STRUKTUR ULTRA NUKLEUS FUNGSI NUKLEUS ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN
description
Transcript of STRUKTUR ULTRA NUKLEUS FUNGSI NUKLEUS ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN
BIOSEL 2010 1
• STRUKTUR ULTRA NUKLEUS
• FUNGSI NUKLEUS
• ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN
NUKLEUS
BIOSEL 2010 2
STRUKTUR ULTRA NUKLEUS
BIOSEL 2010 3
• Berbentuk bulat
•Ukuran 5 µm
• Terbungkus oleh dua lapis membran (luar & dalam)
• Terdapat nuclear pore complex
• Didalamnya terdapat nucleolus dan matriks nucleus
• Mengandung sebagian besar gen
BIOSEL 2010 4
NUCLEAR PORE COMPLEXES
15 - 20 pores/m2
BIOSEL 2010 5
DIAGRAM SKEMATIK NUKLEUS
BIOSEL 2010 6
BIOSEL 2010 7
STRUKTUR SELUDANG NUKLEUS
BIOSEL 2010
BAGIAN2 NUKLEUS
Membran nukleus Nukleolus Nukleoplasma Kromatin
8
BIOSEL 2010 9
• Seludang nukleus tersusun atas membran luar, membran dalam dan
komplex pori-pori/lubang
• Antara membran luar dan dalam terdapat rongga yang disebut perinuclear
compartement (40 nm)
• Perinuclear compartement berhubungan langsung dengan cisternae dari RE
BIOSEL 2010 10
• Membran luar berhubungan langsung dengan Ribosom dan RE
• Kompleks pori terdiri dari lubang/ pori dan annulus
Diameter pori tersebut 80 - 90 nm
• Diameter kompleks pori 120 - 140 nm
• Annulus terdiri dari 8 membran protein
BIOSEL 2010 11
20 - 40 nm
Perinuclear compartement
BIOSEL 2010 12
NUKLEOLUS
Nukleolus tidak bermembran Bentuk bulat, Ukuran 0,3 mikron Fungsi sintesa ribosom DNA r RNA
transkrip
BIOSEL 2010 13
NUKLEOPLASMA
Sifat lebih kental dari sitoplasma Berisi butir-butir kromatin, nukleolus,
nukleoprotein Asam nukleat : DNA dan RNA Protein dan garam2 mineral
BIOSEL 2010 14
Nukleoprotein* Protamin, * Histon
* Non histon* Enzim nukleus DNA polimerase,
RNA polimerase adenosin diaminase, guanase, nukleofosforilase
BIOSEL 2010 15
KROMATIN
Butir2 atau benang2 halus dalam nukleus yg dapat mengikat zat warna basa
= basofil Mitosis : kromatin kromosom Kromatin terdiri dari DNA dan
Protein Histon, sbg teras
BIOSEL 2010 16
ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN
BIOSEL 2010 17
STRUKTUR ASAM NUKLEAT
• Asam nukleat terdiri atas: Gula 5 karbon (pentosa): Deoksiribosa (DNA) atau ribosa (RNA); Basa nitrogen; dan osfat
BIOSEL 2010 18
H
HH
HH
OH
OHOH CH2 O
1’
2’3’
4’
5’
STRUKTUR ASAM NUKLEAT
Deoksiribosa
Gula pentosa
BIOSEL 2010 19
OH
HH
HH
OH
OHOH CH2 O
1’
2’3’
4’
5’
Ribosa
BIOSEL 2010 20
N
NN
N
1
23
4
5
6
7
8
9
NH2
H
N
NN
N
1
23
4
5
6
7
89
NH2
H
O
H
Adenin Guanin
Basa nitrogen
Purin
BIOSEL 2010 21
N
N3
21
6
5
4
NH2
H
O
Sitosin
N
N3
21
6
5
4
H
O
CH3
H
Thymin
O
Pirimidin
BIOSEL 2010 22
Urasil
N
N3
21
6
5
4
O
H
O
