Genetics Indo

8/16/2019 Genetics Indo

1/60

PROTEIN SYNTHESIS


2/60

• DNA menyimpan informasi

genetik yang berupa gen

• Gene mengkode polipeptida

(protein)

• Protein digunakan untuk

DNA (DNA (Deoxyribonucleic acidDeoxyribonucleic acid))

membentuk sel dan

metabolisme atau proses

kimia di dalam sel

2ANIMATION


3/60

Sejarah DNA

• Pada mulanya ilmuwan menduga bahwa

protein merupakan material sel yangdiwariskan karena protein kompleksdibandingkan DNA

• Protein terbentuk oleh 20 asam amino yangberbeda dalam bentuk rantai polipeptidayang panjang

3

Fred Griffith (1928)Fred Griffith (1928)

Fred Griffith bekerja menggunakan virulent S dan nonvirulent Rstrain bakteri Pneumoccocus

Dia menemukan bahwa strain R dapat menjadi virulent ketikadicampur dengan heat-killed strain S

Penelitian menunjukkan bahwa DNA mungkin merupakan materigenetik


4/60

Griffith : adanya materi yang

merubah bakteri non-v iru lent menjadi virulent menunjukkan

adanya prinsip transformasi

Fred Griffith (1928)Fred Griffith (1928)

4


5/60

Avery, MacLeod, and McCarty (1944)

5

Menggunakan bioc hemic al puri f ic ation sel untuk menentukan bahwa DNA yang

ditransformasikan, bukan RNA atau protein

Transformasi – perubahan fenotip karena adanya DNA asing yang masuk sel


6/60

Alfred Hershey dan Martha Chase (1952)

6

DNA - mengandung P tapi S tidak; Protein - mengandung S tapi P tidak

Mereka menduga bahwa materi genetik merupakan material yang dimasukan ke dalam sel

Secara terpisah melakukan eksperimen dengan menginfeksi sel E. col i dengan phage yang

diberi label dengan 35S atau 32P.

Setelah dianalisis menunjukkan bahwa 32P dimasukkan ke dalam sel


7/60

STRUKTUR DNASTRUKTUR DNA

• Rosalind Franklin melakukan diffraction x-ray photograph

kristal DNA

7

Pada tahun 1950-an, Watson & Crick mengembangkan model DNApertama kali menggunakan Franklin’s x-rays

Watson dan Crick memperlihatkan bahwa DNA adalah double helix


8/60

STRUKTUR DNASTRUKTUR DNA

DNADNA dibentukdibentuk daridari sub unit yangsub unit yang dinamakandinamakan nukleotidanukleotida

NukleotidaNukleotida DNADNA dibentukdibentuk oleholeh phosphatephosphate,, gulagula deoxyribosedeoxyribose,,dandan basabasa nitrogennitrogen

BasaBasa nitrogen DNA:nitrogen DNA:

Adenine (A)Adenine (A)

Thymine (T)Thymine (T)

Cytosine (C)Cytosine (C)

8

DNA NucleotideDNA Nucleotide

Two Two strands strands coil coil disebutdisebut double double helix helix BagianBagian tepitepi terdiriterdiri daridari gulagula ppentosaentosa

((DeoxyribosaDeoxyribosa)) yangyang berikatanberikatan dengandengangugusgugus phosphatephosphate (PO(PO44)) dengandengan ikatanikatanphosphodiesterphosphodiester

BagianBagian tengahtengah terdiriterdiri daridari basabasa nitrogennitrogenyangyang salingsaling berikatanberikatan dengandengan ikatanikatanhidrogenhidrogen yangyang lemahlemah


9/60

ErwinErwin ChargaffChargaff smenunjukkansmenunjukkan jumlah jumlah basabasa nitrogennitrogen padapada DNADNA adaada 44(A,T,C,G)(A,T,C,G)

PadaPada selsel somatiksomatik tubuhtubuh::AA == 3030..33%%T T == 3030..33%%GG == 1919..55%%CC == 1919..99%%

