tentang sebuah perjalanan

Biologi Molekul, Sel, Molekul, Ikatan Kimia

BIOLOGI MOLEKUL

• Definisi: Kajian pada peringkat molekul mengenai asas kehidupan

• Kajian dari segi biokimia molekul-molekul seperti DNA, RNA, protein serta struktur molekul dan fungsi berbagai bahagian sel hidup

• Pengetahuan dalam Biologi Molekul membolehkan manipulasi dilakukan- contoh: bioteknologi

• Kepentingan: CGAT, BioValley, Projek Genom Manusia

SEL

Sel hidup terdiri daripada molekul kecil dan makromolekul yang terbentuk daripada 4 elemen asas iaitu:
C (karbon)
H (hidrogen)
O (oksigen)
N (nitrogen)
P (fosforus) dan lain-lain

IKATAN KIMIA

• Ikatan lemah (bukan kovalen): ikatan Hidrogen, ikatan Van der Waals, tarikan hidrofobik, ikatan ionik (keadaan berair)

• Ikatan kuat : ikatan kovalen, ikatan ionik (keadaan tanpa air), ikatan peptida

• Ikatan bukan kovalen (lemah)

ikatan Hidrogen-contoh air (H2O)

• Ikatan bukan kovalen (lemah)

-ikatan Van der Waals: ikatan yang berlaku akibat kedudukan kumpulan kimia yang berdekatan

• Ikatan bukan kovalen (lemah)

tarikan hidrofobik: mengakibatkan kumpulan bukan polar seperti rantai hidrokarbon bertarikan antara satu sama lain dalam keadaan akuas

• Ikatan Kovalen (kuat)

Prinsip: Perkongsian elektron

• Ikatan Ionik (kuat dalam keadaan tanpa air)

MOLEKUL KECIL

• Sel menggunakan 4 bentuk molekul kecil:

- gula (molekul makanan sel/tenaga)
- asid lemak (komponen membran sel/ simpanan tenaga)
- asid amino (protein struktur dan enzim)
- nukleotida (subunit asid nukleik)


MAKROMOLEKUL

Kelas-kelas makromolekul
1) Polisakarida, glikogen, oligosakarida
2) Fosfolipid, trigliserid, steroid
3) Protein: polipeptida
4) Asid nukleik: DNA dan RNA

ASID NUKLEIK


* DNA-ASID DEOKSIRIBONUKLEIK
* RNA-ASID RIBONUKLEIK
* MENGANDUNGI 3 KOMPONEN ASAS:

-BES (PURIN DAN PIRIMIDIN)
-FOSFAT
-GULA : {BETA-D-RIBOSA (RNA) ATAU
* BETA -D-DEOKSIRIBOSA (DNA) PENAMAAN

NUKLEOSIDA = BES + GULA
NUKLEOTIDA = BES + GULA + FOSFAT

BES NUKLEOSIDA SINGKATAN
ADENIN ADENOSIN A
GUANIN GUANOSIN G
SITOSIN SITIDIN C
URASIL URIDIN U
TIMIN TIMIDIN T


FUNGSI NUKLEOTIDA

* simpanan maklumat,
* membawa tenaga kimia-ATP,
* membentuk koenzim dengan kumpulan lain-koenzim A, molekul pengisyarat spesik-cAMP)


ASID NUKLEIK-BES


ASID NUKLEIK- IKATAN KIMIA

• Fosfat bersambung pada hidroksil C5 gula ribosa atau deoksiribosa (AMP, ADP, ATP)-menyumbang kepada kenegatifan cas pada nukleotida (ikatan kovalen)

• Gula dan bes disambung oleh ikatan N-glikosidik (C dan N)

• Dua nukleosid disambung oleh ikatan fosfodiester pada 5’C dan 3’ C pada gula

• Ikatan H menyambung antara 2 nukleotida (pada bes)

• Tarikan hidrofobik (teras hidrofobik) akan terhasil antara pasangan-pasangan bes yang saling berturutan. Ini menghasilkan sebatian yang tidak polar (tiada kumpulan bercas). Ini menyebabkan DNA sangat tidak larut dan sifat ini penting dalam proses penulenannya.

