Biokimia paper-asam-nukleat1

  • View
    193

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

biokim

Transcript

  • 1. BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangAsam nukleat adalah biopolymer yang berbobot molekul tinggi dengan unitmonomernya mononukleotida. Asam nukleat terdapat pada semua sel hidup danbertugas untuk menyimpan dan mentransfer genetic, kemudian menerjemahkaninformasi ini secara tepat untuk mensintesis protein yang khas bagi masing-masingsel. Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekulbiokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantainukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umumadalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asamnukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus. Asam nukleat dinamaidemikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel.Pada tahun 1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang tersusunoleh suatu gugus gula, gugus fosfat, dan gugus basa. Asam nukleat berbentukrantai linier yang merupakan gabungan monomer nukleotida sebagai unitpembangunnya. Molekul ini menyimpan informasi pertumbuhan sel danreproduksi.Monomer nukleotida sebagai struktur primer asam nukleat diperoleh dari hasilhidrolisis asam nukleat. Proses hidrolisis lebih lanjut dari monomer nukleotidaakan dihasilkan asam fosfat dan nukleosida. Proses hidrolisis ini dilakukan dalamsuasana basa. Jika hidrolisis dilanjutkan kembali terhadap senyawa nukleosidadalam larutan asam berair akan dihasilkan molekul gula dan basa nitrogen denganbentuk heterosiklik.

