Ajar 9: REPLIKASI DNA DAN EKSPRESI GEN

Ajar 9: REPLIKASI DNA DAN

EKSPRESI GEN

Asri Peni Wulandari

Review : Genetika Mikroba

• Mengapa kita harus mempelajari

Genetika Mikroba?• Mengapa Gen adalah dasar dari kehidupan?

Unpad/Mikro/APW/2010

Tujuan Materi Kuliah:

• Mampu menjelaskan konsep Dogma Molekular (replikasi, Transkripsi, dan replikasi)

• Dapat menjelaskan mekanisme sintesis protein.


Gen Operon


Informasi Genetik


DOGMA MOLEKULAR

gene expression?

- Transkripsi : sintesis RNA dari DNA template

- Translasi : formasi sebuah protein (rangkaian asam amino) dari RNA


Replikasi DNA

• Salah satu rantai DNA ganda (parental strand) akan menjadi rantai ‘anak; yang identik.

• Step Replikasi:– DNA tidak terlipat dan rantai

DNA terpisah (replication fork)

– Nukleotida bebas akan berikatan pada pasangannya

– DNA polymerase akan bergabung dengan nukleotida

– Terbentuknya rantai DNA baru



Step 1:Step 1: Hydrogen bonds Hydrogen bonds between complimentary between complimentary bases breakbases break

DNA “unzips”DNA “unzips”


Step 2:Step 2: DNA strands DNA strandspull apart from each otherpull apart from each other


Step 3Step 3: DNA nucleotides in the cell: DNA nucleotides in the cellmatch up with each side of the match up with each side of the ““unzipped” DNAunzipped” DNA

each “unzipped’ strands forms a each “unzipped’ strands forms a template for a new strandtemplate for a new strand


Step 3Step 3: DNA nucleotides in the cell: DNA nucleotides in the cellmatch up with each side of the match up with each side of the ““unzipped” DNAunzipped” DNA

each “unzipped’ strands forms a each “unzipped’ strands forms a template for a new strandtemplate for a new strand



Replication fork

2 2 Primase Primase Synthesizes an RNA Synthesizes an RNA primer fragmentprimer fragment

3 3 DNA polymerase III addsDNA polymerase III addsnucleotides onto the 3'nucleotides onto the 3'end of the fragmentend of the fragment

4 4 DNA polymerase I replaces the DNA polymerase I replaces the RNA primer with deoxynucleotidesRNA primer with deoxynucleotides

Synthesis of the leading strand Synthesis of the leading strand proceeds continuouslyproceeds continuously: : 5’ to 3’5’ to 3’

Synthesis of the lagging strand isSynthesis of the lagging strand isDiscontinuous: also 5’ to 3’Discontinuous: also 5’ to 3’

1 1 Helicase separatesHelicase separatesthe double-strandedthe double-strandedmoleculemolecule

RNA primerRNA primer

5 5 DNA ligase seals DNA ligase sealsthe gaps betweenthe gaps betweenadjacent fragmentsadjacent fragments

DNA Polymerase IIIDNA Polymerase III

Okazaki fragmentsOkazaki fragments

3’3’5’5’

3’3’5’5’

3’3’


POINT dari REPLIKASI DNA

• DNA is unwound and replication fork forms• Leading strand is synthesized continuously• Lagging strand is synthesized in small

segments (~1000bp,Okazaki fragments)– DNA synthesis is primed by RNA primers– RNA primers and replaced by DNA– DNA fragments are joined together


SINTESIS PROTEIN L O K A S I


Sintesis ProteinP R O S E S

Transkripsi terjadi di dalam inti,Transkripsi terjadi di dalam inti,sedangkan transformasi sedangkan transformasi terjadi di sitoplasma terjadi di sitoplasma


• Proses dimana molekul DNA dikopi menjadi rantai komplementer RNA (messenger RNA=mRNA)

• Proses pengkodean mRNA menjadi Proses pengkodean mRNA menjadi protein dengan menggunakan protein dengan menggunakan

beberapa jenis RNA beberapa jenis RNA


TRANSKRIPSI• RNA polymerase , enzim yang

melekat pada DNA pada posisi khusus rantai DNA yang berperan sebagai “start signal”.

• Rantai DNA akan terpisah dan satu rantai DNA akan berperan sebagai template.

• Basa RNA akan melekat pada komplementer DNA (template), sehingga dapat dimulai sintesis mRNA


TRANSKRIPSI (L a n j u t a n)


TRANSLASI • Terdiri dari 3 tahap:

– Inisiasi - start codon (AUG)

– Elongasi –ribosom bergerak sepanjang mRNA

– Terminasi- stop codo. Polypeptida dilepaskan dan protein baru terbentuk


Tipe-tipe RNA


Kode Genetik

• DNA: triplet code

• mRNA: kodon (komplementari terhadap triplet kode dari DNA)

• tRNA: antikodon (komplimentari terhadap kodon )


• Kodon: kode untuk memproduksi asam amino

spesifik

• 20 asam amino

• 3 kode basa

KODON

Bersifat :

Bersifat :

