BIOTEKNOLOGI PERIKANAN Struktur Sel, DNA dan RNA Replikasi DNA dan Sintesis Protein

1
BIOTEKNOLOGI PERIKANAN Struktur Sel, DNA dan
RNA Replikasi DNA dan Sintesis Protein

• Sri Dwi Hastuti, S.Pi, M.Aqua

2
Struktur Sel
3
Nucleus (Inti sel)

• Setiap sel makhluk hidup mempunyai nucleus (inti
  sel) dimana didalamnya terdapat nucleoplasma
• Nucleus berperan dalam
• Menyimpan informasi genetik
• Duplikasi DNA
• Transkripsi ? dalam sintesis protein

4

• Dalam nucleoplasma terdapat chromosomes
  (chromatin pada saat pembelahan sel) yang
  strukturnya sebagian besar terdiri dari DNA dan
  protein
• Dalam nucleus juga terdapat nucleoli (anak inti)
  yang aktif dalam sintesis protein. Nucleoli dalam
  suatu sel dapat berjumlah satu atau lebih.

5

• Nucleoli berperan dalam sintesis dan penyusunan
  molekul RNA dan pembentukan sejumlah besar
  protein ribosom sebelum ditransfer ke sitoplasma.

6
Nucleic Acids (Asam nukleat)

• Dalam tubuh setiap makhluk hidup mengandung asam
  nukleat.
• Merupakan makromolekul.
• Bentuknya bisa berupa DNA (deoxyribonucleic acid)
  dan RNA (ribonucleic acid)
• Beberapa organisme bersel tunggal seperti virus
  tubuhnya hanya terdiri dari DNA atau RNA saja

7
DNA - Kode Kehidupan

• DNA mempunyai cetakan untuk membangun individu
  makhluk hidup
• Kode genetik bersifat universal

8
Struktur Materi Hereditas

• Percobaan pada tahun 1950an menunjukkan bahwa DNA
  membawa sifat hereditas
• Pada 1953 Watson dan Crick menemukan bahwa
  sturktur DNA adalah suatru rantai ganda

9
Watson-Crick Model
10
DNA

• DNA merupakan penyimpan utama dari material
  genetic (informasi genetik).
• DNA merupakan suatu polymer (polynucleotides)
  dimana 1 unit (monomer) dari DNA adalah
  nucleotides.
• Urutan nukleotida di sepanjang DNA berperan
  sebagai sandi untuk menyampaikan semua informasi
  yang diperlukan untuk memerintahkan sel agar
  membuat segala sesuatu yang diperlukan bagi
  kehidupan
• Setiap nucleotide tdd
• - Basa nitrogen purine (adenine, guanine) atau
  pyrimidine (cytosine, thymine)
• - deoxyribose sugar (gula deoksiribosa)
• - 1,2 or 3 phosphate groups.

11
Struktur DNA (Watson dan Crick)

• Struktur DNA adalah double helix ( rantai ganda),
  dengan rangkanya yang terdiri dari
  deoxyribosephosphatedeoxyribosephosphate
• Terdapat ikatan hidrogen diatara rantai yang
  saling berhadapan
• Basa Purine dan pyrimide yang terikat kepada gula
  deoxyribose, dapat berputar bebas. DNA membentuk
  pasangan basa yang spesifik A-T(2 H-bonds), G-C
  (3 H-bonds).
• Kedua rantai DNA saling berhadapan disebut
  antiparallel

12
Struktur DNA
13
Struktur DNA
14
Basa Nitrogen
15
Gula deoksiribosa dan Phospat
16
IKATAN HIDROGEN
17
(No Transcript)
18
Jumlah Carbons
19
Rantai antiparallel
A T T G C C T A G
T A A C G G A T C
C T A G G C A A T
20
RNA

