asamnukleat

ENZIM DAN KOENZIM

Klasifikasi enzim dan sistim penamaannya Aktifitas enzim Sifat-sifat enzim Reaksi katalisis enzim Kinetika enzim Inhibitor enzim Koenzim redok Koenzim trasfer gugus

ASAM NUKLEAT

Pertamakali ditemukan dalam Nukleus, dinamakan Asam Nukleat, tapi kemudian juga ditemukan pada sitoplasma.

As.Nukleat merupakan polimer mono-nukleotida dengan ikatan ester anatara fospat pada C5 dan hidroksi pada C3

ada dua tipe asam nukleat yang terpenting yaitu - DNA pada inti

- RNA pada sitoplasma

46

(Berg JM et al, 2002)Human 2.9x109 bp

NUKLEOTIDA

Elemen pembentuk Nukleotida :- Basa Nitrogen * inti purin ( A dan G ) * inti pirimidin ( U, T dan C )- Molekul Gula * D-ribosa atau *desoksi D- ribosa- Molekul asam fosfat *mono, *di, *tri fosfat

- Molekul nukleosida : basa nitrogen dengan molekul gula tanpa asam fosfat.

Sistim penamaan Nukleotida

Basa Nama sistimatik Nama trivial SingkatanAdenin Adenosin monofosfat as.adenilat AMPGuanin Guanosin monofosfat as. Guanilat GMPSitosin Sitidin monofosfat as.sitidilat CMPTimin Timidin monofosfat as.timidilat TMPUrasil Uridin monofosfat as.uridilat UMPADP: adenosin difosfat ATP : adenosi trifosfat d-AMP : desoksi Adenosin monofosfat. d-ADP, d-ATP

Nukleotida tidak pembentuk as.Nukleat dan berpranan dalam sel : FAD, NAD, FMN, NMN, Koenzim A

Fungsi nukleotida

Pembentuk asam nukleat Metabolisme antara Koenzim pembawa energi Koenzim pemindahan: asam asetat, gula,

senyawa amin , biomolekul lain, Akseptor reaksi fosforilasi oksidatif Pengatur alosterik aktifitas enzim Analog (untuk obat).

Metabolisme nukleotida Purin dan pirimidin

Ikatan Polinukleotida

Polinukleotida dengan ikatan ester Pembacaan rantai dari ujung 5 ke ujung 3

(ketentuan pembacaan rantai asam nukleat)

- Ujung 5 adalah ujung dimana terdapat fosfat bebas (pada C no.5 dari gula)

- Ujung 3 dimana terdapat OH bebas (pada C no.3 dari gula)

Contoh Ikatan ester Nukleotida rantai DNA

O

HO

HH

HH

PO

O-

O

O

H

HH

HHO

PO

O-

OC

T

O

H

HH

HHO

PO

O-

O

O

H

HH

HHO

PO

O-

O

O

H

HH

HHO

PO

O-

O

O-

G

C

A

P

O

OH

O-

DNase I

DNase II

Exonuclease

DNA

Dibentuk oleh nukleotida dengan ikatan ester

Karakakteristik DNA- Gulanya Desoksi ribosa - Basanya,`A, G, C, T dua basa purin

(Adenin , Guanin) dan dua basa pirimidin (Cytosin , Thimin)

- Asam fosfat- Rantai , molekul DNA terdiri dari dua rantai

polimer nukleotida dengan arah berlawanan- DNA

5 3

53

DNA

Phosphate

Base (A,T, C or G)

Sugar

• DNA is composed of basic molecules called nucleotides

• Each nucleotide contains phosphate, sugar and a nitrogen base.

