1. Dokumen tersebut membahas tentang gen dan ekspresi gen, yang meliputi replikasi DNA, transkripsi DNA menjadi mRNA, dan translasi mRNA menjadi protein. 2. Replikasi DNA melibatkan enzim DNA polimerase yang mensintesis DNA baru berdasarkan cetakan DNA induk, membentuk DNA ganda. 3. Transkripsi melibatkan RNA polimerase yang mensintesis mRNA berdasarkan cetakan DNA, sehingga kode genetik dapat diekspresikan.

1. GEN DAN EKSPRESI
GEN
SITI MARYAM

2. ILMU YANG MEMPELAJARI
MAKHLUK HIDUP (biologi)
DILIHAT DARI SUDUT
MOLEKULER
DEFINISI

4. Replication
Transcription
Reverse
Transcription
Translation
DOGMA SENTRAL
of Molecular Biology

5. The Central Dogma of Molecular Biology
Transcription Translation
Replication
A
C
U
A
A
G
C
A
G
A
C
U
G
U
A
C
DNA mRNA
protein
Phenotype

6. Struktur DNA
 Basa :struktur cincin karbon-nitrogen
 Ada dua jenis struktur cincin, yaitu purin
dan pirimidin
 Basa purin : dua cincin ( A dan G) dan
pirimidin : satu cincin (T dan C)
 keduanya dibedakan oleh rantai
samping

8. Nukleosida : gula pentosa dan basa nitrogen
yang terikat melalui ikatan glikosida
DNA, gula penyusunnya adalah deoksiribosa
DNA, deoksinukleosida: deoksiadenosin ,
deoksiguanosin, deoksitimidin, dan
deoksisitidin
RNA, nukleosida mempunyai ribosa sebagai
komponen gula sehingga disebut
ribonukleosida.

9. BASA - RIBOSA - FOSFAT
NUKLEOSSIDA
NUKLEOTTIDA

10. O
H
H
H
H
H
H2C O
O P
O
O-
Basa
O
H
H
H
H
H
H2C O
O P
O
O-
Basa
O
H
H
H
H
H
H2C O
O P
O
O-
Basa
O
5'
3'
5'
3'
5'
3'
Nukleotida
Merupakan ester fosfat
dari nukleosida.

11. 1
2
3

12. POLIMER NUKLEOTIDA =
ASAM NUKLEAT
NUKLEOTIDA
NUKLEOTIDA
NUKLEOTIDA
NUKLEOTIDA
NUKLEOTIDA

13. HN
N N
N
O
H2N
Sugar
1
2
3
4
5
6 7
8
9
N
N N
N
NH2
Sugar
2
1
3 4
5
6
7
8
9
Adenine Guanine
Purines

14. N
N
NH2
O
1
6
5
4
3
2
Sugar
HN
N
CH3
O
O
1
2
3
4
5
6
Sugar
Cytosine Thymine
Pyrimidines

16. NUCLEOTIDE
ATPADPAMP

17. STRUKTUR ASAM NUKLEAT

18. Urutan DNA
 urutan deoksinukleotida dapat dinyatakan
secara sederhana sebagai urutan basa
 ACTTTCAGACC merupakan bagian
urutan basa dari satu gen
 TGGAACCGTAG merupakan bagian
urutan basa dari gen lain yang mengkode
protein yang berbeda

19. DNA HELIKS GANDA
 Watson dan Crick : struktur DNA dengan
difraksi sinar-X
 DNA tersusun dari dua rantai yang saling
mengelilingi satu sama lain dengan
membentuk heliks ganda (double helix).
 basa-basa nitrogen berada di bagian
dalam dan tulang punggung gula-fosfat
berada di bagian luar

21. DNA double
helix

22. Organisasi DNA dalam kromosom
Kromoson prokariot
DNA ini mengandung 4,6 juta ps basa (E Coli)
DNA sirkuler terdapat dlm sel dis nukleoid
Nukleoid DNA : 50 atau lebih domain (loop) yang
terikat pada protein scaffold
Kebanyakan protein pengikat DNA adalah HU,
HLP-1, dan H-NS.

