Nukleotida - Nukleosida

Transkripsi

1 Nukleotida - Nukleosida Kelompok 4: Riqo Sofyan ( ) Tasha Azizah Ulyanisa( ) M Hadi Azmi ( ) Widania Alifa ( ) Ramadhani ( ) Luluk Muchoyaratul ( ) Revy Aprilia ( ) Nurma Faizah( ) Dea Raudya Kamal ( ) Farmasi B

2 Asam nukleat Asam nukleat adalah senyawa kimia yang terdapat di dalam inti sel (Nukleus). Asam nukleat merupakan suatu polimer nukleotida. Asam nukleat ditemukan di segala jenis sel makhluk hidup. Fungsi asam nukleat adalah sebagai pembawa informasi genetik yang mengatur pemunculan sifat suatu makhluk hidup.

3 Struktur asam nukleat Ikatan nukleotidanukleotida dihubungkan oleh ikatan Fosfodiester (Ikatan antara fosfat dengan gula pentosa) berada di C no 3 dan C no 5.

4

5 Nukleotida Nukleotida adalah bahan penyusun dua makromolekul penting (asam nukleat) dalam organisme hidup yang disebut DNA dan RNA. Nukleotida terdiri dari 3 unit yaitu Gula, Basa nitrogen dan Phospat. Peran biomedis nukleotida yaitu digunakan dalam kemoterapi kanker.

6 Struktur nukleotida

7 Nukleosida Nukleosida adalah molekul gula yang terikat dengan basa nitrogen melalui ikatan beta-glikosidik.

8 Struktur nukleosida

9 Perbedaan nukleotida dan nukleosida Perbedaan utama antara keduanya adalah nukleosida tidak memiliki gugus fosfat. Bagian lain seperti molekul gula dan basa nitrogen adalah umum untuk keduanya. 2. Biasanya, dalam sel-sel hidup nukleotida adalah unit fungsional, bukan nukleosida. 1.

10 Hubungan asam nukleat, nukleotida dan nukleosida Nukleotida merupakan penyusun asam Nukleat atau dengan kata lain Nukleotida merupakan backbone asam nukleat.m Nukleotida tersusun atas satu gugus phospat, satu gugus gula pentosa dan satu gugus basa nitrogen. Sedangkan nukleosida tersusun atas satu gugus gula pentosa dan satu gugus basa nitrogen.

11 DNA DNA (Asam Deoksiribonukleat) merupakan asam nukleat yang terdapat di dalam sel makhluk hidup. DNA terdiri dari materi yang membentuk kromosomkromosom dan informasi genetik yang tersimpan dalam tubuh makhluk hidup. Fungsi utama DNA adalah sebagai pembawa materi genetic.

12

13 Struktur DNA Struktur DNA pertama kali ditemukan oleh James Watson dan Francis Crick. Struktur DNA disebut struktur rantai berganda Watson-Crick. DNA merupakan makro molekul atau molekul yang besar dan berisi 2 rantai polinukleotida yang saling berkaitan. Setiap nukleotida terbentuk tiga susunan komponen yakni nitrogen, gula pentosa, dan gugus fosfat. Di dalam basa nitrogen terdapat basa pirimidin dan basa purin. Basa pirimidin terdapat timin dan sitosin sedangkan dalam basa purin terdapat adenin dan guanin.

14

15

16 RNA RNA (Asam Ribonukleat) Merupakan suatu rangkaian nukleotida yang saling berhubungan seperti rantai. RNA ialah hasil dari transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA sebagai polimer yang jauh lebih pendek jika dibandingkan DNA. Berbeda dengan DNA yang umumnya dijumpai dalam inti sel, Kebanyak dari RNA terdapat dalam sitoplasma, khususnya di ribosom. Dalam sitoplasma, kadar RNA berubah-ubah. Hal ini dipengaruhi oleh aktivitas sintetis protein. Fungsi dari RNA adalah sebagai berikut Sebagai penyimpan informasi Sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena berlaku untuk organisme hidup.

