genetika PDF

Preview

Summary

GENETIKA Pertemuan ke 6 KIMIAWI PEWARISAN SIFAT (Pengantar Genetika Molekuler) Dr. Ir. Sarbaini, MSc FAKULTAS PETERNAKAN UNIVERSITAS ANDALAS 2015 GEN - Mengkode RNAt Fungsi - Mengkode RNAr - Mengkode RNAm untuk proses sintesis polypeptida 3/18/2015 2 File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015 STRUKTUR GEN Prom...

Description

GENETIKA Pertemuan ke 6 KIMIAWI PEWARISAN SIFAT (Pengantar Genetika Molekuler) Dr. Ir. Sarbaini, MSc FAKULTAS PETERNAKAN UNIVERSITAS ANDALAS 2015

GEN

Fungsi

3/18/2015

- Mengkode RNAt - Mengkode RNAr - Mengkode RNAm untuk proses sintesis polypeptida

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

2

STRUKTUR GEN Promoter region • Shine Shine-- Dalgarno box (AGGAGG) • Pribnow box (TATAAT) • - 35 site (TTGACA)

5’ 5’

3’ 3’

ORF I nitiation codon

Stop codon

Gambar 1.1 Struktur Gen Prokaryot Sumber: http://id.scribd.com/doc/66355843/Struktur-Gen-Dan-Ekspresinya

MATERI GENETIK

3

Promoter region • TATA box • CAAT box (in mammals) • GC box (GGGCGGG) Exon 1 Exon 2

Polyadenylation signal AATAA Exon 3

Exon 4

5’ 5’

3’ 3’ I ntron 1

I ntron 2

I nitiation codon

Terminator

I ntron 3

Stop codon

Gambar 1.2 Struktur Gen Eukaryot Sumber: http://id.scribd.com/doc/66355843/Struktur-Gen-Dan-Ekspresinya

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

4

Material Genetik Kromosom (Protein + Asam Nukleat) Ekstra Kromosom: ( Pada Prokaryot) -. Plasmid Ekstra Kromosom: (Pada Eukaryot ) -. Mitokondria -. Kloroplas (organ berklorofil) -.Sitoplasma 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

5

 Informasi genetika dari organisme dibawa dalam bentuk molekul DNA yang pada beberapa makhluk / organisme dalam bentuk RNA yang kemudian akan dipindahkan dalam bentuk protein. 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

6

Asam nukleat

Asam nukleat adalah suatu senyawa  yang merupaka asam inti yang terdiri dari DNA dan RNA Merupakan rantai POLINUKLEOTIDA yaitu : Makromolekul yang tersusun oleh molekul yang lebih sederhana yang disebut Nukleotida

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

7

Nukleotida merupakan protein yang  bergabung dengan asam nukleat . Nukleotida merupakan molekul yang  tersusun atas satu gula,  satu basa, dan  satu fosfat.

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

8

Nukleotida ada dalam sitoplasma dan  dalam inti. Komponen utama dalam molekul  o DNA o RNA Gula → Ribosa & Deoksiribosa   Basa → Adenin, Guanin, Timin, Sitosin, dan Urasil 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

9

Nukleosida adalah kombinasi suatu  gula pentosa yang dihubungkan dengan basa purin atau pirimidin melalui ikatan C – N Polinukleotida  adalah→ Ikatan antara 2 atau lebih nukleotida dari 2 gugus fosfat yang terikat pada 2 pentosa → ikatan Fosfodiester  Tiap struktur DNA / RNA merupakan suatu polinukleotida yang ujungujungnya C3 & C5 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

10

Nukleotida & Nukleosida No

Nukleotida

Nukleosida

1

Adenosin monofosfat

Adenosin

2

Guanosin monofosfat

Guanosin

3

Timidin monofosfat

Timidin

4

Sitidin monofosfat

Sitosin

5

Uridin monofosfat

Uridin

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

11

DNA Susunan kimia

Gula pentosa Gugusan pospat Basa nitrogen

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

Purin: adenin, guanin Pirimidin: sitosin dan timin 12

Model molekul DNA 1. Berdasarkan gagasan W.T Atsbury (1940) DNA memiliki struktur 3 dimensi berdasarkan hasil kristalografi sinar X. DNA sangat padat maka nukleotida yang menyusun polinukleotida berbentuk pipih yang masing-masing tegak lurus terhadap sumbu memanjang dan tiap-tiap nukleotida mempunyai jarak 3.4 Å 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

13

2. Wilkins  Melanjutkan penelitian W.T Atsbury dan diperoleh serabut-serabut DNA yang kemudian oleh Rosalind Franklin berhasil membuat foto melalui difraksi sinar X dan molekul DNA mempunyai struktur spiral.

