sintesis asam nukleat.docx

8/20/2019 Sintesis Asam nukleat.docx

1/14

Sintesis Asam nukleat

oleh, Kelly Amelinda (1306409311)

ABSTRAK

Asam Nukleat adalah makromolekul yang terdapat seagai polimer yang diseut denganpolinukleotida! Asam nukleat erada pada setiap makhluk hidup aik manusia, he"an, tumuhan,dan mikroorganisme dalam dua entuk yaitu asam deoksiriosa (deoxyribonucleic acid / DNA) danasam rionukleat (ribonucleic acid / RNA) dimana pada sel eukariotik #NA terdapat pada nukleus,sedangkan pada sel prokariotik #NA terdapat dalam sitoplasma! Asam nukleat dalam entuk #NAdan $NA ini memiliki peran yang sangat penting agi kehidupan, dimana #NA erperan seagaimolekul hereditas dan mema"a %ariasi pada setiap organisme, sedangkan $NA erperan dalamsintesis protein! &eran dan 'ungsi ini dapat diapai apaila sintesis #NA dan $NA erlangsungdengan aik! Sintesis asam nukleat dapat teradi karena si'at autokatalis dan heterokatalis #NA,dimana #NA dapat mensintesis dirinya sendiri dan menghasilkan molekul lain seperti $NA! #NAdisintesis melalui proses replikasi dimana #NA menduplikasi dirinya, sedangkan $NA disintesisdari #NA melalui proses transkripsi! Ada eerapa peredaan pada mekanisme #NA dan $NA

pada sel prokariotik dan sel eukariotik! &roses replikasi ini erlangsung dengan antuan eerapaen*im seperti en*im helikase, dna polimerase, dan en*im ligase dimana setiap en*im mempunyai'ungsi dan perannya masing+masing! &roses transkripsi #NA menghasilkan $NA diagi menadi 3'ase yaitu 'ase inisiasi, 'ase elongasi, dan 'ase terminasi!

Kata kuni Asam nukleat- #NA- $NA- $eplikasi- .ranskripsi!

PEMBAHASAN

1!1 Asam nukleat pada makhluk hidup

Asam Nukleat adalah makromolekul yang terdapat seagai polimer yang diseutpolinukleotida! Asam nukleat terdiri dari unsur karon, oksigen, hidrogen, nitrogen dan 'os'or!Setiap polinukleotida terdiri atas monomer+monomer yang diseut nukleotida! Asam nukleaterperan penting dalam pemuatan in'ormasi genetik pada makhluk hidup!

Asam nukleat pada makhluk hidup terdapat dalam dua entuk, yaitu asam deoksiriosa(deoxyribonucleic acid / DNA) dan asam rionukleat (ribonucleic acid / RNA)! &ada sel eukariotik,#NA terdapat di dalam nukleus sedangkan $NA hanya sedikit yang terdapat pada nukleus, $NAanyak terdapat pada sitoplasma terutama pada riosom! &ada sel prokariotik, #NA terdapatdalam sitoplasma atau nukleoid! #NA ini er'ungsi seagai molekul hereditas atau pe"arisan si'at!/olekul $NA disintesis dari #NA dan erperan dalam sintesis protein di dalam sitoplasma!

1!! Sintesis #NA

Sintesis asam deoksiriosa (#NA) teradi melalui proses replikasi #NA! $eplikasi #NAmerupakan proses sintesi #NA (autokatalis) karena #NA mampu mensintesis dirinya sendiri!$eplikasi #NA dapat teradi dengan dia"ali terhidrolisisnya ikatan hidrogen antara asa+asa padarantai nukleotida oleh en*im nuklease sehingga teradi pemisahan pasangan dua pita #NA yangsaling erpilin! /asing+masing pita #NA induk akan mempersiapkan dirinya seagai etakan(tempelate), kemudian en*im #NA polimerase akan menentukan urutan nukleotida yang akandisusun sepanang rantai komplementernya! Setelah itu, nukleotida+nukleotida yang terentukakan dihuungkan satu sama lain mementuk kerangka gula 'os'at untuk pita #NA yang aru!

Kemampuan #NA melakukan replikasi diseakan karena adanya si'at otokatalistik yangdimilikinya, sedangkan si'at heterokatalistik yang dimiliki #NA menyeakan #NA dapat

LTM 1 Biologi Molekuler- Sintesis Asam Nukleat 1


2/14

mementuk molekul lain seperti $NA! &roses terputusnya rantai doule heli #NA dapatdipengaruhi oleh 'aktor suhu tinggi, adanya asa kuat, atau oleh en*im helikase!

