BAHAN GENETIK
BAHAN GENETIK
(DNA, RNA DAN REPLIKASI DNA)
Tujuan
1.
2.
3.
4.
5.
Mahasiswa dapat menjelaskan bahan-bahan
penyusun genetik.
Mahasiswa dapat menjelaskan struktur dari bahanbahan penyusun genetik.
Mahasiswa mampu menjelaskan karakter bahanbahan penyusun genetik.
Mahasiswa mampu menjelaskan proses replikasi
DNA.
Mahasiswa dapat membedakan DNA dan RNA.
PENDAHULUAN
GEN
Merupakan urutan nukleotida tertentu
di dalam kromosom.
Memiliki sifat khusus antara lain:
1. Unit keturunan yang diwariskan
dari generasi ke generasi berikutnya
(faktor hereditas).
2. Membentuk fenotip.
3. Mampu menggandakan diri (self
-duplication)
Memprogram sifat-sifat spesifik yang
muncul saat keturunan berkembang
dari sel terfertilisasi menjadi dewasa.
Gen tersusun dari apa?
Bagaimana gen dapat mengatur dan
mempengaruhi fenotip?
Gambar 1. Bahan Genetik
Bukti DNA Sebagai Materi Genetik
Percobaan
Nucleic Acid
Nucleic acids are polymers of
nucleotides.
There are two kinds of nucleic
acid : DNA and RNA
A nucleotide consists of three
basic components : pentose
sugar, nitrogenous base and
phosphate group.
The sugars is a cyclic fivecarbon sugar.
There are two kinds of bases :
purines (Adenine, Guanine)
and pyrimidines (Thymine,
Cytosine, Uracil)
Figure 2. The basic chemical structure of a
nucleotide molecule (George Acquaah).
When a base is linked to a
sugar, the product is called
nucleoside. A nucleoside
linked to a phosphate forms
a nucleotide.
DNA (Deoxiribonucleic Acid)
DNA merupakan materi hereditas,
pengecualian pada beberapa virus
(RNA).
Diyakini sebagai materi genetik.
Mengandung informasi genetik
dalam bentuk kode.
Program DNA akan mengarahkan
perkembangan sifat biokimiawi,
anatomi, fisiologis bahkan sampai
pada taraf perilaku organisme.
Terdapat di dalam kromosom
(dalam inti sel).
Gambar 3. Molekul DNA
Watson-Crick dengan Gagasan Double Helix
Gambar 4. James Watson (kiri) dan Francis Crick.
Menemukan model doublel helix untuk menggambarkan struktur molekul DNA.
Struktur DNA
Struktur molekul DNA adalah double helix.
Tersusun oleh gula deoksiribosa, gugus
fosfat, basa nitrogen.
Basa Nitrogen : Purin (Adenin, Guanin) dan
Pirimidin (Timin, Sitosin)
Tersusun oleh dua rantai polinukleotida yang
membungkus bagian tengah (basa nitrogen)
Rantai polinukleotida bersifat antiparalel
(5’ ke 3’ dan 3’ ke 5’).
Membentuk 1 putaran penuh setiap 3,4 nm.
Jarak setiap basa 0,34 nm.
Setiap basa nitrogen berikatan kovalen
dengan deoksiribosa, sedangkan basa
nitrogen yang satu dengan basa nitrogen yang
lain dihubungkan oleh ikatan hidrogen.
Gambar 5. Struktur double helix
DNA
The antiparallel “backbone” structure of
DNA Molecule.
Figure 6. The two chains of DNA molecule (sugar-phosphate backbone) are
antiparallel. One chain runs in the 5’ to 3’ orientation and the other 3’ to 5’.
Lanjt. Struktur DNA
Pasangan basa nitrogen pada struktur
double helix DNA : Adenin (A) dengan
Timin (T), Guanin (G) dengan Sitosin
(C).
Pasangan basa nitrogen pada struktur
double helix DNA bersifat spesifik,
ditentukan oleh:
1. Ukuran diameter untaian
Double Helix DNA (2 nm)
2. Struktur kimia basa nitrogen
(jumlah cincin organik)
3. Susunan gugus kimia dari basa
nitrogen akan membentuk
ikatan hidrogen dengan
pasangan yang sesuai.
