KARBOHIDRAT
yaitu senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Terdiri
atas unsur C, H, O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom H, 1 atom O.
karbohidrat banyak terdapat pada tumbuhan dan binatang yang berperan struktural
& metabolik. sedangkan pada tumbuhan untuk sintesis CO2 + H2O yang akan
menghasilkan amilum atau selulosa, melalui proses fotosintesis, sedangkan
Binatang tidak dapat menghasilkan karbohidrat sehingga tergantung tumbuhan.
sehingga tergantung dari tumbuhan. karbohidrat merupakan sumber energi dan
cadangan energi, yang melalui proses metabolisme.
Banyak sekali makanan yang kita
makan sehari hari adalah suber karbohidrat seperti : nasi/ beras,singkung,
umbi-umbian, gandum, sagu, jagung, kentang
Rumus umum karbohidrat yaitu
Cn(H2O)m, sedangkan yang paling banyak kita kenal yaitu glukosa : C6H12O6,
sukrosa : C12H22O11, sellulosa : (C6H10O5)n
1.
Monosakarida : terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi
dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih
sederhana.
Berikut macam-macam monosakarida.
dengan ciri utamanya memiliki jumlah atom C berbeda-beda :
Ø triosa
(C3), tetrosa (C4), pentosa (C5), heksosa (C6), heptosa (C7).
Ø Triosa
: Gliserosa, Gliseraldehid, Dihidroksi aseton
Ø Tetrosa
: threosa, Eritrosa, xylulosa
Ø Pentosa
: Lyxosa, Xilosa, Arabinosa, Ribosa, Ribulosa
Ø Hexosa
: Galaktosa, Glukosa, Mannosa, fruktosa
Ø Heptosa
: Sedoheptulosa
2. Disakarida
: senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yg sejenis atau tidak.
Disakarida dapat dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai
menjadi 2 molekul monosakarida.
Ø hidrolisis
: terdiri dari 2 monosakatida
Ø sukrosa
: glukosa + fruktosa (C 1-2)
Ø maltosa
: 2 glukosa (C 1-4)
Ø trehalosa
; 2 glukosa (C1-1)
Ø Laktosa
; glukosa + galaktosa (C1-4)
3.
Oligosakarida : Senyawa yang terdiri dari gabungan molekul2 monosakarida yang
banyak gabungan dari 3 – 6 monosakarida. Dihidrolisis : gabungan dari 3 – 6
monosakarida misalnya maltotriosa
4.
Polisakarida : senyawa yang terdiri dari gabungan molekul- molekul
monosakarida yang banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi
banyak molekul monosakarida. Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang
terdiri dari lebih 6 monosakarida dengan rantai lurus/cabang.
Macam-macam polisarida :
1. AMILUM/TEPUNG
2. GLIKOGEN
3. INULIN
4. DEKSTRIN dari hidrolisis
pati
5. SELULOSA (serat
tumbuhan)
6. KHITIN
7. GLIKOSAMINOGLIKAN
8. GLIKOPROTEIN
Pengertian protein - Protein
adalah senyawa organik komplek berbobot molekul besar yang terdiri dari
asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul
protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur
serta fosfor.
Protein berperan penting dalam
pembentukan struktur, fungsi, regulasi sel-sel makhluk hidup dan virus. Protein
juga bekerja sebagai neurotransmiter dan pembawa oksigen dalam darah
(hemoglobin). Protein juga berguna sebagai sumber energi tubuh.
Protein merupakan salah satu
biomolekul raksasa, selain polisakarida , lipid , dan polinukleotida, yang
merupakan penyusun utama semua makhluk hidup. Pada manusia protein menyumbang
dari 20% berat total tubuh. Protein ibaratnya seperti sebuah mesin, mesin yang
menjaga dan menjalankan fungsi tubuh semua makhluk hidup, Tubuh manusia terdiri
dari sekitar 100 trilyun sel masing-masing sel memiliki fungsi yang spesifik.