Seelum mekanisme replikasi #NA dapat diuktikan seara eksperimental oleh /atthe"/eselson dan 2rankrin Stahl pada tahun 19, terdapat tiga hipotesis yang erkemang tentangmekanisme dan hasil dari replikasi #NA! Ketiga hipotesis terseut antara lain

1! .eori konser%ati' .eori konser%ati' eranggapan ah"a dua rantai #NA lama yang telah direplikasi

akan tetap tidak eruah yang kemudian akan er'ungsi seagai etakan untuk dua rantai#NA yang aru! &ada teori ini replikasi mempertahankan molekul dari #NA lama danmenghasilkan molekul #NA aru! Ketika direplikasi untaian #NA akan erpisah namunmasing+masing rantai ini tetap akan dipertahankan dan akan ertindak seagai etakan(tempelate) agi pementukan rantai polinukleida yang aru (anakan)! 5leh karena itu,hasil dari replikasi #NA induk akan menghasilkan gaungan rantai induk+induk yangkemali mementuk #NA induk dan gaungan rantai anak+anak yang akan mementuk#NA anak!

amar 1! .eori konser%ati'! Sumer http77"""!phshool!om7siene7iologyplae7iooah7dnarep7lassial!html

! .eori semikonser%ati' &ada teori ini untaian #NA induk yang akan ereplikasi akan memisah menadi

untai induk (single helix) yang kemudian masing+masing untai akan ertindak seagaietakan (tempelate) dari sintesis untai #NA yang aru! 8asil dari teori semikonser%ati' iniadalah dua #NA double helix , dimana dalam kedua #NA terseut terdapat satu untai indukdan satu untai anakan!


http://www.phschool.com/science/biologyplace/biocoach/%20dnarep/classical.htmlhttp://www.phschool.com/science/biologyplace/biocoach/%20dnarep/classical.htmlhttp://www.phschool.com/science/biologyplace/biocoach/%20dnarep/classical.htmlhttp://www.phschool.com/science/biologyplace/biocoach/%20dnarep/classical.html


3/14

amar ! .eori semikonser%ati'! Sumerhttp77"""!phshool!om7siene7iologyplae7iooah7 dnarep7lassial!html

3! .eori #ispersi' .eori dispersi' eranggapan ah"a rantai ganda #NA induk terpisah menadieerapa agian, kemudian seperti pada teori konser%ati' agian+agian rantai ganda #NAinduk ini akan erperan seagai sense (tempelate) untuk replikasi #NA anakan! #imanasesuai dengan teori konser%ati' untaian #NA induk akan ergaung dan untaian #NAanakan akan ergaung! Kemudian agian+agian dari #NA akan saling ergaungsehingga menghasilkan #NA anakan yang merupakan ampuran dari 'ragment+'ragment#NA induk dan anakan!

amar 1! .eori konser%ati'! Sumer http77"""!phshool!om7siene7iologyplae7iooah7dnarep7lassial!html

ntuk menentukan teori replikasi #NA yang tepat dari ketiga hipotesis diatas, makadiperlukan suatu eksperimen! 8ipotesis ini kemudian diuktikan melalui eksperimen tentangakteria yang dilakukan pada tahun 19 oleh /atthe" /eselson dan 2ranklin Stahl di :ali'ornia;nstitute o' .ehnology dimana mereka dapat menunukan seara empiris ah"a replikasierlangsung seara semikonser%ati'! &ada mulanya, akteri


4/14

tinggi dan karena itu, larutan menadi leih pekat dari pada di agian atas! Spesimen #NA yangdilarutkan di dalam :s:l akan menapai posisi keseimangan pada taung dimana densitasnyaakan setara dengan larutan :s:l! Karena (1N) #NA sedikit leih pekat daripada (14N) #NA, (1N)#NA akan menapai posisi keseimangan yang leih rendah pada gradient :s:l daripada ( 14N)#NA (Behninger,et!al!, 00)!

