MAKALAH BIOKIMIA II“APLIKASI BIOKIMIA II PADA BIDANG KIMIA

PANGAN DAN PADA BIDANG KESEHATAN

PERTANIAN ”

Disusun oleh:

Kelompok : 1

Anggota : Citra Oktasari (06101281320002)

Eza Okta Novianis (06101281320018)

Eko Dianto (06101381320015)

Try Puri Anggraini (06101381320024)

Dosen Pembimbing : Drs. Made Sukaryawan, M.Si.

PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU

PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2016

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa , karena

atas kehendak-Nya lah kami selaku tim penulis bisa menyelesaikan makalah ini

tepat pada waktunya .

Adapun maksud dan tujuan penulis membuat makalah ini , adalah untuk

memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah Biokimia II, dan juga untuk

menambah wawasan mengenai struktur nukleotida, nukleosida, struktur dan

fungsi DNA.

Dalam pembuatan dan penyusunan makalah ini tentu saja penulis

menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan , baik dari segi isi ,

teori , dan sistematika penulisannya . Karena belum luasnya wawasan kami, maka

dari itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dan

dapat menyempurnakan makalah ini dari segi manapun .

Akhir kata penulis berharap semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi kita

semua baik untuk hari ini dan untuk masa yang akan datang. Aamiin .

Palembang, Januari 2016

  

Penulis,

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.........................................................................................................ii

DAFTAR ISI......................................................................................................................iii

BAB I...................................................................................................................................1

PENDAHULUAN...............................................................................................................1

1.1 Latar Belakang.....................................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah................................................................................................2

1.3 Tujuan..................................................................................................................2

BAB II..................................................................................................................................3

PEMBAHASAN..................................................................................................................3

2.1 Struktur nukleotida, nukleosida dan DNA ..........................................................3

BAB III..............................................................................................................................13

PENUTUP..........................................................................................................................13

3.1 Kesimpulan........................................................................................................13

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................14

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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 (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah

makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan

tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam

nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam

ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada

virus. Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam

inti (nukleus) sel.

Pada tahun 1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang

tersusun oleh suatu gugus gula, gugus fosfat, dan gugus basa. Asam nukleat

berbentuk rantai linier yang merupakan gabungan monomer nukleotida

sebagai unit pembangunnya. Molekul ini menyimpan informasi pertumbuhan

sel dan reproduksi.

Monomer nukleotida sebagai struktur primer asam nukleat diperoleh dari

hasil hidrolisis asam nukleat. Proses hidrolisis lebih lanjut dari monomer

nukleotida akan dihasilkan asam fosfat dan nukleosida. Proses hidrolisis ini

dilakukan dalam suasana basa. Jika hidrolisis dilanjutkan kembali terhadap

senyawa nukleosida dalam larutan asam berair akan dihasilkan molekul gula

dan basa nitrogen dengan bentuk heterosiklik.

1.2 Rumusan Masalah

Apa yang dimaksud nukleotida dan nukleosida?

Bagaimana struktur, macam-macam, dan fungsi asam nukleat?

Apa saja sifat yang dimiliki oleh asam nukleat?

Bagaimana struktur dan fungsi DNA?

Bagaimana proses sintesis DNA dan RNA?

1.3 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui perbedaan

antara nukleotida dan nukleosida, bagaimana struktur yang terdapat pada

nukleotida dan nukleosida tersebut serta membahas bagaiman struktur dan

fungsi dari DNA.

BAB II

PEMBAHASAN

Asam nukleat dibedakan atas DNA (DeoxyribonucleicAcid)

dan RNA ( Ribonucleic Acid ). Kedua macam asam nukleat tersebut disusun oleh

unit-unit struktural yang disebut nukleotida, sehingga asam nukleat

dapatdinamakan juga polinukleutida (polimer nukleutida). Setiap nukleutida

terdiridari gula pentosa (gula 5 karbon), gugus fosfat dan basa nitrogen. Basa

nitrogen dikelompokkan menjadi dua, yaitu basa purin (basa nitrogen yang

memiliki dua

struktur cincin, meliputi Basa adenine (A) dan guanine (G) Dan

basa pirimidin(basa Nitrogen yang memiliki satu struktur cincin, meliputi

basa timin (T), sitosin (C) dan urasil (U)).

2.1 Nukleotida

Nukleotida (nukleosida fosfat) adalah ester asam fosfat dari nukleosida.