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

14

Model Watson dan Crick 1. Deretan Polinukleotida DNA mempunyai bentuk sebagai spiral teratur 2. Spiral mempunyai diameter kira-kira 20 Å dan lebar spiral tetap 3. Spiral mempunyai satu putaran lengkap (10 X putaran ) jarak antara nukleotida 3.4 Å. Jadi 1 putaran lengkap 34 Å. .

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

15

4. Molekul DNA sangat padat , maka spiralnya Duplex. 5. Molekul DNA berbentuk 2 pita spiral yang saling berpilin (Double Helix) bagian luar deretan gula fosfat (tulang punggung double helix/ backbone fosfat berada dibagian luar) 6. Pada bagian dalam terdapat basa purin dan pirimidin 7. Dua Polinukleotida yang berhadapan dihubungkan oleh H+ 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

16

Ke 2 rantai polinukleotida berputar  membentuk pilinan mengelilingi satu sumbu perputaran kearah kanan Ikatan Hidrogen  : antara pasangan basa Ikatan fosfodiester : antara 2 nukleotida  Gugus fosfat : Hidrofilik  Gugus basa-basa : Hidrofobik 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

17

DNA (Double)

 2 rantai DNA yang membentuk helix saling berikatan antara hydrogen dengan basa nitrogen dari utas DNA yang berhadapan  Backbone fosfat terletak dibagian luar helix  Basa nitrogen menghadap ke dalam  Ke-2 utas DNA berlawanan arah  5’→ 3’ \ A-T  3’→ 5’ / G-C  Ke-2 rantai double helix DNA → komplementer  Informasi yang disandikan DNA menentukan sifat dan organisme 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

18

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

19

Model molekul DNA ( Gambar 3)

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

20

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

21

STRUKTUR DNA

Gambar 1.3 a) DNA Heliks Ganda (b) Struktur Kimia DNA Sumber: Campbell (2002:303) 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

22

DNA: Polinukleotida (Gabungan mononukelotida-2)

MONONUKLEOTIDA

Komponen Mononukletida DNA: 1) Gula Pentosa: deoksiribosa 2) Basa Nitrogen (basa N): Pirimidin (C, T) dan Purin (A, G) 3) Gugusan fosfat Fospat (asam fosfat)

Citosin

Deoksiribosa

(2’-deoksicitidin-5’-fosfat)

STRUKTUR POLINUKLEOTIDA pada DNA  Polinukleotida: gabungan NUKLEOTIDA-2

UJUNG 5 (5 -P)

 penggabungan NUKLEOTIDA-2 melalui ikatan fosfodiester:

BASA-1

BASA-2

Gugus Fosfat melekat pada: 1) C5’ deoksiribosa suatu nukleotida dan 2) C3’ deoksiribosa nukleotid berikutnya

Maka terbtk rangkaian panjang 5’-3’.

Ikatan fosfodiester

BASA-3

UJUNG 3 (3 -OH) OH

PASANGAN BASA DNA  Pasangan basa komplementer (A=T dan C=G) mrpk sifat terpenting dari struktur DNA.  Struktu DNA dinyatakan dlm pasangan basa.  Contoh: DNA (gambar samping) mempunyai struktur: 5’-ATGAC-3’ 3’-TACTG-5’  Pasangan basa ini berperan dlm  Pewarisan Sifat (replikasi DNA) &  Pengaturan Sifat (ekspresi gen)

 2 jenis struktur DNA : Struktur a dan b  Setiap molekul tersusun oleh 2 rantai polinukleotida  Ke 2 rantai nukleotida bersifat komplementer & antipararel  Komplementer : Basa purin - Basa pirimidin A dengan T G dengan C  Antipararel : 5! P 3 ! OH 3! OH 3/18/2015

