Molekul dari Asam Amino

Molekul dari Asam Amino

Heme

Heme dibuat dari 8 𝛿-aminolevulinate. Pada tumbuhan, 𝛿-aminolevulinate dibuat dari glutamat sedangkan di manusia/hewan dibuat dari glisin.

Mutasi atau kerusakan enzim pada sintesis heme menyebabkan penyakit porphyrias.

Prekursor akan terakumulasi di sel darah merah, cairan darah, dan hati. Jenis porphyriasnya bergantung kepada enzim yang rusak.

Bila sintesis Heme tidak berjalan, seseorang butuh diinfuskan sel darah merah segar.

Darah gabisa minum (akan didegradasi tubuh), harus diinfuskan.

Uroporphyrinogen I memiliki gejala seperti warna kencing pink atau ungu gelap, gigi dan kulit berfluorosensi (merah) ketika terkena sinar UV, tubuh menginginkan Heme, secara emosi tidak stabil.

Penyakit-penyakit yang disebabkan apabila enzimnya rusak :

Katabolisme Heme

Dari eritrosit yang rusak, heme didegradasi melalui dua tahap :

Makanya kalau memar itu biru lalu menjadi kuning. Bilirubin dibawa serum untuk dibuang.

Bilirubin diglucouronide dibuat dari bilirubin di hati. Bilirubin diglucouronide disekresi bersama bile sebagai empedu. Bilirubin diglucouronide juga dapat diubah menjadi urobilinogen yang dibawa ke ginjal untuk dikonversi kembali urobilin atau tetap di intestinal untuk dikonversi menjadi stercobilin. Urobilin ini memberikan warna kuning pada urin sedangkan stercobilin memberikan warna kuning pada feses.

Tidak perlu dihafalkan strukturnya, tau jalurnya saja.

Penyakit kuning pada bayi disebabkan pada kekurangan glucoronyl bilirubin transferase.

Hal ini dapat diobati dengan menggunakan UV.

Creatin dan Phospocreatine

Prekursornya adalah glisin dan arginin. Creatin dibuat di ginjal.

Phospocreatine dihidrolisis untuk menghasilkan energi di otot.

Hasil kombinasi glisin dan arginin ditambahkan metil oleh adomet.

Glutathione

Bisa dapat bentuk tereduksi atau bentuk teroksidasi. Glutathione adalah antioksida karena mengandung banyak gugus GSH. GSH ini dioksidasi menjadi GSSG (terbentuk ikatan disulfida). GSH teroksidasi untuk mencegah senyawa lain teroksidas (antioksidan)

Glutathione dibuat dari glisin, sistein, dan glutamat (3 residu AA yang berperan dalam kemampaun antioksidan glutathione)

GSSG tereduksi menjadi GSH menggunakan NADH atau NADPH. Bila tidak terpakai lagi, didegradasi (degradasi AA).

D-Asam Amino

D-asam amino tidak diinginkan. D-asam amino berasal dari rasemisasi. Oleh sebab itu, antibiotic biasanya menarget enzim rasemisasi agar D-asam amino tidak terbentuk

Asam Amino Aromatis

Digunakan untuk sintesis lignin, hormone, dan produk natural Lignin dari Phe dan Tyr

Auxin dari Trp

Trp tidak disintesis tubuh, harus dimakan.

Dekarboksilasi Asam Amino

Asam amino yang mengalami dekarboksilasi (membutuhkan PEP sebagai kofaktor) akan menghasilkan neurotransmitter dan inhibitor.

Trp menghasilkan katekolamin seperti dopamine, norepinephrine, epinephrine. Glu menghasilkan neurotransmitter 𝛾 -aminobutyrate (GABA) dan serotonin. His menghasilkan vasodilator dan stimulan histamin.

Nitric Oxide (NO)

Nitric oxide mengatur tekanan darah, pembekuan darah, ereksi (pada pria). Disintesis dari arginine (menggunakan NADPH yang diperoleh dari jalur pentose fosfat). Enzim yang digunakan mirip dengan cyt P450 reduktase. Sintesisnya distimulasi dari interaksi Ca²⁺

dan calmodulin.

Biosintesis Biomolekul Lain

Metabolisme Nukleotida

Sintesis Nukleotida

Terdapat dua jalur, jalur salvage (dari daur ulang basa bebas dan nukleosida yang berasal dari degradasi asam nukleat) dan jalur de novo (dibuat dari prekursor sederhana). Jalur salvage hanya satu tahap sedangkan jalur de novo memiliki beberapa tahap (lebih kompleks).

Jalur de novo pada dasarnya sama untuk semua organisme. Pada jalur ini, basa-nya dibuat satu per satu dari prekursornya. Setelah jadi, ditempelkan ke gulanya.

