**ASAM NUKLEATLAB. BIOKIMIAFAKULTAS BIOLOGI UGM

**Asam nukleatMerupakan bagian organisme hidup yg sangat pentingMembawa informasi genetika yang akan diturunkan / ditransfer dr generasi ke generasi. Semua informasi yg ada dlm sel DNAAda 2 macam:Asam deoksiribonukleat : AND / DNAAsam ribonukleat : ARN / RNAAsam nukleat mrpk polimer nukleotida yg dihubungkan dgn ikatan fosfodiester

**NukleotidaNukleotida merupakan building blocks / prekursor / dari asam nukleat (DNA dan RNA)NucleotideDNARNA

**Nukleotida berbeda dengan nukleosida karena nukleosida tdk mempunyai gugus fosfat

Sehingga kita sering menuliskan nukleotida sebagai Nukleosida monofosfatNukleosida difosfatNukleosida trifosfat Tergantung pada jumlah fosfat yg dimiliki

Deoksiribonukleotida ditulis dng tambahan d menunjukkan adanya gugus hidroksil pd atom C nomer 2

**Terdiri dari 2 golongan :RibonukleotidaDeoksiribonukleotida

Jenis nukleotida : Nama tergantung pada basanyaJumlah fosfat yang dimiliki

Adenin AMP, ADP, ATP, dAMP, dADP, dATPGuanin GMP, GDP, GTP, dGMP, dGDP, dGTPSitosin CMP, CDP, CTP, dCTP, dCDP, dCTP Timin TMP, TDP, TTP, -Urasil UMP, UDP, UTP, dUMP, dUDP, dUTP

**

**Struktur Nukleotida4Gugus fosfatNukleotida memiliki 3 komponen utama yakni:Basa nitrogen(pirimidin atau purin)Gula pentosa

**1. Basa purin dan pirimidinPerhatikan sistem penomoran dan struktur cincin umumnya

**Basa utama dalam asam nukleatPirimidin C terdapat pada RNA dan DNA, tetapiT hanya ada pada DNA, danU hanya ada pada RNABasa tersebut disingkat dari huruf pertamannya (A, G, C, T, U).Purin (A, G) dimiliki oleh RNA dan DNA

**

**11Ribosa (b-D-furanose) merupakan gula pentosa (memiliki cincin 5 atom karbon)

Dalam suatu nukleosida atau nukleotida digunakan istilah "prime ( ) (5 atau 3) untuk membedakan nomer atom C yang mengikat suatu gugus.

2. Gula Ribosa

**Ikatan basa pada pentosa terdapat pada karbon 1, dan fosfat pada karbon 5

**Nukleotida mengikat basa nitrogennya pada atom C no. 1, dgn ikatan glikosidaGugus fosfat terikat pada gugus hidroksil atom C no. 5Kedua kondisi diatas, menyebabkan nukleotida mempunyai sifat sifat:Gugus phosphat bertindak sbg asam kuat (pKa= 1)Gugus amina dr basa purin dan pirimidine, dpt di protonasiNukleotida mampu menyerap sinar uv dapat diukur konsentrasinya

**Ribosa vs. DeoksiribosaFig. 8-3Derivat penting dari ribosa adalah 2'-deoksiribosa, yakni pada 2' OH diganti dengan H.Deoksiribosa dimiliki DNA (deoxyribonucleic acid)Ribosa dimiliki RNA (ribonucleic acid). 2-OH yang diganti H memiliki pengaruh pada struktur jalin ganda heliks

DNARNA

**3. FosfatNukleosida + satu atau lebih gugus fosforil disebut nukleotida.Nukleotida berbeda dengan nukleosida karena nukleosida tdk mempunyai gugus fosfat

Sehingga kita sering menuliskan nukleotida sebagai Nukleosida monofosfatNukleosida difosfatNukleosida trifosfat Tergantung pada jumlah fosfat yg dimiliki

***RarastoetiP/FBio-UGM*Variasi pada jumlah gugus fosfatFig. 8-39Fig. 8-42123Nucleoside mono-, di-, or triphosphate

RarastoetiP/FBio-UGM

**Nukleotida pada Asam NukleatBasa menempel dengan ikatan b pada C-1' ribosa atau deoksiribosaPirimidin menempel pada pentosa via posisi N-1 cincin pirimidinPurin menempel melalui posisiN-9 Beberapa basa tertentu mungkin memiliki sisi penempelan yang berbeda.

