4/14/2009

1

• UTS II tgl 23 April , jam 11.00-12.30: bahan : sistem endomembranbahan : sistem endomembran, mitokondria, kloroplas, nukleus

4/14/2009

2

Selaput inti• terdiri atas 2 membran

lipid bilayer• Merupakan barier

untuk ion, larutan,untuk ion, larutan, makromolekul

• sinambung dengan membran RER

• terdapat pori-pori inti• Permukaan dalam

berikatan dengan lamina inti protein plamin

• Pada saat pembelahan sel terjadi penyebaran dan penyusunan membran inti

Dalam nucleus sel interfase terdapat:1. kromosom :

membentuk serabut nucleoprotein kromatinnucleoprotein – kromatin

2. Satu atau lebih nucleoli: mengandung bagian-bagian kromosom yang berperan mensintesis rRNA dan penyusunan ribosom

3. nukleoplasmap4. matriks inti:

Berupa serabut-serabut protein –skelet untuk memberi bentuk pada inti, organisasi kromatin, membantu replikasi dan transkripsi

4/14/2009

3

Pori-pori inti•• Merupakan kompleks pori Merupakan kompleks pori

inti (NPC= nuclear pore inti (NPC= nuclear pore complex)complex)

• lalu lintas ribosom, mRNA, tRNA, protein-protein inti

4/14/2009

4

4/14/2009

5

Selaput inti pada saat pembelahan sel

• Pada profase lamin inti difosforilasilamin inti difosforilasi

membran inti terfragmentasi

• Pada telofase – pori inti tersusun

kembali – Lamin (Filamen

intermediate) mengalami defosforilasi bentuk lamina inti /nuclear lamina

STRUKTUR DAN FUNGSI KROMOSOM• Setiap molekul DNA dikemas dalam suatu kromosom • Seluruh informasi genetik disimpan dalam kromosom suatu

organisma genom• Genom E.coli mengandung : 4.7 x 106 pb DNA 1 kromosom

Manusia : 3.2 x 109

nukleotidatersebar pada 23 kromosomPada fase Mitosis kromosom dikemassangat kompak;

d k dsedangkan padainterfase kromosomlebih tidakterkondensasi danaktif mensintesis RNA

4/14/2009

6

• E.coli– Volume sel : ~1 μm3Volume sel : 1 μm– Volume nukleoid ~0.2 μm3

– Punya 1 kromosom dengan panjang ~1 mm– 4.7 x 106 pb DNA 1 kromosom

• Manusia :– 46 kromosom dengan panjang 14-73 mm

P j DNA t i 2 dik– Panjang DNA terurai : 2 m yang dikemas dalam inti dengan diameter ~6μm

– 3.2 x 109 nukleotida tersebar pada 23 kromosom

• Kromosom sepanjang siklus sel

Figure 4-19 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

4/14/2009

7

STRUKTUR KROMOSOM FUNGSIONAL• mengandung :

– 1 sentromer dan – 2 telomer dan – replication origin

t l k l DNA h• suatu molekul DNA harus dapat :

• sintesis RNA• replikasi ke anak sel

4/14/2009

8

KROMOSOM FUNGSIONAL

• DNA replication origin :b t k b ik t d– berperan untuk berikatan dengan protein tertentu yang berperan untuk mengarahkan mesin replikasi dan segregasi komosom

– Ditemukan tersebar dalam kromsom eukarioteukariot

4/14/2009

9

KROMOSOM FUNGSIONAL

• TelomereTerdiri atas “tandem repeats” dari untai– Terdiri atas tandem repeats dari untai DNA & mengandung urutan yang kaya G

– Pada manusia : 5’TTAGGG3’– Penting untuk stabilitas kromosom

Di l k t k i k– Diperlukan untuk seqregasi kromosom– Bagian terakhir yang direplikasi

Figure 10.13b The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

4/14/2009

10

Figure 10.14a The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

KROMOSOM FUNGSIONAL

• CentromereSetiap kromosom memiliki 1– Setiap kromosom memiliki 1 sentromer, sehingga menjamin bahwa setiap anak sel menerima 1 dari kedua kopi molekul DNA yang direplikasi

– Berikatan dengan gelendong mikrotubul selama mitosis dan meiosis

– Komponen utama kinotochore– Tempat berikatannya sister chromatid– Urutan basanya : berulang

4/14/2009

11

FUNGSI

• Fungsi utama genome : – mensintesis molekul RNA– mensintesis molekul RNA

• Tiga jenis RNA : – mRNA (messenger RNA) yang mengkode

protein – RNA struktural :

– tRNA (transfer RNA) dan – rRNA (ribosomal RNA)

• Setiap bagian DNA yang membentuk molekul RNA fungsional disebut gen

4/14/2009

12

STRUKTUR GLOBAL KROMOSOM• DNA bukan hanya dikemas oleh histon tetapi

juga oleh protein lain (protein nonhiston) membentuk suatu subdomain

4/14/2009

13

PROTEIN PENGIKAT DNA• Ada 2 jenis protein yang mengikat DNA :

– Protein histon hanya pada eukaryot– Protein non-histon

• Kedua jenis protein dan DNA membentuk kromatin.kromatin.

