1

MATERI GENETIKMATERI GENETIK

2

C. Materi Genetik C. Materi Genetik Ada dua materi genetik di dalam nukleus, yaitu:Ada dua materi genetik di dalam nukleus, yaitu: DNADNA (Deoxyribosa Nucleic Acid)(Deoxyribosa Nucleic Acid)

Asam Deoksiribosa Nukleat (ADN)Asam Deoksiribosa Nukleat (ADN)RNARNA (Ribosa Nucleic Acid)(Ribosa Nucleic Acid)

Asam Ribosa Nukleat (ARN)Asam Ribosa Nukleat (ARN)ada tiga macam: ada tiga macam: rRNArRNA, , tRNAtRNA, dan , dan mRNAmRNA

Ada tiga penyusun dasar molekul DNA dan RNA, yaitu:Ada tiga penyusun dasar molekul DNA dan RNA, yaitu:a. a. Basa nitrogenBasa nitrogen→ 1) Purin; 2) Pirimidin→ 1) Purin; 2) Pirimidin

b. b. Gula pentosa Gula pentosa → 1) Ribosa; 2) Deoksiribosa→ 1) Ribosa; 2) Deoksiribosa

c. c. Phosfat (POPhosfat (PO44))

Gen, kromosom,DNA

DNA

DNA terdiri dari gula pentosa, basa nitrogen dan fosfat

4

Basa nitrogen pirimidin terdiri dari sebuah cincin organik (cincin Basa nitrogen pirimidin terdiri dari sebuah cincin organik (cincin aromatik) sedangkan purin terdiri dari dua cincin organikaromatik) sedangkan purin terdiri dari dua cincin organik

Citosin

5

Basa nitrogen pada asam nukleat saling berpasangan Basa nitrogen pada asam nukleat saling berpasangan antara purin dengan pirimidin dan dihubungkan oleh antara purin dengan pirimidin dan dihubungkan oleh ikatan hidrogenikatan hidrogen

DNA: DNA: Adenin Vs TiminAdenin Vs Timin

Guanin Vs Guanin Vs CitosinCitosinRNA:RNA: Adenin Vs UrasilAdenin Vs Urasil

Guanin Vs Guanin Vs CitosinCitosin

Disamping adalah contoh Disamping adalah contoh ikatan hidrogenikatan hidrogen

6

DNA dan RNA adalah suatu polimer, sedangkan monomer DNA dan RNA adalah suatu polimer, sedangkan monomer mereka adalah nukleotida mereka adalah nukleotida

7

Struktur molekul DNA: James D. Watson dan Francis H.C. Struktur molekul DNA: James D. Watson dan Francis H.C. Crick menyatakan bahwa gen di dalam sel memiliki model Crick menyatakan bahwa gen di dalam sel memiliki model double helix (ulir rangkap/ tangga berpilin) double helix (ulir rangkap/ tangga berpilin)

8

Monomer molekul DNA adalah 4 macam nukleotida yang Monomer molekul DNA adalah 4 macam nukleotida yang saling berikatan sesuai basa komplementernyasaling berikatan sesuai basa komplementernya

9

Molekul DNA memiliki ujung 5’ dan Molekul DNA memiliki ujung 5’ dan ujung 3’ yang ditandai dengan ada ujung 3’ yang ditandai dengan ada tidaknya ikatan dengan molekul POtidaknya ikatan dengan molekul PO44

10

Struktur double heliks molekul DNA dapat berubah Struktur double heliks molekul DNA dapat berubah karena pemanasan dan pendinginankarena pemanasan dan pendinginan

11

Struktur molekul RNA: umumnya tersusun atas molekul Struktur molekul RNA: umumnya tersusun atas molekul polinukleotida tunggal (tidak rangkap)polinukleotida tunggal (tidak rangkap)

12

Struktur RNA (t-RNA)Struktur RNA (t-RNA)

13

Apa gen, kromosom, dan Apa gen, kromosom, dan

DNA?DNA?

