ASAM NUKLEAT

MISRAN LAWANI

BIOSINTESA PROTEIN

Biosintesa protein pada prinsipnya

melalui tahapan replication,

transcription dan translation :

Replication transcription translation

DNA RNA

• Alur informasi genetik: DNA RNA Protein

Replikasi DNA

Translasi

• RNA disintesis melalui suatu proses yang disebut Transkripsi

• mRNA, rRNA dan tRNA ditranskripsikan melalui mekanisme yang sama

• Translasi adalah proses penterjemahan dari mRNA yang mengkode suatu asam amino tertentu untuk membentuk protein.

Transkripsi

Biosentesa Protein

STRUKTUR DNA

DNA adalah materi genetik

Pada eukariotik ada di inti sel, mitokondria dankloroplas

Sistem penomoran Pada bagian nukleotida : 1, 2,

3, 4, 5 … dst

Pada bagian gula : 1’, 2’, 3’,

4’ dan 5’

STRUKTUR DNA

Pada DNA terdapat empat macam “nitrogenbases” yaitu Adenin (A), dan Guanin (G) yangkeduanya mempunyai inti purin serta Thymin(T) dan Cytosin (C) yang keduanyamempunyai inti pyrimidin.

Senyawa-senyawa yang hanya terdiri dari intipurin atau pyrimidin yang berkaitan dengangula deoksiribosa saja (tanpa phosphat)disebut nukleotida.

DefinisiBasa

Adenin (A) Guanin (G) Sitosin (C) Thymin (T)

Gabungan deoksiribosa

dan basa nitrogen

disebut deoksinukleosida

Deoksiadenosin Deoksiguanosin Deoksisitidin Deoksitimidin

Deoksinukleotida

adalah deoksinukleosida

yang mengikat posfat

Deoksiadenilat Deoksiguanilat Deoksisitidilat Deoksitimidilat

Penamaan Nukleosida dan Nukleotida

STRUKTUR DNA

DNA mempunyai berat molekul beberapa jutadan terdiri dari kira-kira 200.000 molekulnukleotida yang disebut polinukleotida, yangberpasangan, atau dikenal sebagai “doublehelix“ (double helical) (untai ganda).

DNA terdiri dari dua rantai yang bergabungmenjadi satu melalui ikatan antara dua“nitrogen bases”, yaitu antara A dengan T atauG dengan C adalah “hydrogen bonds”.

STRUKTUR DNA

Satu ikatan “hydrogen bonds” adalah sangat lemah,tetapi karena molekul DNA mengandung berjuta-juta“hydrogen bonds” maka menjadi kuat sekali.

Setiap putaran penuh dalam pembentukan “doublehelix” memerlukan sepuluh pasang nukleotida. “Nitogenbases” terletak di tengah-tengah helix dengan gularibosa dan phosphat mengelilinginya. Gugusanphosphat terikat pada atom nomor 3 dan nomor 5.

Di dalam sistem ini tidak pernah terjadi hubungan antaraPurin dengan Purin atau Pyrimidin dengan Pyrimidin.

Structure of a DNA Chain

BEBERAPA CATATAN

Model struktur “double helix” Watson dan Crick

memberikan jawaban bagi kenyataan ditemukannya

komposisi basa yang bersifat teratur dan sifat

fisiologis (misalnya replikasi).

Komposisi basa nitrogen bervariasi, namun dengan

jumlah Adenin sama dengan Thymin (A = T) dan

Sitosin sama dengan Guanin (C = G). Jadi, A + C =

T + G.

Nukleotida melakukan fungsi lain (disamping

menjadi komponen penyusun asam nukleat), yaitu

menyimpan dan memindahkan energi (misalnya

ATP).

Diagram “double helix” dari DNA

5

3 2

4 1 1 4

5 2 3

dst …….

dst…

R

R

R

R

R

R

R

R

A

G

G

A

T

C

C

T

P

P

P

P

P

P

Perhatikan :

Kerangka gula/posfat ada di

bagian luar, sedangkan basa

nitrogen mengarah ke dalam.

Nitrogen bases menumpuk

di atas sesamanya.

Menurut kebiasaan,

polinukleotida dibaca dari

arah 5’ ke ujung 3’.

Orientasi kedua rantai

(pasangan) adalah

antiparalel: arah 5’ - 3’

berlawanan.