/eselson dan Stahl memindahkan sel @ sel

seluruh untaian #NA menadi =erat>, ke dalam media segar dengan N84:l yang mengandungisotop 14N normal! /edia segar menunukkan sel @ sel ini tumuh dalam media 14N sehinggamenapai seanyak dua kalinya! #NA kemudian diisolasi dari sel @ sel dan densitasnya dianalisadengan prosedur pengendapan yang telah diseutkan di atas! #NA hanya mementuk suatu pitatunggal pada gradient :s:l pada pertengahan densitas antara dan #NA =erat> dari pertumuhansel @ sel,khusus pada 1N! 8al ini merupakan hasil yang tepat diharapkan ila ulur pada #NA darisel @ sel keturunan mengandung satu untaian 14N dan satu untaian 1N lama dari #NA induk, yangseara skematis dapat dilihat pada gamar dia"ah! (Behninger, et!al!, 00)!

amar 4! &eroaan /eselson dan Stahl! Sumerhttp77"""!phshool!om7siene7iologyplae 7iooah7 dnarep7lassial!html

?ila sel @ sel diiarkan meningkat lagi dua kali umlah pada media 14, N, #NA yang diisolasimemperlihatkan dua pita, satu menunukkan densitas yang setara dengan #NA ringan yangnormal dan lainnya menunukkan densitas #NA aru yang terlihat setelah sel pertama umlahnyameadi dua kali, /eselson dan Stahl dengan demikian menyipulkan ah"a tiap dupleks #NAketurunan pada dua generasi sel @ sel mengandung satu untaian induk dan satu untaian yangaru diuat, tepat dengan pernyataan hipotesis Catson+:rik! Denis replikasi ini diseutsemikonser%ati' , karena hanya satu untaian induk dipertahankan pada tiap #NA keturunan!&engamatan mereka dengan elas meniadakan replikasi konser%ati', dimana satu dupleks #NAketurunan mempunyai dua untaian aru! 8al ini uga meniadakan suatu mekanisme dispersi' dimana tiap untaian keturunan #NA mengandung potongan pendek dari kedua induk #NA aruyang ergaung ersama seara aak (Behninger, et!al!, 00)!


http://www.phschool.com/science/biologyplace%20/biocoach/%20dnarep/classical.htmlhttp://www.phschool.com/science/biologyplace%20/biocoach/%20dnarep/classical.html


5/14

1!3! Komponen+komponen penting dalam replikasi

Ada eerapa komponen penting dalam replikasi agar dapat eralan dengan aik, yaitu

$eplikasi ahan genetik ditentukan oleh eerapa komponen utama yaitu

1! #NA tempelate (sense), yaitu molekul #NA yang akan direplikasi!


6/14

amar ! .ahap inisiasi #NA! Sumer http77"""!dnarepliation!in'o7stepso

'dnarepliation!php

! .ahap Sintesis &rimer

&roses replikasi dimulai ketika terentuknya #NA primer!&ada proses replikasi,


7/14

amar ! Strand pada replikasi! Sumer 8o" is nuleotides are added in #NArepliation, / ra" 8ill %ideo

#ari gamar diatas untaian ganda #NA doule heli terdiri atas untaian yang ersi'atsaling antarparalel! ntaian etakan 3E+E diseut dengan lagging strand sedangkan untaian

etakan E+3E diseut dengan leading strand (untaian penga"al)! Karena si'at dari ikatan #NAersi'at paralel, maka leading strand akan terletak erseerangan dengan lagging strand, halini uga erlaku pada proses replikasi dimana ika rantai E+3- direplikasi maka akanmenghasilkan rantai komplementer untaian legging strand (3E+E)!

1!


8/14

&ada tahap ini, #NA primase menamakan eerapa $NA primer padasepanang untaian yang akan direplikasi! Kemudian #NA polimerase ;;; akanmemperpanang 'ragment primer dengan menamahkan eerapa nukleotida yangdiseut dengan 'ragmen oka*aki, yang akan terhenti ketika menapai $NA primer!Kemudian en*im #NA polimerase ;;; akan digantikan oleh en*im #NA polimerase ;dimana en*im ini er'ungsi untuk menghilangkan $NA dan menggantikannyadengan #NA! Setelah penghapusan primer selesai untai tertinggal masih

mengandung elah antara 'ragmen 5ka*aki erdekatan!