• Struktur rantai tunggal, namun cukup kompleks
• Struktur pembentuk rantai sama seperti DNA yaitu
  terdiri dari ribose, phosphatase, basa purin
  (A,G) dan pyrimidine (C, U)
• Types of RNA
• -messenger RNA berperan membawa kode genetik
  dalam sequencing asam amino
• -transfer RNA berperan dalam identifikasi dan
  transfer asama amino ke ribosom
• -ribosomal RNA berperan merupakan bagian dari
  ribosom yang berfungsi dalam pembentukan
  protein(polypeptide)

21
Perbedaan DNA RNA
Letak Sebagian besar di nukleus, sedikit di mitochondria dan kloroplast Dalam sitoplasma, nucleolus dan kromosom
Pyrimidine bases Cytosine Thymine Cytosine Urasil
Purine bases Adenine Guanine Adenine Guanine
Pentose deoxyribose ribose
Hydrolizing enzyme Deoxyribonuclease (DNase) Ribonuclease (RNase)
Peranan Genetic information Synthesis of proteins
22
Genes dan molekul DNA

• Suatu gen merupakan suatu urutan basa yang
  menempati suatu lokasi spesifik pada molekul DNA
• Gen ini mengontrol sifat khusus dengan membuat
  suatu protein khusus dalam jumlah tertentu

23
or
or
one base pair
in-text, p. 195
24
transcribed DNA winds up again
DNA to be transcribed unwinds
sugar-phosphate backbone of one strand of
nucleotides in a DNA double helix
newly forming RNA transcript
the DNA template at the assembly site
sugar-phosphate backbone of the other strand of
nucleotides
part of the sequence of base pairs in DNA
growing RNA transcript
3
5
3
5
direction of transcription
RNA polymerase
Fig. 13.4, p. 202-3
25
Replikasi DNA
26

• DNA terdiri dari dua rantai nukleotida yang
  saling berikatan karena adanya ikatan hidrogen
• Ikatan hidrogen antara dua rantai tersebut mudah
  sekali terputus
• Setiap rantai tunggal kemudian berperan sebagai
  cetakan untuk pembentukan rantai baru

27
(No Transcript)
28
new
new
old
old
29
DNA diduplikasi oleh Enzyme

• enzyme DNA polymerase melepaskan ikatan rantai
  DNA, menangkap nukleotida bebas, memasangkan
  dengan nkleotida baru yang sesuai dan membentuk
  ikatan yang baru
• enzymes lain mengoreksi setiap kesalahan untuk
  memastikan tidak ada kesalahan sedikitpun

30
Replikasi DNA berlangsung selama mitosis dan
meiosis, untuk membuat sel baru
new
old
old
old
Fig. 12.9, p. 196
31
SINTESIS PROTEIN
transcription
translation
RNA
DNA
Protein
32
What makes a whale a whale?

• Proteins
• Organisms adalah unik karena keunikan protein
  masing-masing dan
• Bagaimana protein tersebut diorganisasi selama
  pertumbuhan

33
Protein

• Merupakan suatu rantai asam amino yang dibentuk
  oleh elemen C, H, N, O.
• Terdapat 20 jenis Asam amino
• Rantai asam amino kemudian bergabung dan
  berlipat-lipat menjadi bentuk tiga dimensi

34
Bagaimana DNA mengontrol perkembangan suatu
organisme?

• DNA membedakan karakteristik suatu organisme
  karena perbedaan urutan asam amino dalam semua
  protein yang terdapat pada organisme tersebut

35
GENETIC CODE

• Setiap asam amino (20 amino acids) diwakili oleh
  tiga basa yang disebut dengan kodon
• Setiap kodon mengkodekan satu jenis asam amino
• Urutan basa akan menentukan urutan asam amino
  dalam protein
• Pembentukan protein berlangsung dalam suatu
  tahapan proses yang disebut dengan sintesis
  protein

36
Fig. 13.7, p. 204
37
Tahap 1 Transkripsi

• DNA dipisahkan dengan rantai pasangannya dan
  messenger RNA mengkopi kode genetik

38
Transkripsi Gen
DNA to be transcribed unwinds
transcribed DNA winds up again
mRNA transcript
RNA polymerase
39
Tahap 2- Pemotongan RNA