Ikatan hidrogen antara basa

nitrogen kedua rantai

bersifat spesifik A dengan T,

G dengan C.

STRUKTUR DNA

DNA DOUBLE HELIX

TERIMA KASIH

STRUKTUR RNA

STRUKTUR RNA

DefinisiBasa

Adenin (A) Guanin (G) Sitosin (C) Urasil (U)

Nukleosida : Basa nitrogen

berikatan dengan gulaAdenosin Guanosin Sitidin Uridin

Nukleotida : nukleosida berikatan

dengan posfatAdenilat Guanilat Sitidilat Uridilat

Nukleosida dan Nukleotida

BEBERAPA JENIS RNA

1.messengerRNA atau mRNA : membawa informasi

genetik (kodon).

2.transferRNA atau tRNA : mengangkut asam amino.

3.RibosomalRNA atau rRNA : bergabung bersama

protein menyusun ribosom.

RNA POLYMER

DNA TEMPLATE DAN RNA

DNA REPLICATION

Dogma sentral di dalambiologi molekular adalah bahwainformasi genetik mengalir dariDNA ke RNA ke protein. Prosespembuatan DNA dari cetakannyadikenal sebagai replikasi, DNAke RNA transkripsi, sedangkanRNA ke protein translasi. DNAdapat disintesis denganmenggunakan cetakan RNA danbantuan reverse transcriptase(prosesnya adalah kebalikantranskripsi). Proses translasi dieukariot memerlukan transport

RNA dari nukleus ke sitoplasma.

DNA REPLICATION

Watson dan Crick

menggambarkan mekanisme

terjadinya “DNA replication”,

yaitu ujung DNA membelah

menjadi dua belahan yang

disebut belahan Watson dan

belahan Crick.

Dua belahan lama kemudian

masing-masing membentuk

belahan baru yaitu belahan

Watson lama membentuk

belahan Crick baru dan belahan

Crick lama membentuk

belahan Watson baru, sehingga

akhirnya terbentuk dua

molekul yang masing-masing

mengandung satu belahan

lama dan satu belahan baru.

DNA REPLICATION

Masing-masing belahan lama

yang terlepas tadi dapat

dianggap sebagai cetakan

(template), dimana belahan

yang baru tersebut dibentuk.

Sistem “replication” semacam

ini disebut sistem

semikonservatif.

Sistem “replication”

semikonservatif berlawanan

dengan hipotesa lain yang

konservatif, dimana satu

molekul lama akan membentuk

satu anak molekul yang baru.

Hipotesa yang lain adalah

disversif, dimana belahan

lama dan baru terdapat

berselang-seling.

Sifat Replikasi

1. Sifat : semi conservative

2. Replication fork, tempat untai ganda

terbuka untuk mulai replikasi

3. Memerlukan beberapa molekul protein

untuk membuka untai ganda dan

menstabilkan untai tunggal (helikase,

SS binding protein)

4. Perlu enzim DNA primase, DNA

polimerase I, III dan DNA ligase

5. Ada untai leading, lagging dan

fragmen Okazaki

6. Arah replikasi, dari ujung 5’ ke 3’

Enzim yang penting dalam di dalam sintesa DNA adalah

DNA-polimerase (sering juga disebut enzim Kornberg).

DNA-polimerase selain membutuhkan DNA primer yang

mempunyai berat molekul tinggi, juga membutuhkan

semua (empat macam) deoksiribonukleosida triphosphat ,

yaitu ATP (adenosin triphosphat), GTP (guanosin

triphosphat), TTP (thyminosin triphosphat) serta CTP

(cytosin triphosphat).

Sintesa DNA dapat dituliskan secara singkat dengan

reaksi sbb:

ATP

GTP DNA primer

TTP DNA-polimerase

CTP

DNA

Mekanisme Replikasi DNA

• Replikasi DNA dikatalisis oleh DNA polimerase.

• DNA polimerase diperlukan sebagai RNA primer.

• DNA polimerase menambahkan nukleotida

terhadap ujung 3’ dari untai yang sedang

bertambah (growing strand).

• Nukleotida yang ditambahkan merupakan

pasangan basa complement dengan untai

cetakannya.

• Substratnya yaitu deoksiribonukleotida trifosfat

dihidrolisis sehingga melepaskan energi untuk

sintesis DNA.

Gambar Keseluruhan Replikasi

REPLIKASI DNA

RNA TRANSCRIPTION

TRANSKRIPSI memerlukan ?

