Wikipedia

Nukleotida: Perbedaan antara revisi

Jelajahi riwayat secara interaktif
← Revisi sebelumnyaRevisi selanjutnya →
Konten dihapus Konten ditambahkan
VisualTeks wiki
kTidak ada ringkasan suntingan
revert - mesin penerjemah
Baris 1:
{{rapikan}}
'''Nukleotida''' adalah [[molekul]] yang tersusun dari [[gugus fungsional|gugus]] [[basa]] [[senyawa organik|heterosiklik]], [[gula]], dan satu atau lebih [[gugus fungsional|gugus]] [[fosfat]]. Basa penyusun nukleotida biasanya adalah berupa [[purina]] atau [[pirimidina]] sementara gulanya adalah [[pentosa]] ([[ribosa]]), baik berupa [[deoksiribosa]] maupun [[ribosa]].▼
'''Nukleotida''' adalah [[senyawa organik]] yang berperan sebagai [[polimer|monomer]] penyusun polimer asam nukleat — asam deoksiribonukleat ([[DNA|DNA)]] dan asam ribonukleat ([[RNA]]) — keduanya adalah biomolekul penting yang menyusun makhluk hidup di bumi.
 
Nukleotida adalah salah[[polimer|monomer]] satupenyusun subunit[[RNA]], untuk[[DNA]], dan beberapa [[kofaktor]], seperti [[Koenzim A|CoA]], [[Flavin adenina dinukleotida|FAD]], [[FMN]], [[Nikotinamida adenina dinukleotida|NAD]], dan [[Nikotinamida adenina dinukleotida fosfat|NADP]]⁺. Dalam [[sel (biologi)|sel]], kofaktor ini memainkan peran penting dalam fiksasi energi (misalnya [[fotosintesis]]), [[metabolisme]], dan [[transduksi sinyal seluler]].▼
Nukleotida adalah blok bangunan asam nukleat. Nukleotida tersusun dari tiga subunit — gugus basa nitrogen heterosiklik (basa nukleotida), gula pentosa (ribosa atau deoksiribosa) dan setidaknya satu gugus fosfat.
 
[[Berkas:Nucleotides.png|910x910px|Elemen struktur dari nukleotida yang paling umum|jmpl]]
Nukleosida adalah [[Senyawa kimia|senyawa]] yang tersusun dari gugus basa nitrogen [[heterosiklik]] dan gula [[pentosa]]. Karena itu, nukleotida adalah tersusun dari nukleosida dan gugus [[fosfat]].
 
Nukleotida mempunyai peran penting dalam metabolisme di tingkat dasar dan selular. Nukleotida mengandung energi kimia dalam bentuk nukleotida trifosfat (adenosin trifosfat — ATP, guanosin trifosfat — GTP, sitosin trifosfat — CTG dan urasil trifosfat — UTP). Paket energi ini tersebar di sel sel badan manusia dan menyediakan energi untuk fungsi metabolisme seperti: sintesis asam amino, protein, [[membran sel]] dan [[organel]], menggerakkan sel dan organel (intraselular dan ekstraselular), pembelahan sel melalui [[mitosis]] dan [[meiosis]].
 
Selain itu, nukleotida juga berpartisipasi dalam transduksi sinyal seluler (melalui siklik guanosin monofosfat — cGMP dan siklik adenosin monofosfat —cAMP).
 
▲Nukleotida adalah salah satu subunit untuk beberapa [[kofaktor]], seperti [[Koenzim A|CoA]], [[Flavin adenina dinukleotida|FAD]], [[FMN]], [[Nikotinamida adenina dinukleotida|NAD]], dan [[Nikotinamida adenina dinukleotida fosfat|NADP]]⁺. Dalam [[sel (biologi)|sel]], kofaktor ini memainkan peran penting dalam fiksasi energi (misalnya [[fotosintesis]]), [[metabolisme]], dan [[transduksi sinyal seluler]].
 
Dalam eksperimental biokimia, nukleotida bisa bereaksi dengan [[radionuklida]] untuk membentuk radionukleotida. Proses ini dinamakan radiolabel dan sangat penting untung mengeksplorasi mekanisme reaksi kimia.
 