IKATAN ANTARA NUKLEOTIDA

IKATAN ANTARA BES







RANTAI DNA




RANTAI GANDADUA DNA

RANTAI DNA VS RANTAI RNA


RANTAI DNA RANTAI RNA
GULA DEOKSIRIBOSA RIBOSA
BES A, G, C, T A, G, C, U


PROTEIN

• Molekul asas adalah asid amino

R MERUPAKAN SALAH SATU DARIPADA 20 RANTAI
SISI YANG BERBEZA. PADA PH 7, KEDUA-DUA
KUMPULAN AMINO DAN KARBOKSIL AKAN TERION

• 20 ASID AMINO

• KELAS-KELAS ASID AMINO

1. NEUTRAL & HIDROFOBIK-ALA, VAL, LEU, ILE, PRO, TRP, PHE, MET
2. NEUTRAL DAN POLAR-GLY, SER, THR, TYR, CYS, ASN, GLN
3. BERASID- ASP, GLU
4. BERBES-LYS, ARG, HIS

• KOD GENETIK

KONFORMASI PROTEIN
PROTEIN BERUPAYA MELIPAT KEPADA KONFORMASI 3 DIMENSI. KONFORMASI INI BOLEH DITERANGKAN MENGIKUT BEBERAPA TAHAP STRUKTUR:

• STRUKTUR PRIMER

• STRUKTUR SEKUNDER

• STRUKTUR TERTIER

• STRUKTUR MULTIMER

STRUKTUR PRIMER

• SATU SIRI ASID AMINO YANG TERIKAT SECARA LINEAR; SIRI AA DIKODKAN OLEH BAHAN GENETIK

• IKATAN ANTARA 2 ASID AMINO (5 hingga 4000 aa) YANG BERSAMBUNG OLEH AMIDA (IKATAN PEPTIDA)

STRUKTUR SEKUNDER

• STRUKTUR PRIMER MELIPAT KEPADA STRUKTUR SEKUNDER BAGI MEMBENTUK STRUKTUR YANG SEOLAH-OLAH MEMPUNYAI TULANG BELAKANG

• BERLAKU IKATAN ANTARA ASID AMINO-ASID AMINO SECARA SEMULAJADI ATAU DENGAN BERBANTUKAN PROTEIN LAIN

• HELIKS-ALFA DAN HELAIAN-BETA MERUPAKAN KOMPONEN STRUKTUR SEKUNDER INI

HELIKS-ALFA

• HELIKS-ALFA DISTABILKAN OLEH IKATAN HIDROGEN YANG TERBENTUK ANTARA KUMPULAN C=O PADA SATU IKATAN PEPTIDA DENGAN KUMPULAH NH PADA SATU LAGI IKATAN PEPTIDA YANG TERLETAK 4 RESIDU JAUHNYA PADA RANTAIAN POLIPEPTIDA TERSEBUT

• SEGMEN HELIKS-ALFA SELALUNYA PENDEK

• BOLEH MENGIKAT ASID AMINO

HELAIAN-BETA

• HELAIAN-? DISTABILKAN OLEH IKATAN HIDROGEN ANTARA ASID AMINO YANG BERADA PADA RANTAI POLIPEPTIDA BERBEZA ATAU RANTAI POLIPEPTIDA YANG SAMA TETAPI BERADA DALAM ARAH BERTENTANGAN

• MELIBATKAN IKATAN HIDROGEN KUMPULAN C=O PADA SATU IKATAN PEPTIDA DAN NH IKATAN PEPTIDA LAIN

• AKAN TERBENTUK BILA ADA RESIDU GLISIN DAN ALANIN

STRUKTUR TERTIER

• ORGANISASI 3 DIMENSI SEMUA ATOM DALAM RANTAI POLIPEPTIDA TERMASUK KUMPULAN R DAN TULANG BELAKANG POLIPEPTIDA

• TAHAP INI MERUPAKAN STRUKTUR LENGKAP BAGI PROTEIN YANG MEMPUNYAI SATU RANTAI POLIPEPTIDA

STRUKTUR MULTIMER

• TAHAP PELIPATAN PALING TINGGI YANG MENGHASILKAN PROTEIN MULTIMER YANG MENGANDUNGI AGREGAT BEBERAPA RANTAI POLIPEPTIDA

• JUGA DISEBUT STRUKTUR KUARTENARI

• RANTAI POLIPEPTIDA YANG MEMBENTUK PROTEIN MULTIMERIK DISEBUT SEBAGAI PROTEIN SUBUNIT

IKATAN KIMIA PADA PROTEIN

• IKATAN KOVALEN-JAMBATAN DISULFIDA ANTARA 2 RESIDU SISTEIN BAGI MEMBENTUK SISTIN

• (STRUKTUR SEKUNDER)

• IKATAN BUKAN KOVALEN:

* -IKATAN IONIK
* -IKATAN HIDROGEN
* -TARIKAN HIDROFOBIK
* -IKATAN VAN DER WAALS


RUPABENTUK PROTEIN