Dokumen tersebut memberikan informasi mengenai staf pengajar bagian biokimia di suatu perguruan tinggi kedokteran, serta menjelaskan penemuan struktur DNA oleh Watson dan Crick tahun 1953. Dokumen ini juga menjelaskan tentang ekspresi gen, replikasi DNA, transkripsi, translasi, dan kode genetik.

1. INFORMASI GENETIK

2. Bagian Biokimia FKUH
• Staf Pengajar :
• 1. Rosdiana Natzir ( Ketua )
• 2. dr. Bau Dilam, MBSc ( Pj. Sekr, pend S2 MEU )
• 3. dr. Ika Yustisia MSc ( pend. S3 )
• 4. dr. Nurdin Mappewali
• 5. dr. Sahrijuita.Mkes,SpTHT
• 6. dr. Marhaen Hardjo.,PhD ( Malaysia )
• 7. dr. Ilhamuddin Msi ( pend. Sp ilmu Jiwa )
• 8. dr. Yangki Hashumal
• 9. dr, Agnes K

3. Watson and Crick
1953 article in Nature

4. KOMPETENSI
• Dapat menjelaskan dan mengambar bagan alur ekspresi gen
• Dapat menyebutkan peran ARN/RNA pada ekspresi gen
• Dapat menjelaskan pengertian dogma sentral
• Dapat memahami pengertian kode genetik dan memberikan
contohnya
• Dapat menterjemahkan urutan nukleotida menjadi urutan
asam amino dengan menggunakan kode genetik

5. KEPENTINGAN BIOMEDIS
• Dalam struktur DNA ditemukan dasar kimiawi
hereditas dan penyakit genetik.
• Lintasan informasi dasar -----> sintesis protein
telah diketahui dengan jelas ----> struktur
dan fungsi organ.
• Mengetahui fisiologi sel normal dan
patofisiologi penyakit di tingkat molekul.

6. Materi genetik

7. PENGANTAR
• Berdasar berbagai laporan penelitian maka
disimpulkan bahwa AND/DNA adalah bahan genetik.
• Berarti pada AND/DNA terdapat banyak informasi
biologi oleh MacLeod ,Avery, McCarty 1944.
( pneumokokkus dapat dipindahkan ke
pneumokokkus lainnya melalui penyisipan DNA yang
dimurnikan )
• Informasi tersebut supaya berfungsi harus
diekpresikan
• Ekspresi informasi tersebut ternyata memiliki
beberapa tahap yang rumit.

8. Gen, kromosom,DNA
DNA
DNA terdiri dari
gula pentosa, basa nitrogen dan fosfat

9. Basa
• Dua macam basa
• Purin
• Adenine A DNA RNA
• Guanine G DNA RNA
• Pyrimidines
• Cytosine C DNA RNA
• Thymine T DNA
• Uracil U RNA

10. Struktur nukleotida
Nukleotida terdiri dari:
• Gula pentosa
• Yaitu gula dengan 5
karbon
• Pada DNA gula ini
adalah deoksiribosa.
• Pada RNA gula beruba
gula ribosa.

11. • Sebuah group fosfat
• Fosfat ini menghubungkan
gula pada satu nukleotida
ke fosfat pada nukleotida
berikutnya untuk
membentuk polinukleotida

12. • Basa nitrogen
• DNA :
– Timin (T)
– Adenine (A)
– Sitosin (C)
– Guanin (G)
• RNA :
– Urasil (U)
– Adenin (A)
– Sitosin (C)
– Guanin (G)

13. Perpasangan basa

14. Ikatan hidrogen
H
H
H H
O
O
H
C
C
C C
N
N
C
Timin
H
N
H
H
N
C C
C
C
N
N H
N
C
Adenin
H
O
N
H C
C C
N
N
C
Sitosin
H
H
H
N
C C
C
C
N
N H
N
C
Guanin
N
H
O
H

18. REPLIKASI DNA
Replikasi DNA terjadi secara semikonservatif
Hal ini menyebabkan DNA baru membawa informasi yang
persis sama dengan DNA induk/cetakan

20. Replikasi
Replikasi DNA pada cetakan 3’ – 5’ terjadi seutas demi
seutas dengan arah 5’ – 3’ Replikasi berjalan
meninggalkan replication fork.
Utas-utas pendek tersebut dihubungkan oleh enzim
ligase DNA.
Terdapat utas DNA yang disintesis secara kontinu
disebut utas utama atau leading strand.
Sedangkan utas DNA baru yang disintesis pendek-
pendek seutas-demi seutas disebut utas lambat atau
lagging strand.