2. 1.2 Rumusan Masalah Bagaimana struktur, macam-macam, dan fungsi asam nukleat? Apa saja sifat yang dimiliki oleh asam nukleat? Bagaimana proses sintesis DNA dan RNA? Bagaimana proses transkripsi dan translokasi? 3. BAB IIPEMBAHASAN2.1 Struktur, macam, dan fungsi asam nukleatMakrobiomolekul ini mempunyai susunan yang sangat unik, yaitu berupapolimer yang tersusun atas monomer yang disebut nukleotida. Tiap nukleotidaterdiri atas nukleosida dan asam fosfat. Nukleosida terdiri atas gula pentose(ribose atau deoksiribosa) dan basa nitrogen heterosiklik, yaitu turunan purina(adenine dan guanine) dan turunan pirimidina (sitosin, urasil, dan timin).(Sumardjo,2006)Gambar 1. Struktur Asam Nukleat 4. Gambar 2. Komponen Asam Nukleat Ikatan gula ribosa dengan basa nitrogen (pada atom karbon nomor 1). Ikatan gula ribosa dengan gugus fosfat (pada atom karbon nomor 5). Gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2Di antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanyabasa N-lah yang memungkinkan terjadinya variasi. Pada kenyataannya memangurutan (sekuens) basa N pada suatu molekul asam nukleat merupakan penentubagi spesifisitasnya. Dengan perkataan lain, identifikasi asam nukleat dilakukanberdasarkan atas urutan basa N-nya sehingga secara skema kita bisamenggambarkan suatu molekul asam nukleat hanya dengan menuliskan urutanbasanya saja. 5. Nukleotida dan nukleosidaGambar 3. Nukleotida dan NukleosidaPenomoran posisi atom C pada cincin gula dilakukan menggunakan tandaaksen (1, 2, dan seterusnya), sekedar untuk membedakannya dengan penomoranposisi pada cincin basa. Posisi 1 pada gula akan berikatan dengan posisi 9 (N-9)pada basa purin atau posisi 1 (N-1) pada basa pirimidin melalui ikatan glikosidikatau glikosilik (Gambar 2.2). Kompleks gula-basa ini dinamakan nukleosida.Di atas telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomerberupa nukleotida, yang masing-masing terdiri atas sebuah gugusfosfat, sebuah gula pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiapnukleotida pada asam nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat.Namun, pengertian nukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosidadengan sebuah atau lebih gugus fosfat. Sebagai contoh, molekul ATP (adenosintrifosfat) adalah nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat.Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, makanukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu pula,nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosinmonofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula 6. pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2-deoksiribo)nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin,deoksisitidin, dan deoksitimidin.Ikatan fosfodiesterSelain ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan basa N,pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yangmenghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5 gula pentosa dangugus hidroksil pada posisi 3 gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan inidinamakan ikatan fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalambentuk diester.Oleh karena ikatan fosfodiester menghubungkan gula pada suatu nukleotidadengan gula pada nukleotida berikutnya, maka ikatan ini sekaligusmenghubungkan kedua nukleotida yang berurutan tersebut. Dengan demikian,akan terbentuk suatu rantai polinukleotida yang masing-masing nukleotidanyasatu sama lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester.Kecuali yang berbentuk sirkuler, seperti halnya pada kromosom dan plasmidbakteri, rantai polinukleotida memiliki dua ujung. Salah satu ujungnya berupagugus fosfat yang terikat pada posisi 5 gula 6uanine. Oleh karena itu, ujung inidinamakan ujung P atau ujung 5. Ujung yang lainnya berupa gugus hidroksilyang terikat pada posisi 3 gula 6uanine sehingga ujung ini dinamakan ujung OHatau ujung 3. Adanya ujung-ujung tersebut menjadikan rantai polinukleotidalinier mempunyai arah tertentu.Pada pH netral adanya gugus fosfat akan menyebabkan asam nukleatbermuatan 6uanine6. Inilah 6uanine pemberian nama asam kepada molekulpolinukleotida meskipun di dalamnya juga terdapat banyak basa N. 7. Kenyataannya, asam nukleat memang merupakan anion asam kuat ataumerupakan polimer yang sangat bermuatan 7uanine7.Sekuens asam nukleatTelah dikatakan di atas bahwa urutan basa N akan menentukan spesifisitassuatu molekul asam nukleat sehingga biasanya kita menggambarkan suatumolekul asam nukleat cukup dengan menuliskan urutan basa (sekuens)-nya saja.Selanjutnya, dalam penulisan sekuens asam nukleat ada kebiasaan untukmenempatkan ujung 5 di sebelah kiri atau ujung 3 di sebelah kanan. Sebagaicontoh, suatu sekuens DNA dapat dituliskan 5-ATGACCTGAAAC-3 atau suatusekuens RNA dituliskan 5-GGUCUGAAUG-3.Jadi, spesifisitas suatu asam nukleat selain ditentukan oleh sekuens basanya,juga harus dilihat dari arah pembacaannya. Dua asam nukleat yang memilikisekuens sama tidak berarti keduanya sama jika pembacaan sekuens tersebutdilakukan dari arah yang berlawanan (yang satu 5 3, sedangkan yang lain3 5). 8. Gambar 4. Basa Nitrogen( Susanto, 2012)Ada dua jenis asam nuklet:1. DNA (deoxyribonucleid acid)Asam ini adalah polimer yang terdiri atas molekul-molekuldeoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain sehingga membentuk rantaipolinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang ini terbentuk olehikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekuldeoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat. Secara kimia DNAmengandung karakteri/sifat sebagai berikut:a. Memiliki gugus gula deoksiribosa.b. Basa nitrogennya 8uanine (G), sitosin , timin (T) dan 8uanine (A).c. Memiliki rantai heliks ganda anti paralleld. Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan berpasanganspesifik satu dengan lain. Guanin selalu berpasangan dengan sitosin ( G C), dan 8uanine berpasangan dengan timin (A T), sehingga jumlah8uanine selalu sama dengan jumlah sitosin. Demikian pula 8uanine dantimin. 9. 2. RNA (ribonucleid acid)Asam ribonukleat adalah suatu polimer yang terdiri atas molekul-molekulribonukleotida. Seperti DNA asam ribonukleat terbentuk oleh adanyaikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul 9uanindengan perantaraan gugus fosfat. Rumus strukturnya sama dengan gambar10.2 tetapi gulanya adalah 9uanin ( atom C nomor 2 mengikat gugus OH)RNA memiliki sifat spesifik yang berbeda dengan sifat kimia DNA, yaknidalam hal:a. Gula pentosanya adalah riboseb. RNA memiliki ribonukleotida 9uanine(G), sitosin , 9uanine (A) danUrasil (U) pengganti Timin pada DNA.c. Untai fosfodiesternya adalah untai tunggal yang bisa melipat membentukjepit rambut seperti untai ganda.Beda dengan DNA bentuk molekulnyaheliks ganda.d. Prosentasi kandungan bas tidak harus sama, pasangan 9uanine tidak harussama dengan urasil, dan sitosin tidak harus sama dengan 9uanine.Ada tiga jenis RNA yaitu tRNA (transfer RNA), mRNA (messenger RNA)dan rRNA (ribosomal RNA). Ketiga macam RNA ini mempunyai fungsiyang berbeda-beda, tetapi ketiganya secara bersama-sama mempunyaiperanan penting dalam sintesis protein.( Mustofa,2012)DNA RNA 10. Gula : deoksiribosa Basa : AGCT Untai Ganda Prokariot : Sitoplasma Eukariot : Inti Penyimpan informasi Gula : Ribosa Basa : AGCU Untai Tunggal Prokariot : sitoplasma Eukariot : inti dan sitoplasma Hasil transkripsiBeberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan,menstransmisi, dan mentranslasi informasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energi; koenzimpembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa aminodan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi reduksi.( Mustofa, 2012)2.2 Sifat sifat asam nukleat Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam NukleatDi bawah ini akan dibicarakan sekilas beberapa sifat fisika-kimia asamnukleat. Sifat-sifat tersebut adalah stabilitas asam nukleat, pengaruh asam,pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung.a. Stabilitas asam nukleatKetika kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau punstruktur sekunder RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebutmenjadi stabil akibat adanya ikatan hidrogen di antara basa-basa yangberpasangan. Padahal, sebenarnya tidaklah demikian. Ikatan hidrogen diantara pasangan-pasangan basa hanya akan sama kuatnya dengan ikatanhidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA berada dalam bentuk rantaitunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak berpengaruh terhadap stabilitas 11. struktur asam nukleat, tetapi sek