BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Berawal pada tahun 1868, Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang

mengawali pengetahuan mengenai kimia dan inti sel. Pada tahun 1868,

dilaboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau memilih sel yang terdapat pada

nanah bekas pembalut luka, kemudian sel-sel tersebut dilarutkan dalam asam encer

dan dengan cara ini diperoleh inti sel yang masih terikat pada sejumlah protein.

Dengan menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan

dengan cara ekstraksi terhadap inti sel diperoleh suatu zat yang larut dalam basa

tetapi tidak larut dalam asam. kemudian zat ini dinamakan “nuclein” sekarang dikenal

dengan nama nucleoprotein. Selanjutnya dibuktikan bahwa asam nukleat merupakan

salah satu senyawa pembentuk sel dan jaringan normal.

Asam nukleat terdapat dalam semua sel dan memiliki peranan yang sangat

penting dalam biosintesis protein. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada

umumnya terikat pada protein yang mempunyai sifat basa, misalnya DNA dalam inti

sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini

disebut nukleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan suatu polimer seperti

protein, tetapi yang menjadi monomer bukan asam amino, melainkan nukleotida.

1.2 Tujuan

Menjelaskan tentang struktur dasar, jenis, dan peranan asam nukleat, struktur,

dan replikasi DNA pada sel prokaryotik dan eukaryotic, serta menjelaskan struktur,

jenis dan fungsi RNA.

1

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan suatu polinukleotida, yaitu polimer linier yang

tersusun dari monomer-monomer nukleotida yang berikatan melalui ikatan

fosfodiester. Fungsi utama asam nukleat adalah sebagai tempat penyimpanan dan

pemindahan informasi genetik. Informasi ini diteruskan dari sel induk ke sel anak

melalui proses replikasi. Sel memiliki dua jenis asam nukleat yaitu asam

deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid/DNA) dan asam ribonukleat (ribonucleic

acid/RNA). (Marks Dawn, et al., 2000).

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, jika unit-unit pembangunnya deoksiribonukleotida , disebut asam

deoksiribonukleotida (DNA) dan jika terdiri- dari unit-unit ribonukleaotida disebut

asam ribonukleaotida (RNA).

2.2 Struktur dan Komponen Penyusun Asam Nukleat

2.2.1 Struktur Asam Nukleat

Struktur asam nukleat DNA dan RNA mirip. Struktur ini dibagi menjadi

empat tingkatan yang berbeda, primer, sekunder, tersier dan kuaterner.

3

Gambar 1. Skema Struktur dan Penyusun Asam Nukleat

a. Struktur Primer

Struktur utama asam nukleat adalah urutan linear nukleotida, yang

dihubungkan satu sama lain dengan sambungan fosfodiester. Nukleotida terdiri dari

tiga komponen - dasar nitrogen, gula 5-karbon dan gugus fosfat.

Basa nitrogen yang purin (adenin, guanin) dan pirimidin {sitosin, timin

(hadir dalam DNA saja), urasil (hadir dalam RNA saja)}. Gula 5 karbon adalah

deoksiribosa untuk DNA dan dan gula ribosa pada RNA. Dasar purin, membentuk

ikatan glikosidik antara mereka nitrogen dan 9 '9 - OH kelompok molekul gula.

Dasar pirimidin, mereka membentuk ikatan glikosidik antara 1 'nitrogen dan 9' OH

dari deoksiribosa tersebut. Dalam kedua purin dan pirimidin basis kelompok fosfat

membentuk ikatan dengan molekul gula antara satu kelompok oksigen bermuatan

negatif dan 5 'OH dari gula. Nukleotida membentuk hubungan fosfodiester antara 5

'dan 3' atom karbon, ini membentuk asam nukleat. Urutan nukleotida saling

melengkapi satu sama lain.

Contoh komplementer urutan AGCT adalah TCGA.

4

b. Struktur sekunder

Struktur sekunder adalah interaksi antara dasar. Struktur ini menunjukkan

bagian mana helai terikat satu sama lain. Dua untai DNA dalam double helix DNA

terikat satu sama lain dengan batas hidrogen. Nukleotida pada satu untai pasangan

basa dengan nukleotida untai lainnya. Struktur sekunder DNA didominasi pasangan

dasar dua helai polinukleotida membentuk heliks ganda.

c. Struktur tersier

Struktur tersier adalah bentuk tiga dimensi di mana seluruh rantai dilipat.

Tersier pengaturan struktur berbeda dalam empat bentuk struktural:

Kiri atau kanan wenangan.

Panjang pergantian heliks.

Jumlah pasangan basa per giliran.

Perbedaan ukuran antara utama dan alur kecil.

d. Struktur Kuarter

Struktur Kuarter adalah tingkat yang lebih tinggi dari organisasi asam

nukleat. Struktur ini mengacu pada interaksi asam nukleat dengan molekul lain.

