FAUZIYAH HARAHAP MATERI GENETIK DAN REGULASI EKSPRESI GEN

Modul 4 , Kegiatan Belajar 2: Materi Genetik dan Regulasi Ekspresi Gen   Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan: Mampu menjelaskan, menganalisis materi Genetik, sintesis protein, regulasi ekspresi gen d

Sub Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan: Mampu mendeskripsi fungsi kromosom, jenis kromosom berdasar letak sentromer Mampu mendeskripsi DNA sebagai materi genetik Mampu menjelaskan secara runtut mekanisme sintesis protein Menganalisis keterkaitan antara struktur dan fungsi gen, DNA, kromosom dalam proses penurunan sifat pada mahluk hidup. Mampu mengurutkan dengan tepat mekanisme regulasi ekspresi gen pada mahluk hidup

Peta Konsep Mekanismenya terdiri dari terdiri dari Materi Genetik Kromosom DNA RNA Sintesis Protein Bentuknya terdiri dari Asentrik Monosentrik Disentrik Polisentrik Metasentrik Submetasentrik Akrosentrik Telosentrik Model mekanismenya terdiri dari Dibedakan menjadi Terdapat perbedaan Jenisnya terdiri dari Autosom Gonosom Berdasarkan jumlah sentromernya Berdasarkan letak sentromernya Konservatif Semikonservatif Dispersif mRNA rRNA tRNA Transkripsi Translasi

ADAKAH DI ANTARA KALIAN YANG MEMILIKI JENIS RAMBUT YANG BERBEDA DENGAN ORANGTUA ATAU SAUDARA KALIAN? DAPATKAH KALIAN MENJELASKAN MENGAPA HAL DEMIKIAN BISA TERJADI?

KROMOSOM Pertama kali ditemukan oleh W. Waldeyer pada tahun 1888. Berasal dari Bahasa Yunani, Chroma = Warna ; dan Soma = badan Terletak di dalam nukleus pada setiap sel.

Struktur Kromosom Berbentuk benang pendek yang terdiri dari dua belahan kromatid yang dihubungkan oleh sentromer (kinetokor). Tiap kromosom memiliki sentromer yang letaknya dapat di tengah ataupun di ujung lengan. Dalam kromonema terdapat manik-manik berjejer rapat yang disebut kromomer.

Struktur Kromosom

Bentuk Kromosom Bentuk Kromosom berdasarkan letak sentromernya : Metasentrik Submetasentrik Akrosentrik Telosentrik

Macam Kromosom Berdasarkan isinya, kromosom dibedakan menjadi : autosom (kromosom tubuh) gonosom (kromosom seks) : penentu jenis kelamin

Ukuran Kromosom Ukuran kromosom kadang-kadang berhubungan dengan jumlah kromosom. Apabila jumlah kromosomnya sedikit, biasanya kromosomnya lebih panjang. Rata-rata ukuran panjang kromosom adalah 0,2 – 0,5µm dengan diameter 0,2 - 20µm.

Jumlah Kromosom Pada sel tubuh atau sel somatis, jumlah kromosom umumnya selalu genap. Jumlah kromosom sel somatis tersebut terdiri atas 2 set kromosom (diploid, 2n), dari induk jantan dan induk betina. Jumlah kromosom sel somatis tumbuhan, hewan, dan manusia berbeda satu sama lain. Pada mamalia misalnya, sel somatis (diploid) manusia mengandung 46 buah kromosom, sedangkan simpanse 48 kromosom.

GEN Gen : sebagian asam nukleat (DNA/RNA) yang membawa sifat tertentu SIFAT – SIFAT GEN : Mengandung informasi genetik Dapat berduplikasi Setiap gen punya tugas dan fungsi tertentu yang ditentukan oleh kombinasi basa nitrogen DNA. Sebagai zarah tersendiri yang terdapatpada kromosom.