• There are four bases: Adenine (A), Guanine (G), Cytosine (C), and Thymine (T)

Karakteristik rantai DNA Antiparalel, kedua rantai paralel tapi arah berlawanan

5 3

3 5

Komplementer, aturan komlementer A--T, C---GContoh : 5 3 Komplementer terjadi akibat sterik dari molekul A - T dan ikatan hidrogen C - G Dasar sterik pertimbangan tempat, purin mempunyai G – C 2 cincin berikatan dengan pirimidin 1 cincin T - A ikatan A – T ada 2 ikatan Hidrogen , G-C 3 ikatan Hidrogen 3 5

Helikoidal, dua rantai membentuk konfigurasi helikodal berputar sakan akan mengelilingi sumbu arah kekanan, seperti tangga .

DNA: structure• The sugar-phosphate bonds of nucleotides form the backbone of a DNA strand.

• The four bases of DNA are arranged along the backbone in a particular order, which is called the DNA sequence.

• Two DNA strands are held together by weak bonds between the base pairs.

• Two possible base pairs: A-T, C-G.

• Two strands of DNA forms a double helix structure.

Source of diagram: http://www.cs.utexas.edu/users/s2s/latest/dna1/src/page2.html

DNA pada makhluk hidup

Binatang, tumbuhan , bakteri, virus mempunyai tipe DNA yang sama.

Perbedaannya:

- jumlah DNA dalam satu sel

- Panjang ranatai DNA berbeda

- Bentuk DNA ada memanjang ada lingkar- Urutan basa (nukleotida)nya berbeda.- Suatu perjanjian, menulis rantai as.nukleat ditulis

basanya saja. 5---A C T G C A T T ---3

Denaturasi DNA

Dengan pemanasan, ikatan hidrogen antara dua rantai akan terputus (denaturasi)temperatur pemutusan disebut temperatur

Difusi. C-G temperatur difusi lebih besar dari A-T sesuai jumlah ikatan hidrogennya.Denaturasi menyebabkan perobahan karakter fisik, dalam kondisi tertentu denaturasi besifat reversibel renaturasi

Melting and Renaturation of DNA

Renaturation driven by homologous base pairing

Will also hybridize with a radiolabeled 5’-ACGGCTA-3’ “probe.

RNA (Ribo Nukleik Asid) Karakteristiknya

-Gulanya ribosa

-Basanya ACGU

-Mempunyai satu rantai , jauh lebih pendek dari rantai DNA

-Rantai RNA terlihat saling komplemen A – U,C – G seakan akan seperti DNA, tetapi terjadi dalam saturantai yangsama

Gula dan Nukleotida RNA

N

NN

N

NH2

O

OHOH

HH

HH

OP-O

O-

O

NH

N

N

O

NH2N

O

OH

HH

HHOH

OP-O

O

O-

N

NH2

ON

O

OHOH

HH

HH

OP-O

O-

O

NH

O

ON

O

OHOH

HH

HH

OP-O

O-

O

NUKLEOTDA PEMBENTUK RNA

CMP

UMP

AMP

GMP

O

OHOH

HH

H

COH

H

OH

Gula RIBOSA

H3PO4 = PO

OH

OH

OH

N

NN

N

NH2

O

OHO

HH

HH

PO

O-

ON

NH2

ON

O

OHO

HH

HH

PO

O-

O

NH

N

N

O

NH2N

O

OH

HH

HHO

PO

O-

ONH

O

ON

O

OHO

HH

HH

PO

O-

O

O-

P

OH

OH

O

IKATAN ESTER ANTARA NUKLEOTIDAUntuk rantai RNA

A

C

G

U

Rantai RNA RNA terdiri dari 1 rantai tapi seakan akan

terlihat 2 rantai karena ada yang komplementer

5

3

5aa-ACC

t-RNA

RNA

3

Most RNA molecules consist of a single strand that folds back on itself to form double-helical regions

In RNA, G pairs with C and A pairs with U.