Organisasi paling sering terlihat adalah bentuk kromatin yang menunjukkan

interaksi dengan protein histon kecil.

2.2.2 Komponen asam nukleat

a. Basa Nitrogen Heterosiklik

Basa nitrogen heterosiklik yang merupakan penyusun asam nukleat adalah

turunan Purina dan pirimidina.

b. Purina dan turunannya

Purina atau purin adalah senyawa heterosiklik majemuk yang mempunyai

lingkar pirimidina dan imidazol yang berimit. Turunan purina yang merupakan

penyusun asam nukleat adalah adenine atau 6-aminopurina dan guanine atau 2-

amino-6-oksipurina.

5

c. Pirimidina dan turun-turunannya

Pirimidina atau pirimidin termasuk senyawa heterosiklik sederhana lingkar

6, dengan 2 atom nitrogen sebagai heteroatomnya. Turunan-turunan pirimidina yang

meupakan penyusun asam nukleat adalah sitosin atau 2-oksi-4-aminopirimidina

yang disingkat C, timin atau 2, 4-dioksi-5-metilpirimidina yang disingkat T dan

urasil atau 2, 4-dioksipirimidina yang disingkat U.

d. Pentosa atau Gula Penyusun

Pentose yang menyusun asam nukleotida adalah ribose dan 2-deoksiribosa.

Dalam struktur kimia asam nukleat, kedua pentose tersebut terdapat dalam bentuk

lingkar furanosa. Ribose merupakan penyusun RNA dan 2-deoksiribosa merupakan

penyusun DNA.

e. Fosfat Penyusun

Fosfat penyusun asam nukleat adalah asam fosfat atau asam ortofosfat.

Fosfat ini berupa kristal berbentuk orto-rombik, tak stabil dan melebur pada suhu

42,350C. Fosfat ini tergolong asam lemah atau sedang dan bervalensi tiga jenis

garam natrium. Garam natrium tersebut dapat terbentuk pada suhu kamar yaitu,

Natrium fosfat Na3PO4, Natrium hidrogen fosfat Na2HPO4, dan Natrium dihidrogen

fosfat NaH2PO4.

2.3 Fungsi Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan molekul raksasa yang memiliki fungsi khusus yaitu,

menyimpan informasi genetik dan menerunkannya kepada keturunanya. Susunan

asam nukleat yang menentukan apakah mahluk itu menjadi hewan, tumbuhan,

maupun manusia. Begitu pula susunan dalam sel, apakah sel itu menjadi sel otot

maupun sel darah.

Beberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan

mentranslasi informasi genetik; metabolisme antara (intermediary metabolism) dan

reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam

6

asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi

reduksi.

2.4 Nukelosida

Merupakan senyawa yang memiliki purin atau pirimidin yang berikatan secara

kovalen dengan D-ribofuranosa (Deoksiribonukleosida) dalam suatu ikatan N-beta-

glikosidik. Ikatan ini melibatkan gugusan hemiasetal C-1’ dari pentosa dan atom

nitrogen N-9 dari suatu purin atau N-1 dari suatu pirimidin.

Gambar 2. suatu ribo dan deoksiribonukleosida

Dalam nomenklatur kimiawi, atom karbon dari suatu gula dalam suatu

nukleosida diidentifikasi dengan nomor urutan utama untuk membedakannya dari

atom basa nitrogenosa. Satu nukelosida yang ditemukan dalam tRNAs yang

memiliki ikatan berbeda adalah pseudouridin, yang C-1’ ribosanya melekat

langsung pada C-5 Urasil. Campuran urasil pada pH fisiologis memiliki satu

gugusan oksi dalam bentuk keto dan yang lain dalam bentuk enol. Tabel berikut,

memberikan data nama lazim nukleosida utama dari DNA dan RNA.

7

Gambar 3. Pseudouridin

Tabel 1. Nama Trivial dari Nukleosida

Basa Ribonukleosida Deksiribonukleosida

Adenin Adenosin Deoksiadenosin

Guanin Guanosin Deoksiguanosin

Urasil Uridin Deoksiuridin

Sitosin Sitidin Deoksistidin

Timin Ribotimidin Deoksitimidin/ timidin

2.5 Nukleotida

Merupakan ester fosfat (asam fosforik) dari nukleosida. Terdapat beberapa kelas

nukleotida karena ester fosfat dapat berada pada karbon 2’-, 3’- atau 5’- dari suatu

ribonukelotida atau pada karbon 3’- atau 5’- dari suatu deoksiribonukleotida.

Nukleotida yang terdapat secara alamiah lazimnya merupakan 5’- monofosfat.

Gambar 4. Struktur umum dari suatu ribo dan deoksi ribonukelotida

Tabel 2. Memberikan data dari dua nama dan singkatan mudah yang

digunakan untuk masing-masing 5’ nukleotida dari lima basa utama RNA dan

DNA; klasifikasinya sebagai asam merupakan nomenklatur alternatif yang lebih tua.

