More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to Bahan Gen dan Ekspresinya
Similar to Bahan Gen dan Ekspresinya (20)
More from FitriDamayanti9
More from FitriDamayanti9 (20)
Bahan Gen dan Ekspresinya
- 1. BAHAN GEN DAN ESKPRESI GEN FITRI DAMAYANTI Universitas Indraprasta PGRI
- 3. Secara formal dikemukakan oleh: Walter Sutton (Mahasiswa Pasca sarjana AS) Theodor Boveri (Pakar Biologi Jerman) Tahun 1902: Mengenali bahwa tingkah laku partikel Mendel selama menghasilkan gamet pada kacang ercis paralel dengan tingkah laku kromosom pada meiosis TEORI KROMOSOM TENTANG PEWARISAN
- 4. SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIKA 1865: Gregor Mendel menduga bahwa suatu bagian dari sel bertanggungjawab atas sifat yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya 1868: Friedrich Miescher menemukan senyawa kimia yang berasal dari inti sel 1879: Albrecht Kossel menemukan asam nukleat 1882: Walther Flemming menemukan kromosom adalah bagian dari sel yang ditemukan Mendel
- 5. 1887: Edouard-Joseph-Louis-Marie van Beneden menemukan bahwa suatu jasad memiliki jumlah kromosom tertentu 1902: Walter Stanborough Sutton bahwa kromosom berpasangan 1910: Thomas Hunt Morgan bahwa bahan pembawa sifat adalah gen yang berada di dalam kromosom 1926: Hermann Muller menemukan bahwa sinar X dapat menginduksi mutasi 1928: Fred Griffith menemukan perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumoniae
- 6. BAHAN DASAR GEN ASAM NUKLEAT Makro molekul dalam sel RNA DNA Polinukleotida: makromolekul dengan nukleotida sebagai molekul dasarnya 1
- 7. Polipeptida: rangkaian asam amino dan polipeptida rantai dasar penysusun molekul protein 2 Polisakarida: merupakan molekul yang mencakup berbagai senyawa yang dilibatkan dalam reaksi metabolisme 3 4 Lemak: rangkaian asam lemak
- 8. Pembuktian DNA sebagai bahan gen 1. Percobaan Griffith (1928) Streptococcus pneumoniae Manusia Pneumonia Tikus Mati Ada 2 strain yang digunakan Virulen Koloninya licin (S) Avirulen Koloninya kasar (R)
- 10. 2. Percobaan Oswald T, Avery, Colin MacLeod, dan MacLyn, McCarthy dari Rockefeller Institute tahun 1943 Bakteri Strain-S dibunuh dan dipisahkan Polisakarida Lipid RNA Protein DNA Sel bakteri Strain R hidup R RR R R S
- 11. Hanya DNA yang dapat mengubah sel galur R menjadi sel yang bersifat seperti galur S Mengapa orang keberatan menerima DNA sebagai penentu sifat yang diwariskan?? DNA dikenal sebagai molekul kimia yang sederhana bagaimana bisa menyimpan semua informasi tentang semua protein yang beragam
- 12. Purin : Adenin (A) dan Guanin (G) Pirimidin : Sitosin (S) dan Timin (T) Fosfat Gula Salah satu basa
- 16. Watson dan Crick (1953) menggunakan dua petunjuk: Data kristalografi sinar X pada struktur DNA. DNA panjang dan ramping, terdiri dari 2 bagian yang sejajar satu sama lainnya sepanjang molekulnya 1
- 17. Hasil penelitian Erwin Chargaff terhadap DNA dari organisme yang berbeda-beda yang hasilnya berupa kaidah: a. Pirimidin (T+C) selalu = Purin (A+G) b. T = A; dan C = G; tetapi A+T tidak perlu = G+C 2
- 18. Timin (T) Adenin (A) Sitosin (C) Guanin (G)Gula (Deoksiribosa) Nukleotida (DNA) Tulang belakang gula-fosfat Basa
- 19. Purin + Purin = terlalu lebar Pirimidin + Pirimidin = terlalu sempit Purin + Pirimidin = Lebar konsisten dengan data sinar-X Pemasangan basa dalam DNA
- 20. Adenin (A) Sitosin (C)Guanin (G) Timin (T) Pasangan basa nitrogen pada heliks ganda DNA diikat oleh ikatan hidrogen
- 22. Beberapa sifat kimia yang penting dari molekul DNA: Antara basa dengan rantai nukleotida yang berbeda terdapat ikatan hidrogen Memberi kelenturan kepada DNA. Kedua rantai DNA dapat berpisah & bergabung kembali 1
