Kadek Rachmawati, M.Kes., Drh METABOLISME ASAM NUKLEAT = nucleic acids Kadek Rachmawati, M.Kes., Drh

ASAM NUKLEAT Polimer Mononukleotida Dihubungkan ikatan fosfodiester antara ggs 3’ hidroksi gula pd nukleotida yg satu dg ggs 5’ gula nukleotida yang lain. Ada 2 jenis asam nukleat : Deoksiribonukleotida (DNA) Ribonukleotida (RNA) NUKLEOPROTEIN : as.nukleat + protein

NUKLEOTIDA Komponen nukleotida berupa : * basa Nitrogen basa purin basa pirimidin * fraksi gula : ribosa / deoksiribosa * gugusan fosfat

STRUKTUR NUKLEOTIDA

FRAKSI GULA PADA NUKLEOTIDA

BASA NITROGEN PADA NUKLEOTIDA

STRUKTUR PURIN :

STRUKTUR PIRIMIDIN :

CYTOSINE URACIL THYMINE

PERAN NUKLEOTIDA Untuk disusun menjadi rantai polinukleotida pada DNA dan RNA Nukleotida individual: ATP : bentuk energi utama dalam tubuh Koenzim utama yaitu NAD+, FAD, KoA (CoA) mengandung nukleotida adenin Beberapa nukleotida merupakan regulator metabolik cAMP mediator kerja banyak hormon ATP  mengubah aktivitas sejumlah enzim dengan modifikasi kovalen

STRUKTUR ATP

DNA (DEOXYRIBO NUCLEIC ACID) * DNA sel manusia dan hewan, t.d. 2 utas rantai polinukleotida ( double stranded) yg terpilin satu dengan lainnya membentuk double helix * Basa N pd DNA : Adenin (A), Guanin (G), Sitosin (C) dan Timin (T) * Pasangan basanya (komplemen) : A - T, G - C * Ikatan hidrogen antara A-T ada 2, antara G-C ada 3.

Bentuk Molekul DNA

Bentuk molekul DNA

Ikatan Hidrogen pada DNA

Ikatan hidrogen dan pasangan basa pada DNA

Dengan adanya ikatan hidrogen, struktur double helix lebih stabil Antara nukleotida satu dengan yg lain di- ikat oleh ikatan fosfodiester Pada tiap ujung rantai nukleotida terda- pat gugusan hidroksil atau gugus fosfat bebas pd atom C5’ atau C3’ dr ribosa/de- oksiribosa Utas yg satu dengan yg lain merupakan antiparalel (bukan bayangan kaca) Jumlah A=jumlah T, jumlah G=jumlah C

STRUKTUR POLINUKLEOTIDA

Ujung 3’ dan 5’ dari nukleotida pada DNA

RNA DNA

Beda DNA dengan RNA

BEDA KOMPOSISI DNA-RNA :

Fungsi DNA Mewariskan informasi genetik pada keturunannya Menyimpan informasi genetik/ kode genetik protein tubuh DNA dapat mengalami mutasi : mutasi yang menguntungkan  evolusi mutasi yang merugikan  penyakit/kela- inan

Materi genetik pada sel manusia dan hewan disimpan di dalam inti sel

PREKURSOR / PRAZAT DNA - RNA :

KROMATIN Penyusun kromosom yg terdapat dalam inti sel organisme eukaryotik T.d. : - double stranded DNA - protein histon dan protein non histon - sejumlah kecil RNA

Dengan mikroskop elektron, nampak : Bentuk kromatin seperti bola (nukleosom) dililit dan dihubungkan satu dengan yg lain oleh serat-serat DNA Nukleosom mengandung molekul histon Fungsi histon : melindungi DNA dari keru sakan

Bentuk Nukleosome di dalam Kromatin

Struktur Nukleosome

Struktur Nukleosome

Materi genetik di dalam inti sel

DOGMA SENTRAL EKSPRESI GEN Serangkaian reaksi yg dimulai dr informa si genetik pd gen (DNA) akan ditransfer ke urutan nukleotida pd mRNA melalui reaksi transkripsi, selanjutnya urutan nukleotida pd mRNA dlm bentuk urutan kodon (triplet nukleotida) bertindak sebagai urutan asam amino pd sintesis rantai peptida di ribosom (reaksi transla- si)

EKSPRESI GEN PADA DNA TRANSKRIPSI mRNA TRANSLASI MOLEKUL DNA GEN a GEN b GEN c TRANSKRIPSI mRNA TRANSLASI 1 RANTAI POLIPEPTIDA/PROTEIN