Letak Gen pada Kromosom Gen terletak pada LOKUS Kromosom ABCDEF homolog dengan kromosom abcdef

Alel Pasangan gen yang terdapat pada kromosom homolog disebut dengan Alel. Alel menunjukkan sifat alternatif sesamanya. Contoh sifat alternatif sesamanya adalah alel B menetukan sifat bentuk biji bulat, sedangkan bentuk alel b kecil menunjukkan sifat bentuk biji keriput. Alel dapat memiliki tugas yang sama atau berlawanan untuk suatu pekerjaan tertentu. Gen yang memiliki lebih dari dua anggota alel disebut dengan alel ganda. Contohnya gol. Darah dan warna kelinci

Struktur Kimia Gen (Asam Nukleat) Asam nukleat terdapat dalam semua jenis sel yang mempunyai peranan dalam biosintesis protein. Terdapat dua jenis asam nukleat yaitu DNA dan RNA.

Deoxyribonucleat Acid (DNA) Merupakan senyawa kimia penyusun Gen Tersusun atas polinukleotida (1 nukleotida terdiri atas pospat, gula pentosa, basa nitrogen) Bentuk dari rantai DNA adalah double helix. Pada sel organisme prokariotik (bakteri), DNA berantai tunggal. Pada sel eukariotik, DNA berupa heliks (rantai) ganda. Pada pH ekstrim 3 ≤ X ≥ 10, maka akan terjadi denaturasi.

Struktur DNA Gugus fosfat (PO4-); berfungsi untuk mengikat molekul gula satu dengangula yang lain. Gula pentosa deoksiribosa; berfungsi untuk membentuk rangkaian gula fosfat yang merupakan tulang punggung dari struktur double helix DNA. Basa nitrogen ini terikat pada setiap molekul gula. Basa nitrogen dibedakan menjadi dua. Basa Purin (Adenin dan Guanin) Basa Pirimidin (Sitosin dan Timin) Jumlah Adenin = Jumlah Timin Jumlah Guanin = Jumlah Sitosin

Replikasi DNA DNA mempunyai kemampuan untuk mengadakan replikasi, yaitu memperbanyak diri atau menggandakan diri. Tujuan replikasi DNA adalah agar sel anakan hasil pembelahan mengandung DNA yang identik dengan DNA sel induknya.

Model Replikasi DNA Model Konservatif Model Semikonservatif Model Dispersif

Mekanisme Replikasi DNA

Ribonucleat Acid (RNA) Di dalam inti sel makhluk hidup, baik sel prokariotik maupun sel eukariotik terdapat asam nukleat yang berupa DNA dan RNA. Beberapa virus tidak memiliki DNA, sehingga hanya memiliki RNA saja, maka dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel

Struktur RNA RNA (ribonucleic acid) adalah makromolekul polinukleotida yang berbentuk untai tunggal. RNA berperan dalam sintesis protein. RNA memiliki untai polimer yang lebih pendek dari pada DNA karena dibentuk melalui transkripsi fragmen-fragmen DNA. Terdiri atas Posfat, gula ribosa, dan basa nitrogen (purin : adenin guanin ; pirimidin : sitosin urasil)

Fungsi RNA Menyampaikan informasi genetik dalam bentuk kode-kode genetik dalam inti ke ribosom dan sebagai pola cetakan dalam membentuk polipeptida. Sebagai mesin perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah sepanjang RNA duta. Mengangkut asam-asam amino ke ribosom.

Macam – Macam RNA mRNA : RNA yang menjadi model cetakan dalam proses penyusunan asam amino pada rantai polipeptida atau sintesis protein. Disebut RNA duta, karena molekul ini merupakan penghubung DNA dengan protein dan membawa pesan berupa informasi genetik dari DNA untuk membentuk protein.

