Download - Genetics Indo
-
8/16/2019 Genetics Indo
1/60
PROTEIN SYNTHESIS
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
10/60
DuaDua strandstrand DNADNA bersifatbersifat antianti--parallelparallel((araharah berlawananberlawanan))
10
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
15/60
Replikasi DNA
(M.S. Meselson dan F.W. Stahl, 1957)
ReplikasiReplikasi DNADNA
15Dua DNA yang sama dihasilkan dari replikasi DNAANIMATION
-
8/16/2019 Genetics Indo
16/60
Arah penambahan nukleotidaselama rreplikasi dari ujung 5‘
ke 3‘
ReplikasiReplikasi DNADNA
16ANIMATION
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
24/60
Replikasi, Transkripsi & Translasi
-
8/16/2019 Genetics Indo
25/60
Replikasi, Transkripsi & Translasi
25
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
37/60
DNADNA →→ RNARNA →→ ProteinProtein
TranscriptionTranscription
DNA
37
TranslationTranslation
mRNA
Ribosome
Protein
Prokaryotic CellProkaryotic Cell
-
8/16/2019 Genetics Indo
38/60
DNADNA →→ RNARNA →→ ProteinProtein
Nuclear
membrane
TranscriptionTranscription
DNA
Pre-mRNA
38
RNA ProcessingRNA Processing
TranslationTranslation
mRNA
Ribosome
Protein
EukaryoticEukaryoticCellCell
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
40/60
Rough endoplasmic reticulum
40
-
8/16/2019 Genetics Indo
41/60
41
-
8/16/2019 Genetics Indo
42/60
One ribosome from the RER
42
-
8/16/2019 Genetics Indo
43/60
43
-
8/16/2019 Genetics Indo
44/60
Ribosome
• A ribosome
44
-
8/16/2019 Genetics Indo
45/60
Step 1Step 1-- InitiationInitiation
• mRNA transcript start codon AUGattaches to the small ribosomalsubunit
• ribosomal subunit
45
mRNA transcript
-
8/16/2019 Genetics Indo
46/60
RibosomesRibosomes
P A
Largesubunit
46
Site Site
Small subunit
mRNAmRNA
A U G C U A C U U C G
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
48/60
InitiationInitiation
aa2aa1
48
mRNAmRNA
A U G C U A C U U C G
2-tRNA
G A U
A
1-tRNA
U A C
anticodon
hydrogenbonds codon
-
8/16/2019 Genetics Indo
49/60
aa1 aa2
peptide bondaa3
ElongationElongation
49
mRNAmRNA
A U G C U A C U U C G
1-tRNA 2-tRNA
U A C G A UA
anticodon
hydrogen
bonds codon
3-tRNA
G A A
-
8/16/2019 Genetics Indo
50/60
1-tRNA
aa1
aa2
peptide bondaa3
50
mRNAmRNA
A U G C U A C U U C G
2-tRNA
U A C
G A U
A
3-tRNA
G A A
Ribosomes move over one codon
(leaves)
-
8/16/2019 Genetics Indo
51/60
aa1
aa2
peptide bonds
aa3
aa4
51
mRNAmRNA
A U G C U A C U U C G
2-tRNA
G A U
A
3-tRNA
G A A
4-tRNA
G C U
A C U
-
8/16/2019 Genetics Indo
52/60
2-tRNA
aa1aa2
peptide bonds
aa3
aa4
52
mRNAmRNA
A U G C U A C U U C G
G A U
A
3-tRNA
G A A
4-tRNA
G C U
A C U
(leaves)
Ribosomes move over one codon
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
Ribosomes move over one codon
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
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
-
8/16/2019 Genetics Indo
57/60
Translation - animation
57ANIMATION
-
8/16/2019 Genetics Indo
58/60
ANIMATION ANIMATION
58
-
8/16/2019 Genetics Indo
59/60
PROTEIN SYNTHESIS
-
8/16/2019 Genetics Indo
60/60
TH NK YOU
60