CHARGAFF`s RatiosCHARGAFF`s Ratios atauatau CHARGAFF`s RuleCHARGAFF`s Rule

9

Jumlah basa purine = jumlah basa pyrimidine (A+G) = (C+T)

Jumlah basa adenine = jumlah basa thymine A = T

Jumlah basa guanine = jumlah basa cytosine G = C

AdenineAdenine berpasanganberpasangan ThymineThymine (2(2 H-bonds))

GuanineGuanine berpasanganberpasangan CytosineCytosine (3(3 H-bonds))

T A

G C


10/60

DuaDua strandstrand DNADNA bersifatbersifat antianti--parallelparallel((araharah berlawananberlawanan))

10


11/60

Pentose Sugar

• Penomoran karbon 1 sampai 5 searah jarum jam

CH2

O

C1

C4

5

11

C3 C2

Gula(deoxyribose)

PURINEPURINE cincincincin gandagandaAdenine (A)Adenine (A)Guanine (G)Guanine (G)

PYRIMIDINEPYRIMIDINE cincincincin tunggaltunggalThymine (T)Thymine (T)Cytosine (C)Cytosine (C)

asa rogen

A or G

T or C


12/60

DNADNA

P

O

5

3

5

PO 5

3

12

P

P

O

1

23

4

5

3

P

PO

O1

2 3

4

5

5

3T A


13/60

PertanyaanPertanyaan::• Jika pada DNA ada 30% AdenineAdenine, berapa banyak CytosineCytosine ?

13

Jawab:

Jumlah Cytocine 20% Adenine (30%) = Thymine (30%)

Guanine (20%) = Cytosine (20%) Sehingga 60% A-T and 40% C-G


14/60

ReplikasiReplikasi DNADNA

TerjaadiTerjaadi ketikaketika duplikasiduplikasi chromosomechromosome (make(make copies)copies)

kopi/kopi/salinansalinan DNADNA dihasilkandihasilkan dengandengan bantuanbantuan enzimenzim DNADNA

polymerasepolymerase

IIkatankatan hihidrogendrogen didiantaraantara basabasa nitrogennitrogen dipecahdipecah

MasingMasing--masingmasing pitapita berperanberperan sebagaisebagai template template untukuntuk

masingmasing--masingmasing pitapita barubaru

NucleotidaNucleotida barubaru bergerakbergerak membentukmembentuk komplementerkomplementer dengandengan

bantuanbantuan DNADNA polymerasepolymerase


15/60

Replikasi DNA

(M.S. Meselson dan F.W. Stahl, 1957)


15Dua DNA yang sama dihasilkan dari replikasi DNAANIMATION


16/60

Arah penambahan nukleotidaselama rreplikasi dari ujung 5‘

ke 3‘


16ANIMATION


17/60

RNARNA ((Ribonucleic acids)Ribonucleic acids)

PerbedaanPerbedaan RNARNA dandan DNADNA◊◊ RNARNA :: riboseribose

DNADNA :: deoxyribosedeoxyribose

◊◊ RNARNA :: memilikimemiliki basabasa uraciluracil (U)(U)

DNADNA :: thymine (T)thymine (T)

◊◊ RNARNA :: singlesingle--strandedstranded

DNADNA :: doubledouble--strandedstranded


18/60

Nukleotida RNA

1- Gula Ribosa2- Gugus Phosphate3- Basa 4 tipe nitrogen 4 (all containing nitrogen):

- Adenine- Uracyl (only in RNA)

- Cytosine- Guanine

18


19/60

TipeTipe RNARNA

•• MessengerMessenger RNARNA (mRNA)(mRNA) membawamembawa informasiinformasi genetikgenetik keke ribosomribosom

•• RibosomalRibosomal RNARNA ((rRNArRNA),), bersamabersama dengandengan proteinprotein membentukmembentukribosomribosom

•• TransferTransfer RNARNA ((tRNAtRNA)) transfertransfer asamasam aminoamino keke ribosomeribosome tempattempatdimanadimana terjadinyaterjadinya sintesissintesis proteinprotein

.

