GEN DAN KROMOSOM
Evi Umayah Ulfa
Gene
In molecular terms :
a gene commonly is defined as the entire nucleic acid sequence that is necessary for the synthesis of a
functional gene product (polypeptide or RNA).
• A gene includes more than the nucleotides encoding the amino acid sequence of a protein (coding region)
• A gene also includes all the DNA sequences required
for synthesis of a particular RNA transcript.
Jumlah Gen
Total of Human Genom:
mengandung ± 3 Mill. bp
DNA yang mengkode protein ( ± 4 %)
DNA yang tidak mengkode protein
( ± 95 %)
DNA fungsional tapi tidak mengkode protein
(t-RNA, r-RNA)
DNA dengan fungsi yang tidak diketahui,
“tidak berasal dari manusia??” (min 90 %)
4
• Gen terpaking dalam kromosom
• Letak gen di
kromosom LOKUS
Gen Prokariot vs Eukariot
Prokaryotic gene
Eukaryotic gene
Gen Prokariot Vs Gen Eukariot
Kromosom
• Kromatin : Bahan kromosom pada fase interfase
• Kromosom : Kromatin yang menggulung dan melipat tampak jelas pada fase metafase
• Sentromer : penyempitan pada kromosom
• Kinetokor : protein yang melekat pada
sentromer
KROMOSOM
• Jumlahnya tetap suatu organisme, berbeda antar organisme
Organism Chromosome numbers
Human 46
Chimpanzee 48
House Mouse 40
Maize 20
Kromosom Prokariot vs Eukariot
PROKARYOTES EUKARYOTES
single chromosome plus plasmids many chromosomes circular chromosome linear chromosomes made only of DNA made of chromatin, a
nucleoprotein (DNA coiled around histone proteins) found in non-membrane nucleus
& cytoplasm
found in a nucleus copies its chromosome and
divides immediately afterwards
copies chromosomes, then the cell grows, then goes through mitosis to organise
chromosomes in two equal
groups
Prokaryotic Chromosome
1. A single closed-circular DNA, 4.6 X 10
6bp 2. The DNA packaged into a region known as
Nucleoid that contains high concentration of DNA (up to 30-50 mg/ml) as well as all
proteins associated with DNA.
3. Continuous replication (no cell cycle)
4. Attach to a part of cell membrane
Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display
10-12
Figure 10.4
A few hundred nucleotides in length
These play roles in DNA folding, DNA replication, and gene expression
• To fit within the bacterial cell, the chromosomal DNA must be compacted about a 1000-fold
– This involves the formation of loop domains
Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display
10-13
Figure 10.5
The number of loops varies according to the size of the bacterial chromosome and the species
E. coli has 50-100 with 40,000 to 80,000 bp of DNA in each
The looped structure compacts the chromosome about 10-fold
• DNA supercoiling is a second important way to compact the bacterial chromosome
Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display
10-14
Figure 10.6
Figure 10.7 provides a schematic illustration of DNA supercoiling
Supercoiling within loops creates a more compact DNA
• The control of supercoiling in bacteria is accomplished by two main enzymes
– 1. DNA gyrase (also termed DNA topoisomerase II)
• Introduces negative supercoils using energy from ATP
• It can also relax positive supercoils when they occur
– 2. DNA topoisomerase I
• Relaxes negative supercoils
• The competing action of these two enzymes
governs the overall supercoiling of bacterial DNA
Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display
10-18
Eukaryotic Chromosome
• A eukaryotic chromosome contains a long, linear DNA molecule
• Three types of DNA sequences are required for chromosomal replication and segregation
– Origins of replication – Centromeres
– Telomeres
Sentromer
Kromosom yang tidak memiliki
sentromer akan mengalami segregasi secara random ketika mitosis,
akhirnya akan “hilang” dalam sel
Segregasi Kromosom dalam Mitosis:
Peranan Sentromer
Tanpa Sentromer Sel tidak dapat membelah dan keseluruhan proses Mitosis dapat gagal
Walter Flemming (1880), daerah kromosom yang menyempit
Sentromer: daerah dimana kromatin secara khusus menyempit dalam kromosom sehingga menyediakan arena untuk untuk pembentukan kinetochore & tempat penempelan kromatid (kromosom yang sedang mengganda)
Chromosomes, chromatids, and chromatin, kromosom manusia dalam Metaphase, tampak ketika sel
mempersiapkan diri untuk membelah© 2008Sinauer
AssociatesSadava, D. et al. Life: The Science of Biology, 8th ed. (Sunderland, MA: Sinauer Associates and W. H.
