Makalah Struktur Aplikasi Biokimia
-
Upload
citra-oktasari -
Category
Documents
-
view
71 -
download
1
description
Transcript of Makalah Struktur Aplikasi Biokimia
MAKALAH BIOKIMIA II“APLIKASI BIOKIMIA II PADA BIDANG KIMIA
PANGAN DAN PADA BIDANG KESEHATAN
PERTANIAN ”
Disusun oleh:
Kelompok : 1
Anggota : Citra Oktasari (06101281320002)
Eza Okta Novianis (06101281320018)
Eko Dianto (06101381320015)
Try Puri Anggraini (06101381320024)
Dosen Pembimbing : Drs. Made Sukaryawan, M.Si.
PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU
PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2016
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa , karena
atas kehendak-Nya lah kami selaku tim penulis bisa menyelesaikan makalah ini
tepat pada waktunya .
Adapun maksud dan tujuan penulis membuat makalah ini , adalah untuk
memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah Biokimia II, dan juga untuk
menambah wawasan mengenai struktur nukleotida, nukleosida, struktur dan
fungsi DNA.
Dalam pembuatan dan penyusunan makalah ini tentu saja penulis
menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan , baik dari segi isi ,
teori , dan sistematika penulisannya . Karena belum luasnya wawasan kami, maka
dari itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dan
dapat menyempurnakan makalah ini dari segi manapun .
Akhir kata penulis berharap semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi kita
semua baik untuk hari ini dan untuk masa yang akan datang. Aamiin .
Palembang, Januari 2016
Penulis,
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.........................................................................................................ii
DAFTAR ISI......................................................................................................................iii
BAB I...................................................................................................................................1
PENDAHULUAN...............................................................................................................1
1.1 Latar Belakang.....................................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah................................................................................................2
1.3 Tujuan..................................................................................................................2
BAB II..................................................................................................................................3
PEMBAHASAN..................................................................................................................3
2.1 Struktur nukleotida, nukleosida dan DNA ..........................................................3
BAB III..............................................................................................................................13
PENUTUP..........................................................................................................................13
3.1 Kesimpulan........................................................................................................13
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................14
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
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 (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah
makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan
tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam
nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam
ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada
virus. Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam
inti (nukleus) sel.
Pada tahun 1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang
tersusun oleh suatu gugus gula, gugus fosfat, dan gugus basa. Asam nukleat
berbentuk rantai linier yang merupakan gabungan monomer nukleotida
sebagai unit pembangunnya. Molekul ini menyimpan informasi pertumbuhan
sel dan reproduksi.
Monomer nukleotida sebagai struktur primer asam nukleat diperoleh dari
hasil hidrolisis asam nukleat. Proses hidrolisis lebih lanjut dari monomer
nukleotida akan dihasilkan asam fosfat dan nukleosida. Proses hidrolisis ini
dilakukan dalam suasana basa. Jika hidrolisis dilanjutkan kembali terhadap
senyawa nukleosida dalam larutan asam berair akan dihasilkan molekul gula
dan basa nitrogen dengan bentuk heterosiklik.
1.2 Rumusan Masalah
Apa yang dimaksud nukleotida dan nukleosida?
Bagaimana struktur, macam-macam, dan fungsi asam nukleat?
Apa saja sifat yang dimiliki oleh asam nukleat?
Bagaimana struktur dan fungsi DNA?
Bagaimana proses sintesis DNA dan RNA?
1.3 Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui perbedaan
antara nukleotida dan nukleosida, bagaimana struktur yang terdapat pada
nukleotida dan nukleosida tersebut serta membahas bagaiman struktur dan
fungsi dari DNA.
BAB II
PEMBAHASAN
Asam nukleat dibedakan atas DNA (DeoxyribonucleicAcid)
dan RNA ( Ribonucleic Acid ). Kedua macam asam nukleat tersebut disusun oleh
unit-unit struktural yang disebut nukleotida, sehingga asam nukleat
dapatdinamakan juga polinukleutida (polimer nukleutida). Setiap nukleutida
terdiridari gula pentosa (gula 5 karbon), gugus fosfat dan basa nitrogen. Basa
nitrogen dikelompokkan menjadi dua, yaitu basa purin (basa nitrogen yang
memiliki dua
struktur cincin, meliputi Basa adenine (A) dan guanine (G) Dan
basa pirimidin(basa Nitrogen yang memiliki satu struktur cincin, meliputi
basa timin (T), sitosin (C) dan urasil (U)).
