ASAM NUKLEAT Fungsi, Struktur dan Metabolismenya Artharini I

Nukleosida Nukleotida Asam nukleat ?

Asam Nukleat : Penamaan molekul asam nukelat didasarkan pada sifat molekulnya yaitu asam dan tempat pertama kali molekul ini ditemukan yaitu di dalam inti sel atau nukleus = nukleat

Fungsi Asam Nukleat : Menyimpan, mentransmisi dan mentranslasi: • informasi genetik • metabolisme antara (intermedier metabolism) • reaksi-reaksi informasi energi • koenzim pembawa energi • koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya • koenzim reaksi oksidasi reduksi

Struktur : Asam nukleat baik DNA maupun RNA, tersusun atas monomer nukleotida (mononukleotida) Nukleotida tersusun atas gugus fosfat, basa nitrogen dan gula pentosa

Sumber : Lehninger,

Struktur : Basa nitrogen berasal dari kelompok purin dan pirimidin Purin utama asam nukleat adalah adenin dan guanin, sedangkan pirimidinnya adalah sitosin, timin dan urasil Basa nitrogen dan gula pentosa melalui ikatan glikosida membentuk molekul nukleosida dimana ikatan kovalen ini terjadi antara atom C-1 gula pentosa dengan atom N-1 pirimidin atau N-9 purin

Sumber : Lehninger,

Sumber : Lehninger,

Nukleotida merupakan nukleosida yang gugus gula pada posisi 5 – nya mengikat gugus fosfat dengan ikatan ester Berdasarkan kandungan gula pentosanya ada 2 jenis nukleotida yaitu: 1.Nukleotida yang memiliki gugus gula ribosa 2.Nukleotida yang memiliki gugus gula deoksiribosa Kedua jenis nukleotida ini bisa menjadi monomer polymer asam nukleat, RNA dan DNA

Beberapa nukleotida lain terdapat bebas dan mempuyai fungsi penting dalam sel, misalnya: Adenosin 5’-monofosfat (AMP), Adenosin 5’-difosfat (ADP) dan Adenosin 5’-trifosfat (ATP) yang berperan penting dalam transfer gugus fosfat untuk menerima dan mengantar energi. Nukleotida lain yang berbentuk siklik seperti: Adenosin 3’-5’- siklik monofosfat (AMP siklik atau cAMP) berperan sebagai kurir sekunder dalam mengendalikan metabolisme hormon adrenalin Nukleotida bebas lain adalah: guanosin siklik monofosfat (GMP siklik=cGMP) yang berfungsi sebagai penghambat enzim yang dirangsang oleh cAMP

Beberapa trifosfonukleotida berperan dalam berbagai reaksi dalam sel, contoh: CTP : terlibat dalam biosintesis lipid UTP : berperan dalam biosintesis KH CTP dan UTP : juga digunakan dalam biosintesis RNA dan DNA

Anabolisme Asam Nukleat

Hampir semua organisme mampu mensintesis nukleotida dr prekursor yg lebih sederhana  jalur de novo untuk nukleotida  mirip utk setiap organisme Nukleotida juga dapat disintesis dari hasil pemecahan nukleotida yang telah ada  salvage pathway (recycle) yaitu dari degradasi pirimidin dan purin  dari sel yang mati (regenerasi) atau dari makanan

5-Phospho- -D-ribosyl-1-pyrophosphate (PRPP) Intermediet untuk baik proses de novo and salvage pathway Berasal dari ribosa 5 phosphat

Biosintesis De Novo Purines

GAR synthetase IMP synthase AICAR transformylase GAR transformylase SAICAR lyase FGAR amidotransferase SAICAR synthetase FGAM cyclase AIR karboksilase

Hal-hal penting dalam sintesis de novo purin: Sangat tergantung pada “pool” ribosa Gugus amina  didonor oleh glutamin dgn enzim amidotransferase Glisin dan fumarat  donor ring dlm nukleotida Daur reaksi  dikontrol secara alosterik dgn AMP, ADP, GMP dan GDP.  bekerja pada PRPP amidotransferase

Daur diawali dgn perubahan PRPP  IMP IMP = Inosine monofosfat mrpkn bentuk nukleotida purin yang pertama dibentuk dlm daur ini Sebagai basa adalah hypoxanthin

DAUR dr IMP  AMP & GMP Adenilosuksinat synthetase IMP dehidrogenase XMP aminase Adenilosuksinat lyase DAUR dr IMP  AMP & GMP