- 23. Antara 2 nukleotida dalam 1 rantai Polinukleotida diikat dengan ikatan kovalen Bila rusak dapat menyebabkan kerusakan DNA 2
- 24. Posisi fosfat terletak di luar dan basa di dalam Mencegah masuknya molekul air ke dalam DNA Memelihara kestabilan molekul DNA 3
- 25. Jika kandungan G C dalam suatu molekul DNA = 58%, berapa persentase masing-masing basa C A T dan G dalam molekul DNA tersebut? A dan T @ = 21% G dan C @ = 29% G – C = 58% A – T = 42% 1
- 26. Suatu molekul DNA waktu dianalisa mengandung 32% T, berapa % kandungan cytosinnya? C = 36% / 2 = 18% T – A = 32 X 2 = 64% G – C = 100% - 64% = 36% 2
- 27. Contoh molekul DNA lainnya mengandung 62% G dan C. Berapa % Adenin? A = 38% / 2 = 19% 3 G – C = 62% A – T = 38%
- 28. Asam nukleat yang menentukan sifat Pembawa gen RNA Transkripsi Protein Translasi DNA DNA dan RNA BAHAN GENETIK Gen terletak pada kromosom
- 29. FUNGSI DNA Bagaimana informasi yang dibawa oleh gen Ditransfer dari DNA ke protein???? Ternyata tidak langsung: DNA PROTEIN Tetapi diperlukan perantara yang: RNA Alasan: 1. DNA ada di dalam nukelus 2. Protein diketahui disintesis dalam sitoplasma
- 30. ALIRAN INFORMASI GENETIK DNA RNA Protein translasi Informasi yang dikode dalam mRNA Polipepetida spesifik Gen pembawa perintah Mensintesis DNA mRNA transkripsi Replikasi2 3 1 Asam amino
- 31. REPLIKASI
- 32. REPLIKASI perbanyakan diri menghasilkan produk baru yang sama dengan dirinya Pada tingkat molekul kimia hanya DNA yang dapat melakukan replikasi (dengan pengecualian RNA genom virus)
- 33. Replikasi DNA akan dilakukan sebelum sel membelah diri REPLIKASI DNA & REPRODUKSI SEL Replikasi DNA Mitosis G1 11 J S 6 J G2 4 J M 1 J
- 34. REPLIKASI Proses pembiakan organisme dimulai dengan membentukan sel-sel baru diawali oleh perbanyakkan senyawa kimia komponen sel Salah satu komponen penting asam nukleat bahan dasar genom
- 35. Syarat replikasi Situs awal replikasi Titik ORI (origin of replication) Situs ini akan dikenali oleh Polimerase DNA, yaitu protein DnaA yang dihasilkan oleh gen dnaA Replikasi memerlukan utas ganda Implikasi genetik helix ganda: memungkinkan pembentukan DNA baru secara swaproduksi/replikasi. Setiap utas model untuk pembentukan utas pasangannya
- 36. Replikasi DNA memerlukan pola semikonservatif Semikonservatif: pembentukan DNA baru tidak kedua utas polinukleotida disintesis, hanya satu yang disintesis sedangkan utas yang lainnya berasal dari molekul DNA terdahulu
- 37. Fungsi Semikonservatif: 1. Fungsi pewarisan Dalam replikasi satu utas DNA tetua secara fisik akan terbawa ke dalam DNA baru 2. Fungsi pemeliharaan sifat Struktur DNA baru akan sama dengan struktur DNA generasi sebelumnya Sintesis DNA mempunyai arah pertumbuhan 5-3
- 41. • 1958: publikasi model replikasi DNA semikonservatif (Matthew Meselson & Franklin Stahl) • E. coli di NH4Cl sebagai sumber N • Dua macam N: 15N & 14N (15N lebih berat daripada 14N) bukan radioaktif karena stabil • DNA yang mengandung 14N dibedakan dari yang mengandung 15N melalui perbedaan kesetimbangan sedimentasi pada saat disentrifugasi Cara awal: E. coli dibiakkan di media dengan 15N E. coli dibiakkan di media dengan 14N DNA E. coli dianalisis melalui sentrifugasi Percobaan Meselson-Stahl
- 42. Interpretasi Percobaan Meselson-Stahl Replikasi DNA mengikuti model/ pola semikonservatif
- 43. Vicia faba Percobaan Taylor, Woods & Hughes