Ribonukleosidase 5’-fosfat Deoksinukleosidase 5’-fosfat

Adenosin 5’-monofosfat Deoksiadenosin 5’-monofosfat

Asam 5’-adenilat, AMP Asam 5’-deoksiadenilat, dAMP

Guanosin 5’-monofosfat Deoksiguanosin 5’-monofosfat

8

Asam guanilat, GMP Asam 5’-deoksiguanilat, dGMP

Sitidin 5’-monofosfat Deoksistidin 5’-monofosfat

Asam 5’-sitidilat, CMP Asam 5’-deoksistidilat, dCMP

Uridin 5’-monofosfat Deoksitimin 5’-monofosfat

Asam 5’-uridilat, UMP Asam 5’-deoksitimidilat, dTMP

Derivat di- dan tri- fosfat dari monofosfonukleosida juga terdapat secara

alamiah. Nukelosida trifosfat merupakan substrat untuk sintesis asam nukleat dan

trifosfat dari ribonukleosida (ATP, GTP, CTP, dan UTP) menyediakan energi yang

diperlukan untuk banyak reaksi biokimiawi. Adenosin 5’-mono, di- dan trifosfat

merupakan kelompok biomolekul yang secara kritis penting, karena peranan kunci

yang dimilikinya dalam pelestarian dan pemanfaatan energi kimiawi dalam semua

sistem biologis.

2.6 Polinukleotida

Gambar 5. Suatu tetranukleotida dengan termin hidroksi -3’ dan 5’

9

2.7 Metabolisme Asam Nukleat

Jalur metabolisme asam nukleat terbagi 2:

1. Jalur De novo:

Sintesis nukleotida dimulai dengan prekursor metaboliknya: asam amino,

ribosa-5-fosfat, CO2, dan unit satu karbon. Nukleus fosfat yang menyusun purin

dan pirimidin berasal dari PRPP. PRPP berasal dari Ribosa 5 fosfat + ATP. Ribosa

5 fosfat berasal dari HMP shunt. PRPP ini sendiri akan diubah menjadi fosfo ribosil

1 amin. Dengan enzim amidofosforibosil transferase dengan bantuan glutamin

sebagai pendonor NH3. Lalu melewati 10 rangakaian reaksi akan membentuk IMP.

IMP ini sendiri akan membentuk adenilosuksinat dan xantilat. Adenilosuksinat akan

membentuk AMP sedangkan xantilat akan membentuk GMP.

2. Jalur Salvage:

Sintesis nukleotida dengan daur ulang dari basa bebas atau nukleosida yg

dilepaskan dari pemecahan asam nukleat.

Disini PRPP akan diubah menjadi purin-ribonukleotida. Contohnya Adenin + PRPP

jadi adenilat + Ppi.

2.8 DNA

2.8.1 Pengertian DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN)

merupakan tempat penyimpanan informasi genetik. Pada tahun 1953, Frances Crick

dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks

beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick. DNA

merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida

yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA haliks ganda dan berpilin

ke kanan.

10

2.8.2 Struktur DNA

Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA sebagai dua

rantai polinukleotida yang saling memilin memb entuk spiral dengan arah pilinan ke

kanan.  Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke arah luar sumbu

pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu pilinan dengan susunan

yang sangat khas sebagai pasangan – pasangan basa antara kedua rantai.

Gambar 6. Struktur DNA

Dalam hal ini, basa A pada satu rantai akan berpasangan dengan basa T pada

rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan basa C. Pasangan-pasangan

basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah (nonkovalen). Basa A dan T

dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap dua, sedangkan basa G dan C

dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. Adanya ikatan hidrogen tersebut

menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu sama lain dan saling

komplementer. Artinya, begitu sekuens basa pada salah satu rantai diketahui, maka

sekuens pada rantai yang lainnya dapat ditentukan.

11

Gambar 7. DNA pada Sel

Oleh karena basa bisiklik selalu berpasangan dengan basa monosiklik, maka

jarak antara kedua rantai polinukleotida di sepanjang molekul DNA akan selalu

tetap. Dengan perkataan lain, kedua rantai tersebut sejajar. Akan tetapi, jika rantai

yang satu dibaca dari arah 5’ ke 3’, maka rantai pasangannya dibaca dari arah 3’ ke

5’. Jadi, kedua rantai tersebut sejajar tetapi berlawanan arah (antiparalel).

2.8.3 Proses Pembentukan DNA

Senyawa dasar kimia yang terlibat dalam pembentukan DNA meliputi asam

fosfat, suatu gula yang disebut deoksiribosa dan empat basa nitrogen, yaitu

kelompok purin (adenin dan guanine) dan kelompok primidin (timin dan sitosin).