Setiap sel memiliki ribuan protein berbeda, yang bersama-sama membuat sel
melakukan tugasnya.
Fungsi protein dalam tubuh :
·
Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel
·
berfungsi Pembentukan dan perbaikan sel dan
jaringan tubuh yang rusak.
·
Membuat hormon (sintesis hormon), yang membantu
sel-sel mengirim pesan dan mengkoordinasikan kegiatan tubuh
·
Membuat antibodi untuk sistem kekebalan tubuh
kita.
·
Berperan Kontraksi otot - dua jenis protein
(aktin dan myosin) yang terlibat dalam kontraksi otot dan gerakan.
·
Membuat enzim. Suatu enzim memfasilitasi Reaksi
biokimia seperti mengikat hemoglobin, mengangkut oksigen melalui darah.
·
Sebagai cadangan dan sumber energi tubuh. Ada
tiga jenis nutrisi penting yang berfungsi sebagai sumber energi bagi tubuh
manusia: Protein, Karbohidrat, dan Lemak
·
Jumlah kebutuhan protein harian
Sampai saat ini masih terjadi pertentangan tentang Berapa
banyak jumlah kebutuhan protein harian.. Para ahli dari industri kesehatan,
lembaga pemerintah, serta organisasi perusahaan diet dan gizi memiliki daftar
yang berbeda-beda. Baca juga Manfaat Vitamin untuk kesehatan
Jumlah Kebutuhan protein harian individu tergantung
pada beberapa faktor berikut :
Umur - kebutuhan anak yang sedang tumbuh itu tidak akan sama
dengan orang dewasa
Jenis kelamin - laki-laki umumnya memerlukan lebih banyak
protein dari pada wanita terkecuali pada ibu hamil dan menyusui.
Berat badan - individu yang memiliki berat 80 kg akan
membutuhkan lebih banyak protein dibandingkan dengan seseorang yang memiliki
berat 50 kg. Bahkan, studi terbaru menunjukkan bahwa berat badan lebih penting
daripada usia/ umur.
Jenis Pekerjaan - jumlah kebutuhan protein harian juga di
pengaruhi oleh tenaga yang dikeluarkan individu dalam beraktifitas.
Kesehatan - orang yang dalam masa penyembuhan setelah
penyakit atau prosedur medis mungkin membutuhkan lebih protein dari pada orang
lain
Daftar kebutuhan protein harian sebagai berikut:
·
Bayi (0-6 bulan) - 9,1 gram per hari
·
Bayi (7-12 bulan) - 11 gram per hari
·
Remaja laki-laki (14-18 tahun) - 52 gram per
hari
·
Gadis remaja (14-18 tahun) - sampai 46 gram per
hari
·
Pria dewasa - sekitar 56 gram per hari
·
Wanita dewasa - sekitar 46 gram per hari
·
Perempuan Hamil atau menyusui - sekitar 71 gram
per hari
Di beberapa negara berkembang kekurangan protein merupakan
penyebab utama penyakit dan kematian dini. Kekurangan protein dapat menyebabkan
keterbelakangan mental dan mengurangi IQ karena Pada dasarnya protein menunjang
keberadaan setiap sel tubuh termasuk fungsinya.
Menurut sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Food
and Nutrition. Di sebagian besar belahan dunia manapun Kekurangan protein masih
umum terjadi bahkan menjadi masalah serius dibeberapa negara.
Kekurangan protein dapat menyebabkan:
·
Sistem kekebalan tubuh yang lebih lemah, yang
mengarah pada kerentanan terhadap infeksi dan penyakit
·
Masalah pertumbuhan tubuh terganggu.
·
Beresiko terjadinya keterbelakangan mental
·
Kwasiorkor atau yang disebut dengan Busung
lapar.
·
Kerontokan rambut akibat kurang protein keratin
di rambut.
