Download 2. DNAand RNA

BIOTEKNOLOGI PERIKANAN
Struktur Sel, DNA dan RNA
Replikasi DNA dan Sintesis Protein
Sri Dwi Hastuti, S.Pi, M.Aqua
Struktur Sel
Nucleus (Inti sel)
• Setiap sel makhluk hidup mempunyai
nucleus (inti sel) dimana didalamnya
terdapat nucleoplasma
• Nucleus berperan dalam:
1. Menyimpan informasi genetik
2. Duplikasi DNA
3. Transkripsi  dalam sintesis protein
• Dalam nucleoplasma terdapat
chromosomes (chromatin pada saat
pembelahan sel) yang strukturnya
sebagian besar terdiri dari DNA dan
protein
• Dalam nucleus juga terdapat nucleoli
(anak inti) yang aktif dalam sintesis
protein. Nucleoli dalam suatu sel dapat
berjumlah satu atau lebih.
• Nucleoli berperan dalam sintesis dan
penyusunan molekul RNA dan
pembentukan sejumlah besar protein
ribosom sebelum ditransfer ke sitoplasma.
Nucleic Acids (Asam nukleat)
• Dalam tubuh setiap makhluk hidup mengandung
•
•
•
asam nukleat.
Merupakan makromolekul.
Bentuknya bisa berupa DNA (deoxyribonucleic
acid) dan RNA (ribonucleic acid)
Beberapa organisme bersel tunggal seperti virus
tubuhnya hanya terdiri dari DNA atau RNA saja
DNA - “Kode Kehidupan”
• DNA mempunyai cetakan untuk
membangun individu makhluk hidup
• Kode genetik bersifat universal
Struktur Materi Hereditas
• Percobaan pada tahun
1950an menunjukkan
bahwa DNA membawa
sifat hereditas
• Pada 1953 – Watson dan
Crick menemukan bahwa
sturktur DNA adalah
suatru rantai ganda
Watson-Crick Model
DNA
• DNA merupakan penyimpan utama dari material genetic
(informasi genetik).
• DNA merupakan suatu polymer (polynucleotides) dimana
1 unit (monomer) dari DNA adalah nucleotides.
• Urutan nukleotida di sepanjang DNA berperan sebagai
sandi untuk menyampaikan semua informasi yang
diperlukan untuk memerintahkan sel agar membuat
segala sesuatu yang diperlukan bagi kehidupan
• Setiap nucleotide tdd:
- Basa nitrogen purine (adenine, guanine) atau pyrimidine
(cytosine, thymine)
- deoxyribose sugar (gula deoksiribosa)
- 1,2 or 3 phosphate groups.
Struktur DNA (Watson dan
Crick)
• Struktur DNA adalah double helix ( rantai
•
•
•
ganda), dengan rangkanya yang terdiri dari
deoxyribose—phosphate—deoxyribose—
phosphate—
Terdapat ikatan hidrogen diatara rantai yang
saling berhadapan
Basa Purine dan pyrimide yang terikat kepada
gula deoxyribose, dapat berputar bebas. DNA
membentuk pasangan basa yang spesifik A-T(2
H-bonds), G-C (3 H-bonds).