**Variasi pada ikatan fosfatPada hidrolisis RNA oleh enzim, dihasilkan ribonukleosida 5-mono-fosfat atau ribonukleosida 3'-monofosfat Adenosin 3', 5'-siklik mono-fosfat (cyclic AMP, atau cAMP) merupakan nukleotida penting sebagai regulator (pengatur)

cAMPFig. 8-6, 8-42

DNA, yang kehilangan 2-OH, bersifat stabil pada kondisi pH basa**Fig. 8-8

**Tatanama / nomenklatur nucleotide

**Tatanama nukleotida

**Dikenal sebagai materi genetikMerupakan komponen kromosomMerupakan polimer deoksiribonukleotida yg dihubungkan dengan ikatan fosfodiesterBackbone (rangka) terdiri dr: gugus fosfat dan gula yg saling berselingMemiliki orientasi 5 3 jk gugus fosfat dr C5 berikatan dgn OH C3

**Didalam sel dalam jalin ganda (double helix)Dimana gugus fosfat berada di luar dan basa nitrogennya di dalamJalin ganda yg terbentuk bersifat anti parallel ?

**Deoksiribonucleotida Paling baik untuk DNADeoksiribonukleotida dapat disingkat misalnya A, atau dA (deoksiA), atau dAMP (deoksadenosin monofosfat) Gugus fosforilat pada posisi 5' nukleotida (misal, deoksiadenilat atau oksiguanilat)Gula deoksiribosa 2'- dengan basa (misal, purin - adenin atau guanin) menempel pada posisi C-1' disebut deoksiribonukleosida (misal: deoksiadenosin dan deoksiguanosin).

**Deoksi ribonukleotida utama

**

**Karena DNA merupakan rantai ganda dan atom-atom karbon mempunyai aturan diatas untuk mengikat basa nitrogen dan gugus fosfat maka satu rantai DNA terlihat berdiri tegak sedangkan rantai pasangannya justru terbalik. Maka pada notasi penulisan kode genetik DNA, ditulis 5-kode genetik-3, sedangkan untuk rantai pasangannya justru ditulis 3-kode genetik-5. Pengaturan ini disebut konfigurasi antiparalel.

5- TCTC-33- AGAG -5

**Jembatan fosfatBerg Fig. 1.1Tulang punggung Polinukleotida atau asam nukleat memiliki residu fosfat dan pentosa.Basa yang dimiliki analog dengan gugus rantai samping dari asam amino; yakni bervariasi tanpa mengubah struktur ikatan kovalen fosfodiester.Urutan ditulis dari ujung 5' ke 3' : 5'-ATGCTAGC-3'Pada bagian backbone adalah polianionik, dan gugus fosfat memiliki pKa ~ 0.

**Konformasi backbone (tulang belakang) gula-fosfat Polinukleotida memiliki rotasi tidak terbatas,Dengan pengecualian untuk ikatan cincin pada gula Kondisi ini berlawanan dengan backbone pada peptida.Juga, berlawanan dengan protein, yakni spesifik, interaksinya dapat diduga antara basa yakni selalu: A dengan T, dan G dengan C.Interaksi ini dapat berupa interstrand (dalam jalin) atau intrastrand (antara jalin) DNA.

**Interaksi ikatan hidrogen menggabungkan antara 2 basa DNA Pasangan basa Watson-Crick

** DNA di dalam sel ditemukan 3 bntk utamaBentuk BBentuk ABentuk Z

Perbedaanya ?

**Bentuk Heliks Ganda DNABentuk heliks ganda DNA yang memutar kekanan ada 2 macam:DNA bentuk B = B-DNAPanjang satu putaran heliks penuh 3,4 nm, 10 nukleotida, diameter heliks 2,0 nm, jarak tumpukan basa 0,34 nmMerupakan struktur Watson-CrickBentuk ini biasa dijumpai pada sel hidup

DNA bentuk A = A-DNABentuk ini lebih gemuk disbanding bentuk B terdapat 11 basa pada setiap putaran, jarak antara dua basa 0,24 nmTerdapat pada larutan sedikit air (dehidrasi), bentuk ini juga terdapat pada waktu transkripsi, heliks ganda DNA-RNA

**Bentuk Heliks Ganda DNA (lanjt.)Struktur ganda DNA yang memutar kekiri disebut bentuk Z = Z-DNABentuk ini lebih langsing dibandingkan dengan bentuk A maupun bentuk B-DNA, jarak antara dua basa yang tertumpuk 0,38 nm dan terdapat 12 basa setiap putaranFungsinya belum diketahuiBentuk ini dijumpai baik pada sel prokariotik maupun eukariotik