Nukleotida bisa dikatakan sebagai nukleosida yang terfosforilasi. Nukleotida juga

merupakan prekursor / dasar untuk asam nukleat, RNA dan DNA. Strukturnya

terdiri dari Basa Nitrogen, Gula dan phosphate.

Nukleotida berbeda dengan nukleosida, karena nukleosida tidak mempunyai

gugus fosfat. Sehingga kita sering menuliskan nukleotida sebagai berikut :

– Nukleosida monofosfat

– Nukleosida difosfat

– Nukleosida trifosfat

Tergantung pada jumlah fosfat yg dimiliki. Nukleotida Terdiri dari 2 golongan :

– Ribonukleotida

– Deoksiribonukleotida

Deoksiribonukleotida ditulis dng tambahan “d” , hal ini menunjukkan

adanya gugus hidroksil pd atom C nomer 2.

Nukleotida mengikat basa nitrogennya pada atom C no. 1, dgn ikatan

glikosida, sedangkan Gugus fosfat terikat pada gugus hidroksil atom C no. 5.

Kedua kondisi diatas, menyebabkan nukleotida mempunyai sifat-sifat:

– Gugus phosphat merupakan bertindak sbg asam kuat (pKa= 1)

– Gugus amina dr basa purin dan pirimidine, dpt di protonasi

– Nukleotida mampu menyerap sinar uv à dapat diukur

konsentrasinya.

Nukeotida mempunyai beberapa peranan yaitu:

a. merupakan senyawa yang kaya energi yang sangat diperlukan dalam

proses metabolisme (ATP, ADP)

b. berperan sebagai signal kimiawi yang menghubungkan respon sel terhadap

hormon maupun menangkap stimulus dan luar sel (cAMP)

c. komponen struktural dan beberapa koenzim (NAD, NADH)

2.1 DNA (Deoxyribonucleic Acid )

Molekul DNA merupakan molekul double-helix yang memiliki dua untai

polinukleotida (double-stranded). Setiap polinukleutida dari DNA terdiri atas

nukleotida-nukleotida yang dihubungkan oleh ikatan phospodiester. Nukleutida

pada molekul DNA mengandung tiga komponen penting, yaitu:

Gula pentosa yang disebut deoksiribosa (gula ribosa yang kehilangan atom

oksigen pada atom C nomor 2)

Gugus fosfat, menyusun struktur nukleotida (nukleosida monofosfat)

Basa nitrogen berupa basa purin (adenine dan guanin) dan basa pirimidin

(timin dan sitosin).Basa adenine dari untai yang satu akan berpasangan

dengan basa timin dari untai yang lainnya. Sedangkan basa guanine dari

untai yang satu akan berpasangan dengan basa sitosin dari untai lainnya.

2.1.1 Model Struktur DNA Watson-Crick

Struktur DNA yang sangat kecil dan rumit dapat digambarkan dengan

model struktur DNA yang diusulkan oleh Watson James dan Crick

Francis . Model struktur DNA tersebut dikenal dengan nama model tangga

berpilin (double helix). Berikut ini adalah penjelasan dari model struktur

DNA Watson-Crick (double-Helix Structure).

Watson James dan Crick Francis

(Sumber: King Saud University)

1. Kedua untai polinukleutida saling memilin di sepanjang sumbu yang sama.

2. Kedua untai polinukleutida satu sama lain arahnya sejajar tetapi berlawanan

arah (antiparalel).

3. Basa-basa nitrogen menghadap ke arah sumbu dan masing-masing basa

nitrogen berpasangan satu sama lain (antara untai yang satu dengan untai

yang lain). Basa adenin pada satu untai berpasangan dengan basa timin pada

untai lainnya, dan basa guanin pada satu untai berpasangan dengan basa

sitosin pada untai lainnya. Oleh karena itu kedua untai polinukleutida

dikatakan komplementer satu sama lain.

4. Setiap pasangan basa berjarak 3,4 a dengan pasangan basa berikutnya.

5. Tedapat 10 pasangan basa bitrogen di dalam satu kali pilinan (360).

6. Jumlah ikatan hidrogen antara basa nitrogen adenin dan timin sebanyak

rangkap dua, sedangkan antara basa nitrogen guanosin dan sitosin sebanyak

rangkap tiga. Oleh karena itu rasio g+ c yang tinggi maka semakin tinggi pula

stabilitas molekul DNA.