17

18 RNA mempunyai 4 kelas utama rrna (RNA ribosom), fungsi : dalam sintesis protein mrna (RNA messenger/perantara), fungsi: pembawa kode genetik dari DNA ke ribosom trna (RNA transfer), fungsi : penerjemah kode genetik RNA nukleus kecil dan mikrorna Tiga kelas pertama berperan dalam sintesis protein, sedangkan RNA-RNA kecil berperan dalam penyambungan (splicing) mrna dan regulasi gen.

19 Struktur RNA

20 Sifat kimiawi RNA berbeda dengan sifat kimiawi DNA Pada RNA, gugus gula tempat fosfat serta basa purin dan pirimidin yang melekat adalah ribosa bukan 2deoksiribosa (seperti pada DNA) Komponen pirimidin RNA berbeda dengan DNA. Dalam RNA tidak terdapat timin, sebagai pengganti timin, RNA mengandung urasil RNA berupa rantai tunggal, sedangkan DNA berbentuk rantai ganda

21 Perbedaan DNA dan RNA DNA RNA 1. Ditemukan dalam nukleus yaitu dalam kromosom, mitokondria, dan kloroplas. 1. Ditemukan dalam sitoplasma, terutama dalam ribosom, dan juga dalam nukleus. 2. Berupa rantai panjang dan ganda (double helix). 3. Fungsinya berhubungan erat dengan penurunan sifat dan sintesis protein. 2. Berupa rantai pendek dan tunggal. 3. Fungsinya berhubungan erat dengan sintesis protein. 4. Kadarnya tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein. 4. Kadarnya dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein 5. Basa nitrogen terdiri atas purin: adenin (A) dan guanine (G), pirimidin: timin (T) dan sitosin (C). 6. Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu ribose yang kehilangan satu atom oksigen pada atom C nomor Basa nitrogen terdiri atas purin: adenin (A) dan guanin (G), pirimidin: urasil (U) dan sitosin (C). 6. Komponen gulanya D-ribosa (pentosa).

22 Struktur Gula DNA dan RNA

23 Struktur Basa Nitrogen DNA dan RNA

24 Analog nukleotida sintetik digunakan dalam kemoterapi Analog purin yaitu alopurinol yang digunakan dalam pengobatan hiperurisemia dan gout, dapat menghambat xantin oksidase dan menurunkan produksi asam urat dengan/tanpa mengganggu biosintesis purin. Sitarabin (Analog pirimidin) digunakan dalam kemoterapi kanker. Azatioprin (Analog purin) digunakan dalam transplantasi organ untuk menekan reaksi penolakan imunologik.

25 Metode Dasar yang Digunakan dalam Biologi Molekular

26 Pengurutan Nukleotida Berdasarkan Analisis Sekuensing Sequencing merupakan metode menentukan urutan basa nukleotida, adenin, guanin, citosin, timin pada sepotong DNA. Urutan nukleotida menentukan urutan asam amino, yang akhirnya menentukan struktur protein dan fungsinya. Perubahan sekuens DNA dapat mengakibatkan perubahan protein atau menyebabkan terbentuknya protein non fungsional. Akibatnya dapat menimbulkan efek merugikan pada organisme.

27 Terdapat dua teknik sequencing: Maxam & Gilbert, menggunakan chemical sequencing Sanger, menggunakan dideoxynucleotides. Sequencing yang modern menggunakan prinsip teknik Sanger. Metode Sanger menggunakan dideoxynucleotide triphosphates(ddntps) yang memiliki sebuah H pada karbon-3 dari gula ribosa. Yang normal memiliki OH pada deoxynucleotide triphosphates (dntps). Dideoxynucleotides merupakan penghenti rantai. Dalam reaksi sintesis, jika dideoxynucleotide ditambahkan dan bukan normal deoxynucleotide, sintesis akan berhenti karena 3 OH yang diperlukan untuk penambahan nukleotida berikutnya tidak ada.

28 Metode sanger merupakan metode sekuensing yang ditemukan oleh Frederick sanger pada tahun Prinsip kerja metode sanger yaitu terminasi sintesis DNA oleh dideoksinukleotida yang ditempatkan pada empat tabung yang berbeda. Terminasi sintesis DNA akan menghasilkan chain terminating dideoxynucleotide sehingga terbentuk fragmen-fragmen dengan ukuran yang beragam. Pembacaan fragmen-fragmen tersebut kemudian dilakukan melalui elektroforesis dengan mengidentifikasi jenis dideoksinukleosida yang digunakan untuk terminasi (Cooper, 1997).