2.1 Nukleotida
Nukleotida (nukleosida fosfat) adalah ester asam fosfat dari nukleosida.
Nukleotida bisa dikatakan sebagai nukleosida yang terfosforilasi. Nukleotida juga
merupakan prekursor / dasar untuk asam nukleat, RNA dan DNA. Strukturnya
terdiri dari Basa Nitrogen, Gula dan phosphate.
Nukleotida berbeda dengan nukleosida, karena nukleosida tidak mempunyai
gugus fosfat. Sehingga kita sering menuliskan nukleotida sebagai berikut :
– Nukleosida monofosfat
– Nukleosida difosfat
– Nukleosida trifosfat
Tergantung pada jumlah fosfat yg dimiliki. Nukleotida Terdiri dari 2 golongan :
– Ribonukleotida
– Deoksiribonukleotida
Deoksiribonukleotida ditulis dng tambahan “d” , hal ini menunjukkan
adanya gugus hidroksil pd atom C nomer 2.
Nukleotida mengikat basa nitrogennya pada atom C no. 1, dgn ikatan
glikosida, sedangkan Gugus fosfat terikat pada gugus hidroksil atom C no. 5.
Kedua kondisi diatas, menyebabkan nukleotida mempunyai sifat-sifat:
– Gugus phosphat merupakan bertindak sbg asam kuat (pKa= 1)
– Gugus amina dr basa purin dan pirimidine, dpt di protonasi
– Nukleotida mampu menyerap sinar uv à dapat diukur
konsentrasinya.
Nukeotida mempunyai beberapa peranan yaitu:
a. merupakan senyawa yang kaya energi yang sangat diperlukan dalam
proses metabolisme (ATP, ADP)
b. berperan sebagai signal kimiawi yang menghubungkan respon sel terhadap
hormon maupun menangkap stimulus dan luar sel (cAMP)
c. komponen struktural dan beberapa koenzim (NAD, NADH)
2.1 DNA (Deoxyribonucleic Acid )
Molekul DNA merupakan molekul double-helix yang memiliki dua untai
polinukleotida (double-stranded). Setiap polinukleutida dari DNA terdiri atas
nukleotida-nukleotida yang dihubungkan oleh ikatan phospodiester. Nukleutida
pada molekul DNA mengandung tiga komponen penting, yaitu:
Gula pentosa yang disebut deoksiribosa (gula ribosa yang kehilangan atom
oksigen pada atom C nomor 2)
Gugus fosfat, menyusun struktur nukleotida (nukleosida monofosfat)
Basa nitrogen berupa basa purin (adenine dan guanin) dan basa pirimidin
(timin dan sitosin).Basa adenine dari untai yang satu akan berpasangan
dengan basa timin dari untai yang lainnya. Sedangkan basa guanine dari
untai yang satu akan berpasangan dengan basa sitosin dari untai lainnya.
2.1.1 Model Struktur DNA Watson-Crick
Struktur DNA yang sangat kecil dan rumit dapat digambarkan dengan
model struktur DNA yang diusulkan oleh Watson James dan Crick
Francis . Model struktur DNA tersebut dikenal dengan nama model tangga
berpilin (double helix). Berikut ini adalah penjelasan dari model struktur
DNA Watson-Crick (double-Helix Structure).
Watson James dan Crick Francis
(Sumber: King Saud University)
1. Kedua untai polinukleutida saling memilin di sepanjang sumbu yang sama.
2. Kedua untai polinukleutida satu sama lain arahnya sejajar tetapi berlawanan
arah (antiparalel).
3. Basa-basa nitrogen menghadap ke arah sumbu dan masing-masing basa
nitrogen berpasangan satu sama lain (antara untai yang satu dengan untai
yang lain). Basa adenin pada satu untai berpasangan dengan basa timin pada
untai lainnya, dan basa guanin pada satu untai berpasangan dengan basa
sitosin pada untai lainnya. Oleh karena itu kedua untai polinukleutida
dikatakan komplementer satu sama lain.
4. Setiap pasangan basa berjarak 3,4 a dengan pasangan basa berikutnya.
5. Tedapat 10 pasangan basa bitrogen di dalam satu kali pilinan (360).
6. Jumlah ikatan hidrogen antara basa nitrogen adenin dan timin sebanyak
rangkap dua, sedangkan antara basa nitrogen guanosin dan sitosin sebanyak
rangkap tiga. Oleh karena itu rasio g+ c yang tinggi maka semakin tinggi pula
stabilitas molekul DNA.
7. Gugus fosfat dan gula pentosa terletak di sebelah luar sumbu.
8. Nukleutida-nukleutida penyusun polinukleutida yang berurutan satu sama
lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Ikatan fosfodiester
menghubungkan atom c nomor 3 'dengan atom c nomor 5' pada gula
deoksiribosa.
9. Atom c nomor 3 'di salah satu ujung untai polinukleotida tidak lagi memiliki
ikatan fosfodiester , tetapi mengikat gugus OH sehingga ujung 3 'disebut
ujung OH. Sedangkan di ujung lainnya, yaitu atom c nomor 5 'akan mengikat
gugus fosfat, sehingga ujung 5' disebut ujung p.
10. Arah antiparalel kedua ujung dilihat dari arah ujung 3 'dan ujung 5'. Jika untai
yang satu memiliki arah dari ujung 5 'ke 3', maka untai yang lain (untai
komplementernya) memiliki arah dari ujung 3 'ke 5'.
Struktur Double Helix DNA
(Sumber: www.mun.ca)
2.1.2 Basa Nitrogen
Struktur nukleotida dapat juga dikatakan tersusun atas gugus fosfat
dan nukleosida (gabungan antara gula pentosa dan basa
nitrogen). Nukleosida-nukleosida tersebut dihubungkan dengan gugus
fosfat melalui ikatan glikosidik. Macam-macam nukleosida berdasarkan
konten basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A),
Guanosine (G), Cytidine (C), Thymidine (T) dan Uridine (U).
a) Adenin
Adenin adalah molekul organik yang ditemukan dalam DNA, asam
ribonukleat (dikenal sebagai RNA) dan adenosine trifosfat, lebih umum
dikenal sebagai ATP.Ini adalah purin, cincin 6-anggota yang
berikatandengan 5 anggota cincin pirimidin. Dalam DNA, ikatan ini
dengan timin, membuat struktur yang akrab disebut double-helix.
Penempatan dalam struktur yang menentukan keanekaragaman hayati. Di
ATP, memungkinkan gugus fosfat untuk melampirkan molekul, untuk
melepaskan energi yang digunakan oleh sel-sel organik.
b) Guanin
Guanin adalah basa purin ditemukan di kedua DNA dan RNA yang
berikatan eksklusif dengan sitosin membentuk ribonukleosida disebut
guanosin atau deoksiribosa membentuk deoxyguanosine.Senyawa ini
dapat ditemukan sebagai bagian dari struktur membran sitoplasma. Hal ini
juga dapat ditemukan dalam guanosin trifosfat, GTP, di mana ia
membantu dalam proses seluler seperti regulasi pertumbuhan, transduksi
sinyal, dan transportasi protein.
c) Timin
Timin adalah basa pirimidin ditemukan dalam DNA yang berikatan
dengan adenin.Ketika dikombinasikan dengan deoksiribosa, thymadine
nukleosida yang terlibat dalam transfer dan preservasi dan informasi
genetik.Hal ini juga terlibat dalam biosintesis.Timin juga dapat terikat
dengan fosfat untuk membuat monofosfat, difosfat atau trifosfat.
d) Sitosin
Sitosin adalah basa nitrogen berbentuk piramida yang berikatan
dengan guanin di RNA dan DNA sebagai nukleotida dan fungsi sebagai
bagian dari kode genetik. Namun, tidak stabil dan dapat berubah menjadi
urasil.Hal ini juga dapat ditemukan dalam senyawa fosfat.sitosin Trifosfat
dapat berfungsi sebagai co-enzim. Sitosin dapat mengubah adenosin
difosfat, atau ADP, menjadi adenosin trifosfat, ATP dengan mentransfer
fosfat.
Basa Nitrogen Penyusun DNA
Ada tiga struktur DNA yang dikenal selama ini. Struktur-struktur DNA
tersebut adalah sebagai berikut:
1 Struktur primer
DNA tersusun dari monomer-monomer nukleotida. Setiap nukleotida
terdiri dari satu basa nitrogen berupa senyawa purin atau pirimidin, satu
gula pentosa berupa 2’-deoksi-D-ribosa dalam bentuk furanosa, dan satu
molekul fosfat. Penulisan urutan basa dimulai dari kiri yaitu ujung 5’ bebas
(tidak terikat nukleotida lain) menuju ujung dengan gugus 3’ hidroksil
bebas atau dengan arah5’3’ (Darnell, et al., dalam T. Milanda, 1994).