7. Gugus fosfat dan gula pentosa terletak di sebelah luar sumbu.

8. Nukleutida-nukleutida penyusun polinukleutida yang berurutan satu sama

lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Ikatan fosfodiester

menghubungkan atom c nomor 3 'dengan atom c nomor 5' pada gula

deoksiribosa.

9. Atom c nomor 3 'di salah satu ujung untai polinukleotida tidak lagi memiliki

ikatan fosfodiester , tetapi mengikat gugus OH sehingga ujung 3 'disebut

ujung OH. Sedangkan di ujung lainnya, yaitu atom c nomor 5 'akan mengikat

gugus fosfat, sehingga ujung 5' disebut ujung p.

10. Arah antiparalel kedua ujung dilihat dari arah ujung 3 'dan ujung 5'. Jika untai

yang satu memiliki arah dari ujung 5 'ke 3', maka untai yang lain (untai

komplementernya) memiliki arah dari ujung 3 'ke 5'.

Struktur Double Helix DNA

(Sumber: www.mun.ca)

2.1.2 Basa Nitrogen

Struktur nukleotida dapat juga dikatakan tersusun atas gugus fosfat

dan nukleosida (gabungan antara gula pentosa dan basa

nitrogen). Nukleosida-nukleosida tersebut dihubungkan dengan gugus

fosfat melalui ikatan glikosidik. Macam-macam nukleosida berdasarkan

konten basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A),

Guanosine (G), Cytidine (C), Thymidine (T) dan Uridine (U).

a) Adenin

Adenin adalah molekul organik yang ditemukan dalam DNA, asam

ribonukleat (dikenal sebagai RNA) dan adenosine trifosfat, lebih umum

dikenal sebagai ATP.Ini adalah purin, cincin 6-anggota yang

berikatandengan 5 anggota cincin pirimidin. Dalam DNA, ikatan ini

dengan timin, membuat struktur yang akrab disebut double-helix.

Penempatan dalam struktur yang menentukan keanekaragaman hayati. Di

ATP, memungkinkan gugus fosfat untuk melampirkan molekul, untuk

melepaskan energi yang digunakan oleh sel-sel organik.

b) Guanin

Guanin adalah basa purin ditemukan di kedua DNA dan RNA yang

berikatan eksklusif dengan sitosin membentuk ribonukleosida disebut

guanosin atau deoksiribosa membentuk deoxyguanosine.Senyawa ini

dapat ditemukan sebagai bagian dari struktur membran sitoplasma. Hal ini

juga dapat ditemukan dalam guanosin trifosfat, GTP, di mana ia

membantu dalam proses seluler seperti regulasi pertumbuhan, transduksi

sinyal, dan transportasi protein.

c) Timin

Timin adalah basa pirimidin ditemukan dalam DNA yang berikatan

dengan adenin.Ketika dikombinasikan dengan deoksiribosa, thymadine

nukleosida yang terlibat dalam transfer dan preservasi dan informasi

genetik.Hal ini juga terlibat dalam biosintesis.Timin juga dapat terikat

dengan fosfat untuk membuat monofosfat, difosfat atau trifosfat.

d) Sitosin

Sitosin adalah basa nitrogen berbentuk piramida yang berikatan

dengan guanin di RNA dan DNA sebagai nukleotida dan fungsi sebagai

bagian dari kode genetik. Namun, tidak stabil dan dapat berubah menjadi

urasil.Hal ini juga dapat ditemukan dalam senyawa fosfat.sitosin Trifosfat

dapat berfungsi sebagai co-enzim. Sitosin dapat mengubah adenosin

difosfat, atau ADP, menjadi adenosin trifosfat, ATP dengan mentransfer

fosfat.

Basa Nitrogen Penyusun DNA

Ada tiga struktur DNA yang dikenal selama ini. Struktur-struktur DNA

tersebut adalah sebagai berikut:

1 Struktur primer

DNA tersusun dari monomer-monomer nukleotida. Setiap nukleotida

terdiri dari satu basa nitrogen berupa senyawa purin atau pirimidin, satu

gula pentosa berupa 2’-deoksi-D-ribosa dalam bentuk furanosa, dan satu

molekul fosfat. Penulisan urutan basa dimulai dari kiri yaitu ujung 5’ bebas

(tidak terikat nukleotida lain) menuju ujung dengan gugus 3’ hidroksil

bebas atau dengan arah5’3’ (Darnell, et al., dalam T. Milanda, 1994).