Kedua rantai DNA saling berhadapan disebut
antiparallel
Struktur DNA
Struktur DNA
Basa Nitrogen
Gula deoksiribosa dan Phospat
IKATAN HIDROGEN
Jumlah Carbons
Rantai antiparallel
T
A
T
T
A
T
A
G
C
C
G
C
G
T
A
A
T
G
C
A
A
C
G
G
A
T
C
RNA
• Struktur rantai tunggal, namun cukup kompleks
• Struktur pembentuk rantai sama seperti DNA yaitu terdiri
dari ribose, phosphatase, basa purin (A,G) dan
pyrimidine (C, U)
• Types of RNA:
-messenger RNA berperan membawa kode genetik dalam
sequencing asam amino
-transfer RNA berperan dalam identifikasi dan transfer
asama amino ke ribosom
-ribosomal RNA berperan merupakan bagian dari ribosom
yang berfungsi dalam pembentukan protein(polypeptide)
Perbedaan
Letak
Pyrimidine bases
Purine bases
DNA
Sebagian besar di
nukleus, sedikit di
mitochondria dan
kloroplast
Cytosine
Thymine
Adenine
Guanine
RNA
Dalam sitoplasma,
nucleolus dan
kromosom
Cytosine
Urasil
Adenine
Guanine
Pentose
Hydrolizing
enzyme
deoxyribose
ribose
Deoxyribonuclease Ribonuclease
(DNase)
(RNase)
Peranan
Genetic
information
Synthesis of
proteins
Genes dan molekul DNA
• Suatu gen merupakan
•
suatu urutan basa
yang menempati
suatu lokasi spesifik
pada molekul DNA
Gen ini mengontrol
sifat khusus dengan
membuat suatu
protein khusus dalam
jumlah tertentu
or
or
one base pair
in-text, p. 195
sugar-phosphate backbone of one strand
of nucleotides in a DNA double helix
sugar-phosphate
backbone of the
other strand of
nucleotides
part of the sequence
of
base pairs in DNA
transcribed DNA
winds up again
DNA to be
transcribed
unwinds
newly forming
RNA transcript
the DNA
template at the
assembly site
growing RNA transcript
5’
3’
5’
direction of transcription
3’
5’
3’
RNA
polymerase
Fig. 13.4, p. 202-3
Replikasi DNA
• DNA terdiri dari dua rantai nukleotida
yang saling berikatan karena adanya
ikatan hidrogen
• Ikatan hidrogen antara dua rantai
tersebut mudah sekali terputus
• Setiap rantai tunggal kemudian
berperan sebagai cetakan untuk
pembentukan rantai baru
new
old
old
new
DNA diduplikasi oleh Enzyme:
• enzyme DNA polymerase melepaskan
ikatan rantai DNA, menangkap nukleotida
bebas, memasangkan dengan nkleotida
baru yang sesuai dan membentuk ikatan
yang baru
• enzymes lain mengoreksi setiap kesalahan
untuk memastikan tidak ada kesalahan
sedikitpun
Replikasi DNA
berlangsung selama
mitosis dan meiosis,
untuk membuat sel
baru
new
old
old
old
Fig. 12.9, p. 196
SINTESIS PROTEIN
transcription
DNA
translation
RNA
Protein
What makes a whale a whale?
• Proteins:
• Organisms adalah unik
•
karena keunikan protein
masing-masing dan …
Bagaimana protein
tersebut diorganisasi
selama pertumbuhan
Protein
• Merupakan suatu rantai asam amino yang
dibentuk oleh elemen C, H, N, O.
• Terdapat 20 jenis Asam amino
• Rantai asam amino kemudian bergabung
dan berlipat-lipat menjadi bentuk tiga
dimensi
Bagaimana DNA mengontrol
perkembangan suatu organisme?