• DDegenerategeneratifif: : le

bih dari 1 kodon dapat mengkode

lebih dari 1 kodon dapat mengkode

untuk satu asam amino


•Universal:

Universal: terdpat pada semua makhluk hidup

terdpat pada semua makhluk hidup

Bersifat :

Bersifat :

• DDegenerategeneratifif: : le

bih dari 1 kodon dapat mengkode

lebih dari 1 kodon dapat mengkode



•Universal:

Universal: terdpat pada semua makhluk hidup

terdpat pada semua makhluk hidup


SU

GA

R-P

HO

SP

HA

TE

BA

CK

BO

NE

SU

GA

R-P

HO

SP

HA

TE

BA

CK

BO

NE

B A

S E

SB

A S

E S

HH

PPOO

OO

HOHO

OO

OO

CHCH22NHNH22NN

NHNH

NN

NN

HHOHOH

PP

OO

OO

HOHO

OO

OO

CHCH22

NHNH22

NN

NN

NN

NN

HH

PP

OO

OHOH

HOHO

OO

OO

CHCH22

NHNH22

NN

NN

NN

NN

OO GuanineGuanineGuanineGuanine

AdenineAdenineAdenineAdenine

AdenineAdenineAdenineAdenine

ArginineArginine


Kode Genetik


TRANSLASI P r o s e s








Perbedaan RNA dan DNA


Transkripsi – Tahap 1

5’ 5’ A C G T A T C G C G T A A C G T A T C G C G T A 3’ 3’ 3’ 3’ T G C A T A G C G C A T T G C A T A G C G C A T 5’5’

Template DNA StrandsTemplate DNA Strands


Transkripsi– Tahap II

5’ 5’ A C G T A T C G C G T A A C G T A T C G C G T A 3’3’ 3’ 3’ U G C A U A G C G C A U U G C A U A G C G C A U 5’5’

Template DNA adalah sama Template DNA adalah sama dengan komplemen rantai mRNAdengan komplemen rantai mRNA


Transkripsp – Tahap III

• mRNA meninggalkan mRNA meninggalkan nukleus dan menuju nukleus dan menuju ribosom ribosom

3’ 3’ U G C A U A G C G C A U U G C A U A G C G C A U 5’5’

• Komplemen RNA Komplemen RNA baru disintesis (rRNA)baru disintesis (rRNA)

5’ 5’ A C G U A U C G C G U A A C G U A U C G C G U A 3’3’


Transcription Reminders !!!

• The template strand is the DNA strand being copied

• The rRNA strand is the same as the DNA strand except Us have replaced Ts


Gene Expression Overview

template strand: strand of the DNA double helix used to make RNA

coding strand: strand of DNA that is complementary to the template strand

RNA polymerase: the enzyme that synthesizes RNA from the DNA template


Transcription proceeds through:– initiation – RNA polymerase identifies

where to begin transcription– elongation – RNA nucleotides are added

to the 3’ end of the new RNA– termination – RNA polymerase stops

transcription when it encounters terminators in the DNA sequence



• Translation proceeds through– initiation – mRNA, tRNA, and ribosome

come together– elongation – tRNAs bring amino acids to

the ribosome for incorporation into the polypeptide

– termination – ribosome encounters a stop codon and releases polypeptide



Gene expression requires the participation of multiple types of RNA:

messenger RNA (mRNA) carries the information from DNA that encodes proteins

ribosomal RNA (rRNA) is a structural component of the ribosome

transfer RNA (tRNA) carries amino acids to the ribosome for translation




• Gene expression requires the participation of multiple types of RNA:

• small nuclear RNA (snRNA) are involved in processing pre-mRNA

• signal recognition particle (SRP) is composed of protein and RNA and involved in directing mRNA to the RER

• micro-RNA (miRNA) are very small and their role is not clear yet


Ove

rvie

wTranskripsi berperan dalam untuk membentuk mRNA yang akan membawa kode genetik keluar dari nukleus menuju ribosom di sitoplasma untuk ditranslasi menjadi protein

1. Mengapa Transkripsi diperlukan?

2. Transkripsi ? RNA polimerase berikatan pada DNA , memisahkan rantai ganda DNA, selanjutnya menggunakan satu strand sebagai template untuk mensintesis mRNA

3. Mengapa Translasi diperlukan?

Translasi memastikan bahwa asam

amino yang tepat berikatan oleh

peptida untuk membentuk protein


Ove

rvie

w4. Translasi? Sel menggunakan informasi dari

mRNA untuk menghasilkan protein

5. Apa bedanya DNA dan RNA?

DNA mempunyai deoxyribose, RNA mempunyai ribose; DNA ada 2 strands, RNA hanya ada satu strand; DNA memilki thymine, RNA memiliki uracil.

6. Terjemahkan kodon ini menjadi peptida : UGGCAGUGC

tryptophan-glutamine-cysteine


Apa artinya??

• gen adalah Konstitutif:

• Beberapa gen bersifat indusible

• Beberapa gen bersifat repressible


Ajar 9: REPLIKASI DNA DAN EKSPRESI GEN

Documents