Makalah Biokimia Lanjut
ANABOLISME ASAM NUKLEAT
Disusun Oleh Kelompok II:
Ummi Rahayu
Harianthy Aneke
Sahrah Safira
Annisa Setyaningrum
Fathiah Riskah
Nurfitrah
Gladys
Anita
Nurbaya
G 301 09 009
G 301 09 040
G 301 10 021
G 301 11 002
G 301 11 010
G 301 11 018
G 301 11 025
G 301 11 035
G 301 12 059
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS TADULAKO
PALU
2014Bab I
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa
senyawa organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul
kompleks. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Anabolisme
meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti
asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, adalah aktivasi
senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi
dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul
kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam
nukleat.
Berawal 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. Ada dua jenis asam
nukleat yaitu DNA (deoxyribonucleic acid) atau
asamdeoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid) atau asam
ribonukleat. DNA oleh seorang dokter muda Friedrich Miescher yang
mempercayai bahwa rahasiakehidupan dapat diungkapkan melalui
penelitian kimia pada sel-sel.Sel yang dipilih oleh Friedrich
adalah sel yang terdapat pada nanah untuk dipelajari nyadan ia
mendapatkan sel-sel tersebut dari bekas pembalut luka yang
diperolehnya dari dari ruang bedah. Asam nukleat terdapat dalam
semua sel dan memiliki peranan yang sangat penting dalam
biosintesis protein. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada
umumnya terikatpada 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. Pada
makalah ini akan dibahas mengenai anabolisme asam nukleat.1.2
Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah anabolisme asam nukleat.2. Bagaimanakah
biosintesis nukleosida dan nukleotida.3. Bagaimanakah biosintesis
DNA.Bab II
Isi
Anabolisme Asam Nukleat
2.1 Asam NukleatAsam 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). Asam
Nukleat juga merupakan senyawa majemuk yang dibuat dari banyak
nukleotida. Bila nukleotida mengandung ribose, maka asam nukleat
yang terjadi adalah RNA (Ribnucleic acid = asam ribonukleat) yang
berguna dalam sintesis protein. Bila nukleotida mengandung
deoksiribosa, maka asam nukleat yang terjadi adalah DNA
(Deoxyribonucleic acid = asam deoksiribonukleat) yang merupakan
bahan utama pementukan inti sel. Dalam asam nukleat terdapat 4 basa
nitrogen yang berbeda yaitu 2 purin dan 2 primidin. Baik dalm RNA
maupun DNA purin selalu adenine dan guanine. Dalam RNA primidin
selalu sitosin dan urasil, dalam DNA primidin selalu sitosin dan
timin. Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan tubuh sebagai
nukleoprotein, yaitu gabungan antara asam nukleat dengan protein.
Untuk memperoleh asam nukleat dari jaringan-jaringan tersebut,
dapat dilakukan ekstraksi terhadap nukleoprotein terlebih dahulu
menggunakan larutan garam IM. Setelah nukleoprotein terlarut, dapat
diuraikan atau dipecah menjadi protein-protein dan asam nukleat
dengan menambah asam-asam lemah atau alkali secara hati-hati, atau
dengan menambah NaCl hingga jenuh akan mengendapkan protein.
Cara lain untuk memisahkan asam nukleat dari protein ialah
menggunakan enzim pemecah protein, misal tripsin. Ekstraksi
terhadap jaringan-jaringan dengan asam triklorasetat, dapat pula
memisahkan asam nukleat. Denaturasi protein dalam campuran dengan
asam nukleat itu dapat pula menyebabkan terjadinya denaturasi asam
nukleat itu sendiri. Oleh karena asam nukleat itu mengandung
pentosa, maka bila dipanasi dengan asam sulfat akan terbentuk
furfural. Furfural ini akan memberikan warna merah dengan anilina
asetat atau warna kuning dengan p-bromfenilhidrazina. Apabila
dipanasi dengan difenilamina dalam suasana asam, DNA akan
memberikan warna biru. Pada dasarnya reaksi-reaksi warna untuk
ribosa dan deoksiribosa dapat digunakan untuk keperluan
identifikasi asam nukleat.