29 Deoxy vs dideoxy

30 DNA Sequencing A lot of modern DNA sequencing is based upon the following modified nucleotides. Metode Sanger dideoxy ditemukan oleh Frederick Sanger memenangkan Nobel 1980

31 Sintesis DNA

32 Karena tidak ada OH, replikasi berhenti

33 Peran Biomedis Manusia mensintesis asam nukleat, ATP, NAD+, koenzim A, dan sebagainya dari zat-zat anatara amfibolik. Namun, injeksi analog purin atau pirimidin, anatara lain obat antikanker potensial, dapat digabungkan ke dalam DNA. Biosintesis ribonukleotida purin dan pirimidin trifostfat (NTP) dan dntp merupakan proses-proses yang diatur dengan sangat ketat. Mekanisme umpan-balik memastikan molekul-molekul ini disintesis dalam jumlah yang tepat dan pada waktu yang sesuai dengan kebutuhan fisiologis misalnya, pembelahan sel. Penyakit akibat gangguan metabolisme purin pada manusia mencakup gout, sindrom Lesch-Nyhan, defisiensi adenosine deaminase, dan defisiensi purin nukleosida fosforilase. Penyakit biosintesis pirimidin mencakup asiduria orotat. Salah satu kelainan katabolisme pirimidin adalah asiduria β-hidroksibutirat.

34 Antimetabolit: ANTAGONIS PIRIMIDIN Antimetabolit: ANTAGONIS PURIN

35 gout sindrom Lesch-Nyhan defisiensi adenosine deaminase

36 Purin dan Pirimidin Tidak Esensial Secara Dietetik Jaringan tubuh manusia normal dapat mensintesis purin dan pirimidin dari zat-zat antara amfibolik dalam jumlah dan waktu yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan fisiologis yang bervariasi. Oleh sebab itu, asam nukleat dan dan nukleotida yang dimakan bersifat non-esensial Secara Dietik. Setelah purin dan pirimidin diuraikan di saluran cerna, mononukleotida yang dihasilkan dapat diserap atau diubah menjadi basa purin dan pirimidin. Basa purin kemudian dioksidasi menjadi asam urat, yang dapat diabsorbsi atau diekskresi dalam urin, tidak seperti purin atau pirimidin dari makanan yang tidak atau sedikit digabungkan, senyawa purin atau pirimidin dalam bentuk injeksi digabungkan ke dalam asam nukleat jaringan. Oleh sebab itu, penggabungan [ 3H] timidin injeksi ke dalam DNA yang baru terbentuk dapat digunakan untuk mengukur laju sintesis DNA.

37 Biosintesis nukleotida purin Sintesis basa purin pada tubuh manusia dibedakan menjadi 2 jalur, yaitu 1. : Sintesis de novo Sintesis purin de novo terjadi secara aktif di sitosol hepatosit dan melalui jalur ini terjadi sintesis purin yang utama. 2. Salvage pathway Reaksi ini sangat diperlukan di beberapa sel, yaitu di eritrosit, sel PMN (polimorfonuklear) dan sel saraf

38 Tahapan Bio sintesis purin de novo 1. Purin disintesis menggunakan Ribosa 5-fosfat sebagai substrat awal 2. Pembentukan PRPP (fosforibosil piro fosfat) 3. Pembentukan IMP (inosin monofosfat) 4. Pembentukan AMP (adenin monofosfat) dan guanin monofosfat dari IMP

39

40 Pembentukan PRPP

41 Salvage Pathway Jalur ini jauh lebih sedikit memerlukan energi dibandingkan dengan sintesis de novo. Reaksi ini sangat diperlukan di beberapa sel, yaitu di eritrosit, sel PMN (polimorfonuklear) dan sel saraf. Tahapantahapannya adalah: Fosforibolasi purin oleh PRPP a. Ada dua enzim yang berperan di sini, yaitu APRT (Adenine Phosphoribosyl Transferase) serta HGPRT (Hypoxanthine/Guanine Phosphoribosyl Transferase). b. Adenin oleh APRT diubah menjadi AMP Hypoxanthin dan Guanin oleh HGPRT diubah menjadi IMP dan GMP secara berturut-turut. Fosforibolasi ribonuklesida purin oleh ATP Mekanisme kedua melibatkan fosforilasi langsung ribonukleosida purin (PuR) oleh ATP: PuR + ATP à PuR-P + ADP

