asam nukleat dan sintesis protein (1)

of 56/56
ASAM NUKLEAT Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yg berperanan dlm penyimpanan serta pemindahan informasi genetik Asam nukleat terdapat dlm 2 bentuk, yi. asam deoksiribosa (DNA) dan asam ribosa (RNA). Keduanya merupakan polimer linier, tidak bercabang dan tersusun dari subunit-subunit yg disebut nukleotida Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein di dlm sitoplasma (ribosom) Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian yi gula berkarbon 5 (pentosa), basa organik heterosiklik (mengandung karbon, nitrogen dan berbentuk datar) dan gugus fosfat bermuatan negatif, yg membuat polimer bersifat asam.

Post on 26-Nov-2015

103 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • ASAM NUKLEATAsam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yg berperanan dlm penyimpanan serta pemindahan informasi genetik

    Asam nukleat terdapat dlm 2 bentuk, yi. asam deoksiribosa (DNA) dan asam ribosa (RNA).

    Keduanya merupakan polimer linier, tidak bercabang dan tersusun dari subunit-subunit yg disebut nukleotida

    Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein di dlm sitoplasma (ribosom)

    Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian yi gula berkarbon 5 (pentosa), basa organik heterosiklik (mengandung karbon, nitrogen dan berbentuk datar) dan gugus fosfat bermuatan negatif, yg membuat polimer bersifat asam.

  • 1. GULA PENTOSA

    Yang termasuk gula pentosa adalah ribosa dan deoksiribosaTurunan penting dari ribosa adalah 2'-deoksiribosa, sering hanya disebut deoksiribosa, yang pada karbon nomor 2nya OH digantikan oleh H.Deoksiribosa ditemukan di DNA (deoxyribonucleic acid)Ribosa ditemukan di RNA (ribonucleic acid). KOMPONEN DALAM NUKLEOTIDA PADA DNA / RNA

  • Gula pada asam nukleat adalah ribosa.

    Ribosa (b-D-furanosa) adalah gula pentosa (jumlah karbon 5).

    GULA RIBOSA

  • Ikatan gula ribosa dengan basa nitrogen (pd atom karbon nomor 1).Ikatan gula ribosa dengan gugus fosfat (pd atom karbon nomor 5).Gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2Dalam penulisan diberi tanda prime(') untuk membedakan penomoran pada basa nitrogen

  • 2. BASA NITROGENBasa nitrogen berikatan dengan ikatan- pada atom karbon nomor1' dari gula ribosa atau deoksiribosa.Pirimidin berikatan ke gula ribosa pada atom N-1 dari struktur cincinnya.Purin berikatan ke gula ribosa pada atom N-9 dari struktur cincinnya.

  • BASA PIRIMIDIN DAN PURINPerhatikan struktur cincinnya

  • Perhatikan atom N9 (pada purin) dan N1 (pada pirimidin) yang berikatan dengan atom C nomor 1 dari ribosa

  • Nukleosida (Gula Ribosa yang berikatan dengan basa nitrogen) + satu atau lebih gugus fosforil disebut nukleotida.

  • Gula ribosa yang berikatan dengan basa nitrogen pada atom karbon nomor 1 disebut ribonukleosida (dalam contoh di samping adalah uridin dan sitidin). Ribonukleosida yang terfosforilasi pada atom karbon nomor 5 disebut ribonukleotida (dalam contoh di samping adalah uridilat atau sitidilat)

  • Hidrolisis RNA oleh enzim menghasilkan ribonukleosida 5-mono-fosfat atau ribonukleosida 3'-monofosfat.

  • Oleh karenanya kerangka dasar polinukleotida atau asam nukleat tersusun atas residu fosfat dan ribosa yang berselang-seling.Urutan basa dalam polinukleotida ditulis dari ujung yang memiliki gugus fosfat di atom karbon nomor 5' ke ujung yang memiliki gugus hidroksil di atom karbon nomor 3, atau biasa disebut ujung 5' ke 3': 5'-ATGCTAGC-3.

  • Monomer nukleotida dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan fosfodiester antara -OH di atom C nomor 3 dengan gugus fosfat dari nukleotida berikutnya.Kedua ujung poli- atau oligonukleotida yang dihasilkan menyisakan gugus fosfat di atom karbon nomor 5' nukleotida pertama dan gugus hidroksil di atom karbon nomor 3' nukleotida terakhir.

  • SIFAT ASAM NUKLEATSifat-sifat fisika-kimia asam nukleat meliputi stabilitas asam nukleat, pengaruh asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas.Stabilitas asam nukleat ditentukan oleh interaksi penempatan (stacking interactions) antara pasangan-pasangan basa. Artinya, permukaan basa yang bersifat hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.

  • Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan status tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahan struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut kehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalami denaturasi.

    Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2).

