57
Materi genetik Materi genetik

Materi genetik biomedik 1 2010

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Materi genetik biomedik 1 2010

Materi genetikMateri genetik

Page 2: Materi genetik biomedik 1 2010

Gen, kromosom,DNAGen, kromosom,DNA

DNA

DNA terdiri dari gula pentosa, basa nitrogen dan fosfat

Page 3: Materi genetik biomedik 1 2010

BasaBasa

• Dua macam basaDua macam basa• PurinPurin

• AdenineAdenine AA DNADNA RNARNA• GuanineGuanine GG DNADNA RNARNA

• PyrimidinesPyrimidines• CytosineCytosine CC DNADNA RNARNA• ThymineThymine TT DNADNA• UracilUracil UU RNARNA

Page 4: Materi genetik biomedik 1 2010

Struktur nukleotidaStruktur nukleotida

Nukleotida terdiri Nukleotida terdiri dari:dari:

• Gula pentosaGula pentosa• Yaitu gula dengan Yaitu gula dengan

5 karbon5 karbon• Pada DNA gula ini Pada DNA gula ini

adalah adalah deoksiribosa.deoksiribosa.

• Pada RNA gula Pada RNA gula beruba gula ribosa.beruba gula ribosa.

Page 5: Materi genetik biomedik 1 2010

• Sebuah group fosfatSebuah group fosfat• Fosfat ini Fosfat ini

menghubungkan gula menghubungkan gula pada satu nukleotida pada satu nukleotida ke fosfat pada ke fosfat pada nukleotida berikutnya nukleotida berikutnya untuk membentuk untuk membentuk polinukleotidapolinukleotida

Page 6: Materi genetik biomedik 1 2010

• Basa nitrogenBasa nitrogen

• DNA :DNA :– Timin (T)Timin (T)– Adenine (A)Adenine (A)– Sitosin (C)Sitosin (C)– Guanin (G)Guanin (G)

• RNA :RNA :– Urasil (U)Urasil (U)– Adenin (A)Adenin (A)– Sitosin (C)Sitosin (C)– Guanin (G)Guanin (G)

Page 7: Materi genetik biomedik 1 2010

Perpasangan basaPerpasangan basa

Page 8: Materi genetik biomedik 1 2010

Ikatan hidrogenIkatan hidrogen

H

H

H H

O

O

H

C

C

C C

N

N

C

TiminH

N

H

H

N

C C

C

C

N

N H

N

C

Adenin

H

O

N

H C

C C

N

N

C

Sitosin

H

H

H

N

C C

C

C

N

N H

N

C

Guanin

NH

O

H

Page 9: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 10: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 11: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 12: Materi genetik biomedik 1 2010

REPLIKASI DNA

Replikasi DNA terjadi secara semikonservatifHal ini menyebabkan DNA baru membawa informasi yang persis sama dengan DNA induk/cetakan

Page 13: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 14: Materi genetik biomedik 1 2010

ReplikasiReplikasiReplikasi DNA pada cetakan 3’ – 5’ terjadi seutas demi seutas dengan arah 5’ – 3’ Replikasi berjalan meninggalkan replication fork.

Utas-utas pendek tersebut dihubungkan oleh enzim ligase DNA.

Terdapat utas DNA yang disintesis secara kontinu disebut utas utama atau leading strand.

Sedangkan utas DNA baru yang disintesis pendek-pendek seutas-demi seutas disebut utas lambat atau lagging strand.

Page 15: Materi genetik biomedik 1 2010

1.Polimerase DNA : enzim yang berfungsi mempolimerisasi nukleotida-nukleotida

2.Ligase DNA : enzim yang berperan menyambung DNA utas lagging3.Primase DNA : enzim yang digunakan untuk memulai polimerisasi DNA pada lagging strand4.Helikase DNA : enzim yang berfungsi membuka jalinan DNA double heliks5.Single strand DNA-binding protein : menstabilkan DNA induk yang terbuka

Replikasi DNA melibatkan :

Page 16: Materi genetik biomedik 1 2010

Garpu replikasi/Growing Garpu replikasi/Growing ForkFork

• Leading strand: sintesis DNA terjadi Leading strand: sintesis DNA terjadi secara kontinusecara kontinu

• Lagging strand: sintesis DNA terjadi Lagging strand: sintesis DNA terjadi melalui pembentukan utas-utas pendekmelalui pembentukan utas-utas pendek

Page 17: Materi genetik biomedik 1 2010

Origin meninisiasi Origin meninisiasi replikasi DNA replikasi DNA pada waktu yang pada waktu yang berbedaberbeda

Page 18: Materi genetik biomedik 1 2010

Replikasi dimulai dari tempat-tempat spesifik, yang menyebabkan kedua utas DNA induk berpisah dan membentuk gelembung replikasi

Pada eukariota, terdapat ratusan atau bahkan ribuan origin of replication di sepanjang molekul DNA.