21. 1.Polimerase DNA : enzim yang berfungsi mempolimerisasi
nukleotida-nukleotida
2.Ligase DNA : enzim yang berperan menyambung DNA
utas lagging
3.Primase DNA : enzim yang digunakan untuk memulai
polimerisasi DNA pada lagging strand
4.Helikase DNA : enzim yang berfungsi membuka jalinan
DNA double heliks
5.Single strand DNA-binding protein : menstabilkan DNA
induk yang terbuka
Replikasi DNA melibatkan :

22. Garpu replikasi/Growing Fork
• Leading strand: sintesis DNA terjadi secara
kontinu
• Lagging strand: sintesis DNA terjadi melalui
pembentukan utas-utas pendek

23. Origin meninisiasi
replikasi DNA pada
waktu yang berbeda

24. Replikasi dimulai dari tempat-tempat spesifik, yang
menyebabkan kedua utas DNA induk berpisah dan
membentuk gelembung replikasi
Pada eukariota, terdapat ratusan atau bahkan ribuan
origin of replication di sepanjang molekul DNA.
Gelembung replikasi terentang secara lateral dan
replikasi terjadi ke dua arah
Selanjutnya gelembung replikasi akan bertemu, dan
sintesis DNA anak selesai

32. Dogma genetik
Konsep dasar menurunnya sifat secara molekuler
adalah merupakan aliran informasi dari DNA ke RNA
ke urutan asam amino.
Dogma genetik ini bersifat universal yang berlaku
baik bagi prokariot maupun eukariot.

33. TAHAPAN EKSPRESI GEN
• Ekspresi informasi genetik merupakan suatu proses
yang sangat kompleks, tetapi pada dasarnya dapat
dibagi menjadi dua tahap utama yaitu transkripsi dan
translasi.
• Pada tahap transkripsi informasi yang dikandung
oleh ADN “ditulis ulang” dalam bahasa ARN.
• Di ribosom terjadi “penerjemahan” dari urutan
nukleotida ke urutan asam amino, peristiwa ini juga
dinamakan translasi (translation).

34. TRANSKRIPSI
• Pembuatan salinan informasi dalam ADN ke
ARN dilakukan dengan cara membentuk
pita baru pasangan ADN yaitu pita ARN
• Segmen ADN yang digunakan sebagai
“cetakan” pita ARN disebut ADN templat
(template DNA).
• ARN hasil transkripsi akan dilepas dari pita
ADN dan kemudian bermigrasi ke
sitoplasma

35. TRANSKRIPSI
• Pembuatan salinan informasi dalam ADN ke ARN
dilakukan dengan cara membentuk pita baru pasangan
ADN yaitu pita ARN
• Segmen ADN yang digunakan sebagai “cetakan” pita ARN
disebut ADN templat (template DNA).
• ARN hasil transkripsi akan dilepas dari pita ADN dan
kemudian bermigrasi ke sitoplasma
• Proses pengkopian/penyalinan molekul DNA menjadi utas
RNA yang komplementer.
• Melibatkan RNA Polymerase

36. SKEMA TRANSKRIPSI

37. RIWAYAT SELANJUTNYA
• Setelah pita ARN lepas dari ADN maka ARN tersebut akan bermigrasi
menembus membran inti menuju sitoplasma dan bergabung dengan
ribosom.
• ARNd menempel pada ribosom untuk dibaca pesan yang dibawanya
• ARN t akan membawa asam amino yang sesuai dan masuk ke dalam
ribosom bergantian sesuai dengan urutan nukleotida ARNd.
• Di dalam ribosom asam amino yang dibawa ARNt akan digabung dengan
asam amino yang dibawa ARNt berikutnya.
• Dengan demikian di ribosom terjadi “penerjemahan” dari urutan
nukleotida ke urutan asam amino
• Penerjemahan dalam bahasa Inggris disebut translation, oleh karena itu
peristiwa ini juga dinamakan translasi (translation).

38. SKEMA KERJA ARN

39. BAGAN ALIR EKSPRESI GEN

41. 1.Inisiasi :
-enzim RNA polymerase menyalin gen
-pengikatan RNA polymerase terjadi pada tempat
tertentu yaitu tepat didepan gen yang akan ditranskripsi.
-tempat pertemuan antara gen (DNA) dengan RNA
polymerase disebut promoter.
-kemudian RNA polymerase membuka double heliks DNA.
-salah satu utas DNA berfungsi sebagai cetakan.
Tahap Transkripsi

42. Nukleotida promoter pada eukariot adalah
5’-GNNCAATCT-3’ dan 5’- TATAAAT-3’.
Simbul N menunjukkan nukleotida (bisa berupa A, T,
G, C).
Pada prokariot, urutan promotornya adalah 5’-
TTGACA-3’ dan 5’-TATAAT-3’.

43. 2. Elongasi :
Enzim RNA polymerase bergerak sepanjang molekul
DNA, membuka double heliks dan merangkai
ribonukleotida ke ujung 3’ dari RNA yang sedang
tumbuh.
3. Terminasi :
Terjadi pada tempat tertentu. Proses terminasi
transkripsi ditandai dengan terdisosiasinya enzim RNA
polymerase dari DNA dan RNA dilepaskan.

46. •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.

