makalah biosintesis dna fix !

5/28/2018 Makalah Biosintesis Dna Fix !

1/15

MAKALAH BIOLOGI MOLEKULER

BIOSINTESIS DNA

Disusun Oleh :

Herren Lazuardi (125130107111025)

Fatinah Inas H (125130100111053)

Lita Oktatiurma (125130101111045)

Danny Govindra (125130107111024)

Adrian Bagus Prakoso (125130100111057)

Fitri Muthoharoh (125130100111043)

Ema Eka Safitri (125130101111049)

Dewi Febriana (125130100111059)

Nur Oktafian (125130100111042)

PKH 2012 C

PROGRAM KEDOKTERAN HEWAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA


2/15

MALANG

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar BelakangDalam menghasilkan keturunan baru, informasi genetik diwariskan dari orang tua

kepada keturunannya. Proses demikian disebut dengan Hereditas. Gen adalah bagian dari

DNA kromosom yang mengkode satu buah molekul RNA spesifik, yang selanjutnya

mengkode untuk polipeptida tertentu. Gen tersusun dari DNA ( Deoxyribo Nucleic Acid).

DNA bersama sama dengan protein histon dan non histon membentuk benang- benang

kromatin yang selanjutnya menyusun kromosom. DNA merupakan dasar secara kimiawi

dari hereditas.

DNA sebagai bahan genetic karena DNA dapat mewariskan sifat-sifat organisme

induk, sudah diidentifikasi pada pertengahan abad 20. Genom adalah sepotong DNA/segment

DNA yang menyandi protein mengandung semua informasi genetic yang dimilikinya.

Dengan penemuan ini ditemukan bagaimana informasi genetic diwariskan dan diekspresikan.

Mekanisme molekuler dari pewarisan melibatkan proses yang dikenal sebagai

replikasi, dimana rantai DNA induk berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis salinan DNA.

Ekspresi gen di dalam sel memerlukan dua proses, transkripsi dimana DNA berfungsi

sebagai template dan ditranskripsikan menjadi mRNA dan translasi dimana informasi pada

RNA akan diterjemahkan menghasilkan protein. Pengaturan ekspresi gen pada sel eukariotik

hanya memungkinkan ekspresi sebagian kecil genom dalam suatu waktu, sehingga sel dapat

menjalani perkembangan dan differensiasi. Ini memerlukan suatu pengaturan melalui

mekanisme yang rumit. Untuk suatu gen spesifik, pengaturan dapat terjadi secara bersamaan

di berbagai factor bekerja bersamaan untuk merangsang dan menghambat ekspresi suatu gen.


3/15

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah pengertian dari DNA?

2. Bagaimana struktur dari DNA ?

3. Apa fungsi dari DNA ?

4. Apakah pengertian dari biosintesis atau replikasi DNA?

5. Bagaimana mekanisme replikasi DNA?

6. Bagaimana proses replikasi dan perbaikan DNA ?

7. Apakah aplikasi DNA dibidang kedokteran hewan?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui pengertian dari DNA

2. Untuk mengetahui struktur dari DNA

3. Untuk mengetahui fungsi dari DNA

4. Untuk mengetahui pengertian dari biosintesis atau replikasi DNA

5. Untuk mengetahui bagaimana mekanisme replikasi DNA

6. Untuk mengetahui proses replikasi dan perbaikan DNA7. Untuk mengetahui aplikasi DNA dibidang kedokteran hewan


4/15

BAB II

PEMBAHASAN

1. PENGERTIAN DNAAsam deoksiribonukleat (DNA) merupakan materi genetik yang berperan dalam

membawa sifat yang diturunkan kepada generasi selanjutnya. DNA merupakan suatu

polimer yang disusun oleh unit unit nukleotida yang tersusun berulang ulang, tersusun

rangkap, membentuk DNA heliks ganda dan berpilin ke kanan. Setiap nukleotida terdiri dari

tiga gugus molekul, yaitu:

1. Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)2. Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin serta golongan pirimidin3. Gugus fosfat

DNA adalah polimer dari nukleotida-nukleotida. Nukleotida-nukleotida dalam DNA

dihubungkan satu dengan yang lainnya oleh ikatan fosfodiester, yaitu ikatan yang terjadi

antara Carbon katida dari satu nukleotida terdiri dari sebuah gula pantosa (deoksiribosa),

satu buah fosfat dan satu basa nitrogen. Basa nitrogen tersebut berikatan dengan carbon

pertama dari gula deoksiribosa, sedangkan fosfat berikatan dengan Carbon kelima dari gula

yang sama. Basa nitrogen yang menyusun nukleotida dikelompokan menjadi 2 yaitu

menurut (Priyani, 2004) :

Purine, yaitu basa nitrogen yang strukturnya berupa dua cincin.Termasuk diantaranya adalah : adenin dan guanin.

