makalah biokim - Student Blog UB

BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Fungsi Asam Nukleat
Asam nukleat adalah suatu polimer yang dibentuk dari mononukleotidamononukleotida sebagai satuan pembentuknya.Fungsi utama asam nukleat adalah
dalam mekanisme molekuler yaitu menyimpan, merepleksi dan menstranskipsi
informasi-informasi genetika. 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. Asam nukleat adalah senyawasenyawa polimer yang menyimpan semua informasi genetika, yaitu seperangkat “
cetak biru “ tentang karakteristik actual dan potensial yang diterima oleh suatu
organisme dari generasi sebelumnya, untuk kemudian diwariskan ke generasi
berikutnya.
3.2 Sintesis RNA dan DNA
3.2.1 Sintesis RNA
Enzim yang diperlukan dalam transkripsi DNA menjadi RNA adalah
RNA polymerase. Reaksi enzimatik tersebut menghasilkan polimerase
RNA dan ribonukleotida. Sekuen nukleotida pada DNA merupakan templat
atau cetakan untuk membuat sekuen nukleotida pada RNA. RNA
polimerase ada yang tidak membutuhkan templat atau cetakan seperti poli
(A) polimerase yang penting dalam ekspresi gen. Penambahan nukleotida
pada saat sintesis RNA mengikuti aturan pasangan basa: A berpasangan
dengan U; G berpasangan dengan C. Setiap penambahan satu nukleotida, ßdan γ-fosfat dihilangkan dari nukleotida yang baru datang, dan gugus
hidroksil dihilangkan dari ujung 3-karbon pada nukleotida, sama seperti
polimerisasi DNA.
RNA polimerase merupakan komponen pusat dari kompleks inisiasi
transkripsi. Setiap kali suatu gen di transkrip, suatu kompleks baru
digabungkan segera pada daerah upstream dari gen. Kompleks inisiasi
disusun pada posisi yang sesuai dan tidak pada sembarang tempat di genom
karena lokasi target ditandai dengan sekuen nukleotida khusus yang disebut
promotor yang hanya terdapat di daerah upstream dari gen. Promotor
bakteria dapat langsung dikenali oleh enzim RNA polimerase, tetapi pada
eukariot dan archaea suatu protein intermediet yang mengikat ke DNA
diperlukan dan membentuk platform tempat RNA polimerase mengikat.
Pemrosesan prekursor RNA
Kebanyakan RNA, terutama pada eukariot, awalnya disintesis sebagai
prekursor atau pre-mRNA yang harus diproses sebelum bisa menjalankan
fungsinya. Berikut ini adalah garis besar pemrosesan pre-RNA.
Modifikasi akhir terjadi selama sintesis mRNA eukariot dan archaea yang
umumnya dengan penambahan nukleotida pada ujung 5′ yang disebut cap
dan ekor poli A pada ujung 3′. Keduanya terlibat dalam penggabungan
kompleks inisiasi translasi dari mRNA ini.
Splicing adalah penghilangan intron dari prekursor RNA. Banyak gen-gen
pengkode protein pada eukariot mengandung intron dan intron ini dikopi
saat gen di transkrip. Intron dihilangkan dari pre-mRNA dengan reaksi
pemotongan dan penggabungan. Pre-mRNA yang tidak mengalami
penghilangan intron membentuk fraksi RNA nuklear yang disebut
heterogenous nuclear RNA (hnRNA). Beberapa pre-rRNA dan pre-tRNA
eukariot juga mengandung intron, sama seperti transkrip pada archaea,
tetapi hal tersebut jarang terdapat pada bakteri.
Pemotongan merupakan peristiwa yang penting dalam pemrosesan rRNA
dan tRNA. Kebanyakan diantaranya awalnya disintesis dari unit transkripsi
yang mengkhususkan diri pada lebih dari satu molekul. Oleh karena itu,
pre-rRNA dan pre-tRNA harus dipotong kecil-kecil untuk menghasilkan
RNA yang matang. Tipe pemrosesan ini terdapat baik pada prokariot
maupun eukariot.
Modifikasi kimia dilakukan pada rRNA, tRNA, dan mRNA. rRNA dan
tRNA pada semua organisme dimodifikasi dengan penambahan gugus
kimia baru yang ditambahkan ke nukleotida tertentu dalam setiap RNA.
Modifikasi kimia mRNA disebut RNA-editing, seperti yang terlihat pada
bermacam-macam eukariot.