Gelembung replikasi terentang secara lateral dan replikasi terjadi ke dua arah

Selanjutnya gelembung replikasi akan bertemu, dan sintesis DNA anak selesai

Page 19: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 20: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 21: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 22: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 23: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 24: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 25: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 26: Materi genetik biomedik 1 2010

Dogma genetikDogma genetikKonsep dasar menurunnya sifat secara molekuler adalah merupakan aliran informasi dari DNA ke RNA ke urutan asam amino.

Dogma genetik ini bersifat universal yang berlaku baik bagi prokariot maupun eukariot.

Page 27: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 28: Materi genetik biomedik 1 2010

TranskripsiTranskripsi

• Proses pengkopian/penyalinan Proses pengkopian/penyalinan molekul DNA menjadi utas RNA molekul DNA menjadi utas RNA yang komplementer.yang komplementer.

• Melibatkan RNA PolymeraseMelibatkan RNA Polymerase

Page 29: Materi genetik biomedik 1 2010

1.Inisiasi : -enzim RNA polymerase menyalin gen -pengikatan RNA polymerase terjadi pada tempat tertentu yaitu tepat didepan gen yang akan ditranskripsi. -tempat pertemuan antara gen (DNA) dengan RNA polymerase disebut promoter. -kemudian RNA polymerase membuka double heliks DNA. -salah satu utas DNA berfungsi sebagai cetakan.

Tahap Transkripsi

Page 30: Materi genetik biomedik 1 2010

Nukleotida promoter pada eukariot adalah 5’-GNNCAATCT-3’ dan 5’- TATAAAT-3’. Simbul N menunjukkan nukleotida (bisa berupa A, T, G, C).

Pada prokariot, urutan promotornya adalah 5’-TTGACA-3’ dan 5’-TATAAT-3’.

Page 31: Materi genetik biomedik 1 2010

2. Elongasi :

Enzim RNA polymerase bergerak sepanjang molekul DNA, membuka double heliks dan merangkai ribonukleotida ke ujung 3’ dari RNA yang sedang tumbuh.

3. Terminasi :

Terjadi pada tempat tertentu. Proses terminasi transkripsi ditandai dengan terdisosiasinya enzim RNA polymerase dari DNA dan RNA dilepaskan.

Page 32: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 33: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 34: Materi genetik biomedik 1 2010

•Bagian dari molekul DNA (gene) terbuka pilinannya sehingga basa-basanya terekspos.

•Nukleotida mRNA bebas, di dalam nukleus berpasangan basa-basanya dengan satu utas molekul DNA yang telah terbuka pilinannya.

Page 35: Materi genetik biomedik 1 2010

•mRNA dibuat dengan bantuan RNA polymerase. Enzim ini menyatukan nukleotida mRNA untuk membuat utas mRNA.

•Utas mRNA ini bersifat komplementer terhadap DNA (gen)

•mRNA meninggalkan nukleus menuju sitoplasma melalui pori nuklear

Page 36: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 37: Materi genetik biomedik 1 2010

Translasi / sintesis protein

-Proses penerjemahan kodon-kodon pada mRNA menjadi polipeptida.

-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

Page 38: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 39: Materi genetik biomedik 1 2010

Ala: Alanine  Cys: Cysteine  Asp: Aspartic acid  Glu: Glutamic acid

Phe: Phenylalanine  Gly: Glycine His: Histidine  Ile: Isoleucine 

Lys: Lysine Leu: Leucine  Met: Methionine Asn: Asparagine

Pro: Proline Gln: Glutamine Arg: Arginine Ser: Serine

Thr: Threonine Val: Valine Trp: Tryptophane Tyr: Tyrosisne

Page 40: Materi genetik biomedik 1 2010

Inisiasi.

Proses ini dimulai dari 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.

Page 41: Materi genetik biomedik 1 2010

Elongation.

Tahap selanjutnya adalah penempelan sub unit besar pada sub unit kecil menghasilkan dua tempat yang terpisah . Tempat pertama adalah tempat P (peptidil) yang ditempati oleh tRA yang membawa metionin.

Tempat kedua adalah tempat A (aminoasil) yang terletak pada kodon ke dua dan kosong

Page 42: Materi genetik biomedik 1 2010

•Proses elongasi terjadi saat tRNA dengan antikodon dan asam amino yang tepat masuk ke tempat A. •Akibatnya kedua tempat di ribosom terisi, lalu terjadi ikatan peptide antara kedua asam amino•Ikatan tRNA dengan metionin lalu lepas, sehingga kedua asam amino yang berangkai berada pada tempat A.•Ribosom kemudian bergeser sehingga asam amino-asam amino-tRNA berada pada tempat P dan tempat A menjadi kosong. •Selanjutnya tRNA dengan antikodon yang tepat dengan kodon ketiga akan masuk ke tempat A, dan proses berlanjut seperti sebelumnya.