Primidin, yaitu basa nitrogen yang strukturnya berupa satu cincin. Termasuk diantaranya adalah : citosin dan timin.


5/15

Gambar. Struktur Purin dan Pirimidin

Gambar. Struktur kimia dari DNA. Setiap molekul DNA terdiri dari sub unit

deoksiribonukleotida monofosfat. Setiap unit tersebut tersusun dari kelompok fosfat yang

berikatan dengan gula pada atom karbon no. 5 dengan Carbon no.3 dari gula berikutnya

disebut ikatan fosfodiester.

Asam nukleat merupakan suatu polinukleotida, yaitu polimer linier yang tersusun

dari monomer-monomer nukleotida yang berikatan melalui ikatan fosfodiester. Fungsi

utama asam nukleat adalah sebagai tempat penyimpanan dan pemindahan informasi genetik.

Informasi ini diteruskan dari sel induk ke sel anak melalui proses replikasi. Sel memiliki dua

jenis asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid/DNA) dan asam

ribonukleat (ribonucleic acid/RNA) (Wolf, 1993).

Model DNA double helix (Watson and Crick)Pada tahun 1953, dunia ilmu pengetahuan telah dikejutkan dengan ditemukannya

struktur kimia DNA oleh James Watson (Amerika) dan Francis Crick (Inggris). Diawali


6/15

dengan penemuan struktur protein dengan teknik X-ray crystallography oleh Crick, Watson

melihat dan mengidentifikasikan difraksi foto X-ray DNA yang dibuat oleh Maurice Wilkins

dan Rosalind Franklin (Inggris) tersebut sebagai double helix atau utas ganda. Utas ganda

DNA merupakan pita spiral yang saling berpilin. Bentuk helix ganda tersusun oleh dua

rantai polinukleotida yang saling berpilin pada aksis yang sama. Gugus gula fosfat

merupakan kerangka dari molekul dan terdapat pada bagian luar. Basa nitrogen pada untaian

nukleotida berikatan pada basa nitrogen untaian lainnya. Ikatan antar basa nitrogen adalah

ikatan hydrogen (Prawirohartono, 2007).

Basa nitrogen purin akan berikatan dengan basa nitrogen pirimidin, sehingga G

(guanin) akan selalu berikatan dengan C (sitokin), dan A (adenin) akan selalu berikatan

dengan T (timin). Hal tersebut menyebabkan urutan basa nitrogen untaian yang satu,

menentukan urutan basa nitrogen untaian selanjutnya dan keduanya saling melengkapi (lihat

gambar). Apabila untaian satu nukleotida memiliki urutan basa nitrogen GATGCACTT

maka urutan basa nitrogen pasangannya adalah CTACGTGAA (Prawirohartono, 2007).

Gambar : Struktur kimia Ikatan Hidrogen dan Model pita

2. STRUKTUR DNAAda tiga struktur DNA yang dikenal selama ini. Struktur-struktur DNA tersebut

adalah sebagai berikut menurut (Priyani, 2004) :

1. Struktur primerDNA tersusun dari monomer-monomer nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari satu

basa nitrogen berupa senyawa purin atau pirimidin, satu gula pentosa berupa 2-deoksi-D-


7/15

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 arah 53 (Darnell, et al., dalam T. Milanda, 1994).

2. Struktur sekunderSalah 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 2 organisme. Kesimpulan yang diambil dari data yang

terkumpul adalah sebagai berikut :

a. Komposisi basa DNA bervariasi antara spesies yang satu dengan spesies yanglain.

b. Sampel DNA yang diisolasi dari berbagai jaringan pada spesies yang samamempunyai komposisi basa yang sama.

c. Komposisi DNA pada suatu spesies tidak berubah oleh perubahan usia, keadaannutrisi maupun perubahan lingkungan.

d. Hampir semua DNA yang diteliti mempunyai jumlah residu adenin yang samadengan 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 spesies-spesies dengan hubungan kekerabatan yangdekat mempunyai komposisi basa yang hampir sama.