23. (a)Asosiasi DNA bakteri sirkuler dengan scaffold protein;
(b) molekul DNA ganda sirkuler;
(c) DNA supercoil

24. Kromosom eukariot
 DNA genom sel eukariot terdapat dalam
inti sel
 Sel manusia mengandung DNA lebih dari
1000 kali dari DNA E. coli (bakteri)
 manusia, mempunyai dua kopi setiap
kromosom, satu diwariskan dari ayah dan
satu diwariskan dari ibu
 Kromosom mengandung DNA dan protein
(kromatin).

25.  Histon : protein basa (lisin atau arginin)
sehingga bermuatan positif
 Nukleosom : Kompleks DNA yang mengelilingi
kelompok protein histon
 Setiap partikel inti nukleosom : meng DNA 146
bp, terikat pada kompleks delapan histon
(oktamer histon)


28. REPLIKASI DNA

29.  replikasi semikonservatif tangga berpilin
mengalami pembukaan terlebih dahulu
sehingga kedua untai polinukleotida akan
saling terpisah
 replikasi konservatif seluruh tangga
berpilin DNA awal tetap dipertahankan
dan akan mengarahkan pembentukan
tangga berpilin baru
 replikasi dispersif kedua untai polinukleo
tida meng fragmentasi di sejumlah tempat

31. Replikasi DNA
Replikasi DNA prokariot
 DNA polimerase I E. coli mengkatalisis
penambahan bertahap deoksiribonukleotida
pada ujung 3’ dari rantai DNA:
(DNA)n + dNTP → (DNA)n+1 + PPi
 enzim ini mengenal nukleotida berikutnya pada
cetakan DNA , menambahkan nukleotida
komplementer pada ujung 3’-OH dari primer shg
membentuk ikatan 3’, 5’ fosfodiester dan
membebaskan pirofosfat.

32. REPLIKASI DNA

34. Enzim ini akan bekerja dengan syarat
 empat dNTP (dATP, dGTP, dTTP, dan dCTP)
harus ada, ion Mg2+ juga diperlukan;
 cetakan DNA untuk dikopi oleh DNA polimerase;
 primer dengan 3’-OH bebas, tempat enzim
memperpanjangnya.
 DNA polimerase I juga memperbaiki kesalahan
selama sintesis DNA dengan menghilangkan
nukleotida yang salah (aktivitas proof reading).

35.  selama polimerisasi, jika nukleotida yang
dimasukkan tidak tepat, DNA polimerase I
menghilangkan nukleotida tersebut dengan
menggunakan aktivitas eksonuklease 3’ → 5’.
 DNA polimerase I juga mempunyai aktivitas
eksonuklease 5’ → 3’, : menghilangkan
nukleotida mulai dari ujung 5’ pada rantai
polinukleotida

37. PEMANJANGAN ASAM NUKLEAT

38. Garfu reflikasi

39. Replikasi kromosom sirkuler bakteri.
(a) Replikasi mulai dari tempat awal replikasi (ori) dan
berlangsung dalam dua arah.
(b) gelembung replikasi bergerak mengelilingi kromosom
pada waktu yang bersamaan.
Dua garfu replikasi bertemu dan bergabung.
Dua molekul DNA rantai ganda dihasilkan, masing-masing
mempunyai satu rantai DNA induk (garis tipis) dan satu rantai
DNA baru (garis tebal).

40. Fragmen Okazaki
DNA heliks ganda terorientasi scr antiparalel
Satu rantai berorientasi 5’ → 3’ dan rantai
komplementernya berorientasi dalam arah
3’ → 5’.
DNA heliks ganda induk akan dibuka pada
garfu replikasi dan DNA yang baru akan
dibuat dari masing-masing rantai cetakan.

41. DNA polimerase hanya dapat mensintesis DNA
dalam arah 5’ → 3’.
DNA baru yang disintesis secara kontinyu ini
disebut leading strand
Pada cetakan dengan orientasi 5’ → 3’, sintesis
DNA berlangsung secara diskontinyu dalam arah
5’ → 3’ shg terbentuk fragmen-fragmen DNA
pendek ( fragmen Okazaki)
Rantai DNA baru yang dibuat secara diskontinyu
ini disebut lagging strand.

44. Primer RNA

45. DNA polimerase tanpa primer.
Primer yang digunakan berupa potongan
RNA pendek (panjangnya kira-kira 5
nukleotida) dan disintesis oleh RNA
polimerase (primase).
Primer RNA yang dibuat oleh primase
kemudian diperpanjang oleh DNA
polimerase III shg terbentuk leading strand
maupun lagging strand.

