View
231
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
Pokok Bahasan:
Bahan genetik
Sub Pokok Bahasan :
2.1. DNA, RNA dan kromosom
2.2. Struktur gen
1. 1869: DNA teridentifikasi sebagai
benang halus pada darah putih
yang diberi ethanol dingin
2. 1935: DNA murni berhasil diisolasi
3. 1941: diajukan hipotesis satu gen-
satu enzim
4. 1953: struktur molekul DNA
terungkap
Sejarah:
2.1. DNA, RNA dan kromosom
5. 1966: kode genetik dapat
dipecahkan
6. 1969: pertama kali gen dapat
diisolasi
7. 1980: teknik penggandaan DNA
secara buatan dapat dilakukan
dengan mesin PCR (Polymerase
Chain Reaction)
8. 1984: Dikembangkan sistem sidik
jari DNA (DNA finger printing)
phosphate
deoxyribose
nucleoside
nucleotide
O
O
HO O C
OH H
H
N
H2
P
OH
1
2
5
4
3
base
AGTC
H
Bahan Penyusun DNA:
Bahan Penyusun DNA :
DNA: Deoxyribo Nucleic Acid,
merupakan bahan dasar
genetik yang terbentuk dari
tiga komponen yaitu: basa,
gula dan phosphat
1. Basa, yang merupakan bahan
dasar penyandi genetik.
Terdiri dari empat jenis yaitu
Adenine, Guanine, Thymine,
dan Cytosine.
2. Gula, jenis gula yang merupakan
penyusun DNA adalah gula
dengan 5 C, dimana 4 C menyusun
cincin dan C kelima menempel
pada C no 4. Oleh karena C
no 2 kehilangan O, maka gula
tersebut dinamakan deoxyribose.
Basa berikatan dengan
deoxyribose pada C no 1.
gabungan antara basa dengan
deoxyribose disebut nucleosida.
3. Phosphat. Senyawa phospat
berguna untuk mengikat gula-
dengan-gula, dimana phospat
tersebut berikatan dengan gula
pada C no 5. Ikatan nucleosida
dengan phospat disebut
nucleotida
Struktur Kimia Basa
Empat basa penyusun DNA
berdasarkan struktur kimianya
dapat dikategorikan menjadi
2 yaitu:
1. Kelompok pyrimidine
2. Kelompok purine
1. Kelompok Pyrimidine.
Basa kelompok ini terbentuk
dari satu cincin yang terdiri
dari 4 C dan 2 N. Kedua
basa itu adalah Thymine dan
Cytosine
2. Kelompok Purine.
Basa kelompok ini terbentuk
dari dua cincin yang terdiri
dari 5 C dan 4 N. Kedua
basa itu adalah Adenine dan
Guanine
Ikatan antar Basa.
Dalam pembentukan DNA
terdapat 2 utas yang saling
berikatan, ikatan ini karena
antar basa dapat dihubungkan
oleh unsur hydrogen,
sehingga ikatan antar basa
disebut ikatan hydrogen.
Berdasarkan jumlah ikatan
dibagi 2, yaitu:
1.Basa-basa berikatan dua,
yaitu Thymine (T) dari
Pyrimidine dengan Adenine
(A) dari Purine
2.Basa-basa berikatan tiga,
yaitu Cytosine (C) dari
Pyrimidine dengan Guanine
(G) dari Purine
Pola ikatan hydrogen seperti
itu menyebabkan terjadi
komplementasi, yaitu antara
T-A dan C-G, yang penting bagi
proses replikasi dan ekspresi
gen.
Demikian juga jumlah basa
Pyrimidine akan sama
dengan basa Purine, tetapi
jumlah basa berikatan 2 tidak
selalu sama dengan jumlah
basa berikatan 3.
Basa
O
C
C
N
C
N
C
H
H H
O
CH3
THYMINE
O
C
C
N
C
N
C
H
H
N
H
H
H
CYTOSINE
Pyrimidine
N
N
N
N
C
C
C
C
N
C
H
N
H H
ADENINE
O
N
N
N
C
C
C
C
N
C
H
N
H
H
H
GUANINE
Purine
Hydrogen
bond
Penyusunan Basa :
ikatan antar deoxyribose terjadi ketika senyawa
Phospat pada C no 5 berikatan dengan C no 3
pada deoxyribose yang lain.
Ikatan ini disebut ikatan phospho-diester,
ikatan antar deoxyribose disebut juga tulang
belakang (back bone) DNA
Oleh karena P pada C no 5
berikatan dengan P pada
C no 3, maka pergerakan
pembentukan utas akan
berupa gerakan dari C no 5 ke
C no 3, sehingga ujung awal
utas DNA/RNA disebut ujung
5’, sedangkan ujung akhirnya
disebut ujung 3’.