Asam fosfat dan deoksiribosa membentuk kedua rantai heliks yang

merupakan tulang punggung molekul DNA, dan basa terletak di antara kedua rantai

dan menghubungkan kedua rantai tersebut.

12

Basa purin dan pirimidin dihubungkan ke sisi molekul deoksiribosa, dan

dengan bantuan ikatan longgar (garis lurus) antara basa purin dan pirimidin, maka

kedua rantai DNA diikat bersama.

- Basa purin adenin dari satu rantai selalu berikatan dengan basa pirimidin timin

dari rantai yang lain, dan

- Basa purin guanin selalu berikatan dengan basa pirimidin sitosin.

Tiap 2 strand dari molekul DNA masing-masing membawa kode genetik

(kodon) yang terdiri dari 3 susunan basa (triplet) yang dinyatakan dengan huruf

awal dari basa tersebut. Kode genetik ini yang mengatur susunan asam amino dari

protein pada proses sintesa protein.

Kode genetik terdiri atas “tiga” (triplets) basa yang berurutan – artinya,

masing-masing ketiga basa berurutan tersebut adalah sebuah kata kode. Triplets

yang berurutan tersebut akhirnya akan mengatur rangkaian asam amino di dalam

sebuah molekul protein yang disintesis di dalam sel.

Initiator (start) kodon untuk AUG spesifik untuk asam amino methionine,

yang merupakan rantai awal dari semua susunan asam amion protein. 3 kodon

(UAA, UGA, dan UAG) tidak menentukan asam amino yang spesifik, tetapi

berfungsi sebagai terminator (stop) dari setiap rantai asam amino dari suatu protein.

Karena DNA berlokasi pada inti sel, sedangkan hampir semua aktifitas sel

terjadi pada sitoplasma, maka dibentuklah RNA yang dapat berdifusi menuju

sitoplasma untuk mengatur sintesa protein yang spesifik. Proses pembentukan RNA

diatur oleh DNA melalui proses transkripsi.

13

2.8.4 Replikasi DNA a. Inisiasi

Gambar 8. Pelepasan untai DNA

Replikasi DNA dimulai pada lokasi spesifik disebut sebagai asal replikasi,

yang memiliki urutan tertentu yang bisa dikenali oleh protein yang disebut inisiator

DnaA. Mereka mengikat molekul DNA di tempat asal, sehingga mengendur untuk

docking protein lain dan enzim penting untuk replikasi DNA. Sebuah enzim yang

disebut helikase direkrut ke lokasi untuk unwinding (proses penguraian) heliks

dalam alur tunggal.

Helikase melepaskan ikatan hidrogen antara pasangan basa, dengan cara yang

tergantung energi. Titik ini atau wilayah DNA yang sekarang dikenal sebagai garpu

replikasi (Garpu replikasi atau cabang replikasi adalah struktur yang terbentuk

ketika DNA bereplikasi). Setelah heliks yang unwound, protein yang disebut untai

tunggal mengikat protein (SSB) mengikat daerah unwound, dan mencegah mereka

untuk annealing (penempelan). Proses replikasi sehingga dimulai, dan garpu

replikasi dilanjutkan dalam dua arah yang berlawanan sepanjang molekul DNA.

14

b. Sintesis Primer

Gambar 9. Sintesis DNA Primer

Sintesis baru, untai komplementer DNA menggunakan untai yang ada sebagai

template yang dibawa oleh enzim yang dikenal sebagai DNA polimerase. Selain

replikasi mereka juga memainkan peran penting dalam perbaikan DNA dan

rekombinasi.

Namun, DNA polimerase tidak dapat memulai sintesis DNA secara

independen, dan membutuhkan 3′ gugus hidroksil untuk memulai penambahan

nukleotida komplementer. Ini disediakan oleh enzim yang disebut DNA primase

yang merupakan jenis DNA dependent-RNA polimerase. Ini mensintesis bentangan

pendek RNA ke untai DNA yang ada. Ini segmen pendek disebut primer, dan terdiri

dari 9-12 nukleotida. Hal ini memberikan DNA polimerase platform yang

diperlukan untuk mulai menyalin sebuah untai DNA. Setelah primer terbentuk pada

kedua untai, DNA polimerase dapat memperpanjang primer ini menjadi untai DNA

baru.

Unwinding DNA dapat menyebabkan supercoiling (bentukan seperti spiral

yang mengganggu) di wilayah berikut garpu. Ini superkoil DNA Unwinding oleh

enzim khusus yang disebut topoisomerase yang mengikat ke bentangan DNA depan

garpu replikasi. Ini menciptakan nick di untai DNA dalam rangka untuk

meringankan supercoil tersebut.

