Struktur Asam Nukleat - Pangiastika.pptx

  • Published on
    04-Jan-2016

  • View
    69

  • Download
    5

Embed Size (px)

Transcript

Struktur Asam Nukleat

Struktur Asam NukleatNukleotida dan NukleosidaNukleotida : Gugus Fosfat, Gula Pentosa, Basa NitrogenNukleosida : Gula Pentosa dan Basa Nitrogen

Gugus FosfatMenghubungkan gugus OH (hidroksil) pada atom karbon nomor 5 pada gula pentosa dan gugus -OH pada atom nomor 3 pada gula pentosa di nukelotida berikutnyaSehingga Asam Nukleat bermuatan negatif kuat dan bersifat asam

Gula PentosaBerupa gula ribosa (pada RNA) dan gula deoksiribosa (pada DNA)

Basa NitrogenCincin aromatik heterosiklik yang mengandung atom karbon (C) dan nitrogen (N)Purin BisiklikPirimidin Monosiklik

Perbedaan Struktur DNA dan RNA

Ikatan Fosfodiester Pada NukleotidaGugus 5-hidroksil pada pentosa unit nukleotida yang satu digabungkan dengan gugus 3-hidroksil pada pentosa nukleotida berikutnya Gugus fosfat bersifat sangat polar, karena gugus fosfat bersifat asam dan bermuatan negatif sehingga bersifat hidrofilik. Basa purin dan pirimidin bersifat hidrofobik.

Ikatan Fosfodiester pada DNA dan RNA

Ikatan Hidrogen pada Basa Nitrogen Basa purin selalu berikatan dengan basa pirimidinPasangan basa Adenin-Timin memiliki 2 ikatan hidrogen, sedangkan pasangan basa Guanin-Cytosin memiliki 3 ikatan hidrogenIkatan hidrogen terbentuk karena adanya exocyclic amino

Gambar 9. Ikatan hidrogen antara Guanine (G) dan Cytosine (C)Sumber: sciencebiotech.netGambar 10. Ikatan hidrogen antara Adenine (A) dan Thymine (T)Sumber: sciencebiotech.netStruktur DNA (Deoxyribonucleic Acid)Memiliki dua rantai polinukleotida yang saling berpilin membentuk heliks ganda (double helix)Rantai tersebut tersusun secara berlawanan (antiparalel) dengan susunan 5 3 dan 3 5. Struktur untaian gandanya (double helix) ditentukan oleh ikatan hidrogen.Gambar 11. Struktur DNA double heliksSumber: http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/basics/dna

Aturan ChargaffKomposisi basa dari DNA dari suatu organisme adalah tetap pada semua sel dan mempunyai karakteristik tertentuKomposisi basa dari DNA bervariasi dari suatu organisme dengan organisme lainnya, yang dinyatakan dengan dissymmetry ratio, yaitu (A + T) / (G + C)Komposisi basa dari suatu spesies tidak berubah oleh umur, nutrisi, ataupun lingkunganJumlah adenine dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah thymine (A = T)Jumlah guanine dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah cytosine ( G = C)Jumlah total basa purin dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah totalbasa pirimidin (A + G) = (T + C)

Double HelixDNA memiliki struktur tangga berpilin atau lebih dikenal dengan istilah double helix atau ulir rangkap. Double helix memiliki dua lekukan eksternal pada strukturnya, yaitu lekukan besar (major groove) dan lekukan kecil (minor groove) yang berfungsi sebagai tempat melekatnya molekul protein tertentu

Gambar 12. Dua Lekukan pada DNA (Minor Groove dan Minor Groove)Pada tahun 1953, berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Watson dan Crick, menyimpulkan interpretasi dari struktur kristal DNA., yaitu :

Double helix terdiri dari dua polinukleotidaBasa nitrogen berada di dalam heliksBasa dari dua polinukleotida berinteraksi melalui ikatan hidrogenTerdapat 10 basa dalam satu putaran heliksKedua rantai polinukleotida adalah antiparalelDouble helix berputar ke arah kanan

