Pengertian Timin — struktur dan fungsi

Timin adalah salah satu dari empat nukleobasa dalam asam nukleat dari DNA yang diwakili oleh huruf G-C-A-T. Yang lain adalah Adenin, Guanin, dan Sitosin. Nukleobasa atau basa nukleotida adalah bagian dari DNA dan RNA yang mungkin terlibat dalam pasangan. Basa nukleosida utama adalah sitosin, guanin, adenin (DNA dan RNA), timin (DNA) dan urasil (RNA), masing-masing disingkat C, G, A, T, dan U.

Timin adalah senyawa organik yang terdiri dari cincin heterosiklik yang berasal dari pirimidin, cincin benzena dengan dua atom karbon yang digantikan oleh dua atom nitrogen. Rumus terkondensasi timin adalah C5H6N2O2, menjadi amida siklik dan salah satu basa nitrogen yang membentuk DNA.

Secara khusus, timin adalah basa nitrogen pirimidin, bersama dengan sitosin dan urasil. Perbedaan antara timin dan urasil adalah yang pertama hadir dalam struktur DNA, sedangkan yang terakhir hadir dalam struktur RNA.

Asam deoksiribonukleat (DNA) terdiri dari dua heliks atau pita melingkar. Bagian luar pita terdiri dari rantai gula deoksiribosa, yang molekulnya dihubungkan melalui hubungan fosfodiester antara posisi 3 ‘dan 5’ dari molekul deoksiribosa tetangga.

Salah satu basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin dan timin, berikatan dengan posisi 1 ‘dari deoksiribosa. Basa adenin purin dari satu heliks berpasangan atau berikatan dengan pirimidin piridin heliks lainnya melalui dua ikatan hidrogen.

Mereka biasanya hanya disebut basa dalam genetika. Timin juga dikenal sebagai “5-methyluracil”, sebuah nukleobasa pirimidin. Seperti namanya, timin dapat diturunkan dengan metilasi (penambahan gugus metil) dari urasil pada karbon-5. Artikel berikut akan membahas: 1. Apa Reaksi timin? 2. Apa peran Timin pada mutasi DNA? 3. Bagaimana struktur mempengaruhi pasangan basa? 4. Bagaimana Timin menstabilkan struktur asam nukleat? 5. Apa yang terjadi ketika sel membelah? 6. Bagaimana Timin digunakan dalam perawatan kanker?

Struktur Timin

Pada gambar di atas, struktur kimia timin diwakili, di mana dua gugus karbonil (C = O) dan dua atom nitrogen yang melengkapi amida heterosiklik terlihat, dan di sudut kiri atas adalah gugus metil ( –CH3).

Cincin ini berasal dari cincin pirimidin, itu datar tetapi tidak aromatik. Jumlah masing-masing atom dalam molekul timin ditugaskan mulai dengan nitrogen di bawah ini.

Jadi, C-5 terkait dengan gugus -CH3, C-6 adalah atom karbon kiri yang berdekatan dari N-1, dan C-4 dan C-2 berhubungan dengan gugus karbonil.

Untuk apa penomoran ini? Molekul timin memiliki dua kelompok akseptor jembatan hidrogen, C-4 dan C-2, dan dua atom donor jembatan hidrogen, N-1 dan N-3.

Karenanya, gugus karbonil dapat menerima ikatan tipe C = O-H, sementara nitrogen menyediakan ikatan tipe N-H-X, dengan X menjadi O, N atau F.

Berkat kelompok atom C-4 dan N-3, pasangan timin dengan adenin membentuk sepasang basa nitrogen, yang merupakan salah satu faktor penentu dalam struktur DNA yang sempurna dan harmonis:

Apa Reaksi timin?

Timin dikombinasikan dengan deoksiribosa (monosakarida, unit paling dasar dari karbohidrat penting secara biologis) menciptakan nukleosida (yang glycosylamines, senyawa biokimia yang terdiri dari nukleobasa terikat dengan ribosa, senyawa organik) deoksitimidin (nukleosida DNA), yang identik dengan istilah ‘timidin’ (senyawa kimia). Fosforilasi: timidin dapat terfosforilasi dengan gugus satu, dua, atau tiga asam fosfat, menciptakan, masing-masing, TMP, TDP, atau TTP (timidin mono-, di-, atau trifosfat). Oksidasi: basa Timin sering teroksidasi menjadi ‘hydantoins’ dari waktu ke waktu setelah kematian organisme. Hydantoin, yang juga dikenal sebagai ‘glycolylurea’, adalah heterosiklik senyawa organik (memiliki atom setidaknya dua unsur yang berbeda sebagai anggota cincin nya).

Apa peran Timin di mutasi DNA?

Sebuah mutasi umum DNA melibatkan dua timin berdekatan atau sitosin, yang, terpapar sinar ultraviolet, dapat membentuk dimer timin (kerusakan struktur molekul biologis seperti DNA terbentuk dari timin melalui reaksi fotokimia), menyebabkan “Kinks” dalam molekul DNA yang menghambat fungsi normal. Mutasi ini bertanggung jawab untuk pembentukan melanoma. Melanoma adalah bentuk kanker kulit yang sering muncul dalam tahi lalat.

Bagaimana struktur mempengaruhi pasangan basa?

Semua empat basa memiliki struktur cincin yang memiliki baik atom karbon dan nitrogen. Akibatnya, mereka sering disebut sebagai “basa nitrogen”. Struktur dasar setiap basa akan dapat memprediksi apa pasangan yang tepat dengannya. Sementara, masing-masing memiliki struktur kimia yang berbeda, mereka dikelompokkan menjadi dua kelompok berdasarkan jumlah cincin mereka. Adenin dan guanin adalah “basa purin” dan memiliki struktur cincin ganda. Sitosin dan timin memiliki struktur cincin tunggal adalah “basa pirimidin”.

Bagaimana Timin menstabilkan struktur asam nukleat?

Dalam DNA, timin (T) berikatan dengan adenin (A) melalui dua ikatan hidrogen, sehingga menstabilkan struktur asam nukleat. Sebuah molekul DNA terdiri dari dua untai nukleotida yang berbentuk spiral sekitar satu sama lain untuk membentuk double keliks. Tulang punggung nukleotida dibuat oleh gula dari satu ikatan nukleotida dengan gugus fosfat dari berikutnya. Dua helai yang disatukan bersama oleh ikatan hidrogen antara basa nukleotida yang berlawanan. Ikatan hidrogen ini sangat spesifik dan hanya terjadi antara pasangan basa komplementer.

Ada dua pembatasan utama tentang bagaimana langkah-langkah silang antara untai DNA dapat dibentuk agar ikatan hidrogen dapat terbentuk dan melingkar teratur double helix terjadi. Awalnya, basa purin hanya berikatan dengan basa pirimidin. Dengan hanya memiliki basa purin yang berikatan dengan basa pirimidin, panjang langkah silang (anak tangga) antara untai DNA akan tetap stabil. Jika basa purin bisa berikatan dengan basa purin atau basa pirimidin dengan basa pirimidin, panjang salib anak tangga akan berubah menyebabkan molekul DNA akan melengkung masuk dan keluar.

Saat kondisi tertentu di samping, hanya ikatan adenin dengan timin dan sitosin hanya berikatan dengan guanin. Ketika ikatan adenin dengan timin, dua ikatan hidrogen terbentuk. Ikatan Tiga hidrogen terbentuk antara sitosin dan guanin. Hanya dua pasangan ini mampu membentuk ikatan hidrogen yang diperlukan untuk menjaga stabilitas molekul DNA. Timin eksklusif antara empat basa karena hanya terjadi pada molekul DNA. Adenin, sitosin dan guanin juga ditemukan pada nukleotida yang membentuk asam ribonukleat, atau RNA. Di dalam sebuah molekul RNA, timin diganti dengan urasil.

Apa yang terjadi ketika sel membagi?