15

c. Sintesis leading strand

Gambar 10. Replikasi DNA untaian pengawal (leading strand)

DNA polimerase dapat menambahkan nukleotida baru hanya untuk ujung 3

‘dari untai yang ada, dan karenanya dapat mensintesis DNA dalam arah 5′ → 3

‘saja. Tapi untai DNA berjalan di arah yang berlawanan, dan karenanya sintesis

DNA pada satu untai dapat terjadi terus menerus. Hal ini dikenal sebagai untaian

pengawal (leading strand).

Di sini, DNA polimerase III (DNA pol III) mengenali 3 ‘OH akhir primer

RNA, dan menambahkan nukleotida komplementer baru. Seperti garpu replikasi

berlangsung, nukleotida baru ditambahkan secara terus menerus, sehingga

menghasilkan untai baru.d. Sintesis lagging Strand (untai tertinggal)

Pada untai berlawanan, DNA disintesis secara terputus dengan menghasilkan

serangkaian fragmen kecil dari DNA baru dalam arah 5 ‘→ 3′. Fragmen ini disebut

fragmen Okazaki, yang kemudian bergabung untuk membentuk sebuah rantai terus

16

menerus nukleotida. Untai ini dikenal sebagai lagging Strand (untai tertinggal)

sejak proses sintesis DNA pada untai ini hasil pada tingkat yang lebih rendah.

Gambar 11. Sintesis Lagging Strand

Di sini, primase menambahkan primer di beberapa tempat sepanjang untai

unwound. DNA pol III memperpanjang primer dengan menambahkan nukleotida

baru, dan jatuh ketika bertemu fragmen yang terbentuk sebelumnya. Dengan

demikian, perlu untuk melepaskan untai DNA, lalu geser lebih lanjut up-stream

untuk memulai perluasan primer RNA lain. Sebuah penjepit geser memegang DNA

di tempatnya ketika bergerak melalui proses replikasi.e. Penghapusan Primer

Meskipun untai DNA baru telah disintesis primer RNA hadir pada untai baru

terbentuk harus digantikan oleh DNA. Kegiatan ini dilakukan oleh enzim DNA

polimerase I (DNA pol I). Ini khusus menghilangkan primer RNA melalui ‘5→ 3′

aktivitas eksonuklease nya, dan menggantikan mereka dengan deoksiribonukleotida

baru oleh 5 ‘→ 3′ aktivitas polimerase DNA.

17

Gambar 12. Menghilangkan Primer RNA

f. Ligasi

Setelah penghapusan primer selesai untai tertinggal masih mengandung celah

atau nick antara fragmen Okazaki berdekatan. Enzim ligase mengidentifikasi dan

segel nick tersebut dengan menciptakan ikatan fosfodiester antara 5 ‘fosfat dan 3′

gugus hidroksil fragmen yang berdekatan.

Gambar 13. Ligasi

g. Pemutusan

Replikasi mesin ini menghentikan di lokasi terminasi khusus yang terdiri dari

urutan nukleotida yang unik. Urutan ini diidentifikasi oleh protein khusus yang

disebut tus yang mengikat ke situs tersebut, sehingga secara fisik menghalangi jalur

helikase. Ketika helikase bertemu protein tus itu jatuh bersama dengan terdekat

untai tunggal protein pengikat.

18

Gambar 14. Pemutusan

2.8.5 Cara Kerja

DNA dan RNA adalah asam nukleat yang memainkan peran pelengkap dalam

sel hidup. DNA mengandung informasi genetik dari suatu organisme, dan informasi

ini menentukan bagaimana sel-sel tubuh akan membangun protein baru berdasarkan

kode genetik organisme. Dalam struktur sel, DNA disusun dalam struktur yang

disebut kromosom, yang digandakan selama pembelahan sel.

Kromosom ini kemudian akan melepaskan kode-kode genetik yang akan

ditranskripsi dan dibawa oleh RNA (khususnya messenger RNA) ke ribosom. Proses

transkripsi mentransfer informasi genetik sel antara DNA dan RNA. Ribosom

kemudian akan mensintesis protein baru yang akan membantu tubuh tumbuh. Ini

adalah bagaimana DNA dan RNA bekerja sama dalam tubuh.

Translasi adalah proses dimana sel menggunakan RNA untuk membuat

protein penting dalam tubuh. Asam deoksiribonukleat (DNA) terdapat dalam inti sel.

Salah satu jenis asam ribonukleat (RNA) merupakan bagian dari struktur ribosom,

sedangkan dua jenis RNA hanya hadir dalam sel ketika mereka sedang digunakan

untuk membuat protein baru.

Dalam transkripsi, enzim yang disebut RNA polimerase menggunakan gen

dalam DNA sebagai template untuk membuat untai RNA (mRNA). RNA polimerase

19

pada dasarnya membuka ritsleting bagian dari DNA yang akan disalin. Kemudian

polimerase membaca molekul dasar DNA dan menciptakan untai mRNA

menggunakan molekul basa komplementer.