Pada DNA yang memiliki utas
ganda arah pergerakan antar
utas saling berlawanan,
sehingga posisi basa tidak
selalu tepat sejajar, hal ini
mengakibatkan utas ganda
DNA menjadi berpilin
Penyusunan Basa:
A
T
TA
C
3’
5’
T
G
G
A
3’
5’
C
C
G
CATGGA
GTACCT
5’ 3’
3’ 5’
AGTCO
O
HO O C
OH H
HN
H2
P
OH
1
2
5
43H
AGTCO
O
HO O C
O H
HN
H2
P
OH
1
2
5
43H
AGTCO
OO
H2C
OH H
HN
O
1
2
5
43H
P
phospho
diester
bond
AGTCO
O
HO O C
OH H
HN
H2
P
OH
1
2
5
43H
AGTCO
O
HO O C
O H
HN
H2
P
OH
1
2
5
43H
AGTCO
OO
H2C
OH H
HN
O
1
2
5
43H
P
phospho
diester
bond
Susunan basa pada DNA dapat
divisualisasikan melalui mesin
yang disebut DNA sequencer.
Pada saat ini biasanya basa C
disajikan dalam warna biru,
basa G dalam warna hitam,
basa T dalam warna merah dan
basa A dalam warna hijau.
Visualisasi susunan basa
dari mesin DNA sequencer
Susunan basa dari dari suatu
fragment DNA hasil analisis
mesin DNA sequencer
Perbedaan DNA dengan RNA
Komponen DNA RNA
Gula Gula pada DNA
kehilangan unsur
Oxygen pada C no 5,
sehingga diberi nama
deoxyribose
Gula pada RNA masih
memiliki Oxygen pada C
no 2, sehingga diberi
nama Ribose
Basa Basa Pyrimidine dengan
dua ikatan Hydrogen,
Thymine, memiliki CH3
pada salah satu C
penyusun Cincin
Basa Thymine pada RNA
tidak memiliki CH3 pada
salah satu C
penyusunnya, dan
disebut Uracyl
Utas Ganda Tunggal
Gula
Basa
Utas
OH3C
OH H
H1
2
5
43H
OH3C
OH OH
H1
2
5
43H
deoxyribose ribose
O
C
C
N
C
N
CH
H H
O
CH3
O
C
C
N
C
N
CH
H H
O
H
Thymine Uracil
ganda tunggal
DNA RNARNA:
Pengandaan DNA :
Penggandaan DNA, dilakukan
secara semi conservative, yaitu
pada setiap fragment DNA yang
baru terbentuk masih terdapat satu
utas dari fragment yang
sebelumnya. Proses ini
dimungkinkan karena adanya
sistem komplementasi antara basa
T dengan A, dan basa C dengan G.
TetuaTetua
Replika
Langkah Penggandaan DNA :
1. Pemecahan (Cleavage) utas
Ganda DNA pada suatu
tempat (Cleavage Site) yang
memisahkan 2 utas sehingga
dapat dilakukan
penggandaan DNA.
2. Penggandaan utas melalui
proses komplementasi.
Enzim DNA Polymerase
melakukan pembentukan utas
DNA baru sesuai dengan
basa komplemennya.
3. Penutupan Nick. Oleh karena
pemanjangan rantai DNA selalu
mengikuti pola 5’-3’, maka pada
utas yang arah 5’-3’ nya searah
dengan arah cleavage, proses
komplementasi terhenti
menunggu cleavege cukup besar,
sehingga menyebabkan ada gap
antar rangkaian basa, gap ini
disebut nick, yang harus ditutup
agar fragment DNA baru
sempurna.
Nick tidak terdapat pada utas
dengan arah 5’-3’ nya
berlawanan dengan arah
cleavage, karena proses
pemanjangan utas baru
searah dengan arah cleavage.
Pengandaan DNA:
parentparent
replica
3’
5’
5’
3’
5’
3’5’
3’
Kromosom
DNA TANAMAN tersebar baik dalam inti sel,
maupun dalam sitoplasma.
DNA inti sel tersusun dalam kromosom,
DNA sitoplasma terdapat dalam plastid,
mitochondria, yang jumlahnya lebih dari 1,
sel tanaman terdapat tiga genom, yaitu genom
inti, genom mitochondria dan genom plastid.
plastid
mitokondria
inti
Pembentukan kromosom
Dari utas ganda DNA yang memiliki
ketebalan 2 nm, mengalami beberapa
proses sebelum membentuk kromosom
dengan ketebalan 700 nm, yaitu:
1. Utas ganda DNA mengikat histone,
sehingga mencapai ketebalan
11 nm.
2. DNA yang sudah mengikat histone
bergabung hingga dua lapis,
sehingga mencapai ketebalan
30 nm.
3. Gabungan diatas memendek
membentuk pola gelombang
dengan lebar antara puncak
dan lembah gelombang
sebesar 300 nm.
4. Pola gelombang tersebut
membentuk pola memilin
dengan ketebalan 700 nm. Pola
pilinan tersebut akhirnya yang
nampak sebagai massa
kromosom.