The loops and hairpins have few or no base-pairs

single strands

bulge

internal loop

hairpin

A

A C

A

GA

CG

G

GCC

UCCU

AGGACGU

GCA

A AU

AA

GGAUGG

CUACC

GGAAC

AUGCU

AGCACCUUGA

G GC

A

T

AA

Jenis RNA

Sel mengandung 3 tipe RNA

- rRNA (ribosom RNA) 82 %

- tRNA (transfer RNA) 16 %- mRNA (messager RNA) 2 %

r RNA

Fungsinya : - Membentuk ribosom bersama r-Protein- Fasilitasi terikatnya tRNA dan mRNA pada

ribosom.

Ribosom ditemukan dalam sitoplasma tempat sintesa protein (pabrik protein)

Juga ditemukan dalam mitokhondria dengan fungsi yang sama.

t RNA

Fungsinya untuk mentranfer asam amino dari sitoplasma keribosom

Struktur, sama dengan struktur umum dari RNA

Karakteristik t RNA- Mengandung nukleotid atypic (tdk umum)

seperti hiposantin (IMP), thymin- Adanya buhul pada nukleotida atipik

Sit penting pada t-RNA

Pada ujung 3 (OH) selalu diakhiri dengan nukleotida CCA tempat terikat as.amino

Antikodon , antikodon pada t RNA dan kodon pada m-RNA.

Anti paralel antara kodon dan antikodon Komplemen antara basa kodon dengan

antikodon. Bentuk ikatan adalah kovalen (ikatan ester)

m-RNA

mRNA membawa informasi genetik yang dikandung DNA pada proses sitesa protein

Kodon terdapat pada mRNA mengikat asam amino tertentu sesuai dengan jenis kodon (kodenya)

Contoh. AUG kode untuk methionin

UUU untuk fenil alanin.

Antikodon (pada tRNA) terikat antiparalel dengan kodon (pada mRNA) dengan ikatan hidrogen

U A C

ACC-aa--

A U G

m RNA3555

-53

(antikodon)

(kodon) :: :: :::

t RNA

Pembentukan ikatan ester aa -- t RNA

H2N

CH

CO OH

R

H O (ACC)-

ikatan ester

(aa) (ribosa)3 5

t.RNA

A. Functions of the major RNAs

1. messenger RNAs (mRNA) contain genetic information to encode a protein

3. ribosomal RNAs (rRNA) are structural and catalytic component of ribosomes

2. transfer RNAs (tRNA) act as adapters between the mRNA nucleotide code and amino acids during protein synthesis

phe

Flow of information sinthes proteine

replication DNA DNAtranscription RNAtranslation protein

Transkripsi Ttranskripsi, sintesa RNA dari DNA Tahap transkripsi.

a. Formasi terbentuknya ikatan ester antara nukleotida :- transkripsi berjalan dari arah 5 – ----------->3- Energi untuk membentuk ikatan didapat dari

nukleotida itu sendiri (ATP, GTP, UTP, CTP)

b. Jalan transkripsi: dari arah 5 –--------->3, ikatan hidrogen antara dua rantai basa nukleotida dari DNA lepas akibat lewat enzim RNA polimerase, setelah lewat ikatan hidrogen terbentuk lagi

Tentang Transkripsi Awal transkripsi disebut daerah positif (+1) Daerah sebelum mulai transkripsi disebut daerah

negatif ,mulai (-1) dan seterusnya kebelakang. (- -10-9-8-7-6-5-4-3-2-1 +1+2+3+4+5+6+7+ dst)

Sinyal akan dimulai transkripsi terletak daerah minus (-) tertentu yang disebut promoter, umum terdapat pada daerah minus antara (-40) (-1), sedang untuk eukaryot lebih besar lagi kebelakang.