Metabolisme de novo nukleotida pirimidine CP synthetase Aspartat transcarbomoylase Dihidrooratate DH dihydrorotase

Orotat fosforibosiltransferase Orotidilate dekarboksilase CTP synthetase UMP kinase Nukleosida diphosphat kinase

Hal-hal penting dalam sintesis de novo pirimidine: cincin pirimidine disintesis terpisah dr gula ribosa nya Daur pirimidine de novo tidak bercabang produk akhir dr daur adalah UMP yang mrpkn bahan dari CMP Reaksi pertama  pembtkan karbamoyl aspartate dr asp dan carbomyl-P titik regulasi yg penting dlm daur tsb Aspartat transcarbomoylase (ATCase)  diaktivasi oleh diaktivasi oleh ATP dan dihambat oleh CTP sbg produk akhir

Katabolisme Asam Nukleat

Proses Katabolisme : Asam Nukleat  akan dipecah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil oleh berbagai enzim yang terdapat dalam saluran pencernaan DNA dan RNA dipecah dalam getah usus oleh enzim polinukleotidase atau fosfodiesterase menjadi mononukleotida. mononukleosidase Mononukleotida -------------------> Nukleosida nukleosidase Nukleosida ---------------------> gula dan basa purin/pirimidin

Degradasi nukleotida Di dalam usus halus tjd pemutusan ikatan fosfodiester oleh endonuklease (pankreas)  oligonukleotida Dipecah lebih lanjut dg fosfodiesterase (ensim exonuclease non spesifik)  monofosfat Dipecah lbh lanjut fosfomonoesterase dikenal sebagai nukleotidase  menghasilkan nukleosida and orthophosphate. Nucleosida phosphorylase menghasilkan basa dan and ribose-1-phosphate.

Jika basa atau nukleosida tidak digunakan kembali utk salvage pathways, basa akan lebih lanjut didegradasi asam urat ureidopropionat (purin) (pyrimidine).

Degradasi purine Produk akhir katabolisme purin : asam urat

Vertebrata terestrial  urea  ureotelic Burung & reptil  asam urat  uricotelic Binatang di air  ammonia ammonotelic

Degradasi pirimidin

Metabolisme DNA dan RNA

Merupakan proses metabolisme informasi, yang berbeda dgn metabolisme-metabolisme yang telah dipelajari sebelumnya: metabolisme intermediate  ensim berperanan dlm setiap reaksi yg terjadi. Proses perlekatan substrat dan menghasilkan produk Metabolisme informasi  ada cetakan yang perlu diterjemahkan menjadi produk. Cetakan  DNA atau RNA, proses juga melibatkan berbagai enzim

Proses utama dlm metabolisme informasi: Replikasi DNA berperan sbg cetakan untuk sintesisnya sdr Transkripsi  Informasi yang ada pada DNA menentukan RNA yang diproduksi Translasi  RNA berperan sbg cetakan untuk sintesis suatu rantai polipeptida ttt

Replikasi dan transkripsi hanya menggunakan 4 nukleotida Translasi  mengubah bahasa nukleotida yg terdiri dari 4 nukleotida menjadi bahasa protein yang terdiri dari 20 huruf asam amino Persamaan replikasi, transkripsi dan translasi  membutuhkan cetakan  proses terdiri dari inisiasi, elongasi dan terminasi

Replikasi Secara konsep sederhana Proses mekanismenya  komplek Kesederhanaannya  krn konsep dr Watson & Crick Transfer informasi melibatkan pembukaan double helix DNA yang diikuti secara bersamaan dengan pembentukan dua pita baru pasangan dari pita DNA yang lama

Transkripsi DNA Suatu proses untuk membaca informasi yang disimpan dalam urutan nukleotida DNA RNA RNA sintesis membutuhkan ensim RNA polimerase Mekanisme dibagi menjadi 3 Inisiasi Elongasi Terminasi

Translasi DNA Translasi  adalah proses membaca kodon dan menggabungkan asam amino yang sesuai bersama-sama dengan ikatan peptida. Komponen proses translasi mRNA  consist of genetic code Ribosome tRNA together with a.a Enzymes

Elongation Termination Translation process consists of 3 main stages Initiation Elongation Termination Initiation Activation of amino acids for incorporation into proteins.

Translation is accomplished by the anticodon loop of tRNA forming base pairs with the codon of mRNA in ribosomes

Terima Kasih