- Sintesis purin : gula ribosa ditambahkan prekursornya untuk membentuh cincin basa.

- Sintesis pirimidin : disintesis dulu cincin basanya, baru ditambahkan gula.

Pada beberapa penyakit contohnya malaria, jalur de novo tidak dilakukan. Jalur yang bisa terjadi hanyalah jalur salvage. Oleh sebab itu, obat malaria umumnya menghambat jalur salvage.

De Novo

Sintesis dimulai dari reaksi PRPP dengan glutamat. Cincin purin dibuat dengan penambahan 3 karbon dari glisin. Intermediet pertama dengan cincin purin penuh adalah inosinat (IMP).

IMP Construction (Sintesis Purin)

Pertama-tama, transfer gugus amina dari glutamine ke PRPP. Setelah itu, glisin masuk.

Setelah glisin masuk, formil masuk. Setelah formil masuk, amina masuk kembali merubah amida menjadi amidin. Terjadi siklisasi yang membutuhkan ATP. Ditambahkan bikarbonat, untuk memasukan COO⁻. Hasilnya dimutasi (gugus COO⁻ dipindahkan). Aspartat masuk dan fumarat dilepaskan (Aspartat menyumbangkan NH₂ saja). Setelah itu, ditambahkan gugus formil. Terakhir, terjadi siklisasi (dehidrasi).

Total membutuhkan 5 ATP.

Sintesis AMP dan GMP dari IMP Dari IMP bisa disintesis AMP dan GMP.

AMP → dari IMP, masuk aspartat (menggunakan GTP). Setelah itu, fumarat dilepaskan menghasilkan AMP.

GMP → IMP dioksidasi, pertama-tama terbentuk hidroksil dulu baru nanti dioksidasi menjadi karbonil. Oksidasi menggunakan NAD⁺. Setelah itu, glutamin memberikan amina dan reaksi ini menggunakan ATP.

GMP membutuhkan ATP, sedangkan ATP menggunakan GMP.

Konversi nukleosida monofosfat menjadi difosfat menggunakan enzim lain. Dari AMP ke ADP menggunakan nukleosida monofosfat kinase (spesifik untuk gula basanya harus sama). Dari difosfat menjadi trifosfat, menggunakan nukleosida difosfat kinase (gula basanya tidak perlu sama)

Regulasi Biosintesis Adenin dan Guanin

Sintesis Pirimidin

Dibuat dari aspartat, PPRP, dan karbamoil fosfat.

Katabolisme Nukleotida

Katabolisme Purin Pembentukan asam urat.

Defisiensi dari ADA (adenosine deaminase) menyebabkan kerusakan pada sistem imun.

Defisiensi ADA menyebabkan sintesis dATP terhambat. Sistem imun kita membutuhkan dATP.

Katabolisme Pirimidin

Jalur Salvage

Jalur penyelamatan menggunakan basa bebas yang diperoleh dari metabolisme.

Akumulasi asam urat pada persendian menyebabkan pegal pada sendi. Oleh sebab itu, makanan kaya akan purin harus dihindari (contohnya : melinjo, kangkung, dll).

Alupurinol adalah obat asam urat karena merupakan substrat dari xanthine oxidase.

Alupurinol diubah menjadi oxypurinol, oxypurinol adalah inhibitor.

Struktur dan Replikasi DNA

Dogma sentral menyatakan satu gen mengekspresikan satu protein.

Basa pada DNA merupakan basa lewis.

Pembacaan selalu dari 5’ ke 3’

Ikatan antara gula dengan basa pirimidin itu 2’ dengan nitrogen no 2 Ikatan antara gula dengan pasa purin itu 2’ dengan nitrogen no 9 Ribonukleosida tidak ada gugus fosfat

Enzim restriksi yang mengenali 4 palidromik sekuens dan memotongnya adalah four base cutter, dst.

Replikasi DNA

Merah lebih berat dibandingkan biru karena membawa dNTP yang N-15

Konservatif → generasi pertama langsung dua pita (yang merah lebih berat dibandingkan biru, dua pita)

Dispersif → generasi pertama satu pita, generasi kedua satu pita (tidak dapat dibedakan karena selalu ekuivalen)

Semi-Konservatif → generasi pertama satu pita, generasi kedua dua pita (satu merah satu campuran merah-biru)

Berdasarkan percobaan, terbukti replikasi berlangsung secara semi-konservatif (karena dari percobaan itu didapatkan generasi pertama satu pita dan generasi kedua dua pita).