== Struktur ==
[[Berkas:DNA Nucleotides.jpg|jmpl|600x600px|al=|nir|Susunan nukleotida dalam struktus asam nukleat: di bagian kiri bawah, nukleotida monofosfat; basa nitrogennya mewakili satu sis pasangan basa. Di bagian kanan atas, empat nukleotida membentuk dua pasangan basa. timina dan adenina (dihubungkan dengan dua ikatan hidrogen) dan guanina dan sitosina (dihubungkan dengan tiga ikatan hidrogen). Satu monomen nukleotida dihubungkan dengan lainnya membentuk rantai di bagian gugus gula dan fosfat, membentuk dua "rantai punggung" (struktur untai ganda) dari asam nukleat, yang ditunjukkan di bagian kiri atas.]]Nukleotida tersusun dari [[gugus fungsional|gugus]] [[basa]] nitrogen [[senyawa organik|heterosiklik]], [[gula]] pentosa, dan satu atau lebih [[gugus fungsional|gugus]] [[fosfat]]. Kalau tiga subunit itu bergabung, nukleotida juga disebut sebagai "nukleosida monofosfat". Sumber kimia ACS Style Guide dan IUPAC Gold Book menyatakan bahwa nukleotida hanya mempunyai satu gugus fosfat, tapi pengunaan istilah umum dalam buku pelajaran molekuler biologi memperluas definisinya untuk merangkum molekul dengan dua atau tiga gugus fosfat. Karena itu, istilah "nukleosida difosfat" atau "nukleosida trifosfat" juga bisa dinyatakan sebagai nukleotida.
 
▲Basa penyusun nukleotida biasanya adalah berupa [[purina]] atau [[pirimidina]] sementara gulanya adalah [[pentosa]] ([[ribosa]]), baik berupa [[deoksiribosa]] maupun [[ribosa]].
 
Basa purina itu terdiri dari [[adenina]] atau [[guanina]], sedangkan basa pirimidina itu terdiri dari [[timina]], [[sitosina]] atau [[urasil]].
 
Kalau gulanya ribosa, nukleotida itu dinamakan "ribonukleotida", sedangkan jika gulanya deoksiribosa, nukleotida itu dinamakan "deoksiribosanukleotida".
 
Dalam satu nukleotida, gugus fosfat berikat dengan gugus gula melalui karbon nomor 5 (5') melalui ikatan ester kovalen. Sedangkan basa nitrogen berikat dengan gugus gula melalu karbon nomor 1 melalui ikatan yang dinamakan ikatan glikosidik.
 
Gugus fosfat menghubungkan satu nukleotida dengan nukleotida lain melalui ikatan ester kovalen. Ikatan ini dinamakan ikatan fosfodiester. Ikatan antara satu nukleotida dengan lainnya membentuk satu rantai panjang yang dinamakan rantai polinukleotida.
 
Rantai polinukleotida membentuk "rantai tulang punggung" untuk satu atau dua struktur spiral. Dalam satu rantai polinukleotida, orientasinya dari ujung 5' ke ujung 3'. Dalam DNA — yang terbentuk dari dua rantai yang membangun struktur untai ganda — orientasi satu rantai mempunyai arah berlawanan dengan rantai lain. Satu rantai mempunyai orientasi 5' ke 3', dan rantai lainnya mempunyai orientasi 3' ke 5'. Orientasi berlawan ini sangat penting dalam proses replikasi dan translasi (salinan) informasi dalam DNA karena orientasi ini memungkinkan keadaan pasangan basa dan perlengkapan di antara pasangan basa.
 
Tidak seperti nukleotida yang membentuk asam nukleat, nukleotida siklik tunggal itu dibentuk ketika gugus fosfat berikat dua kali dengan gugus gula yang sama, yaitu di sudut-sudut gugus hidroksil di gula tersebut. Nukleotida siklik berperan dalam metabolisme sel, dan tidak berperan dalam pembentukan rantai molekul struktur untuk asam nukleat.
 
Asam nukleat adalah makromolekul polimerik yang tersusun dari nukleotida, blok bangunan asam nukleat. Basa purina adenina dan guanina, dan basa pirimidina sitosina bisa ditemukan di DNA dan RNA, sedangkan basa pirimidina timina bisa ditemukan hanya di DNA dan basa pirimidina urasil bisa ditemukan hanya di RNA.
 