5! P File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

27

Struktur DNA No

Struktur A

Struktur B

Struktur Z (Rich dkk )

1

Lebih pendek & besar dari pada B

Panjang & kecil

2

Jarak antara basa 2,7 A0

Jarak antara basa 3,4 A0

3

Panjang satu lilitan + 29,7 A0

Panjang satu lilitan + 34 A0

4

Jumlah basa satu lilitan 11

Jumlah basa satu lilitan 10

Jumlah basa satu lilitan 12

5

Arah putaran kekanan

Arah putaran kekanan

Arah putaran kekiri

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

Lebih ramping & lebih panjang dari A& B

Punggung fosfat zig zag karena ada selang seling G – C ( purin – 28 pirimidin )

Ketentuan dasar DNA

1. 2. 3. 4.

Purin : dua cincin Pirimidin : satu cincin Pasangan: A dg T, dan C dg G Jumlah: A = T, dan C = G; A + G = T +C 5. Nukleosida (deoksiribonukleosida) (Gambar 3) 6. Nukleotida (deoksiribonukleotida) 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

29

STRUKTUR MOLEKUL DNA DAN RNA

 Bahan dasar penyusun molekul asam nukleat JENIS

DNA

RNA

GULA

DEOKSIRIBOSE

RIBOSE

PIRIMIDIN

-. SITOSIN

-. SITOSIN -. URASIL

-. TIMIN

PURIN

3/18/2015

-. ADENIN

-. ADENIN

-. GUANIN

-. GUANIN

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

30

Ribosenucleatid acid (RNA)

RNA: suatu polimer asam nukleotida dan empat ribonukleotida. Ke empat ribonukleotida ini terdapat bebas di dalam nukleoplasma dalam bentuk triposfat dari ribonukleosida yaitu: adenosin triposfat (ATP), guanosin triposfat (GTP), sitidin triposfat (CTP), dan uridin triposfat (UTP). 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

31

Beda dengan DNA: RNA

Untai Gula Pirimidin Ukuran

3/18/2015

Tunggal Ribosa Urasil Lebih pendek

DNA

Berpasangan Deoksiribosa Timin Lebih panjang

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

32

Sandi genetik

Sandi ( kode ) genetik  Adalah merupakan triplet kodon ( triplet  code ) Merupakan gabungan dari 3 nukleotida  yang menyandikan asam amino Basa nukleotida terdiri dari A,G,C,T tetapi dalam proses alaminya triplet kodon dalam bentuk RNA ( sekuen basa mRNA → A,G,C,U)  Basa tunggal mRNA tidak mengkode satu asam aminopun. 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

33

 Basa duplet (2 basa) : 42 → 16 asam amino < 20 asam amino Basa triplet (3 basa) : 43 →  64 asam amino >> 20 asam amino sehingga satu asamamino dapat disandikan lebih dari satu triplet kodon  Triplet kodon diawali / ditentukan menggunakan pendekatan sama dengan percobaan Nirenberg 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

34

 Dari 64 kodon → 61 menyandikan 20 asam amino 3 kodon yang tidak menyandikan  asam amino adalah UAA, UAG, UGA (nonsense codon ) Asam amino pertama adalah : AUG = Metionin → startcodon  Kode genetik selain degenerated ( universal ) : Seperangkat kodon yang sama dipakai oleh semua organisme dan tipe sel. 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

35

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

36

Macam dan fungsi RNA RNA terutama berfungsi dalam sintesis protein, dikelompokkan atas : (1)RNA genetik, (2)RNA non-genetik. 1. RNA genetik: Beberapa virus tumbuhan, virus hewan, dan bakteriopag (misalnya MS2) hanya memiliki RNA sebagai materi genetiknya.

