MATERI GENETIK DAN PEWARISAN SIFAT

MATERI GENETIK DAN PEWARISAN SIFAT

TUJUAN PEMBELAJARANMahasiswa mampu menjelaskan struktur dan sifat kima materi genetik (DNA & RNA)Mahasiswa mampu menjelaskan proses sintesis DNAMahasiswa mampu menjelaskan proses sintesis proteinMahasiswa mampu menjelaskan mengenai hukum MendelMahasiswa mampu menjelaskan mengenai interaksi gen

DNAASAM DEOKSIRIBONUKLEATSTRUKTURNYA DOUBLE HELIKSDNA TERDIRI DARI GULA PENTOSA (DEOKSIRIBOSA)FOSFAT (Po4) BASA NITROGEN, ada 2 : - Purin : Adenin (A) dan Guanin (G) - Pirimidin : Cytosin (C) dan Timin (T)Basa N berpasangan (A-T) & (G-C)

RNAASAM RIBONUKLEATMerupakan polinukleotida yang terdiri dari : gula pentosa (ribosa), Fosfat (Po4) & Basa NitrogenBasa Nitrogen : Purin : Adenin (A) & Guanin (G) Pirimidin : Urasil (U) & Cytosin (C)Peranan RNA : 1) sebagai materi genetik (Virus) & 2) merupakan penghubung DNA menjadi proteinMempunyai 3 jenis :mRNA, mempunyai struktur primerrRNA, mempunyai struktur sekundertRNA, mempunyai struktur tertier

Struktur DNA & RNADNA & RNA merupakan polinukleotida yg terdiri dari 3 komponen :Gugus fosfatGula pentosa : deoksiribosa (pada gugus C no.2 mengikat gugus H)Basa NitrogenPurin : Adenin & guaninPirimidin : cytosin & TiminPasangan basa : A-T G-CStruktur DNA : untai ganda & double heliks

Gugus fosfatGula pentosa : ribosa (pada gugus C no.2 mengikat gugus OH)Basa NitrogenPurin : Adenin & guaninPirimidin : cytosin & UrasilPasangan basa : A-U G-CStruktur RNA : untai tunggal

DNARNAKROMOSOMKromosom tersusun atas dua unsur yaitu : DNAProtein : yang disebut Histon & berfungsi melindungi DNA dari kerusakan terutama pada saat pembelahan selJumlah kromosom Sel somatik mempunyai 2 set kromosom (diploid) yg berasal dari jantan (1 set) & betina (1 set)Sel kelamin (gamet) mempunyai 1 set kromosom (haploid)Beberapa istilah :Genom : satu set kromosom haploidGen : unit molekul DNA/RNA yang membawa informasi mengenai urutan asam amino (unit pembawa sifat)Autosom : Semua kromosom, selain kromosom kelamin6SINTESIS/REPLIKASI DNA

Replikasi DNAMerupakan proses penggandaan rantai polinukleotidaReplikasi sgt penting dilakukan agar informasi genetik dari induk secara tepat dapat diturunkan ke generasi berikutnya

8Model Replikasi DNAReplikasi Semikonservatif : setiap molekul DNA ganda anakan terdiri dari satu untai tunggal DNA induk dan satu untai tunggal DNA baruReplikasi Konservatif : molekul DNA untai ganda induk tetap bergabung sedangkan dua untai DNA hasil sintesis baru bergabung membentuk DNA anakanReplikasi dispersif : molekul DNA induk mengalami fragmentasi shg DNA anakan terdiri atas molekul DNA lama (dr induk) dan molekul sintesis baruNote : Model Replikasi yang digunakan adalah semi konservatifDengan model replikasi semikonservatif dipenuhi 2 hal :1. Fungsi Pewarisan : dalam replikasi 1 utasan tetua (induk) terbawa pada DNA baru2. Fungsi pemeliharaan sifat : struktur DNA baru sama dgn struktur DNA induk

Mekanisme Dasar Replikasi DNA Denaturasi (pemisahan) untai DNA induk. Dimulai pd titik awal (titik ori/origin region)Pengawalan (inisiasi) sintesis DNAPemanjangan (polimerisasi) untai DNALigasi fragmen-fragmen DNA yg disintesis secara lambat (lagging strand)Pengakhiran (terminasi) sintesis DNAKomponen penting dalam replikasiDNA cetakan : molekul DNA atau RNA yg akan direplikasiMonomer DNA, yg terdiri : basa N (dATP, dTTP, dCTP & dGTP), gula deoksiribosa & gugus fosfatEnzim DNA polimerase : mengkatalisis polimerisasi untai DNAEnzim primase : mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNAEnzim helikase : membuka ikatan untaian DNA induk (dibantu oleh enzim girase : menghilangkan pilinan positif yg terbtk sewaktu terjd replikasi DNA)Protein single strand binding protein (SSB) : protein yg menstabilkan untaian DNA yg sdh terbukaEnzim DNA ligase : mengkatalisis penyambungan fragmen-fragmen DNAPrimer : molekul yg digunakan untuk mengawali proses polimerisasi (DNA, RNA atau protein spesifik)