2.2 Jenis-jenis Asam Nukleat
Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic
acid) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid ) atau
asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya
terikat oleh protein dan bersifat basa. Misalnya DNA dalam inti sel
terikat pada histon. Senyawa gabungan antara protein danasam
nukleat disebut nucleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan
polimer sepertiprotein tetapi unit penyusunnya adalah nukleotida.
Salah satu contoh nukleutida asam nukleat bebas adalah ATP yang
berfungsi sebagai pembawa energy. 2.3 Struktur DNA dan RNA
Asam nukleat biasanya tersusun atas DNA dan RNA yang terdiri
dari monomer nukleotida,dimana nukleotida ini biasanya tersusun
atas gugus fosfat, basa nitrogen,dan gula pentosa serta kelompok
basa purin dan piridin seperti: adenine, guanine, sitosin, timin
dan danurasil.
a. DNA (deoxyribonucleic acid)
Asam ini adalah polimer yang terdiri atas molekul-molekul
deoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain sehingga membentuk
rantai polinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang ini
terbentuk oleh ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5
pada molekul deoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat. Secara
kimia DNA mengandung karakteri/sifat sebagai berikut: 1. Memiliki
gugus gula deoksiribosa. 2. Basa nitrogennya guanin (G), sitosin
(C), timin (T) dan adenin (A). 3. Memiliki rantai heliks ganda anti
paralel 4. Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak
dan berpasangan spesifik satu dengan lain. Guanin selalu
berpasangan dengan sitosin (GC), dan adenidan adenin berpasangan
dengan timin (A - T), sehingga jumlah guanin selalu sama dengan
jumlah sitosin. Demikian pula adenin dan timin. b. RNA (Ribonukleat
acid)
Asam ribonukleat adalah salah satu polimer yang terdiri atas
molekul- molekul ribonukleotida. Seperti DNA, asam ribonukleat ini
terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C nomer 3 dengan atom C
nomer 5 pada molekul ribosa dengan perantaraan gugus fosfat.
Dibawah ini adalah gambar struktur sebagian dari molekul RNA:
Meskipun banyak persamaannta dengan DNA, RNA mempunyai beberapa
perbedaan dengan DNA yaitu:
1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa
DNA adalah deoksiribosa.
2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda. Bentuk molekul RNA
bukan heliks ganda, tetapi berupa rantai tunggal yang terlipat
sehingga menyerupai rantai ganda.
3. RNA mengandung basa Adenin, Guanin dan Sitosin seperti DNA,
tetapi tidak mengandung Timin. Sebagai gantinya, RNA mengandung
Urasil. Dengan demikian bagian basa pirimidin RNA berbeda dengan
bagian basa pirimidin DNA.
4. Jumlah Guanin adalah molekul RNA tidak perlu sama dengan
Sitosin, demikian pula jumlah adenin tidak harus sama dengan
Urasil.