2. Struktur sekunder

Salah satu sifat biokimia DNA yang menentukan fungsinya sebagai

pembawa informasi genetik adalah komposisi basa penyusun. Pada tahun

1949-1953, Edwin Chargaff menggunakan metode kromatografi untuk

pemisahan dan analisis kuantitatif keempat basa DNA, yang diisolasi dari

berbagai organisme. Kesimpulan yang diambil dari data yang terkumpul

adalah sebagai

berikut :

a. Komposisi basa DNA bervariasi antara spesies yang satu dengan

spesies yang lain.

b. Sampel DNA yang diisolasi dari berbagai jaringan pada spesies

yang sama mempunyai komposisi basa yang sama.

c. Komposisi DNA pada suatu spesies tidak berubah oleh perubahan

usia, keadaan nutrisi maupun perubahan lingkungan.

d. Hampir semua DNA yang diteliti mempunyai jumlah residu adenin

yang sama dengan jumlah residu timin (A=T), dan jumlah residu

guanin yang sama dengan jumlah residu sitosin (G=C) maka A+G

= C+T, yang disebut aturan Charrgaff.

e. DNA yang diekstraksi dari pesies-spesies dengan hubungan

kekerabatan yang dekat mempunyai komposisi basa yang hampir

sama.

Pada tahun 1953, James D. Watson dan Francis H.C. Crick berhasil

menguraikan struktur sekunder DNA yang berbentuk heliks ganda melalui analisis

pola difraksi sinar X dan membangun model strukturnya (Darnell, et al. dalam T.

Milanda, 1994). Heliks ganda tersebut tersusun dari dua untai polinukleotida

Secara antiparalel (arah 5’3’ saling berlawanan), berputa ke kanan dan

melingkari suatu sumbu. Unit gula fosfat berada di luar molekul DNA dengan

basa-basa komplementer yang berpasangan di dalam molekul. Ikatan hidrogen di

antara pasangan basa memegangi kedua untai heliks ganda tersebut (Willbraha

and Matta dalam T. Milanda, 1994). Kedua untai melingkar sedemikian rupa

sehingga keduanya tidak dapat dipisahkan kembali bila putaran masing-masing

untai dibuka.

Gambar 1 Struktur DNA (Prentis Steve, 1990)

Keterangan: a. Struktur primer DNA

b. Struktur sekunder DNA

Jarak di antara kedua untai hanya memungkinkan pemasangan basa purin

(lebih besar) dengan basa pirimidin (lebih kecil). Adenin berpasangan dengan

timin membentuk dua ikatan hidrogen sedangkan guanin berpasangan dengan

sitosin membentuk tiga ikatan hidrogen.

Dua ikatan glikosidik yang mengikat pasangan basa pada cincin gula, tidak

persis berhadapan. Akibatnya, jarak antara unit-unit gula fosfat yang berhadapan

sepanjang heliks ganda tidak sama dan membentuk celah antara yang

berbeda,yaitu celah mayor dan celah minor (Marks, et al., 1996 ; Robert K.

Murray, et al., 2000).

3. Struktur tersier

Kebanyakan DNA virus dan DNA mitokondria merupakan molekul

lingkar. Konformasi ini terjadi karena kedua untai polinukleotida membentuk

struktur tertutup yang tidak berujung. Molekul DNA lingkar ertutup yang diisolasi

dari bakteri, virus dan mitokondria seringkali berbentuk superkoil, selain itu DNA

dapat berbentuk molekul linier dengan ujung-ujung rantai yang bebas.

(a) (b)

Gambar 2 Struktur tersier (Prentis Steve, 1990)

(a). konformasi DNA sirkular

(b). konformasi DNA linear

Kerangka gula deoksiribosa dan fosfat yang menyusun DNA terletak

dibagian luar molekul, sedangkan basa purin dan pirimidin terletak disebelah

dalam untaian (helix).Basa-basa purin dan pirimidin yang berpasangan terletak

pada bidang datar yang sama dan tegak lurus terhadap aksis untaian DNA.