Adenina membentuk pasangan basa dengan timina melalui dua ikatan hidrogen, sedangkan guanina berpasangan dengan sitosina melalui tiga ikatan hidrogen.<br />[[Berkas:Nucleotides.png|Elemen struktural dari nukleotida yang paling umum — dimana satu, dua atau tiga gugus fosfat berikat dengan nukleosida (kuning, biru dan hijau) di bagian tengah. Pertama, nukleotida dinamakan nukleotida monofosfat yang terbentuk dengan menambahkan satu gugus fosfat (merah). kedua, menambahkan gugus fosfat kedua membentukkan nukleosida difosfat. Ketiga, menambahkan gugus fosfat ketida membentukkan nukleosida trifosfat. Basa nukleosida dilabel sebagai "Base" dan "glycosidic bond" (ikatan glikosidik). Lima basa nukleosida — purina dan pirimida — dicantumkan di bagian kanan (biru).|jmpl|al=|nir|660x660px]]
 
== Sintesis ==
Nukleotida dapat disintesis in vitro atau in vivo.
 
In vitro, [[gugus pelindung]] bisa dipakai dalam produksi nukleotida di laboratorium. Nukleosida yang dimurnikan kemudian dilindungi untuk membentuk fosforamidit, yang selanjutnya digunakan untuk membentuk analog yang tidak ditemukan di bumi atau digunakan untuk oligonukleotida sintesisasi.
 
In vivo, nukleotida bisa disintesis de novo atau didaur ulang melalui jalur reaksi penyelamatan. Komponen yang digunakan dalam sintesis nukleotida de novo berasal dari prekursor biosintetik dari metabolisme karbohidrat dan asam amino, dan dari amonia dan karbon dioksida. Hati adalah organ penting yang melakukan sintesis de novo untuk semua nukleotida. Sintesis de novo untuk basa pirimidina dan purina melalui dua jalur yang berbeda. Pirimidina disintesis pertama dari aspartat dan karbamoil fosfat di dalam sitoplasma, membentuk struktur prekursor cincin umum asam orotik. Gugus ribosil yang difosforilasi kemudian digabungkan dengan struktur asam orotik tersebut, melalui ikatan kovalen. Purina disintesis pertama dari templat gula dimana sintesis ring dilakukan. Sintesis nukleotida pirimidina dan purina dijalankan oleh beberapa enzim di sitoplasma, bukan di dalam organel tertentu. Nukleotida mengalami penguraian dan bagian-bagian berguna bisa digunakan kembali dalam reaksi sintesis untuk membuat nukleotida baru.
 
=== Sintesis nukleotida pirimidina ===
[[Berkas:Nucleotides_syn2.png|Sintesis UMP — Skema warna: <span style="font-weight: bold;"><span style="color: blue;">enzim</span>, <span style="color: rgb(219,155,36);">koenzim</span>, <span style="color: rgb(151,149,45);">nama substrat</span>, <span style="color: rgb(227,13,196);">ion logam</span>, <span style="color: rgb(128,0,0);">molekul anorganik</span> </span>|jmpl|al=|nir|400x400px]]Sintesis pirimidina CTP dan UTP dilakukan di sitoplasma dan dimulai dengan pembentukan karbamoil fosfat dari [[glutamina]] dan karbon dioksida, Selanjutnya, enzim aspartat karbamoil fosfat transferase mengkatalisis reaksi kondensasi antara aspartat dan karbamoil fosfat untuk membentuk asam karbamoil aspartik, yang kemudian disiklisasi menjadi 4,5-asam dihidrotik dengan bantuan enzim dihidroorotase. 4,5-asam dihidrotik dikonversi menjadi orotat oleh enzim dihidroorotate oksidase. Reaksi ini adalah:
 
(''S'')-Dihydroorotate + O<sub>2</sub> → Orotate + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
 
Selanjutnya, orotat digabung dengan gugus ribosil yang telah difosforilasi, melalui ikatan kovalen. Ikatan kovalen antara ribosa dan pirimidina berada di posisi karbon 1 (C<sub>1</sub>) di gugus ribosa, yang mengandung satu pirofosfat, dan posisi nitrogen 1 (N<sub>1</sub>), di cincin pirimidina. Orotate fosforibosyl transferase (PRPP transferase) mengkatalisasi reaksi yang menghasilkan orotidina monofosfat (OMP):
 
Orotate + 5-Phospho-α-D-ribose 1-diphosphate (PRPP) → Orotidine 5'-phosphate + Pyrophosphate
 