** seperti halnya protein, asam nukleat juga mempunyai struktur primer, sekunder dan tersier asam nukleat mempunyai arah senseMempunyai individualitas ditentukan dari urutan basa nitrogennya disebut sebagai struktur primerInformasi genetik ada pada struktur primer

P5OH3ACGTC

**Struktur sekunder Double helixWatson n Crick menjawab struktur 3D DNA dgn X-ray diffraction pattern : hsl penelitian Rosalind Franklin Mampu menyimpulkan bahwa : mempunyai struktur double helix dengan 10 basa setiap putaran putaran 360, basa Nitrogen A-T , G C cekukan mayor and minor double helix memutar ke kanan self replication

**RNA

**

**4 molekul utama RNA adalah:1. ribosom RNA (rRNA). Merupakan bagian integral dari ribosom yang merupakan tempat sintesis protein.80% dari total RNA selular2. transfer RNA (tRNA)Membawa AA yang sesuai ke ribosom untuk membentuk rantai peptida selama sintesis proteinPanjangnya hanya 73-95 nukleotida15% dari total RNA selular3. messenger RNA (mRNA)mesesenger yang membawa informasi dari DNA ke ribosom.3% dari total RNA sellular 4. small RNA (sRNA)Mempunyai aktivitas katalitik atau berkontribusi pada aktivitas katalitik protein

**

Berdasarkan fungsinya, mRNA berperan sebagai pembawa kode genetik dari DNA untuk membentuk rangkaian polipeptida (protein), sehingga RNA berperan penting sebagai perantara yang mengubah informasi genetik menjadi protein fungsional.

Virus yang hanya memiliki materi genetik berupa RNA, setelah menginfeksi sel, mampu mengubah RNA menjadi DNA dengan bantuan enzim reverse transkriptase. Selanjutnya DNA virus akan bergabung dengan DNA sel inang dan mampu membentuk virus-virus baru.

**RNA adalah single strand tapi sering mempunyai struktur sekunder komplek sepertihair pin

** Ikatan kovalen fosfodiester yang menghungkan nukleotida satu dengan lainnya

** Ikatan hidrogen (nonkovalen) yang menghubungkan basa nitrogen dari nukleotida pasangannya

** Denaturasi dan renaturasi adalah lepas dan kembalinya jalin DNA karena putus dan sambungnya ikatan hidrogen yang menghubungkan pasangan basa nitrogen dari dua jalin DNA

**Dalam kondisi normal (kondisi fisiologis) DNA relatif stabilKadang menjadi tidak stabil krn proses2 replikasi, transkripsi

** Disosiasi double helix DNA denaturasi apabila DNA dipanaskan diatas melting temperaturnya (Tm) maka double helix akan terbukaTm tergantung pada rasio (G+C)/(A+T)G/C content dapat dihitung dengan (G+C) / (Total Basa N) x 100%

**APLIKASI

** Replikasi DNA adalah sintesis DNA baru yang melibatkan enzim polimerase DNA dan berbagai enzim maupun protein lainnya

** Transkripsi adalah sintesis RNA yang berdasarkan urutan nukleotida DNA template (cetakan) yang melibatkan enzim polimerase RNA

** Pemotongan DNA kromosom dengan enzin endonuklease restriksi pada berbagai tempat

** Pemisahan potongan DNA dilakukan dengan teknik elektroforesis gel agarosa. Dasar dari teknik ini adalah dalam medan listrik DNA yang bermuatan negatif (karena adanya gugus fosfat) akan bergerak menuju elektroda positif dan kecepatannya sesuai dengan panjang pendeknya potongan DNA

** Hasil potongan DNA dengan enzin endonuklease restriksi tertentu pada suatu gen marker dapat digunakan sebagai sidik jari DNA untuk menunjukkan hubungan kekerabatan

** Proses transfer gen pada hewan dapat dilakukan pada perkembangan awal sel telur yang telah dibuahi dengan menggunakan jarum mikroinjeksi. Selanjutnya, sel telur tersebut dipindahkan ke induk yang siap mengandung embrionya. Tikus transgenik dapat diuji dengan melihat adanya gen baru yang disisipkan pada saat perkembangan awal sel telur yang dibuahi.

**Hasil rekayasa (manipulasi) genetik dapat menciptakan hewan transgenik yang unggul, atau kloning hewan yang identik dengan induknya.Mencit transgenik yang mengandung gen pembawa hormon pertumbuhan tikus.Dolly adalah domba hasil kloning yang identik dengan induknya