GEN DAN KROMOSOM. Evi Umayah Ulfa

Transkripsi

1 GEN DAN KROMOSOM Evi Umayah Ulfa

2 Gene In molecular terms : a gene commonly is defined as the entire nucleic acid sequence that is necessary for the synthesis of a functional gene product (polypeptide or RNA). A gene includes more than the nucleotides encoding the amino acid sequence of a protein (coding region) A gene also includes all the DNA sequences required for synthesis of a particular RNA transcript.

3 Jumlah Gen Total of Human Genom: mengandung ± 3 Mill. bp DNA yang mengkode protein ( ± 4 %) DNA yang tidak mengkode protein ( ± 95 %) DNA fungsional tapi tidak mengkode protein (t-rna, r-rna) DNA dengan fungsi yang tidak diketahui, tidak berasal dari manusia?? (min 90 %)

4 Gen terpaking dalam kromosom Letak gen di kromosom LOKUS 4

5 Gen Prokariot vs Eukariot Prokaryotic gene Eukaryotic gene

6 Gen Prokariot Vs Gen Eukariot

7 Kromosom Kromatin : Bahan kromosom pada fase interfase Kromosom : Kromatin yang menggulung dan melipat tampak jelas pada fase metafase Sentromer : penyempitan pada kromosom Kinetokor : protein yang melekat pada sentromer

8

9

10 KROMOSOM Jumlahnya tetap suatu organisme, berbeda antar organisme Organism Chromosome numbers Human 46 Chimpanzee 48 House Mouse 40 Maize 20

11 Kromosom Prokariot vs Eukariot PROKARYOTES single chromosome plus plasmids circular chromosome made only of DNA found in non-membrane nucleus & cytoplasm copies its chromosome and divides immediately afterwards EUKARYOTES many chromosomes linear chromosomes made of chromatin, a nucleoprotein (DNA coiled around histone proteins) found in a nucleus copies chromosomes, then the cell grows, then goes through mitosis to organise chromosomes in two equal groups

12 Prokaryotic Chromosome 1. A single closed-circular DNA, 4.6 X 10 6 bp 2. The DNA packaged into a region known as Nucleoid that contains high concentration of DNA (up to mg/ml) as well as all proteins associated with DNA. 3. Continuous replication (no cell cycle) 4. Attach to a part of cell membrane

13 A few hundred nucleotides in length These play roles in DNA folding, DNA replication, and gene expression Figure 10.4 Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display 10-12

14 To fit within the bacterial cell, the chromosomal DNA must be compacted about a 1000-fold This involves the formation of loop domains The looped structure compacts the chromosome about 10-fold Figure 10.5 The number of loops varies according to the size of the bacterial chromosome and the species E. coli has with 40,000 to 80,000 bp of DNA in each Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display 10-13

15 DNA supercoiling is a second important way to compact the bacterial chromosome Supercoiling within loops creates a more compact DNA Figure 10.6 Figure 10.7 provides a schematic illustration of DNA supercoiling Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display 10-14

16 The control of supercoiling in bacteria is accomplished by two main enzymes 1. DNA gyrase (also termed DNA topoisomerase II) Introduces negative supercoils using energy from ATP It can also relax positive supercoils when they occur 2. DNA topoisomerase I Relaxes negative supercoils The competing action of these two enzymes governs the overall supercoiling of bacterial DNA Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display 10-18

17 Eukaryotic Chromosome A eukaryotic chromosome contains a long, linear DNA molecule Three types of DNA sequences are required for chromosomal replication and segregation Origins of replication Centromeres Telomeres

18

19

20 Sentromer Kromosom yang tidak memiliki sentromer akan mengalami segregasi secara random ketika mitosis, akhirnya akan hilang dalam sel

21 Segregasi Kromosom dalam Mitosis: Peranan Sentromer Tanpa Sentromer Sel tidak dapat membelah dan keseluruhan proses Mitosis dapat gagal Walter Flemming (1880), daerah kromosom yang menyempit Sentromer: daerah dimana kromatin secara khusus menyempit dalam kromosom sehingga menyediakan arena untuk untuk pembentukan kinetochore & tempat penempelan kromatid (kromosom yang sedang mengganda) Chromosomes, chromatids, and chromatin, kromosom manusia dalam Metaphase, tampak ketika sel mempersiapkan diri untuk membelah 2008 Sinauer Associates Sadava, D. et al. Life: The Science of Biology, 8th ed. (Sunderland, MA: Sinauer Associates and W. H. Freeman & Company),

22 Walaupun kata-kata centromere" berasal dari kata Yunani centro ("central") & mere ("part"), tappi lokasi sentromer tidak selalu di tengah Lokasi dari sentromer inilah yang kemudian menjadi basis bagi Karyotyping, untuk mapping posisi gen dalam kromosom Eukaryotic chromosomes exist in four major types based on the position of the centromere. Berdasarkan lokasi sentromere, kromosom dibedakan menjadi 4 tipe: metacentric, submetacentric, acrocentric, and telocentric W. H. Freeman Pierce, Benjamin. Genetics: A Conceptual Approach, 2nd ed. (New York: W. H. Freeman and Company), 23.

