Nukleotida

(1)

Nukleotida - Nukleosida

Kelompok 4: Riqo Sofyan (11141020000038)

Tasha Azizah Ulyanisa(11141020000046) M Hadi Azmi (11141020000049) Widania Alifa (11141020000059) Ramadhani (11141020000060) Luluk Muchoyaratul (11141020000063) Revy Aprilia (11141020000068) Nurma Faizah(11141020000077)

Dea Raudya Kamal (11141020000078) Farmasi B - 2014

(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

nukleotida-nukleotida

dihubungkan oleh ikatan

Fosfodiester

(Ikatan antara fosfat dengan gula

pentosa)

berada di C no 3 dan C

(4)

(5)

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)

(7)

Nukleosida

Nukleosida adalah molekul gula yang

terikat dengan basa nitrogen melalui ikatan

(8)

(9)

Perbedaan nukleotida dan

nukleosida

1. 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

(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

(11)

DNA

DNA (Asam Deoksiribonukleat)

merupakan asam nukleat yang terdapat di dalam sel makhluk hidup. DNA terdiri dari materi yang membentuk

kromosom-kromosom 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

(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

1. rRNA (RNA ribosom), fungsi : dalam sintesis

protein

2. mRNA (RNA messenger/perantara), fungsi:

pembawa kode genetik dari DNA ke ribosom

3. tRNA (RNA transfer), fungsi : penerjemah kode

genetik

4. 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)

(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

2-deoksiribosa (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

(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). 2. Berupa rantai pendek dan tunggal. 3. Fungsinya berhubungan erat dengan

penurunan sifat dan sintesis protein. 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).

5. Basa nitrogen terdiri atas purin: adenin (A) dan guanin (G), pirimidin: urasil (U)

dan sitosin (C).

6. Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu ribose yang kehilangan satu atom oksigen

pada atom C nomor 2.

(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)

Maxam & Gilbert, menggunakan chemical sequencing

Sanger, menggunakan dideoxynucleotides.

Sequencing yang modern menggunakan prinsip teknik Sanger. Terdapat dua teknik sequencing:

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

(28)

Metode sanger merupakan metode sekuensing

yang ditemukan oleh Frederick sanger pada tahun 1977.

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)

(30)

Metode Sanger dideoxy – ditemukan oleh Frederick Sanger memenangkan Nobel 1980

A lot of modern DNA sequencing is based upon the following

modified nucleotides. DNA Sequencing

(31)

(32)

Karena tidak ada –

(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

(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)

(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. Tahapan-tahapannya adalah:

a. Fosforibolasi purin oleh PRPP

Ada dua enzim yang berperan di sini, yaitu APRT (Adenine Phosphoribosyl Transferase) serta HGPRT (Hypoxanthine/Guanine Phosphoribosyl Transferase).

 _{Adenin oleh APRT diubah menjadi AMP}

 _{Hypoxanthin dan Guanin oleh HGPRT diubah menjadi IMP dan GMP secara}

berturut-turut.

b. Fosforibolasi ribonuklesida purin oleh ATP

Mekanisme kedua melibatkan fosforilasi langsung ribonukleosida purin (PuR) oleh ATP:

(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

hypoxa nthin

IMP = Inosine monofosfat mrpkn bentuk nukleotida purin yang pertama dibentuk dlm daur ini

(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

(47)

BIOSISTESIS NUKLEOTIDA PIRIMIDIN Tahapan biosintesis pirimidin :

1. Biosintesis pirimidin diawali oleh reaksi pembentukan karbamoil-P yang dihasilkan dari reaksi antara glutamin, ATkarbamoil-P 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. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aspartat transkarbamoilase.

(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 Orotidilate dekarboksilase UMP kinase CTP synthetase Nukleosida diphosphat kinase

(51)

Regulasi biosintetis nukleotida

pirimidin dan bagaimana manusia

(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 (3), aspartat (C-4, C-5, C-6 dan N-1)

(53)

Pada sintesis dari

pirimidin ini terbilang kurang kompleks

dibandingkan dengan 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

(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

(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)

(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

(63)

Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP

akan terjadi peningkatan ekskresi dari betalanin.

Defisiensi folat dan vitamin B12 dengan

(64)

Daftar pustaka



http://www.kamusq.com/2013/05/asam-nukleat-adalah-pengertian-dan.html#sthash.W99nvvAD.dpuf diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul 11.30



http://budisma.net/2015/03/perbedaan-antara-nukleotida-dan-nukleosida.html diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul 11.31



http://www.medrec07.com/2016/01/pengertian-dna-dan-rna-beserta-struktur.html diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul 11.55



http://www.materisma.com/2014/10/penjelasan-dna-rna-sintesis-protein-kode-genetika.html diakses pada tanggal 22 Maret 2016 pukul 12.03

Anonim. 2008. DNA Sequencing. Bali: Universitas Udayana

Savira, Mien. 2012. 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; 2009.

Ganong, W. F. Buku ajar fisiologi kedokteran (22 ed.). Jakarta: Buku

(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