SINTESIS PROTEIN

SINTESIS PROTEINSintesis protein melibatkan 2 proses utama, yaitu : TRANSKRIPSI : proses transfer informasi genetik dari ruas DNA (gen) ke molekul RNATRANSLASI : proses penerjemahan rangkaian kodon mRNA menjadi rangkaian asam amino polipeptidaTRANSKRIPSI Molekul RNA yang disintesis pada proses transkripsi ada 3 kelompok : Messenger RNA (mRNA) : salinan kode2 genetik pada DNA yang pada proses selanjutnya (translasi) akan diterjemahkan mjd urutan asam amino penyusun proteinTransfer RNA (tRNA) : RNA yang berperan membawa asam-asam amino spesifik yang akan digabungkan dalam proses sintesis protein (translasi)Ribosomal RNA (rRNA) : RNA yang digunakan untuk menyusun ribosom

Komponen utama yang terlibat dalam proses transkripsiCetakan : Urutan DNA yang akan ditranskripsiEnzim RNA polimeraseFaktor2 transkripsi : protein2 yang mengarahkan RNA polimerasePrekursor untuk sintesis proteinMekanisme Dasar TranskripsiFaktor-faktor yang mengendalikan transkripsi menempel pada bagian promoterPenempelan faktor pengendali transkripsi menyebabkan terbentuknya kompleks promoter yang terbuka (open promoter complex)RNA polimerase membaca cetakan dan mulai melakukan pengikatan nukleotida yang komplementer dengan cetakannyaSetelah terjadi elongasi untai RNA hasil sintesis selanjutnya diikuti dengan proses terminasi transkripsi yang ditandai dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA yang ditranskripsi A Close up View of transcriptionAnd Its animation process

A y

TRANSLASIProses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam amino penyusun proteinMolekul mRNA merupakan transkrip urutan DNA yg menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame)ORF dicirikan oleh : Kodon inisiasi translasi (start kodon) : urutan ATG (pd DNA)& AUG (mRNA)Serangkaian urutan nukleotida yg menyusun banyak kodon (urutan nukleotida yg terdiri dari 3 nukleotida berurutan (triplet codon) yg menyandi suatu asam amino ttt).Kodon terminasi translasi (stop codon) : UAA, UAG & UGA

Kodon berpasangan dgn antikodon (di bawa oleh tRNA)Translasi: Sintesis Protein21Protein disintesis dari mRNA templateMelibatkan Ribosom & amino acyl-tRNAAsam-asam amino akan dirangkaikan membentuk polipeptidaDimulai pada Start Kodon yaitu AUGAs. Amino yang pertama selalu = Met (formyl-Methionine)NH2 terminus of proteinDiakhiri pada Kodon STOP yaitu UAG, UAA, UGACOOH terminus of protein

Translation

Animation of TranslationKlik pita merah to playKode GenetikAda 64 macam kodon (4pkt3 = 64), padahal hanya ada 20 mcm asam amino, jadi ada bbp kodon yg mengkode asam amino yg sama3 di antaranya merupakan stop kodonAspek kode genetik yg perlu dik. :Kode genetik tidak tumpang tindih (non overlapping)Tidak ada sela (gap) di antara kodonTidak ada koma diantara kodonKodon bersifat degenerate (bbp as.amino memiliki lebih dr 1 kodon)Kodon hampir bersifat universal (krn ada kodon pd jasad tinggi yg berbeda dgn yg digunakan pd sitoplasma)

Tabel Kode Genetik25

Perbedaan sintesis Protein pada sel prokariot & sel eukariot26

EukariotProkariotREPLIKASI, TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI DNA

Replikasi atau duplikasi atau disebut juga sintesis DNA artinya satu untai (single strand) DNA mencetak satu untai pasangannya. Replikasi berlangsung dalam inti pada saat fase S dari siklus sel. Replikasi DNA biasanya terjadi secara semikonservatif.Hal iniyangmenyebabkan DNA baru membawa informasi yang persis sama dengan DNA indukataucetakan.Pertumbuhan rantai atau sintesis DNA terjadi dari arah ujung 5 ke ujung 3 (dengan lambang 5-->3) dan dari arah ujung 3 ke ujung 5 (dengan lambang 3-->5) dari untai DNA.TRANSKRIPSITranskripsi merupakan proses pengkopianataupenyalinan molekul DNA menjadi utas RNA yang komplementeratau merupakan tahap awal dari kompleksitas ekspresi gen.Prosesnya berlangsung didalam inti. Transkripsi diatur oleh enzim RNA polimerase. RNA polimerase menghubungkan nukleotida bersama-sama dengan mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester internukleotida. RNA polimerase dalam membuat RNA menggunakan DNA untai tunggal. Setiap gen hanya mengendalikan satu protein, maka dianggap hanya satu untai RNA yang dibuat. Sintesis RNA terjadi dalam satu arah yaitu rantai RNA tumbuh hany dari arah5 -->3.RNA polimerase dapat mengenal promoter.TRANSLASITranslasi merupakan proses penerjemahan kodon-kodon pada mRna menjadi polipeptida. Hanya mRna yang akan disintesis menjadi protein sedangakn tRna dan rRna tidak disintesis menjadi protein. Translasi berlangsung pada ribosom, didalam proses translasi kode-kode genetik merupakan aturan yang penting.Urutan nukleotida mRNA dibawa dalam gugus tiga tiga.Setiap gugus tiga disebut kodon.Dalam translasi, kodon dikenali oleh lengan antikodon yang terdapat pada tRNA.Proses translasi dimulaidari menempelnya ribosom sub unit kecil ke mRNA.Penempelan terjadi pada tempat tertentu yaitu pada 5-AGGAGGU-3, sedang pada eukariot terjadi pada struktur tudung.Ribosom bergeser ke arah 3 sampai bertemu dengan kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon awal. Asam amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin.