Rekayasa Genetika: metabolisme asam nukleat

Total Tayangan Laman

Diberdayakan oleh Blogger.
RSS

metabolisme asam nukleat


METABOLISME ASAM NUKLEAT
Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat selular. Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik. Sedangkan untuk katabolisme itu sendiri yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi. Dan anabolisme merupakan reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.
Berawal tahun 1868 Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang mengawali pengetahuan mengenai kimia dan inti sel. Pada tahun 1868, di laboratorium 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 padahiston. 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.









Asam Nukleat
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 genetik, 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 itumengandung 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.

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.

 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.

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 (G±C), dan adenidan adenin berpasangan dengan timin (A - T), sehingga jumlah guanin selalu sama dengan jumlah sitosin. Demikian pula adenin dan timin.
 Gambar : Struktur DNA
RNA (Ribonukleat acid)
Asam ribonukleat adalah salah satu polimer yang terdiri atas molekulmolekul ribonukleotida. Seperti DNA, asam ribonukleat ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C nomer 3 dengan atom C nomer 5 pada molekul ribose dengan perantaraan gugus fosfat. Dibawah ini adalah gambar struktur sebagian dari molekul RNA :
Meskipun banyak persamaan dengan DNA , RNA juga 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. Ada 3 macam RNA, yaitu tRNA (transfer RNA), mRNA (messenger RNA) dan rRNA (ribosomal RNA). Ketiga macam RNA ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda, tetapi ketiganya secara bersama-sama mempunyai peranan penting dalam sintesis protein.
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.

Nukleosida terbentuk dari basa purin atau pirimidin dengan ribose atau deoksiribosa. Basa purin atau pirimidin terikat padapentosa oleh ikatan glikosidik,yaitu pada atom karbon nomor 1. Guanosin adalah suatu nukleosida 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
Fungsi Asam Nukleat
DNA mengandung gen, informasi yang mengatur sintesis protein dan RNA. DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan pengaturan ekspresi gen (promoter, operator, dll.). Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen dari ribosom, mesin biologis pembuat protein Messenger RNAs (mRNA) merupakan bahan pembawa informasi genetik dari gen ke ribosom. Transfer RNAs (tRNAs) merupakan bahan yang menterjemahkan informasi dalam mRNA menjadi urutan asam amino RNAs memiliki fungsi-fungsi yang lain, di antaranya fungsi-fungsi katalis 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; dan reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi reduksi.
Sintesis RNA dan DNA
Sintesis RNA
Sintesis RNA biasanya dikatalisis oleh enzim DNA-RNA polymerase 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 dimana 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 genetic 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 polymerase merangkai nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5‟ ke 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 DNAnya.
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.

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
7.    SSB (single strand binding protein).
8.    Enzim DNA ligase, yaitu suatu enzim yang berfungsi untuk menyambung fragmenfragmen 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 ke 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' ke 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.

Transkripsi dan Translasi
Transkripsi
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.




Mekanisme Dasar Transkripsi adalah sebagai berikut :
• Transkripsi (sintesis RNA) dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu:
1.    Faktor-faktor yang mentendalikan transkripsi menempel pada bagian promoter.
2.    Penempelan faktor-faktor pengendali transkripsi menyebabkan terbentuknya kompleks promoter yang terbuka (open promoter complex).
3.    RNA pofimerase membaca cetakan (DNA template) dan mulai melakukan pengikatan nukleotida yang komplementer dengan cetakannya.
4.    Setelah terjadi proses pemanjangan untaian RNA hasil sintesis, selanjutnya diikuti dengan proses pengakhiran (terminasi) transkripsi yang ditandai dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA yang ditranskripsi.







            Karakter Kimiawi Transkripsi adalah sebagai berikut :
1.    Prekursor untuk sintesis RNA adalah empat macam ribonukleotida yaitu 5'-trifosfat ATP GTP CTP dan UTP (pada RNA tidak ada thymine).
2.    Reaksi polimerisasi RNA pada prinsipnya sama dengan polimerisasi DNA, yaitu dengan arah 5'  3'.
3.    Urutan nukleotida RNA hasil sintesis ditentukan oleh cetakannya yaitu urutan DNA yang ditranskripsi. Nukleotida RNA yang digabungkan adalah nukleotida yang komplementer dengan cetakannya. Sebagai contoh, jika urutan DNA yang ditranskripsi adalah ATG, maka urutan nukleotida RNA yang digabungkan adalah UAC.
4.    Molekul DNA yang ditranskripsi adalah molekul untai-ganda tetapi yang berperanan sebagai cetakan hanya salah satu untaiannya.
5.    Hasil transkripsi berupa molekul RNA untai tunggal.

Translasi
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).








            Kodon (kode genetik)
Kodon (kode genetik) adalah urutan nukleotida yangterdiri atas 3 nukleotida yanq berurutan (sehingga sering disebut sebagai triplet codon, yang menyandi suatu kodon asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pada mRNA) mengkode asam amino metionin, Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin yang mengawali struktur suatu polipeptida (protein). Pada prokaryot, asam amino awal tidak berupa metionin tetapi formil metionin (fMet).
Ada beberapa aspek yang perlu diketahui mengenai kode genetik, yaitu:
     Kode genetik bersifat tidak saling tumpang-tindih (non-overlappind kecuali pada kasus  tertentu, misalnya pada bakteriofag
     Tidak ada sela (gap) di antara kodon satu dengan kodon yang lain.
     Tidak ada koma di antara kodon.
     Kodon bersifat degenerotea, buktinya ada beberapa asam amino yang mempunyai lebih dari satu kodon.
     Secara umum, kodon bersifat hampir universal karena pada beberapa organel jasad tinggi ada beberapa kodon yang berbeda dari kodon yang digunakan pada sitoplasm.
     Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang sesuai yang terdapat pada molekul tRNA.
     Sebagai contoh, kodon metionin (AUG) mempunyai komplemennya dalam bentuk antikodon UAC yang terdapat pada tRNAMet
     Pada waktu tRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A pada ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuai yang ada pada sisi A tersebut.
     Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yang disambungkan ke dalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam ribosom

Proses Translasi
Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang sesuai yang terdapat pada molekul tRNA. Sebagai contoh, kodon metionin (AUG) mempunyai komplemennya dalam bentuk antikodon UAC yang terdapat pada tRNAMet. Pada waktu tRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A pada ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuai yang ada pada sisi A tersebut. Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yang disambungkan ke dalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam ribosom.
Sebelum inisiasi translasi di lakukan, diperlukan molekul tRNA (aminoasil
tRNA) yang berfungsi membawa asam amino spesifik.
Inisiasi translasi (eukariyot)
       Kodon inisiasi adalah metionin
       Molekul tRNA inisiator disebut sebagai tRNA
       Ribosom bersama-sama dengan tRNA dapat menemukan kodon awal dengan cara berikatan dengan ujung 5' (tudung), kemudian melakukan pelarikan (scanning) transkrip ke arah hilir (dengan arah 5'     3') sampai menemukankodon awal (AUG).
       Menurut model scanning tersebut, ribosom memulai translasi pada waktu menjumpai sekuens AUG yang pertama kali

Pemanjangan polipeptida
• Proses pemanjangan polipeptida disebut sebagai proses elongation yang secara umum mempunyai mekanisme yang serupa pada prokaryot dan eukaryot.
• Proses pemanjangan terjadi dalam tiga tahapan, yaitu: (1) pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A yang ada di ribosom,( 2) pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P ke arah sisi A dengan membentuk ikatan peptida, dan (3) translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A.

Terminasi
       Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA, UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom.
       Dalam keadaan normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino sesuai dengan ketiga kodon tersebut.
       Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir

METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN

Basa purin dan pirimidin ditemukan di dalam nukleotida dan dalam asam nukleat. Basa-basa tersebut dibentuk de novo oleh jalur yang menggunakan asam amino sebagai precursor dan menghasilkan nukleotida. Sebagian besar sintesis de novo terjadi di hati, dan
basa  bernitrogen serta nukleosida kemudian diangkut ke jaringan lain oleh sel darah merah. Otak juga membentuk nukleotida dalam jumlah yang bermakna.
Biosintesis purin dan pirimidin diatur dan dikoordinasikan dengan ketat oleh mekanisme umpan-balik yang menjamin agar waktu dan jumlah produksikedua zat tersebut selalu sesuai dengan kebutuhan fisiologisnya yang bervariasi. Penyakit genetic metabolism purin mencakup gout, sindrom Lesch-Nyhan, defisiensi adenosine deaminase dan difisiensi purin nukleotida fosforilase. Sebaliknya, selain asiduria orotat, hanya sedikit kelainan katabolisme pirimidin yang secara klinis bermakna.
Jaringan tubuh dapat menyintesis purin dan pirimidin dari zat-zat antara amfibolik. Asam nukleat dan nukleotida yang dimakan yang karenanya bersifat nonesensial secara dietetik diuraikan disaluran cerna menjadi mononukleotida sehingga dapat diserap atau diubah menjadi basa purin dan pirimidin. Basa purin kemudian dioksidasi menjadi asam urat yang dapat diabsorpsi atau diubah menjadi basa purin atau pirimidin. Basa purin kemudian dioksidasi menjadi asam urat yang akan diabsorbsi maupun diekskresikan dalam urine. Jika hanya sedikit atau tidak ada purin/pirimidin dalam makanan untuk dijadikan asam nukleat jaringan, senyawa yang disuntikkan dapat digunakan untuk membentuk asam nukleat. Oleh kaena itu, penggbungan [3H]timidin (senyawa yang disuntikkan) menjadi DNA ini dapat digunakan untuk mengukur laju sintesis DNA.



Pembentukan Nukleotida Purin dan Pirimidin
 Pembentukan Nukleotida Purin 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP) adalah sumber gugus ribosa. Senyawa ini disintesis dari ATP dan ribosa 5’-fosfat, yang dibentuk dari glukosa melalui jalur pentosa fosfat. Basa purin dibentuk pada gugus ribosa (pada gambar 1)




Gambar 1. Biosintesis purin. A. Reaksi dalam jalur biosintesis. B. Asal atom pada basa purin . RR = ribonukleotida reduktase; FH4 = tetrahiddrofosfat.
Dalam reaksi pertama jalur, PRPP bereaksi dengan glutamin membentuk fosforibosilamin (Gbr 2). reaksi ini, yang menghasilkan nitrogen 9 cincin purin, dikatalisis oleh PRPP glutamil amidotransferase, suatu enzim yang dihambat oleh tiga produk jalur, IMP, AMP, dan GMP. Ketiga nukleosida ini juga menghambat sintesis PRPP sehingga memperlambat produksi nukleotida purin dengan menurunkan kadar substrat PRPP.
Dalam reaksi kedua, keseluruhan gugus glisin ditambahkan ke prekursor yang sedang tumbuh. Glisin menyediakan karbon 4 dan 5 serta nitrogen 7 pada cincin purin (Gbr. 3).
Kemudian, karbon 8 disediakan oleh metenil tetrahidrofolat, nitrogen 3 oleh glutamin, karbon 6 oleh CO2, nitrogen 1 oleh aspartat, dan karbon 2 oleh formil tetrahidrofolat. Gambar 1.1 memperlihatkan sumber masing-masing atom cincin purin.



















Gambar 3 penggabungan gglisin ke dalam precursor purin.


Gambar 2 Langkah pertama dalam biosintesis purin. Basa purin dibentuk pada gugus ribose. Produk jalur ini (IMP, MP, dan GMP) menghambat reaksi. ketersediaan substrat PRPP adalah penentu kecepatan reaksi ini.











Nukleotida purin pertama yang dibentuk oleh jalur ini adalah inosin monofosfat (IMP). Nukleotida ini mengandung basa hipoxantin yang disatukan oleh ikatan N- glikosidat dari nitrogen 9 cincin purin ke karbon 1 pada ribosa (Gbr.4)
IMP berfungsi sebagai titik cabang, serta nukleotida adenin dan guanin dibentuk dari IMP (lihat Gbr.1). Adenosin monofosfat (AMP) berasal dari IMP melalui penambahan sebuah gugus amino dari aspartat ke karbon 6 cincin purin dalam reaksi yang memerlukan GTP. Guanosin monofosfat (GMP) berasal dari IMP melalui pemindahan sebuah gugus amino dari amida glutamin ke karbon 2 cincin purin. Dalam hal ini, reaksi membutuhkan ATP. AMP dan GMP masing-masing menghambat pembentukannya sendiri dari IMP.


Gambar.4 Struktur inosin monofosfat (IMP). basanya adalah hipoxantin.



AMP dan GMP dapat mengalami fosforilase ke tingkat difosfat dan trifosfat dan digunakan untuk proses yang memerlukan energi di dalam sel. Purin nukleosida trifosfat juga digunakan sebagai prekursor untuk sintesis RNA (lihat gambar 1).
Untuk sintesis DNA, gugus ribosa harus direduksi menjadi deoksiribosa (Gbr. 5). reduksi ini terjadi di tingkat dinukleotida dan dikatalisis oleh ribonukleotida reduktase, yang memerlukan protein tioreduksin. Deoksiribonukleosida difosfat dapat mengalami fosforilase ke tingkat trifosfat dan kemudian digunakan sebagai prekursor untuk sintesis DNA (lihat gambar 1).
 Gambar 5 Reduksi ribose menjadi deosiribosa. reduksi berlangsung ditingkat nukleosida difosfat. Ribonukleosida difosfat (NDP) dibah menjadi deoksiribunokleosida difosfat (dNDP). Tioridoksin dioksidasi menjadi suatu disulfide, yang harusdireduksi agar reaksi tetap dapat menghasilkan dNDP. N = basa nitrogen, biasanya adenine, guanine dan sitosin.




Pembentukan Nukleotida Pirimidin
Dalam pembentukan nukleotida pirimidin, yang disintesis pertama kali adalah basa, kemudian basa tersebut dilekatkan ke gugus ribose 5-fosfat. Dalam reaksi pertama, glutamine bereaksi dengan CO2 dan ATP membentuk karbamoil fosfat. Reaksi ini analog dengan reaksi pertama pada siklus urea, kecuali bahwa digunakan glutamine sebagai sumber nitrogen (bukan amonia) dan terjadi di dalam sitosol (bukan di mitokondria). Reaksi ini dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintetase II, yang dihambat oleh UTP, salah satu produk jalur. Reaksi analog dalam pembentukan urea dikatalisis oleh karbamoil fosfat sintetase I, yang diaktifkan oleh N-asetil glutamate.
Dalam reaksi selanjutnya pada biosintesis pirimidin, keseluruhan molekul aspartat ditambahkan ke karbamoil fosfat. Molekul ini kemudian menutup untuk membentuk struktur cincin, yang di oksidase menjadi asam orotat. Orotat bereaksi dengan PRPP, menghasilkan orotidin 5-fosfat, yangkemudian mengalami dekarboksilasi membentuk uridin monofosfat (UMP).
UMP mengalami fosforilasi menjadi UTP. Sebuah gugus amino, yang berasal dari amida glutamine, ditambahkan ke karbon 4 untuk menghasilkan CTP. UTPN dan CTP adalah precursor untuk sintesis RNA.
CTP mengalami defosforilasi membentuk CDP, dan pada tingkat difosfat ini gugus ribose di reduksi menjadi deoksiribosa oleh ribonukleotida reduktase (Gbr .5). dCDP mengalami defosforilasi dan deaminasi, membentuk dUMP. Metilen tetrahidrofolat memindahkan sebuah gugus metil ke dUMP membentuk dTMP. Reaksi fosforilasi menghasilkan dCTP dan dTTP, precursor yang digunakan untuk sintesis DNA

Penguraian Basa Purin dan Pirimidin
 Penguraian Basa Purin
Penguraian nukleotida purin (AMP dan GMP) terjadi terutama di hati . AMP mula-mula mengalami deamilasi menjadi IMP. Kemudian IMP dan GMP mengalami defosforilase, dan ribosa diputuskan dari basa. Hipoxantin, basa yang terbentuk dari pemutusan IMP, diubah oleh xantin oksidase menjadi xantin, dan guanin 8 mengalami diaminasi menghasilkan xantin. Jalur untuk penguraian adenin dan guanin menyatu di titik ini. Xantin diubah oleh xantin oksidase menjadi asam urat, yang diekskresikan dalam urine. Xantin oksidase adalah suatu enzim yang memerlukan molibdenum yang menggunakan oksigen molekular dan menghasilkan hidrogen peroksida (H202). Terdapat bentuk lain xantin oksidase yang menggunakan NAD+ sebagai akseptor electron.
Asam urat memiliki pK. 5,4. Didalam tubuh senyawa ini mengalami ionisasi membentuk urat. Urat tidak mudah larut dalam air. Jumlahnya didalam tubuh manusia normal sangat dekat dengan konstanta kelarutan.
Penguraian Basa Pirimidin
gbr. 6 penguraian baa purin. reaksi-reaksi yang dihambat oleh alopurinol ditandai. terdapat bentuk xantin oksidase yang kedua yang menggunakan NAD+menghasilkan O2 sebagai akseptor electron.

Nukleotida pirimidin mengalami defosforilasi, dan nukleosida mengalami pemutusan menghasilkan ribosa 1-fosfat dan basa pirimidin bebas yaitu sitosin,urasil, dan timin. Sitosin mengalami deaminasi membentuk urasil, yan diubah menjadi CO2, NH4+, dan β-alanin. Timin diubah menjadi CO2, NH4+, dan β-aminoisobutirat. produk-produk prnguraian pririmidin ini diekskresikan dalam urine atau diubah menjadi CO2, H2O, dan NH4+ (yang membentuk urea). produk-produk tersebut tidak menimbulkan gangguan pada tubuh, berbeda dengan urat, yang dibentuk dari purin dan dapat mengendap menimbulkan gout.
DAFTAR PUSTAKA

Mark. B Dawn, Marks D. Allan, & Smith M. Biokimia Kedokteran Dasar. EGC.Jakarta. 2000
Anonymous.c.http://www.scribd.com/doc/41966467/Resume-Asam-Nukleat. 2012
Diakses tanggal 19 oktober 2012
Koolman Jan & Rohm H. Atlas Berwarna & Teks Biokimia. Hipokarates. Jakarta.2000

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS

0 komentar:

Poskan Komentar