MK Biologi Molekuler - Regulasi Ekspresi Gen Prokariota
Summary
TLDRThis educational video script delves into gene expression regulation in prokaryotes. It explains that genetic material in prokaryotes is typically concentrated in a specific region called the nucleoid and can also be found in circular, double-stranded DNA molecules known as chromosomes. The script outlines two main mechanisms of gene expression: feedback inhibition, which halts expression when product levels are sufficient, and gene regulation, which controls expression through transcription. It introduces the concept of the operon, a group of genes controlled by a shared promoter, and discusses how operons are regulated by repressors and inducers. The script uses the lactose (lac) operon and tryptophan (trp) operon as examples to illustrate negative and positive regulation, respectively, highlighting the importance of these processes in adapting to environmental changes.
Takeaways
- 🧬 Prokaryotic genetic material is concentrated in a specific area called the nucleoid and also in circular double-stranded DNA molecules known as chromosomes.
- 🔄 Bacterial chromosomes are unique in that they lack histone proteins and can be attached to the plasma membrane at a specific point.
- 🌟 The E. coli DNA contains 4,288 genes organized into 2,584 operons, including genes for ribosomal RNA and transfer RNA.
- 🔄 Gene expression in prokaryotes can be regulated through feedback inhibition, where the production of a gene product is halted when it is in excess.
- 🔑 The operon model is a key regulatory system in prokaryotes, where genes are activated or deactivated together based on the presence of a promoter and an operator.
- 🔒 The repressor protein plays a crucial role in the operon system by binding to the operator to block RNA polymerase, thus controlling gene transcription.
- 🔄 Inducible operons, like the lactose (lac) operon, are activated only in the presence of specific inducers, such as allolactose, and are involved in the metabolism of lactose.
- 🔑 The CAP (catabolite activator protein) acts as a sensor for glucose levels and influences the transcription of operons like the lac operon when glucose is scarce.
- 🔄 The trp operon is an example of a repressible operon that is regulated by the presence of tryptophan, which binds to the repressor protein and inhibits transcription.
- 📉 Negative regulation in prokaryotes involves the constant repression of certain genes, which can be relieved under specific conditions, such as the presence of inducers.
- 📈 Positive regulation, on the other hand, involves the activation of gene expression under certain conditions, such as when a cell prefers to use lactose over glucose due to limited glucose availability.
Q & A
What is the location of genetic material in prokaryotes?
-In prokaryotes, genetic material is typically concentrated in a specific area of the cytoplasm known as the nucleoid. Additionally, genetic material can also be found in the bacterial chromosome.
What is the structure of the bacterial chromosome?
-The bacterial chromosome is a single, circular double-stranded DNA molecule that is partially attached to the plasma membrane at a specific point.
How does the absence of histone proteins in prokaryotic DNA differ from eukaryotic DNA?
-Prokaryotic DNA does not contain histone proteins, which is a key difference from eukaryotic DNA where histones help package and organize the DNA.
What are the two main types of gene expression regulation mechanisms in prokaryotes?
-The two main types of gene expression regulation mechanisms in prokaryotes are feedback inhibition and gene regulation through operons.
How does feedback inhibition regulate gene expression in prokaryotes?
-Feedback inhibition stops the expression of a gene when the product of that gene is in sufficient quantity, ensuring that the gene is only expressed when the product is needed.
What is an operon and how does it relate to gene regulation in prokaryotes?
-An operon is a group of genes that are located close together on the chromosome and are controlled by a common promoter. They are activated or deactivated together, and they include structural genes, a promoter, and an operator.
What are the components of an operon?
-The components of an operon include a promoter, an operator, structural genes, and a repressor protein.
How does the lac operon regulate gene expression in response to lactose and glucose levels?
-The lac operon is regulated by the presence of lactose and glucose. It is induced when lactose is present and glucose is absent. The repressor (LacI) and the activator protein (CAP) control the operon's activity based on the levels of these sugars.
What is the role of allolactose in the regulation of the lac operon?