Sekarang telah banyak diketahui jenis promoter terutama bakteri (pada daerah -12 -10 daerah pribnew)

5 3

Sequence elements within a typical eukaryotic gene1

GC TATACAAT GC

-25-50-80-95-130

1 based on the thymidine kinase gene octamertranscription element

promoter

TATA box (TATAAAA)• located approximately 25-30 bp upstream of the +1 start site• determines the exact start site (not in all promoters)• binds the TATA binding protein (TBP) which is a subunit of TFIID

GC box (CCGCCC)• binds Sp1 (Specificity factor 1)

CAAT box (GGCCAATCT)• binds CTF (CAAT box transcription factor)

Octamer (ATTTGCAT)• binds OTF (Octamer transcription factor)

+1

ATTTGCAT

Palindromic* sequences (inverted repeats) in DNA or RNA can form hairpin or cruciform structures

inverted repeats in an antiparallel double helix

3’

5’

5’

3’

T G C G A T A C T C A T C G C A

A C G C T A T G A G T A G C G T

hairpin

C

A C

T

3’5’

TAGCGT

ATCGCA

T

G AG

C

A C

T

cruciform

3’5’

5’3’

TAGCGT

ATCGCA

TGCGAT

ACGCTA

Mirror repeats cannot form these structures.

*A palindrome reads the same in either direction (“Radar,” “Madam, I’m Adam”).

c. Berakhir transkripsi

- Tanda berakhirnya transkripsi adanya daerah simetris tidak sempurna (poliendrom imperfait)

- Sebuah daerah kaya AT, disebut daerah poli A, akan mengakhiri parpanjangan rantai RNA.

5

Transcription• Transcription is initiated by a complex of transcription factors binding to the promoter site located upstream of the gene

•An enzyme, RNA polymerase II, travels along the gradually unzipped DNA template and polymerizes nucleotides into an RNA.

• The sequence of nucleotides on DNA template determines the sequence on RNA by following the rule of base-pair complementarity, i.e., A – U, T- A, C – G, G – C. • Transcription continues until entire gene is copied to RNA.

Source of diagram: http://ghs.gresham.k12.or.us/science/ps/sci/ibbio/chem/nucleicAnimation

TRANLASI

Translasi dari translite yaitu terjemahan, kodegenetik -------> asam amino

Dinamakan translasi karena berbeda bahasa penyusun dengan hasil

Yang di translasi mRNA, ke peptida mRNA penyusunnya adalah nukleotida,

peptida disusun oleh asam amino. Untuk translit dibutuhkan dictionnaire dalam

hal ini kodegenetik

Kodegenetik Rantai mRNA,terdiri dari 4 jenis nukleotida Jika kode geneti terdiri dari - 1 nukleotida, jumlah kode 4 ( A, G, T, C) - 2 nukleotida, jumlah kode 16 (UU,AU, UC ------) - 3 nukleotida, jumlah kode 64 (UUU, AUC.---- ) Asam amino pembentuk protein 20 jenis, jadi

logisnya jumlah kode > 20 Kode terdiri dari 3 nukleotida (64 kode), satu asam

amino dikode lebih dari 1 kode, 3 kode utk kodon stop

Untuk translasi, urutan nukleotida mRNA menentukan asam amino (kode genetik)

Kode genetik : menentukan jenis asam amino yang akan terikat

Translasi selalu dimulai dengan codon AUG dan berakhir dengan salah satu dari codon stop (UAA, UAG atau UGA)

Karakteristik kode Universal, kodesama untuk semua organisme hidup

seperti binatang, bakteri, tumbuhan, dan virus Perlindungan terhadap mutasi. Cont. kodon UCU,

UCC, UCA, UCG ,mutasi pada basa ke3 tdk merobah hasil

Satu asam amino bisa dikode oleh lebih dari satu kode.

Tidak berkepala,

5--- --- --- UUU, ACG, AUG, UA- --- --- 3

, 5--- --- --U, UUA, CGA, UGU, A-- --- ---3

5--- -- -UU, UAC , GAU, GUA --- --- --- 3

KODE GENETIK DAN GEN VIRUS Lamda x 174

DNA virus sirkuler tdpt 9 gen 2 kasus, gen kecil ditutupi gen besar

(gen B oleh A dan gen E oleh D). Gen tertutup kodonnya berbeda walau rantai DNA sama, tentu proteinnya berbeda. Kodon protein D, U pd posisi 3, bila membaca digeser keka nan U pd posisi 2,kode utk prot. E

Prot. E bersifat hidrofob, berperanan memecah ddg sel host.