Translasi terjadi di ribosom sel, di mana ribosom RNA (rRNA) berada. Sel

menggunakan mRNA dan RNA transfer (tRNA) untuk membuat asam amino, yang

kemudian digunakan untuk membentuk protein. Ada 20 asam amino esensial, yang

masing-masing diwakili oleh bagian 3-basa mRNA disebut kodon. Helai tRNA

spesifik ada untuk sesuai dengan masing-masing kodon, dan setiap segmen tRNA

membawa asam amino.

Sebuah ribosom, yang terdiri dari rRNA dan protein, menempel pada sebuah

untai mRNA. Segmen dari tRNA yang sesuai dengan masing-masing kodon pada

mRNA untai juga melampirkan untuk itu. Seperti ikatan tRNA dengan mRNA, asam

amino yang dibawa oleh tRNA mengikat satu sama lain untuk mulai membentuk

rantai asam amino baru.

2.9 RNA

2.9.1 Pengertian RNA

RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul

yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik. RNA sebagai

penyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama

golongan retrovirus. RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses

translasi untuk sintesis protein. RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim )

yang dapat mengkalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain. RNA

merupakan rantai tunggal polinukleotida.

2.9.2 Struktur RNA

Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul

yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar

untuk sintesis DNA. Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat

20

membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida. RNA merupakan hasil transkripsi

dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih

pendek dibandingkan DNA.

Gambar 15. Struktur DNA dan RNA

2.9.3 Jenis RNA

a. RNAd atau RNAm

RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah

satu urutan basa rantai DNA. RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon)

dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma). Kode genetik RNAd

tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas urutan asam amino

pada rantai polipeptida. RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang.

b. RNAr

21

RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom. Setiap

subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.

c. RNAt

RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.

Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian basa pendek ( disebut

antikodon). Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan

dengan ujung antikodon. Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNAt, yaitu

membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu

pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd.

2.9.4 Fungsi RNA

RNA juga mengarahkan produksi protein baru dengan mengirimkan

informasigenetik pada struktur bangunan protein.

RNA mengarahkan sintesis protein.

m-RNA mengambil pesan genetik dari RNA.

transfer t-RNA aktif asam amino, ke tempat sintesis protein.

r-RNA sebagian besar hadir dalam ribosom, dan bertanggung jawab atas

stabilitas m-RNA.

2.9.5 Proses Pembentukan RNA

Transkripsi adalah langkah pertama dalam pembuatan protein. Transkripsi

memiliki pekerjaan yang luar biasa dari replikasi DNA, dengan dua pengecualian;

pertama, sebuah segmen kecil dari DNA tiruan dan kedua, RNA polimerase, bukan

DNA polimerase, membuat tiruannya.

Pembentukan RNA yang spesifik oleh suatu segmen DNA yang spesifik (gen)

disebut transkripsi. Transkripsi memerlukan enzim RNA polimerase, trifosfat

ribonukleosida yang tepat (ATP, GTP, CTP, dan UTP) dan cetakan DNA. DNA

mentranskripsi kode genetiknya pada pembentukan RNA, yakni kode-kode yang

merupakan rumusan urutan asam amino dari protein yang akan disintesis.

22

Ketika melakukan transkipsi, suatu segmen dari “double helix” DNA terbuka.

Segmen DNA ini adalah gen yang akan diekspresikan. Salah satu rantai DNA yang

telah terbuka melakukan transkripsi. Rantai DNA ini disebut antisense strand.

Rantai pasangannya yang sudah terbuka tidak mengalami transkripsi, disebut sense

strand.

DNA terlihat dalam pita kromosom metafase, walaupun kebanyakan terlihat

jelas pada replikasi penambahan kromosom pada “salivary gland cell of flies”. Pada

interfase inti DNA terlihat lebih awal pada granula kromatin yang memberikan

reaksi positif dengan tes Feulgen.

Proses transkripsi berjalan sebagai berikut. Enzim RNA polimerase

melekatkan diri pada bagian khusus dari molekul DNA dan membuka spiral ganda.

Kemudian kedua rantai yang tadinya membentuk double helix terpisah pada ikatan

atom H yang menghubungkan kedua basa N.

RNA polimerase kini bergerak melalui antisense strand dari arah 3′ –> 5′,

sambil memasang ribonukleotida (terdapat di medium sekitarnya dalam bentuk

trifosfat, misalnya ATP) pada rantai RNA yang sedang terbentuk, dengan urutan

basa N yang komplementer dengan urutan basa N pada rantai antisense strand dari

DNA.

Dengan demikian, setiap C pada DNA yang ditranskripsikan akan disisipkan

G ke rantai mRNA; setiap G pada DNA disisipkan C ke mRNA; setiap A pada

DNA disisipkan U pada mRNA; dan setiap T pada DNA disisipkan A pada RNA.

mRNA keluar dari inti menuju sitoplasma, tepatnya di ribosom. Selanjutnya,

mRNA terikat oleh RNA ribosom, pada saat ini 09proses translasi dimulai.

tRNA (RNA transfer) membawa asam amino yang sesuai dengan kode genetic

yang dibawa oleh mRNA.