Gambar. Struktur DNA. a. Struktur Primer b. Struktur Sekunder


8/15

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, 4 yaitu celah mayor dan celah

minor (Marks, et al., 1996 ; Robert K. Murray, et al., 2000).

3. Struktur tersierKebanyakan DNA virus dan DNA mitokondria merupakan molekul lingkar.

Konformasi ini terjadi karena kedua untai polinukleotida membentuk struktur tertutup yang

tidak berujung. Molekul DNA lingkar tertutup yang diisolasi dari bakteri, virus dan

mitokondria seringkali berbentuk superkoil, selain itu DNA dapat berbentuk molekul linier

dengan ujung-ujung rantai yang bebas.

Gambar. Struktur tersier. a . Konformasi DNA sirkulasi. b . Konforasi DNA linear

3. FUNGSI DNAFungsi utama DNA adalah mewariskan informasi genetik dari generasi ke generasi.

Oleh karena itu, replika (tiruan) DNA yang diturunkan dari induk ke anak haruslah lengkap

agar kestabilan genetik dalam suatu organisme dapat dipertahankan. Proses replikasi DNA

sendiri merupakan proses kompleks yang menyangkut banyak fungsi dari sel. Pada sel selbinatang termasuk manusia, replikasi DNA berlangsung hanya pada waktu waktu tertentu

selama kehidupan sel, yaitu pada sel sel yang siap membelah secara mitosis. Periode ini

dinyatakan sebagai fase sintetis atau fase S. Fase S biasanya secara temporer dipisahkan dari

fase mitosis (M) oleh fase nonsintetis yang disebut gap 1 (fase G1) dan gap 2 (fase G2)

(Prawirohartono, 2007). Perhatikan gambar :


9/15

Gambar. Siklus sel pada eukariot : interfase dan mitosis

Fungsi kedua berkaitan dengan sintesis protein. Sebelum berlangsung sintesis

protein, informasi genetik dalam rangkaian nukleotida DNA ditranskripsi (disalin) dalam

inti sel ke dalam rangkaian spesifik molekul RNA (ribonucleic acid). Pada selsel eukariot

organisme tingkat yang lebih tinggi, salinan RNA inti heterogen (hn RNA) diproses dalam

inti dan akan ditampilkan dalam sitoplasma sebagai messenger RNA (mRNA). Setelah

berada dalam sitoplasma, mRNA akan melekat pada ribosom. Dengan bantuan RNA tipe

lain, yaitu transferRNA (tRNA), asam asam amino yang terdapat pada sitoplasma akan

diikat dan dibawa ke ribosom untuk dicetak sesuai dengan kodon (triplet basa pada mRNA)

mRNA. Pada proses selanjutnya, antikodon (triplet basa pada tRNA) tRNA akan berderet

sesuai dengan kodon mRNA, sehingga asamasam amino ini akan berikatan satu sama lain

membentuk polipeptida atau protein. (Keterangan : kodon adalah kode genetik yang

dibangun oleh 3 molekul basa nitrogen yang letaknya berurutan pada DNA)

(Prawirohartono, 2007).


10/15

Tabel : Kemungkinan Kombinasi Triplet DNA (Kodon)

4. REPLIKASI DNA (SINTESIS DNA)Hubungan antara struktur dan fungsi terlihat pada struktur double helix dari DNA.

Adanya pasangan spesifik dari basa basa nitrogen dalam DNA, memberikan inspirasi

kepada Watson dan Crick untuk membawa DNA ke bentuk double helix. Bentuk double

helix ini akan memudahkan kita untuk mempelajari mekanisme dasar pada replikasi DNA.

Selama berlangsung replikasi DNA, pasangan basa basa yang tersusun pada pita DNA

menyiapkan diri sebagai template (cetakan) bagi pita komplemen (pelengkap) yang baru

akan dibentuk (Prawirohartono, 2007).

Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA. Replikasi DNA adalah proses penggandaan

rantai ganda DNA. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel. Prokaryota

terus-menerus melakukan replikasi DNA. Sedangkan pada eukaryota waktu terjadinya

replikasi DNA sangat teratur, yaitu pada fase S siklus sel sebelum mitosis atau meiosis I.

Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu pembentukan

ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA (Cooper GM and Hausman RE,

2004).