Virus hepatitis B , rantai DNA yang sama menghasilkan 3 antigen ber beda,HBs, HBc dan peptida kecil X.

Tempat sintesa protein

Sintesa terjadi di ribosom (pd sitoplasma) Dalam ribosom terjadi proses translasi, mRNA

pembawa kodegenetik (kodon), tRNA (antikodon) mentransfer asam amino keribosom sesuai dengan kodon mRNA untuk sintesa peptida.

Elemen penting sintesa protein - Asam amino - mRNA - tRNA

Tahap tahap sintesa protein pada translasi Tahap Inisiasi: Pada ujung 5 kodon initial selalu

AUG (methionin) untuk memblokir methionin bentuk formyl-methionin (NH2 diblokir oleh asam formiat)

Tahap Perpanjangan :- Masuknya aa – tRNA ke 2 dalam ribosom,

Membentuk ikatan peptida oleh enzim peptidil transferase

- Translokasi oleh enzim translocase Tahap terminal : ditemukan kodon stop,bebaskan

rantaipeptida dari ikatan dgn tRNA oleh enzim ,saat selesai sintesa peptida, terjadi pembebasan methion ujung ( formyl-methionin ).

Ikatan peptida

H2N CH C

CH2

OH

O

CH CH3

CH3

H2N CH C

CH3

OH

O

H2N CH C

CH3

OH

O

H2N CH C

CH3

NH

O

CH C

CH2

O

OH

CH C

CH3

NH

O

CH C

CH2

OH

O

OH

NH

Replikasi

Arti replikasi- Perbanyakan DNA dari DNA induk dengan

mengkopinya (mengkopi 1 utas DNA induk utas yang lain baru)

- Menurunkan informasi genetik dari generasi kegenerasi(Sebelum sel membelah dibuat salinan bahan genetiknya kemudian disebarkan pada sel anak dan seterusnya)

Elemen penting untuk replikasi - DNA induk - Nukleotida (dATP, dTTP, dGTP, dCTP) - Enzim /protein - Kation divalen ( Mg+2 )

Jenis enzim yang berperanan pada replikasi

E. Helikase , membuka/memecah rantai Protein SSB, pendestabilisasi helik DNA polimerase I, mengoreksi DNA hasil replikasi

DNA polimerase II, koreksi bukan pada replikasi

DNA polimerase III, sintesis pada replikasi

Primase, sintesa RNA primer DNA ligase, menyambung DNA DNA girase, mencegah terbentuk helik

Proses repliksi (perbanyakan DNA)

- Tempat digarpu replikasi- Arah sintesa DNA 5 3

Untai memimpin Untainyang menyusul- Mulai sintesa DNA dengan RNA

primer- Rantai anak terlihat tumbuh dari

dua arah, salah satu terlihat dari arah yang salah (3-5) Sebenarnya tetap 53 btk prakmen kecil dis.prakmen okazaki, nanti disambung oleh enz. ligase

MUTASI Mutasi , Perubahan urutan basa pada DNA Mutan: yang mengalami mutasi Mutagen, senyawa menyebabkan terjadi mutasi. Agen mutagen:1. Kimia, - HNO3 bereasi dgn ggs amino. - Hidroksilamin(NH2OH) - Akridin menyisip dlm DNA insersi atau delesi

2. Fisika , radiasi , sinar uv

Penyebab Mutasi

- Subsitusi (penggantian)- Delesi (pengurangan)- Insersi (penyisipan)

Tipe mutasi1. Tanpa merobah sistim baca (subsitusi)- Mutasi tanpa efek , UUU UUC (phe)- Mutasi konservasi, AAA(lys) AGA (arg) tidak

fatal, (sama aa basa)- Mutasi salah arah, AAG (lys) basa GAG (glu)

asam- Mutasi pembawa kodon stop UGC (cys) UGA

(stop) 2. Merobah urutan baca (delesi dan insersi)