RNA-t disebut RNA pemindah dan merupakan RNA yang terpendek. Macam – Macam RNA tRNA RNA-t disebut RNA pemindah dan merupakan RNA yang terpendek. Fungsi RNA-t adalah menerjemahkan kode-kode (kodon) yang dibawa oleh RNA m. Hasil terjemahan ini berupa deretan basa nitrogen yang sesuai dengan kodon yang ada pada RNA-d atau RNA-m. RNA-t membawa pasangan kodon pada RNA m, sehingga disebut antikodon

Macam – Macam RNA rRNA Bersama dengan protein, RNA ini akan membentuk struktur ribosom yang mengatur proses translasi. RNA-r berfungsi sebagai mesin perakit yang bergerak ke satu arah sepanjang RNA-d dalam proses sintesis protein. RNA-r dibuat oleh DNA dari gen khusus dalam kromatin yang melekat pada nukleolus.

PERBEDAAN DNA DAN RNA

SINTESIS PROTEIN Inisiasi Elongasi Terminasi Transkripsi (pencetakan RNA messenger oleh DNA) Inisiasi Elongasi Terminasi Translasi (Penerjemah kode oleh tRNA membentuk asam-asam amino)

TRANSKRIPSI DNA membuka menjadi dua rantai terpisah, karena mRNA berantai tunggal, maka salah satu rantai DNA ditranskripsi (dicopy). Rantai yang ditranskripsi dinamakan DNA sense atau template dan kode genetik yang dikode disebut kodogen. Sedangkan yang tidak ditranskripsi disebut DNA antisense atau komplementer. RNA polimerase membuka pilinan rantai DNA dan memasukkan nukleotida-nukleotida untuk berpasangan dengan DNA sense sehingga terbentuklah rantai mRNA.

Tahap transkripsi di bagi menjadi 3 : a Tahap transkripsi di bagi menjadi 3 : a. Inisiasi (permulaan) Tahap ini diawali oleh melekatnya enzim RNA polimerase pada pita DNA pada titik awal (promoter). Pita DNA akan terbuka, akibatnya basa nitrogen pada pita tersebut menjadi bebas. Basa nitrogen pada salah satu pita tersebut akan menjadi cetakan mRNA. Pita DNA ini disebut juga pita bermakna atau sense. Adapun pita yang tidak di transkripsi disebut pita tidak bermakna atau anti sense. Enzim RNA polimerase dimulai meyintesis RNA dari titik awal pita.

b. Elongasi (pemanjangan) Enzim RNA polimerase akan membentuk mRNA hingga terbentuk pita mRNA. Pita mRNA ini akan terus memanjang. c. Terminasi (pengakhiran) Pada saat enzim RNA polimerase sampai pada tempat pemberhentian (terminalsite) DNA, transkripsi akan berhenti. Setelah itu, mRNA dibebaskan dan RNA polimerase terlepas dari DNA. Hasil dri transkripsi, yakni mRNA selanjutnya akan keluar dari inti sel melalui membran inti menuju sitoplasma.

TRANSLASI Translasi berlangsung di dalam sitoplasma dan ribosom. Translasi merupakan proses penerjemahan suatu kode genetik menjadi protein yang sesuai. Kode genetik tersebut berupa kodon disepanjang molekul RNAt, sebagai penerjemahnya RNAt. RNAt membawa asam amino dari sitoplasma ke ribosom. Molekul RNAt membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya yang sesuai dengan triplet nukleotida pada ujung RNAt lainnya yang disebut antikodon.

Tahap translasi ada tiga yaitu : Inisiasi Terjadi dengan adanya RNAd, RNAt dan dua subunit ribosom. Pertama – tama subunit kecil ribosom melekat pada tempat tertentu diujung 5’ dari RNAd. Pada RNAd terdapat kodon “start” AUG, yang memberikan tanda dimulainya proses translasi. RNAt inisiator membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi AUG.

Elongasi

Terminasi Elongasi berlanjut sampai ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai tanda untuk menghentikan proses translasi dan berakhir pula proses sintesis protein.