• On the last day of On the last day of February 1953, February 1953, according to according to James James WatsonWatson

• Francis CrickFrancis Crick announced to the announced to the patrons of the Eagle patrons of the Eagle pub in Cambridgepub in Cambridge

• "We have discovered "We have discovered the secret of life."the secret of life."

14

Kesatuan molekul DNA mengalami perubahan menjadi Kesatuan molekul DNA mengalami perubahan menjadi eukromatin, heterokromatin, dan kromosom sejalan eukromatin, heterokromatin, dan kromosom sejalan dengan siklus seldengan siklus sel

kromosom

heterokromatin(eukromatin)

15

Siklus SelSiklus Sel

16

17

Bentuk kromosom di dalam sel ada empat macam, yaitu: Bentuk kromosom di dalam sel ada empat macam, yaitu: 1) metasentrik, 2) akrosentrik, 3) submetasentrik, dan 4) 1) metasentrik, 2) akrosentrik, 3) submetasentrik, dan 4) telosentriktelosentrik

18

Setiap Setiap organisma organisma memiliki memiliki jumlah jumlah Kromosom Kromosom yang berbedayang berbeda

19

Kariotipe Kromosom Pengaturan kromosom berasarkan Pengaturan kromosom berasarkan pajang, jumlah, dan bentuk pajang, jumlah, dan bentuk kromosom sel somatiskromosom sel somatis

20

Gene (Gen) ada pada kromosom, gen adalah daerah di Gene (Gen) ada pada kromosom, gen adalah daerah di dalam kromosom atau DNA yang membawa sifat dalam kromosom atau DNA yang membawa sifat keturunanketurunan

• a region of DNA that controls a hereditary characteristic.

• It usually corresponds to a sequence used in the production of a specific protein

21

Susunan gene (Gen) pada kromosom dan nukleotidaSusunan gene (Gen) pada kromosom dan nukleotida

• 1 kromatin/kromosom ⇒ protein histon + DNA• 1 kromatin ⇒ ribuan gen• 1 gen ⇒ 1 molekul DNA• 1 molekul DNA ⇒ ribuan nukleosom• 1 nukleosom ⇒ ribuan nukleotida------------------------------------------------- Jadi 1 gen ⇒ ribuan nukletioda

unit strukturalUnit bahan genetis fugsional

22

Molekul DNA dan Molekul DNA dan RNA berfungsi dalam RNA berfungsi dalam sintesis protein sintesis protein

23

Dogma Sentral ⇒ pada sintesis protein

Tugas Terstruktur: (1 kelompok = 4 orang)A.Molekul DNA melakukan duplikasi (replikasi), jelaskan proses itu dan kaitkan dengan siklus selB.Sintesis protein meliputi: transkrpsi dan translasi jelaskan proses masing-masing dan susunlah sebagai sebuah proses

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.

1.Polimerase DNA : enzim yang berfungsi mempolimerisasi nukleotida-nukleotida2.Ligase DNA : enzim yang berperan menyambung DNA

utas lagging3.Primase DNA : enzim yang digunakan untuk memulai polimerisasi DNA pada lagging strand4.Helikase DNA : enzim yang berfungsi membuka jalinan

DNA double heliks5.Single strand DNA-binding protein : menstabilkan DNA

induk yang terbuka

Replikasi DNA melibatkan :

Garpu replikasi/Growing Fork• Leading strand: sintesis DNA terjadi secara

kontinu• Lagging strand: sintesis DNA terjadi melalui

pembentukan utas-utas pendek

Origin meninisiasi replikasi DNA pada waktu yang berbeda

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

Transkripsi

• Proses pengkopian/penyalinan molekul DNA menjadi utas RNA yang komplementer.

• Melibatkan RNA Polymerase

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

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’.

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.

•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.

•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

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

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

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.

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

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.

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.