-Allolactose is an inducer that binds to the repressor protein, causing it to change shape and no longer bind to the operator, allowing RNA polymerase to bind to the promoter and initiate transcription.
How does the trp operon regulate the biosynthesis of tryptophan?
-The trp operon regulates the biosynthesis of tryptophan through a negative feedback mechanism. When tryptophan levels are high, it binds to the repressor protein, which then binds to the operator and blocks the RNA polymerase from binding, thus inhibiting transcription.
What are the two types of gene regulation in prokaryotes mentioned in the script?
-The two types of gene regulation in prokaryotes mentioned are negative regulation, where gene expression is usually active but can be inhibited, and positive regulation, where gene expression is usually inactive but can be activated by specific inducers.
Outlines
🧬 Prokaryotic Genetic Material and Gene Expression
This paragraph discusses the concentration of genetic material in prokaryotes, typically in a specific area of the cytoplasm known as the nucleoid. Prokaryotic genetic material is also found in circular, double-stranded DNA molecules called chromosomes that partially attach to the plasma membrane at a point. Unlike eukaryotes, these chromosomes do not contain histone proteins. The script provides an example of Escherichia coli DNA, which is a single circular molecule containing 4.6 million base pairs and 4,288 proteins. It is organized into 2,584 operons, including seven operons for ribosomal RNA and 86 transfer RNAs. Many bacteria also carry extrachromosomal genetic elements in the form of small, circular, double-stranded DNA molecules called plasmids. The paragraph also explains two mechanisms of gene expression in prokaryotes: feedback inhibition, where gene expression stops when the product is sufficient, and gene regulation, where genes are expressed only when needed, typically through transcription control.
🔬 Operon Regulation in Prokaryotes
The second paragraph delves into the concept of operons in prokaryotes, which are groups of genes that are closely located on the chromosome and are controlled together, sharing a common promoter. It describes the components of an operon, including the promoter, operator, repressor protein, and structural genes. The promoter is where RNA polymerase binds, and the operator controls the activation of transcription. The repressor protein can bind to the operator to block RNA polymerase, thus stopping transcription. The paragraph also discusses the role of inducers, which can remove the repressor from the operator, allowing the operon to become active. An example given is the lactose (lac) operon in E. coli, which contains genes involved in lactose metabolism. The lac operon is only expressed when lactose is present and glucose is absent. The repressor (lacI) and the activator (CAP) work together to control the operon's activity based on the levels of lactose and glucose. The paragraph also mentions the trp operon, which contains genes for synthesizing tryptophan and is regulated by a repressor protein that is activated by binding tryptophan, inhibiting the operon's transcription when tryptophan levels are high.
🛠 Negative and Positive Regulation of Gene Expression
The final paragraph summarizes the two main types of gene expression regulation in prokaryotes: negative and positive regulation. Negative regulation refers to the repression of gene expression under normal conditions, which can be relieved when necessary, such as in the trp operon where tryptophan inhibits its own production when levels are high. Positive regulation, on the other hand, involves the activation of gene expression in response to specific signals, as seen in the lac operon where the presence of lactose and low glucose levels activate the operon through the binding of allolactose and CAP to the repressor and activator proteins, respectively. The paragraph emphasizes the importance of understanding these regulatory mechanisms for metabolic pathways in prokaryotes.
Mindmap
Keywords
💡Prokaryota
💡Nucleoid
💡Chromosome
💡Gene Expression
💡Feedback Inhibition
💡Operon
💡Promoter
💡Operator
💡Repressor
💡Inducer
💡Catabolite Activator Protein (CAP)
Highlights
Prokaryotic genetic material is concentrated in a specific location called the nucleoid.
Prokaryotic genetic material also exists in the form of a single circular double-stranded DNA molecule attached to the plasma membrane.
Bacterial chromosomes do not contain histone proteins, distinguishing them from eukaryotic chromosomes.
E. coli DNA consists of a single circular molecule containing 4.288 genes organized into 2,584 operons.
Many bacteria also carry extrachromosomal genetic elements known as plasmids.
