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

(1)

BIOTEKNOLOGI

PERIKANAN

Struktur

Sel

_Sel

,

_,

DNA

_DNA

dan

_dan

RNA

_RNA

Replikasi

_{DNA dan}

_DNA

dan

Sintesis

_Sintesis

Protein

Sri Dwi Hastuti, S.Pi, M.Aqua

(2)

Str

(3)

Nucleus

(Inti sel)

_{(Inti sel)}

• Setiap sel makhluk hidup mempunyai

Setiap sel makhluk hidup mempunyai

nucleus (inti sel) dimana didalamnya

terdapat nucleoplasma

• Nucleus berperan dalam:

Nucleus berperan dalam:

1.

1. Menyimpan informasi genetik

Menyimpan informasi genetik

2.

2. Duplikasi DNA

Duplikasi DNA

3.

(4)

• Dalam nucleoplasma terdapat

Dalam nucleoplasma terdapat

chromosomes (chromatin pada saat

pembelahan sel) yang strukturnya

sebagian besar terdiri dari DNA dan

protein

• Dalam nucleus juga terdapat nucleoli

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

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

Dalam tubuh setiap makhluk hidup mengandung

asam nukleat.

• Merupakan makromolekul.

Merupakan makromolekul.

• Bentuknya bisa berupa DNA (deoxyribonucleic

Bentuknya bisa berupa DNA (deoxyribonucleic

acid) dan RNA (ribonucleic acid)

(7)

DNA - “Kode Kehidupan”

• DNA mempunyai cetakan untuk

DNA mempunyai cetakan untuk

membangun individu makhluk hidup

(8)

Struktur Materi Hereditas

• Percobaan pada tahun

Percobaan pada tahun

1950an menunjukkan

bahwa DNA membawa

sifat hereditas

• Pada 1953 – Watson dan

Pada 1953 – Watson dan

Crick menemukan bahwa

sturktur DNA adalah

suatru rantai ganda

(9)

(10)

DNA

• DNA merupakan penyimpan utama dari material genetic (informasi DNA merupakan penyimpan utama dari material genetic (informasi genetik).

genetik).

• DNA merupakan suatu polymer (polynucleotides) dimana 1 unit DNA merupakan suatu polymer (polynucleotides) dimana 1 unit (monomer) dari DNA adalah nucleotides.

(monomer) dari DNA adalah nucleotides.

• Urutan nukleotida di sepanjang DNA berperan sebagai sandi untuk 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: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),

Struktur DNA adalah double helix ( rantai ganda),

dengan rangkanya yang terdiri dari deoxyribose—

phosphate—deoxyribose—phosphate—

• Terdapat ikatan hidrogen diatara rantai yang

Terdapat ikatan hidrogen diatara rantai yang

saling berhadapan

• Basa Purine dan pyrimide yang terikat kepada

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).

bonds), G-C (3 H-bonds).

• Kedua rantai DNA saling berhadapan disebut

Kedua rantai DNA saling berhadapan disebut

antiparallel

(12)

Struktur

(13)

(14)

Basa Nitrogen

(15)

Gula deoksiribosa dan Phospat

(16)

IKATAN HIDROGEN

(17)

(18)

Jumlah Carbons

(19)

(20)

RNA

•

Struktur rantai tunggal, namun cukup kompleksStruktur rantai tunggal, namun cukup kompleks

•

Struktur pembentuk rantai sama seperti DNA yaitu terdiri Struktur pembentuk rantai sama seperti DNA yaitu terdiri dari ribose, phosphatase, basa purin (A,G) dan

dari ribose, phosphatase, basa purin (A,G) dan

pyrimidine (C, U)

•

Types of RNA: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

Perbedaan DNA RNA

Letak Sebagian besar di

nukleus, sedikit di mitochondria dan kloroplast

Dalam sitoplasma, nucleolus dan

kromosom

Pyrimidine bases Cytosine

Thymine CytosineUrasil

Purine bases Adenine

Guanine AdenineGuanine

Pentose deoxyribose ribose

Hydrolizing

enzyme Deoxyribonuclease (DNase) Ribonuclease (RNase)

Peranan Genetic

(22)

Genes dan molekul DNA

• Suatu gen merupakan

Suatu gen merupakan

suatu urutan basa yang

menempati suatu lokasi

spesifik pada molekul

DNA

• Gen ini mengontrol sifat

Gen ini mengontrol sifat

khusus dengan

membuat suatu protein

khusus dalam jumlah

tertentu

(23)

one base pair

in-text, p. 195

(24)

Fig. 13.4, p. 202-3

3’ 5’

growing RNA transcript 5’

3’ 5’

3’

direction of transcription

RNA

polymerase sugar-phosphate backbone of one strand of nucleotides in a DNA double helix

sugar-phosphate backbone of the other strand of nucleotides

part of the sequence of

base pairs in DNA

transcribed DNA winds up again

DNA to be transcribed unwinds

newly forming RNA transcript

the DNA

(25)

Replikasi

(26)

