met as.nukleat 2011
DESCRIPTION
serbaserbiTRANSCRIPT
METABOLISME AS. NUKLEAT
dr. Ika R. SutejoLab Biokimia FK UJ
2012
POKOK BAHASAN
PENDAHULUAN
• Apakah gen itu?• Bagaimana gen dapat
mewariskan sifat dari generasi ke generasi?
KROMOSOM
Struktur mirip benang dan terdapat dalam inti sel (nukleus) yg membawa gen (sifat suatu individu)
Terdiri dari DNA, RNA, dan protein 35% dari kromosom adalah DNA
persenyawaan kimia pembawa materi genetik Kromosom RNA saja: virus Hepatitis C Kromosom DNA saja: virus Hepatitis B Kromosom DNA dan RNA: bakteri Escherichia
coli
GEN Sepenggal DNA yg memiliki urutan basa tertentu
dan berfungsi mengkode pembuatan satu macam polipeptida
Gen ini mengontrol sifat khusus dengan membuat suatu protein khusus dalam jumlah tertentu mengendalikan sifat-sifat makhluk hidup
Gen mengontrol pembuatan polipeptida/protein:1. polipeptida penyusun sel (sbg protein
struktural)2. polipeptida enzim (sbg protein fungsional)
DNA
Makromolekul yang tersusun oleh nukleotida sebagai molekul dasarnya
Bersama RNA disebut juga asam nukleat/asam inti (terdapat dalam nukleus).
DNA yang terdapat di luar nukleus: kloroplas, mitokondria, dan sentriol.
1. Menyimpan informasi genetik2. Replikasi DNA3. Sintesis protein Transkripsi
MATERI HEREDITAS
Percobaan thn 1950an Oswarld Avery, Colin MacLeod, dan Macyln Mc Carty DNA membawa sifat hereditas
Pada 1953 – Watson dan Crick menemukan stuktur DNA adalah rantai ganda dua benang polinukleotida yang berpilin.
DNA merupakan polimer (polynucleotides) dari nukleotida.
PENYUSUN AS.NUKLEAT
NucleotideNucleoside
GULA PENTOSA Yaitu gula dengan 5
karbon Ada 2 jenis, yaitu :
Deoksiribosa (DNA) punya sebuah atom hidrogen (H) pada C no 2
Ribosa (RNA) punya gugus hidroksil (OH) pada C no 2
Gula pentosa + Basa Nitrogen Nukleosida
Ikatan gula ribosa dengan basa nitrogen pada C1 ikatan glikosida
Ikatan gula ribosa dengan gugus fosfat pada C5 Antar nukleotida diikat o/ ikatan fosfodiester
hubungkan C3 & C5
Menghubungkan gula pd satu nukleotida ke gula pd nukleotida berikutnya dg ikatan fosfodiester membentuk punggung tangga
Gugus fosfat terikat pada atom C-5 dan C-3 fraksi gulanya
GUGUS FOSFAT
Macam: Purin: Guanin, Adenin Pirimidin: Cytosine, Urasil,
(RNA), Timin (DNA)
DNA: Timin (T) Adenine (A) Sitosin (C) Guanin (G)
RNA: Urasil (U) Adenin (A) Cytosin (C) Guanin (G)
BASA NITROGEN
BASA NITROGEN
• Pirimidin mempunyai struktur cincin tunggal, berikatan ke gula ribosa pada atom N-1 dari struktur cincinnya.
• Purin mempunyai struktur cincin ganda, berikatan ke gula ribosa pada atom N-9 dari struktur cincinnya.
Perhatikan: gugus fosfat Perhatikan: basa nitrogen
STRUKTUR DNA
Struktur molekul DNA: tangga berpilin (double helix) Basa nitrogen terletak di sisi dalam heliks, unit fosfat
dan deoksiribosa berada di sisi luar. Rantai polinukleotida dihubungkan oleh ikatan
hidrogen, A selalu berpasangan dengan T, diikat oleh 2 ikatan H. C selalu berpasangan dengan G,diikat oleh 3 ikatan H Chargaff’s rule A:T = 1:1; G:C = 1:1
Urutan basa N menentukan spesifisitas menggambarkan suatu molekul asam nukleat cukup dengan menuliskan urutan basa (sekuens)-nya saja
Misal: satu pita 5’-ATGC-3’ , maka pasangan komplementernya adalah 5’-GCAT-3’ dan bukan 5’-TACG-3’
PENGEMASAN DNA
Kromosom
1. Histon Fungsi: melindungi DNA dari kerusakan Muatan positif
2. DNA Muatan negatif Bentuk kebanyakan linier Sirkuler pada: virus, bakteri/prokariot, kloroplas,
mitokondria DNA mitokondria ayah tidak diturunkan pada
anak
22
Kromosom
Kromosom terkondensasi
Sebagian kromosom yang terurai
Serat kromatin 30 nm terisi nukleosom
Kromatin dengan untaian manik (beads on a string)
DNA double helix
Pengemasan DNA
Human diploid 23 pasang kromosom tdd 3 miliar pb 30.000-100.000 protein essensial Ada gen yg tdk diekspresikan/dikode
Gen yang tidak diekspresikan Intron Ulangan urutan fungsi belum jelas Jika bagian DNA yg berulang < 10 bp simple
sequence repeated DNA/DNA satelit DNA mini & mikrosatelit (antara 1-4 bp)
untuk sidik jari/finger print DNA
GENOM EUKARIOT & PROKARIOT
Ukuran lebih kecil &pendek
Satu molekul DNA sirkular
Gen tambahan disebut plasmid sifat ketahanan terhadap antibiotik
tidak ada intron & infrequency of repetitive sequences
molekul DNA linear di dalam kromosom & genom sirkular di mitokondria
Genom prokariot Genom Eukariot
REPLIKASI DNA
Pemindahan informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya
Terjadi pada saat sel akan membelah (fase S pada siklus sel)
Hipotesis mekanisme replikasi:
REPLIKASI DNA
Replikasi semikonservatif Masing-masing rantai menjadi cetakan pembentukan DNA baru
Dari 5’ ke 3’ DNA yang akan mengalami replikasi harus
dalam keadaan terpisah (disosiasi) terlebih dulu
Disosiasi tidak terjadi pada seluruh molekul DNA ada beberapa lokasi terbentuk gelembung replikasi.
