MAKALAH
MIKROBIOLOGI
Sintesis
Gula, Sintesis Asam Amino, Sintesis Asam Nukleat Dan Sintesis Peptidoglikan
OLEH
KELOMPOK
5
ANGGUN SURI
DIAN FITRI YANTI
FITRI RAMADHANIS
LISA RAHMIATI
RISSA APRILIANA
SESRINI HARMOZA
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2012
1
SINTESIS
GULA
Contoh yang baik mengenai tranlokasi kelompok ialah
pengankutan senyawa-senyawa gula tertentu seperti glucose, fructose dan manose,
ke dalam sel bakteri. Dalam proses ini mula-mula suatu protein yang tahan panas
(HPr) diaktifasi dengan cara memindahkan sebuah gugusan fosfat dari senyawa
berenergi tinggi fofoenolpiruvat (PEP) pada HPr didalam sel
PEP + HPr piruvat + fosfo – HPr
Pada saat yang bersamaan, gula bergabung dengan enzim 2 pada
permukaan luar membrane dan di angkut ke permukaan dalam membrane. Di sini lalu
bergabung dengan gugusan fosfat yang di bawa oleh HPr teraktivasi. Gula-fosfat
terbentuk kemudian dilepaskan oleh enzim 2 dan memasuki sel. Reaksi ini dapat
di singkat sebagai berikut:
Fosfo – HPr + gula gula-fosfat + HPr
(di luar sel) (di
dalam sel)
Reaksi pengankutan ini hanya mengangkut gula ke dalam sel,
karena gula fosfat di dalam sel tidak mempunyai afinitas terhadap penghantar.
HPr dan enzim 1 adalah protein sitoplasmik terlarut. HPr
memiliki berat molekul rendah dan telah dapat di murnikan sampai taraf yang
tinggi. Enzim 2 terikat pada membrane dan spesifik bagi senyawa-senyawa gula
tertentu yang di angkutnya. Enzim tersebut telah dapat di larutkan dan
dimurnikan sebagian.
Poses-proses translokasi kelompok lainnya yang diketahui
mencakup pengambilan adenine dan butirat pada permukaan luar sel dan
pengubahannya pada permukaan dalam membrane, masing-masing menjadi adenosine
monofosfat (AMP) dan butirat-KoA.
2. SINTESIS
ASAM AMINO
Asam amino
yang dibuat menjadi protein dengan yang bergabung bersama dalam rantai dengan
ikatan peptida. Setiap protein yang berbeda memiliki urutan yang unik dari
residu asam amino: ini adalah struktur utama. Sama seperti huruf alfabet dapat
dikombinasikan untuk membentuk berbagai kata-kata hampir tak berujung, asam
amino dapat dihubungkan dalam berbagai urutan untuk membentuk berbagai macam
protein. Protein terbuat dari asam amino yang telah diaktifkan oleh keterikatan
pada sebuah molekul RNA transfer melalui ikatan ester. Ini prekursor
aminoasil-tRNA diproduksi dalam reaksi ATP-dependent dilakukan oleh tRNA
aminoasil sintetase. Ini aminoasil-tRNA kemudian substrat untuk ribosom, yang
bergabung dengan asam amino ke rantai protein memperpanjang, menggunakan
informasi urutan dalam messenger RNA.
PENGUBAHAN SUBSTANSI
Asam amino, yang macamnya kira-kira ada 20 adalah bahan
pembangun protein. Tipe protein yang dibentuknya ditentukan oleh urutan
asam-asam aminonya yang bersangkutan.
Asam amino pembangun protein beserta singkatan-singkatan
bakunya
Alanin (Ala)
Arginin (Arg)
Asparagin(Asp-NH2, Asn)
Asam Aspartat (Asp)
Sistein (Sis)
Asam glutamate (Glu)
Glutamin (Glu-NH2, Gln)
|
Glisin (Gli)
Histidin (His)
Hisoleusin (Ile)
Leusin ( leu)
Lisin (Lis)
Metionin (Met)
Phenylalanin (Phe)
|
Prolin (Pro)
Serin (Ser)
Threonin (Thr)
Triptofan (Trp)
Tirosin (Tir)
Valin (Val)
|
Beberapa rumus kimia asam amino
adalah
sebagai berikut:
Contoh khusus mengenai sintesis asam amino prolin oleh
bakteri Escherichia coli.
Asam glutamate adalah reaktan awalnya. Pada langkah pertama
sebuah gugusan asam (-COOH) direduksi menjadi gugusan aldehide (-CHO). Langkah
ini membutuhkan dua electron dari NADPH2 dan energy dari ATP.
Gugusan aldehide tersebut kemudian secara spontan beraksi dengan gugusan amino
(-NH2) pada molekul yang sama, membentuk cincin prolin.