23 Ultrastruktur kinetochore vertebrate: (Akromosom pada Mitosis dengan pasangan Kromatid, Kromatid sebelah kanan terikat pada mikrotubul & yang kiri tidak terikat. Kinetochore inner, kinetochore outer, sentromer & fibrous corona yang terdeteksi pada kinetochore yang tidak terikat. (B) Gambaran dari mikroskop elektron kinetochore manusia

24 TELOMERE SEKUENS BERULANG PADA UJUNG KROMOSOM MENGAKHIRI REPLIKASI DNA; TERHINDARNYA KROMOSOM UNTUK BERGABUNG DAPAT MEMICU KANKER MENENTUKAN JUMLAH PEMBELAHAN SEL; DENGAN KATA LAIN DALAM KONDISI NORMAL JIKA TELOMERE TIDAK BERFUNGSI MAKA SEL AKAN DIDESTRUKSI

25 TELOMERASE Penambahan sekuen repetitif (contoh TTAGGG pada semua vertebrata) pada TELOMER oleh kompleks protein ribonukleotida TELOMERASE Telomerase merupakan reverse transcriptase, yang membawa templat RNAnya sendiri TELOMERASE DITEMUKAN SANGAT AKTIF PADA KEBANYAKAN TUMOR

26 CONTOH SEKUEN TELOMER di Organisme

27 Packing DNA dlm Kromosom Figure

28 Compaction level in euchromatin During interphase most chromosomal regions are euchromatic Compaction level in heterochromatin Figure

29 Vary in length between 20 to 100 bp, depending on species and cell type Diameter of the nucleosome Figure Agar DNA bisa masuk dalam kromosom di dalam nukleus, dia harus dimampatkan kalinya Histon 2A, 2B, 3 & 4 membentuk double tetramer (Oktamer) Histon H1 berfungsi sebagai linker yang menggulung 1 nukleosom

30 Bagaimana packing DNA menuju Kromatin Kromosom Struktur Nukleosom: core nukleosome menggulung ± 147 pb DNA atau 1,65 kali putaran Kromatin, Nukleosom & Linker -nya

31 Heterochromatin vs Euchromatin The compaction level of interphase chromosomes is not completely uniform Euchromatin Less condensed regions of chromosomes Transcriptionally active Regions where 30 nm fiber forms radial loop domains Heterochromatin Tightly compacted regions of chromosomes Transcriptionally inactive (in general) Radial loop domains compacted even further Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display 10-61

32 Figure There are two types of heterochromatin Constitutive heterochromatin Regions that are always heterochromatic Permanently inactive with regard to transcription Facultative heterochromatin Regions that can interconvert between euchromatin and heterochromatin Example: Barr body Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display 10-62

33 KARYOTYPING Karyotyping: mapping keseluruhan pasangan & urutan kromosom yang dimiliki oleh organisme sehingga memberikan gambaran susunan kromosom yang dimiliki oleh genom suatu organisme. Karyotypes biasanya disiapkan dengan metode pewarnaan tertentu yang menunjukkan karakteristik setiap kromosom, diambil dari penangkapan sel yang sedang mengalami mitosis khususnya pada tahap metafase atau prometafase, krn pada tahap ini diasumsikan kromosom ada pada konformasi yang paling condensed. Dari proses Karyotyping inilah dapat diketahui normal tidaknya kromosom yang dimiliki oleh manusia (Aberasi kromosom)

34 Human Chromosome Female Male Images believed to be in the Public Domain

35 Chromosomal abnormalities Trysomy-21 Down s syndrome Trysomy-18 Edward s syndrome Images believed to be in the Public Domain

36 GENOM GENOME: COMPLETE SET OF GENES AND CHROMOSOMES OF AN ORGANISM

37 GENOM

38

39 Extrachromosomal DNA PADA EUKARIOTA: ORGANEL DNA spt MITOCHONDRIAN DNA & CHL- DNA, BIASANYA BERFUNGSI MENGKODE PROTEIN YANG DIPERLUKAN UNTUK FUNGSI ORGANEL SECARA CEPAT SEHINGGA TIDAK MENUNGGU TRANSPORT DARI NUKLEUS PADA PROKARIOTA dan sebagian EUKARIOTA spt YEAST = PLASMID, TERLETAK DI SITOPLASMA, dlm COPY yg bervariasi BANYAK BERKAITAN DENGAN RESISTENSI THD ANTIBIOTIK. Dalam BIOTEKNOLOGI PLASMID SERING DIJADIKAN VEKTOR UNTUK MEMBAWA DNA ASING YANG AKAN DI INSERSIKAN/DIMODIFIKASI DALAM SEL TERTENTU

40 Plasmid KBP (KROMOSOM KBP) HOMOLOGI DENGAN KROMOSOM: RENDAH ATAU TIDAK ADA TIDAK MENGANDUNG GEN ESENSIAL TIDAK DIBUTUHKAN PADA KEHIDUPAN NORMAL: Tidak mengkode produk gen untuk pertumbuhan Mengkode penggunaan karbon (toluen), antibiotik, resistensi terhadap logam dan antibiotik, sintesis toksin, sintesis faktor virulensi