23

2.10 Peran Asam Nukleat dalam Bidang Perikanan

• Sebagai Bioinformatika dalam Budidaya Perikanan

Bioinformatika ialah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasi

untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati. Bidang ini mencakup

penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk

memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan penggunaan

sekuens DNA dan asam amino. Bioinformatika merupakan ilmu terapan yang lahir

dari perkembangan teknologi informasi dibidang molekular Perkembangan

teknologi DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya

bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru

dalam rekayasa genetika organisme yang dikenal bioteknologi. Pangkalan Data

sekuens biologi dapat berupa pangkalan data primer untuk menyimpan sekuens

primer asam nukleat dan protein, pangkalan data sekunder untuk menyimpan motif

sekuens protein, dan pangkalan data struktur untuk menyimpan data struktur protein

dan asam nukleat. Pangkalan data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah

GenBank (Amerika Serikat), EMBL (the European Molecular Biology Laboratory,

Eropa), dan DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga pangkalan data

tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan

cakupan masing-masing pangkalan data. Sumber utama data sekuens asam nukleat

adalah submisi (pengumpulan) langsung dari peneliti individual, proyek sekuensing

genom, dan pendaftaran paten. Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam

pangkalan data sekuens asam nukleat pada umumnya mengandung informasi

tentang jenis asam nukleat (DNA atau RNA), nama organisme sumber asam nukleat

tersebut, dan segala sesuatu yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.

PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan data tunggal yang

menyimpan model struktur tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan

eksperimental (dengan kristalografi sinar-X, spektroskopi NMR, dan mikroskopi

24

elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga dimensi yang

menggambarkan posisi atom-atom dalam protein atau pun asam nukleat.

• Sebagai Metode Diagnosis Virus

Salah satu potensi Indonesia yaitu dibidang perikanan. Indonesia memiliki

potensi di bidang perikanan adalah 65 juta ton/ tahun, namun masih 20% yang

dimanfaatkan. Sedangkan, budidaya perikanan laut saat ini sedang mengalami

kendala akibat adanya serangan penyakit infeksi Viral Nervous Necrosis (VNN)

dengan tingkat kematian yang tinggi seperti pada ikan Kerapu. Viral Nerveus

Necrosis (VNN) (istilah alternatif: virus encephalopathy dan retinopathy (VER)

adalah penyakit yang terdaftar oleh The Office International des Epizooties (OIE),

menjadi masalah utama di dalam produksi perikanan laut di dunia. Identifikasi virus

penyebab VNN ini adalah anggota family Nodaviridae diperoleh dengan

menyelidiki asam nukleat dan protein struktural dari larva virus Pseudocaranx

dentex. Serangan VNN lebih ganas pada ikan yang masih muda terutama pada masa

awal perkembangannya. Larva dan benih ikan kerapu sangat sensitif dimana

kekebalan tubuh pada fase ini relatif masih lemah, sehingga kedaan ini

mengakibatkan serangan VNN menjadi lebih akut. Tanda klinis ikan yang terserang

VNN adalah : Hilangnya selera makan, Kelesuan, Perilaku renang abnormal

(gerakan memutar dan menabrak kasar), Pembesaran gelembung renang pada

beberapa jenis ikan, dan Pewarnaan gelap. Tidak ada jenis antibiotik dan kemoterapi

lain yang dapat digunakan untuk pengobatan penyakit viral. Pencegahan lebih

efektif untuk pengendalian penyakit viral. Saat ini telah dikembangkan berbagai

metode diagnosis virus diantaranya metode konvensional seperti histopatologi,

dotblot, hibridisasi, in situ dan PCR dan RT-PCR. Metode diagnosis dengan PCR

merupakan salah satu metode yang cepat dan menjanjikan tingkat akurasi yang

tinggi dibandingkan metode lain. Dengan cara mengambil otak ikan. Sampel dapat

disiapkan dalam awetan alkohol 70% dalam potongan kecil (0,5 cm), untuk PCR

25

dan penggunaan formalin 10% untuk pemeriksaan histopatologi. (Nguyen, 1997).

Beberapa sistem diagnosa yang efektif dari VNN :

Berdasarkan Asan Nukleat misalnya RT-PCR dan PCR serta Hibridisasi

secara in situ

Berdasarkan Protein misalnya IFA, penandaan IHC, ELISA, Western Blot dan

One-step Immunochromatography

Berdasarkan Virion misalnya Kultur Sel (Chi, 2006).