2. RNA non-genetik Macam

Nama lain

1. mRNA

RNA duta

2. rRNA

Ribosomal RNA

3. tRNA

RNA pemindah

Fungsi: 1. mRNA: terdapat dalam nukleus, dicetak oleh DNA dalam proses transkripsi 2. tRNA: dibuat dalam nukleus, sebelum ditempatkan dalam sitoplasma. Berfungsi mengikat asam amino dalam sitoplasma. 5/10/2011

Dr.Sarbaini Anwar, MSc

38

Fungsi tRNA (lanjutan) pada tRNA ini terdapat tiga basa (triplet) yang disebut anti-kodon yang akan berpasangan dengan triplet mRNA (kodon). 3. rRNA Dibuat dalam nukleus, ditemukan dalam ribosom. Bangunnya beruntai tunggal, ada yang bercabanga dan ada yang tidak. Sel-sel dengan inti sejati, memiliki tiga bentuk rRNA: 28S, 18S, dan 5S rRNA. Sel-sel yang memiliki inti tidak sejati juga memiliki tiga macam rRNA: 23S, 16S, dan 5S rRNA. 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

39

Proses kerja DNA dan RNA dalam sintesis protein

1. DNA mencetak mRNA 2. DNA membuka spiralnya dengan bantuan enzim RNA polimerase (Gambar 4). 3. mRNA keluar dari nukleus menuju ke ribosom 4. mRNA membawa informasi instruksi bersandi dari DNA ke ribosom. Ribosom-ribosom ini memiliki RNA khusus ribosomal RNA (rRNA) 5/10/2011

Dr.Sarbaini Anwar, MSc

40

5. RNA pemindah (tRNA) berikatan ke asam amino dan membawa asamasam amino ini ke posisi yang sesuai dengan asam-asam amino lain menggunakan mRNA sebagai satu cetakan.

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

41

RANTAI INFORMASI GENETIK  BAGAN PROSES TRANSFER INFORMASI self replication

DNA Transkripsi

 3/18/2015

RNA

Protein (as amino) translasi File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

42

Protein

 Penyusun gen Merupakan rangkaian dari beberapa  peptida Bagian yang penting di dalam plasma  Cadangan makanan  Sebagai bahan enzim (dasar penyusun enzim )  Macam-macam protein  Fungsional → Berbagai macam enzim (katalis)  Cadangan → Disimpan sebagai protein cadangan

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

43

Pada dasarnya protein adalah polipeptida,  setiap sel mampu mensintesis protein tertentu sesusai dengan keperluan. Protein merupakan gabungan asam amino  dengan gugus karboksil dari asam amino lain secara berurutan, Misal : Bila 2 asam amino yang bergabung maka terbentuk DIPEPTIDA  Bila 3 asam amino yang bergabung maka terbentuk TRIPEPTIDA  Bila terjadi penggabungan yang lebih besar maka akan dibentuk POLIPEPTIDA

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

44

Asam amino Adalah suatu Molekul yang terdiri  dari: Satu Gugus Karboksil  Satu gugus amin (NH2)  Asam amino yang paling sederhana adalah glisin  Asam amino yang terdapat di dalam tumbuhan ada ± 20 macam  Jenis asam amino dapat dilihat dari gugus R nya : 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

45

Glisin, Alanin, Serin, Treonin, Valin,  Leusin, Isoleusin, Norleusin, Asam Aspartam, Asam Glutamat, Lisin, Arginin, Sistin, Sistein, Metionin,Fenilalanin, Tirosin, Histidin, Triptofan, Prolin Didalam Penggabungan 2 molekul asam amino akan melepaskan 1 molekul air

3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

46

Hubungan gen dengan Protein  1.Gen mengendalikan sifat morfologi / sifat fisiologi melalui pembentukan enzim atau protein 2.Penyakit yang diwariskan menunjukkan adanya perubahan struktur protein, misalnya : Alkaptonuria,Anemia 3.Mutasi pada suatu gen menyebabkan terjadinya perubahan pada struktur enzim atau protein 4.RNA merupakan perantara gen dengan protein 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

47

Keparalelan Protein dengan Gen   Gen merupakan rangkaian nukleotida  Protein merupakan rangkaian asam amino  Rangkaian nukleotida gen menentukan rangkaian asam  amino protein Bukti : Perubahan Nukleotida gen menyebabkan perubahan asam amino protein. 3/18/2015

File Dr.Ir. Sarbaini, MSc; 2015

48...