11

MEKANISMEMEKANISME

ALUR GENETIKALUR GENETIK

22

DNA DNA StructureStructure

33

3-Dimensional Model of 3-Dimensional Model of DNADNA

44

55

Thn 1953 James Watson dan

Francis Crick

struktur DNA double helix

(sulur ganda)

↓

Dogma Pusat molekular genetika

3 tahap utama pengolahan informasi genetik

1.Replikasi

DNA induk menjadi molekul DNA anak yang

memiliki deret sama persis dengan deret nukleotida

pada induk

66

2.Transkrpsi

proses dimana sebagian pesan genetik pada DNA

dituliskan kembali dalam bentuk RNA

3. Translasi

Pesan genetik yang disandi oleh RNA

ditranslasikan oleh Ribosom menjadi 20 huruf

alfabet pada struktur protein

77

The Central DogmaThe Central Dogma

88

DNA menyimpan informasi genetikDNA menyimpan informasi genetikThn 1868 Friedrich Misher Thn 1868 Friedrich Misher mengisolasi senyawa yang mengandung Fosfatmengisolasi senyawa yang mengandung Fosfat dinamakannya NUKLEINdinamakannya NUKLEIN

Thn 1928 Frederick Griffith (bakteriologist)Thn 1928 Frederick Griffith (bakteriologist) menyimpulkan adanya suatu faktor pengubah di dalam menyimpulkan adanya suatu faktor pengubah di dalam sel ganas yang telah dimatikan dapat masuk ke dalam sel ganas yang telah dimatikan dapat masuk ke dalam sel hidup yang tidak ganas dan menjadikannya ganas sel hidup yang tidak ganas dan menjadikannya ganas dan berkapsuldan berkapsul

Thn 1943 Oswald T.Avery, Colin McLeod& Maclyn McCarty Thn 1943 Oswald T.Avery, Colin McLeod& Maclyn McCarty Mengekstrak DNA dari Pneumococcus ganas yang telah Mengekstrak DNA dari Pneumococcus ganas yang telah dimatikan oleh panas menambahkan ke sel yg tidak ganasdimatikan oleh panas menambahkan ke sel yg tidak ganas Pneumococcus yang tidak ganas Pneumococcus yang tidak ganas ganas ganas

99

Thn 1952 Alfred D. Hershey & Marta Chase

Memperlihatkan melalui pelacakan isotop bahwa bilamana bakteriofag T2 menginfeksi sel inangnya E.coli maka yang menginfeksi adalah DNA partikel virus T3.

1010

Griffith’s ExperimentGriffith’s Experiment

1111

1212

REPLIKASI

-Tiap untaian sulur ganda DNA digunakan sebagai suatu cetakan bagi replikasi DNA keturunan yg bersifat komplementer hipotesa Watson - Crick

3 pola replikasi :

1.Konservatif

satu dupleks DNA menghasilkan dua untaian baru

2.Semikonservatif

tiap dupleks DNA menghasilkan satu untaian induk dan

satu untaian baru Matthew Meselson & Franklin Sthal

1313

3.Dispersif (penyebaran) tiap untaian DNA keturunan mengandung potongan pendek dari induk dan DNA baru yg bergabung secara acak

-DNA bakteri dan DNA virus yang mempunyai bentuk sulur ganda melingkar akan melangsungkan replikasi secara dua arah John Cairns

-Replikasi DNA eukaryotik dimulai pada banyak titik awal dan berlangsung serentak

-DNA beberapa virus direplikasikan dengan mekanisme menggulung satu arah

1414

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.

1515

1616

Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal oleh enzim helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA. Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk oligonukleotida RNA yang disebut primer (5) dan molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebut leading strand (2) dan lagging strand (1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus mensintesis segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4) kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strand tersebut

1717

ENZIM YANG BERPERAN PADA REPLIKASI DNA

1.Topoisomerase meniadakan atau menimbulkan proses superberpilin

2.Helicase enzim yang berfungsi membuka jalinan DNA double heliks

3.DNA Polymerase

ada 3 yaitu :

a.Polimerase I

memperpanjang rantai DNA

b.Polimerase II

mekanisme kerja belum jelas

1818

c.Polimerase III enzim utama yang berperan untuk memperpanjang rantai DNA, bentuk molekul besar dengan BM 550.000- holoenzim polimerase sistem enzim ini mengandung Zn+2 dan membutuhkan Mg+2

4.Primase : enzim yang digunakan untuk memulai polimerisasi DNA pada lagging strand

5.Ligase : enzim yang berperan menyambung DNA utas lagging

6.Single stranded binding protein menstabilkan DNA induk yang terbuka

1919

DNA, RNA, Transcription, TranslationDNA, RNA, Transcription, TranslationDNA replication

2020

Transcription of Transcription of DNADNA

2121

TRANSKRIPSI-berlangsung dalam inti sel

-merupakan pemindahan informasi genetik ke dalam RNA

-DNA double helix akan membuka sebagia

-hal ini dipengaruhi oleh enzim RNA Polimerase

-akan terbentuk mRNA yang sifatnya komplementer

dari DNA tsb

-mRNA meninggalkan nukleus melalui pori-pori

membran nukleus

menuju ribosom dalam sitoplasma

-Dalam sitoplasma t RNA akan mengikat asam amino

yang telah berikatan dengan ATPRibosome

2222

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

2323

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.

2424

•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.