Contoh lain ialah lintasan bagi perubahan asam aspartat
menjadi lisin, metionin dan threonin. Pengubahan ini menggunakan energy
metabolic dalam bentuk ATP. Kedua contoh ini menggambarkan bagaimana energy
dibelanjakan untuk saling diubah (interkonversi) 1 substansi menjadi substansi
lainnya.
3.
SINTESIS
ASAM NUKLEAT
Beberapa
fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasi
informasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan
reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam
asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi
reduksi. Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic acid
) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid )a ta u 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 dan asam nukleat disebutnucleoprotein.
Molekul asam nukleat merupakan polimer seperti protein tetapi unit penyusunnya
adalahnuk leotida . ATP adalah salah satu contoh nukleotida asam nukleat bebas
yang berperan sebagai pembawa energi.
Asam
nukleat merupakan polimer besar dengan ukuran yang bervariasi antara 25.000
/1.000.000 s/d1 milyar. Asam nukleat baik DNA maupun RNA tersusun dari monomer
nukleotida . Nukleotida tersusun dari gugus fosfat, basa nitrogen dan gula
pentosa. Basa nitrogen berasal dari kolompok purin dan pirimidin.Purin utama
asam nukleat adalahadenin dangua nin, sedangkanpirimidinn ya adalah sitosin,
timin danuras il.
Nukleotida terbuat dari asam amino, karbon
dioksida dan asam formiat dalam jalur yang memerlukan sejumlah besar energi
metabolik. Akibatnya, sebagian besar organisme memiliki sistem efisien untuk
menyelamatkan nukleotida preformed. Purin disintesis sebagai nukleosida (basis
melekat pada ribosa). Kedua adenin dan guanin yang dibuat dari prekursor
nukleosida monofosfat inosin, yang SSSSSdisintesis menggunakan
atom dari asam amino glisin, glutamin, dan asam aspartat, serta format
ditransfer dari tetrahidrofolat koenzim. Pirimidin, di sisi lain, disintesis
dari orotate dasar, yang dibentuk dari glutamin dan aspartat.
Sintesis Asam Nukleat pada Bakteri
Pteridin
+ Asam p-aminobenzoat —(dihidropteroat
sintetase)—> Asam dihidropteroat
—> Asam dihidrofolat —(dihirofolat
reduktase)—> Asam tetrahidrofolat
—> purin, pirimidin —> DNA terrelaksasi —(DNA
girase)—> DNA superkoil
Tahap-tahap reaksi sintesis DNA :
1.Tahap pembukaan DNA untai ganda superkoil
2.Sintesis oligonukleotida primer
3.Pemanjangan rantai DNA arah 5’--- 3’, pelepasan primer dan
4.Penyambungan fragmen DNA dan membentukan ikatan
fosfodiester
Proses tahap awal pembukaan DNA
dikatalisis oleh 3 jenis enzim yaitu 1) enzimhelika s e (atau DNA- unwinding
enzyme) yang mengkatalisis pembukaan bagian DNA yang kedua untainya terpisah (garpu
replikasi). 2) Enzimhelik s -des ta bilizin g protein atau
single-strandedDNA-binding protein yang berfungsi menjaga basa- basa pada untai
tunggal agar tidak berpasangan dengan lain, dan 3) enzim DNAgira se
mengkatalisis pembukaan heliks ganda sebelum proses replikasi dimulai. Ketiga
enzim ini bekerja sama membentuk DNA untai tunggal. Tahap selanjutnya
menggunakan enzim RNA polimerase spesifik atau dikenal enzim primase atau dnaG
dan protein dnaB. Pembentukan oligonukleotida primer dilakukan pada daerah
spesifik DNA sebagai tempat awal replikasi. RNA polimerase spesifik ini berbeda
dengan RNA polimerase untuk sintesis RNA, karenaenzim ini bersifat nukleofilik
dalam pembentukan ikatan fosfodiester dari rantai DNA yang tidak
berpasangan.dnaB berfungsi mengikat DNA untai tunggal pada sisi awal replikasi
kemudian dnaG membentuk oligonukleotida primer. Tahap berikut menggunkan
katalis DNA polimerase III dan DNA polimerase I serta DNA ligase. Proses
penumbuhan rantai terjadi dengan penambahan deoksiribonukleotida pada gugus
3’-OH ujung rantai primer (pertumbuhan 5’ → 3’). Karena kedua rantai DNA
bersifat anti paralel satu terhadap lainnya (5’ → 3’, dan 3’ → 5’) maka
replikasi semikonservatif yang terjadi juga berbeda. Pada satu rantai
replikasinya bersifat kontinyu dan menghasilkan untai penuntun (leading strand)
4.