Freeman & Company),
Walaupun kata-kata “centromere" berasal dari kata Yunani centro ("central") & mere ("part"), tappi lokasi sentromer tidak selalu di
tengah
Lokasi dari sentromer inilah yang kemudian menjadi basis bagi Karyotyping, untuk mapping posisi gen dalam
kromosom
• Eukaryotic chromosomes exist in four major types based on the position of the centromere.
Berdasarkan lokasi sentromere, kromosom dibedakan
menjadi 4 tipe: metacentric, submetacentric, acrocentric, and telocentric.
©2005 W. H. Freeman Pierce, Benjamin. Genetics: A Conceptual Approach, 2nd ed. (New York: W.
H. Freeman and Company), 23.
Ultrastruktur kinetochore vertebrate: (Akromosom pada Mitosis dengan pasangan Kromatid, Kromatid sebelah kanan terikat pada mikrotubul & yang kiri tidak terikat. Kinetochore inner, kinetochore outer, sentromer & fibrous corona yang terdeteksi pada kinetochore yang tidak terikat. (B) Gambaran dari mikroskop elektron kinetochore manusia
TELOMERE SEKUENS BERULANG PADA UJUNG KROMOSOM
→ MENGAKHIRI REPLIKASI DNA; TERHINDARNYA KROMOSOM UNTUK BERGABUNG → DAPAT MEMICU KANKER → MENENTUKAN „JUMLAH“ PEMBELAHAN SEL; DENGAN KATA LAIN DALAM KONDISI NORMAL JIKA TELOMERE TIDAK BERFUNGSI MAKA SEL AKAN DIDESTRUKSI
TELOMERASE
• Penambahan sekuen repetitif (contoh „TTAGGG“ pada semua vertebrata) pada TELOMER oleh kompleks protein ribonukleotida
→ TELOMERASE
• Telomerase merupakan
reverse transcriptase, yang membawa templat
RNAnya sendiri
• TELOMERASE DITEMUKAN SANGAT AKTIF PADA
KEBANYAKAN TUMOR
CONTOH SEKUEN TELOMER di Organisme
10-63
Figure 10.21
Packing DNA dlm K romosom
10-64
Figure 10.21
Compaction level in euchromatin
Compaction level in heterochromatin During interphase
most chromosomal regions are euchromatic
Figure 10.14
Vary in length between 20 to 100 bp, depending on species and cell type
Diameter of the nucleosome
Agar DNA bisa masuk dalam kromosom di dalam nukleus, dia harus dimampatkan 10.000-50.000 kalinya
Histon 2A, 2B, 3 & 4 membentuk double tetramer (Oktamer)
Histon H1 berfungsi sebagai “linker” yang menggulung 1 nukleosom
Bagaimana packing DNA menuju Kromatin Kromosom
Struktur Nukleosom: core
nukleosome menggulung ± 147 pb DNA atau 1,65 kali putaran
Kromatin, Nukleosom &
Linker -nya
Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display
The compaction level of interphase chromosomes is not completely uniform
Euchromatin
Less condensed regions of chromosomes
Transcriptionally active
Regions where 30 nm fiber forms radial loop domains
Heterochromatin
Tightly compacted regions of chromosomes
Transcriptionally inactive (in general)
Radial loop domains compacted even further
Heterochromatin vs Euchromatin
10-61
Copyright ©The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display
There are two types of heterochromatin
Constitutive heterochromatin
Regions that are always heterochromatic
Permanently inactive with regard to transcription
Facultative heterochromatin
Regions that can interconvert between euchromatin and heterochromatin
Example: Barr body
10-62
Figure 10.20
KARYOTYPING
Karyotyping: mapping keseluruhan pasangan & urutan
kromosom yang dimiliki oleh organisme sehingga memberikan gambaran susunan kromosom yang dimiliki oleh genom suatu organisme.
Karyotypes biasanya disiapkan dengan metode pewarnaan tertentu yang menunjukkan karakteristik setiap kromosom, diambil dari “penangkapan” sel yang sedang mengalami
mitosis khususnya pada tahap metafase atau prometafase, krn pada tahap ini diasumsikan kromosom ada pada konformasi yang paling condensed.
Dari proses Karyotyping inilah dapat diketahui normal
tidaknya kromosom yang dimiliki oleh manusia (Aberasi
kromosom)
Female Male
Images believed to be in the Public Domain
Human Chromosome
Chromosomal abnormalities
Trysomy-21 Down’s syndrome Trysomy-18 Edward’s syndrome
Images believed to be in the Public Domain
