power point DNA-RNA

PEWARISAN PADA TINGKAT
SEL DAN MOLEKUL
Sebagai substansi hereditas sekarang dikenal 2 asam
nukleat yaitu :
1. DNA (Deoxiribo Nucleic Acid).
2. RNA (Ribo Nucleic Acid).
1. DNA
Sejarah
Pertama DNA diisolir oleh F. Miescher (1869) dari sel
spermatozoa dan dari nukleus sel-sel darah merah
burung, tetapi ia tidak dapat mengenal sifat
kimianya yang pasti dan menamakannya NUKLEIN.
1
• Dalam tahun 1880 Fischer dapat mengenal
adanya zat-zat pirimidin dan purin di dalam
asam nukleat,
• Kossel menemukan 2 pirimidin yaitu Sitosin
dan Timin, dan 2 purin yaitu Adenin dan
Guanin
• Levine (1910) ahli dari Rusia mengenal 5
karbon ribose dan menemukan gula
deoksiribose di dalam asam nukleat, juga
menyatakan ada pospat dalam asam nukleat
• Robert Feulgen (1914) menunjukkan tes
warna untuk DNA yg dikenal dengan reaksi
Feulgen
2
Avery, Macleod dan Mc Carthy (1944)
membuktikan bahwa DNA mempunyai
hubungan langsung dengan keturunan
Chargraff (1947) membuat studi kimia dari DNA
dan membuktikan bahwa DNA terdiri dari basa
purin dan pirimidin dan bahwa Adenin dan
Timin terdapat dalam proporsi yang sama,
begitu pula Sitosin dan Guanin.
Wilkins dkk (1950) dengan cara diffraksi sinar X
menemukan bahwa basa-basa purin dan
pirimidin di dalam molekul DNA terletak dengan
jarak 3,4 Anstrom (1 angstrom= 0,001 mikron=
0,000001mm). Mereka juga mengemukakan
bahwa molekul DNA tidak berbentuk sebagai
garis lurus tetapi merupakan bentuk berpilin
sebagai spiral dan setiap 34 Angstrom
3
Watson dan Crick (1953) menyatakan bahwa DNA
berbentuk spiral dobel yang berpilin (double
helix) dan memperlihatkan berbagai aktivitas dari
molekul DNA.
Kornberg (1957) membuktikan kebenaran model
double helix dari DNA yang dikemukakan Watson
dan Crick dengan cara membuat molekul DNA
dalam sistem sel bebas. Dalam tahun 1967
Kornberg membuat molekul DNA dari 6000
nukleotida.
Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA
(bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah
sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul
utama penyusun berat kering setiap organisme.
Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.
4
5
• Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel
adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA
menyimpan kode genetik untuk aktivitas sel.
• Fungsi tersebut berlaku umum bagi setiap organisme,
perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis
virus, seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
• DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga
komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula
deoksiribosa, dan basa nitrogen.
• Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga
komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga
DNA tergolong sebagai polinukleotida.
6
• Rantai DNA memiliki lebar 20 Å, sementara
panjang satu unit nukleotida 3,4 Å. Walaupun
unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat
memiliki jutaan nukleotida yang terangkai
seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar
pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida.
• Struktur untai komplementer DNA menunjukkan
pasangan basa (adenin dengan timin dan
guanin dengan sitosin) yang membentuk DNA
beruntai ganda yang modelnya pertama kali
dibuat oleh James D. Watson (Amerika
Serikat) dan Francis Crick (Inggris) tahun
1953, diperbaiki modelnya oleh Wilkins.
7
Struktur DNA (Double Helix)
8
• Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula
yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa
(berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula
terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara
atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon
kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA
dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
• DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur
heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai
nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi
nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel.
Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur
utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA
satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA
disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat
pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada
DNA adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari
cytosine), guanin (G), dan timin (T). Adenin berikatan hidrogen
dengan timin, sedangkan guanin berikatan dengan sitosin.
9
Fungsi biologis
DNA
1. Replikasi (Autokatalisis)
• Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA.
• Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah
diri.
• Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri
harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel
turunan memiliki informasi genetik yang sama.
• Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta
bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu
merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya.
• Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu
rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan
mudah dibentuk.
10
• Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan
bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi.
• Salah satu teori yang paling populer menyatakan
bahwa pada masing-masing DNA baru yang
diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai
tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA
sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya
merupakan rantai yang baru disintesis.
• Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya
tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat
rantai pasangannya. Pada replikasi DNA, rantai DNA
baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada
DNA yang digandakan (Replikasi secara
SEMIKONSERVATIF)
11
Gambar Replikasi DNA
12
• Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu;
salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA
polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan
rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer.
• Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda
DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA.
• Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh beberapa
jenis protein yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan
juga protein yang mampu membuka pilinan rantai DNA.
Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian
ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada
kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut.
Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung
disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah
membukanya rantai ganda.
• Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang
membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini
berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.
13
2. Transkripsi (Heterokatalisis)
yaitu kamampuan DNA membentuk RNA.
• Jika DNA melakukan Transkripsi bentuknya adalah Single
Stransded (SS-DNA).
• DNA tersusun dari banyak sekali Nukleotida.
Satu nukleotida terdiri dari:
1. Satu molekul gula (dalam hal ini adalah "deoksiribosa" )
2. Satu molekul fosfat.
3. Satu molekul basa nitrogen (basa nitrogen terdiri dari dua
jenis yaitu)
• a. PURIN
: Adenin dan Guanin.
b. PIRIMIDIN
: Timin dan Sitosin.
Satu molekul gula dan satu molekul basa disebut Nukleosida
14
2. RNA (ASAM RIBONUKLEAT)
• RNA merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama
dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma)
genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi
yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan
dalam bentuk protein.
• a. Struktur RNA
• Struktur dasar RNA mirip dengan DNA.
• RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah
nukleotida.
• Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula
ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N).
• Polimer tersusun dari ikatan berselang--seling antara gugus
fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari
nukleotida yang lain.
15
Struktur RNA
16
2. Tipe-tipe RNA
• Sebagai bahan genetik, RNA berwujud
sepasang pita (Inggris double-stranded RNA,
dsRNA).
• Adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam
proses sintesis protein:
• 1. RNA-kurir (messenger-RNA, mRNA),
2. RNA-ribosom ( ribosomal-RNA, rRNA),
3. RNA-transfer ( transfer-RNA, tRNA).
17
Struktur tRNA
18
3. Fungsi RNA
• Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA
merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan
informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup
lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang
dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian
ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.
• Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya
sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses
ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme
hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode
urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode
urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan
basa N, yang dikenal dengan nama kodon.
• Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode
untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.
19
SIFAT YANG
MEMBEDAKAN
Gula yang
menyusun
Bentuk normal
Basa PURIN
Basa PIRIMIDIN
Jenis/macam
Tempat
Kadar
ADN
ARN
Deoksiribosa
Ribosa
ds den ss
ds = double stranded
ss = single stranded
ss
Guanin, Adenin
Timin, Sitosin
Guanin, Adenin
Urasil, Sitosin
Hanya satu
Ada - ARN duta
tiga - ARN transport
:
- ARN ribosorn
Inti
Inti Sitoplasma dan
Ribosom
Tetap
Berubah, tergantung
aktifitas sintesis protein
20
SINTESIS PROTEIN
• Sintesis protein berlangsung di dalam sel
• Melibatkan DNA, RNA dan Ribosom.
• Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam
jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida.
Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.
Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis
protein-protein tertentu yang sesuai dengan
keperluannya.
• Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti
sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting
sebagai "pengatur sintesis protein".
• Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.
21
Urutan Sintesis Protein
22
• 1. mRNA (RNAd) yang telah dicetak dari
DNA sense
• 2. mRNA menuju ke Ribosom
• 3. t RNA masuk ke ribosom dengan
membawa asam amino yang cocok dengan
kode pada mRNA
• 4. a. tRNA dengan asam amino lain
•
b. terbentuk polipeptida
•
c. polipeptida dilepaskan dari ribosom dan
tRNA keluar dari ribosom
23
Skema sintesis protein
24
Urutan sintesis protein
• 1. TRANSKRIPSI
• - ss-ADN membentuk ss-ARN yaitu ARN-duta yang membawa
informasi genetik untuk sintesa protein.
• 2. FASE INISIASI
• - ARN-duta sampai di ribosom dan ARN-r mengkode asam
amino sesuai dengan informasi genetik yang dibawa ARN-d.
• ARN-t membawa asam amino yang sesuai ke ribosom.
• 3. FASE TRANSLASI
• ~ ARN-d sebagai "cetakan" mulai bekerja menterjemahkan
kode triplet (kodon) yang sesuai dengan antikodon pada ARNt.
4. FASE ELONGASI ~ ARN-d menggabungkan asam amino asam amino yang sesuai menjadi protein.
• 5. FASE TERMINASI ~ kodon yang berisi "NONSENSE CODE"
akan bertindak sebagai terminator (penghentian proses).
25
Skema terminasi
26
• Kadang-kadang terjadi kesalahan dalam
membaca kodon sehingga salah menterjemah
asam amino ~ protein yang dihasilkan salah ~
menimbulkan kelainan.
Misalnya ANEMIA karena hemoglobin
mengandung asam amino VALIN atau LISIN,
seharusnya hemoglobin yang normal
mengandung ASAM GLUTAMAT.
• Kode genetika dipelajari oleh NIRENBERG dan
KHORANA.
27
TRIPLET KODON
28