Orotidina 5'-monofosfat kemudian dekarboksilasi oleh orotidina-5'-fosfat dekarboksilase untuk membentuk uridina monofosfat (UMP). PRPP transferase mengkatalisasi reaksi ribosilasi dan dekarboksilasi, membentuk UMP dari asam orotik dalam kandungan PRPP. Nukleotida pirimidina lain diturunkan dari UMP. Kemudian, UMP difosforilasi oleh dua enzim kinase untuk membentuk uridina trifosfat (UTP) melalui dua reaksi berurutan dengan ATP. Pertama, difosfat membentuk UDP itu diproduksi, dan kemudian difosforilasi menjadi UTP. Kedua reaksi memakai ATP untuk energi melalui hidrolisis ATP:
 
ATP + UMP → ADP + UDP
 
UDP + ATP → UTP + ADP
 
Selanjutnya, CTP dibentuk oleh reaksi aminasi UTP melalui aktivitas katalisasi dari enzim CTP sintetase. [[Glutamina]] adalah donor NH<sub>3</sub> dan reaksi tersebut memakai energi melalui hidrolisis ATP.
 
UTP + Glutamine + ATP + H<sub>2</sub>O → CTP + ADP + P<sub>i</sub>
 
Sitidina monofosfat (CMP) berasal dari sitidina trifosfat (CTP) melalui kehilangan dua gugus fosfat.
 
=== Sintesis nukleotida purina ===
Atom yang digunakan untuk membangun nukleotida purina berasal dari berbagai sumber:[[Berkas:Nucleotides_syn1.png|Sintesis IMP — Skema warna: '''<span style="font-weight: bold;"><span style="color: blue;">enzim</span>, <span style="color: rgb(219,155,36);">koenzim</span>, <span style="color: rgb(151,149,45);">nama substrat</span>, <span style="color: rgb(227,13,196);">ion logam</span>, <span style="color: rgb(128,0,0);">molekul anorganik</span></span>''' |jmpl|al=|nir|600x541px]]<br />
 
{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
| [[File:Nucleotide synthesis.svg|250px]] ||'''Asal biosintesis atom-atom yang membentuk cincin purina'''<BR><BR>N<sub>1</sub> berasal dari gugus amina [[Asam aspartat|Asp]]<BR>C<sub>2</sub> dan C<sub>8</sub> berasal dari formate<BR>N<sub>3</sub> dan N<sub>9</sub> disumbangkan dari group amina berasal dari [[Glutamina|Gln]]<BR>C<sub>4</sub>, C<sub>5</sub> dan N<sub>7</sub> diturunkan dari [[Glisina|Gly]] <BR>C<sub>6</sub> berasal dari HCO<sub>3</sub><sup>−</sup> (CO<sub>2</sub>)
|}
Sintesis de novo untuk nukleotida purina dijalankan dengan prekursors yang dimasukkan ke dalam cincin purina melalui jalur 10 langkah ke senyawa perantara IMP, nukleotida dari basa hipoksantin. AMP dan GMP selanjutnya disintesis dari senyawa prenantara ini melalui jalur terpisah dua langkah. Karena itu, gugus purin pada awalnya terbentuk sebagai bagian dari ribonukleotida, dan bukan sebagai basa bebas.
 
Enam enzim terlibat dalam reaksi sintesis IMP. Di antara enzim itu, tiga enzim mempunyai peran multifungsi:
 
* GART (reaksi 2, 3 dan 5)
* PAICS (reaksi 6 dan 7)
* ATIC (reaksi 9 dan 10)
 
Jalur reaksi termulai dengan pembentukan PRPP. PRPS1 adalah enzim yang mengaktifkan R5P, yang dibentuk oleh jalur pentosa fosfat, menjadi PRPP yang dibuat reaksi dengan ATP. Reaksi ini tidak biasa karena gugus pirofosforil ditransfer langsung dari ATP ke C<sub>1</sub> dari R5P, dan senyawa yang terbentuk mempunyai konfigurasi '''α''' di C<sub>1</sub>. Reaksi ini juga berbagi dengan jalur sintesis asam amino [[Triptofan|Trp]], [[Histidina|His]] dan nukleotida pirimidina. Reaksi ini sangat diatur karena reaksi ini berada di dalam metabolisme utama dan memakai banyak energi.
 