46. 5’ 3’
Fragmen Okazaki
Leading strand
Lagging strand
Pol III
Pol III
Pol I
Primer RNA
Primase
Helikase
Protein SSB
Molekul DNA
5’
3’ 5’3’

47.  Replikasi DNA. (a) Primase mengikat pada
rantai cetakan DNA dan (b) mensintesis RNA
primer pendek; (c) DNA polimerase III
memperpanjang RNA primer dengan
mensintesis DNA baru; (d) selama sintesis
lagging strand, fragmen Okazaki dipisahkan
oleh RNA primer; (e) RNA primer sekarang
dihilangkan dan gap diisi dengan DNA oleh DNA
polimerase I (f) menghasilkan fragmen DNA
berdekatan yang kemudian (g) digabungkan
oleh ligase.

48. Protein pelengkap
 Protein yang diperlukan oleh DNA
polimerase I dan III, primase, dan DNA
ligase untuk aktivitas.
 Agar dapar berlangsung replikasi, kedua
rantai heliks ini harus dibuka oleh DNA
helikase

50. Replikasi DNA eukariot
Siklus sel

51. Siklus sel eukariot.
 Fase S lamanya 6-8 jam, G2 adalah fase
di mana sel menyiapkan diri untuk mitosis
dan berakhir selama 2-6 jam Mitosis
sendiri (M) berlangsug singkat hanya kira-
kira 1 jam. Lamanya fase G1 sangat
bervarisasi dan tergantung pada tipe
siklus sel. Sel dapat memasuki fase G0,
(fase istirahat).

53. Replikasi DNA kromosom eukariot.
Replikasi mulai pada beberapa tempat
awal replikasi dan berlangsung dua arah
pada masing-masing lokasi. Akhirnya
‘mata’ replikasi bergabung bersama untuk
menghasilkan dua molekul DNA, masing-
masing terdiri dari satu rantai DNA induk
(garis tipis) dan rantai DNA yang baru
disintesis (garis tebal).

54. Multiple replicon
Pada eukariot, replikasi DNA kromosom
terjadi hanya pada fase S dalam siklus sel
 Replikasi setiap molekul DNA linier dalam
kromosom dimulai pada beberapa tempat
awal replikasi (multiple replicon)
Banyaknya tempat awal replikasi yang
pada saat repliasi DNA eukariot menjamin
bahwa DNA kromosom dapat direplikasi
dalam waktu singkat

55. DNA polimerase
Ada lima DNA polimerase: α, β, γ, δ, dan ε.
DNA polimerase (replikasi) : α dan δ.
Perbaikan DNA : β dan ε
Semua DNA polimerase ini kecuali γ terletak
dalam inti dan γ pada mitokondria.

56. Leading dan lagging strand
DNA polimerase α mensintesis lagging
strand secara diskontinyu melalui fragmen
Okazaki
DNA polimerase δ mensintesis leading
strand ecara kontinyu
Enzim δ mempunyai aktivitas eksonuklease
3’ → 5’ dan dapat memperbaiki kesalahan
DNA yang sedang disintesis

57. Replikasi telomer
ujung kromosom (telomer)
Masing-masing telomer mengandung bebe
rapa kopi urutan heksanukleotida berulang
yang kaya G

58. Transkripsi
 Proses penyalinan kode kode genetik yang
ada pada urutan DNA menjadi molekul RNA.
 Molekul RNA dibedakan : mRNA, tRNA dan
rRNA
 RNA sintesis membutuhkan ensim RNA
polimerase
 Mekanisme dibagi menjadi 3
 Inisiasi
 Elongasi
 Terminasi

59. The Central Dogma of Molecular Biology
Transcription Translation
Replication
A
C
U
A
A
G
C
A
G
A
C
U
G
U
A
C
DNA mRNA
protein
Phenotype

60. TRANSKRIPSI
DNA
RNA Polimerase
tRNA (transfer RNA)
rRNA (ribosomal RNA)
mRNA (messenger RNA)
 Sintesis RNA

61. 1.Inisiasi :
•RNA polimerase mengenal sisi spesifik di daerah hulu
(upstream) DNA dari gen yang akan dikopi(promoter)
•kemudian RNA polymer membuka double heliks DNA.
•salah satu utas DNA berfungsi sebagai cetakan.
Promoter prokariot menunjukkan urutan –10 dan –35 dan titik awal transkripsi
dinyatakan sebagai +1.
Tahap Transkripsi
TTGACA TATAAT
Tempat mulai
transkripsi
5’ 3’