·
Gangguan fungsi liver. Serta terjadi
pembengkakan pada Perut dan Kaki.
·
Selain itu kekurangan protein juga bisa
menyebabkan Anemia
·
Kekurangan protein secara terus menerus bisa
menyebabkan marasmus dan berkibat kematian. Itulah beberapa jenis penyakit yang
bisa disebabkan oleh kekurangan protein secara berkesinambungan. Terus dari
mana saja sumber protein berasal?
Sumber-sumber protein
·
Daging serta Daging unggas
·
Ikan dan telur
Lipid mengacu pada golongan senyawa hidrokarbon
alifatik nonpolar dan hidrofobik. Karena nonpolar, lipid tidak larut dalam
pelarut polar seperti air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar/organik, seperti
alkohol, eter atau kloroform. Fungsi biologis terpenting lipida di antaranya
untuk menyimpan energi, sebagai komponen struktural membran sel, sebagai
pensinyalan molekul, sumber bahan baku bagi biosintesis basa-basa purin serta
pirimidin yang menyusun asam nukleat, biosintesis asam amino tertentu dsb.
Jenis lipid yang paling banyak adalah lemak atau triasilgliserol, yang
merupakan bahan bakar utama bagi hampir semua organisme.
Lipid adalah senyawa organik yang diperoleh dari proses
dehidrogenasi endotermal rangkaian hidrokarbon. Lipid bersifat amfifilik,
artinya lipid mampu membentuk struktur seperti vesikel, liposom, atau membran
lain dalam lingkungan basah. Lipid biologis seluruhnya atau sebagiannya berasal
dari dua jenis subsatuan atau "blok bangunan" biokimia: gugus
ketoasil dan gugus isoprena. Dengan menggunakan pendekatan ini, lipid dapat
dibagi ke dalam delapan kategori: asam lemak, gliserolipid, gliserofosfolipid,
sfingolipid, sakarolipid, dan poliketida (diturunkan dari kondensasi subsatuan
ketoasil); serta lipid sterol dan lipid prenol (diturunkan dari kondensasi
subsatuan isoprena).
Meskipun istilah lipid kadang-kadang digunakan sebagai
sinonim dari lemak. Lipid juga meliputi molekul-molekul seperti asam lemak dan
turunan-turunannya (termasuk tri-, di-, dan monogliserida dan fosfolipid, juga
metabolit yang mengandung sterol, seperti kolesterol.
Jenis Lipid :
1. Fatty
acid (Asam Lemak)
Fatty acid, istilah umum untuk menggambarkan asam lemak,
konjugasi dan turunannya, adalah kelompok beragam molekul disintesis oleh
rantai-perpanjangan dari primer asetil-KoA dengan malonyl-KoA atau kelompok
methylmalonyl-KoA dalam proses yang disebut sintesis asam lemak. Asam lemaknya
sendiri adalah asam organik berantai panjang yang punya 4-24 atom karbon, dan
memiliki gugus karboksil tunggal dan ekor hidrokarbon non polar yang panjang
yang menyebabkan kebanyakan lipida tidak larut dalam air dan tampak berminyak
atau berlemak. Asam lemak yang umum dijumpai bersifat tidak larut dalam air
tetapi dapat terdispersi menjadi misel di dalam NaOH atau KOH encer yang
mengubah asam lemak menjadi sabun. Lipid mempunyai kelas-kelas, salah satunya
adalah asam lemak, komponen unit pembangun pada kebanyakan lipida. Rantai
karbon, biasanya antara empat sampai 24 karbon panjang, mungkin jenuh atau tak
jenuh, dan mungkin melekat pada kelompok-kelompok fungsional yang mengandung
oksigen, halogen, nitrogen dan belerang. Apabila suatu ikatan ganda ada, ada
kemungkinan baik cis''''atau''''isomer trans geometris, yang secara signifikan
mempengaruhi konfigurasi molekul molekul itu. Obligasi''Cis''-ganda menyebabkan
rantai asam lemak membungkuk, efek yang lebih diucapkan obligasi lebih ganda
terdapat dalam rantai. Hal ini pada gilirannya berperan penting dalam struktur
dan fungsi membran sel.
