Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

27
dr. Prategrini P.Sucifaalinda STIKES MUHAMMADIYAH BANJARMASIN DESEMBER 2008

Transcript of Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

Page 1: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

dr. Prategrini P.Sucifaalinda

STIKES MUHAMMADIYAH BANJARMASIN

DESEMBER 2008

Page 2: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

Merupakan proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa) menjadi protein.

Informasi yang dibawa oleh bahan genetik tidak bermakna apapun apabila tidak diekspresikan menjadi fenotip.

Proses ekspresi genetik :◦ Replikasi DNA◦ Transkripsi DNA◦ Translasi DNA

Page 3: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 3

DNA terdiri dari dua pita yang saling terpilin (Double stranded DNA = DS-DNA) dikenal dengan istilah “Double Helix”

Dibuat pertama kali oleh James D. Watson dan Francis Crick diperbaiki modelnya oleh Wilkins

DNA sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun setiap organisme yang terletak didalam inti sel.

Peranan utama dalam sel sebagai materi genetik

Page 4: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 4

Fungsi DNA◦ Menyediakan instruksi untuk semua generasi

masa depan sel tunggal dan keseluruhan organisme multiseluler

◦ Mengendalikan aktivitas sel dengan menentukan sintesis enzim dan protein lain

◦ Terdapat unit informasi yaitu gen yang dapat menentukan rangkaian asam amino suatu protein tertentu

Page 5: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 5

Struktur DNA1. DNA termasuk kelas molekul organik yang

disebut asam nukleat.2. Nukleotida yang merupakan submit asam nukleat

saling dihubungkan oleh ikatan fosfodiester.3. Kedua ujung polinukleotida berbeda satu sama lin

membuatnya menjadi suatu molekul polar.4. DNA heliks ganda5. Kedua untai molekul DNA dipasangkan oleh

pasangan basa komplementer6. Variasi DNA ditemukan pada rangkaian linear

pasangan basa di sepanjang molekulnya.

Page 6: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 6

Setiap nukleotida terdiri dari :a. Deoksiribosa, suatu gula berkarbon 5b. Gugus fosfat, yang terikat pada karbon 5’

deoksiribosac. Basa nitrogen, yang terdiri dari empat jenis

berbeda yaitu 2 purin dan 2 pirimidin Struktur molekul DNA yaitu atom karbon

berwarna hitam, oksigen warna merah, nitrogen warna biru, fosfor warna hijau dan hidrogen warna putih.

Page 7: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 7

Setiap nukelotida di satu untai berpasangan dengan satu nikleotida spesifik pada untai yang lain Purin dan pirimidin. Basa purin (adenin, guanin), basa

pirimidin (timin dan sitosin). Adenin (A) berpasangan dengan timin (T). Guanin (G) berpasangan dengan sitosin (G)

Pasangan basa komplementer dihasilkan dari pembentukan ikatan hidrogen antara pasangan yang spesifik

A-T membentuk dua ikatan hidrogen G-C membentuk tiga ikatan hidrogen

Page 8: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 8

Berperan dalam ekspresi genetik RNA merupakan perantara antara informasi

yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.

Struktur RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida.

Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa dan satu gugus basa nitrogen.

Page 9: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 9

RNA DUTA (MESSENGER RNA, mRNA) Dibentuk oleh DNA di dalam nukleus Merupakan RNA terpanjang Berperan membawa kode genetik dari DNA

RNA RIBOSOM (RIBOSOMAL RNA, rRNA) Dibentuk oleh DNA, banyak terdapat di dalam ribosom Berperan sebagai mesin rakit asam amino pada proses

sintesis protein dan bergrak ke satu arah sepanjang mRNA

RNA TRANSFER (TRANSFEngR RNA, tRNA) Dibentuk oleh DNA, berada dalam sitoplasma Merupakan RNA terpendek Berperan menterjemahkan kodon dari mRNA dan mengangkut

asam amino yang sesuai dengan mRNA dari sitoplasma ke ribosom utk disusun menjadi protein

Page 10: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 10

Sifat yang membedakan

DNA RNA

Gula yang menyusun deoksiribosa ribosa

Bentuk normal Double stranded dan single stranded

Single stranded

Basa purinBasa pirimidin

Guanin, AdeninTimin, Sitosin

Guanin, AdeninUrasil, Sitosin

Jenis/macam Hanya satu 3, RNA duta; RNA transport; RNA ribosom

Tempat Inti Inti sitoplasma dan ribosom

Kadar Tetap Berubah tergantung aktifitas sintesis protein

Page 11: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 11

Adalah proses perbanyakan bahan genetik (genom DNA dan RNA)

Kemampuan replikasi DNA ada 2 cara yaitu :◦ Autokatalis : kemampuan memperbanyak diri◦ Heterokatalis : kemampuan DNA mensintesis

molekul lain seperti RNA dan protein Replikasi DNA sangat cepat dan akurat,

diperkirakan 500 nukleotida direplikasi setiap detik.

Page 12: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 12

Model Replikasi DNA :a. Replikasi Konservatif

Rantai polinukleotida induk tidak membuka dan kedua rantai polinukleotid Yng dibentuk terdiri atas rantai polinukleotida baru

b. Replikasi dispersifKedua rantai polinukleotida induk terputus-putus dan berfungsi sebagai cetakan.

c. Replikasi semikonservatifSetiap molekul DNA anak pada satu untai DNA parental (lama) dipertahankan untuk berpasangan dengan satu untai yang baru disintesis.

Model Replikasi yang banyak digunakan adalah mod

Page 13: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 13

Replikasi DNA merupakan ciri DNA sehingga salinan identik gen dapat diteruskan ke generasi berikutnya.