Purin+Purin
Pirimidin+Pirimidin
Purin+Pirimidin
Gambar 7. Pasangan Spesifik
Basa Pada Molekul DNA
Ikatan-Ikatan dalam Molekul DNA
Tiga macam ikatan kimia yang terlibat
dalam struktur polemer DNA:
1. Ikatan Kovalen
Menghubungkan atom-atom dengan
unit nukleotida dan menghubungkan
nukleotida melalui 3’,5’-ikatan
fosfodiester.
2. Ikatan Hidrogen
Menghubungkan antar basa nitrogen.
3. Interaksi hidrofobik antara permukaan
molekul aromatik basa nitrogen yang
padat sepanjang rantai double helix
juga berkontribusi terhadap kestabilan
kekuatan molekul DNA.
Gambar 8. Ikatan Kimia Pada
Molekul DNA
Lanjt.
Gambar 9. Kestabilan Struktur Molekul DNA
Perpasangan Basa DNA
Gambar 10. Ikatan Hidrogen Antar Basa Nitrogen Pada Molekul DNA
Replikasi DNA
Terjadi karena putusnya ikatan hidrogen yang menghubungkan
basa nitrogen pada molekul DNA.
Terdapat tiga metode alternatif replikasi DNA : konservatif, semi
konservatif dan dispersif.
Gambar 11. Model alternatif replikasi DNA. (a) Konservatif, (b) Semi Konservatif
(c) Dispersif.
Tahapan Replikasi DNA
1. Memulai replikasi
Lanjt.
2. Sintesis Untai DNA Baru
Lanjt.
3. Pemanjangan Antiparalel
Ringkasan Replikasi DNA
Gambar 12. Ringkasan tahapan-tahapan selama replikasi DNA
RNA (Ribonucleic Acid)
RNA merupakan bahan keturunan selain
DNA .
Ditemukan di dalam inti dan sitoplasma.
Sebagian besar RNA berupa untai tunggal.
RNA tersusun oleh gula ribosa, basa nitrogen:
Purin (Adenin, Guanin) dan Pirimidin (Urasil,
Sitosin) dan gugus fosfat.
Berperan terutama dalam sintesis protein dan
dalam penentuan ekspresi dari informasi
genetik.
Jenis virus tertentu pada hewan dan tumbuhan
menggunakan RNA sebagai materi genetik
seperti pada Tobacco Mosaic Virus (TMV).
Terdapat tiga jenis RNA yang berperan dalam
ekspresi gen yaitu ribosomal RNA (rRNA),
messenger RNA (mRNA), transfer RNA
(tRNA).
Gambar 13. Molekul RNA
Struktur RNA
(a)
(b)
Gambar 14. (a) Struktur Kimia RNA. Gula pentosa berupa ribosa. (b) Struktur untaian
tunggal RNA. Basa nitrogen penyusun RNA yaitu Purin (Adenin, Guanin) dan
Pirimidin (Urasil, Sitosin)
Perbandingan DNA dan RNA
Gambar 15. Perbandingan
DNA dan RNA
RINGKASAN
Asam nukleat (DNA dan RNA) berperan sebagai bahan
genetik .
Gula penyusun asam nukleat berupa gula siklik berkarbon5, ribosa pada RNA dan deoksiribosa pada DNA.
DNA merupakan struktur yang sangat stabil dan memiliki
struktur double helix.
Replikasi DNA mengikuti metode semi konservatif dan
terjadi karena putusnya ikatan hidrogen penghubung antara
pasangan basa molekul DNA.
Tiga tahapan utama dalam replikasi DNA : memulai
replikasi, sintesis untai DNA baru dan pemanjangan
antiparalel.
Soal dan Diskusi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Sebutkan bahan-bahan penyusun genetik!
Jelaskan struktur dari masing bahan-bahan
penyusun genetik!
Mengapa struktur DNA sangat stabil?
Jelaskan karakter bahan-bahan penyusun genetik.
Apakah fungsi replikasi DNA dan mengapa
replikasi DNA dapat terjadi?
Jelaskan proses replikasi DNA!
