NUKLEUS STRUKTUR ULTRA NUKLEUS FUNGSI NUKLEUS ASAM NUKLEAT

NUKLEUS • STRUKTUR ULTRA NUKLEUS • FUNGSI NUKLEUS • ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN BIOSEL 2010 1

STRUKTUR ULTRA NUKLEUS BIOSEL 2010 2

• Berbentuk bulat • Ukuran 5 µm • Terbungkus oleh dua lapis membran & dalam) (luar • Terdapat nuclear pore complex • Didalamnya terdapat nucleolus dan matriks nucleus • Mengandung sebagian besar gen BIOSEL 2010 3

NUCLEAR PORE COMPLEXES 15 - 20 pores/ m 2 BIOSEL 2010 4

DIAGRAM SKEMATIK NUKLEUS BIOSEL 2010 5

BIOSEL 2010 6

STRUKTUR SELUDANG NUKLEUS BIOSEL 2010 7

BAGIAN 2 NUKLEUS Membran nukleus w Nukleolus w Nukleoplasma w Kromatin w BIOSEL 2010 8

• 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 9

• 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 10

Perinuclear compartement 20 - 40 nm BIOSEL 2010 11

NUKLEOLUS Nukleolus tidak bermembran w Bentuk bulat, Ukuran 0, 3 mikron w Fungsi sintesa ribosom w DNA r RNA transkrip w BIOSEL 2010 12

NUKLEOPLASMA Sifat lebih kental dari sitoplasma w Berisi butir-butir kromatin, nukleolus, nukleoprotein w Asam nukleat : DNA dan RNA w Protein dan garam 2 mineral w BIOSEL 2010 13

Ø Nukleoprotein * Protamin, * Histon * Non histon * Enzim nukleus DNA polimerase, RNA polimerase adenosin diaminase, guanase, nukleofosforilase BIOSEL 2010 14

KROMATIN Butir 2 atau benang 2 halus dalam nukleus yg dapat mengikat zat warna basa = basofil w Mitosis : kromatin kromosom w Kromatin terdiri dari DNA dan Protein Histon, sbg teras w BIOSEL 2010 15

ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN BIOSEL 2010 16

STRUKTUR ASAM NUKLEAT • Asam nukleat terdiri atas: Gula 5 karbon (pentosa): Deoksiribosa (DNA) atau ribosa (RNA); Basa nitrogen; dan osfat BIOSEL 2010 17

STRUKTUR ASAM NUKLEAT Gula pentosa 5’ OH CH 2 4’ OH O H H 3’ 1’ 2’ OH H Deoksiribosa BIOSEL 2010 18

5’ OH CH 2 4’ OH O H H 3’ 1’ 2’ OH OH Ribosa BIOSEL 2010 19

Basa nitrogen NH 2 N O 6 5 1 H N N 7 8 2 4 3 N NH 2 N 5 1 2 9 N 3 N 4 7 9 N 8 H H Adenin 6 Purin BIOSEL 2010 Guanin 20

O NH 2 H N 4 3 5 2 6 O 1 N N O CH 3 3 5 2 6 1 N H H Sitosin 4 Pirimidin BIOSEL 2010 Thymin 21

O H N O 4 3 5 2 6 1 N H H Urasil BIOSEL 2010 22

• 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 (N 9) pada Purin BIOSEL 2010 23

BIOSEL 2006 24

• 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 25

NH 2 4 -O 5’ -O P O O 5 3 6 2 1 CH 2 4’ O H 3’ O N NH 2 H H H P O 6 N 2’ O -O N H 5 1 9 N 4 2 8 5’ O N 7 CH 2 4’ O H H 3’ 3 N 2’ OH H 26

• 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 27

• 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 28

6 5 CH 3 N 7 5 1 9 N 4 2 2 O 6 N H N 3 NH H 1 N 4 O H 8 3 N BIOSEL 2010 29

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 30

31

• Sekuen basa pada DNA mengkode informasi genetik BIOSEL 2010 32

SINTESIS PROTEIN Gen adalah segmen DNA yang mengkode sebuah protein tertentu / segmen DNA yang dapat ditranskripsi BIOSEL 2010 33

