19/03/2009
INTI Dalam inti/nukleus : 1. kromosom : Serabut nucleoprotein – kromatin
2. Satu atau lebih nucleoli: bagian-bagian kromosom yang berperan mensintesis rRNA dan penyusunan ribosom
3. Nukleoplasma – plasma inti 4. matriks inti: Berupa serabut-serabut protein – skelet untuk memberi bentuk pada inti, organisasi kromatin, membantu replikasi dan transkripsi
1
19/03/2009
Selaput inti • terdiri atas 2 membran lipid bilayer • Barrier/pembatas untuk pergerakan ion, larutan, makromolekul • terhubung dengan membran Retikulum endoplasma kasar • Memiliki pori-pori inti • Permukaan dalam berikatan dengan lamina inti protein lamin
2
19/03/2009
Pori-pori inti • •
Merupakan kompleks pori (NPC= nuclear pore complex) Berperan dalam lalu lintas ribosom, mRNA, tRNA, proteinprotein inti
Selaput inti pada saat pembelahan sel Selaput inti akan terfragmentasi pada saat pembelahan sel • Pada profase – lamin inti terfosforilasi fragmentasi membran
• Pada telofase – pori inti tersusun kembali – Lamin (Filamen intermediet) mengalami defosforilasi lamina inti terbentuk kembali
3
19/03/2009
• • •
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 x 109 nukleotida tersebar pada 24 kromosom Pada fase Mitosis kromosom dikemas sangat kompak; sedangkan pada interfase kromosom lebih tidak terkondensasi dan aktif mensintensis RNA
STRUKTUR DAN FUNGSI KROMOSOM Kromosom molekul DNA sangat panjang yang mengandung ribuan gen Setiap kromosom akan terlihat dengan jelas pada saat terjadinya pembelahan sel Kromosom akan mengalami duplikasi/replikasi pada saat sel akan membelah sepasang kromatid Pada kondisi sel yang tidak aktif membelah (interfase) kromosom terkemas sebagai kromatin
Sister chromatids
Centromere
4
19/03/2009
• Pada saat pembelahan sel – pasangan kromatid akan terpisah – dihasilkan dua sel anak yang masingmasing mengandung set kromosom yang identik
Duplikasi kromosom
Pasangan kromatid
Sentromer
Pemisahan kromosom ke sel anak
KROMOSOM FUNGSIONAL •
•
Setiap kromosom - molekul DNA yang fungsional : – Mampu mensintesis RNA - transkripsi – Mampu bereplikasi didistribusikan ke sel anak Pada saat replikasi diperlukan 3 tipe urutan nukleotida : – DNA replication origin berperan untuk mengarahkan mesin replikasi dan segregasi komosom – Sentromer berperan mengikatkan molekul DNA ke kumparan mitosis selama pembelahan sel. Setiap kromosom memiliki 1 sentromer, sehingga menjamin bahwa setiap anak sel menerima 1 dari kedua kopi molekul DNA yang direplikasi – Telomer berperan untuk mencegah kehilangan nukleotida dalam setiap siklus sel dan memungkinkan kromosom untuk direplikasi secara keseluruhan.
5
19/03/2009
FUNGSI • Fungsi utama genome : – 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
STRUKTUR KROMOSOM
6
19/03/2009
PROTEIN PENGIKAT DNA • 2 jenis protein yang mengikat DNA : – Protein histon hanya pada eukaryot – Protein non-histon
• Kedua jenis protein dan DNA membentuk 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 • molekul kecil (102-135 asam amino) berperan untuk membuat putaran (‘coil’) DNA • 4 histon nukleosom : H2A, H2B, H3, H4.
– Histon H1 • molekulnya lebih besar : + 220 asam amino • pengikat antar nukleosom
Pengemasan DNA Fungsi :
• untuk mengemas DNA yang panjang berada dalam inti (setiap sel manusia memiliki DNA sekitar 2 meter) • mempengaruhi aktivitas gen
unit pengemasan DNA terkecil: nukleosom membentuk beads on a string 1 nukleosom terdiri dari 2 kopi histon nukleosom yang dikelilingi oleh DNA double helix yang berputar 2 kali Nukleosom dikemas lagi dengan histon H1 untuk membentuk struktur yang lebih padat coil 30 nm solenoid
7
19/03/2009
Kromatin • Dua jenis kromatin berdasarkan keaktifan transkripsinya: – heterokromatin sangat terkondensasi dan tidak aktif transkripsi – eukromatin – aktif transkripsi
Heterokromatin : • Heterokromatin konstitutif mengalami pengemasan yang sangat kompak dalam sel dan bersifat permanen, misalnya kromosom di daerah sentromer • Heterokromatin fakultatif pada satu saat direaktivasi misalnya kromosom X pada sel germa. Sebelum mengalami meiosis, kedua kromosom X harus aktif sehingga kedua sel gamet dapat menerima masing-masing kromosom X aktif.