SINTESIS PEPTIDOGLIKAN
Seperti yang telah kita ketahui bahwa dinding sel bakteri
(terutama bakteri Gram Positif) memiliki struktur dinding yang tersusun atas
polisakarida yang disebut dengan murein atau yang juga lazim disebut
peptidoglikan. Murein terdiri atas rantai polisakarida panjang yang tersusun
atas residu asam N-asetilglukosamin (NAG) dan asam N-asetilmuramat yang
tersusun secara bergantian (berselang-seling). Rantai pentapeptida tertambat
pada gugus NAM. Rantai polisakarida terhubung ke rantai pentapeptida mereka
melalui jembatan interpeptida.
Tidak mengherankan suatu struktur yang rumit memerlukan
proses biosintesis yang juga sama rumitnya, terutama dikarenakan reaksi
sintesis yang terjadi sekaligus di luar dan
di dalam membran sel. Sintesis peptidoglikan merupakan proses multistep
yang berhasil dipelajari dengan baik pada bakteri Gram Positif. Dua buah
carrier terlibat antara lain: uridin difosfat (UDP) dan Bactoprenol.
Bactoprenol merupakan alcohol yang memiliki panjang rantai karbon sebanyak 55
atom C karbon yang melekat pada NAM melalui \sebuah gugus pirofosfat dan
memindahkan komponen peptidoglikan melewati membran hidrofobik.
Secara
keseluruhan proses sintesis peptidolikan melibatkan delapan tahapan, yang
antara lain adalah :
1. Derivate
UDP pada asam N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat disintesis di dalam
sitoplasma.
2. Asam
amino secara berurutan ditambahkan ke UDP-NAM untuk membentuk ranati
pentapeptida (dua ujung D-alanin ditambahkan sebagai sebuah dipeptida).
3. NAM-pentapeptida
ditransfer dari UDP ke sebuah bactoprenol fosfat pada permukaan membran.
4. UDP-NAG
menambahkan NAG ke NAM-pentapeptidauntuk membentuk unit peptidoglikan yang berulang. Jika sebuah jembatran interpeptida
pentaglisin diperlukan, glisin akan ditambahkan dengan menggunakan molekul tRNA
glisil yang khusus, bukannya ribosom.
5. Unit
berulang Peptidoglikan NAM-NAG yang sudah lengkap kemudian ditransportasikan
melalui membran ke permukaan sebelah luarnya dengan carrier bactoprenol
pirofosfat.
6.Unit
peptidoglikan kemudian dilekatkan pada ujung rantai peptidoglikan yang sedang
tumbuh untuk memperpanjang dengan satu unit peptidoglikan yang berulang.
7. Carrier
bactoprenol kembali ke dalam membran. Sebuah fosfat kemudian dilepaskan selama
proses ini untuk memberikan fosfat pada
bactoprenol, yang nantinya akan mampu menerima NAM-pentapeptida yang lain.
8. Akhirnya,
hubungan silang peptida antara dua peptidoglikan terbentuk melalui
tanspeptidasi. ATP digunakan untuk membentuk ujung ikatan peptida di dalam
membran. Tidak ada lagi ATP yang diperlukan ketika transpeptidasi terjadi di
luar. Proses yang sama terjadi ketika sebuah jembatan dilibatkan ; hanya gugus
yang bereaksi dengan sub terminal D-alanin yang membedakan.
Sintesis peptidoglikan pada dasarnya amat mudah untuk rusak
oleh agen-agen antimicrobial. Penghambatan dalam tahapan sintesis melemahkan
dinding sel dan bisa berakhir pada lisis osmotic. Banyak antibiotik yang
mengganggu sintesis peptidoglikan. Sebagai contohnya penicillin menghambat
reaksi transpeptidasi dan bacitracin menutup atau menghentikan fosforilasi pada
bactoprenol pirofosfat.
Menurut
diagram tersebut langkah-langkah sintesis peptidoglikan adalah sebagai berikut:
Biosintesis dimulai dengan pembentukan formasi UDP-MurNAc
melalui kondensasi dari fosfoenol piruvat dengan UDP-GlcNAc dan kemudian dilanjutkan dengan
reduksi urutan penambahan dari L-Ala, D-Glu, m-DAP dan D-Ala menghasilkan
sebuah formasi dari UDP-MurNAc-pentapeptida. Penambahan setiap asam amino membutuhkan ATP spesifik yang tergantung
pada ligase asam amino dan pada akhirnya
dua asam amino (D-Ala-D-Ala) ditambahkan
sebagai unit dipeptida. Enzim-enzim sitoplasmik mengakomodasi semua reasksi
ini.
Sebuah membran tranlokase memindahkan MUrNAc-pentapeptida
pada undecaprenil (C55) fosfat ( atau dikenal sebagai bactoprenol fosfat) pada
permukaan sebelah dalam dari membran dalam. Lipid tersebut mirip dengan darrier
dolichol pada eukariotik yang digunakan dalam sintesis glikan. Produk akhir
yang disebut dengan lipid I terdiri dari ikatan pirofosfat.