19


20/60

Messenger RNA

• Rantai nukleotida: panjang dan lurus

• Dibuat di dalam Nucleus

• Copies DNA & dikeluarkan melalui nuclear pores

• Memiliki basa Nitrogen: A, G, C, U ( no T )

20

MembawaMembawa informasiinformasi untukuntuk specific protein specific protein

PanjangPanjang sekitarsekitar 500500 -- 10001000 nucleotidanucleotida

UrutanUrutan 33 basabasa dinamakandinamakan codoncodon

AUGAUG –– methioninemethionine atauatau startstart codoncodon

UAA, UAG,UAA, UAG, atauatau UGAUGA –– stopstop codonscodons


21/60

Ribosomal RNA (Ribosomal RNA (rRNArRNA))

•• rRNArRNA: single strand: single strand panjangpanjang 100100

-- 30003000 nucleotidanucleotida•• BentukBentuk GlobularGlobular

•• DibuatDibuat didi dalamdalam nucleusnucleus

•• BerasosiasiBerasosiasi dengandengan proteinproteinmembentukmembentuk ribosomeribosome

21

Transfer RNA (Transfer RNA (tRNAtRNA))

BentukBentuk CloverClover--leafleaf

PanjangPanjang sekitarsekitar 7575 toto 8080 nucleotidanucleotida SingleSingle strandstrand dengandengan ujungujung yangyang mengikatmengikat

asamasam aminoamino

OppositeOpposite endend memilikimemiliki 33 basabasa nucleotidanucleotidayangyang disebutdisebut anticodonanticodon


22/60

Gen & ProteinGen & Protein

Protein dibentuk oleh asam amino yang saling berikatan denganikatan peptida

RantaiRantai asamasam aminoamino dinamakandinamakan polipeptidapolipeptida

Terdapat 20 macam asam amino yang berbeda

RuasRuas DNA yangDNA yang mengkodemengkode sequence (sequence (urutanurutan)) asamasam aminoamino padapadaproteinprotein disebutdisebut gengen

22

Amino Acid StructureAmino Acid Structure

PolypeptidesPolypeptides


23/60

DNADNA

• DNA berada di dalam nucleus

• Protein, disintesis di dalam sitoplasma sel oleh ribosome• Ribosome ada yang bebas dalam sitosol atau berada di

permukaan rough ER (retikulum endoplasma)

23

SintesisSintesis//produksiproduksi rantairantai polipeptidapolipeptida chainschains (protein)(protein)

DuaDua tahaptahap::

TranskripsiTranskripsi && TranslasiTranslasi mRNAmRNA sebelumsebelum translasitranslasi,, dikeluarkandikeluarkan daridari nucleusnucleus padapada selseleukariotikeukariotik

SintesisSintesis ProteinProtein


24/60

Replikasi, Transkripsi & Translasi


25/60

Replikasi, Transkripsi & Translasi

25


26/60

Replikasi, Transkrisi, Translasi

MAKING DNAMaking a copy of the genetic material = Replication

When you think “replication” think “duplication”Pada sel prokariot dan eukariot, dimanakah replikasi terjadi ?

Transferring genetic code (DNA) to RNA = TranscriptionPada sel prokariot dan eukariot, dimanakah transkripsi terjadi ?

MAKING PROTEINSMaking proteins = translationInformasi DNA diterjemahkan menjadi protein


27/60

Transkripsi

Transkripsi adalah sintesis RNA dariDNA template

Transfer informasi genetk dari DNA keRNA.

mirip replikasi tapi yang dibuat RNA

Merupakan proses awal sebelum translasikode genetik menjadi polipeptida atauprotein


28/60

Steps in TranscriptionSteps in Transcription

TransferTransfer informasiinformasi didi dalamdalam nucleusnucleus daridari molekulmolekul DNADNA keke molekulmolekulRNARNA

HanyaHanya 11 strandstrand DNADNA yang yang berfungsiberfungsi sebagaisebagai templatetemplate

DimulaiDimulai padapada promoterpromoter DNADNA (TATA(TATA box)box)

DiakhiriDiakhiri padapada terminatorterminator DNADNA (stop)(stop)

KetikaKetika selesaiselesai,, molekulmolekul prepre--RNARNA molekulmolekul dilepaskandilepaskan

28


29/60

Transkripsi

(membuat mRNA dari DNA)

29

•Bagian dari molekul DNA (gen) yang dibutuhkan sel untuk membawa informasi untukmembuat protein unwind to expose the bases.