Diameter untaian DNA adalah 20 angstrom.Diameter untaian bersifat konstan

karena basa purin akan selalu berpasangan dengan basa pirimidin.Pasangan-

pasangan basa yang berurutan berjarak 3,4 angstrom satu sama lain dan berotasi

sebesar 60°.Struktur untaian berulang setiap 10 basa, atau dengan kata lain ada 10

pasangan basa setiap putaran untaian.Untaian DNA mempunyai dua lekukan

eksternal yaitu lekukan besar (major groove) dan lekukan kecil (minor

groove).Kedua lekukan tersebut mempunyai peranan sebagai tempat melekatnya

molekul protein tertentu. Skema struktur untaian DNA dapat dilihat pada gambar

5.2.

Oleh kedua rantai DNA tersusun secara antiparalel maka ada konvensi

dalam penulisan orientasi DNA.Perlu diingat bahwa pada masing-masing rantai

DNA ada ujung 5’-fosfat (5’P) dan ada ujung 3’OH.Molekul DNA yang tersusun

oleh dua rantai (double stranded) polinukleotida biasanya hanya ditulis salah satu

rantainya, misalnya ATGCAATTCCGG.Dalam penulisan semacam ini ujung

sebelah kiri (A) adalah ujung 5’P, sedangkan ujung sebelah kanan G adalah

ujung3’OH.Oleh karena itu moekul DNA tersebut dapat ditulissebagai P-5’-

ATGCAATTCCGG-3’-OH, atau kadang-kadang

ditulis:pApTpGpCpApApTpTpCpCpGpG.Untuk menyingkat biasanya DNA

hanya ditulis urutan basa DNA nya saja.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Asam nukleat tersusun atas nukleotida, yang mana nukleotida tersusun atas

nukleosida dan fosfat. Nukleosida tersusun atas gula pentose dan basa

nitrogen (purin dan pirimidin).

Asam nukleat memiliki sifat kimia, yaitu stabilitas asam nukleat, pengaruh

asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung,

sedangkan sifat spektroskopik-termal asam nukleat meliputi kemampuan

absorpsi sinar UV, hipokromisitas, penghitungan konsentrasi asam nukleat,

penentuan kemurnian DNA, serta denaturasi termal dan renaturasi asam

nukleat.

Proses sintesis DNA berupa replikasi DNA yang terdiri atas 3 macam,

yaitu model konservatif, model semikonservatif, dan model dispersif.

Sedangkan sintesis RNA terdiri atas RNA polimerase I terletak di

nucleolus dan mentranskripsi ribosomal RNA (rRNA), lalu, RNA

polimerase II lokal dengan inti, dan mentranskripsi messenger RNA

(mRNA) dan RNA nuklir paling kecil. RNA polimerase III mentranskripsi

RNA transfer (tRNA) dan RNA kecil lainnya.

Proses Transkripsi terdiri atas insiasi, elongasi, dan terminasi.

3.2 Saran

Diharapkan para mahasiswa dapat memahami pengertian asam nukleat dan

bagaimana strukturnya.Meskipun begitu kami sadar akan banyaknya kekurangan

dalam pembuatan makalah ini, penulis mengharapkan para pembaca dapat

memberikan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. 2008.Biologi Jilid 1 Edisi Ketujuh. Jakarta:

Erlangga

Campbell, Neil A. 2009. Biologi jilid 1 edisi delapan.Erlangga. Jakarta.

Fatchiyah dan Arumingtyas, Estri Laras.Kromosom, Gen, DNA, Sintesis Proten,

dan Regulasi.http://himbiounpad.files.wordpress.com/2013/06/kromosom-

gen-dna-sintesis-protein.pdf. Diakses pada tanggal 16 November 2014

Kusuma, Sri Agung Fitri. 2011. Makalah PCR. http://pustaka.unpad.ac.id/wp-

content/uploads/2011/09/pustaka_unpad_pcr.pdf. Diakses pada tanggal

16November 2014

Lehninger, A.H., 1995. Dasar-dasar Biokimia.Jakarta : Erlangga

Lodish H, Arnold B, Lawrence Z, Paul M, David B. 2003.Molecular Cell Biology.

New York: Wh Freeman Company

Murray, Robert K., 2009. Biokimia Harper, Edisi 27. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC.

Voet, Donald and Judith G. 2009.Biocheimstry Volume I. Canada : J. Wiley and

Sons

Watson, J. D., et al., 1987, Molecular Biology of the Gene, 4th edition, The

Benjamin/Cummings Publishing Company Inc., Menco Park, California, p.

68-75, 81-83, 98-99, 194, 202-203.