2.struktur molekul dna dan rna

73
K.M. Arsyad Bagian Biologi Kedokteran dan Andrologi Fakultas Kedokteran Universitas Sriwijaya

Upload: fadlydr

Post on 29-Dec-2015

81 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

DNA

TRANSCRIPT

K.M. ArsyadBagian Biologi Kedokteran dan Andrologi

Fakultas KedokteranUniversitas Sriwijaya

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Pada akhir kuliah mahasiswa menguasai pengetahuan dan pemahaman tentang :

1. Struktur molekul DNA

2. Sruktur molekul RNA

3. Kaitan DNA dan RNA dengan masalah kedokteran dan kesehatan

MATERI PEMBELAJARAN

1. Struktur molekul DNA

2. Struktur molekul RNA

The double helix.A DNA molecule, showing how the two strands attach to each other. The backbone of each strand is formed by ribose sugar (S) and phosphate group (P) bonds between the nucleotides. The bases form hydrogen bonds with their specific partner on the opposite strand; adenine (A) binds with thymine (T) and cytosine (C) binds with guanine (G).

Struktur DNA

STRUKTUR DNA

STRUKTUR DNASTRUKTUR DNA

NUKLEOTIDA DNA

The chemical structure of DNA.a | The chemical structure of the nucleotide adenine triphosphate (ATP). Nucleotides are made up of a sugar molecule called ribose, a phosphate group and nitrogen-containing base (in this case adenine (A)). RNA differs from DNA by having an -OH group at position 2 of the ribose molecule, instead of DNA's -H group. b | The nucleotides bind to each other through their ribose and phosphate groups, forming the structural backbone of the DNA or RNA molecule. This leaves the bases free to pair with their partner from another strand.

NUKLEOTIDA

Nukleotida terdiri dari 3 bagian:

• Gula berkarbon 5 (pentosa)

• Basa : struktur cincin yang ber-Nitrogen

• Ada 1, 2, atau 3 gugus fosfat yang terikat pada atom Carbon 5’ dari pentosa

DEOKSIRIBOSA

Basa DNA

• Suatu struktur cincin yang mengandung nitrogen

• Disebut basa karena pada atom nitrogen terdapat sepasang elektron yang tidak terbagi jadi dapat menarik proton.

BASA DNA

• Empat basa yang berlainan pd DNA

1. Adenin (A) dan Guanin (G) yang mempunyai struktur cincin ganda (Purin) ;

2. Timin (T) dan cytosin (C) yang mempunyai struktur cincin tunggal (Pirimidin).

• Pada RNA tidak terdapat Timin (T) melainkan Urasil (U).

Basa DNA

• Atom N no 9 dari Purin, dan

• Atom N no 1 dari Pirimidin,

terikat pada atom C no 1’ Pentosa.

• Kombinasi sebuah Basa dengan sebuah gula Pentosa disebut Nukleosida

ADENIN - TIMIN

GUANIN - CYTOSIN

Ikatan hidrogen nukleotida

Gugus fosfat

• Terikat pada atom C no 5’ dari pentosa. • Setiap ada penambahan 1 nukleotida

baru maka nukleotida tersebut terikat di atom C no 3’ dari pentosa

• Saat terjadi ikatan tersebut, fosfat ke 2 dan ke 3 suatu nukleosida trifosfat dikeluarkan sehingga terjadi pem - bebasan energi

Struktur Helical DNA

DNA kidal (Z DNA)

• DNA kidal (1979) dari MIT dilaporkan bahwa DNA dapat sebagai heliks ganda yang kidal

• Analisis dari pola menunjukkan suatu heliks ganda yang pitanya memutar berlawanan dengan arah jarum jam

• Heliks ganda pada DNA kidal (Z DNA) adalah lebih panjang

• Diameter 18 Å dan memerlukan 12 pasang basa untuk membuat satu putaran penuh.

Macam DNA dan Replikasi Semikonservatif

• Tiap jalur DNA dan RNA mempunyai suatu arah dan dibaca ke arah 5’ -- 3’

• Jadi sebuah molekul DNA dengan urutan 5’ ATCCGTG 3’ tidaklah sama dengan urutan 5’ GTGCCTA 3’

Macam DNA dan Replikasi Semikonservatif

• Jumlah Adenin selalu sama dengan jumlah Timin dan

• jumlah Guanin selalu sama jumlahnya dengan cytosin (ekuivalen Chargaff’s).