2. Struktur sekunder
Salah satu sifat biokimia DNA yang menentukan fungsinya sebagai
pembawa informasi genetik adalah komposisi basa penyusun. Pada tahun
1949-1953, Edwin Chargaff menggunakan metode kromatografi untuk
pemisahan dan analisis kuantitatif keempat basa DNA, yang diisolasi dari
berbagai organisme. Kesimpulan yang diambil dari data yang terkumpul
adalah sebagai
berikut :
a. Komposisi basa DNA bervariasi antara spesies yang satu dengan
spesies yang lain.
b. Sampel DNA yang diisolasi dari berbagai jaringan pada spesies
yang sama mempunyai komposisi basa yang sama.
c. Komposisi DNA pada suatu spesies tidak berubah oleh perubahan
usia, keadaan nutrisi maupun perubahan lingkungan.
d. Hampir semua DNA yang diteliti mempunyai jumlah residu adenin
yang sama dengan jumlah residu timin (A=T), dan jumlah residu
guanin yang sama dengan jumlah residu sitosin (G=C) maka A+G
= C+T, yang disebut aturan Charrgaff.
e. DNA yang diekstraksi dari pesies-spesies dengan hubungan
kekerabatan yang dekat mempunyai komposisi basa yang hampir
sama.
Pada tahun 1953, James D. Watson dan Francis H.C. Crick berhasil
menguraikan struktur sekunder DNA yang berbentuk heliks ganda melalui analisis
pola difraksi sinar X dan membangun model strukturnya (Darnell, et al. dalam T.
Milanda, 1994). Heliks ganda tersebut tersusun dari dua untai polinukleotida
Secara antiparalel (arah 5’3’ saling berlawanan), berputa ke kanan dan
melingkari suatu sumbu. Unit gula fosfat berada di luar molekul DNA dengan
basa-basa komplementer yang berpasangan di dalam molekul. Ikatan hidrogen di
antara pasangan basa memegangi kedua untai heliks ganda tersebut (Willbraha
and Matta dalam T. Milanda, 1994). Kedua untai melingkar sedemikian rupa
sehingga keduanya tidak dapat dipisahkan kembali bila putaran masing-masing
untai dibuka.
Gambar 1 Struktur DNA (Prentis Steve, 1990)
Keterangan: a. Struktur primer DNA
b. Struktur sekunder DNA
Jarak di antara kedua untai hanya memungkinkan pemasangan basa purin
(lebih besar) dengan basa pirimidin (lebih kecil). Adenin berpasangan dengan
timin membentuk dua ikatan hidrogen sedangkan guanin berpasangan dengan
sitosin membentuk tiga ikatan hidrogen.
Dua ikatan glikosidik yang mengikat pasangan basa pada cincin gula, tidak
persis berhadapan. Akibatnya, jarak antara unit-unit gula fosfat yang berhadapan
sepanjang heliks ganda tidak sama dan membentuk celah antara yang
berbeda,yaitu celah mayor dan celah minor (Marks, et al., 1996 ; Robert K.
Murray, et al., 2000).
3. Struktur tersier
Kebanyakan DNA virus dan DNA mitokondria merupakan molekul
lingkar. Konformasi ini terjadi karena kedua untai polinukleotida membentuk
struktur tertutup yang tidak berujung. Molekul DNA lingkar ertutup yang diisolasi
dari bakteri, virus dan mitokondria seringkali berbentuk superkoil, selain itu DNA
dapat berbentuk molekul linier dengan ujung-ujung rantai yang bebas.
(a) (b)
Gambar 2 Struktur tersier (Prentis Steve, 1990)
(a). konformasi DNA sirkular
(b). konformasi DNA linear
Kerangka gula deoksiribosa dan fosfat yang menyusun DNA terletak
dibagian luar molekul, sedangkan basa purin dan pirimidin terletak disebelah
dalam untaian (helix).Basa-basa purin dan pirimidin yang berpasangan terletak
pada bidang datar yang sama dan tegak lurus terhadap aksis untaian DNA.