• DNA membedakan
karakteristik suatu
organisme karena
perbedaan urutan
asam amino dalam
semua protein yang
terdapat pada
organisme tersebut
GENETIC CODE
• Setiap asam amino (20 amino acids) diwakili
•
•
•
oleh tiga basa yang disebut dengan kodon
Setiap kodon mengkodekan satu jenis asam
amino
Urutan basa akan menentukan urutan asam
amino dalam protein
Pembentukan protein berlangsung dalam suatu
tahapan proses yang disebut dengan sintesis
protein
Fig. 13.7, p. 204
Tahap 1: Transkripsi
• DNA dipisahkan dengan rantai
pasangannya dan messenger RNA
mengkopi kode genetik
Transkripsi Gen
transcribed DNA
winds up again
DNA to be
transcribed unwinds
mRNA
transcript
RNA polymerase
Tahap 2- Pemotongan RNA
• RNA dipotong
• Introns (Non- coding sequences) dibuang
• Exons (Expressed sequences) tetap
dibiarkan
unit of transcription in a DNA strand
exon
intron
exon
intron
exon
3’
5’
transcription into pre-mRNA
poly-A tail
cap
5’
3’
snipped out
snipped out
5’
3’
mature mRNA transcript
Fig. 13.5, p. 203
Tahap 3 :
• Messenger RNA mengambil kode tersebut
dan menuju ke ribosom di sitoplasma
• Transfer RNA mengambil asam
amino tertentu dan menuju
ribosom
Tahap 4 :Translation
• Di dalam ribosom, kode tersebut dibaca
dan ditranslasikan ke dalam bentuk suatu
urutan asam amino
• Rantai asam amino akan melipat-lipat dan
bergabung menyatu membentuk protein
akhir
Sintesis Protein
Fig. 13.10c, p. 206-7
TRANSCRIPTION
Unwinding of gene regions of a DNA molecule
Pre mRNA
Transcript
Processing
mRNA
Mature mRNA
transcripts
TRANSLATION
Synthesis of a
polypetide chain
at binding sites
for mRNA and
tRNA on the
surface of an
intact ribosome
rRNA
protein ribosomal
subunits subunits
tRNA
mature
tRNA
Convergence
of RNAs
Cytoplasmic
pools of
amino acids,
tRNAs, and
ribosomal
subunits
FINAL PROTEIN
Destined
for use in
cell or for transport
Fig. 13.14, p. 210
Sintesis Protein
• Instruksi pada DNA ditranskripsi (dituliskan
•
kembali) dalam bentuk serupa kemudian
ditranslasi (diubah) menjadi bahasa protein.
Pertama2 pesan ditranskripsi menjadi jenis
molekul lain yang dikenal sebagai RNA kurir
(mRNA). Secara kimiawi mRNA sangat serupa
dengan DNA, molekul ini juga dapat mengenali
basa pada untaian DNA dan melalui proses
pengenalan mRNA bekerja menyalin gen yang
dibentuk.
Sintesis Protein
• Proses mentranslasi instruksi pada mRNA
•
•
menjadi btk protein kemudian dapat dimulai.
Urutan basa pada molekl mRNA menentukan
urutan asam amino pada protein.
Kata-kata pada bahasa mRNA terdiri atas
kelompok2 tiga basa berurutan, disebut kodon.
Setiap kodon menyampaikan perintah kepada
mesin selular yang mensintesis protein bahwa
asam amino tertentu hrs digabungkan menjadi
protein pada tempat tertentu
Sintesis Protein pada Ribosom
Sintesis Protein
Translasi mRNA melibatkan puluhan jenis molekul,
diantaranya (rRNA dan tRNA). Keduanya tidak membawa
kode genetik, tetapi membantu sel membaca informasi
yang terkandung pada mRNA. Sekali mRNA dibuat,
molekul ini meninggalkan inti sel dan masuk tubuh
utama sel. Disini struktur globular yang dikenal dengan
nama Ribosom melekat pada mRNA tersebut. Pada
ribosom terdapat rRNA.Sekali Ribosom berikatan dengan
mRNA, tRNA menjalankan tugasnya. Terdapat berbagai
jenis tRNA dan masing2 mampu mengenali golongan
tertentu dari ketiga basa (kodon) pada mRNA. Setiap
jenis tRNA membawa hanya satu jenis asam amino
tertentu
Sintesis Protein
Sintesis Protein
• Setelah sel selesai menyusun suatu rantai
asam amino, rantai ini mulai melipat
dirinya sendiri. Bentuk umum protein
adalah rantai berputar dan melekuk
membentuk struktur tiga dimensi yang
kompleks. Pelipatan ini diatur oleh tenaga
kimia.
• Bentuk akhir molekul protein ditentukan
oleh urutan asam amino yang menyusun
protein tersebut.
Replikasi
DNA
dan
Sintesis
Protein
Jenis-jenis Asam Amino sebagai
Penyusun Protein