• Jumlah DNA dan komposisi basa di dalam setiap sel adalah sama kecuali gamet, mempunyai DNA separuh dari jumlah sel lainnya.

Macam DNA dan Replikasi Semikonservatif

• DNA : heliks ganda yaitu dua rantai polinukleotida yang saling berpilin dan antiparalel

• Tiap 10 nukleotid dan 34 Å terdapat satu putaran sempurna dari heliks tersebut

• Diameter heliks : 20 Å

Macam DNA dan Replikasi Semikonservatif

STRUKTUR MOLEKUL RNA

Struktur kimiawi molekul

PURIN

PIRIMIDIN

Ekstrak RNA dari suatu sel menghasilkan

1. messenger RNA (mRNA)

2. transfer RNA (tRNA)

3. ribosomal RNA (rRNA)

1. Molekul mRNA Sel Eukariotik

• Ukuran dan stabilitas paling heterogen

• Ukuran bervariasi tergantung banyaknya pesan yang dibawa

STRUKTUR DAN TRANSKRIPSI RNA

THE RNA FAMILY.

In recent years the number of members in the RNA family has grown rapidly. In addition to the coding messenger RNAs (mRNAs) and transcriptional RNAs (ribosomal RNAs (rRNAs) and transfer RNAs (tRNAs)), another subfamily called small RNAs has been discovered, each member of which has its own particular function.

THE RNA FAMILY.

The small RNA subfamily contains :

1.small interfering RNAs (siRNAs),

2.microRNAs (miRNAs; which include small temporal RNAs (stRNAs),

3.small nucleolar RNAs (snoRNAs) and

4.small nuclear RNAs (snRNAs).

DNADNA RNARNA

Ujung 5’ 3’ 5’ 3’Ujung 5’ 3’ 5’ 3’

Rantai Kembar TunggalRantai Kembar Tunggal

Gula Deoksiribosa RibosaGula Deoksiribosa Ribosa (dR) (R)(dR) (R)

Basa G C G CBasa G C G C

T A U AT A U A

Perbedaan DNA dan RNAPerbedaan DNA dan RNARantai : - Kembar – TunggalRantai : - Kembar – TunggalGula : - Deoksiribosa – RibosaGula : - Deoksiribosa – RibosaBasa : - T - U Basa : - T - U

T: Timin, U : Urasil, G : Guanin A : Adenin C : Sitosin T: Timin, U : Urasil, G : Guanin A : Adenin C : Sitosin

mRNA

• Disintesa oleh DNA di dalam nukleus kemudian dibawa ke ribosom di dalam sitoplasma

• Memberikan informasi kepada ribosom akan jenis protein yang akan disintesa

mRNA dalam sitoplasma sel mamalia (manusia) sudah melalui pemrosesan (splicing) dari mRNA yang disintesa langsung dari DNA di dalam nukleus

mRNA

Splicing

• kebanyakan gen eukariot memiliki rangkaian-rangkaian penyandi (exon) yang disela oleh rangkaian – rangkaian bukan penyandi (intron).

• Molekul-molekul RNA eukariot menjalani “splicing” untuk menghilangkan rangkaian – rangkaian intron.

• Intron selalu dimulai dengan GU dan berakhir dengan AG.

SplicingSplicing

2 315’ UTR 4 3’ UTRmRNA

1 2 3 4

Start (AUG) Stop (UGA, UAA, UAG)

5’ UTR 3’ UTR

Primary RNA

1 2 3 4

Start (AUG) Stop (UGA, UAA, UAG)

5’ UTR 3’ UTR

exons

introns

UTR: untranslated

Molekul mRNA Sel Eukariotik

• bertindak sebagai pola cetakan untuk membentuk polipeptida

• membawa kodon-kodon

• mengatur urutan asam amino dari polipeptida yang disusunnya

Molekul mRNA Sel Eukariotik

• Mempunyai ujung terminal 5’ yang ditutup (CAP) oleh 7-metilguanosin trifosfat

• Kemungkinan CAP terlibat dalam pengenalan mRNA pada translasi

• CAP membantu menstabilkan mRNA dari enzim 5’-eksonuklease.