Page 43: Materi genetik biomedik 1 2010

Terminasi.

Proses translasi akan berhenti bila tempat A bertemu kodon akhir yaitu UAA, UAG, UGA.

Kodon-kodon ini tidak memiliki tRNA yang membawa antikodon yang sesuai.

Selanjutnya masuklah release factor (RF) ke tempat A dan melepaska rantai polipeptida yang terbentuk dari tRNA yang terakhir. Kemudian ribosom pecah menjadi sub unit kecil dan besar.

Page 44: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 45: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 46: Materi genetik biomedik 1 2010
Page 47: Materi genetik biomedik 1 2010

NUCLEIC ACIDS CAN BE CHEMICALLY ALTERED

Deaminasi Depurinasi Crosslinking Alkilasi Oksidasi

Apa akibatnya…?

Page 48: Materi genetik biomedik 1 2010

MUTASIMUTASI

• Perubahan urutan basa DNA karena Perubahan urutan basa DNA karena kesalahan dalam replikasi, kesalahan dalam replikasi, pergerakan, atau perbaikan DNA.pergerakan, atau perbaikan DNA.

Page 49: Materi genetik biomedik 1 2010

DEAMINASI BASA• Basa nukleotida dapat mengalami

kehilangan gugus amino eksosiklik secra spontan (deamination).

• Pada kondisi dalam sel, deaminasi sitosin dari DNA terjadi dengan frekuensi satu di antara 107 residu setiap 24 jam.

• Deaminasi A dan G terjadi pada frekuensi 1/10nya.

Can now pair with

Page 50: Materi genetik biomedik 1 2010

MUTASI KARENA DEAMINASIDeaminasi C bersifat mutagenik.Sitosin yang mengalami deaminasi berubah menjadi urasilUrasil yang dihasilkan berpasangan dengan A (C

seharusnya berpasangan dengan G)Hal ini mengakibatkan penggantian G menjadi A di untai

DNA pasangannya

Uracil

Page 51: Materi genetik biomedik 1 2010

TIMIN DALAM DNA MEMUNGKINKAN KOREKSI ATAS KESALAHAN

Mengapa U hanya ada di RNA, dan T di DNA?Deaminasi spontan dari C, yang menghasilkan U, sering

terjadi. Hal ini bersifat mutagenik (kenapa?)Enzime urasil glikosilase mengenali U di DNA dan

memotong ikatan glikosidanya untuk menghilangkan basa ini.

Sel mutan yang tidak memiliki urasil glikosilase sering mengalami mutasi G-C menjadi A-T.

Page 52: Materi genetik biomedik 1 2010

DEPURINASI

• Ikatan N--glikosil yang terjadi antara basa nitrogen dengan gula deoksiribosa dapat mengalami hidrolisis.

• Hal ini terjadi lebih cepat pada basa purin dibandingkan dengan basa primidin.

• 1/100.000 purin hilang dari DNA setiap 24 jam.

• Depurinasi RNA berlangsung lebih lambat.

Page 53: Materi genetik biomedik 1 2010

CROSSLINKING OF BASES

• Dimer pirimidin dapat terjadi karena paparan sinar UV.

• Paling sering ditemukan pada T yang berdampingan dalam untai DNA yang sama.

• Membentuk siklobutana, atau dimer berikatan 6-4.

• Sinar X dan sinar (gamma) dapat menyebabkan pemecahan struktur cincin dan fragmentasi basa nitrogen.

Page 54: Materi genetik biomedik 1 2010

KERUSAKAN DNA KARENA UV• Pembentukan dimer siklobutan

pirimidin dimer mengakibatkan tekukan pada heliks DNA.

• Hal ini terjadi 50-100 kali setiap detik pada sel-sel kulit yang disebabkan oleh sengatan sinar matahari.

• Sebagian besar kerusakan ini dikenali dan segera diperbaiki.

• Jika kerusakan tidak diperbaiki, mutasi permanen akan terjadi.

• Mutasi CC menjadi TT terjadi juka dimer CC salah berpasangan dengan dua basa adenin. Hal ini yang ditemukan pada gen p53 pada kasus kanker kulit.

Page 55: Materi genetik biomedik 1 2010

MUTASI KARENA METILASI

Page 56: Materi genetik biomedik 1 2010

ALKILASI KARENA PAPARAN KIMIA

• Dimetilsulfat dapat memetilasi guanin sehingga menghasilkan O6-metilguanin.

• Apa akibatnya?

Page 57: Materi genetik biomedik 1 2010

SENYAWA KIMIA PENGALKILASI – BERBAHAYA BAGI ANAK-ANAK DAN MAHLUK HIDUP LAINNYA

Nitrogen mustard. Digunakan pada penangan penyakit Hodgkin dan tumor otak.

Gejala awal akibat paparan: iritasi pada kulit, mata dan saluran pernapasan, terasa terbakar dan melepuh.

Dampak jangka panjang: leukemia.