Dokumen tersebut membahas tentang struktur dan sintesis asam nukleat serta protein. Asam nukleat terdiri atas gula pentosa, basa nitrogen, dan fosfat yang membentuk DNA dan RNA. DNA berbentuk double helix yang menyimpan informasi genetik. Protein disintesis melalui transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi mRNA menjadi rantai polipeptida.

1. ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS
PROTEIN
BIOSEL 2010
1

2. STRUKTUR ASAM NUKLEAT
• Asam nukleat terdiri atas: Gula 5 karbon
(pentosa): Deoksiribosa (DNA) atau
ribosa (RNA); Basa nitrogen; dan osfat
BIOSEL 2010
2

3. STRUKTUR ASAM NUKLEAT
Gula pentosa
5’
OH
CH2
4’
OH
O
H
H
H
H
3’
1’
2’
OH
H
Deoksiribosa
BIOSEL 2010
3

4. 5’
OH
CH2
4’
OH
O
H
H
H
H
3’
1’
2’
OH
OH
Ribosa
BIOSEL 2010
4

5. Basa nitrogen
NH2
N
O
6
5
1
H
N
N
7
8
2
4
3
N
9
N
NH2
N
5
1
2
3
N
4
7
9
N
8
H
H
Adenin
6
Purin
BIOSEL 2010
Guanin
5

6. O
NH2
H
N
4
3
6
O
1
N
O
CH3
3
5
6
1
N
H
H
Sitosin
4
2
5
2
N
Pirimidin
BIOSEL 2010
Thymin
6

7. O
H
N
4
5
2
O
3
H
6
1
N
H
Urasil
BIOSEL 2010
7

8. • 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 2010
8

9. BIOSEL 2006
9

10. • 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
10

11. NH2
4
5
-
6
O
5’
-
O
P
O
O
3
2
1
CH2
4’
O
H
3’
NH2
H
H
P
O
6
N
N
7
H
1
4
2
8
5’
O
5
9
N
2’
O
O
O
N
H
-
N
CH2
4’
O
H
H
H
H
3’
3
N
2’
OH
H
11

12. • 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

13. • Kedua pita DNA dihubungkan secara nonkovalen 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
13

14. 6
5
CH
3
6
N
N
5
1
9
N
4
2
2
O
7
H
N
3
NH
H
1
N
4
O
H
8
3
N
BIOSEL 2010
14

15. H
N
H
4
N
O
6
N
7
8
9
N
H
H
5
4
1
3
6
2
1
N
N
O
H
2
3
N
5
H
N
H
15

16. 16

17. • Sekuen basa pada DNA mengkode
informasi genetik
BIOSEL 2010
17

18. SINTESIS PROTEIN
Gen adalah segmen DNA yang mengkode
sebuah protein tertentu / segmen DNA yang
dapat ditranskripsi
BIOSEL 2010
18

19. DNA
3’
5’
Template/antisense/noncoding strand
5’
Nontemplate/sense/coding strand
3’
BIOSEL 2010
19

20. • Sekuen DNA selalu ditulis 5’ - 3’
• Sekuen DNA biasanya adalah dari
Nontemplate/coding/sense strand
BIOSEL 2010
20

21. mRNA
protein
translasi
Sifat
ekspresi
transkripsi
BIOSEL 2010
21

22. • 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
22

23. • Dari ke 64 kodon tsb, hanya 61 yang
mengkode AA.
• 1 start kodon = Metionin (AUG)
• 3 termination kodon UAG, UGA, UAA
BIOSEL 2010
23

24. • ORF (Open Reading Frame) adalah satu set
kodon yang berjalan berturutan, yang
dimulai dengan start kodon dan diakhiri
dengan stop kodon
BIOSEL 2010
24

25. Promoter
coding
sequence
Termination
sequence
Promoter initiates transcription; affects
when, where, and how much gene product
is produced.
Termination sequence marks end of gene
BIOSEL 2010
25

26. 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 nontemplate/sense/coding strand
BIOSEL 2010
26

27. mRNA PROCESSING
• Hasil proses transkripsi sebuah gen
yang mengkode protein adalah sebuah
pre-mRNA
• Pre-mRNA (pada eukariotik) terdiri
dari intron dan exon
27

28. 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’
28

29. 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
29

30. BIOSEL 2010
30

31. tRNA PROCESSING
• Sebanyak 74 – 95 nukleotida RNA
membentuk struktur berbentuk daun
cengkih (cloverleaf structure)
BIOSEL 20010
31

32. tRNA
3’
A
C
5’
Acceptor arm
C
TϕC arm
dHU arm
Optional arm
Anticodon arm
32

33. • 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
33

34. rRNA PROCESSING
• rRNA terbentuk dari asosiasi antara
ribosom dengan RNA
• Ribosom Prokariotik 70S
• Ribosom Eukariotik 80S
BIOSEL 2010
34

35. 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
35

36. • terdapat 31 – 40 tRNA
• Sehingga 1 AA kemungkinan akan
dibawa oleh > 1 tRNA
• tRNA berbeda yang membawa AA yang
sama disebut Isoacceptors
BIOSEL 2010
36

37. 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
37

38. 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
38

39. 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
39

40. • 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
40

41. 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
41

42. BIOSEL 2010
42

43. • Dilanjutkan dengan pelepasan ribosom
dari mRNA.
Biosel 2010
43