H
H
BIOSEL 2010 23
• Nukleosida adalah struktur yang terbentuk oleh adanya ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen dengan ikatan glikosidik
• Basa akan selalu terikat pada posisi 1’ dari pentosa
• Titik ikatan pada basa adalah posisi-1 (N-1) pada Pirimidin
dan posisi-9 (N9) pada Purin
BIOSEL 2006 24
25
• DNA: adalah sebuah polinukleotida
• Terbentuk ketika 5’ fosfat dari satu nukleotida berikatan dengan 3’ -OH dari
nukleotida yang lain, dengan cara menghilangkan gugus -OH dari posisi 3’
• Ikatan 3’ - 5’ disebut ikatan posphodiester
BIOSEL 2010
26
P
O
-O
P
O
-O
-O
H
HH
HH
O
O CH2
O
2’3’
4’
5’
H
HH
HH
OH
O CH2
O
2’3’
4’
5’
N
N3
2
16
5
4
NH2
O
N
NN
N
1
2
34
5
6
7
8
9
NH2
27
• Pada umumnya DNA adalah double helix
• Kedua rantai yang terpisah saling memilin, searah jarum jam (right-handed), dan
terdapat 10 bp/putaran
• Ikatan gula dan fosfat berada diluar dan basa-basa bertumpuk satu dengan lainnya di
bagian tengah
• Dua pita dalam double helix membentuk major dan minor grooves
BIOSEL 2010
28
• Kedua pita DNA dihubungkan secara non-kovalen oleh ikatan hidrogen antara dua basa
dari dua pita yang berlawanana
• Kedua pita tersusun antiparallel
• Kedua pita bersifat komplimen
• Ikatan hidrogen bersifat khusus/unik
BIOSEL 2010
BIOSEL 2010 29
N
N3
2
16
5
4O
H
O
CH
3
H
H
N
NN
N
1
2
34
5
6
7
8
9
NH
30
N
NN
N
1
23
4
5
6
7
89
N
H
O
H
H
H
N
N 3
2 1
6
54
N
HO
H
H
31
32
• Sekuen basa pada DNA mengkode informasi genetik
BIOSEL 2010
33
Gen adalah segmen DNA yang mengkode sebuah protein tertentu / segmen DNA yang
dapat ditranskripsi
SINTESIS PROTEIN
BIOSEL 2010
34
3’
3’
5’
5’
Template/antisense/noncoding strand
Nontemplate/sense/coding strand
DNA
BIOSEL 2010
35
• Sekuen DNA selalu ditulis 5’ - 3’• Sekuen DNA biasanya adalah dari
Nontemplate/coding/sense strand
BIOSEL 2010
36
mRNA protein Sifat
translasi
transkripsi
ekspresi
BIOSEL 2010
37
• Kode genetika: 43 = 64 kodons
• Hanya 20 asam amino, sehingga 1 asam dikodekan oleh lebih dari satu kodon; dikenal
dengan Degenerasi/redundansi
• Kodon berbeda yang mengkode Asam amino yang sama disebut sinonim
• Variasi kodon tersebut terjadi pada basa ketiga. Gejala ini disebut Wobble position
• Valin: GUU, GUC, GUA, GUG
BIOSEL 2010
38
• Dari ke 64 kodon tsb, hanya 61 yang mengkode AA.
• 1 start kodon = Metionin (AUG)
• 3 termination kodon UAG, UGA, UAA
BIOSEL 2010
39
• ORF (Open Reading Frame) adalah satu set kodon yang berjalan berturutan, yang
dimulai dengan start kodon dan diakhiri dengan stop kodon
BIOSEL 2010
40
Promoter Termination sequence
coding sequence
Promoter initiates transcription; affects when, where, and how much gene product is produced.
