BIOSEL 2010 1

ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN

BIOSEL 2010 2

STRUKTUR ASAM NUKLEAT

• Asam nukleat terdiri atas: Gula 5 karbon (pentosa): Deoksiribosa (DNA) atau ribosa (RNA); Basa nitrogen; dan osfat

BIOSEL 2010 3

H

HHH H

OH

OHOH CH2 O

1’

2’3’

4’

5’

STRUKTUR ASAM NUKLEAT

Deoksiribosa

Gula pentosa

BIOSEL 2010 4

OH

HHH H

OH

OHOH CH2 O

1’

2’3’

4’

5’

Ribosa

BIOSEL 2010 5

N

NN

N

1

23

4

56

7

89

NH2

HN

NN

N

1

23

4

56

78

9NH2

H

O

H

Adenin Guanin

Basa nitrogen

Purin

BIOSEL 2010 6

N

N3

21

6

54

NH2

H

O

Sitosin

N

N3

21

6

54

H

O

CH3

H

Thymin

O

Pirimidin

BIOSEL 2010 7

Urasil

N

N3

21

6

54

O

H

O

H

H

BIOSEL 2010 8

• Nukleosida adalah struktur yang terbentuk oleh adanya ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen dengan ikatan glikosidik

• Basa akan selalu terikat pada posisi 1’ dari pentosa

• Titik ikatan pada basa adalah posisi-1 (N-1) pada Pirimidin

dan posisi-9 (N9) pada Purin

BIOSEL 2006 9

10

• DNA: adalah sebuah polinukleotida

• Terbentuk ketika 5’ fosfat dari satu nukleotida berikatan dengan 3’ -OH dari

nukleotida yang lain, dengan cara menghilangkan gugus -OH dari posisi 3’

• Ikatan 3’ - 5’ disebut ikatan posphodiester

BIOSEL 2010

11

P

O

-O

P

O

-O

-O

H

HHH H

O

O CH2

O

2’3’

4’

5’

H

HHH H

OH

O CH2

O

2’3’

4’

5’

N

N3

21

6

54

NH2

O

N

NN

N

1

23

4

5

6

7

8

9

NH2

12

• Pada umumnya DNA adalah double helix

• Kedua rantai yang terpisah saling memilin, searah jarum jam (right-handed), dan

terdapat 10 bp/putaran

• Ikatan gula dan fosfat berada diluar dan basa-basa bertumpuk satu dengan lainnya di

bagian tengah

• Dua pita dalam double helix membentuk major dan minor grooves

BIOSEL 2010

13

• Kedua pita DNA dihubungkan secara non-kovalen oleh ikatan hidrogen antara dua basa

dari dua pita yang berlawanana

• Kedua pita tersusun antiparallel

• Kedua pita bersifat komplimen

• Ikatan hidrogen bersifat khusus/unik

BIOSEL 2010

BIOSEL 2010 14

N

N3

2

16

5

4O

H

O

CH

3

H

H

N

NN

N

1

2

34

5

6

7

8

9

NH

15

N

NN

N

1

23

4

56

78

9N

H

O

H

H

H

N

N 3

2 1

6

54

N

HO

H

H

16

17

• Sekuen basa pada DNA mengkode informasi genetik

BIOSEL 2010

18

Gen adalah segmen DNA yang mengkode sebuah protein tertentu / segmen DNA yang

dapat ditranskripsi

SINTESIS PROTEIN

BIOSEL 2010

19

3’

3’

5’

5’

Template/antisense/noncoding strand

Nontemplate/sense/coding strand

DNA

BIOSEL 2010

20

• Sekuen DNA selalu ditulis 5’ - 3’• Sekuen DNA biasanya adalah dari

Nontemplate/coding/sense strand

BIOSEL 2010

21

mRNA protein Sifat

translasi

transkripsi

ekspresi

BIOSEL 2010

22

• Kode genetika: 43 = 64 kodons

• Hanya 20 asam amino, sehingga 1 asam dikodekan oleh lebih dari satu kodon; dikenal

dengan Degenerasi/redundansi

• Kodon berbeda yang mengkode Asam amino yang sama disebut sinonim

• Variasi kodon tersebut terjadi pada basa ketiga. Gejala ini disebut Wobble position

• Valin: GUU, GUC, GUA, GUG

BIOSEL 2010

23

• Dari ke 64 kodon tsb, hanya 61 yang mengkode AA.