Gene expression in prokaryotes can be regulated through feedback inhibition and gene expression control.
Feedback inhibition stops gene expression when the product of a gene is in sufficient quantity.
Gene expression is regulated at the transcription level in prokaryotes.
The operon model is a key system for gene regulation in prokaryotes, consisting of genes located close together on the chromosome.
An operon includes a promoter, operator, repressor protein, and structural genes.
The promoter is where RNA polymerase binds, and the operator controls the activation of transcription.
The repressor protein can bind to the operator, blocking RNA polymerase and halting transcription.
The inducer molecule can bind to the repressor, causing it to detach from the operator and allowing transcription to proceed.
The lactose (lac) operon is an example of how gene regulation works in prokaryotes, being induced by the presence of lactose.
The trp operon is an example of negative feedback regulation, where excess tryptophan inhibits its own production.
Regulation can be negative, where gene expression is usually active but can be inhibited, or positive, where gene expression is usually inactive but can be activated.
The cAMP receptor protein (CRP) plays a role in the positive regulation of gene expression in prokaryotes.
Gene regulation in prokaryotes is crucial for adapting to environmental changes and nutrient availability.
Transcripts
[Musik]
asalamualaikum warahmatullahi
wabarakatuh Selamat pagi salam sejahtera
buat kita semua hari ini kita akan
membahas mengenai regulasi ekspresi gen
pada
prokariota materi genetik pada
prokariota atau prokariotik
adalah terkonsentrasi Biasanya
terkonsentrasi pada suatu tempat
tertentu eh pada bagian dari sitoplasma
yang disebut sebagai
nukleoid Selain itu materi genetik pada
prokariota juga berada pada
kromosom jadi kromosom Bakteri adalah
molekul DNA tunggal melingkar jadi
sirkuler berentai ganda yang sebagian
besar melekat pada P plasma membran pada
satu
titik kromosom pada bakteri ini tidak
mengandung protein hisiston ini nanti
yang akan membedakan dengan
eukariotik
eh sebagai contoh DNA
eserisakoli terdiri dari suatu molekul
sirkuler dengan panjang 4,6 juta
pasangan basa yang mengandung
4.288 protein sebagai yang dikode suatu
gen yang diorganisasikan menjadi
2.584 operon tujuh operon diantaranya
ada di merupakan RNA ribosom atau R RNA
dan 86 RNA transfer atau trna jadi
gen-gen yang mengkode RNA ribosom dan
gen-gen yang mengkode eh RNA
transfer selain pada DNA kromosom ee
banyak bakteri juga membawa unsur
genetik
ekstrakromosomal yang berbentuk molekul
DNA yang kecil juga sirkuler dan
tertutup yang disebut sebagai
plasmid nah tentang ekspresi gen pada
prokariota ya ekspresi gen untuk menjadi
protein itu dapat melalui dua mekanisme
yang pertama adalah feedback inhibition
dan yang kedua adalah melalui Gene
expression pada feedback inhibition saat
produk dari suatu genin sudah mencukupi
maka sistem ekspresi Akan Berhenti
bekerja sehingga selama produk tersebut
masih belum mencukupi maka ekspresi Gin
akan terus berlangsung umumnya ini
digunakan atau berlangsung untuk
bahan-bahan atau produk yang memang
selalu dibutuhkan oleh sel Nah
selanjutnya saat produk sudah cukup maka
maka produk tersebut akan menghentikan
proses ekspresi jadi dengan adanya
produk yang berlebih maka produk itu
menghentikan ekspresi kontrol yang kedua
adalah dengan melakukan regulasi
ekspresi gen di mana Gen hanya akan
diekspresikan saat dibutuhkan saja jadi
regulasi yang dilakukan di sini umumnya