• RNA dipotong
• Introns (Non- coding sequences) dibuang
• Exons (Expressed sequences) tetap dibiarkan

40
unit of transcription in a DNA strand
exon
intron
exon
exon
intron
3
5
transcription into pre-mRNA
poly-A tail
cap
5
3
5
3
mature mRNA transcript
Fig. 13.5, p. 203
41
Tahap 3

• Messenger RNA mengambil kode tersebut dan menuju
  ke ribosom di sitoplasma
• Transfer RNA mengambil asam
• amino tertentu dan menuju
• ribosom

42
Tahap 4 Translation

• Di dalam ribosom, kode tersebut dibaca dan
  ditranslasikan ke dalam bentuk suatu urutan asam
  amino
• Rantai asam amino akan melipat-lipat dan
  bergabung menyatu membentuk protein akhir

43
Sintesis Protein
44
Fig. 13.10c, p. 206-7
45
Unwinding of gene regions of a DNA molecule
TRANSCRIPTION
Pre mRNA Transcript Processing
mRNA
rRNA
tRNA
protein subunits
Mature mRNA transcripts
ribosomal subunits
mature tRNA
Convergence of RNAs
TRANSLATION
Cytoplasmic pools of amino acids, tRNAs, and
ribosomal subunits
Synthesis of a polypetide chain at binding sites
for mRNA and tRNA on the surface of an intact
ribosome
FINAL PROTEIN
Destined for use in cell or for transport
Fig. 13.14, p. 210
46
Sintesis Protein

• Instruksi pada DNA ditranskripsi (dituliskan
  kembali) dalam bentuk serupa kemudian ditranslasi
  (diubah) menjadi bahasa protein.
• Pertama2 pesan ditranskripsi menjadi jenis
  molekul lain yang dikenal sebagai RNA kurir
  (mRNA). Secara kimiawi mRNA sangat serupa dengan
  DNA, molekul ini juga dapat mengenali basa pada
  untaian DNA dan melalui proses pengenalan mRNA
  bekerja menyalin gen yang dibentuk.

47
Sintesis Protein

• Proses mentranslasi instruksi pada mRNA menjadi
  btk protein kemudian dapat dimulai.
• Urutan basa pada molekl mRNA menentukan urutan
  asam amino pada protein.
• Kata-kata pada bahasa mRNA terdiri atas kelompok2
  tiga basa berurutan, disebut kodon. Setiap kodon
  menyampaikan perintah kepada mesin selular yang
  mensintesis protein bahwa asam amino tertentu hrs
  digabungkan menjadi protein pada tempat tertentu

48
Sintesis Protein pada Ribosom
49
Sintesis Protein

• Translasi mRNA melibatkan puluhan jenis molekul,
  diantaranya (rRNA dan tRNA). Keduanya tidak
  membawa kode genetik, tetapi membantu sel membaca
  informasi yang terkandung pada mRNA. Sekali mRNA
  dibuat, molekul ini meninggalkan inti sel dan
  masuk tubuh utama sel. Disini struktur globular
  yang dikenal dengan nama Ribosom melekat pada
  mRNA tersebut. Pada ribosom terdapat rRNA.Sekali
  Ribosom berikatan dengan mRNA, tRNA menjalankan
  tugasnya. Terdapat berbagai jenis tRNA dan
  masing2 mampu mengenali golongan tertentu dari
  ketiga basa (kodon) pada mRNA. Setiap jenis tRNA
  membawa hanya satu jenis asam amino tertentu

50
Sintesis Protein
51
Sintesis Protein

• Setelah sel selesai menyusun suatu rantai asam
  amino, rantai ini mulai melipat dirinya sendiri.
  Bentuk umum protein adalah rantai berputar dan
  melekuk membentuk struktur tiga dimensi yang
  kompleks. Pelipatan ini diatur oleh tenaga kimia.
• Bentuk akhir molekul protein ditentukan oleh
  urutan asam amino yang menyusun protein tersebut.

52
Replikasi DNA dan Sintesis Protein
53
Jenis-jenis Asam Amino sebagai Penyusun Protein