Pemrosesan mRNA mempunyai pengaruh yang penting pada komposisi
transkriptom. RNA editing, sebagai contoh, dapat menghasilkan suatu premRNA tunggal yang diubah menjadi dua mRNA berbeda yang mengkode
protein yang sangat berbeda. Peristiwa itu nampaknya tidak umum, tetapi
splicing alternatif, dimana satu pre-mRNA menghasilkan dua atau lebih
mRNA dengan cara penggabungan exon dengan kombinasi yang berbeda
sangat umum terjadi. Dengan mekanisme ini, jumlah gen yang sedikit bisa
menghasilkan protein yang lebih banyak.
3.2.2 Sintesis DNA
Sebelum membagi suatu sel harus dilakukan suatu penggandaan DNA
yang dapat disebut dengan sintesis dari DNA itu sendiri diantara prosesnya
yaitu :
• Sebagian dari helix ganda dibatalkan oleh helikase seorang,
sehingga tidak lagi spiral, tetapi lebih seperti tangga. Enzim
kemudian dipotong anak tangga sehingga masing-masing pihak
sekarang sendiri, jauh dari sisi lain.
•Sebuah molekul dari DNA polimerase mengikat ke salah satu untai
DNA, menggunakan sebagai template untuk merakit untai nukleotida
dan terkemuka mereformasi heliks ganda. Pada eukariota, molekul
ini disebut DNA polimerase delta (d).
•Sebuah molekul dari tipe kedua DNA polimerase (epsilon (e), di
eukariota) kemudian mengikat ke template lainnya sebagai untai
double helix terbuka. Molekul ini harus mensintesis segmen terputus
polynucleotides (disebut fragmen Okazaki). Lain enzim, DNA ligase
1 kemudian jahitan ini bersama-sama ke dalam untai tertinggal.
Diketahui bahwa DNA adalah makromolekul satunya yang diperbaiki
bila rusak bukannya diganti. Penelitian telah menunjukkan bahwa
pemberian RNA eksogen dapat membantu dalam perbaikan DNA yang
rusak dan memfasilitasi regenerasi normal elemen selular. Hal ini
membawa sintesis enzim tentang normal dan aktivasi, dan yang paling
penting meningkatkan produksi energi sel. Banyak in-vitro dan percobaan
in-vivo telah menegaskan bahwa Investigasi Lodemann et al.
menunjukkan efek merangsang RNA sapi eksogen pada sintesis DNA
dalam sistem DNA in-vitro sintesa. Dalam percobaan, penggunaan ragi
RNA dikaitkan dengan peningkatan 30% dalam sintesis DNA. Sedangkan
RNA dari organ sapi yang berbeda menghasilkan peningkatan 83%
dibandingkan dengan kontrol level .Untuk alasan ini, RNA penyediaan dan
senyawa terkait akan membantu dalam perbaikan DNA yang rusak.
3.3 Transkripsi dan Translasi
3.3.1 Transkripsi
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.
3.3.2 Translasi
Dalam proses translasi, sel menginterpretasikan suatu pesan
genetik dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa
serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA, interpreternya
adalah RNA transfer. Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan
kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu. Ketika tiba di
ribosom, molekul tRNA membawa asam amino spesifik pada salah
satu ujungnya. Pada ujung lainnya terdapat triplet nukleotida yang
disebut antikodon, yang berdasarkan aturan pemasangan basa,
mengikatkan diri pada kodon komplementer di mRNA. tRNA
mentransfer asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom.
Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului oleh pelekatan yang
benar antara tRNA dengan asam amino. tRNA yang mengikatkan
diri pada kodon mRNA yang menentukan asam amino tertentu,
harus membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom. Tiap asam
amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim
spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-tRNA
synthetase).
Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon
tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit
ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA
yang disebut RNA ribosomal.
Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi,
elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor
protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses
translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan
sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat),
suatu molekul yang mirip dengan ATP.
1. Inisiasi
Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA
yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit
ribosom. Pertama, sub unit ribosom kecil mengikatkan diri pada mRNA
dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar). Sub unit ribosom kecil melekat
pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNA. Pada arah ke bawah dari
tempat pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon
inisiasi AUG, yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon
inisiasi.
2. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino – asam amino
ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Lihat
Gambar. Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen
dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam
amino yang tepat. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi
sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang
menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru
tiba.
3. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar). Elongasi berlanjut
hingga kodon stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah
UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino
melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.