TAHAPAN REPLIKASI
Protein inisiator
Helikase, swivel, unwinding molecul
& topoisomerase/gira
seSSBs
Primase/RNA polimerase
DNA polimerase III
DNA polimerase I & ligase
Protein inisiator : heliks ganda sedikit membuka. Enzim helikase: meneruskan pembukaan heliks
ganda SSBs: molekul protein spesifik yang menstabilkan
rantai tunggal DNA Sintesis DNA pada proses replikasi diawali
dengan pembentukan primer RNA oleh primase. Deoksiribonukleotida pertama akan terikat pada
C-3 dari primer RNA deoksiribonukleotida kedua dan seterusnya akan masuk dengan cara yang sama sesuai dg DNA cetakan, sehingga terjadi pemanjangan rantai (polimerisasi) dikatalisis oleh enzim DNA polimerase III.
Rantai DNA yang baru, sebagian disintesis dalam bentuk rantai yang tidak terputus (leading strand)
Sebagian berbentuk fragmen kecil dg ± 1.000 nukleotida: fragmen Okazaki (terikat primer RNA).
DNA polimerase I: pelepasan primer RNA
DNA ligase: menyambung fragmen-fragmen yang telah terbentuk.
Rantai DNA baru yang terbentuk: lagging strand.
REPLIKASI DNA
RNA
RNA (Ribonucleic acid) merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA polimer yang lebih pendek dibandingkan DNA.
Sebagian besar ditemukan di sitoplasma & ribosom.
Struktur RNA pita tunggal. Bisa terdapat bagian yang komplementer dan antiparalel sehingga bagian tersebut membentuk heliks.
Tiap pita RNA merupakan polinukleotida yang tersusun atas banyak ribonukleotida gula ribosa, basa nitrogen, dan asam fosfat.
RNA
Basa nitrogen: purin (adenin dan guanin), serta pirimidin (sitosin dan urasil). ΣC ≠ ΣG, ΣA ≠ ΣU
RNA berperan penting dalam sintesis protein.
Jenis; mRNA, tRNA, rRNA
MRNA Disintesis dari cetakan DNA di nukleus urutan
basanya komplementer (berpasangan) dengan urutan basa rantai DNA cetakan.
Berbentuk pita tunggal linier mRNA bertindak sebagai pola cetakan pembentuk
polipeptida. Panjang mRNA berhubungan dengan panjang rantai
polipeptida yang akan disusun. Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida
itu sesuai dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang bersangkutan.
Fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma.
mRNA ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai akan dihancurkan dalam sitoplasma
mRNA Eukariota matang: Pada ujung 5’ terdapat
topi 7-metil guanosintrifosfat (7-mGTP) untuk tempat pengenalan bagi ribosom
Pada ujung 3’ digabungkan dengan polimer dari adenilat yang berjumlah 20-250 nukleotida (ekor poli A) mempertahankan stabilitas intraseluler mRNA
Tidak punya intron
TRNA
Dibentuk di nukleus sitoplasma. Rantai tunggal , tdd 70-90 nukleotida dengan
BM 25.000. Berbentuk seperti daun semanggi Bertindak sebagai penerjemah kodon dari
mRNA. Fungsi lain tRNA adalah mengikat asam-asam
amino di sitoplasma yang akan disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom.
Jumlah 20 macam
TRNA Bagian tRNA yang
berhubungan dengan kodon dinamakan antikodon berikatan dengan mRNA.
Lengkung TѱC berikatan dengan ribosom
Lengkung DHU pengenalan dengan enzym amino asil tRNA transferase
RRNA
• Dibuat di nukleus ribosom• Bersama protein membentuk 30-46% dari
ribosom• Paling banyak (70-80 % RNA) & paling stabil. • Fungsi: sebagai mesin perakit dalam sintesis
protein yang bergerak satu arah sepanjang mRNA.
• Eukariota: ribosom subunit kecil (40S): rRNA 18S ribosom subunit besar (60S): rRNA 5S; 5,8S; 28S
• Prokariota: ribosom subunit besar (50S): rRNA 23S dan 5S ribosom subunit kecil (30S): rRNA 16S
PERBEDAAN DNA & RNADNA RNA
Struktur rantai panjang, ganda, dan berpilin
berbentuk rantai pendek dan tunggal
Letak nukleus, mitokondria, kloroplas, sentriol
nukleus, ribosom, sitoplasma
Fungsi penurunan sifat dan penyusunan protein
penyusunan protein.
Jumlah kadar DNA tidak dipengaruhi oleh aktivitas penyusunan protein tetap
kadar RNA dipengaruhi oleh aktivitas penyusunan protein berubah
basa nitrogen purin (A dan G) dan pirimidin (T dan C)
purin (A & G) dan pirimidin (U & C)
Jumlah basa Purin = pirimidin Purin ≠ pirimidin
gula ribosa deoksiribosa ribosa