Gambar 13. Struktur DNA Right-handed dan Left-handedDNA primerDNA primer tersusun dari monomer-monomer nukleotidaSetiap nukleotida terdiri dari satu basa nitrogen berupa senyawa purin atau pirimidin, satu gula pentosa berupa 2-deoksi-D-ribosa dalam bentuk furaosa, dan satu molekul fosfat.Gambar 15. Struktur DNA primer(Sumber:http://pustaka.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2011/09/pustaka_unpad_pcr.pdf)

DNA sekunderDNA sekunder berbentuk heliks ganda yang tersusun dari dua untai polinukleotida secara antiparalel, berputar ke kanan dan melingkari suatu sumbu (Watson dan Crick, 1953)Struktur DNA sekunder, terdapat tipe DNA bentuk A, bentuk B dan bentuk Z.Gambar 16. Struktur DNA sekunder(Sumber:http://pustaka.unpad.ac.id/wpcontent/uploads/2011/09/pustaka_unpad_pcr.pdf)

Tabel 1. Perbedaan Tipe DNA-B, DNA-A, dan DNA-ZCiri-CiriDNA-BDNA-ADNA-ZTipe helixBerpilin ke kananBerpilin ke kananBerpilin ke kiriDiameter helical (nm)2,372,551,84Jarak antara dua pasangan basa (nm)0,340,290,37Jarak antara dua pasangan basa dalam satu pilinan (nm)3,43,24,5Jumlah pasangan basa dalam satu pilinan101112Topologi lekukan mayorLebar, dalamSempit, dalamRataTopologi lekukan minorSempit, tidak dalamDangkal, lebarSempit, dalamBentuk DNA-B

DNA putar kanan.Memiliki lekukan mayor yang lebih besar daripada bentuk-bentuk DNA lainnya dengan kedalaman 0,85 nm dan lebar 1,1-1,2 nm. Lekukan minornya memiliki kedalaman 0,75 nm dan lebar 0,6 nm.DNA bentuk B juga tahan pada keadaan kelembaban yang tinggi hingga sekitar 93%.

Gambar 17. Struktur DNA sekunder yang terdiri atas berturut-turut DNA bentuk A, DNA bentuk B dan DNA bentuk ZBentuk DNA-A

DNA putar kanan. DNA bentuk A merupakan DNA bentuk B yang berubah bentuk pada kelembaban 75%. Pasangan basa menjadi miring dengan sudut 13 dari sumbu heliks. Lekukan mayor bentuk A lebih dalam, yaitu sekitar 1,35 nm, dan lebih sempit, yaitu sekitar 0,27 nm, daripada bentuk B. Lekukan minor bentuk A berukuran lebih lebar (sekitar 1,1 nm) dan lebih dangkal (sekitar 0,28 nm) daripada bentuk B.

Gambar 17. Struktur DNA sekunder yang terdiri atas berturut-turut DNA bentuk A, DNA bentuk B dan DNA bentuk ZBentuk DNA-ZDNA putar kiri. Bentuk Z ini merupakan perubahan dari DNA bentuk B yang berada dalam konsentrasi NaCl yang tinggi. Memiliki gugus berulang (repeating unit) yang terdiri dari 2 pasangan basa nitrogen, sebagai anak tangga, dan susunan fosfat-gula, sebagai tulang punggung, yang berbentuk zigzag.

Gambar 17. Struktur DNA sekunder yang terdiri atas berturut-turut DNA bentuk A, DNA bentuk B dan DNA bentuk ZDNA TersierTerbagi menjadi 2, yaitu supercoiled (DNA supercoiling) dan relaxed circle (circular DNA).Supercoiling : DNA yang helainya berbentuk kumparan terpilincircular DNA : DNA yang tidak memiliki akhir karena kedua untai polinukleotida membentuk struktur tertutup yang tidak berujung.

