C nomor 1 dari gula pentosa</p> <p>Struktur sebagian molekul DNA</p> <p>Kedua untai DNA bergulung ke arah yang berlawanan, artinya gula di satu untai posisinya terbalik dengan gula di untai yang lain.</p> <p>Arah molekul gula pentosa pada DNA yang berkebalikan</p> <p>4. Perbedaan RNA dan DNADNARNA</p> <p>Komponen gula pentosaDeoksiribosaRibosa</p> <p>Basa NitrogenTiminUrasil</p> <p>UkuranLebih panjang dan besarLebih pendek dan kecil</p> <p>Jumlah helaiDua helai (berbentuk seperti tangga memutarSatu helai (berbentuk setengah dari tangga)</p> <p>Perbandingan bentuk untaian RNA dan DNA</p> <p>Perbandingan struktur molekul RNA dan DNA</p> <p>5. Asam Nukleat di Dalam Kromosom Sel HewanJika direntangkan, panjang DNA pada tiap manusia dapat mencapai 100 triliun meter , kira-kira sama dengan 600 kali jarak bumi ke matahari. Semua DNA dapat dikemas ke dalam sel-sel manusia yang sangat kecil karena terdapat sekumpulan protein yang mengikat DNA sehingga mampu disimpan di dalam sel manusia. Protein ini disebut histon. Histon berperan sebagai penyedia energi (sebagian besar berbentuk gelombang elektrostatik) untuk melipat DNA di dalam nukleus. Gabungan dari protein dan DNA disebut nukleosom. Nukleosom membentuk kromatin. Kromatin membentuk kromosom.</p> <p>Gambar 2.12 Penyusunan asam nukleat di dalam kromosom</p> <p>Histon adalah keluarga dari protein-protein kecil yang bermuatan positif. Protein-protein tersebut diberi sebutan H1, H2A, H2B, H3 dan H4. DNA bermuatan negatif karena memiliki fosfat, sehingga histon dan DNA terikat kuat.</p> <p>Struktur protein-protein penyusun histonB. Fungsi Asam Nukleat1. Fungsi DNAa. DNA Dapat Merubah BakteriAwal mula ditemukannya fungsi DNA tidak lepas dari percobaan yang dilakukan Frederick Griffith pada tahun 1928. Griffith bekerja dengan dua varietas bakteri pneumonia Streptococcus pneumoniae. Satu diantara dua bakteri tersebut adalah bakteri tipe III-S yang tergolong bakteri virulen. Tipe III-S ini memiliki kapsul pelindung yang terbuat dari polisakarida sehingga tahan terhadap sistem kekebalan inangnya. Ketika bakteri virulen ini disuntikkan pada tikus, tikus itu mati. Bakteri kedua yang Griffith suntikkan pada tikus adalah bakteri tipe II-R yang tidak berbahaya karena tidak memiliki kapsul pelindung seperti bakteri tipe III-S. Hal ini pun menyebabkan tikus tetap hidup. Lalu Griffith menyuntikkan bakteri tipe III-S yang telah dipanaskan. Bakteri yang telah rusak ini tidak menyebabkan kematian pada tikus. </p> <p>Garis besar percobaan Fred GriffithSelanjutnya Griffith mencampurkan sisa bakteri tipe III-S yang telah dipanaskan tadi dengan bakteri tipe II-R. Meskipun telah dibuktikan bahwa kedua bakteri tersebut secara terpisah tidak menimbulkan efek apapun pada tikus, tetapi gabungan keduanya dapat menyebabkan tikus inangnya mati. Bukan hanya itu, bakteri virulen III-S ditemukan hidup dalam darah tikus mati tersebut. Griffith menyimpulkan sebuah teori transformasi bahwa bakteri tipe II-R telah berubah menjadi bakteri tipe III-S entah bagaimana caranya.Jadi diketahui bahwa penyebab transformasi tersebut adalah DNA bakteri tipe III-S. Meskipun bakteri itu telah mati karena suhu tinggi, DNA-nya bertahan dari proses pemanasan dan mampu menyusup ke dalam bakteri II-R hidup. DNA dari tipe III-S mengandung gen yang membentuk kapsul perlindungan. Dilengkapi dengan gen ini, bakteri tipe II-R menjadi terlindung dari sistem kekebalan inang yang dapat membunuhnya.Penjelasan tadi menunjukkan bahwa DNA menyimpan materi genetika yang menentukan karakteristik suatu individu. Percobaan Griffith memberikan pengetahuan bahwa DNA dari organisme yang berbeda dapat digabungkan sehingga terbentuk DNA rekombinan yang memberikan karakter baru pada organisme penerima DNA rekombinan.