2.
Glycerolipids (trigliserida)
Glycerolipids terdiri terutama dari mono-, di-dan
tri-glycerols diganti, yang paling terkenal menjadi ester asam lemak gliserol
(trigliserida), juga dikenal sebagai trigliserida. Triasilgliserida adalah
komponen utama dari lemak penyimpan pada sel tumbuhan dan hewan, tetapi umumnya
tidak dijumpai dalam membran. Triasilgliserida adalah molekul hidrofobik non
polar bersifat tidak larut dalam air, tetapi mudah larut dalam pelarut non
polar seperti kloroform, benzena atau eter, yang sering dipergunakan untuk
ekstraksi lemak dari jaringan. Triasilgliserida akan terhidrolisis jika
dididihkan dengan asam atau basa. Triasilgliserida terutama berfungsi sebagai
lemak penyimpan.
Subclass tambahan glycerolipids yang diwakili oleh
glycosylglycerols, yang dicirikan oleh adanya satu atau lebih residu gula
melekat pada gliserol melalui linkage glikosidik. Contoh struktur dalam
kategori ini adalah digalactosyldiacylglycerols ditemukan di membran tanaman.
3.
Glycerophospholipids (Fosfolipid)
Glycerophospholipids, juga disebut sebagai fosfolipid, yang
mana-mana di alam dan merupakan komponen kunci dari lapisan ganda lipid sel,
serta terlibat dalam metabolisme. Selain lipid yang berada dalam keadaan bebas,
ada juga lipid membran . Lipid membran yang paling banyak adalah fosfolipid. Fosfolipid
merupakan lipid yang berikatan dengan fosfat anorganik. Fosfolipid berfungsi
terutama sebagai unsur struktural membran. Beberapa lipida juga berikatan
dengan protein spesifik membentuk lipoprotein, sedangkan yang berikatan dengan
karbohidrat disebut glikolipid.
Contoh fosfolipid ditemukan di membran biologis adalah
fosfatidilkolin (juga dikenal sebagai PC, GPCho atau lesitin),
phosphatidylethanolamine (PE atau GPEtn) dan phosphatidylserine (PS atau
GPSer).
4.
Sphingolipids
Sphingolipids adalah keluarga senyawa kompleks yang berbagi
fitur struktural umum, tulang punggung dasar sphingoid yang disintesis dari
asam amino serin dan lemak rantai panjang asil KoA, kemudian diubah menjadi
ceramides, phosphosphingolipids, glycosphingolipids dan senyawa lainnya. Asam
lemak jenuh biasanya dengan panjang rantai 16-26 karbon phosphosphingolipids
utama atom.
5. Sterol
lipid
Lipid bersifat dapat disabunkan dan tidak tersabunkan. Salah
satu kelas utama lipid yang tidak tersabunkan adalah steroid. Steroid merupakan
komponen penting membran. Steroid adalah molekul kompleks yang larut didalam
lemak dengan 4 cincin yang saling bergabung. Steroid yang paling banyak adalah
sterol, yang merupakan steroid alkohol. Kolesterol adalah sterol utama pada
jaringan hewan. Molekul kolesterol mempunyai gugus polar pada bagian kepalanya,
yaitu gugus hidroksil pada posisi 3. Bagian molekul yang lain merupakan
struktur non polar yang relatif kaku. Sterol lemak, seperti kolesterol dan
turunannya, adalah komponen penting dari membran lipid, bersama dengan
glycerophospholipids dan sphingomyelins. Contoh lain dari sterol adalah
pitosterol, seperti β-sitosterol, stigmasterol, dan brassicasterol, senyawa
yang terakhir ini juga digunakan sebagai biomarker untuk pertumbuhan alga. Sterol
dominan dalam membran sel jamur adalah ergosterol.