Enzim dalam replikasi DNA : helikase, primase, DNA polimeras I dan III, ligase, topoisomerisasi

DNA dari RNA → memakai reverse transcriptase

Ekspresi Gen

Memakai DNA template. Coding sense (mRNA) adalah urutan gen yang ditranslasikan menjadi protein (komplementer DNA template). Sedangkan non-coding sense yang tidak ditranslasikan (disebut template strain).

Pembacaan selalu 5’ ke 3’ (translasi), oleh sebab itu selalu ditranskripsikan dari 5’ ke 3’.

Adapun 5’ ke 3’ tidak selalu dari kiri ke kanan. Template strainnya dari 3’ ke 5’

Kenapa 1 asam amino dikode oleh 3 basa? Karena kalau hanya 1 atau 2 basa, tidak semua asam amino dapat dikodekan (22 AA esensial).

Enzim yang membantu transkripsi adalah RNA polimerase. Mononukleotidanya adalah ribonukleotida.

- Enzim yang membantu replikasi DNA adalah DNA polymerase.

Mononukleotidanya adalah deoksiribonukleotida.

Ribosomal RNA → unit yang kecil membantu mengkatalisis reaksi pembentukan ikatan peptida. Enzim ribosim bukan protein melainkan RNA, mengkatalisis reaksi pembentukan ikatan peptida.

Ribosom adalah protein yang digunakan untuk mensintesis protein. Ribosom kita diperoleh dari ibu.

Sedimentation coefficient → makin besar, makin berat.

Messenger RNA massanya bervariasi karena protein yang dikode berbeda-beda.

Transfer RNA → membantu transfer RNA ribosom

3’ pada tRNA selalu adenin (rantai antikodon). OH 3’ pada adenin ini akan bereaksi dengan c terminal dari asam amino membentuk ikatan ester.

Downstream ujung akhir ekspresi, upstream ujung awal ekspresi

Arah ekspresi adalah arah downstream (ke kanan kalau di gambar). Arah berlawanan dari downstream adalah upstream. Awal mula ekspresi (transkripsi RNA) adalah -10 dari posisi upstream. Trankripsi mulai dari daerah promotor.

Prokariot → transkripsi RNA belom selesai, sintesis protein sudah berjalan (transkripsi dan translasi berlangsung bersamaan). Terjadi karena prokariot ga ada inti sel, RNA-nya bisa terdegradasi bila tidak langsung di transkripsikan.

Eukariot → transkripsi dan translasi tidak berlangsung bersamaan. Pada eukariot, mRNA dipotong terlebih dahulu (intron splicing) menghasilkan mature mRNA baru ditransport ke sitosol dan ditranslasikan di ribosom. Selain itu, di eukariot, mRNA-nya diakhiri oleh poly(A) tail. Sebelum poly(A) tail adalah stop kodon. Untuk menghindari degradasi, terdapat protein CAP.

mRNA ada intron dan exon, intron adalah non-coding. Jadi dipotong dan dibuang. Hasil pemotongan (yang bukan intron, digabung baru ditranslasi). Intron diduga berperan penting dalam ekspresi gen. Tanpa adanya intron, ekspresi gen lebih rendah.

poly(A) tail menentukan umur mRNA di dalam sitosol. Kalau poly(A) tail terdegradasi, mRNA akan terdegradasi juga.

Translasi Gen

Tiga nukleotida mengkode satu asam amino.

Transfer RNA (tRNA)

OH 3’ dari adenin akan bereaksi dengan gugus asam karboksilat dari asam-amino. Antikodong menentukan asam amino yang attached ke ujung adenin.

The process of attaching an amino acid to its corresponding transfer RNA (tRNA) is called amino acid activation, also known as tRNA charging or aminoacylation. Transfer RNA (tRNA) is an essential link between the genetic code and proteins. During the process of translation, tRNA is charged with its cognate amino acid and delivers it to the ribosome, thus serving as a substrate of protein synthesis.

Semakin banyak tRNA charged, protein sintesis banyak.

Allele adalah mRNA yang mengkode protein yang sama tetapi basanya berbeda.

Kodon yang tidak universal :

Jika adenosin deaminase rusak, adenosin tidak dapat didegradasi. Adenosin melimpah, dATP juga melimpah. Jika dATP melimpah, enzim ribunukleotida reduktase tidak aktif

→ dNTP terganggu. Hal ini berpengaruh ke sistem imun, defisiensi sistem imun.

Pengobatan dengan terapi (menyuntikan gen adenosin deaminase yang normal).

Bagian gen yang ditranskripsi + : bagian yang ditranskripsi

− : bagian promotor

Latihan

coding strain: ATG ACC ATF ATT ACG GAT TCA CTG GCC GTC GTT TTA ---- NNN---- TAA

translasi : Met Thr Met Ile Thr Asp Ser Leu Ala Val Val Leu ---NNN--- Ser