- ------- AUG GCC UCU AAC CAU GGC AU- -------- (delesi)

- ------- AUG CCU CUA ACC AUG GCA U-- -------- (mutan)

Mutagen kimia yang spesifik- 5 bromo urasil identik dengan timin (pada 5

ada CH3) A--T G---C- 2 amino purin A--T G---C- Asam nitrat A--T G---C - Hidroksilamin G---C A—T- Akridin insersi dan delesi

Akibat Mutasi

Penyakit , seperti penyakit genetik Hemofilia,

penyakit kanker dsb Evolusi, perobahan dalam rangka penyesuaian diri

dengan lingkungan, sesuaidengan tiori evolusi.

Heriditas gen dan DNA

Heriditas sifat keturunan, Darwin (1859) spesies tidak tetap dan tidak

berobah, dalam perjalanan waktu mampu berevolusi menghasilkan sp baru. Makin cocok suatu individu dengan lingkungan akan menghasilkan keturunan yang banyak, ini disebut seleksi alam bergeser sifat populasi

G.Mendel, sifat heriditas dibawa dan diturunkan

Ada yang dominan (diekspresikan) dan ada resesif (tidak muncul)

Gen faktor pengatur sifat organisme yang dapat diwariskan,terletak dalam kromosom

DNA merupakan material genetik Kloning gen,pembiakan gen asing dalam sel

(bakteri, jamur dll) didapat kopi persis dari satuan asal.

Kromosom :benang benang panjang DNA yang tersusun dalam unit unit penyimpan , membawa gen.

DNA rekombinan Rekombinasi (menyambung) DNA dari bebrapa

sumber Berkembang sejak awal tahun 70 an, brawal dari

ditemukannya enzim restriksi. Enz.restriksi - bersifat khas (bekerja pada urutan tertentu pada

daerah polidrom), - dapat menghasilkan potongan runcing pada DNA

helik ganda,- dapat disambungkan hasil pemutusannya oleh

enzim ligase.(DNA asing bisa disisipkan)

Palindromic* sequences (inverted repeats) in DNA or RNA can form hairpin or cruciform structures

inverted repeats in an antiparallel double helix

3’

5’

5’

3’

T G C G A T A C T C A T C G C A

A C G C T A T G A G T A G C G T

hairpin

C

A C

T

3’5’

TAGCGT

ATCGCA

T

G AG

C

A C

T

cruciform

3’5’

5’3’

TAGCGT

ATCGCA

TGCGAT

ACGCTA

Mirror repeats cannot form these structures.

*A palindrome reads the same in either direction (“Radar,” “Madam, I’m Adam”).

BIOKIMIA I

TIM BIOKIMIA

DR. M.Husni Mukhtar,

DR. Dian Handayani ,

Dra. Sylfia Hasti, M.Farm, Apt

VITAMIN

Fungsi vitamin Vitamin larut lemak Vitamin larut air

1x

SUMBER PUSTAKA

- Lehninger, A.L., Principles of Biochemistry, Worth Publishers, INC., 1982 Wilbraham, A.C., Matta, M.S.,

- Pengantar Kimia organic Hayati, Terjemahan Suminar Achmadi, Penerbit ITB, Bandung, 199

- Koolman, J., Roehm K.H., Color Atlas of Biochemistry, Thieme, Stuttgart, New York, 1996

- Jakubke, H.D., Jeschkeit, H., Concise Encyclopedia of Biochemistry, Walter de Gruyter & Co. Berlin 30, 1983

- Davison, V.L., Sittman, D.B., Hyde, R.M., Intensivkurs: Biochemie, Urban & Schwarzenberg, 1996

- Lubert Stryer, Biokimia Terjemahan M.Sadikin dkk, EGC Jakarta 1996

- Decant,J.E.,F.Millot, Biochimie genetique Paris New York 1987