2.3 Nukleotida dan Nukleosida Molekul nukleotida terdiri atas
nukleosida yang mengikat asam fosfat. Molekul nukleosida terdiri
atas pentosa (deoksiribosa atau ribose) yang mengikat suatu basa
(purin atau pirimidin). Jadi apabila suatu nukleoprotein
dihidrolisis sempurna akan dihasilkan protein, asam fosfat, pentosa
dan basa purin atau pirimidin. Rumus berikut ini akan memperjelas
hasil hidrolisis suatu nukleoprotein. Pentosa yang berasal dari DNA
ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA ialah ribose. Adapun
basa purin dan basa pirimidin yang berasal dari DNA ialah
adenin,sitosin dan timin. Dari RNA akan diperoleh adenin, guanin,
sitosin dan urasil. Urasil terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk
keto atau laktam dan bentuk enol atau laktim. Pada PH cairan tubuh,
terutama urasil terdapat dalam entuk keto. Nukleosida terbentuk
dari basapurin atau pirimidin dengan ribose atau deoksiribosa. Basa
purin atau pirimidin terikat padapentosa oleh ikatan
glikosidik,yaitu pada atom karbon nomor 1. Guanosin adalah
suatunukleosida yang terbentuk dari guanin dengan ribosa. Pada
pengikatan glikosidik ini sebuah molekul air yang dihasilkan
terjadi dari atom hidrogen pada atom N-9 dari basa purin dengan
gugus OH pada atom C-1 dari pentosa. Untuk basa pirimidin,gugus OH
pada atom C-1 berikatandengan atom H pada atom N-1 Apabila pentose
yang diikat oleh deoksiribosa, maka nama nukleosida diberi tambahan
deoksi di depanya. Sebagai contoh deoksiadinosin, deoksisitidin dan
sebagainya. Disamping lima jenis basa purin atau basa pirimidin
yang biasa terdapat pada asam nukleat, ada pula beberapa basa purin
dan basa pirimidin lain yang membentuk nukleosida. Hipoksantin
dengan ribosa akan membentuk hipoksantin nukleosida atau inosin.
DNA pada bakteri ternyata mengandung hidroksimetilsitosin. Demikian
pula tRNA (transfer RNA) mengandung derivat metal basa purin atau
basapirimidin, misalnya 6-N-dimetiladenin atau 2-N- dimetilguanin.
Dalam alam nukleosida terutama terdapat dalam bentuk ester fosfat
yang disebut nukleotida. Nukleotida terdapat sebagai molekul bebas
atau berikatan dengan sesama nukleotida membentuk asam
nukleat.Dalam molekul nukleotida gugus fosfat terikat oleh pentosa
pada atom C-5. Pentosa yang terdapat dalam molekul nukleotida pada
contoh diatas ialah ribosa. Apabila pentosanya deoksiribosa, maka
ditambah deoksi di depan nama nukleotida tersebut misalnya
deoksiadenosin-monofosfat atau disingkat dAMP. Ada beberapa
nukleotida yang mempunyai gugus fosfat lebih dari 1 misalnya
adenosintrifosfat dan uridintrifosfat, kedua nukleotida ini
mempunyai peranan penting dalam reaksi-reaksi kimia dalam tubuh.
Pada rumus molekul ATP dan UTP, ikatan antara gugus-gugus fosfat
diberi tanda yang khas. Pada proses hidrolisis ATP akan melepaskan
gugus fosfat dan terbentuk adenosindifosfat (ADP). Pada hidrolis
ini ternyata dibebaskan energy yang cukup besar yaitu 7.000 kal/mol
ATP.Oleh karena itu ikatan antara gugus fosfat dinamakan ikatan
berenergi tinggi dan diberi tanda ~ .Dalam tubuh,ATP dan UTP
berfungsi sebagai penyimpan energi yang diperoleh dariproses
oksidasi senyawa-senyawa dalam makanan kita untuk kemudian
dibebaskan apabila energi tersebut diperlukan.
2.4 Sintesis RNA dan DNA
a. Sintesis RNA
Sintesis RNA biasanya dikatalisis oleh enzim DNA-RNA polimerase-
menggunakan sebagai template, sebuah proses yang dikenal sebagai
transkripsi. Inisiasi transkripsi dimulai dengan pengikatan enzim
ke urutan promotor dalam DNA (biasanya ditemukan "upstream" dari
gen). DNA helix ganda dibatalkan oleh aktivitas helikase enzim.