9/14

4! .ahap .erminasi$eplikasi ini terhenti di lokasi terminasi khusus yang terdiri dari urutan nukleotida yang

unik! rutan ini diidenti'ikasi oleh protein khusus yang diseut tus yang mengikat ke situsterseut, sehingga seara 'isik menghalangi alur helikase! Ketika helikase ertemu protein tusitu atuh ersama dengan untai tunggal protein pengikat terdekat! #aerah ini uga diseutseagai daerah dengan asa nitrogen yang erulang (daerah o%erhang) sehingga akandireplikasi leih lanut oleh telomerase! .elomerase ini akan mereplikasi seanyak 6 asa

nitrogen!

amar 1! .ahap .erminasi! Sumer http77"""! dnarepliation!in'o7stepso'dnarepliation!php

1!4! $eplikasi #NA pada Sel


10/14

Perbedaan replikasi pada sel eukariotik dan prokariotik

N

o.

Sel eukariotik Sel rokariotik

1. Berlangsung !i !alam nukleus Berlangung !i !alam sito"lasma

2. Ban#ak ter!a"at $ri "a!a tia" molekul

%NA

&an#a ter!a"at satu $ri "er molekul

%NA3. Setia" $ri ter!a"at 15' nukleoti!a Setia" $ri ter!a"at 1''-2''

nukleoti!a4. Ter!a"at 5 ma(am %NA "olimerase Ter!a"at 3 ma(am %NA "olimerase

5. )e"likasi *erlangsung lam*at +an#a

1'' nukleoti!a,s

)e"likasi *erlangsung (e"at +an#a

2''' nukleoti!a,s

6. ragmen oka.aki "en!ek/ sekitar 1''-

2'' nukleoti!a

ragmen oka.aki *esar/ sekitar 1'''-

2''' nukleoti!a

1!! Sintesis $NA

Sintesis $NA (ribonucleic acid) teradi melalui proses transkripsi pada #NA! .ranskripsimerupakan proses pementukan7sintesis $NA dari salah satu rantai #NA, sehingga teradi prosespemindahan in'ormasi genetik dari #NA ke $NA!

&ada proses transkripsi terdapat eerapa proses penting yaitu

1! Adanya asa nitrogen! Namun peredaannya adalah $NA tidak memiliki asa timin yangakan digantikan oleh asa urasil! 5leh karena itu, $NA hanya memiliki asa adenin,guanin, itoin, dan urasil!

! Adanya untai molekul #NA seagai etakan, dimana hanya satu untaian dari untaianganda pada #NA yang er'ungsi seagai tempelate pada sintesis molekul $NA! ntai yangmengandung in'ormasi untuk memuat seuah molekul $NA dan yang akan =diaa> oleh$NA polimerase diseut seagai etakan (tempelate) atau untai sense! ntai tangmerupakan komplemen etakan kadang+kadang diseut untai nonsense karena tidakmemiliki in'ormasi untuk memuat $NA atau protein! Namun demikian, tidak semuaetakan yang mengkodekan $NA terletak pada untai #NA yang sama! $NA messenger yang menentukan sintesis protein diseut $NA sense, sedangkan $NA komplementer agi$NA sense diseut $NA antisense!

3! Sintesis erlangsung dengan arah E+3E seperti pada sintesis #NA4!


11/14

kotak .A.A! rutan konsensus akan menunukkan kepada $NA polimerase tempatdimulainya sintesis! Kekuatan pengikatan $NA polimerase oleh promoter yang eredasangat er%ariasi! 8al ini mengakiatkan peredaan kekuatan ekspresi gen!

! .ahap ;nisiasiSetelah mengalami pengikatan oleh promoter, $NA polimerase akan terikat pada

suatu ttitik di dekat daerah promoter, yang dinamakan tempat a"al polimerisasi!

Nukleotida tri'os'at pertama akan terentu pada tempat ini dan selanutnya sintesis $NAakan dimulai!

3! .ahap


12/14

amar 14! .reanskripsi! Sumer http77"""! dnatransription!in'o7stepso'dnatransription!php

1! .ahapan setelah .ranskripsi

&ada eukariot transkripsi erlangsung di dalam nuleus sedangkan translasi erlangsungdi dalam sitoplasma dengan demikian translasi aru dapat dialankan ika proses transkripsi sudahselesai dilakukan!.ranslasi merupakan proses peneremahan m$NA menadi protein! &adatahapan ini teradi eerapa proses pada m$NA eukariot antara lain yaitu

1! &emotongan dan penyamungan $NA (Spliing)

&ada tahap ini dikenal adanya intron dan eon, dimana intron merupakan daerahpada region m$NA yang tidak menyandikan protein yang diinginkan sedangkan eonmerupakan dareah atau region pada m$NA yang menyandikan protein yang diinginkan!

amar 1! &roses Spliing! Sumer http77"""!snip%ie"!om7

5leh karena itu agian ;ntron akan diuang atau diputuskan dari molekul m$NAdengan menggunakan en*im spliosom sehingga akan menghasilkan molekul m$NA yanghanya terdiri dari eon!

! &oliadenilase

.ranskipsi m$NA pada eukariot uga mengalami pemrosesan dalam entuk penamahan poliA (rantai A/&) pada uung 3E sepanang kurang leih 00+0 nukleotida!&enamahan poliA terseut ditamahkan pasa+transkripsi karena tidak ada agian genyang mengkode rangkaian A atau . semaam ini! &enamahan terseut dilakukan denganmenggunakan akti%itas en*im poli (A) polimerase yang ada di dalam nuleus! Seagianm$NA mengandung poliA, keuali m$NA histon! &enamahan poli A pada uung 3Emeningkatkan stailitas m$NA sehingga m$NA mempunyai umur yang leih panangdiandingkan dengan m$NA yang tidak mempunyai poliA! Selain itu uga ada ukti yangmenunukan ah"a keeradaan poliA meningkatkan e'isiensi translasi m$NA! ?ukti lain uga menegaskan ah"a m$NA yang mempunyai poliA mempunyai kemungkinan yangleih tinggi untuk mengikat riosom sehingga dapat meningkatkan e'isiensi translasidiandingkan m$NA yang tidak mengalami poliadenilasi!


http://www.snipview.com/http://www.snipview.com/


13/14

&oliadenilasi dilakukan pada prekursor m$NA ahkan seelum teradi terminasitranskripsi! 8al terseut dilakukan dengan ara memotong preursor pada agian yangnantinya akan menadi agian m$NA yang matang, kemudian dilanutkan denganmenamahkan poliA pada uung 3E yang teruka!

3! &enamahan tudung (ap) pada uung E pada m$NASeak tahun 194, para peneliti telah menemukan ah"a asad eukariot mengalami

metilasi (penamahan gugus metil) yang seagian esar terakumulasi pada uung Em$NA! Stuktur ini kemudian dikenal seagai tudung m$NA (m$NA ap)! &enelitianselanutnya yang dilakukan oleh Jasuhiro 2uruihi dan Kin+;hiro /iura menunukan ah"atudung m$NA terseut erupa molekul +metilguanosin !

.udung m$NA terseut disintesis dalam eerapa tahapan! Jang pertama, en*im$NA tri'os'atase memotong gugus 'os'at pada uung pre m$NA, kemudian en*im guanilitrans'erase memotong gugus 'os'at pada uung pre m$NA! Kemudian en*im guanilitrans'erase menamahkan /& (guanosin 'os'at)! Selanutnya, en*im metil trans'erasemelakukan metilasi tudung guanosin pada Ndan gugus E+5 metil pada nukleotida uungtudung terseut! &roses penamahan tudung terseut erlangsung pada tahapan a"altranskripsi seelum transkrip menapai panang 30 nukleotida!

.udung m$NA mempunyai empat maam 'ungsi, yaitu1! /elindungi m$NA dari degradasi! /eningkatkan e'isiensi translasi m$NA3! /eningkatkan pengangkutan m$NA dan nuleus ke sitoplasma4! /eningkatkan e'isiensi proses spiliing m$NA

1!F! &eredaan .ranskripsi pada sel eukariot dan sel prokariot

Sel eukariotik memiliki inti! &roses transkripsi, yang erlangsung di inti, dipisahkan olehmemeran inti dari proses translasi, yang erlangsung di sitoplasma! Sealiknya, prokariot tidakmemiliki inti, dan proses transkripsi dan translasi erlangsung seara serentak! #i dalam sel

eukariotik, #NA mementuk kompleks dengan histon! &rokariot tidak memiliki histon! Kumpulangen yang merupakan genom manusia mengandung #NA sekitar 1000 kali leih anyak (3 10pasangan asa per sel haploid) diandingkan dengan genom akteri


14/14

!A"TAR P#STAKA

Karp,! (010)! "ell and #olecular Biology (6th ed!)! $i%er street, 8ooken, ND Dohn Ciley!

Nelson,#!B!, :o,/!/! (00F)! $ehninger principles o% biochemistry (th ed!)! Ne" Jork C! 8!

2reeman and :ompany


sintesis asam nukleat.docx

Documents