Nucleat Acid

NUCLEAT ACID

HISTORY OF NUCLEAT ACID INHERITANCE

1879,

Albrecht Kossel invented a nucleic acid composed of a sugar group, a phosphate group, and an alkaline group

SUGAR RIBOSA • Sugar on nucleic acids is ribose • Ribose (b-D-furanose) is pentose sugar (carbon count 5). • . Note the numbering • The writing is marked prime (') to distinguish the numbering on a nitrogen base

5 4

1 3

2

PERHATIKAN

• Bonding of ribose sugar with nitrogen base (on carbon atom number 1). • Bonding of ribose sugar with phosphate group (on carbon atom number 5). • The hydroxyl group at the 2nd carbon atom

NITROGEN BASIS • . The nitrogen base binds to the b-bond on the number 1 carbon atom of ribose or deoxyribose sugars • The pyrimidine binds to the ribose sugar on the N1 atom of the ring structure. • The purine binds to the ribose sugar on the N-9 atom of the ring structure.

BASA PIRIMIDIN DAN PURIN

Perhatikan struktur cincinnya  pyrimidines: pyrimidine ring purines: pyrimidine + imidazole ring

BASA-BASA DALAM ASAM NUKLEAT

GUGUS FOSFAT

Nukleosida (Gula Ribosa yang berikatan dengan basa nitrogen) + satu atau lebih gugus fosforil disebut nukleotida.

RIBONUKLEOTIDA • Gula ribosa yang berikatan dengan basa nitrogen (dalam contoh di samping adalah suatu pirimidin, urasil dan sitosin) pada atom karbon nomor 1‘nya disebut ribonukleosida (dalam contoh di samping adalah uridin dan sitidin). • Ribonukleosida yang terfosforilasi pada atom karbon nomor 5‘nya disebut ribonukleotida (dalam contoh • Penyampaian ribonukleotida di samping adalah uridilat atau biasanya dalam bentuk sitidilat) singkatan (misalnya) U, atau UMP (uridin monofosfat)

RIBONUKLEOTIDA UTAMA

Perhatikan atom N9 (pada purin) dan N1 (pada pirimidin) yang berikatan dengan atom C nomor 1’ dari ribosa

BLOK-BLOK PEMBANGUN DNA DNA merupakan struktur yang dibangun oleh KH (pentosa), fosfat dan suatu basa dlam bentuk polimer dan berkombinasi membentuk helix ganda. Blok pembangun DNA adalah “5-carbon sugar deoxyribose” yang saling dihubungkan oleh ikatan fosfodiester sehingga terbentuk dua untai ganda dengan tulang punggungnya dibentuk dari ikatan KH-fosfat pada bagian luar helix.

BASA NITROGEN

Kegunaan Biomedis 

Sebagai sumber energi (ATP dll)



Bagian dari koenzim



Sebagai regulator dan 2nd messenger (cAMP dan cGMP)



Sebagai penyusun RNA dan DNA

Semua sel dalam tubuh dapat mensintesa purin dan pirimidin. Asam nukleat dari makanan akan dikatabolisme menjadi asam urat (purin) dan β-alanin atau β-amino isobutirat (pirimidin) dan CO2, NH3. Tidak ada purin atau pirimidin dari makanan yang digabung dgn asam nukleat jaringan.

De novo sintesa Purin nukleotida

5-Phospho- -D-ribosyl-1pyrophosphate (PRPP) Biosintesis Purin

Basa purin disintesa dalam bentuk nukleotida

Ribosa 5-fosfat dengan ATP akan membentuk 5fosforibosil 1-pirofosfat (PRPP)  Enzim yg mengkatalisa : PRPP sintase  Terjadi dalam banyak jaringan  PRPP berfungsi : juga dlm sintesa pirimidin, “salvage pathways”, NAD dan NADP  Dipengaruhi oleh : Di dan Tri fosfat, 2,3 DP Gliserat 

BIOSINTESIS PURIN

De novo sintesa Pirimidin nukleotida



Lebih sederhana dari sintesa purin



PRPP ditambahkan setelah cincin pirimidin terbentuk.



Cincin pirimidin berasal dari : Bikarbonat ( C-2 ), Amida glutamin ( N-3 ), aspartat ( C-4, C-5, C-6 dan N-1 )



Ada 6 tahap

KATABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN

NUKLEOPROTEIN

ASAM NUKLEAT

MONONUKLEOTIDA

MONONUKLEOSIDA

ASAM URAT

PURIN

PIRIMIDIN

CO2 DAN H2O

Katabolisme   



Nukleotida sebagian besar didegradasi dan digunakan kembali Terjadi intraselular Enzim endonuklease atau eksonuklease memotong ikatan fosfodiester Enzim fosfodiesterase memotong sampai dihasilkan nukleosida monofosfat untuk dapat digunakan kembali dalam biosintesis



Jika basa atau nukleosida tidak digunakan kembali utk salvage pathways, basa akan lebih lanjut didegradasi

asam urat (purin)

ureidopropionat (pyrimidine).



Degradasi nukleotida purin menghasilkan asam urat



Degradasi pirimidin menghasilkan asam amino (alanin) dan urea

Katabolisme pirimidin

Degradasi pirimidin

Allopurinol menghambat Xanthine oksidase dan Xanthine dehidrogenase

Masalah klinik metabolisme purin Gout : Hiperurikemia, NaUrat mengendap dalam cairan sinovial  inflamasi, artritis.  Lesch-Nyhan sindrom: gejala gout, malfungsi syaraf (retardasi mental), pada yg parah  “self-mutilation”. Meninggal sebelum mencapai usia 20 th. Kehilangan fungsi gene HGPRT. Aktivitas enzim < 1%. Sex-linked. Ekskresi urat > 6x. Sintesa purin de novo +++ (Hiposantin dan guanin  urat, PRPP  de novo sintesa (bisa untuk “salvage”. 

Severe combine immunodeficiency disease ( SCID) SCID kekurangan adenosin deaminase (ADA). (adenosin  inosin). Limfosit B dan T rusak. Tidak ada ADA dAdenosin  dATP dATP tinggi (50x) menghambat sintesa DNA. tidak bisa poliferasi. Penderita meninggal sebelum mencapai 1 th.

KELAINAN METABOLISME PIRIMIDIN Hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya. Ada dua penyakit bawaan

(mempengaruhi sintesa pirimidin)  ↑ eksresi asam orotat (orotat aciduria). 

Kelainan ini disebabkan karena kekurangan enzim yang mempunyai dua fungsi sebagai : Orotat fosforibosil transferase

OMP dekarboksilase