</p> <p>b. DNA Dapat Memprogram SelVirus yang menginfeksi bakteri banyak digunakan peneliti untuk mempelajari genetika molekul. Pada tahun 1952, Alfred Hershey dan Martha Chase menemukan bahwa DNA adalah materi genetic pada fag T2 yang menginfeksi bakteri Escherichia Coli. </p> <p>Martha Chase dan Alfred Hershey</p> <p>Sebelumnya, para ilmuwan biologi telah mengetahui bahwa T2, seperti kebanyakan virus, tersusun atas protein dan DNA. T2 juga dapat memerintahkan sel-sel E. Coli untuk memproduksi virus-virus baru. Tetapi belum diketahui komponen apakah yang bertanggung jawab atas pemrogaman ulang sel-sel bakteri tersebut, protein atau DNA. </p> <p>Garis besar percobaan Hershey dan ChaseUntuk menjawab pertanyaan itu, Hershey dan Chase melabeli fag T2 dengan isotop radioaktif untuk melacak keberadaan protein dan DNA ketika infeksi berlangsung. Pertama, mereka membiakkan sekumpulan fag T2 di sekitar atom S-35 radioaktif untuk melabeli protein T2. Karena hanya protein yang mengandung belerang (DNA tidak mengandung belerang), maka atom S-35 hanya masuk ke dalam protein T2.Selanjutnya dengan cara yang sama, Hershey dan Chse melabeli DNA T2 dengan atom P-32 radioaktif, karena fosfor terdapat dalam DNA T2. Mereka membiarkan kumpulan T2 yang protein dan DNA-nya telah dilabeli menginfeksi bakteri E. Coli secara terpisah, lalu menyingkirkan cangkang protein kosong T2 yang masih menempel pada bagian luar sel bakteri dengan blender dan sentrifuga. Sehingga mereka mendapatkan cairan berisi partikel-partikel fag dan butiran di dasar tabung berisi sel-sel bakteri.Mereka menemukan bahwa ketika T2 dengan protein radioaktif menginfeksi bakteri, sebagian besar kandungan radioaktifnya terkandung dalam cairan berisi partikel-partikel fag. Sedangkan ketika T2 dengan DNA radioaktif menginfeksi bakteri, sebagian besar kandungan radioaktifnya terkandung dalam butiran di dasar tabung yang berisi sel-sel bakteri.Ini menunjukkan bahwa protein bukanlah materi yang mereplikasi T2. Tetapi DNA-lah yang masuk ke dalam bakteri saat terjadi infeksi dan memprogram sel-selnya untuk memproduksi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk replikasi T2. Kesimpulannya adalah DNA memiliki kemampuan untuk memprogram sel.</p> <p>2. Fungsi RNATerkait dengan fungsinya, RNA dibagi menjadi tiga tipe yaitu:a. RNA duta (RNAd) atau messenger RNA (mRNA). Terdapat di dalam nukleus. Berfungsi untuk membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom yang ada di inti ke sitoplasma.b. RNA pemindah (RNAp) atau transfer RNA (tRNA). Terdapat di dalam sitoplasma. RNAp berfungsi untuk mengikat asam amino yang terdapat di dalam sitoplasma, kemudian membawanya ke ribosom.c. RNA ribosom (RNAr) atau ribosom RNA (rRNA). Terdapat di dalam ribosom. Berfungsi untuk mensintesis protein dengan menggunakan basa asam amino, yang menghasilkan polipeptida.</p> <p>Garis besar peranan RNA dalam sintesis protein</p> <p>Pembahasan tentang sintesis protein yang berkaitan dengan fungsi RNA ini akan dibahas di subbab berikutnya.</p> <p>C. Transkripsi dan Translasi1. TranskripsiTranskripsi 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.</p> <p>2. TranslasiTranslasi adalah proses penerjemah urutan nucleotida yang ada pada molekulmRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atauprotein. Hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidakditranslasi. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan DNA yangmenyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame,kerangka baca terbuka).Molekul rRNA adalah...</p>