dilakukan melalui proses
transkripsi untuk kontrol ekspresi gen
pada prokariota itu ada sistem yang kita
sebut sebagai
operon operon adalah gen-gen yang
mempunyai yang terkait yang terletak
berdekatan pada kromosom di dalam
kromosom gen-gen tersebut diaktifkan
atau dinonaktifkan secara bersama-sama
dan mempunyai promoter yang sama itu
yang disebut sebagai eh operon terlihat
dari gambar di
sini nah ekspresi gen pada prokariot
tadi Eh dikontrol oleh operon tadi itu
unsur-unsur dari operon atau komponen
dari operon itu terdiri dari ada
promoter operator ada protein represor
ada gen struktural nah promotor adalah
bagian DNA tempat RNA polimerase
berikatan sedangkan operator itu
mengontrol aktivasi transkripsi yang
merupakan saklar hidup atau matinya
suatu sistem Dalam hal ini eh terjadi
transkripsi atau tidak terjadi
transkripsi melalui
pengaturan ikatan antara promotor ee
Maaf eh dia berada di antara promotor
dan Gen untuk yang menghasilkan protein
atau gen
struktural yang kedua maaf yang ketiga
yaitu protein represor protein represor
itu akan berikatan dengan operator untuk
memblokir RNA polimerase sehingga RNA
polimerase tidak bisa berikatan dengan
operator dan menyebabkan transkripsi
berhenti
jadi mematikan atau menghentikan overon
eh di sini ada corpresor corpresor ini
adalah menjaga agar protein represor
berada pada operator nah ini yang
terjadi pada operon
triptovan selain kpresor yang bekerja
berkaitan dengan represor itu adalah
injuser injuser itu berfungsi untuk
menarik atau melepaskan represor dari
operator sehingga menyebabkan operator
menjadi aktif karena bisa berikatan
dengan RNA polimerase Nah contoh untuk
ini adalah pada operon laktosa
Eh ada gen regulator jadi gen regulator
ini sebenarnya berkaitan dengan represor
tadi jadi yang menghasilkan protein
represor ataupun aktivator atau
injuser sedangkan gen struktural itu
adalah gen yang mengkode protein jadi
itu adalah komponen keseluruhan dari
operon
ini sebagai contoh dari operon pada
prokaryiota yaitu lak operon atau operon
lak jadi operon l ini operon l dari
eekoliisiaakoli Ini mengandung gen yang
terlibat dalam metabolisme laktosa
operon ini diekspresikan hanya jika ada
laktosa dan tidak ada glukosa jadi hanya
ada laktosa glukosa tidak ada ada dua
regulator yang menghidupkan atau
mematikan operon sebagai respon terhadap
kadar laktosa dan glukosa yaitu represor
lak dan protein aktivator katabolit atau
katabolaid aktivator protein yang Biasa
disingkat dengan cap atau cap nah
represor lak bertindak sebagai sensor
laktosa biasanya menghambat transkripsi
operon tetapi Berhenti bekerja sebagai
represor ketika terdapat laktosa
represor lak ini mendeteksi laktosa
secara tidak langsung melalui isomernya
yaitu
alolaktosa nah protein cap tadi
bertindak sebagai sensor glukosa jadi
berbeda dengan yang represor lak tadi ya
jadi cap mengaktifkan transkripsi operon
hanya pada saat kadar glukosa
rendah Jadi cap mendeteksi keberadaan
glukosa secara tidak langsung melalui
molekul sinyal lapar atau Hunger sinyal
cimp atau cylic adenosin monofosfat
suatu second messenger yang diproduksi
dalam sel sebagai respon terhadap hormon
ataupun nutrisi ini adalah tentang lak
operon jadi lak operon ini ini
ringkasannya lak operon ini adalah
indusibel jadi bisa diinduksi hanya
hidup bila laktosa tidak ada dan EE
tidak diperlukan di dalam sel nah
terdapat dua kemungkinan kondisi yang
mempengaruhi kerja operon lak yang
pertama bila tidak ada laktosa maka
represor akan aktif dan akan berikatan
dengan operator sehingga menghalangi RNA
polimerase berikatan dengan operator