Tahap pertama replikasi diawali dengan terhidrolisisnya ikatan hydrogen antara basa

basa pada rantai nukleotida oleh enzim nuclease, kemudian diikuti dengan pemisahan


11/15

pasangan dua pita DNA yang saling berpilin. Pada tahap kedua setelah terjadi pemisahan,

masingmasing pita DNA induk akan mempersiapkan dirinya sebagai cetakan (template)

dan menentukan urutan nukleotida yang akan disusun sepanjang rantai komplemennya

dengan dikatalisir oleh enzim DNA polymerase. Selanjutnya, pada tahap ketiga, nukleotida

nukleotida tersebut akan dihubungkan satu sama lain membentuk kerangka gula fosfat

untuk pita DNA yang baru. Setiap kembaran pita molekul DNA yang baru, akan terdiri atas

satu pita induk dan satu pita komplemen yang baru (Prawirohartono, 2007).

Kemampuan DNA melakukan replikasi disebakan karena adanya sifat otokatalistik

yang dimilikinya, sedangkan sifat heterokatalistik yang dimiliki DNA menyebabkan DNA

dapat membentuk molekul lain seperti RNA. Terputusnya rantai double helixDNA dapat

dipengaruhi oleh faktor suhu tinggi, faktor adanya basa kuat, atau oleh enzim helikase

(Prawirohartono, 2007).

Replikasi DNA hanya berlangsung sekali untuk setiap sekali pembelahan sel,

replikasi DNA harus terpadu dengan pembelahan sel. Replikasi DNA harus mendahului

pembelahan sel agar sebelum proses pembelahan sel berlangsung, telah tersedia material

genetik untuk dialihkan kepada masing- masing gen turunan. Terdapat tiga hipotesis yang

menjelaskan replikasi DNA, yaitu :

1. Model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagaicetakan untuk dua rantai DNA baru.

2. Model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesisdengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.

3. Model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagaicetakan untuk sintesis rantai DNA baru.

5. MEKANISME REPLIKASI DNAProses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik

tertentu disepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim

helikase yang dapat mengenali titik-titik tersebut dan enzim girase yang mampu membuka

pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk, akibat pembukaan untaian ganda ini

DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka

secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan


12/15

pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA

ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal

ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah. Proses replikasi DNA

merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu

mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat berakibat

fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amat kecil.

Gambar . Model replikasi DNA

6. REPLIKASI DAN PERBAIKAN DNASelama replikasi DNA, pemasangan basa memungkinkan untai DNA yang ada

bertindak sebagai cetakan untuk untai komplementer yang baru. Berikut adalah konsep dasar

replikasi DNA:

Sebelum melakukan replikasi, molekul induk mempunyai dua untai DNA

komplementer. Setiap basa dipasangkan oleh ikatan hidrogen dengan pasangan spesifiknya,

A-T dan G-C (Lapenna and Giordano, 2009).

Langkah pertama replikasi adalah pemisahan kedua untai DNA. Setiap untai yang

lama berfungsi sebagai cetakan yang menentukan uraian nukleotida di daerah yang

spesifik di sepanjang permukaan cetakan berdasarkan aturan pemasangan basa. Nukleotida

baru tersebut disambung satu sama lain untuk membentuk tulang belakang gula-fosfat dari

untai baru. Setiap molekul DNA sekarang terdiri dari satu untai lama dan satu untai

baru.


13/15

Satu tim besar yang terdiri dari enzim dan protein lain menjadi pelaksana replikasi

DNA. Replikasi dimulai di pangkal replikasi. Cabang replikasi bentuk Y terbentuk pada

ujung-ujung berlawanan dari gelembung replikasi dimana kedua untai DNA berpisah. DNA

polimerase mengkatalis sintesis untai-untai DNA baru, bekerja dalam arah 5 3. Sintesis

DNA pada cabang replikasi menghasilkan leading strand yang kontinyu dan segmen-segmen

pendek, diskontinyu dari lagging strand. Fragmen-fragmen ini kemudian disambung oleh

DNA ligase. Sintesis DNA harus bermula pada ujung dari suatu primer yang merupakan

segmen pendek RNA. Enzim mengoreksi DNA selama replikasinya dan memperbaiki

kerusakan pada DNA yang ada. Pada perbaikan salah pasang, protein mengoreksi DNA

yang bereplikasi dan memperbaiki kesalahan dalam pemasangan basa. Pada perbaikan

eksisi, enzim perbaikan memperbaiki DNA yang dirusak agen fisis dan kimiawi.