Setiap untai berfungsi sebagai cetakan untuk menyintesis DNA komplementer baru sesuai dengan aturan khusus pasangan basa

DNA polimerase menyintesis DNA dengan menghubungkan setiap pasangan nukleotida baru ke ujung 3’ untai DNA yang sedang tumbuh

Page 14: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 14

1. InisiasiReplikasi diawali ketika protein spesifik mengenali dan

berikatan dengan tempat khusus di sebuah kromosom yang disebut sumber replikasi.

2. PengolahanReplikasi berjalan pada struktur yang disebut garpu

replikasi.a. Arah 5’ ke 3’b. Elongasi yang kontinuc. Sintesis untai tertinggald. Molekul lain DNA polimerase menyintesis untai yang

mengikuti dan tertinggal arah pada garpu replikasi.

Page 15: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 15

Kompleks Replikasi DNA polimerase◦ Untuk menggabungkan deoksiribonukleoside trifosfat

Enzim pada garpu replikasi◦ DNA helikase : untuk mempermudah membuka rantai

ganda DNA menjadi dua buah rantai tunggal◦ Protein pengikat untai tunggal◦ RNA primase

Eksonuklease DNA ligase : untuk menyambung bagian-bagian

rantai tunggal DNA yang baru terbentuk

Page 16: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 16

Transkripsi adalahPembentukan mRNA dari salah satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. mRNA membawa pesan DNA untuk memilih polipeptida yang sesuai dalam sintesis protein

Translasi adalah◦ Proses penerjemahan urutan nukleotida yang

ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein

Page 17: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 17

1. Penudungan (copping)2. Inisiasi (start)3. Elongasi (pemanjangan untai nukelotida

RNA4. Terminasi (stop)5. Splicing (pelepasan ekson-ekson)6. Mengangkut mRNA keluar inti lewat pori

inti dan masuk ke sitoplasma

Page 18: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 18

1. Pengaktifan asam amino, yang diaktifkan oleh enzim aminoasil tRNA sintetase

2. Inisiasi (dorongan start)3. Elongasi (pemanjangan)4. Terminasi (pengakhiran)5. Pelipatan dan pemprosesan

Page 19: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 19

Urutan sintesis protein1.Transkripsi : ss DNA membentuk ss RNA yaitu RNA

duta yang membawa informasi genetik untuk sintesis protein

2.Fase Inisiasi : RNA duta sampai di ribosom dan RNA ribosom mengkode asam amino sesuai dengan informasi genetik yang dibawa RNA duta. RNA transpor membawa asam amino yang sesuai ke ribosom

3.Fase Translasi : RNA duta sebagai “cetakan” mulai bekerja menerjemahkan kode triplet (kodon) yang sesuai dengan antikodon RNA transpor

Page 20: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 20

4. Fase Elongasi : RNA duta menggabungkan asam amino-asam amino yang seduai dengan protein

5. Fase Terminasi : kodon yang berisi “NONSENSE CODE” akan bertindak sebagai terminator (penghentian proses)

Page 21: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 21

Kode yang dibuat untuk menandai informasi genetik yang dibawa oleh DNA.

Dituliskan dalam rangkaian huruf yang disusun oleh empat macam basa nukleotida yaitu A(Adenin), G (Guanin), C (Sitosin), dan T (Timin); dalam RNA Timin digantikan dengan U (Urasil).

Kodon sebanyak 64 macam tersebut dikenal sebagai kode genetik universal.

Page 22: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 22

Kodon adalah urutan basa nukleotida yang terdiri dari 3 nukleotida berurutan (triplet kodon) yang menyandi asam amino tertentu.

Kodon disusun dengan variasi 4 huruf dengan susunan 3 huruf berurutan, sehingga ada 64 kombinasi berbeda.

Page 23: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 23

Namun tidak semua ke-64 kodon mengkode asam amino.

UUU, UAG dan UGA merupakan kodon yang memberikan sinyal “berhenti” atau “stop”, yang artinya biosintesis polipeptida akan berhenti pada lokasi kodon-kodon ini. Selebihnya ada 61 kodon pengkode asam amino.

Kodon AUG memberikan sinyal “mulai” atau “start”, yang juga mengkode asam amino metionin.

Page 24: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 24

Ala/A Alanin dikode oleh GCU, GCC, GCA, GCG

Arg/R Arginin dikode oleh CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG, AGG

Asn/N Aspargin dikode oleh AAU, AAC Asp/D Asam Aspartat dikode oleh GAU, GAC Cys/C Sistein dikode oleh UGU, UGC Gln/Q Glutamin dikode oleh CAA, CAG Gly/E Asam Glutamat dikode oleh GAA, GAG

Page 25: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 25

Gly/G Glisin dikode oleh GGU, GCG, GGA, GGG

His/H Histidin dikode oleh CAU, CAC Ile/I Isoleusin dikode oleh AUU, AUC, AUA “Start” dikode oleh AUG Leu/L Leusin dikode oleh UUA, UUG, CUU,

CUC, CUA, CUG Lys/K Lisin dikode oleh AAA, AAG Met/M Metionin dikode oleh AUG

Page 26: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 26

Phe/F Phenilalanin dikode oleh UUU, UUC Pro/P Prolin dikode oleh CCU, CCC, CCA, CCG Ser/S Serin dikode oleh UCU, UCC, UCA,

UCG, AGU, AGC Thr/T Treonin dikode oleh ACU, ACC, ACA,

ACG Trp/T Triptofan dikode oleh UCG Tyr/W Tirosin dikode oleh UAU, UAC Val/V Valin dikode oleh GUU, GUC, GUS dan

GUG “Stop” dikode oleh UAG, UGA, UAA

Page 27: Materi Genetik Dan Ekspresi Gen

SLIDE BY dr. RATIH 27