2 nm
11 nm
30 nm
300 nm
700 nm
telomere
centromere
euchromatin
heterochromatin
Struktur kromosom :
Centromere:
Bagian kromosom yang
berasosiasi dengan benang
gelendong, ketika pembelahan
mitosis ataupun meiosis.
Telomere:
Ujung kromosom yang terdiri
dari sekuens DNA yang
dibutuhkan untuk stabilitas
ujung kromosom.telomere
centromere
euchromatin
heterochromatin
Heterochromatin:
Bagian kromosom yang cenderung padat
pilinannya, jelas tampak pada interfase,
umumnya berada disekitar centromere and
telomere
Euchromatin: Merupakan bagian
kromosom yang memiliki kepadatan normal
dan mengalami siklus kondensasi,
cenderung kurang memilin pada interfase.
Gen-gen aktif umumnya berada pada
bagian ini.
telomere
centromere
euchromatin
heterochromatin
Nama Ilmiah Nama Umum Genome Size
(MegaBp)
Allium cepa Bawang merah 1592
Arabidopsis thaliana Arabidopsis 127
Avena sativa Oat 11315
Beta vulgaris ssp esculenta Bit Gula 758
Brassica napus Canola 1182
Capsicum annuum Cabe 2702
Citrus sinensis Jeruk 382
Glycine max Kedele 1115
Gossypium hirsutum Kapas 2246
Hordeum vulgare Barley 4873
Lactuca sativa Lettuce 2639
Lycopersicon esculentum Tomat 953
Malus x domestica Apple 769
Manihot esculenta Singkong 760
Musa sp Pisang 873
Nicotiana tabacum Tembakau 4434
Oryza sativa Padi 331
Phaseolus vulgaris bean 637
Saccharum sp. Tebu 3000
Sorghum bicolor Sorghum 760
Triticum aestivum Gandum 15966
Zea mays Jagung 2504
Ukuran Genom Beberapa Tanaman Penting
Gen: merupakan fragment DNA
yang dapat ditranskripsikan
menjadi RNA dan diterjemahkan
menjadi protein, yang
selanjutnya mampu
mempengaruhi proses fisiologi
tanaman maupun fenotifnya.
2.2. Struktur Gen
1.Regulator
2.Promoter
3.Transcribed Region
(Bagian yang ditranskripsikan)
4.Terminator
Pada dasarnya Gen tersusun
oleh empat komponen :
Termination site
TATA EXON AAUAAINTRON EXON
Transcribed regionStart sitepromoterregulator
ORF UTRUTR
AUG UGA,UAA,UAG
Poly A tailing site
chromosome
part of chromosome
Regulator
Merupakan bagian dari gen yang
berperan dalam pola aktivasi
suatu gen, pada rangkaian
fisiologis apa, pada kondisi apa,
pada fase perkembangan apa,
atau pada organ apa. Umumnya
berada pada awal sebuah gen
mendahului promotor
Regulator terdiri dari responsive
element seperti :
1. HSE (Heat Shock-response
Element)
2. GRE (Glucocorticoid
Response Element)
3. SRE (Serum Response
Element)
Promoter
Merupakan bagian dari gen yang berperan dalam penentuan utas mana yang akan dikode untuk ditraskripsikan, dan kapan titik awal transkripsi akan dilakukan.
Letak promotor berada sebelum titik awal transkripsi, sehingga jarak dari titik inisiasi dinotasikan dengan tanda -, atau disebut arah downstream.
Promotor yang paling umum terdapat dalam gen tanaman adalah TATA box.
Promoter Terminator
Coding Strand
Template Strand
+1Upstream Downstream
ab
cd
Jenis-jenis promotor :
1. TATA box (TATAAA, 10 bp)
2. CAAT box (GGCCAATCT, 22 bp)
3. GC box ( GGGCGG, 20bp)
4. Octamer (ATTTGCAT, 20 bp)
5. kB (GGGACTTTCC, 10 bp)
6. ATF (GTGACGT, 20 bp).
Transcribed Region
Merupakan bagian dari gen yang akan
ditranskripsikan menjadi RNA.
Bagian ini dimulai dari titik awal
transkripsi (start site) hingga titik akhir
transkripsi (termination site).
Dalam bagian ini terdapat bagian yang
akan dibawa keluar dari inti sel yang
disebut ekson, dan bagian yang akan
tetap ditinggalkan di dalam inti sel, yang
disebut intron.
Pada bagian exon mRNA,
terdapat bagian yang akan
diterjemahkan menjadi rantai
asam amino (Open Reading
Frame/ORF) dan bagian yang
tidak diterjemahkan
(Un-translated Region/UTR)
Terminator
Merupakan bagian dari sekuens
DNA dari suatu gen yang
memberi tanda kepada enzym
penyusun RNA (RNA polymerase)
untuk menghentikan proses
pemanjangan rantai RNA.
Recommended