42 sintesis nukleotida dimulai dengan prekursor metaboliknya: asam amino(asam aspartat,format,glisin dan glutamin), ribosa-5-fosfat, CO2, dan unit satu karbon

43 PRPP IMP (pemasangan struktur cincin basa purin) Sintesis IMP membutuhkan lima mol ATP, dua mol glutamin, satu mol glisin, satu mol CO 2, satu mol aspartate dan dua mol formate IMP = Inosine monofosfat mrpkn bentuk nukleotida purin yang pertama dibentuk dlm daur ini hypoxa nthin

44

45 IMP AMP & GMP menggunakan ATP, tetrahydrofolate (THF) derivatif, glutamin, glisin dan aspartate, H20

46 hasil akhir berupa AMP & GMP AMP adalah nukleotida dengan basa adenin GMP adalah nukleotida dengan basa purin

47 BIOSISTESIS NUKLEOTIDA PIRIMIDIN Tahapan biosintesis pirimidin : 1. Biosintesis pirimidin diawali oleh reaksi pembentukan karbamoilp yang dihasilkan dari reaksi antara glutamin, ATP dan CO2 yang dikatalisis oleh enzim karbamoil-p sintetase yang berlangsung didalam sitosol. 2. Berikutnya karbamoil-p berkondensasi dengan asam aspartat menghasilkan senyawa karbamoil-aspartat. dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase. Reaksi ini

48 3. Berikutnya terjadi reaksi penutupan rantai sambil membebaskan H2O dari molekul karbamoil-aspartat sehingga dihasilkan asam dehidro orotat (DHOA= dihidroorotic acid). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim dihidroorotase. 4. Berikutnya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim DHOA dehidrogenase dengan koenzim NAD+, DHOA menghasilkan asam arotat (OA=orotic acid). 5. Selanjutnya terjadi reaksi penambahan gugus ribosa-p pada asam orotat. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim orotat fosforibosil transferase dan dihasilkan orotidilat OMP (orotidin mono posphate). 6. Akhirnya enzim orotidilat dikarboksilase mengkatalisis reaksi dikarboksilasi orotidilat dan menghasilkan uridilat (uridin mono phosphate)yaitu produk nukleotida pertama pada biosintesis pirimidin.

49 Jalur biosintesis nukleotida pirimidine CP synthetase Aspartat transcarbomoyl ase dihydrorotase Dihidrooratate DH

50 Orotat fosforibosiltransfe rase CTP synthetase Orotidilate dekarboksilase UMP kinase Nukleosida diphosphat kinase

51 Regulasi biosintetis nukleotida pirimidin dan bagaimana manusia mengatabolisme purin jadi asam urat

52 Aktivitas enzim pertama dan kedua dalam biosintesis nukleotida pirimidin dikendalikan oleh regulasi alosterik Lebih sederhana dari sintesa purin Cincin pirimidin berasal dari : Bikarbonat (C-2), Amida glutamin (N-3), aspartat (C-4, C-5, C-6 dan N1)

53 purin, karena dasar jauh lebih sederhana. Reaksi ini dikatalisis oleh fosfat II carbamoyl sintetase. Selanjutnya karbamoilfosfat dimasukkan ke dalam jalur biosintesis nukleotida pirimidin melalui aksi aspartat transcarbamoylase, pada dalam langkah ini dibatasi oleh enzim ATCase, setelah UMP diforsofilasi menjadi UTP selanjutnya digunakan sebagai substrat untuk mensintesis nukleotida CTP uridin yang sekaligus menjadi pre kursor untuk sintesis de novo dari nukleotida timin

54 Pembentukan asam urat Asam urat terbentuk dari hasil metabolisme ikatan yang mengandung nitrogen yang terdapat dalam asam nukleat yang disebut purin. Produk purin dari purin nukleotida fosforilase adalah guanin dan hipoksantin yang diubah menjadi asam urat melalui xantin dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzim guanase dan xantin oksidase