Sebutkan perbedaan DNA dan RNA!
(DNA, RNA DAN REPLIKASI DNA)
Tujuan
1.
2.
3.
4.
5.
Mahasiswa dapat menjelaskan bahan-bahan
penyusun genetik.
Mahasiswa dapat menjelaskan struktur dari bahanbahan penyusun genetik.
Mahasiswa mampu menjelaskan karakter bahanbahan penyusun genetik.
Mahasiswa mampu menjelaskan proses replikasi
DNA.
Mahasiswa dapat membedakan DNA dan RNA.
PENDAHULUAN
GEN
Merupakan urutan nukleotida tertentu
di dalam kromosom.
Memiliki sifat khusus antara lain:
1. Unit keturunan yang diwariskan
dari generasi ke generasi berikutnya
(faktor hereditas).
2. Membentuk fenotip.
3. Mampu menggandakan diri (self
-duplication)
Memprogram sifat-sifat spesifik yang
muncul saat keturunan berkembang
dari sel terfertilisasi menjadi dewasa.
Gen tersusun dari apa?
Bagaimana gen dapat mengatur dan
mempengaruhi fenotip?
Gambar 1. Bahan Genetik
Bukti DNA Sebagai Materi Genetik
Percobaan
Nucleic Acid
Nucleic acids are polymers of
nucleotides.
There are two kinds of nucleic
acid : DNA and RNA
A nucleotide consists of three
basic components : pentose
sugar, nitrogenous base and
phosphate group.
The sugars is a cyclic fivecarbon sugar.
There are two kinds of bases :
purines (Adenine, Guanine)
and pyrimidines (Thymine,
Cytosine, Uracil)
Figure 2. The basic chemical structure of a
nucleotide molecule (George Acquaah).
When a base is linked to a
sugar, the product is called
nucleoside. A nucleoside
linked to a phosphate forms
a nucleotide.
DNA (Deoxiribonucleic Acid)
DNA merupakan materi hereditas,
pengecualian pada beberapa virus
(RNA).
Diyakini sebagai materi genetik.
Mengandung informasi genetik
dalam bentuk kode.
Program DNA akan mengarahkan
perkembangan sifat biokimiawi,
anatomi, fisiologis bahkan sampai
pada taraf perilaku organisme.
Terdapat di dalam kromosom
(dalam inti sel).
Gambar 3. Molekul DNA
Watson-Crick dengan Gagasan Double Helix
Gambar 4. James Watson (kiri) dan Francis Crick.
Menemukan model doublel helix untuk menggambarkan struktur molekul DNA.
Struktur DNA
Struktur molekul DNA adalah double helix.
Tersusun oleh gula deoksiribosa, gugus
fosfat, basa nitrogen.
Basa Nitrogen : Purin (Adenin, Guanin) dan
Pirimidin (Timin, Sitosin)
Tersusun oleh dua rantai polinukleotida yang
membungkus bagian tengah (basa nitrogen)
Rantai polinukleotida bersifat antiparalel
(5’ ke 3’ dan 3’ ke 5’).
Membentuk 1 putaran penuh setiap 3,4 nm.
Jarak setiap basa 0,34 nm.
Setiap basa nitrogen berikatan kovalen
dengan deoksiribosa, sedangkan basa
nitrogen yang satu dengan basa nitrogen yang
lain dihubungkan oleh ikatan hidrogen.
Gambar 5. Struktur double helix
DNA
The antiparallel “backbone” structure of
DNA Molecule.
Figure 6. The two chains of DNA molecule (sugar-phosphate backbone) are
antiparallel. One chain runs in the 5’ to 3’ orientation and the other 3’ to 5’.
Lanjt. Struktur DNA
Pasangan basa nitrogen pada struktur
double helix DNA : Adenin (A) dengan
Timin (T), Guanin (G) dengan Sitosin
(C).
Pasangan basa nitrogen pada struktur
double helix DNA bersifat spesifik,
ditentukan oleh:
1. Ukuran diameter untaian
Double Helix DNA (2 nm)
2. Struktur kimia basa nitrogen
(jumlah cincin organik)
3. Susunan gugus kimia dari basa
nitrogen akan membentuk
ikatan hidrogen dengan
pasangan yang sesuai.