2525

•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

2626

Messenger RNA (mRNA / dRNA)

-dinamai oleh Francois Jacob dan Jaques Monod,1961

-untaian tunggal yang panangnya beragam ,ditentukan oleh panjang polipeptida yang akan disandi

lbh panjang ada pengawal yg tdk membawa sandi

dan pengantara/ intergenik yg tidak ditranslasi

-tdd:monogenik/monosistronik satu polipeptida

poligenik/polisistronik dua/lebih polpeptida

-dibuat oleh Polimerase RNA yg dikendalikan oleh DNA

2727

Transfer Transfer RNARNA

2828

TranslationTranslation::

Part 1Part 1

2929

TranslatioTranslation: n:

Part 2Part 2

3030

Translasi proses penerjemahan urutan nukleotida yg ada pd molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yg menyusun suatu polipeptida atau protein Bentuk molekul mRNA adalah ORF (open reading frame; kerangka baca terbuka) Ciri ORF : 1. Kodon inisiasi translasi, yaitu ATG pada DNA (AUG pd mRNA) 2. Serangkaian urutan nukleotida yg menyusun banyak kodon 3. Kodon terminasi translasi yaitu TAA (UAA pada mRNA); TAG (UAG pada mRNA) atau TGA (UGA pada mRNA)

Kodon (kode genetik) : urutan nukleotida yg terdiri atas 3 nukleotida berurutan (triplet codon) yg menyandi suatu asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pd mRNA) mengkode asam amino metionin)

3131

-Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin yg mengawali struktur suatu polipeptida (protein)

-Pd prokariot, asam amino awal ini berupa formil metionin (fMet)

-Dlm proses translasi, rangkaian nukleotida pd mRNA akan dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino -Pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pd DNA atau AUG pd mRNA)

3232

Translasi berlangsung di dlm ribosom Ribosom tersusun oleh 2 subunit, yi subunit kecil dan besar

Proses translasi :

1. Inisiasi; 2. pemanjangan poli-asam amino (elongasi) 3. pengakhiran (terminasi) translasi

-Proses translasi membutuhkan tRNA (aminoasil tRNA) yg berfungsi membawa asam amino spesifik

3333

-terdapat 20 macam tRNA yg membawa ±20 asam amino -Proses pengikatan tersebut dikenal sebagai tRNA charging (penambahan muatan berupa asam amino)

-Semua tRNA mempunyai ujung 3’ yaitu CCA, sedangkan penambahan asam amino terjadi pada residu adenosin (A) yang dikatalisa oleh aminoasil tRNA sintetase -Selain pengikatan asam amino, tahapan pra-inisiasi adalah dissosiasi ribosom menjadi 2 subunit, yi subunit besar dan kecil karena pembentukan kompleks inisiasi berlangsung pd subunit kecil

 

3434

Dissosiasi dibantu oleh faktor inisiasi (initiation factor = IF)

yaitu IF-1; IF-2 dan IF-3)

Pd E. coli, hanya IF-1 dan IF-3 yang membantu dissosiasi

IF-1 mendorong terjadinya dissosiasi,

sedangkan IF-3 mengikat subunit kecil untuk tidak berasosiasi kembali dengan subunit besar

3535

Tahap pertama dlm proses translasi pd prokariot adalah penggabungan mRnA, subunit 30S dan formilmetionil-tRNAf (fMet-tRNA) membentuk kompleks inisiasi 30S

Pembentukan kompleks tsb. Memerlukan GTP dan beberapa protein yg disebut faktor inisiasi IF-3 berikatan dg 30S dan distabilkan oleh IF-1 dan IF-2

Setelah ketiga IF berikatan, maka mRNA dan amino asil tRNA akan bergabung dlm ikatan tsb Pd prokariot, asam amino pertama yg digabungkan adalah N-formil metionin (fMet)  

3636

Proses pemanjangan terjadi dlm 3 tahapan :

1. pengikatan aminoasil-tRNA pd sisi A yg ada

di ribosom

2. pemindahan rantai polipeptida yg tumbuh dari tRNA

yg ada pd sisi P ke arah sisi A dg membentuk ikatan

peptida

3.Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon

selanjutnya yang ada disisi A

3737

-Proses pemanjangan polipeptida berlangsung sangat cepat -Pd. E. coli penambahan satu asam amino pd polipeptida memerlukan waktu 0,05 detik sehingga apabila tda 300 asam amino, maka hanya diperlukan waktu selama 15” -Ribosom membaca kodon-kodon pd mRNA dari ujung 5’ ke 3’

-Hasil translasi adalah molekul polipeptida dengan ujung amino dan karboksil. Oleh karena itu, sintesis protein berlangsung dari ujung amino ke ujung karboksil

-Translasi akan berakhir pd waktu salah satu dari ketiga kodon terminal (UAA, UGA, UAG) yg ada pd mRNA mencapai posisi A pd ribosom

3838

-Dlm proses translasi, setiap kodon berpasangan dg antikodon yg sesuai yg tdpt pd molekul tRNA

-Kodon metionin (AUG) mempunyai komplemen dlm bentuk antikodon UAC yg terdapat pd tRNA

-Pd saat tRNA yg membawa asam amino diikat ke dlm sisi A ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dg kodon yg sesuai yg ada pd sisi A tsb -Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yg disambungkan ke dlm polipeptida yg sedang disintesis di dlm ribosom   

3939

Ada beberapa kodon (kode genetik) yg berbeda untuk satu asam amino yg sama Dikenal 64 macam kodon,

3 diantaranya yaitu TAA (UAA pd mRNA), TAG (UAG pd mRNA) dan TGA (UGA pd mRNA)tidak mengkode asam amino apapun karena ketiga kodon tsb merupakan kodon untuk mengakhiri (terminasi) proses translasi.   

4040

4141