ketika RNA polimerase tidak bisa
berikatan dengan operator maka
transkripsi tidak terjadi jadi operon
tidak bekerja transkripsi tidak terjadi
yang kedua unuk gambar yang B bila
laktose ada maka alolaktose suatu
injuser akan berikatan dengan represor
menyebabkan represor menjadi tidak aktif
sehingga tidak bisa berikatan dengan
operator dan tidak menghalangi pelekatan
RNA polimerase pada operator tersebut
sehingga terjadi
transkripsi
eh selanjutnya contoh yang lain adalah
operon trp
operon trp ini berisi gen-gen yang
mengkode enzim yang mensintesis asam
amino
triptopan gen regulator pada trp operon
Ini menghasilkan protein represor nah
represor diaktifkan sama dengan yang
tadi pada laktosa juga lakoperon
represor diaktifkan dengan mengikat
triptofan dan memblokir transkripsi
dengan berikatan dengan operator nah
opon trp bekerja dengan mekanisme
feedback negatif jadi berbeda dengan
yang eh operon lak tadi mematikan operon
jika terdapat banyak triptofan atau
feedback mekanisme yang sudah saya
singgung di awal
tadi Nah ini eh gambar dari bagaimana
operon triptofan
bekerja ketika triptofan tidak ada maka
represor menjadi tidak aktif jadi tidak
aktif artinya dia tidak berikatan dengan
operator menyebabkan operon menjadi on
atau bekerja menjadi aktif terjadi
transkripsi sementara saat triptofan Eh
ada maka
represor akan berikatan dengan triptofan
tersebut dan kemudian menyebabkan bisa
berikatan dengan
operator sehingga operon kemudian karena
ketika operator berikatan dengan or maka
RNA polimerase menjadi
eh tidak bisa berikatan dengan operator
dan menyebabkan transkripsi tidak
terjadi sehingga poin-poin penting dari
eh apa yang saya sampaikan hari ini
adalah bahwa
eh ada dua regulasi sebenarnya di dalam
regulasi ekspresi Gin pada prokariotik
yaitu yang pertama regulasi negatif yang
kedua adalah regulasi positif
regulasi negatif artinya adalah regulasi
yang dapat
ditekan biasanya dalam keadaan normal
dia aktif tetapi dapat dihambat Kalau
misalnya tidak diperlukan contohnya
adalah operon trp tadi di mana terjadi
penghambatan alosterik di mana triptofan
akan mencegah produksi dari dia sendiri
ketika jumlahnya sudah berlebih ini umum
terjadi pada reaksi
anabolik yang bahwa regulasi negatif ini
dapat
diinduksi jadi yang biasanya tidak aktif
Jadi biasanya operon tidak aktif tapi
dapat diaktifkan dengan menggunakan
suatu indjuser atau molekul kecil
tertentu contohnya adalah alolaktosa
dalam operonlak yang menonaktifkan
represor dan memungkinkan
transkripsi ini umum terjadi untuk
reaksi
katabolik kedua adalah regulasi
positif contohnya bila eserisia itu
lebih suka menggunakan glukosa sebagai
sumber
energi eserisiakoli hanya akan
menggunakan laktosa ketika persediaan
glukosa
terbatas bila glukosa jumlahnya sedikit
maka camp tadi yang sudah saya sampaikan
sebelumnya akan berikatan dengan protein
pengatur tadi katabolik aktivator
protein atau cap dan merangsang
terjadinya transkripsi Gin sehingga
disebut regulasi positif kombinasi camp
dan cap memungkinkkan RNA polimerase
mengikat promotor dengan lebih efisien
jadi itu hal-hal yang penting dari eh
regulasi ekspresi gen pada prokariot
Terima kasih wasalamualaikum
warahmatullahi
[Musik]
wabarakatuh
[Musik]
than you
Weitere ähnliche Videos ansehen
Regulasi Ekspresi Gen Prokariot
Gene Regulation and the Order of the Operon
Regulation of Gene Expression: Operons, Epigenetics, and Transcription Factors
MK Biologi Molekuler - Regulasi Ekspresi Gen Eukariota
Dogma sentral Biologi Molekuler dan Proses Ekspresi Genetik
How Genes Express Themselves: Crash Course Biology #36
5.0 / 5 (0 votes)