Dalam reaksi pertama yang unik hanya untuk sintesis nukleotida purina, PPAT mengkatalisis perpindahan gugus pirofosfat (PP<sub>i</sub>) dari PRPP melalui gugus nitrogen amida disumbangkan oleh [[glutamina]] (N), [[glisina]] (N dan C), [[asam aspartat]] (N), [[asam folat]] (C<sub>1</sub>) atau [[karbon dioksida]]. Ini adalah langkah berkomitmen dalam sintesis purina. Reaksi ini terjadi dengan inversi konfigurasi di ribosa C<sub>1</sub>, yang kemudian membentuk '''β'''-5-fosforibosilamine (5-PRA) dan meneguhkan bentuk anomerik nukleotida mendatang.
 
Selanjutnya, glisina dimasukkan dengan energi dari hidrolisis ATP dan gugus karboksil membuat ikatan amina dengan NH<sub>2</sub> dari sebelumnya. Satu-karbon unit dari koenzim asam folat N<sub>10</sub>-formyl-THF kemudia ditambahkan ke gugus amina dari glisina yang disubtitusi, diikuti dengan penutupan cinicin imidazole. Kemudian, gugus NH<sub>2</sub> kedua ditransfer dari glutamina ke karbon pertama dari gugus glisina. Karboksilasi satu-karbon unit kedua dari gugus glisina ditambahkan secara bersama. Gugus karbon baru ini kemudian dimodifikasi dengan menambahkan gugus NH<sub>2</sub> ketiga, kali ini ditransfer dari residu aspartat. Akhirnya, satu-karbon unit kedua dari formil THF ditambahkan ke gugu nitrogen dan cincin itu ditutupkan secara kovalen untuk membentuk gugus prekursor purina umum inosin monofosfat (IMP).
 
Inosin monofosfat dikonversi ke adenosin monofosfat melalui dua langkah. Pertama, hidrolisis GTP menyediakan energi untuk menambahkan aspartat ke IMP oleh enzim adenilosuccinate sintase, menggantikan oksigen karbonil dengan nitrogen dan membentuk senyawa perantara adenilosuccinate. Kemudia, fumarat dibelah untuk membentuk adenosin monofosfat. Langkah ini dikatalisis oleh enzim adenilosuccinate liase.
 
Inosin monofosfate dikonversi ke guanosin monofosfate melalui reaksi oksidasi IMP membentuk xantilat, diikuti dengan penyisipan gugus amina di C<sub>2</sub>. NAD<sup>+</sup> adalah akseptor elektron di reaksi oksidasi ini. Transfer gugus amida didorong oleh energi dari hidrolisis ATP.
 
=== Degradasi Purina dan Pirimidina ===
Dalam tubuh manusia, cincin pirimidina (C,T, U) dapat didegradasi sepenuhnya menjadi karbon dioksida, CO<sub>2</sub> dan NH<sub>3</sub> (ekskresi urea). Cincin purina (G, A) tidak bisa didegradasi melalui jalur yang sama. Cincin purina didegradasi menjadi asam urat yang selanjutnya dikeluarkan dari tubuh. Asam urat terbentuk ketika GMP dibelah menjadi basa guanina dan ribosa. Guanina dideaminasi menjadi xantin, yang selanjutnya dioksidasi menjadi asam urat. Reaksi terakhir ini permanen. Demikian pula, asam urat bisa dibentuk ketika AMP dideaminasi untuk membentuk IMP, yang menjadi sumber gugus ribosa yang dikeluarkan untuk membentuk hipoksantin. Hipoksantin dioksidasi menjadi xantin dan selanjutnya menjadi asam urat. Guanina dan IMP bisa digunakan untuk daur ulang untuk reaksi sintesis asam nukleat di dalam kandungan PRPP dan aspartat (sebagai donor NH<sub>3</sub>).
 
== Penamaan ==
{| style="float:right;" border=1px cellspacing=0
|+ Kode nukleotidanukleotid
|-
! Kode || |Ekuivalen
Baris 130 ⟶ 46:
|}
 
Nama-nama nukleotida disingkat menjadi kode empat-huruf standar. Huruf pertama berupa huruf kecil dan menandakan bawa nukleotida yang dipertanyakan adalah sebuah [[ribonukleotida]] (r) atau deoxiribonukleotidadeoxyribonucleotid (d). Huruf ke-2 menandakan [[nukleosida]] yang berhubungan dengan [[nukleobasa]]:
: G: [[Guanina]]
: A: [[Adenina]]
Diperoleh dari "https://wiki-indonesia.club/wiki/Nukleotida"