6. Prenol
lipid
lipid Prenol disintesis dari prekursor 5-karbon difosfat
difosfat dan dimethylallyl isopentenil yang dihasilkan terutama melalui asam
mevalonic (MVA) jalur. Isoprenoidnya sederhana (alkohol linier, diphosphates,
dll) yang dibentuk oleh penambahan unit C5 berturut-turut, dan diklasifikasikan
menurut jumlah unit-unit terpene. Struktur yang mengandung lebih dari 40 karbon
dikenal sebagai politerpena.
7.
Saccharolipids
Saccharolipids menggambarkan senyawa asam lemak yang
dihubungkan langsung ke tulang belakang gula, membentuk struktur yang
kompatibel membran. Dalam saccharolipids, pengganti monosakarida untuk hadir
backbone gliserol di trigliderida dan fosfolipid.
8. Poliketida
Poliketida disintesis dengan polimerisasi subunit asetil dan
propionil oleh enzim klasik serta enzim interatif dan multimodular. Mereka
terdiri dari sejumlah besar metabolit sekunder dan produk-produk alami dari
hewan, tumbuhan, sumber bakteri, jamur dan kelautan, dan memiliki keragaman
struktur yang besar. Banyak poliketida molekul siklik yang sering lebih lanjut
dimodifikasi oleh glikosilasi, metilasi, hidroksilasi, oksidasi, dan / atau
proses lainnya. Banyak umumnya agen anti-mikroba, anti-parasit, dan anti-kanker
yang digunakan adalah poliketida atau turunan poliketida, seperti
erythromycins, tetrasiklin, avermectins, dan epothilones antitumor.
Karakteristik Lipid :
·
Lipid relatif tidak larut dalam air.
·
Mereka larut dalam pelarut non-polar, seperti
eter, kloroform, metanol.
·
Lipid memiliki kandungan energi tinggi dan
dimetabolisme untuk melepaskan kalori.
·
Lipid juga bertindak sebagai isolator listrik,
mereka melindungi akson saraf.
Fungsi lipid
Lipid, juga dikenal sebagai lemak,
memainkan banyak peran penting dalam tubuh Anda, dari menyediakan energi untuk
memproduksi hormon. Anda tidak akan mampu mencerna dan menyerap makanan dengan
baik tanpa lemak.
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. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer
penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen,
yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula
pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula
yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam
deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang
ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenin,
sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat
ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
Pemahaman dari asam nukleat sangat bermanfaat dalam
mendasari pemahaman biokimia terutama dalam hal genetika. Asam nukleat tersusun
dari lebih dari satu nukleotida. Nukleotida merupakan ikatan ester antara
nekleosida dengan fosfat.
Sedangkan nukleosida sendiri merupakan ikatan
beta-N-glikosidik, dimana purin dan pirimidin memiliki ikatan gula dengan
nitrogen. Dengan kata lain nukleosida merupakan nukleotida yang tidak
terphosporilasi (tidak berikatan dengan phosphat).
Secara awam, nukleosida merupakan ikatan antara gula dan
basa nitrogen.
Pada ADP maupun ATP phospat saling berikatan dengan ikatan
anhidrid asam.
Gula terbagi menjadi dua tipe yaitu ribonukloesida dan
dioksi ribonukleosida. Pada ribonukleosida, ikatan nitrogen terjadi di
D-ribosa, sedangkan pada dioksiribonukleosida, ikatan N terjadi di
2-deoksi-D-ribosa.
Basa nitrogen dalam asam nukleat terdiri dari macam yaitu
basa purin dan basa pirimidin. Basa purin memiliki adenin dan guanin. Sedangkan
basa pirimidin memiliki sitosin, timin (pada DNA), dan Urasil (pada RNA).
DNA
DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama,
yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer
DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga
DNA tergolong sebagai polinukleotida.
Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu
unit nukleotida 3,3 Å[1]. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat
memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom
terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida.
Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula
yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima),
yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan
fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon
kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula
penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur
heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu
untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut
sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai
struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada
heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara
basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan
pada DNA adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin
(G), dan timin (T). Adenin berikatan hidrogen dengan timin, sedangkan guanin
berikatan dengan sitosin.
1. Struktur tangga berpilin (double helix) DNA
Dua orang ilmuwan, J.D.Watson dan F.H.C.Crick, mengajukan
model struktur molekul DNA yang hingga kini sangat diyakini kebenarannya dan
dijadikan dasar dalam berbagai teknik yang berkaitan dengan manipulasi DNA.
Model tersebut dikenal sebagai tangga berplilin (double helix). Secara alami
DNA pada umumnya mempunyai struktur molekul tangga berpilin ini.
Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA
sebagai dua rantai polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan
arah pilinan ke kanan. Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke
arah luar sumbu pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu pilinan
dengan susunan yang sangat khas sebagai pasangan – pasangan basa antara kedua
rantai. Dalam hal ini, basa A pada satu rantai akan berpasangan dengan basa T
pada rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan basa C.
Pasangan-pasangan basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah
(nonkovalen). Basa A dan T dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap dua,
sedangkan basa G dan C dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. Adanya
ikatan hidrogen tersebut menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu
sama lain dan saling komplementer. Artinya, begitu sekuens basa pada salah satu
rantai diketahui, maka sekuens pada rantai yang lainnya dapat ditentukan.
Oleh karena basa bisiklik selalu berpasangan dengan basa
monosiklik, maka jarak antara kedua rantai polinukleotida di sepanjang molekul
DNA akan selalu tetap. Dengan perkataan lain, kedua rantai tersebut sejajar.
Akan tetapi, jika rantai yang satu dibaca dari arah 5’ ke 3’, maka rantai
pasangannya dibaca dari arah 3’ ke 5’. Jadi, kedua rantai tersebut sejajar
tetapi berlawanan arah (antiparalel
Fungsi DNA sebagai Materi Genetik
DNA sebagai materi genetik pada sebagian besar organisme
harus dapat menjalankan tiga macam fungsi pokok berikut ini.
DNA harus mampu menyimpan informasi genetik dan dengan tepat
dapat meneruskan informasi tersebut dari tetua kepada keturunannya, dari
generasi ke generasi. Fungsi ini merupakan fungsi genotipik, yang dilaksanakan
melalui replikasi. Inilah materi yang akan dibahas di dalam bab ini.
DNA harus mengatur perkembangan fenotipe organisme. Artinya,
materi genetik harus mengarahkan pertumbuhan dan diferensiasi organisme mulai
dari zigot hingga individu dewasa. Fungsi ini merupakan fungsi fenotipik, yang
dilaksanakan melalui ekspresi gen (Bab V hingga Bab VII).
DNA sewaktu-waktu harus dapat mengalami perubahan sehingga
organisme yang bersangkutan akan mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan
yang berubah. Tanpa perubahan semacam ini, evolusi tidak akan pernah
berlangsung. Fungsi ini merupakan fungsi evolusioner, yang dilaksanakan melalui
peristiwa mutasi (Bab VIII).
Prinsip Dasar Transkripsi
Telah dijelaskan sebelumnya fungsi dasar kedua yang harus
dijalankan oleh DNA sebagai materi genetik adalah fungsi fenotipik. Artinya,
DNA harus mampu mengatur pertumbuhan dan diferensiasi individu organisme
sehingga dihasilkan suatu fenotipe tertentu. Fungsi ini dilaksanakan melalui
ekspresi gen, yang tahap pertamanya adalah proses transkripsi, yaitu perubahan
urutan basa molekul DNA menjadi urutan basa molekul RNA. Dengan perkataan lain,
transkripsi merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul
DNA sebagai cetakan (templat)nya.