8
19/03/2009
• 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.
Kelainan X-linked gene pada manusia • Duchenne muscular dystrophy – mutasi pada gen distrofin atrofi otot sejak umur muda • 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
9
19/03/2009
Sintesis protein
Aliran informasi genetik dari DNA protein • Genotip DNA diekspresikan sebagai protein, yang merupakan dasar molekuler dari sifat fenotip • Informasi yang menunjukkan genotip suatu organisme terbawa dalam suatu urutan basa
10
19/03/2009
• Suatu gen spesifik untuk satu polipeptida – DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang kemudian akan ditranslasi menjadi polipeptida DNA
transkripsi
RNA
translasi
Protein
•
•
Informasi genetik terdapat dalam kodon yang kemudian ditranslasikan menjadi urutan asam amino Kata dalam bahasa DNA triplet basa yang dinamakan kodon • Setiap kodon akan menunjukkan asam amino tertentu polipeptida yang spesifik
DNA molecule
Gene 1
Gene 3
Gene 2
DNA strand
TRANSCRIPTION RNA Codon TRANSLATION
Polypeptide Amino acid
11
19/03/2009
• Secara umum, semua organisme memiliki kode genetik yang sama
• Ekspresi gen Transcribed strand
DNA
Transcription
RNA
Start codon
Translation
Stop codon
Polypeptide
12
19/03/2009
Transkripsi menghasilkan ‘message’ genetik dalam bentuk RNA RNA nucleotide
RNA polymerase
Direction of transcription Template strand of DNA Figure 10.9A
Newly made RNA
RNA polymerase
• Selama transkripsi DNA helix membuka – Nukleotida RNA akan terbentuk di sepanjang salah satu benang DNA mengikuti aturan pemsangan basa – mRNA kemudian akan terlepas dari benang DNA, DNA bergabung kembali
DNA of gene
Promoter DNA Initiation
Elongation
Terminator DNA
Area shown in Figure 10.9A
Termination Growing RNA
Completed RNA RNA polymerase
13
19/03/2009
RNA eukariot akan diproses sebelum meingggalkan inti • Pada eukariot terdapat intron – segmen yang tidak memiliki informasi selama pemrosesn RNA akan dipotong • Terjadi penmbahan urutan tudung / kepala A dan ekor
Exon Intron
Exon
Intron
Exon
DNA Cap RNA transcript with cap and tail
Transcription Addition of cap and tail
Introns removed
Tail
Exons spliced together mRNA Coding sequence NUCLEUS
CYTOPLASM
Molekul transfer RNA berfungsi sebagai penterjemah ketika translasi Amino acid attachment site
• Pada sitoplasma, ribosom menempel ke mRNA dan mentranslasikannya menjadi polipeptida • Proses translasi dibantu oleh tRNA • Setiap molekul tRNA memiliki triplet anticodon pada salah satu ujungnya dan sisi penempelan asam amino pada sisi yang lain
Hydrogen bond
RNA polynucleotide chain
Anticodon
14
19/03/2009
Translasi Ribosom membentuk polipeptida
Next amino acid to be added to polypeptide
Growing polypeptide tRNA molecules
P site
A site Growing polypeptide
Large subunit
tRNA
P
A mRNA
mRNA binding site Codons
mRNA
Small subunit
• mRNA, tRNA, dan ribosom bekerja sama membentuk polipeptida
Large ribosomal subunit
Initiator tRNA P site
A site
Start codon mRNA
1
Small ribosomal subunit
2
Figure 10.13B
15
19/03/2009
Amino acid Polypeptide A site
P site
Anticodon
mRNA 1
Codon recognition
mRNA movement
Stop codon New peptide bond
3
2
Peptide bond formation
Translocation
DNA
Figure 10.14
TRANSCRIPTION
mRNA RNA polymerase
Stage 1 mRNA is transcribed from a DNA template.
Amino acid TRANSLATION
Aliran informasi genetik dalam sel : DNA→RNA→protein
Enzyme
Stage 2 Each amino acid attaches to its proper tRNA with the help of a specific enzyme and ATP.
tRNA
Initiator tRNA
mRNA
Anticodon Large ribosomal subunit Start Codon
Small ribosomal subunit
Stage 3 Initiation of polypeptide synthesis The mRNA, the first tRNA, and the ribosomal subunits come together.
16
19/03/2009
New peptide bond forming
Growing polypeptide
Stage 4 Elongation A succession of tRNAs add their amino acids to the polypeptide chain as the mRNA is moved through the ribosome, one codon at a time.
Codons mRNA Polypeptide
Stage 5 Termination The ribosome recognizes a stop codon. The poly-peptide is terminated and released. Stop Codon
17