62. 2. Elongasi :
Enzim RNA polymerase bergerak sepanjang molekul
DNA, membuka double heliks dan merangkai
ribonukleotida ke ujung 3’ dari RNA yang sedang
tumbuh.
Arah transkripsi
Pelipatan kembali
transkripsi
Pembukaan lipatan
DNA cetakan
RNA yang disintesis
5’ppp
Hibrid RNA-DNA
5’
5’
3’
3’
3’

63. 3. Terminasi :
Terjadi pada tempat tertentu. Proses terminasi transkripsi
ditandai dengan terdisosiasinya enzim RNA polymerase
dari DNA dan RNA dilepaskan.

66. •Bagian dari molekul DNA (gene) terbuka
pilinannya sehingga basa-basanya
terekspos.
•Nukleotida mRNA bebas, di dalam
nukleus berpasangan basa-basanya
dengan satu utas molekul DNA yang telah
terbuka pilinannya.

67. •mRNA dibuat dengan bantuan RNA polymerase.
Enzim ini menyatukan nukleotida mRNA untuk
membuat utas mRNA.
•Utas mRNA ini bersifat komplementer terhadap DNA
(gen)
•mRNA meninggalkan nukleus menuju sitoplasma
melalui pori nuklear

69. Transkripsi gen eukariot
 RNA polimerase I terletak dalam inti, mentranskripsi gen
rRNA 28S, 18S, dan 5,8S;
 RNA polimerase II terletak dalam nukleoplasma,
mentranskripsi gen pengkode protein (mRNA) dan
kebanyakan gen small nuclear RNA (snRNA);
 RNA polimerase III juga terletak dalam nukleoplasma.
Enzim ini mentranskripsi gen tRNA, rRNA 5S, satu
snRNA, dan RNA 7S yang diasosiasikan dengan partikel
pengenal signal (signal recognition particle, SRP). SRP
terlibat dalam translokasi protein menyebrangi membran
retikulum endoplasma.

70. Mekanisme dasar sintesis RNA pada
eukariot sama prokariot
Inisiasi : sisi promoter pada daerah 5’ dari
titik awal transkripsi
RNA polimerisase mengkopi satu rantai,
yaitu rantai antisense (-) dari cetakan DNA
Sintesis RNA terjadi dalam arah 5’→3’

71. TATAA
TATAA
D
D Pol II
TFIID
TFIIA, TFIIB, TFIIF-RNA polimerase II
D Pol II
TFIIE, TFIIH, TFIIJ
Transkripsi mulai
A B F
EA B F H J

72. Elongasi dan terminasi
Elongasi rantai RNA berlanjut terus sampai
terminasi terjadi
RNA Polimerase mengakhiri transkripsi
pada jarak yang bervarisasi di daerah hilir
gen
Molekul RNA yang dibuat dari gen
pengkode protein oleh RNA polimerase II
disebut transkrip primer.

73.  Tanskrip primer : perlu diproses agar
menghasilkan mRNA yang siap untuk
ditranslasi spt penambahan topi (capping),
penambahan ekor poli A (polyadenilation),
dan potong sambung (splicing) RNA.

74. 5
pppNpNp
ppNpNp
G5
ppp5
NpNp
Penghilangan fosfat terminal oleh fosfatase
Pembentukan ikatan 5’5’ trifosfat selama penambahan
residu G terminal
Gugus metil ditambahkan pada G dari S-adenosil metionin
membentuk cap 0
Gugus metil ditambahkan pada ribosa dari nukleotida pertama setelah G
membentuk cap 1 atau pada ribosa dari dua nukleotida setelah G membentuk cap
2
GTP
PPi
GpppNpNp
CH3
GpppNpNp
CH3
CH3
CH3

75. Poliadenilasi
Ekson 1 GU A AG Ekson 2
Sisi potong
sambung
Sisi potong
sambung
Titik percabangan
Kelompok
pirimidin
Intron
20-50 nukleotida

76. GU A AG
GU
A AG
P
P
3’OH +
GU
A AG
P
3’OH+
P
P
P
3’-5’
5’
2’