    Pada RNA denaturasi berlangsung perlahan dan bersifat acak karena bagian rantai ganda yang pendek akan terdenaturasi lebih dahulu daripada bagian rantai ganda yang panjang.Pada DNA, denaturasi terjadi sangat cepat dan bersifat koperatif karena denaturasi pada kedua ujung molekul dan pada daerah kaya AT akan mendestabilisasi daerah-daerah di sekitarnya.Suhu ketika molekul asam nukleat mulai mengalami denaturasi dinamakan titik leleh atau melting temperature (Tm).

  • Turunan penting dari ribosa adalah 2'-deoksiribosa, sering hanya disebut deoksiribosa, yang pada karbon nomor 2nya OH digantikan oleh H.Deoksiribosa ditemukan di DNA (deoxyribonucleic acid)Ribosa ditemukan di RNA (ribonucleic acid). Penggantian OH oleh H di atom C nomor 2 mempengaruhi struktur!DNARNA

  • a.RNA

  • KESTABILAN RNARNA, yang memiliki OH di atom C nomor 2, lebih stabil

  • Deoksiribonukleotida adalah penyusun DNADNA

  • STRUKTUR DNAUntai Ganda berpilinNukleotida :Gugus FosfatGula deoksiribosaBasa Nitrogen

  • DNA terdiri atas dua rangkaian heliks anti-paralel (paralel berlawanan arah) yang melilit ke kanan suatu poros.Ukuran lilitan adalah 36 , yang mengandung 10.5 pasangan basa per putaran. Kerangka yang berselang-seling antara gugus deoksiribosa dan fosfat terletak di bagian luar.Ikatan hidrogen antara basa purin dan pirimidin terletak d bagian dalam.

  • Basa penyusun suatu benang DNA yang antiparallel tidak sama melainkan bersifat komplemen terhadap benang pasangannya.

    Basa C berpasangan dengan G, sedangkan A dengan T. Hal ini sangat bemanfaat dalam kaitan untuk penyimpanan dan pemindahan.

  • Penyampaian Deoksiribonukleotida biasanya dalam bentuk singkatan (misalnya) A, atau dA (deoksiA), atau dAMP (deoksiadenosin monofosfat) Gula 5'-deoksiribosa yang berikatan dengan basa nitrogen pada atom karbon nomor 1 disebut deoksiribonukleosida.Deoksiribonukleosida yang terfosforilasi pada atom karbon nomor 5 disebut Deoksiribonukleotida.

  • DNA mengandung gen, informasi yang mengatur sintesis protein dan RNA.DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan pengaturan ekskresi gen (promoter, operator, dll.)Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen dari ribosom, mesin biologis pembuat proteinMessenger RNA (mRNA) merupakan bahan pembawa informasi genetik dari gen ke ribosomTransfer RNA (tRNA) merupakan bahan yang menterjemahkan informasi dalam mRNA menjadi urutan asam aminoRNA memiliki fungsi-fungsi yang lain, di antaranya fungsi-fungsi katalis

  • BIOSINTESIS PROTEINBiosintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui RNA. DNA merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik.

  • Suatu konsep dasar hereditas yang mampu menentukan ciri spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA ke asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahap pertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi m-RNA. Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode genetik pada m-RNA menjadi urutan asam amino.

  • PERHATIKAN TEORI DOGMA SENTRAL, PRODUK AKHIR GEN ADALAH PROTEIN DNA SEBAGAI MATERI GENETIK m-RNA SEBAGAI PEMBAWA INFORMASI GENETIK SINTESIS PROTEIN TERJADI DI RIBOSOM m-RNA MEMBAWA KODON, SEDANGKAN t-RNA -MEMBAWA ANTI KODONPESANAN ASAM AMINO DIKODE OLEH KODON m-RNAASAM AMINO YANG SATU DENGAN YANG LAIN DIRANGKAI DENGAN IKATAN PEPTIDASTART KODON SELALU DIMULAI DENGAN METIONIN DAN SINTESIS PROTEIN DIAKHIRI DENGAN STOP KODON

  • DOGMA OF MOLECULAR BIOLOGY

    Produk akhir gen adalah protein

  • SINTESIS PROTEIN

    Transkripsi dan Translasi Dua proses utama yg mhubkan gen ke protein Gen memberi perintah utk mbuat protein ttentu, ttp gen tdk mbangun protein secara langsung Jembatan antara DNA dan sintesis protein adalah RNA Proses translasi suatu sel minterpretasikan pesan genetik dan mbtk protein yg sesuai pesan tsb berupa rangkaian kodon pd m-RNA dan interpreternya t-RNA (anti kodon)

  • EKSPRESI GEN

  • EKSPRESI GENGEN --- mRNA --- polipeptida/ protein

    Upstream Downstream DNA 5 ------ ACTGCC ------ 3 utas coding 3 ------ TGACGG ------ 5 utas cetakan mRNA 5 --- ACUGCC --- 3 tRNA 3-- UGA -- 5 (bgn antikodon) Thr (asam amino yg dibawa)