Sebuah transferase pada permukaan yang sama pada membrane dalam kemudian mentransfer asam N-Asetilglukosamin
dari UDP-GlcNAc ke undecaprenil-pirofosfat-MurNAc-pentapeptida.
Lipid ytang terpaut pada disakarida pentapeptida disebut dengan muropeptida
atau lipid II dan terdapat pada subunit
dasar pada bangunan peptidoglikan.
Lipid undekaprenol berperan untuk memindahkan subunit
muropeptida menyebrangi membrane dalam. Gen
penentuan bentuk telah
diidentifikasi bahwa akan mempengaruhi
pembentukan/ sintesis dinding selm kemungkinan dengan meregulasi reaksi
pemindahan ini. Sekali tereorientasi ke
permukaan periplasmik pada membrane plasma, muropeptida akan ditransfer
sekaligus untuk menghasilkan peptidoglikan pada sebuah reaksi transglikosilasi.
Dua mekanisme ini telah diusulkan untuk kedua reaksi ini : tumbuh dari ujung
yang mereduksi (dimana gugus OH ke 4 dari residu asam N-asetilglukosamin
nonmereduksi menyerang ikatan MurNAc fosfat dari sebuah rantai peptidoglikan telanjang memindahkan
undekaprenil pirofosfat) atau tumbuh dari ujung yang tidak mereduksi
(nonmereduksi) (dimana ujung N-aestilglukosamin tidak mereduksi dari rantai
peptidoglikan telanjang menyerang ikatan MurNAc fosfat dalam sebuah subunit,
dan lagi dengan pembebasan undekaprenil pirofosfat)
Undekaprenil-pirofosfat kemudian memutuskan satu gugus
fosfatnya, yang memungkinkannya untuk melakukan transfer yang berulang lagi.
Mekanisme pengendalian panjang rantai belum diketahui secara
pasti. Pelepasan rantai peptidoglikan yang baru dipasangkan ke formasi
1,6-anhidroMurNAc pada ujung rantai yang mereduksi. Pelepasan rantai
peptidoglikan yang baru diikuti dengan pembentukan inter-rantai hubungan silang
melalui transpeptidasi yang membelah pada ujung residu D-Alanin dan
menghasilkan dalam transfer pembebasan gugus karboksil pada ujung residu
D-Alanin yang baru ke gugus amino pada sebuah
unit asam m-DAP dari strand tetangga. Dan struktur terakhir terdiri dari
hubungan silang tetrapeptida yang
terletak pad tengah-tengah sub-←unitnya.
Pola Pembentukan Dinding Sel
Untuk dapat tumbuh dan membelah secara efisien sebuah sel
bakteri harus menambahkan peptidoglikan yang baru pada didnding selnya secara
tepat dan diatur dengan baik ketika sedang mempertahankan bentuk didnding dan
kekompakan dalam keadaan tekanan osmotic yang begitu tinggi. Karena pada
prinsipnya peptidoglikan dinding sel
adalah sebuah selapis jaringan kerja yang begitu luas, maka bakteri yang sedang
tumbuh harus bisa mendegradasi petidoglikan untuk pembentukan unit
peptidoglikan yang baru. Dan juga perlu untuk mereorganisasi struktur
peptidoglikan ketika keadaan memang membutuhkan. Digesti peptidoglikan yang
terbatas ini dipenuhi oleh enzim yang dikenal sebagai Autolisin yang beberapa
menyerang rantai polisakarida sedangkan yang lainya menyerang hubungan peptida silang. Inhibitor autolysin menjaga
aktivitas enzim ini dengan pengawasan yang ketat.
Walaupun pola distribusi sintesis dinding sel bervariasi
pada masing-masing spesies, ada dua pola umum yang utama. Banyak bakteri Gram
positif kokkus hanya memiliki satu zona
hingga sedikit wilayah tumbuh. Prinsip dari zona tumbuh ini biasannya pada sisi formasi septa, dan setengah dari sel baru
disintesis back-to-back. Pola kedua sintesis adalah terjadi pada bakteri bacil
atau bakteri yang berbentuk batang. Sintesis aktif peptidoglikan terjadi pada
formasi septum sama seperti sebelumnya, akan tetapi sisi tumbuh juga tersebar
disepanjang porsi silindris pada batang. Sintesis harus memperpanjang bentuk
batang untuk membagi mereka. Sekiranya ini sedikit laporan tentang perbedaan
pola perkembangan dinding.
DAFTAR PUSTAKA
Pelczar,
Michael J.2006. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: UI press
http://panmedical.wordpress.com/2010/05/29/obat-anti-bakteri-penghambat-sintesis-asam-nukleat/
0 komentar:
Posting Komentar