- 44. • Pola semikonservatif • Setiap sintesis utas ganda DNA hanya satu utas yang dibentuk baru sedangkan yang lain berasal dari utas lama • Dimulai dari titik asal replikasi (ori) • Hanya DNA yang mempunyai titik ori yang dapat bereplikasi • Sintesis DNA bergerak dwiarah atau uniarah dengan pertumbuhan 5-3 • DNA disintesis mulai dari titik Ori ke dua arah • Nukleotida baru ditambahkan pada ujung 3’OH • Replikasi berjalan secara bertahap (fragmen Okazaki) Replikasi DNA
- 45. Enzim dan protein yang berperan dalam proses replikasi Protein/Enzim Fungsi DnaA Pengenalan situs ORI Rep (helikase) Mengudar pilinan heliks pada percabangan replikasi Girase Mengudar pilinan super heliks SSB (single strand binding)/PPUT Menstabilkan utas tunggal
- 46. Protein/Enzim Fungsi Polimerase RNA Mensintesis primer RNA pada situs ori Primase Sintesis primer RNA dalam pembentukan fragmen okazaki Polimerase DNA III Sintesis perpanjangan rantai DNA Polimerase DNA I Pengisian celah antara okazaki dan membuang primer Ligase Menggabungkan dua fragmen okazaki
- 47. Titik ORI pada Proses Replikasi DNA Bakteri Eukariot
- 49. 5’ 3’ 3’ 5’ Repliksai berjalan secara bertahap Utas Lagging sintesis berjalan secara bertahap Utas Leading sintesis berjalan secara kontinu Fragmen Okazaki 5’ 3’
- 50. 1. Kromosom Eukariot Terbentuk percabangan replikasi, dimulai dari banyak titik Ori berjalan dwiarah 2. Model q pada kromosom bakteri sirkular terbentuk percabangan replikasi, mulai dari satu titik Ori berjalan dwiarah atau uniarah 3. Model s pada plasmid atau virus sirkular Tidak terbentuk percabangan replikasi, mulai dari satu titik berjalan uniarah 4. DNA mitokondria Setiap utasan DNA mempunyai satu titik Ori, dari masing-masing Ori di mulai sintesis utas baru berjalan uniarah Mekanisme Replikasi Berbagai Jenis DNA
- 51. MODEL REPLIKASI KROMOSOM BAKTERI Ori-tunggal, Dwiarah atau Uni-arah Dwi arah Uni-arah
- 52. MODEL REPLIKASI KROMOSOM EUKARIOT (Dwiarah, Ori-ganda)
- 53. • Replikasi RNA berlangsung dalam perbanyakan virus RNA • Replikasi RNA mengikuti Model Konservatif • Virus RNA utas tunggal (ut) (-) akan membentuk RNA utas (+) sebagai model cetakan replikasi • Virus RNA ut (+) akan membentuk utas (-) sebagai model cetakan • Virus RNA utas ganda akan membentuk utas (+) sebagai model cetakan • Replikasi RNA disentesis oleh enzim Replikase • Replikase virus Qβ mengandung empat polipeptida, dan hanya satu yang berasal dari virus (bagian dari virion), yang lainnya dari inang REPLIKASI RNA GENOM VIRUS
- 54. REPLIKASI RNA Contoh Utas + (+) (+) (-) (+) (+) (+) (-) (+) (+) (+) (+) RNA virion Bentuk Replikatif RNA turunan
- 55. TRANSKRIPSI
- 56. • Gen berekspresi dengan cara mengendalikan sifat organisme • Pengendalian dilakukan melalui pembentukan enzim/protein yang berperan dalam proses metabolisme • Pengendalian pembentukan enzim oleh gen dilakukan melalui dua tahap: Transkripsi dan Translasi Ekspresi Gen
- 57. DNA INTI Transkrips i mRN A Ribonukleotida tRNA Amino asil- tRNADNA Asam amino Ribosom Polipeptida Rangkaian Ekspresi Gen
- 58. proses transfer informasi genetik dari ruas DNA (gen) ke dalam molekul RNA Tidak semua gen akan menjadi model untuk molekul protein Semua gen menjadi model dalam pembentukan RNA (mRNA, tRNA, rRNA) dan hanya gen yang menyandikan mRNA menjadi model dalam pembentukan protein & enzim
- 59. Perbandingan tiga jenis RNA di dalam sel Jenis RNA Proporsi di dalam sel Proporsi gen yang membentuknya Bakteri Eukariot mRNA 2% 90% 60% tRNA 10% 10% 40% rRNA 88%
- 60. •Penghubung DNA & protein •Pembawa pesan informasi genetik dari DNA ke protein mRNA •Menterjemahkan kodon pada mRNA menjadi satu jenis asam amino translasi •Mengangkut aa ke permukaan ribosom translasi tRNA •Bersifat stabil, berukuran besar •Tempat pertemuan mRNA dengan tRNA yang bermuatan asam amino •Tersusun atas sub unit besar dan sub unit kecil rRNA