Diameter untaian DNA adalah 20 angstrom.Diameter untaian bersifat konstan
karena basa purin akan selalu berpasangan dengan basa pirimidin.Pasangan-
pasangan basa yang berurutan berjarak 3,4 angstrom satu sama lain dan berotasi
sebesar 60°.Struktur untaian berulang setiap 10 basa, atau dengan kata lain ada 10
pasangan basa setiap putaran untaian.Untaian DNA mempunyai dua lekukan
eksternal yaitu lekukan besar (major groove) dan lekukan kecil (minor
groove).Kedua lekukan tersebut mempunyai peranan sebagai tempat melekatnya
molekul protein tertentu. Skema struktur untaian DNA dapat dilihat pada gambar
5.2.
Oleh kedua rantai DNA tersusun secara antiparalel maka ada konvensi
dalam penulisan orientasi DNA.Perlu diingat bahwa pada masing-masing rantai
DNA ada ujung 5’-fosfat (5’P) dan ada ujung 3’OH.Molekul DNA yang tersusun
oleh dua rantai (double stranded) polinukleotida biasanya hanya ditulis salah satu
rantainya, misalnya ATGCAATTCCGG.Dalam penulisan semacam ini ujung
sebelah kiri (A) adalah ujung 5’P, sedangkan ujung sebelah kanan G adalah
ujung3’OH.Oleh karena itu moekul DNA tersebut dapat ditulissebagai P-5’-
ATGCAATTCCGG-3’-OH, atau kadang-kadang
ditulis:pApTpGpCpApApTpTpCpCpGpG.Untuk menyingkat biasanya DNA
hanya ditulis urutan basa DNA nya saja.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Asam nukleat tersusun atas nukleotida, yang mana nukleotida tersusun atas
nukleosida dan fosfat. Nukleosida tersusun atas gula pentose dan basa
nitrogen (purin dan pirimidin).
Asam nukleat memiliki sifat kimia, yaitu stabilitas asam nukleat, pengaruh
asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung,
sedangkan sifat spektroskopik-termal asam nukleat meliputi kemampuan
absorpsi sinar UV, hipokromisitas, penghitungan konsentrasi asam nukleat,
penentuan kemurnian DNA, serta denaturasi termal dan renaturasi asam
nukleat.
Proses sintesis DNA berupa replikasi DNA yang terdiri atas 3 macam,
yaitu model konservatif, model semikonservatif, dan model dispersif.
Sedangkan sintesis RNA terdiri atas RNA polimerase I terletak di
nucleolus dan mentranskripsi ribosomal RNA (rRNA), lalu, RNA
polimerase II lokal dengan inti, dan mentranskripsi messenger RNA
(mRNA) dan RNA nuklir paling kecil. RNA polimerase III mentranskripsi
RNA transfer (tRNA) dan RNA kecil lainnya.
Proses Transkripsi terdiri atas insiasi, elongasi, dan terminasi.
3.2 Saran
Diharapkan para mahasiswa dapat memahami pengertian asam nukleat dan
bagaimana strukturnya.Meskipun begitu kami sadar akan banyaknya kekurangan
dalam pembuatan makalah ini, penulis mengharapkan para pembaca dapat
memberikan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. 2008.Biologi Jilid 1 Edisi Ketujuh. Jakarta:
Erlangga
Campbell, Neil A. 2009. Biologi jilid 1 edisi delapan.Erlangga. Jakarta.
Fatchiyah dan Arumingtyas, Estri Laras.Kromosom, Gen, DNA, Sintesis Proten,
dan Regulasi.http://himbiounpad.files.wordpress.com/2013/06/kromosom-
gen-dna-sintesis-protein.pdf. Diakses pada tanggal 16 November 2014
Kusuma, Sri Agung Fitri. 2011. Makalah PCR. http://pustaka.unpad.ac.id/wp-
content/uploads/2011/09/pustaka_unpad_pcr.pdf. Diakses pada tanggal
16November 2014
Lehninger, A.H., 1995. Dasar-dasar Biokimia.Jakarta : Erlangga
Lodish H, Arnold B, Lawrence Z, Paul M, David B. 2003.Molecular Cell Biology.
New York: Wh Freeman Company
Murray, Robert K., 2009. Biokimia Harper, Edisi 27. Jakarta: Penerbit Buku
Kedokteran EGC.
Voet, Donald and Judith G. 2009.Biocheimstry Volume I. Canada : J. Wiley and
Sons
Watson, J. D., et al., 1987, Molecular Biology of the Gene, 4th edition, The
Benjamin/Cummings Publishing Company Inc., Menco Park, California, p.
68-75, 81-83, 98-99, 194, 202-203.