Enzim kemudian berlanjut sepanjang untai template dalam arah 3 'to
5', mensintesiskan molekul RNA komplementer dengan elongasi terjadi
di 5 'ke 3' arah. Urutan DNA juga menentukan di mana berakhirnya
sintesis RNA akan terjadi. RNA sering dimodifikasi oleh enzim
setelah transkripsi. Misalnya, poli dan topi 5 'ditambahkan ke mRNA
eukariotik intron pra-dan dikeluarkan oleh spliceosome. Ada juga
sejumlah polimerase RNA RNA-tergantung yang menggunakan RNA sebagai
template mereka untuk sintesis untai baru RNA. Sebagai contoh,
sejumlah virus RNA (seperti virus polio) menggunakan jenis enzim
untuk mereplikasi materi genetik mereka. Juga, RNA-dependent RNA
polimerase merupakan bagian dari jalur interferensi RNA di banyak
organisme. Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu
rantai DNA, yaitu rantai cetakan atau sense, sedangkan rantai
komplemennya disebut rantai antisense. Rentangan DNA yang
ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi.
Informasi dari DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA. RNA
dihasilkan dari aktifitas enzim RNA polimerase. Enzim polimerasi
membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah dan merangkaikan
nukleotida RNA. Enzim RNA polimerase merangkai
nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5 3, saat terjadi perpasangan
basa di sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di
sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA
menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri.
Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu: inisiasi (permulaan),
elongasi (pemanjangan), terminasi (pengakhiran) rantai mRNA.
1. Inisiasi
Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali
transkripsi disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di
mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua
untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.
2. Elongasi
Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka pilinan heliks
ganda DNA, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari
cetakan DNA- nya.
3. Terminasi
Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi
urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi
merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi sebagai sinyal terminasi
yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya
berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; yaitu, polimerase
mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya,
pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi,
suatu urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang lebih jauh
kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini dipotong hingga
terlepas dari enzim tersebut.
b.Sintesis DNA
Sintesis DNA disini dimaksud adalah replikasi DNA yaitu proses
perbanyakan bahan genetic. Pengkopian rangkaian molekul bahan
genetik( DNA atau RNA) sehingga dihasilkan molekul anakan yang
sangat identik. Model replikasi DNA secara semikonservatif
menunjukkan bahwa DNA anakan terdiri atas pasangan untaian DNA
induk dan untaian DNA hasil sintesis baru. Model ini memberikan
gambaran bahwa untaian DNA induk berperanan sebagai cetakan
(template) bagi pembentukan untaian DNA baru. Model ini memberikan
gambaran bahwa untaian DNA induk berperanan sebagai cetakan
(template) bagi pembentukan untaian DNA baru.
Komponen utama Replikasi, adalah sebagai berikut :
1. DNA cetakan, yaitu molekul DNA atau RNA yang akan
direplikasi.
2. Molekul deoksiribonukleotida, yaitu dATP, dTTP, dCTP, dan
dGTp. Deoksiribonukleotida terdiri atas tiga komponen yaitu: (i)
basa purin atau pirimidin, (ii) gula 5-karbon( deoksiribosa) dan
(iii) gugus fosfat.
3. Enzim DNA polimerase, yaitu enzim utama yang mengkatalisi
proses polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNA.
4. Enzim primase, yaitu enzim yang mengkatalisis sintesis primer
untuk memulai replikasi DNA.
5. Enzim pembuka ikatan untaian DNA induk, yaitu enzim helikase
dan enzim lain yang membantu proses tersebut yaitu enzim
girase.
6. Molekul protein yang menstabilkan untaian DNA yang sudah
terbuka,yaitu protein SSB (single strand binding protein).
7. Enzim DNA ligase, yaitu suatu enzim yang berfungsi untuk
menyambung fragmen- fragmen DNA.
