Download - 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