55 MANUSIA MENGKATABOLISME PURIN MENJADI ASAM URAT Manusia mengubah adenosin menjadi Inosine melalui proses adenosin deaminase, selanjutnya pembentukan asam urat dari nukleotida purin melalui basa purin melewati hipoxantin, guanine dan xanthine yang selanjutnya diubah menjadi asam urat dengan proses xantin oksidase. Deoksiribonukleotida purin diuraikan melalui enzim enzim dan jalur katabolik yang serupa, dan semuanya ini terjadi di mukosa saluran cerna mamalia ADENOSIN DEAMINASE XANTIN OKSIDASE

56 Gangguan Metabolik Katabolisme Purin

57 GOUT Dalam tubuh manusia purin mengalami katabolisme sebagai berikut: Adenosin Inosin Hiposantin Santin Asam Urat Guanosin Guanin Santin Asam Urat Dalam katabolisme tersebut, purin membutuhkan enzim santin oksidase yang merubah santin menjadi asam urat, enzim tersebut banyak terdapat di hati, ginjal dan usus halus. Jika dalam katabolisme tersebut purin terganggu maka produksi purin meningkat atau ekskresi menurun sehingga terjadi penumpukan asam urat dalam darah yang akan menyebabkan Gout (pirai) yang ditandai oleh tingginya asam urat dalam tubuh.

58 Gout adalah suatu penyakit dimana terjadi penumpukan asam urat dalam tubuh secara berlebihan, baik akibat produksi yang meningkat, pembuangan melalui ginjal yang menurun atau peningkatan asupan makanan kaya purin seperti jeroan Gout terjadi ketika cairan tubuh sangat jenuh akan asam urat, Karna kadar nya yang tinggi. Gout ditandai dengan serangan berulang dari athritis yang akut, kadang disertai pembentukan kristal mononatrium urat di sendi (karena kelarutannya yang rendah) Dapat menyebabkan inflamasi

59 Lesch-Nyhan Sindrome Suatu hiperurisemia over produksi yang sering disertai litiasis asam urat serta sindrom self-mutilation terjadi karena tidak berfungsinya enzim hipoxantin-guanin fosforibosil transferase yang merupakan enzim pada pembentukan inosin dan guanosin Melukai diri, termasuk menggigit dan memukul-mukul kepala, adalah yang paling umum dan merupakan perilaku khas mereka yang mengalami LNS. Gejala LNS ditandai oleh tiga ciri utama: neurologis disfungsi, kognitif dan perilaku gangguan termasuk melukai diri sendiri, dan asam urat berlebih (hyperuricemia).

60 Penyakit Von Gierke Gangguan metabolisme dimana tubuh tidak bisa mengurai glikogen karena defisiensi glukosa fosfatase Penyakit ini bersifat menurun. Jika salah satu orangtua mengidap kelainan gen tersebut, maka kemungkinan anak mengidap penyakit serupa sebesar 25%.

61 Metabolik Katabolisme Purimidin

62 Hasil akhir katabolisme pirimidin: CO2, ammonia, beta alanin dan asam isobutirat Sangat mudah larut dalam air Sehingga Jarang didapati kelainan.

63 Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP akan terjadi peningkatan ekskresi dari betalanin. Defisiensi folat dan vitamin B12 dengan defisiensi TMP

64 Daftar pustaka dan.html#sthash.w99nvvad.dpuf diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul Anonim DNA Sequencing. Bali: Universitas Udayana Savira, Mien Analisis Variasi D-Loop DNA Mitokondria pada Populasi Gajah Sumatera (Elephas maximus sumatranus) di Taman Nasional Way Kambas. Skripsi. Depok: Departemen Biologi, FMIPA, Universitas Indonesia. Murray, R. K., Granner, D. K., & Rodwell, V. W. Biokimia harper (27 ed.). Jakarta: Buku Kedokteran EGC; Ganong, W. F. Buku ajar fisiologi kedokteran (22 ed.). Jakarta: Buku Kedokteran EGC; 2008

65 Sea: apakah lesyn syndrom turunan? Lae: apakah asam urat yg dijelaskan sama dengan asam urat yg diderita orangtua? Ali: apakah ada obat yang dapat menghambat asam urat?