1. DNA

Pada eukariot :

• Ada daerah tak berkodon (intron) di antaragen yang membawa kodon (ekson).

• Adanya promotors dan deret regulasi.

2. RNA polimerase

Enzim yang mensintesis berbagai RNA.

3. Faktor lainnya

Faktor sigma menstabilkan polimerase pada sisispesifik DNA dan memulai polimerisasi.

RNA TRANSCRIPTION

Untuk membentuk polimer RNA diperlukan enzim RNA-polimerase yang ditemukan oleh Ochoa.

Enzim RNA-polimerase membutuhkan DNA sebagai cetakan(template) dan empat macam ribonukleosida triphosphat,yaitu : ATP (adenosin triphosphat), GTP (guanosin

triphosphat), CTP (cytosin triphosphat). Dan UTP (Uracil

triphosphat), dengan pertolongan katalis metal seperti

pada reaksi berikut :

Sintesa DNA dapat dituliskan secara singkat dengan reaksi

sebagai berikut :

ATP

GTP DNA (template)

CTP RNA-polimerase

UTP Mg++

RNA

Messenger RNA

Messenger RNA (m-RNA) dibentukdengan cara “transcription” dariDNA.

Kemudian m-RNA bergabung dengansejumlah ribosoma.

Terjadinya “m-RNA transcription”dan pembentukan polisoma, secaraskematis adalah sebagai berikut:

Skema “m-RNA transcription” dan Polisoma

“m-RNA transcription” :

m-RNA

A U G U U A C C A

T A C A A T G G TSatu belahan

DNA

(template)Pembentukan Polisoma :

m-RNA

Messenger RNA

Keterangan Skema :

m-RNA dibentuk atau dicetak dari satu belahan

DNA yang berfungsi sebagai “template”.

Gugusan Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) dan

Uracil (U) dari m-RNA masing-masing

mengadakan ikatan berturut-turut dengan Thymin

(T), Cytosin (C), Guanin (G) dan Adenin (A) dari

DNA.

Perbandingan antara (A+U) dengan (G+C) atau

(A+U)/(G+C) pada m-RNA sama dengan

(A+T)/(G+C) pada DNA.

Sense strand

Ribosomal RNA

Ribosomal RNA (r-RNA) terjadi didalam struktur organik yang disebutribosoma, yaitu suatu partikelnukleoprotein yang sangat kecildengan diameter 200 Ao.

Ribosama sebagian terdapat dalambentuk bebas, sedangkan sebagianlagi terikat dengan permukaan darimembran lipoprotein dan disebutretikulum endoplasma.

Ribosomal RNA

Masing-masing ribosoma mempunyaiberat molekul kira-kira 2,8 juta danterdiri dari sub-unit. Sub unit yanglebih besar mempunyai berat molekul1,8 juta dan yang lebih kecil 0,9 juta.

Meskipun struktur yang kompleksdari ribosoma serta kandungan RNAdi dalamnya belum dapat diketahuidengan jelas, tetapi nyata bahwaribosoma memegang peranan pentingdi dalam sintesa protein.

Transfer RNA

Transfer RNA (t-RNA) adalah molekul-molekul RNA yang merupakan aseptordari asam-asam amino, jadi memegangperanan penting di dalam sintesaprotein.

Bentuk t-RNA merupakan suatu rantaitunggal (single strand), tetapi karenarantai tersebut memutar (melipat)kembali dan membentuk ikatan-ikatanhidrogen, maka terlihat seolah-olahseperti susunan suatu double helix.

Transfer RNA

Salah satu ujung t-RNA selalu diakhiri berturut-turutdengan adenin, cytosin dan cytosin, sedangkanpada ujung yang lainnya diakhiri dengan guanin.

Asam amino terikat dengan r-RNA melalui adenin.

T-RNA mempunyai bagian yang disebut antikodondimana terdapat pasangan nukleotida yang terdiridari tiga molekul, misalnya G-G-U, U-A-C, A-A-Udan sebagainya.

Antikodon ini selama protein translation akanbergabung dengan kodon yang terdapat padam-RNA.

t-RNA STRUCTURE

G

TRANSKRIPSI

DAN TRANSLASI

TRANSLASI, DARI RNA KE PROTEIN

SINTESIS PROTEIN

Peptide Bond Formation

TERIMA KASIH

ATAS PERHATIAN ANDA