- 61. Perangkat transkripsi 1. Utas DNA cetakan dalam sintesis RNA 2. Transkriptase enzim polimerase RNA Mengenali daerah promotor pada DNA untuk membaca utas DNA dan berakhir pada daerah terminator
- 62. 5’ ----- AGTACGTAATTG ----- 3’ utas pendamping DNA 3’ ----- TCATGCATTAAC ----- 5’ utas cetakan RNA 5’ ----- AGUACGUAAUUG ----- 3’ 3’ ----- P------T--------------P-------T ---5 DNA 5’ ----- --------------T-----P------------------ 3 5’ 3’ 3’5’ 3’ 5’ RNA
- 64. Mengudar pilinan heliks ganda DNA Kegiatan Transkriptase Membaca runtunan basa DNA dan mensintesis RNA Memulihkan kembali pilinan heliks ganda DNA RNA
- 65. • Gabungan Enzim-inti dan nusA akan mengenali terminator • Berkat adanya struktur ulang balik pada terminator maka pada RNA akan terbentuk struktur jepit rambut • Adanya struktur jepit rambut memberi tanda pada traskriptase untuk berhenti bekerja Proses Akhir Transkripsi (kasus E.coli)
- 66. Terminator E.coli (gen trpL) Struktur Ulang Balik RNA Struktur Jepit Rambut Poli A pada terminator tanpa faktor rho Terminator rho tidak mengandung PoliA
- 67. Terminator tanpa/dengan rho • Pada terminator tanpa rho RNA akan lepas begitu transkripsi berakhir (berkat adanya ruas poliU) • Pada terminator rho akan lepas setelah ada faktor rho
- 68. Terminator Eukariot Polimerase RNA III Tanda akhir transkripsi eukariot (polimerase RNAII) muncul berupa signal pemotongan RNA yang ditranskripsi Setelah RNA dipotong terjadi penambahan ujung poliA pada ujung 3’ pra-mRNA
- 72. Selubung nukleus TRANSLASI Polipeptida Ribosom mRNA Pra mRNA DNATRANSKRIPSI Pemprosesan RNA Sel eukariotik
- 73. Penterjemahan runtutan nukleotida mRNA runtutan asam amino polipeptida Informasi genetik pada mRNA berupa rangkaian basa atau kodon, akan diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino pada rantai polipeptida ----AGU UCG CAC GAC UUC UCU GAG ---- ----Ser -Thr -His -Asp -Phe -Ser -Glu -----
- 74. Hubungan Gen dengan Protein • Pada penderita penyakit yang bersifat genetis terdapat kelainan enzim • Percobaan mutasi menunjukan bahwa pada mutan terjadi perubahan enzim • Pada hemoglobin penderita anemia terlihat perubahan asam amino dari rantai hemoglobin β
- 75. Keparalelan Gen dengan Polipeptida Hemoglobin Normal Hemoglobin Sel Sabit Val His Leu Thr Pro Glu Glu Val His Leu Thr Pro GluVal
- 76. Asam amino, Polipeptida, Protein • Asam amino molekul dasar penyusun protein • Polipeptida rangkaian asam amino • Protein molekul yang telah berfungsi tersusun dari satu atau lebih polipeptida
- 77. 1. mRNA sebagai model cetakan dalam sintesis protein Pembacaan sandi genetik yang dikandung dalam kondon-kodon mRNA oleh tRNA yang bermuatan asam amino (aminoasil-tRNA) yang dilakukan pada permukaan ribosom Satu rantai mRNA hanya bagian tertentu yang menjadi pola cetakan untuk sintesis protein Daerah yang diapit kodon awal AUG dan kodon akhir UAA, UAG, dan UGA Ruas = shine dalgarno
- 78. Rangkaian basa mRNA mengandung informasi yang akan diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino pada rantai polipeptida •--AGU UCG CAC GAC UUC UCU GAG -- •--Ser -Thr -His -Asp -Phe -Ser -Glu -- Setiap satu asam amino disandikan oleh satu kombinasi tiga basa yang disebut kodon
- 79. 2. tRNA sebagai pengangkut asam amino tRNA = sebagai pengngkut asam amino ke dalam kompleks translasi serta membaca sandi (kodon-kodon mRNA) Karena adanya simpul antikodon dan kemampuan membentuk satu kompleks dengan asam amino = aminoasil-tRNA Perpautan tRNA dengan asam amino karena adanya enzim sintetase aminoasil tRNA