Molekul mRNA Sel Eukariotik

• Ujung terminal 3’-OH mengikat polimer residu Adenilat dengan panjang 20 – 250 nukleotida yang dikenal dengan ekor poli A (poli ‘A’ tail)

• Berfungsi untuk mempertahankan stabilitas mRNA spesifik terhadap enzim 3’-eksonuklease

2. Molekul tRNA

• merupakan RNA terpendek

• masing-masing tRNA terdiri dari hanya 70 – 90 nukleotid

• berukuran sama untuk bermacam-macam sel

• sedimentasi konstan 4S

tRNA

• Beraksi sebagai Acceptor untuk asam amino yang telah diaktivasi dan

• Beraksi sebagai Adaptor untuk transportasi asam amino ke tempat protein disintesa pada template dari mRNA

tRNA

• Bertugas membawa asam amino yang sudah diaktivasi dan

• menterjemahkan kodon - kodon mRNA

tRNA

• Pada ujung 3’ semua molekul tRNA mempunyai nukleotid terminal dengan urutan pCpCpA

• Pada ujung 5’ umumnya adalah asam guanilik dimana ekstra 5’ fosfat melekat

Molekul tRNA

• Berfungsi untuk mengikat asam-asam amino yang akan disusun menjadi polipeptida

• Setiap asam amino memerlukan tRNA khusus

• Paling sedikit ada 20 spesies molekul tRNA dalam setiap sel

Molekul tRNA

Struktur daun semanggi terdiri dari:

Empat lengan yang dipisah oleh empat segment pendek (3 sampai 7 pasangan basa) dari molekul yg mengandung struktur double helix

Molekul tRNA

• Pertama, lengan akseptor yaitu triplet CCA pada ujung 3’ yang bebas terikat secara kovalen pada asam amino spesifik.

• Gugus karboksil pada asam amino dilekatkan lewat ikatan ester kepada gugus 3’-hidroksil pada Adenosil (A).

Molekul tRNA

• Kedua, antikodon yang akan berkomplementer dengan kodon pada mRNA saat translasi

Molekul tRNA

• Ketiga lengan DHU diberi nama berdasarkan keberadaan basa dihidrouridin

Molekul tRNA

• Keempat, lengan TΨC untuk rangkaian ribothymidine (T), pseudoridine (U), methylcytosine (C), methylguanine (G), juga inosinic acid.

• Lengan ini akan berinteraksi dengan region komplementer 5S rRNA selama sintesa protein.

tRNA mempunyai bentuk 3 dimensional berlipatan

3. Molekul rRNA

• Disintesa dalam nukleolus

• dikeluarkan ke sitoplasma

• Ribosomal RNA bersama-sama protein tertentu membentuk ribosom yang terlibat dalam sintesa protein

Komponen Ribosom

• Ribosom 60 - 65 % terdiri dari rRNA dan

• 35 – 40% terdiri dari protein

Molekul rRNA

• Molekul rRNA penting dalam pengikatan mRNA pada ribosom serta translasinya

Heterogeneous nuclear RNA (hnRNA)

• Merupakan precursor mRNA

• HnRNA lebih panjang (4000 – 20.000 atau lebih nukleotid) dari pada mRNA matur (1800 nukleotid)

• hnRNA mempunyai half-life yang pendek (dalam menit)

hnRNA

• pada ujung 5’ ada cap site

• kebanyakan pada ujung 3’ tidak di poli -Adenilat

• ¾ dari total hnRNA tidak keluar dari nukleus dan dihancurkan di dalam nukleus

snRNP dan scRNP

• Sel eukariotik mengandung RNA kecil dan stabil bersama-sama dengan suatu protein membentuk RiboNucleoprotein Particles (RNP)

• Menurut letak tempatnya ada dua macam yaitu snRNP (di nucleus) dan scRNP (di sitoplasma)

snRNP dan scRNP

• SnRNA mempunyai 7 U-snRNA

• U1 dan U2 terlibat dalam splicing

• U3 dalam processing rRNA nucleolus,

• yang lain mungkin juga terlibat dalam RNA processing.

snRNP dan scRNP

• ScRNP mengandung signal recognation particle (SRP) yang diperlukan untuk ekspor protein ke ER (endoplasmic Reticulum)

From DNA to mRNA

• Sel telur mengandung ± 1000 nukleoli yang semuanya memproduksi rRNA untuk berperan dalam sintesa protein

• Sel sperma dewasa, sedikit atau tidak ada sintesa protein, tidak memiliki nukleolus sama sekali

• Pertanyaan :1. Apa pendapat anda ?2. Apa kaitannya dengan kecacatan bawaan

dan usia ibu?3. Apa yang terjadi jika informasi genetik dari

DNA salah atau dtrjemahkan salah oleh RNA?

4. RNA yang mana ?