Ujung-ujung molekul DNA linear dari kromosom-kromosom eukaryotik disebut

telomer, memendek pada setiap replikasi. Enzim telomerase, terdapat di dalam sel tertentu

dapat memperpanjang kembali ujung-ujung ini.

7. Aplikasi DNA di Bidang Kedokteran HewanSelama lebih dari satu dasawarsa, hewan ternak telah diberi perlakuan dengan

produk-produk yang dihasilkan dari metode DNA rekombinan. Produk-produk ini mencakup

vaksin-vaksin baru atau yang didesain ulang, antibodi, dan hormon pertumbuhan. Misalnya,beberapa sapi perah disuntik dengan hormon pertumbuhan yang dibuat oleh E. coli untuk

menaikkan produksi susu (vaksin ini biasanya meningkatkan sebanyak 10%). Dan juga

meningkatkan perolehan bobot dalam daging ternak (Campbell & Mitchell, 2002).


14/15

BAB III

PENUTUP

Asam deoksiribonukleat (DNA) merupakan materi genetik yang berperan dalam

membawa sifat yang diturunkan kepada generasi selanjutnya. DNA merupakan suatu

polimer yang disusun oleh unit unit nukleotida yang tersusun berulang ulang, tersusun

rangkap, membentuk DNA heliks ganda dan berpilin ke kanan. Setiap nukleotida terdiri dari

tiga gugus molekul, yaitu: gula 5 karbon (2-deoksiribosa), basa nitrogen yang terdiri dari

golongan purin serta golongan pirimidin dan gugus fosfat.

DNA heliks ganda tereplikasi menjadi 2 DNA heliks ganda, di mana ke-2 DNA

heliks ganda mewarisi masing-masing 1 pita DNA induk. Oleh karena itu tipe replikasi

DNA adalah semikonservatif. Replikasi DNA dimulai dari tempat yang disebut awal

replikasi (origin of replication). Replikasi DNA dimulai dengan terbukanya pita DNA heliks

ganda di daerah awal replikasi. Dengan terputusnya ikatan antarbasa, maka enzim DNA

polimerase dapat bekerja menyintesis pasangan basa baru. Dengan demikian, masing-

masing pita DNA berperan sebagai cetakan (template) bagi DNA anakan. Replikasi DNA

bergerak 2 arah (biodireksi) dengan enzim DNA polimerase berbeda untuk masing-masing

arah. Replikasi berakhir ketika kedua enzim DNA polimerase bertemu (sekitar 180 dari

awal replikasi). Masing-masing DNA polimerase menyintesis 2 pita DNA anakan dengan

cetakan 2 pita induknya. Karena DNA polimerase bergerak satu arah (dari 3 ke 5 DNA

induk atau 5 ke 3 DNA anakan), maka terjadi 2 tipe sintesis pita DNA anakan yaitu pita

menerus (leading strand) dan pita sendat (lagging strand). Pita menerus adalah pita DNA

anakan yang dicetak tanpa putus. Pita sendat adalah pita DNA anakan yang dicetak terputus-

putus. Urutan replikasi DNA adalah pemisahan 2 pita DNA induk, sintesis RNA primer,

sintesis DNA anakan, pengantian RNA primer dengan DNA, dan penyambungan pita DNA

anakan (menjadi pita sirkuler).


15/15

DAFTAR PUSTAKA

Campbell & Mitchell. 2002.Biologi.Jakarta: Erlangga.

Cooper GM and Hausman RE. 2004. The Cell: A Molecular Approach, Fifth Edition,ASM

Press and Sinauer Associates, Inc.

Lapenna, S., and Giordano, A. 2009. Cell Cycle Kinases as Therapeutic Targets for Cancer,

Nat. Rev. Drug Discov. 8(7): 547-566.

Prawirohartono, slamet., and Hidayati, Sri. 2007. Sains Biologi 3 SMA/MA Kelas XII.

Jakarta : PT Bumi Aksara.

Priyani, Nunuk. 2004. Sifat Fisika dan Kimia DNA. Program Studi Biologi Fakultas

Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utama. Digitized : USU

digital library.

Wolf, L.S., 1993, Molecular and cellular Biology. California: Wardsworth Publishing

Company

makalah biosintesis dna fix !

Documents

non histon membentuk

dna deoxyribo nucleic

membentuk dna heliks

sel memerlukan dua proses

daritiga gugus molekul