DNA Tersier

Gambar 19. Struktur tersier DNA yang terdiri atas bentuk superkoil dan bentuk sirkulerDNA KuarternerDNA kuarterner berbentuk kromosom Kromosom adalah bentuk kumpulan dari gulungan kromatin yang mengelompok dan berkumpul membentuk 2 pilinan besar yang saling menyilang.Gambar KromosomStruktur RNA (Ribonucleic Acid)Struktur polinukleotida rantai tunggal yang berpilin (single helix)Nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gula ribosa, dan basa nitrogenPurin : adenine (A) dan guanine (G)Pirimidin : cytosine (C) dan urasil (U)Molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA, namun sebagian besar sel memiliki RNA jauh lebih banyak daripada DNA.Terdiri atas tiga golongan utama yaitu rRNA (ribosom RNA), mRNA (messenger RNA), dan tRNA (transfer RNA).

Gambar 20. Struktur RNASumber : www.wissensschau.deRNA Ribosomal (rRNA)Komponen utama ribosom dan menyusun sampai 65% berat ribosomMemiliki jumlah terbesar dari total RNA, sekitar 80%. rRNA mengandung basa adenin,guanin,sitosin, dan urasil. Terdapat dua jenis rRNA yaitu Large Sub Unit (LSU) dan Small Sub Unit (SSU) Letak LSU dan SSU RNA ribosom berhimpitan dengan mRNA berada diantara keduanya.

Gambar 21. Struktur rRNASumber: www.wissensschau.deRNA Messenger (mRNA)Urutan nukleotida komplementer dengan pesan genetik dalam untai cetakan DNA (kodon).mRNA memiliki basa adenin, guanin, sitosin dan urasil,Daerah koding dimulai dengan kodon AUG (kodon start) dan diakhiri dengan kodon UAA, UAG atau UGA (kodon stop). Untranslated Region (UTR) yaitu daerah yang tidak di translasi dari awal sampai akhir (5UTR dan 3UTR). Ujung Poly(A) yaitu ujung RNA-m yang terdiri daru adenin yang membantu dalam translasi.Gambar 22. Struktur coding mRNA

RNA Transfer (tRNA)tRNA : antikodon yang memiliki kodon komplemen dari mRNA atau kodontRNA terdiri dari satu untai ribonukleotida, molekul yang kecil dan berlipat-lipat.tRNA mengandung basa adenin, guanin,dan urasil yang termetilasiTerdapat struktur sekunder dan struktur tersier pada tRNARNA PrimerStruktur utama dari RNA mengacu pada urutannya unit informasi genetik, yang disebut nukleotidaStruktur primer dari nukleotida biasanya terdiri atas rantai tunggal nukleotida, yang belum termodifikasi.RNA Sekunder pada tRNAtRNA sekunder berbentuk menyerupai clover, yaitu terdiri atas dua struktur RNA yaitu stem (batang) dan loop (lingkaran)Struktur sekunder merupakan single strand yang terlipat ke dalam struktur clover-leaf dengan 3 cekungan (loop) dan sebuah acceptor stem (ujung 3), dimana pada acceptor stem inilah asam amino terikat.

Gambar 23. Stem dan Loop pada RNASumber: www.mikeblaber.org

Gambar 24. Struktur Sekunder tRNASumber: http://www.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/RNA Tersier pada tRNAStruktur RNA Tersier dipengaruhi oleh interaksi basa pada sites yang berbeda, melibatkan interaksi tiga atau lebih basa nitrogenAdenosin yang tidak berpasangan mempengaruhi interaksi sehingga terbentuk struktur RNA tersier yang stabilMembentuk struktur 3 dimensi yang terlihat seperti huruf L terbalik

Gambar 26. Struktur tersier RNA

Gambar 25. Struktur Tersier tRNA(Sumber: http://www.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/ )RNA KuarternerRNA kuarterner memiliki peran penting dalam makromolekul seperti ribosom, berfungsi untuk membangun protein dalam sel. Dalam proses pembentukannya, RNA kuarterner paling lambat struktur yang paling kompleks dibandingkan dengan struktur RNA lainnya.Gambar RNA kuarterner