•Nukleotida mRNA yang bebas di dalam nucleus basanya berpasangan dengan salah satustrand DNA


30/60

Transkripsi

30

•mRNA dibuat dengan bantuan RNA polymerase. Enzim ini bersama-sama dengannukleotida mRNA membentuk strand mRNA

•Strand mRNA ini merupakan komplemen dari DNA (gen)

•Molekul mRNA keluar dari nucleus melalui nuclear pore menuju sitoplasma

ANIMATION


31/60

•• TerjadiTerjadi didi dalamdalam nucleusnucleus

•• PrePre--mRNAmRNA terbentukterbentuk daridari segmentsegment yangyang dinamakandinamakan intronsintrons && exonsexons•• ExonsExons codecode forfor proteins,proteins, whilewhile intronsintrons dodo NOT!NOT!

•• IntronsIntrons splicedspliced outout byby splicesomesplicesome--enzymeenzyme andand exonsexons rere--join join

•• EndEnd productproduct isis aa mRNAmRNA moleculemolecule thatthat leavesleaves thethe nucleusnucleus toto thethecytoplasmcytoplasm

mmRNA ProcessingRNA Processing

pre-RNA molecule

31

intron intronexon exon exon

exon exon exon

intron intron

splicesome splicesome

exon exon exon

mRNAmRNA moleculemolecule


32/60

Messenger RNA (mRNA)Messenger RNA (mRNA)

A U G G G C U C C A U C G G C G C A U A AmRNAmRNA

start

codon

32

methionine glycine serine isoleucine glycine alanine stop

codonproteinprotein

Primary structure of a proteinPrimary structure of a protein

aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6

peptide bonds


33/60

RNA PolymeraseRNA Polymerase

EnzymeEnzyme foundfound inin thethe nucleusnucleus

SeparatesSeparates thethe twotwo DNADNA strandsstrands byby breakingbreaking thethe hydrogenhydrogenbondsbonds betweenbetween thethe basesbases

ThenThen movesmoves alongalong oneone ofof thethe DNADNA strandsstrands andand linkslinks RNARNAnucleotidesnucleotides togethertogether

33


34/60

Translation

PProteinsroteins synthesissynthesis inin thethe cytoplasmcytoplasm

InvolvesInvolves thethe followingfollowing::11.. mRNAmRNA ((codonscodons))

22.. tRNAtRNA ((anticodonsanticodons))

33.. ribosomesribosomes

44.. aminoamino acidsacids

TranslationTranslation isis thethe processprocess ofofdecodingdecoding thethe mRNAmRNA intointo aapolypeptidepolypeptide chainchain

RibosomesRibosomes readread mRNAmRNA threethree basesbasesoror 11 codoncodon atat aa timetime andandconstructconstruct thethe proteinsproteins


35/60

Translation

•• ThreeThree stepssteps::

11.. initiationinitiation:: startstart codoncodon (AUG)(AUG)

22.. elongationelongation:: aminoamino acidsacids linkedlinked

33.. terminationtermination:: stopstop codoncodon (UAG,(UAG, UAA,UAA, oror UGA)UGA)..