• DNA terdiri dari dua rantai nukleotida yang saling

DNA terdiri dari dua rantai nukleotida yang saling

berikatan karena adanya ikatan hidrogen

• Ikatan hidrogen antara dua rantai tersebut

Ikatan hidrogen antara dua rantai tersebut

mudah sekali terputus

• Setiap rantai tunggal kemudian berperan sebagai

Setiap rantai tunggal kemudian berperan sebagai

cetakan untuk pembentukan rantai baru

(27)

(28)

(29)

DNA diduplikasi oleh Enzyme:

• enzyme DNA polymerase melepaskan ikatan

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

enzymes lain mengoreksi setiap kesalahan

untuk memastikan tidak ada kesalahan

sedikitpun

(30)

Fig. 12.9, p. 196

old new

old

Replikasi DNA

(31)

SINTESIS PROTEIN

transcription translation

(32)

What makes a whale a whale?

•

Proteins:Proteins:

•

Organisms adalah unik Organisms adalah unik karena keunikan protein

karena keunikan protein

masing-masing dan …

•

Bagaimana protein Bagaimana protein tersebut diorganisasi

tersebut diorganisasi

selama pertumbuhan

(33)

Protein

• Merupakan suatu rantai asam amino yang

Merupakan suatu rantai asam amino yang

dibentuk oleh elemen C, H, N, O.

• Terdapat 20 jenis Asam amino

Terdapat 20 jenis Asam amino

• Rantai asam amino kemudian bergabung dan

Rantai asam amino kemudian bergabung dan

berlipat-lipat menjadi bentuk tiga dimensi

(34)

Bagaimana DNA mengontrol

perkembangan suatu organisme?

• DNA membedakan

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

Setiap asam amino (20 amino acids) diwakili oleh

tiga basa yang disebut dengan kodon

• Setiap kodon mengkodekan satu jenis asam

Setiap kodon mengkodekan satu jenis asam

amino

• Urutan basa akan menentukan urutan asam

Urutan basa akan menentukan urutan asam

amino dalam protein

• Pembentukan protein berlangsung dalam suatu

Pembentukan protein berlangsung dalam suatu

tahapan proses yang disebut dengan sintesis

protein

(36)

(37)

Tahap 1: Transkripsi

• DNA dipisahkan dengan rantai

DNA dipisahkan dengan rantai

pasangannya dan messenger RNA

mengkopi kode genetik

(38)

Transkripsi Gen

transcribed DNA winds up again

DNA to be

transcribed unwinds

mRNA transcript

(39)

Tahap 2- Pemotongan RNA

• RNA dipotong

RNA dipotong

• Introns (Non- coding sequences) dibuang

Introns (Non- coding sequences) dibuang

• Exons (Expressed sequences) tetap

Exons (Expressed sequences) tetap

dibiarkan

(40)

Fig. 13.5, p. 203

unit of transcription in a DNA strand

exon intron

mature mRNA transcript

poly-A tail

5’

5’ 3’

3’ snipped out snipped out

exon intron exon

cap

transcription into pre-mRNA

(41)

Tahap 3 :

• Messenger RNA mengambil kode tersebut

Messenger RNA mengambil kode tersebut

dan menuju ke ribosom di sitoplasma

• Transfer RNA mengambil asam

Transfer RNA mengambil asam

amino tertentu dan menuju

(42)

Tahap 4 :Translation

• Di dalam ribosom, kode tersebut dibaca

Di dalam ribosom, kode tersebut dibaca

dan ditranslasikan ke dalam bentuk suatu

urutan asam amino

• Rantai asam amino akan melipat-lipat dan

Rantai asam amino akan melipat-lipat dan

bergabung menyatu membentuk protein

akhir

(43)

Sintesis Protein

(44)

(45)

Fig. 13.14, p. 210

TRANSCRIPTION Unwinding of gene regions of a DNA molecule

Pre mRNA Transcript Processing

mRNA rRNA tRNA

TRANSLATION

FINAL PROTEIN

Destined for use in cell or for transport Convergence

of RNAs

Synthesis of a polypetide chain at binding sites for mRNA and amino acids, tRNAs, and ribosomal subunits Mature mRNA

transcripts

protein

(46)

Sintesis Protein

• Instruksi pada DNA ditranskripsi (dituliskan

Instruksi pada DNA ditranskripsi (dituliskan

kembali) dalam bentuk serupa kemudian

ditranslasi (diubah) menjadi bahasa protein.

• Pertama2 pesan ditranskripsi menjadi jenis molekul

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

Proses mentranslasi instruksi pada mRNA menjadi

btk protein kemudian dapat dimulai.

• Urutan basa pada molekl mRNA menentukan urutan

Urutan basa pada molekl mRNA menentukan urutan

asam amino pada protein.

• Kata-kata pada bahasa mRNA terdiri atas kelompok2

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

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

Bentuk akhir molekul protein ditentukan oleh

urutan asam amino yang menyusun protein

tersebut.

(52)

Replikasi

DNA

dan

(53)