• Digunakan Sebagai Teknik Rekombinasi untuk Tujuan Pemuliaan Ikan

Pemuliaan ikan merupakan kegiatan untuk menghasilkan ikan unggul

melalui perbaikan sifat yang terukur. Pemuliaan dapat dilakukan dengan melalui

cara atau proses seleksi, Prinsip dasar dari seleksi adalah mengeksploitasi sifat aditif

dari allela-allela pada semua lokus yang mengontrol sifat terukur untuk

memperbaiki suatu stain ikan (Gustiano et al.,1999 dalam Kristanto dan Eni, 2007).

Salah satu pemuliaan ikan dapat dilakukan dengan rekombinasi gen. Pengertian dan

arti definisi rekombinasi gen merupakan penggabungan beberapa gen induk jantan

dan betina ketika pembuahan ovum oleh sperma yang menyebabkan adanya

susunan pasangan gen yang berbeda dari induknya. Akibatnya adalah lahirnya

varian spesies baru. Ilmu ini mempelajari berbagai aspek yang menyangkut

pewarisan sifat dan variasi sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti

virus dan prion). Di Inggris manipulasi gen didefinisikan sebagai pembentukan

kombinasi baru materi yang dapat diturunkan dengan memberlakukan penyisipan

molekul-molekul asam nukleat, yang dihasilkan dengan cara apapun diluar sel,

kedalam suatu virus, plasmid bakteri atau sistem pembawa lainnya yang

memungkinkan inang secara tidak alami tetapi selanjutnya mampu melakukan

penggandaan lagi (Old dan Primrose, 2003).

26

BAB III

KESIMPULAN

Asam nukleat adalah senyawa-senyawa polimer yang menyimpan semua

Informasi genetika, yaitu seperangkat “cetak biru” tentang karakteristik aktual dan

potensial yang diterima oleh suatu organism dari generasi sebelumnya, untuk

kemudian diwariskan ke generasi berikutnya.

DNA memiliki struktur, yaitu gula pentosa (deosiribosa), fosfat dan basa

nitrogen yang meliputi basa purin (guanin dan adenin) dan basa pirimidin (timin dan

sitosin) dan RNA tersusun atas molekul-molekul, yaitu gula ribosa, fosfat, dan basa

nitrogen yang terdiri atas purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (urasil dan sitosin).

Proses replikasi DNA dan RNA dimulai ketika enzim DNA polimerase

memisahkan dua pita DNA heliks ganda. Setiap pita DNA yang “lama” sekarang

berfungsi sebagai cetakan yang menentukan urutan nukleotida di sepanjang pita DNA

komplementer baru yang bersesuain. Nukleotida baru tersebut disambung satu sama

lain untuk membentuk tulang punggung gula fosfat pita DNA baru.

Asam nukleat memiliki fungsi, yaitu menyimpan, menstransmisi, dan

mentranslasi informasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan

reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam

asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi

reduksi.

27

DAFTAR PUSTAKA

Diktat Kuliah Biokimia Universitas Gunadarma

Kusuma, Sri Agung Fitri. 2010. PCR. Jatinangor : Fakultas Farmasi Universitas

Padjadjaran

Rahmawan, dkk. 2011. Makalah Biokimia Asam Nukleat. Malang : Fakultas

Pertanian Universitas Brawijaya

Anonim. (2014). Pernah Dengar Viral Nerveus Necrosis (VNN). Melalui: http://blogs.uajy.ac.id/myovita/2014/05/13/pernah-dengar-viral-nerveus-necrosis-vnn/

Anonim. 2014. “Hubungan DNA dan RNA”. http://www.sridianti.com/hubungan-dna-rna.html (Diakses tanggal 20 Oktober 2014 pukul 19:27)

Anonim. 2012. “DNA dan RNA”. http://duniasainsmu.blogspot.com/2012/08/dna-dan-rna.html (Diakses tanggal 20 Oktober 2014 pukul 19:38)

Chifdhiyah, Alina Nurul. (2011). Peranan Bio Informatikan dalam Bidang Perikanan. Melalui: http://fisheriesaqua.blogspot.com/2011/11/peranan-bio-informatika-dalam-bidang.html

Info kedokteran. 2012. Biologi molekuler : mengenal transkripsi. Melalui: http://www.infokedokteran.com/biologi-molekuler/biologi-molekuler-mengenal-transkripsi.html

Info kedokteran. 2012. Artikel kedokteran : proses pembentukan DNA. Melalui : http://www.infokedokteran.com/biologi-molekuler/artikel-kedokteran-proses-pembentukan-dna.html

Sridianti. 2014. .Tahap Proses Replikasi DNA 7 Langkah. Melalui :

http://www.sridianti.com/tahap-proses-replikasi-dna-7-langkah.html

Tarigan, Rani Rehulina. (2012). Teknik-teknik Rekombinasi untuk Tujuan Pemuliaan Ikan. Melalui: http://blog.ub.ac.id/ranitarigan/2012/11/teknik-teknik-rekombinasi-untuk-tujuan-pemuliaan-ikan/