Urutan basa yang muncul tidak signifikan dalam molekul DNA. Ini berarti bahwa ada dapat empat anak tangga lintas yang berbeda – adenin dengan timin, timin dengan adenin, sitosin dengan guanin, dan guanin dengan sitosin. Ini secara biologis penting karena itu berarti bahwa urutan basa satu untai molekul DNA menentukan urutan basa untai lainnya. Dengan kata lain, dua helai dapat dipisahkan dan salinan tepat dibuat setiap kali sel membelah.

Bagaimana Timin digunakan dalam perawatan kanker?

Timin juga bisa menjadi sasaran tindakan “5-fluorouracil (5-FU)”, obat yang digunakan dalam pengobatan kanker. 5-FU bisa menjadi analog metabolisme timin (dalam sintesis DNA) atau urasil (dalam sintesis RNA). Pergantian analog ini menghambat sintesis DNA yang secara aktif membagi.

Fungsi Timin

Fungsi utama timin adalah sama dengan basa nitrogen lain dalam DNA: untuk berpartisipasi dalam pengkodean yang diperlukan dalam DNA untuk sintesis polipeptida dan protein.

Salah satu heliks DNA berfungsi sebagai templat untuk sintesis molekul mRNA dalam proses yang dikenal sebagai transkripsi dan dikatalisis oleh enzim RNA polimerase. Dalam transkripsi, pita-pita DNA dipisahkan, dan juga ikatannya.

Transkripsi

Transkripsi dimulai ketika RNA polimerase berikatan dengan daerah DNA yang dikenal sebagai promotor, memulai sintesis mRNA.

Selanjutnya, RNA polimerase bergerak di sepanjang molekul DNA, memanjang mRNA yang baru lahir hingga mencapai wilayah DNA dengan informasi untuk penghentian transkripsi.

Ada antiparalelisme dalam transkripsi: sementara DNA templat dibaca dalam orientasi 3 ‘hingga 5’, mRNA yang disintesis berada dalam orientasi 5 ‘sampai 3’.

Selama transkripsi ada kopling dari basa pelengkap antara untai cetakan DNA dan molekul mRNA. Setelah transkripsi selesai, untai DNA dan penggulungan aslinya disatukan kembali.

MRNA dipindahkan dari inti sel ke retikulum endoplasma kasar untuk memulai sintesis protein dalam proses yang dikenal sebagai terjemahan. Timin tidak terlibat langsung dalam hal ini, karena mRNA tidak memiliki ini, sebagai gantinya memiliki basis urasil pirimidin.

Kode genetik

Timin memang melakukan intervensi secara tidak langsung, karena urutan basa mRNA adalah cerminan dari DNA nuklear.

Urutan dasar dapat dikelompokkan ke dalam triplet basis yang dikenal sebagai kodon. Kodon memiliki informasi untuk penggabungan asam amino yang berbeda ke dalam rantai protein yang disintesis; ini merupakan kode genetik.

Kode genetik terdiri dari 64 kembar tiga dasar yang merupakan kodon; setidaknya ada satu kodon untuk masing-masing asam amino dalam protein. Demikian juga, ada kodon inisiasi terjemahan (AUG) dan kodon untuk terminasi (UAA, UAG).

Singkatnya, timin memainkan peran menentukan dalam proses yang diakhiri dengan sintesis protein.

Implikasinya bagi kesehatan

Timin adalah target aksi 5-Fluorourasil, analog struktural dari senyawa ini. Obat yang digunakan dalam pengobatan kanker dimasukkan ke dalam sel kanker menggantikan timin, menghalangi proliferasi.

Sinar ultraviolet bekerja pada daerah pita DNA yang mengandung timin di lokasi tetangga, membentuk dimer timin. Dimer ini menciptakan “simpul” yang menghalangi fungsi asam nukleat.

Awalnya itu bukan masalah karena adanya mekanisme perbaikan, tetapi jika gagal mereka bisa menyebabkan gangguan serius. Ini tampaknya menjadi kasus untuk xeroderma pigmentosa, penyakit resesif autosom yang langka.