Meknisme dasar replikasi, adalah sebagai berikut :
1. Denaturasi (pemisahan) untaian DNA induk,
2. Peng-"awal"-an( initiation, inisiasi) sintesis DNA.
3. Pemanjangan untaian DNA,
4. Ligasi fragmen-fragmen DNA, dan
5. Peng-"akhir"-an (termination, terminasi) sintesis DNA.
Sintesis untaian DNA yang baru akan dimulai segera setelah kedua
untaian DNA induk terpisah membentuk garpu replikasi Pemisahan
kedua untaian DNA induk dilakukan oleh enzim DNA helikase. Sintesis
DNA berlangsung dengan orientasi 5'-P, 3'-OH. Oleh karena ada dua
untaian DNA cetakan yang orientasinya berlawanan, maka sintesis
kedua untaian DNA baru juga berlangsung dengan arah geometris yang
berlawanan namun semuanya tetap dengan orientasi 5' , 3'.
Sintesis untaian DNA baru yang searah dengan pembukaan garpu
replikasi dapat berlangsung tanpa terputus (sintesis secara
kontinu). Untaian DNA yang disintesis secara kontinu semacam ini
disebut sebagai untaian DNA awal (leading strand). Sintesis untaian
DNA baru yang searah dengan pembukaan garpu replikasi dapat
berlangsung tanpa terputus (sintesis secara kontinu). Untaian DNA
yang disintesis secara kontinu semacam ini disebut sebagai untaian
DNA awal (leading strand). Pada untaian DNA awal, polimerisasi DNA
berlangsung secara kontinu sehingga molekul DNA baru yang
disintesis merupakan satu unit. Pada untaian DNA awal, polimerisasi
DNA berlangsung secara kontinu sehingga molekul DNA baru yang
disintesis merupakan satu unit. Fragmen-fragmen DNA pendek yang
disintesis tersebut disebut fragmen Okazaki, karena fenomena
sintesis DNA secara diskontinu tersebut pertama kali iungkapkan
oleh Reiji Okazaki pada tahun 1968.
Proses replikasi DNA merupakan suatu masalah yang kompleks, dan
melibatkan set protein dan enzim yang secara kolektif merakit
nukleotida dalam urutan yang telah ditentukan. Dalam menanggapi
isyarat molekul yang diterima selama pembelahan sel,
molekul-molekul ini melakukan replikasi DNA, dan mensintesis dua
untai baru menggunakan helai yang ada sebagai template atau
cetakan. Masing-masing dua resultan, molekul DNA yang identik
terdiri dari satu untai baru lama dan salah satu DNA. Oleh karena
itu proses replikasi DNA disebut sebagai semi-konservatif.Rangkaian
peristiwa yang terjadi selama replikasi DNA prokariotik telah
dijelaskan di bawah ini. InisiasiReplikasi 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.
Sintesis Primer
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.
Sintesisleading strand
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.
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 menerus nukleotida. Untai ini dikenal sebagai lagging
Strand (untai tertinggal) sejak proses sintesis DNA pada untai ini
hasil pada tingkat yang lebih rendah.
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.
Penghapusan PrimerMeskipun 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.
menghilangkan primer RNA
LigasiSetelah 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.
Ligasi
PemutusanReplikasi 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.
2.5 Transkripsi dan Translasi
Transkripsi 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. Translasi adalah proses penerjemah urutan
nucleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam
amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Hanya molekul
mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi.
Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan DNA yang menyusun
suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame, kerangka baca
terbuka). Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun ribosom,
yakni organel tempat berlangsungnya sintesis protein, tRNA adalah
pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai
polipeptida.
Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan
dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam
amino, dan pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pada
DNA atau AUG pada RNA). 2.6 Biosintesis Nukleotidaa. Biosintesis
Nukleotida PurinTerjadinya sintesis purin dalam hati. Sintesis dari
nukleotida purin dimulai dengan PRPP dan mengarah ke penuh pertama
terbentuk nukleotida, inosine 5-monophosphate (IMP). jalur ini
adalah diagram di bawah ini. Basis purin tanpa terikat pada molekul
ribosa terlampir adalah Hipoxantina. Basis purin dibangun di atas
ribosa dengan beberapa amidotransferase dan reaksi
transformylation. Sintesis IMP membutuhkan lima mol ATP, dua mol
glutamin, satu mol glisin, satu mol CO 2, satu mol aspartate dan
dua mol formate. Para moieties formil dilakukan pada
tetrahydrofolate (THF) dalam bentuk N 5, N 10-methenyl-THF dan N
10-formil-THF.