EKSPRESI GEN

PROSES SINTESIS DNA Proses sintesis DNA (replikasi) diawali dengan pembentukan rantai pendek RNA primer ( t.d. 10 nukleotida ) Deoksiribosa pertama akan terikat pd gu Gus OH yg terletak pd atom C3’ dr RNA primer Deoksiribosa kedua masuk melalui cara yg sama sehingga terjadi pemanjangan rantai polinukleotida (polimerisasi)

REPLIKASI DNA

REPLIKASI DNA

REPLIKASI DNA SECARA SEMIKONSERVATIF

MITOSIS MEIOSIS REPLIKASI DNA Terjadi sewaktu sel akan mitosis / meiosis MITOSIS MEIOSIS 2N  2N 2N  1N

GENOM MANUSIA dan HEWAN Genom : DNA satu set (copy) + semua informasi genetik yang dikandungnya Genom manusia dan hewan : Genom inti + Genom mitokondria DNA inti: separuh dari ibu + separuh dari bapak  terletak di dalam kromosom DNA mitokondria : Hanya dari ibu DNA mitokondria pada sperma terletak di bagian ekor

DNA inti : mengandung banyak gen DNA mitokondria:berbentuk cincin , mengandung sedikit gen Sesudah fertilisasi sel membelah jadi 2 4  dst  kemudian berdiferensiasi menjadi sel saraf, sel kulit, sel otot dsb.

Jadi semua sel somatik yang berinti dan bermitokondria membawa perangkat gen yang sama dan dn dapat digunakan untuk pemeriksaan DNA Perbedaan antara sel-sel jaringan tubuh tsb, misalnya antara sel otot dengan sel kulit, adalah dalam hal ekspresi gen-gen nya (protein-protein yang dibentuknya).

Sel Sel somatis  diploid (2 N) Sel gamet  haploid (1 N) ovum / sperma Sel somatis Memp. 1 set kromosom diploid (2 N) Terdiri dari 23 pasang kromosom homolog ( 23 dari ibu + 23 dari bapak) 22 ps autosomal (tidak menentukan jenis kelamin) 1 ps kromosom sex : XY atau XX

Molekul DNA pada kromosom merupakan rantai polinukleotida double helix yang panjang sekali ( namun dikemas rapi di dalam kromosom) dengan banyak gen Gen : suatu segmen DNA yang menyimpan informasi genetik susunan asam amino suatu rantai polipeptida/ protein Molekul DNA pada mitokondria berbentuk cincin dengan sedikit gen

Molekul DNA : seperti buku resep Gen : seperti 1 lembar resep Nukleotida : seperti suatu huruf Replikasi DNA: Pembentukan DNA baru DNA satu set menjadi 2 set EKSPRESI GEN Gen mRNA Protein Transkripsi Translasi

RNA Molekul RNA sitoplasma yang bertindak sebagai template untuk penyusunan asam amino dalam proses sintesis protein disebut : mRNA Molekul RNA sitoplasma yg berfungsi untuk membawa asam amino ke ribosom disebut : tRNA Molekul RNA yg berperan sebagai kompo nen organel ribosom disebut : rRNA

RNA Rantai polinukleotida purin dan pirimidin yg dihubungkan ikatan Fosfodiester 3’ dan 5’ Fraksi gulanya Ribosa Tidak mengandung Timin diganti Urasil Terdiri dari 1 utas Kadang2 mempunyai bag. yg komple- menter & antiparalel sehingga memben- tuk heliks

Jumlah C tidak selalu sama dengan G Jumlah A tidak selalu sama dengan U Molekul RNA lebih kecil Dapat dihidrolisis dengan alkali menjadi 2’3’ Diestersiklik

TRANSKRIPSI mRNA Susunan nukleotida pada RNA komplemen ter dengan susunan nukleotida salah satu utas DNA yg bertindak sebagai template Utas DNA yg ditranskripsi menjadi RNA disebut utas template (utas sense), sedangkan yg lainnya disebut : utas anti- Template ( antisesnse) Proses transkripsi RNA tidak terjadi pd seluruh molekul DNA (hanya 1 utas saja) dan terjadi pd gen/serangkaian gen

STRUKTUR tRNA

Pada kenyataan pd mans hanya trdpt 30. 000 – 100. 000 protein esensial Pada kenyataan pd mans hanya trdpt 30.000 – 100.000 protein esensial. Jadi ada bag DNA yg tdk diekspresikan → non coding DNA Ada segmen2 DNA merupakan : gen2 struktural Gen2 regulator

GEN STRUKTURAL Suatu gen yg memberikan informasi (kode) pd sintesis suatu protein→ segmen DNA ini menentukan urutan asam amino rantai polipeptida / prot

MITOSIS : Pembelahan sel somatis → sel anak (daughter cells) yg secara genetik identik dg sel induk (parent cell)

MITOSIS :

CELL CYCLE

CELL CYCLE :

TERIMAKASIH