Transkripsi mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa dengan
sintesis/replikasi DNA, yaitu
Adanya sumber basa nitrogen berupa nukleosida trifosfat.
Bedanya dengan sumber basa untuk sintesis DNA hanyalah pada molekul gula
pentosanya yang tidak berupa deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa
timin tetapi digantikan oleh urasil. Jadi, keempat nukleosida trifosfat yang
diperlukan adalah adenosin trifosfat (ATP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin
trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP).
Adanya untai molekul DNA sebagai cetakan. Dalam hal ini
hanya salah satu di antara kedua untai DNA yang akan berfungsi sebagai cetakan
bagi sintesis molekul RNA. Untai DNA ini mempunyai urutan basa yang
komplementer dengan urutan basa RNA hasil transkripsinya, dan disebut sebagai
pita antisens. Sementara itu, untai DNA pasangannya, yang mempunyai urutan basa
sama dengan urutan basa RNA, disebut sebagai pita sens. Meskipun demikian,
sebenarnya transkripsi pada umumnya tidak terjadi pada urutan basa di sepanjang
salah satu untai DNA. Jadi, bisa saja urutan basa yang ditranskripsi terdapat
berselang-seling di antara kedua untai DNA.
Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti halnya arah
sintesis DNA.
Gugus 3’- OH pada suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 5’-
trifosfat pada nukleotida berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester dengan
membebaskan dua atom pirofosfat anorganik (PPi). Reaksi ini jelas sama dengan
reaksi polimerisasi DNA. Hanya saja enzim yang bekerja bukannya DNA polimerase,
melainkan RNA polimerase. Perbedaan yang sangat nyata di antara kedua enzim ini
terletak pada kemampuan enzim RNA polimerase untuk melakukan inisiasi sintesis
RNA tanpa adanya molekul primer.
Secara garis besar transkripsi berlangsung dalam empat
tahap, yaitu pengenalan promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi.
Masing-masing tahap akan dijelaskan secara singkat sebagai berikut.
RNA
Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA)
senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi
genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi
perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan
dalam bentuk protein.
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer
yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus
fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer
tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida
dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil
tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada
RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada
RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk
suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda
sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.
Tipe RNA
RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan
genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA).
Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam
proses sintesis protein:
RNA-kurir (bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA),
RNA-ribosom (bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA),
RNA-transfer (bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA).
Struktur mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan
struktur tRNA dan rRNA dikatakan sebagai struktur sekunder. Perbedaan di antara
ketiga struktur molekul RNA tersebut berkaitan dengan perbedaan fungsinya
masing-masing
Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa
RNA hadir dalam berbagai macam bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi.
Dalam pengaturan ekspresi genetik orang sekarang mengenal RNA-mikro (miRNA)
yang terlibat dalam "peredaman gen" atau gene silencing dan
small-interfering RNA (siRNA) yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap serangan
virus
Fungsi RNA
Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan
bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana
DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang
dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel
inang untuk menghasilkan virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya
sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena
ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi
sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode
urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang
dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau
kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik
untuk keterangan lebih lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang
mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses
evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai
DNA.
Tidak seperti DNA, molekul RNA pada umumnya berupa untai
tunggal sehingga tidak memiliki struktur tangga berpilin. Namun, modifikasi
struktur juga terjadi akibat terbentuknya ikatan hidrogen di dalam untai
tunggal itu sendiri (intramolekuler).
Dengan adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal
tiga macam RNA, yaitu RNA duta atau messenger RNA (mRNA), RNA pemindah atau
transfer RNA (tRNA), dan RNA ribosomal (rRNA). Struktur mRNA dikatakan sebagai
struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan rRNA dikatakan sebagai struktur
sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur molekul RNA tersebut berkaitan
dengan perbedaan fungsinya masing-masing.
0 komentar:
Posting Komentar