Purin+Purin
Pirimidin+Pirimidin
Purin+Pirimidin
Gambar 7. Pasangan Spesifik
Basa Pada Molekul DNA
Ikatan-Ikatan dalam Molekul DNA
Tiga macam ikatan kimia yang terlibat
dalam struktur polemer DNA:
1. Ikatan Kovalen
Menghubungkan atom-atom dengan
unit nukleotida dan menghubungkan
nukleotida melalui 3’,5’-ikatan
fosfodiester.
2. Ikatan Hidrogen
Menghubungkan antar basa nitrogen.
3. Interaksi hidrofobik antara permukaan
molekul aromatik basa nitrogen yang
padat sepanjang rantai double helix
juga berkontribusi terhadap kestabilan
kekuatan molekul DNA.
Gambar 8. Ikatan Kimia Pada
Molekul DNA
Lanjt.
Gambar 9. Kestabilan Struktur Molekul DNA
Perpasangan Basa DNA
Gambar 10. Ikatan Hidrogen Antar Basa Nitrogen Pada Molekul DNA
Replikasi DNA
Terjadi karena putusnya ikatan hidrogen yang menghubungkan
basa nitrogen pada molekul DNA.
Terdapat tiga metode alternatif replikasi DNA : konservatif, semi
konservatif dan dispersif.
Gambar 11. Model alternatif replikasi DNA. (a) Konservatif, (b) Semi Konservatif
(c) Dispersif.
Tahapan Replikasi DNA
1. Memulai replikasi
Lanjt.
2. Sintesis Untai DNA Baru
Lanjt.
3. Pemanjangan Antiparalel
Ringkasan Replikasi DNA
Gambar 12. Ringkasan tahapan-tahapan selama replikasi DNA
RNA (Ribonucleic Acid)
RNA merupakan bahan keturunan selain
DNA .
Ditemukan di dalam inti dan sitoplasma.
Sebagian besar RNA berupa untai tunggal.
RNA tersusun oleh gula ribosa, basa nitrogen:
Purin (Adenin, Guanin) dan Pirimidin (Urasil,
Sitosin) dan gugus fosfat.
Berperan terutama dalam sintesis protein dan
dalam penentuan ekspresi dari informasi
genetik.
Jenis virus tertentu pada hewan dan tumbuhan
menggunakan RNA sebagai materi genetik
seperti pada Tobacco Mosaic Virus (TMV).
Terdapat tiga jenis RNA yang berperan dalam
ekspresi gen yaitu ribosomal RNA (rRNA),
messenger RNA (mRNA), transfer RNA
(tRNA).
Gambar 13. Molekul RNA
Struktur RNA
(a)
(b)
Gambar 14. (a) Struktur Kimia RNA. Gula pentosa berupa ribosa. (b) Struktur untaian
tunggal RNA. Basa nitrogen penyusun RNA yaitu Purin (Adenin, Guanin) dan
Pirimidin (Urasil, Sitosin)
Perbandingan DNA dan RNA
Gambar 15. Perbandingan
DNA dan RNA
RINGKASAN
Asam nukleat (DNA dan RNA) berperan sebagai bahan
genetik .
Gula penyusun asam nukleat berupa gula siklik berkarbon5, ribosa pada RNA dan deoksiribosa pada DNA.
DNA merupakan struktur yang sangat stabil dan memiliki
struktur double helix.
Replikasi DNA mengikuti metode semi konservatif dan
terjadi karena putusnya ikatan hidrogen penghubung antara
pasangan basa molekul DNA.
Tiga tahapan utama dalam replikasi DNA : memulai
replikasi, sintesis untai DNA baru dan pemanjangan
antiparalel.
Soal dan Diskusi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Sebutkan bahan-bahan penyusun genetik!
Jelaskan struktur dari masing bahan-bahan
penyusun genetik!
Mengapa struktur DNA sangat stabil?
Jelaskan karakter bahan-bahan penyusun genetik.
Apakah fungsi replikasi DNA dan mengapa
replikasi DNA dapat terjadi?
Jelaskan proses replikasi DNA!
Sebutkan perbedaan DNA dan RNA!