bahan genetik

BAB IV. STRUKTUR DAN EKPRESI GEN (mekanisme
pengaturan sifat) SECARA MOLEKULAR
1. STRUKTU GEN
DNA Sbg Bahan Genetik:
Bahan Genetik organisme
pd umumnya adalah DNA.
 GEN (faktor keturunan)
terletak pd KROMOSOM.
 KROMOSOM tersusun
atas DNA dan PROTEIN.
 INFORMASI GENETIK
terletak dlm DNA dan
tidak dlm protein.
STRUKTUR DNA: Spiral Ganda (Double Helix)
Watson dan Crick (1953):
DNA berstruktur “Spiral Ganda” (“Doble Helix”) yakni DNA
terdiri atas 2 pita polinukleotida yg saling melilit dlm bentuk
spiral. Gula-fosfat sbg tulang punggung dan di bagian dalam
terdpt BASA-N.
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)
BASA-1
 penggabungan
NUKLEOTIDA-2 melalui
ikatan fosfodiester:
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)
PENGERTIAN GEN SECARA MOLEKULAR
• Secara molekular, Gen adalah segmen DNA yang
mengkode mRNA atau polinukleotida/ protein.
• Pada proses eksresi genetik, gen mengkode
pembentikan RNA, selanjutnya mengkode
pembentukan protein.
2. MEKANISME PENGATURAN SIFAT
GENETIK)
(EKSPRESI
a. Pengertian Ekspresi
Genetik
 EKSPRESI GENETIK:
pengungkapan faktor
genetik (gen) menjadi
fenotipe
 EKSPRESI GENETIK:
Penejemahan urutan
nukleotida (basa-N)
DNA menjadi urutan
asam amino protein
DIAGRAM EKSPRESI GENETIK
Diagram EKPRESI GENETIK
PADA PROKARIOT
b. EKPRESI GENETIK SBG PENGATURAN SIFAT
(METABOLISME) MAKHLUK HIDUP
 Pertumbuhan/perkembangan organisme ditentukan
serangkaian reaksi biokimia dg katalisator ENZIM
(disebut METABOLISME)
Gen A
Gen B
Gen C
Enzim A
Enzim B
Enzim C
Bahan
Hasil
Antara
I
Hasil
Antara
II
Hasil
Akhir
 Pengaturan sifat/fenotipe/metabolisme oleh faktor
genetik berlangsung melalui kontrol pembentukan
protein enzim (EKSPRESI GENETIK).
FENOTIPE DITENTUKAN PRODUK GEN-2
DNA
RNA
TRANSKRIPSI
SATU GEN
PROTEIN
TRANSLASI
FENOTIPE
JALUR
BIOKIMIA
SATU ENZIM/PROTEIN/POLIPEPTIDA
c. MEKANISME EKSPRESI GENETIK:
(TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI)
Mekanisme ekspresi genetik mengikuti DOGMA
SENTRAL BIOLOGI MOLEKULAR: aliran (transfer)
informasi genetik dari urutan nukleotida DNA
manjadi urutan asam amino protein.
Replikasi
DNA
RNA
Transkripsi
Protein
Translasi
Ekspresi genetik mencakup dua proses pokok:
1. TRANSKRIPSI: pembentukan RNA pd DNA cetakan dg
bantuan Enzim RNA polimerase.
2. TRANSLASI: penterjemahan urutan nukleotida mRNA dan
menghasilkan urutan as. amino dlm SINTESIS PROTEIN
1). TRANSKRIPSI (SINTESIS RNA):
proses pembentukan RNA dg menggunakan DNA sbg
pola cetakan untuk menentukan urutan nukleotida
RNA dan dikatalisis ensim RNA polimerase.
 Hanya  7% DNA yg
ditranskripsi pd suatu
waktu
 Transkripsi melibatkan
pemilihan daerah pita
DNA yg ditranskripsi
sesuai kebutuhan.
DIAGRAM TRANSKRIPSI
Mekanisme Dasar Transkripsi
(1) INISIASI (berlangsung di daerah
promoter)
 Diawali penempelan dan
pengikatan RNA polimerase
pada daerah tertentu DNA
 Pembukaan rantai ganda DNA
 Perangkaian nukleotida
pertama (di Titik START)
(2) PEMANJANGAN:
 Pemanjangan untai RNA
berlansung dg arah 5’—3’
(3) TERMINASI:
 Sintesis RNA berakhir, komplek sintesis RNA (RNA
polimerase dan untai RNA yg terbentuk) terlepas dari
untai DNA (di daerah TERMINATOR)
2). TRANSLASI:
penerjemahan urutan nukleotida mRNA menjadi
rangkaian asam amino suatu polipeptida/protein
 Penerjemahan tsb berdasar
kode genetik (KODON).
 KODON: kode genetik yg
terdiri atas 3 nukleotida
berurutan yg mengkode
suatu asam amino, Misal:
 GUG mengkode violin
 UUG mengkode leusin
 Rangkaian nukleotida mRNA dibaca tiap tiga nukleotida sbg
satu kodon unt. satu as. amino, mulai dari kodon inisaiasi
(AUG) hingga kodon terminasi (UAA, UAG, AGA)
KODE GENETIK (KODON):
kode genetik yg berupa 3 nukleotida yg berurutan (triplet)
pada mRNA yg mengkode satu asam amino.
Translasi Berlangsung Di Ribosom
 Penyusun ribosom: molekul rRNA + molekul-2 protein
 Ribosom terdiri 2 unit: unit besar + unit kecil
DIAGRAM RIBOSOM
Makanisme Dasar
Translasi
 Berlangsung 3 tahap:
1) Inisiasi
2) pemanjangan
3) Terminasi
 Diperlukan tRNA yg
berfungsi membawa as.
amino spesefik.
 tRNA mempunyai urutan
nukleotida (ANTI-KODON)
yg mampu mengenal
KODON pd mRNA
DIAGRAM TRANSLASI