35

RibosomesRibosomes

MadeMade ofof aa largelarge andand smallsmall subunitsubunit ComposedComposed ofof rRNArRNA ((4040%%)) andand proteinsproteins ((6060%%))

HaveHave twotwo sitessites forfor tRNAtRNA attachmentattachment ------ PP andand AA


36/60

Codons and Anticodons

• The 3 bases of an anticodonare complementary to the 3bases of a codon

• Example: Codon ACU

Anticodon UGA

36

UGA

A C U


37/60

DNADNA →→ RNARNA →→ ProteinProtein

TranscriptionTranscription

DNA

37

TranslationTranslation

mRNA

Ribosome

Protein

Prokaryotic CellProkaryotic Cell


38/60

DNADNA →→ RNARNA →→ ProteinProtein

Nuclear

membrane

TranscriptionTranscription

DNA

Pre-mRNA

38

RNA ProcessingRNA Processing

TranslationTranslation

mRNA

Ribosome

Protein

EukaryoticEukaryoticCellCell


39/60

The Genetic Code

• A codon designates anamino acid

• An amino acid may havemore than one codon

• There are 20 amino

acids, but 64 possiblecodons

• Some codons tell theribosome to stop translating

•• TheThe codecode isis nearlynearlyuniversaluniversal amongamong livinglivingorganismsorganisms 39


40/60

Rough endoplasmic reticulum

40


41/60

41


42/60

One ribosome from the RER

42


43/60

43


44/60

Ribosome

• A ribosome

44


45/60

Step 1Step 1-- InitiationInitiation

• mRNA transcript start codon AUGattaches to the small ribosomalsubunit

• ribosomal subunit

45

mRNA transcript


46/60

RibosomesRibosomes

P A

Largesubunit

46

Site Site

Small subunit

mRNAmRNA

A U G C U A C U U C G


47/60

Step 2 - Elongation

• As ribosome moves, two tRNA with theiramino acids move into site A and P of theribosome

• Peptide bonds join the amino acids

47


48/60

InitiationInitiation

aa2aa1

48

mRNAmRNA


2-tRNA

G A U

A

1-tRNA

U A C

anticodon

hydrogenbonds codon


49/60

aa1 aa2

peptide bondaa3

ElongationElongation

49

mRNAmRNA


1-tRNA 2-tRNA

U A C G A UA

anticodon

hydrogen

bonds codon

3-tRNA

G A A


50/60

1-tRNA

aa1

aa2

peptide bondaa3

50

mRNAmRNA


2-tRNA

U A C

G A U

A

3-tRNA

G A A

Ribosomes move over one codon

(leaves)


51/60

aa1

aa2

peptide bonds

aa3

aa4

51

mRNAmRNA


2-tRNA

G A U

A

3-tRNA

G A A

4-tRNA

G C U

A C U


52/60

2-tRNA

aa1aa2

peptide bonds

aa3

aa4

52

mRNAmRNA


G A U

A

3-tRNA

G A A

4-tRNA

G C U

A C U

(leaves)



53/60

aa1aa2

peptide bonds

aa3 aa4

5-tRNA

aa5

53

mRNAmRNA

G C U A C U U C G A

3-tRNA

G A A

4-tRNA

G C U

A C U

U G A


54/60

aa1

aa2

peptide bonds

aa3aa4

5-tRNA

aa5

54

mRNAmRNA

G C U A C U U C G A

3-tRNA

G A A 4-tRNA

G C U

A C U

U G A



55/60

aa2

primaryprimarystructurestructure

of a proteinof a protein

aa3

aa4aa5

aa200

aa199 TerminationTermination

55

mRNAmRNA

A C A U G U

aa1

U

200-tRNA

U A GC U

terminatorterminator

or stopor stop

codoncodon


56/60

End ProductEnd Product ––The Protein!The Protein!

• The end products of protein synthesis is aprimary structure of a protein

• A sequence of amino acid bonded together by

pep e on s

56

aa1

aa2 aa3 aa4

aa5

aa200

aa199


57/60

Translation - animation

57ANIMATION


58/60

ANIMATION ANIMATION

58


59/60

PROTEIN SYNTHESIS


60/60

TH NK YOU

60

Date post:	05-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	mira-rise-slalu
View:	220 times
Download:	0 times

Genetics Indo

Documents