DNA 3’ 5’ Template/antisense/noncoding strand 5’ Nontemplate/sense/coding strand 3’ BIOSEL 2010 34

• Sekuen DNA selalu ditulis 5’ - 3’ • Sekuen DNA biasanya adalah dari Nontemplate/coding/sense strand BIOSEL 2010 35

m. RNA protein translasi Sifat ekspresi transkripsi BIOSEL 2010 36

• 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 37

• Dari ke 64 kodon tsb, hanya 61 yang mengkode AA. • 1 start kodon = Metionin (AUG) • 3 termination kodon UAG, UGA, UAA BIOSEL 2010 38

• ORF (Open Reading Frame) adalah satu set kodon yang berjalan berturutan, yang dimulai dengan start kodon dan diakhiri dengan stop kodon BIOSEL 2010 39

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 40

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 41

m. RNA PROCESSING • Hasil proses transkripsi sebuah gen yang mengkode protein adalah sebuah pre-m. RNA • Pre-m. RNA (pada eukariotik) terdiri dari intron dan exon 42

m. RNA PROCESSING 1. Langkah pertama: Splicing, yaitu menghilangkan sekuen non-coding (intron), sehingga menghasilkan m. RNA tanpa intron 2. Langkah kedua: 5’Capping, yaitu menambahkan 7 -methylguanosin (GTP + CH 3), pada ujung 5’ untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 5’ 43

m. RNA 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 m. RNA pasti mengandung ekor poli -A. BIOSEL 2010 44

BIOSEL 2010 45

t. RNA PROCESSING • Sebanyak 74 – 95 nukleotida RNA membentuk struktur berbentuk daun cengkih (cloverleaf structure) BIOSEL 2010 46

t. RNA 3’ A C 5’ Acceptor arm C T C arm d. HU arm Optional arm Anticodon arm 47

• Acceptor arm: memiliki ujung CCA 3’, yang tidak berpasangan, dan merupakan titik pengikatan t. RNA dengan Asam Amino • Anticodon arm: berperan untuk mengenali dan melekatkan diri pada codon dalam m. RNA BIOSEL 2010 48

r. RNA PROCESSING • r. RNA terbentuk dari asosiasi antara ribosom dengan RNA • Ribosom Prokariotik 70 S • Ribosom Eukariotik 80 S BIOSEL 2010 49

TRANSLASI • Adalah proses sintesis protein dalam sel • m. RNA akan menentukan sekuen AA dalam sebuah protein • Peran t. RNA sangat penting karena akan mengantarkan AA ke dalam ribosom BIOSEL 2010 50

• terdapat 31 – 40 t. RNA • Sehingga 1 AA kemungkinan akan dibawa oleh > 1 t. RNA • t. RNA berbeda yang membawa AA yang sama disebut Isoacceptors BIOSEL 2010 51

PROSES TRANSLASI 1. AA akan berikatan dengan t. RNA pada proses yang disebut Aminoacylation/charging, yang kemudian akan mengenali kodon pada m. RNA 2. Pengenalan antikodon (t. RNA) dengan kodon (m. RNA) dengan prinsip komplementaritas pasangan basa BIOSEL 2010 52

3. Tahapan translasi: a. Inisiasi (Initiation): adalah pengikatan ss. Ribosom dengan m. RNA membentuk sebuah “inisiation complex” • Proses ini dimulai dari AUG (met) sehingga kodon ini disebut ‘translation initiation codon” BIOSEL 2010 53

b. Pemanjangan/elongation: • Dimulai dengan penggabungan ls. Ribosom pada inisiation complex • Sehingga terbentuk 2 buah ruangan pada kompleks, dimana satu ruangan telah diisi oleh t. RNA Met, dan ruangan yang kedua diisi oleh t. RNA yang ditentukan oleh kodon kedua dari m. RNA. BIOSEL 2010 54

• Kompleks ini kemudian akan bergeser kearah 3’ (downstream) sehingga ruangan pertama akan disi oleh t. RNA kedua, dan ruangan kedua akan diisi oleh t. RNA ketiga yang ditentukan oleh kodon ketiga dst. BIOSEL 2010 55

c. Terminasi (termination): • t. RNA 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 56

BIOSEL 2010 57