    TRANSKRIPSI TRANSLASI

  • Utas coding = utas sense Urutan nukleotida di sini menentukan urutan a.a pada rantai polipeptida yang dibentuk. Kode genetik: 1 asam amino dikode oleh urutan 3 nt Urutan basa N dibaca dari 5-3Utas template = utas cetakanSebagai utas cetakan bagi pembentukan mRNAmRNASesuai hukum berpasangan apabila di utas cetakan tertulis A maka pada utas mRNA tertulis U, apabila tertulis G maka pada utas mRNA tertulis CUrutan basa N dibaca dari 5-3Satu kodon t.d 3 nukleotida 1 asam amino

  • Gen: suatu segmen DNA yang berisi informasi/ kode genetik urutan asam amino dari suatu rantai polipeptida / proteinGen: terdapat pada rantai DNAPeta gen: menunjukkan letak gen pd rantai DNAmRNA: Urutan kodon (kode genetik pada mRNA) menentukan urutan a.a yg akan dirangkaiSatu kodon terdiri dari 3 nukleotida (triplet) Kode genetik bersifat hampir universalUniversal berarti kodon yang sama berlaku untuk asam amino yang sama pada semua mahluk hidup

  • KODE GENETIK Kelompok nukleotida yang mengkode asam amino disebut dengan Kodon. Kodon terdiri dari 3 nukleotida berdekatan (triple kodon), menghasilkan 64 kodon spesifik

  • Total ada 43 = 64 kodon 3 kodon (UAA, UAG, UGA) : kodon terminasiKodon inisiasi: AUG (sebagian kecil organisme GUG) Jumlah asam amino dasar penyusun protein : 20, jadi banyak asam amino yang punya lebih dari 1 kodonKodon pada mRNA akan dikenali oleh antikodon pd tRNA yang akan membawa asam amino yang sesuai dengan kodon tersebut untuk dirangkai

  • Semua RNA (t-RNA, m-RNA dan r-RNA) yang berbeda terlibat dalam sintesis protein. Proses biosintesis protein disebut Penerjemahan, karena informasi harus dipindahkan dari bahasa empat huruf asam nukleat (U,C,A,G) menjadi bahasa 20-huruf unsur-unsur pokok asam amino protein.

    MEKANISME BIOSINTESIS PROTEIN

  • Proses Biosintesis protein diuraikan dalam beberapa fase

    Fase pembtk aminoasil-tRNA Fase inisiasi Fase elongasi Fase terminasi Pembentukan protein fungsional

  • FASE PBTK AMINOASIL-tRNA

    Pembentukan aminoasil-tRNA dikatalisis oleh enzim aminoasil-tRNA sintetase

    Langkah 1 Asam amino + ATP aminoasil-AMP + PPi

    Langkah 2 aminoasil-AMP + tRNA aminoasil-tRNA + AMP

  • Aminoasil AMP

  • Aminoasil AMP+OHAminoasil t-RNA (t-RNA teraktifkan)

  • FASE INISIASI

    Pembentukan Ribosom 80S 1. Pengikatan subunit ribosom 40S ke mRNA (IF 3)2. Melekatkan antikodon tRNA pd kodon pertama mRNA (GTP, IF-1 dan IF-2)3. Pegikatan ribosom 60S ke mRNA ribosom 80S Tempat P (peptidil-tRNA) Tempat A (aminoasil-tRNA)4. Kodon pertama yg ditranslasi adl AUG (met)

  • FASE ELONGASIElongasi merup suatu proses siklik di ribosom berupa penambahan asam amino satu persatu ke rantai peptida yg sedang terbentuk.

    1. Pikatan aminoasil-tRNA ke tempat A (msh kosong) aa-tRNA mbtk komplk dg EF-1 dan GTP2. Ggs -amino pd aminoasil-tRNA (tmpt A) dan ggs karboksil pd peptidil-tRNA (tmpt P) peptidil tranferase3. Disosiasi t-RNA dr tempat P 4. Translokasi peptidil yg baru tbtk pd tempat A ke tempat P yg kosong memerlukan EF-2 dan GTP

  • FASE TERMINASI Tjd ketika kodon tanpa makna dikenali (muncul kodon stop atau terminasi pd mRNA (UAA, UAG, UGA)1. Stlh elongasi dlm proses polimerisasi protein, kodon terminasi (tanpa makna) muncul di tempat A2. Faktor pelepasan dan GTP akan menghidrolisis ikatan antara peptida dan t-RNA (tmpt A) Proses hidrolisis protein + tRNA3. Ribosom 80S berdisosiasi mjd 40S dan 60S dan kmd didaur ulang

  • PEMBENTUKAN PROTEIN FUNGSIONAL Polipeptida yg tbtk dr proses sintesis Membentuk protein fungsional Sekunder Tersier Kuartener

  • Antibiotika yg mhambat sintesis protein

    Antibotik Langkah yg dihambat

    Kloramfenikol Peptidil tranferase ribosom

    Sreptomisin Inisiasi kodon mRNA salah baca

    Tetrasiklin Mencegah pencantelan aminoasil-tRNA

    Puromisin Mengikat tempat A terminasi dini

    Sikloheksimid Peptidil tranferase ribosom

    ****************************