- 82. Ribosom : tempat penterjemahan kodon menjadi asam amino tRNA mRNA
- 83. Situs enzim peptidil-transferase Situs mRNA: mRNA dikenali oleh rRNA16S yang terdapat pada subunit kecil Situs A: tempat aminoasil- tRNA Situs P: tempat peptidil-tRNA
- 84. Situs enzim peptidil-transferase Situs mRNA: mRNA dikenali oleh rRNA16S yang terdapat pada subunit kecil Situs A: tempat aminoasil-tRNA Situs P: tempat peptidil-tRNA
- 90. PolipeptidaAsam amino Kodon Akhir Bila ribosom mencapai kodon akhir tidak ada tRNA yang cocok. Akan masuk RF di situs A, reaksi dengan H2O, dan pembebasan polipeptida, mRNA, tRNA dan ribosom
- 92. Jika gen adalah sepotong DNA Jika DNA adalah pasangan-pasangan nukleotida yang berupa tali Bagaimana urutan pasangan nukleotida mendikte urutan asam amino dalam protein Jika dianggap pasangan nukelotida adalah huruf-huruf dalam suatu kode, Maka: kombinasi huruf tertentu merupakan kata yang mewakili asam amino yang berbeda-beda
- 93. Berapa huruf Jika pembacaan molekul DNA mulai dari ujungtertentu Dan satu pasang nukleotida sebagai kodon Hanya 4 pasang nukeotida: -A- ; -T- ; -G- ; -C- -T- ; -A- ; -C- ; -G- Suatu kata (KODON) Asam amino tertentu Hanya ada 4 kata (KODON)
- 94. Yang diperlukan 20 KODON 20 asam amino Jika 2 huruf 42 = 16 kata yang mungkin Contoh: -AT- atau –CT- atau –CC--TA- atau GA- atau –GG- Jika 3 huruf 43 = 64 kata yang mungkin Contoh: -ATT- atau –GCG- atau –TGC--TAA- atau -CGG- atau –ACG- 64 lebih dari cukup untuk 20 asam amino KATA KODE HARUS PALING SEDIKIT 3 PASANG NUKELOTIDA
- 95. Kodon disusun oleh tiga basa yang berdampingan Antara dua kodon tidak ada penyelang Terdapat 61 kodon Penyandi 20 asam amino; dan tiga kodon stop Satu kodon menyandi satu asam amino, satu asam amino dapat disandi oleh lebih dari satu kodon Kodon-kodon yang menyandi satu asam amino yang sama disebut kodon sinonim
- 96. Beberapa kodon untuk satu asam amino …. Mengapa???? • Asam amino tertentu dapat dibawa ke ribosom oleh beberapa tipe t-RNA alternatif yang mempunyai antikodon yang berbeda, sementara itu asam amino tertentu lainnya dibawa ke ribosom hanya oleh satu t-RNA • Tipe t-RNA tertentu dapat membawa asam amino tertentu sebagai respon pada beberapa kodon, tidak hanya satu, melalui suatu cara berpasangan dari ujung kodon dan antikodon yang menyimpang WOBBLE
- 97. Sifat Sandi Genetik Hampir Universal • Keuniversalan sandi genetik terlihat dari kesamaan sandi antara berbagai spesies, misal antara bakteri dan tumbuhan • Ketidak universalan terlihat bahwa antara gen mitokondria dengan gen inti terdapat perbedaan sandi genetik
- 98. Hierarki Struktur Protein • Struktur primer berbentuk rantai asama amino linear sebagaimana polipeptida yang dihasilkan oleh suatu translasi • Struktur sekunder perkembangan berupa pelipatan dari struktur primer akibat adanya ikatan hidrogen antar asam amino (tiap 5 aa) • Struktur tersier bentuk tiga dimensi hasil pelipatan struktur sekindar berkat ikatan ion, ikatan disulfida antar gugus R asam-amino • Struktur kuartener Gabungan beberapa polipeptida berstruktur tersier
- 99. • Perubahan struktur gen atau mutasi akan menyebabkan terjadinya perubahan protein yang disandikannya Perubahan susunan nukleotida DNA akan menyebabkan perubahan susunan asam amino protein • Perubahan protein/enzim akan menyebabkan perubahan metabolisme, dan akhirnya akan menyebabkan perubahan fenotipe organisme • Keragaman genetik, dan protein merupakan dasar keragaman hayati
- 100. Keragaman Protein Inhibitor Tripsin Kedelai sebagai Hasil Mutasi Gen