• histon : protein molekul kecil yang mengandung banyak asam amino bermuatan positif (lisin dan arginin). Asam amino bermuatan positif ini memungkinkan molekul histon untuk berikatan dengan DNA (gugus fosfat DNA: muatan “-”)

• Terdapat 2 kelompok histon : – Histon nukleosom– Histon H1

• Histon nukleosom : molekul kecil (102-135 asam amino) berperan untuk men-coil DNA

• Ada 4 histon nukleosom : H2A, H2B, H3, H4. • Histon H1 molekulnya lebih besar : + 220 asam

amino

4/14/2009

14

4/14/2009

15

• Peranan pengemasan DNA :– untuk mengemas DNA

yang panjang (setiap sel manusia memiliki DNA sekitar 2 meter)sekitar 2 meter)

– mempengaruhi aktivitas gen misalnya gene silencing

4/14/2009

16

Nukleosom : unit struktural terkecil kromatin • Satu untaian ganda DNA berikatan dengan kompleks

oktamer histone : nukleosom

• Nucleosomes:– Partikel utama terdiri atas : ~ 145 bp DNA (~1.6 putaran)– Jarak antara 1 nukelosom dengan nukleosom berikutnya :

15-55 bp15 55 bp– Akibat dari pembentukan nukleosom panjang DNA menjadi 7 x

lebih pendek– DNA dalam nukleosom terlindung dari enzim dan protein nuklease

lainnya

4/14/2009

17

4/14/2009

18

30 nm Fibre• Bentuk terkondesasi yang terisolasi

di bawah kondisi fisiologisM b t k l id t• Membentuk solenoid mampat karena :– Ekor histon 2, 3, 4– Histone HI mengikatkan nukleosom

dengan nukleosom

• struktur dinamis

4/14/2009

19

Keaktifan fungsi chromatin • Modifikasi histon menentukan aktivitas kromosom :

– Fosforilasi– asetilasi– Metilasi

Keaktifan fungsi chromatin • Kromatin aktif berbeda secara biokimiawi

– histon H1 tampak tidak berikatan terlalu kuat dalam kromatin aktifk 4 kl l i til i l bih b k– ke4 nukleosom mengalami asetilasi lebih banyak daripada dalam kromatin tidak aktif

– histon H2B dalam kromatin aktif terfosforilasi dalam kadar tidak terlalu tinggi dibandingkan kondisi tidak aktif

– kromatin aktif sangat kaya dengan bentuk minor histon H2A yang terdapat pada Drosofila dan manusia

– nukleosom dalam kromatin aktif berikatan dengan protein kromosom kecil HMG 14 dan HMG 17 (high mobility group)

• Kromatin tidak aktif (heterokromatin):– Salah satu ciri: histon H3 mengalami asetilasi

&metilasi pada lisin ke-9

4/14/2009

20

Figure 4-44a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

4/14/2009

21

Keaktifan fungsi chromatin

• Keaktifan fungsi chromatinchromatin ditentukan pula oleh : kompleks code-reader

• Dua jenis kromatin berdasarkan keaktifan transkripsinya:– heterokromatin sangat terkondensasi dan

tidak aktif transkripsieukromatin aktif transkripsi– eukromatin – aktif transkripsi

• Kondisi kromatin ini diturunkan ke anak sel cell memory

Kucing kaliko

4/14/2009

22

• Memory pada struktur kromosom yang diturunkan mengikuti prinsip : Epigenetic inheritance -

4/14/2009

23

• Heterokromatin :– Konstitutif– Fakultatif

• Heterokromatin konstitutif mengalami kompaksi dalam sel secara permanen misalnya kromosom di daerah sentromer

• Heterokromatin fakultatif pada satu saat direaktivasi misalnya kromosom X pada sel germa Sebelum mengalami meiosis keduagerma. Sebelum mengalami meiosis, kedua kromosom X harus aktif sehingga kedua sel gamet dapat menerima masing-masing kromosom X aktif.

• Hewan mamalia betina / wanita kromosom sex XX

XpXm

• Pada setiap sel hanya salah satu X yang aktif : Xp

atau Xm yang sudah ditentukan sejak embrio

• X yang tidak aktif terkondensasi membentuk Barr body

• Pernyebaran secara mosaik pada hewan mamalia betina / wanita Xp atau Xm

yang aktif.

4/14/2009

24

Kelainan X-linked gene –pada manusia

• Duchenne muscular dystrophy – mutasi pada gen distrofin atrofi otot sejak umur muda j

• Fragile-X syndrome – mutasi pada gen FMR-1 pemanjangan pada daerah gen dengan urutan berulang (repeated section) kelainan mental

• Buta warna merah-hijau hilangnya gen opsin hijau atau merah pada kromosom X