Sintesis AMP dan GMP dari IMPSintesis pertama terbentuk
sepenuhnya nukleotida purin, monophosphate inosine, IMP dimulai
dengan 5-phospho--ribosyl-1-pirofosfat, PRPP. Melalui serangkaian
reaksi menggunakan ATP, tetrahydrofolate (THF) derivatif, glutamin,
glisin dan aspartate ini menghasilkan jalur IMP. Tingkat membatasi
reaksi ini dikatalisis oleh glutamin amidotransferase PRPP, enzim
ditunjukkan oleh 1 pada Gambar tersebut. Struktur nucleobase dari
IMP (Hipoxantina) akan muncul.IMP merupakan titik cabang untuk
biosintesis purin, karena dapat dikonversi menjadi baik AMP atau
GMP melalui dua jalur reaksi yang berbeda. jalur yang mengarah ke
AMP memerlukan energi dalam bentuk GTP; yang mengarah ke GMP
memerlukan energi dalam bentuk ATP. Pemanfaatan GTP dalam jalur
untuk sintesis AMP memungkinkan sel untuk mengontrol proporsi AMP
dan GMP untuk dekat kesetaraan. GTP akumulasi kelebihan akan
menyebabkan sintesis AMP dipercepat dari IMP sebaliknya, dengan
mengorbankan sintesis GMP. Sebaliknya, sejak konversi IMP untuk GMP
memerlukan ATP, akumulasi kelebihan ATP menyebabkan sintesis
percepatan GMP atas yang AMP.
c. Biosintesis Nukleotida PirimidinSintesis pirimidin kurang
kompleks dibandingkan dengan purin, karena dasar jauh lebih
sederhana. . Basis menyelesaikan pertama adalah berasal dari 1 mol
glutamin, satu mol ATP dan satu mol CO 2 (yang merupakan
karbamoilfosfat) dan satu mol aspartate. Sebuah mol tambahan
glutamin dan ATP diperlukan dalam konversi UTP untuk CTP. Jalur
biosintesis pirimidin adalah diagram di bawah ini.Karbamoilfosfat
digunakan untuk sintesis nukleotida pirimidin berasal dari glutamin
dan bikarbonat, dalam sitosol, yang bertentangan dengan siklus urea
carbamoyl fosfat berasal dari amonia dan bikarbonat dalam
mitokondria. Reaksi siklus urea dikatalisis oleh sintetase
karbamoilfosfat I (CPS-I) sedangkan prekursor nukleotida pirimidin
disintesis oleh CPS-II. Carbamoyl phosphate is then condensed with
aspartate in a reaction catalyzed by the rate limiting enzyme of
pyrimidine nucleotide biosynthesis, aspartate transcarbamoylase
(ATCase). karbamoilfosfat kemudian kental dengan aspartat dalam
reaksi dikatalisis oleh enzim rate limiting biosintesis nukleotida
pirimidin, transcarbamoylase aspartate (ATCase). Sintesis
karbamoilfosfat oleh CPS IISintesis UMP dari karbamoilfosfat.
Carbamoyl fosfat digunakan dalam sintesis nukleotida pirimidin
berbeda dari yang disintesis pada siklus urea, yang merupakan
sintesis dari glutamin bukan amonia dan disintesis dalam sitosol.
Reaksi ini dikatalisis oleh fosfat II carbamoyl sintetase (CPS-II).