• 1 start kodon = Metionin (AUG)

• 3 termination kodon UAG, UGA, UAA

BIOSEL 2010

24

• ORF (Open Reading Frame) adalah satu set kodon yang berjalan berturutan, yang

dimulai dengan start kodon dan diakhiri dengan stop kodon

BIOSEL 2010

25

Promoter Termination sequence

coding sequence

Promoter initiates transcription; affects when, where, and how much gene product is produced. Termination sequence marks end of gene

BIOSEL 2010

BIOSEL 2010 26

TRANSKRIPSI

• Adalah proses sintesis RNA dari sekuen DNA sebuah gen oleh ensim RNA polymerase

• RNA diproduksi dengan menggunakan template/anti-sense/non-coding strand

• RNA merupakan copy dari non-template/sense/coding strand

27

mRNA PROCESSING

• Hasil proses transkripsi sebuah gen yang mengkode protein adalah sebuah pre-mRNA

• Pre-mRNA (pada eukariotik) terdiri dari intron dan exon

28

mRNA PROCESSING

1. Langkah pertama: Splicing, yaitu menghilangkan sekuen non-coding (intron), sehingga menghasilkan mRNA tanpa intron

2. Langkah kedua: 5’Capping, yaitu menambahkan 7-methylguanosin (GTP + CH3), pada ujung 5’ untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 5’

29

mRNA PROCESSING

3. Langkah ketiga: 3’ Polyadenilatin, yaitu menambahkan ± 250 Adenin pada ujung 3’, sehingga membentuk ekor poli-A, untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 3’

Setiap mRNA pasti mengandung ekor poli-A.

BIOSEL 2010

BIOSEL 2010 30

BIOSEL 20010 31

tRNA PROCESSING

• Sebanyak 74 – 95 nukleotida RNA membentuk struktur berbentuk daun cengkih (cloverleaf structure)

32

5’

A

C

C

3’

tRNA

Acceptor arm

dHU arm

Optional arm

TC arm

Anticodon arm

BIOSEL 2010 33

• Acceptor arm: memiliki ujung CCA3’, yang tidak berpasangan, dan

merupakan titik pengikatan tRNA dengan Asam Amino

• Anticodon arm: berperan untuk mengenali dan melekatkan diri pada

codon dalam mRNA

BIOSEL 2010 34

rRNA PROCESSING

• rRNA terbentuk dari asosiasi antara ribosom dengan RNA

• Ribosom Prokariotik 70S

• Ribosom Eukariotik 80S

BIOSEL 2010 35

TRANSLASI

• Adalah proses sintesis protein dalam sel

• mRNA akan menentukan sekuen AA dalam sebuah protein

• Peran tRNA sangat penting karena akan mengantarkan AA ke dalam ribosom

BIOSEL 2010 36

• terdapat 31 – 40 tRNA

• Sehingga 1 AA kemungkinan akan dibawa oleh > 1 tRNA

• tRNA berbeda yang membawa AA yang sama disebut Isoacceptors

BIOSEL 2010 37

PROSES TRANSLASI

1. AA akan berikatan dengan tRNA pada proses yang disebut Aminoacylation/charging, yang kemudian akan mengenali kodon pada mRNA

2. Pengenalan antikodon (tRNA) dengan kodon (mRNA) dengan prinsip komplementaritas pasangan basa

BIOSEL 2010 38

3. Tahapan translasi:

a. Inisiasi (Initiation): adalah pengikatan ssRibosom dengan mRNA membentuk sebuah “inisiation complex”

• Proses ini dimulai dari AUG (met) sehingga kodon ini disebut ‘translation initiation codon”

BIOSEL 2010 39

b. Pemanjangan/elongation:

• Dimulai dengan penggabungan lsRibosom pada inisiation complex

• Sehingga terbentuk 2 buah ruangan pada kompleks, dimana satu ruangan telah diisi oleh tRNA Met, dan ruangan yang kedua diisi oleh tRNA yang ditentukan oleh kodon kedua dari mRNA.

BIOSEL 2010 40

• Kompleks ini kemudian akan bergeser kearah 3’ (downstream) sehingga ruangan pertama akan disi oleh tRNA kedua, dan ruangan kedua akan diisi oleh tRNA ketiga yang ditentukan oleh kodon ketiga dst.

BIOSEL 2010 41

c. Terminasi (termination):

• tRNA tidak akan mampu berikatan dengan termination codon

• Terdapat beberapa protein yang disebut “Release Factors” yang akan mengenali kodon stop (UAA, UAG, UGA), dan akan menambahkan air pada polipeptida, sehingga terjadi pelepasan polipeptida.

BIOSEL 2010 42

Biosel 2010 43

• Dilanjutkan dengan pelepasan ribosom dari mRNA.