47. •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

49. Translasi / sintesis protein
-Proses penerjemahan kodon-kodon pada mRNA
menjadi polipeptida.
-Kode genetik merupakan aturan yang penting
-Urutan nukleotida mRNA dibawa dalam gugus tiga –
tiga. Setiap gugus tiga disebut kodon.
-Dalam translasi, kodon dikenali oleh lengan antikodon
yang terdapat pada tRNA

51. Ala: Alanine Cys: Cysteine Asp: Aspartic acid Glu: Glutamic acid
Phe: Phenylalanine Gly: Glycine His: Histidine Ile: Isoleucine
Lys: Lysine Leu: Leucine Met: Methionine Asn: Asparagine
Pro: Proline Gln: Glutamine Arg: Arginine Ser: Serine
Thr: Threonine Val: Valine Trp: Tryptophane Tyr: Tyrosisne

52. Inisiasi.
Proses ini dimulai dari menempelnya ribosom sub unit
kecil ke mRNA. Penempelan terjadi pada tempat tertentu
yaitu pada 5’-AGGAGGU-3’, sedang pada eukariot terjadi
pada struktur tudung.
Ribosom bergeser ke arah 3’ sampai bertemu dengan
kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon awal. Asam
amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin.

53. Elongation.
Tahap selanjutnya adalah penempelan sub unit besar pada
sub unit kecil menghasilkan dua tempat yang terpisah .
Tempat pertama adalah tempat P (peptidil) yang ditempati
oleh tRA yang membawa metionin.
Tempat kedua adalah tempat A (aminoasil) yang
terletak pada kodon ke dua dan kosong

54. Proses elongasi terjadi saat tRNA dengan antikodon dan
asam amino yang tepat masuk ke tempat A. Akibatnya
kedua tempat di ribosom terisi, lalu terjadi ikatan
peptide antara kedua asam amino
Ikatan tRNA dengan metionin lalu lepas, sehingga kedua
asam amino yang berangkai berada pada tempat A.
Ribosom kemudian bergeser sehingga asam amino-asam
amino-tRNA berada pada tempat P dan tempat A menjadi
kosong.
Selanjutnya tRNA dengan antikodon yang tepat dengan
kodon ketiga akan masuk ke tempat A, dan proses
berlanjut seperti sebelumnya.

55. Terminasi.
Proses translasi akan berhenti bila tempat A bertemu
kodon akhir yaitu UAA, UAG, UGA.
Kodon-kodon ini tidak memiliki tRNA yang membawa
antikodon yang sesuai.
Selanjutnya masuklah release factor (RF) ke tempat A dan
melepaska rantai polipeptida yang terbentuk dari tRNA
yang terakhir. Kemudian ribosom pecah menjadi sub unit
kecil dan besar.

59. INFORMASI TAMBAHAN
• Hanya 61 yang merupakan kode bagi asam amino
• Tiga kode lainnya berfungsi untuk memberi tanda akhir
kode, bukan kode spesifik untuk asam amino.
• Kode genetik ditulis linear dengan menggunakan basa
yang menyusun ARNd: A, C, G, dan U.
• Dengan diketahuinya kode genetik maka sekarang dapat
menentukan protein yang dibentuk bila urutan
nukleotida pada ADN template diketahui
• Sebaliknya bila urutan asam amino pada protein tersebut
diketahi maka dapat mencari gennya.

60. Aliran informasi genetik dari ADN sehingga menjadi protein

61. Kode genetik tidak tumpang
tindih dan tanpa koma
• Penelitian para ahli lmenghasilkan kesimpulan
bahwa kode genetik tidak dapat tumpang
tindih.
• Antara tahun 1958 – 1960 informasi yang
berhubungan dengan kode genetik terus
terkumpul.
• Crick mengajukan hipotesis bahwa kode
genetik tidak mengenal tanda koma.

62. TIGA ALASAN MENGAPA TIDAK TUMPANG TINDIH
• Bila kode tumpang tindih maka secara teoritis hanya akan ada
16 kombinasi kode yang di tengah(24
). Kenyataannya asam
amino yang di tengah lebih dari 16 jenis
• Bila kode tersusun tumpang tindih, maka bila ada mutasi satu
nukleotida pasti akan mengubah seluruh nukleotida.
Kenyataannya hanya satu asam amino saja yang berubah.
• Ditinjau dari segi kemungkinan terjadinya ikatan kimia antara
kecocokan urutan nukleotida dengan asam amino.
• Konsep bahwa susunan kode genetik tidak tumpang tindih
tanpa kecuali tidak mendapat penolakan, semua bukti dan
argumen mendukungnya.

63. Degenerasi kode dan Wobble hypothesis
• Dari kamus kode genetik tampak bahwa satu asam
amino dapat memiliki lebih dari satu kode, kecuali
metionin dan triptofan.
• Perhatikan lebih teliti lagi: Hampir semua kode
genetik yang mengkode asam amino sama memiliki
urutan dua nukleotida pertama yang sama.
• Berarti yang menentukan sebagai kode adalah
nukleotida pertama dan kedua dari tiga nukleotida.
• Berdasar hal di atas Crick mengajukan postulat yang
dikenal dengan Wobble hypothesis.