Selanjutnya karbamoilfosfat dimasukkan ke dalam jalur biosintesis
nukleotida pirimidin melalui aksi transcarbamoylase aspartate,
ATCase (enzim # 1) yang merupakan rate limiting langkah dalam
biosintesis pirimidin Setelah selesai sintesis UMP dapat
terfosforilasi untuk UTP dan digunakan sebagai substrat untuk
synthase CTP untuk sintesis nukleotida CTP uridina. Juga merupakan
prekursor untuk sintesis de novo dari nukleotida timin.Sintesis
pirimidin berbeda dalam dua cara yang signifikan dari tahun
purinPertama, struktur cincin dipasang sebagai basa bebas, tidak
dibangun di atas PRPP. PRPP akan ditambahkan ke base pertama
terbentuk sepenuhnya pirimidin (asam orotic), membentuk
monophosphate orotate (OMP), yang kemudian dekarboksilasi menjadi
UMP. Kedua, tidak ada cabang di jalur sintesis pirimidin. UMP
adalah fosforilasi dua kali untuk menghasilkan UTP (ATP merupakan
donor fosfat). Yang pertama adalah fosforilasi dikatalisis oleh
kinase uridylate dan yang kedua oleh nukleosida difosfat kinase
mana-mana. Akhirnya UTP adalah aminated oleh aksi synthase CTP,
menghasilkan CTP. Para nukleotida timin yang pada gilirannya
diturunkan oleh sintesis de novo dari Dump atau dengan jalur
selamatkan dari deoxyuridine atau deoxythymidine. Sintesis CTP dari
UTPDe novo jalan menuju dTTP sintesis pertama yang membutuhkan
penggunaan Dump dari metabolisme baik UDP atau CDP. tempat
pembuangan sampah diubah menjadi dTMP oleh aksi synthase timidilat.
Kelompok metil (ingat timin yang 5-metil urasil) adalah
disumbangkan oleh N 5, 10-metilen THF N, mirip dengan sumbangan
dari kelompok metil selama biosintesis dari purin. Sifat unik dari
tindakan synthase timidilat adalah bahwa THF dikonversi menjadi
dihydrofolate (DBD), yang hanya menghasilkan reaksi seperti DBD
dari THF. Agar reaksi synthase timidilat untuk melanjutkan, THF
harus dibuat ulang dari DBD. Hal ini dilakukan melalui aksi
reduktase dihydrofolate (DHFR). . THF kemudian dikonversi menjadi N
5, N 10-THF melalui tindakan transferase hidroksimetil serin. Peran
penting dalam biosintesis nukleotida DHFR timidin membuat target
yang ideal untuk agen kemoterapi.
Bab III
Kesimpulan
3.1 KesimpulanAdapun kesimpulan dari makalah ini antara lain:a.
Asam nukleat adalah biopolymer yang berbobot molekul tinggi dengan
unit monomernya mononukleotida. b. Asam nukleat, jika unit-unit
pembangunnya deoksiribonukleotida, disebut asam
deoksiribonukleotida (DNA) dan jika terdiri dari unit-unit
ribonukleotida disebut asam ribonukleaotida (RNA). Daftar
PustakaAnonim, 2014. Tahap Proses Replikasi DNA.
http://www.sridianti.com/tahap-proses-replikasi-dna-7-langkah.html.
Diakses pada tanggal 21 Mei 2014.Anonim, 2014. Metabolisme
nukleotida purin pirimidin.http://septimargi. wordpress.com
/2010/07/28/metabolisme-nukleotida-purin-pirimidin/. Diakses pada
tanggal 21 Mei 2014.Dryer, L Robert. 1994. BIOKIMIA suat pendekatan
berorientasi kasus. UI press.Jakarta
Lehninger, Albert. 1982. Dasar-Dasar Biokimia. Erlangga.
Jakarta.
Mardjono, Mahar. 2007. Farmakologi dan Terapi. Universitas
Indonesia Press. Jakarta.
Murray, Robert K, 1996, Harpers, Biochemistry. Mc Graw Hill. New
York.Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. 2003, Biokimia
Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC
Poedjiadi, Anna. 2007. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI
Press
Stryer L. 1996. Biokimia Edisi IV. Penerjemah: Sadikin dkk (Tim
Penerjemah Bagian Biokimia FKUI). Jakarta: EGC23