Termination sequence marks end of gene
BIOSEL 2010
BIOSEL 2010 41
TRANSKRIPSI
• Adalah proses sintesis RNA dari sekuen DNA sebuah gen oleh ensim RNA polymerase
• RNA diproduksi dengan menggunakan template/anti-sense/non-coding strand
• RNA merupakan copy dari non-template/sense/coding strand
42
mRNA PROCESSING
• Hasil proses transkripsi sebuah gen yang mengkode protein adalah sebuah pre-mRNA
• Pre-mRNA (pada eukariotik) terdiri dari intron dan exon
43
mRNA PROCESSING
1. Langkah pertama: Splicing, yaitu menghilangkan sekuen non-coding (intron), sehingga menghasilkan mRNA tanpa intron
2. Langkah kedua: 5’Capping, yaitu menambahkan 7-methylguanosin (GTP + CH3), pada ujung 5’ untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 5’
44
mRNA PROCESSING
3. Langkah ketiga: 3’ Polyadenilatin, yaitu menambahkan ± 250 Adenin pada ujung 3’, sehingga membentuk ekor poli-A, untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 3’
Setiap mRNA pasti mengandung ekor poli-A.
BIOSEL 2010
BIOSEL 2010 45
BIOSEL 2010 46
tRNA PROCESSING
• Sebanyak 74 – 95 nukleotida RNA membentuk struktur berbentuk daun cengkih (cloverleaf structure)
47
5’
A
C
C
3’
tRNA
Acceptor arm
dHU arm
Optional arm
TC arm
Anticodon arm
BIOSEL 2010 48
• Acceptor arm: memiliki ujung CCA3’, yang tidak berpasangan, dan
merupakan titik pengikatan tRNA dengan Asam Amino
• Anticodon arm: berperan untuk mengenali dan melekatkan diri pada
codon dalam mRNA
BIOSEL 2010 49
rRNA PROCESSING
• rRNA terbentuk dari asosiasi antara ribosom dengan RNA
• Ribosom Prokariotik 70S
• Ribosom Eukariotik 80S
BIOSEL 2010 50
TRANSLASI
• Adalah proses sintesis protein dalam sel
• mRNA akan menentukan sekuen AA dalam sebuah protein
• Peran tRNA sangat penting karena akan mengantarkan AA ke dalam ribosom
BIOSEL 2010 51
• terdapat 31 – 40 tRNA
• Sehingga 1 AA kemungkinan akan dibawa oleh > 1 tRNA
• tRNA berbeda yang membawa AA yang sama disebut Isoacceptors
BIOSEL 2010 52
PROSES TRANSLASI
1. AA akan berikatan dengan tRNA pada proses yang disebut Aminoacylation/charging, yang kemudian akan mengenali kodon pada mRNA
2. Pengenalan antikodon (tRNA) dengan kodon (mRNA) dengan prinsip komplementaritas pasangan basa
BIOSEL 2010 53
3. Tahapan translasi:
a. Inisiasi (Initiation): adalah pengikatan ssRibosom dengan mRNA membentuk sebuah “inisiation complex”
• Proses ini dimulai dari AUG (met) sehingga kodon ini disebut ‘translation initiation codon”
BIOSEL 2010 54
b. Pemanjangan/elongation:
• Dimulai dengan penggabungan lsRibosom pada inisiation complex
• Sehingga terbentuk 2 buah ruangan pada kompleks, dimana satu ruangan telah diisi oleh tRNA Met, dan ruangan yang kedua diisi oleh tRNA yang ditentukan oleh kodon kedua dari mRNA.
BIOSEL 2010 55
• Kompleks ini kemudian akan bergeser kearah 3’ (downstream) sehingga ruangan pertama akan disi oleh tRNA kedua, dan ruangan kedua akan diisi oleh tRNA ketiga yang ditentukan oleh kodon ketiga dst.
BIOSEL 2010 56
c. Terminasi (termination):
• tRNA tidak akan mampu berikatan dengan termination codon
• Terdapat beberapa protein yang disebut “Release Factors” yang akan mengenali kodon stop (UAA, UAG, UGA), dan akan menambahkan air pada polipeptida, sehingga terjadi pelepasan polipeptida.
BIOSEL 2010 57