Langkau ke kandungan
Biologi · Tingkatan 6 (STPM Biology) · Introduction to Molecular Genetics

2.3 Gene expression

Unit ini menerangkan cara maklumat genetik dalam DNA diterjemahkan kepada protein melalui kod genetik (genetic code), transkripsi (transcription) dan translasi (translation).

  • STPM
  • 3 SP
  • 13 latihan
  • Percuma
Belajar & latih secara interaktifSemua unit Biologi STPM

SP 2.3.1Interpret the genetic code;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Interpret (Mentafsir)

Calon perlu membaca jadual kod genetik untuk menukar jujukan kodon mRNA (atau templat DNA) kepada jujukan asid amino, termasuk kodon pemula dan penamat.

  1. IsiMembaca kodon
    Huraian

    Bahagikan mRNA kepada triplet dari 5' ke 3' bermula pada AUG. Cari bes pertama, kedua dan ketiga dalam jadual kod genetik untuk mendapat asid amino.

    Contoh

    5'-AUG UUU GGC UAA-3' → Met-Phe-Gly-henti (3 asid amino).

  2. IsiDari DNA ke asid amino
    Huraian

    Templat DNA (3' → 5') ditukar kepada mRNA pelengkap (A→U, T→A, G→C, C→G), kemudian dibaca kodonnya. Terdapat 64 kodon: 61 mengekod asid amino, 3 penamat (UAA, UAG, UGA).

    Contoh

    Templat 3'-TAC AAA-5' → mRNA 5'-AUG UUU-3' → Met-Phe.

NotaMentafsir kod genetik

Kod genetik ialah set peraturan yang menghubungkan turutan nukleotida mRNA dengan turutan asid amino. Setiap tiga bes berturutan pada mRNA dipanggil kodon (codon). Terdapat 4³ = 64 kodon: 61 kodon menentukan asid amino dan 3 kodon penamat (stop codon) iaitu UAA, UAG dan UGA. Kodon AUG ialah kodon pemula (start codon) yang juga mengekod metionina (methionine). Jadual kod genetik dibaca mengikut bes pertama, kedua dan ketiga kodon mRNA dari arah 5' ke 3'. Contoh: mRNA 5'-AUG UUU GGC UAA-3' ditafsir sebagai Met-Phe-Gly-henti.

SP 2.3.1

SP 2.3.2Explain the characteristics of genetic code;

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan setiap ciri kod genetik beserta maksud dan contohnya.

  1. IsiTriplet, tidak bertindih, tanpa koma
    Huraian

    Tiga bes mengekod satu asid amino; setiap bes milik satu kodon sahaja; kodon dibaca berterusan tanpa pemisah.

    Contoh

    Penambahan satu bes mengubah semua kodon selepasnya (mutasi anjakan bingkai) kerana tiada pemisah.

  2. IsiDegenerat, tidak ambiguous, universal, isyarat mula/henti
    Huraian

    Satu asid amino boleh dikod oleh beberapa kodon (degenerat) tetapi satu kodon hanya satu asid amino; kod sama dalam hampir semua organisma; AUG memulakan, UAA/UAG/UGA menamatkan.

    Contoh

    Leusina dikod oleh 6 kodon; gen insulin manusia diterjemah dengan betul dalam bakteria kerana kod universal.

JadualCiri-ciri kod genetik

CiriMaksud
Kod triplet (triplet code)Tiga nukleotida mengekod satu asid amino
Degenerat (degenerate)Kebanyakan asid amino dikod oleh lebih daripada satu kodon, cth leusina oleh 6 kodon
Tidak bertindih (non-overlapping)Setiap nukleotida hanya milik satu kodon
Tanpa koma (commaless)Kodon dibaca berterusan tanpa bes pemisah
Tidak ambiguous (unambiguous)Satu kodon hanya menentukan satu asid amino
Universal (universal)Kodon yang sama menentukan asid amino yang sama dalam hampir semua organisma
Ada kodon pemula dan penamatAUG memulakan; UAA, UAG, UGA menamatkan translasi
SP 2.3.2

Tahukah andaTahukah anda

Sifat universal kod genetik membolehkan gen insulin manusia dimasukkan ke dalam bakteria dan diterjemahkan kepada insulin manusia yang berfungsi.

SP 2.3.2

SP 2.3.3Explain transcription and translation.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)

Calon perlu menerangkan DUA proses: transkripsi (DNA → mRNA dalam nukleus) dan translasi (mRNA → polipeptida di ribosom) termasuk peringkat dan molekul yang terlibat.

  1. IsiTranskripsi
    Huraian

    RNA polimerase terikat pada promoter, membuka heliks dan membaca bebenang templat 3' → 5'; ribonukleotida pelengkap disambung membentuk mRNA 5' → 3' hingga jujukan penamat. Pada eukariot, intron dibuang sebelum mRNA keluar dari nukleus.

    Contoh

    Templat 3'-TAC GGA-5' menghasilkan mRNA 5'-AUG CCU-3'.

  2. IsiTranslasi
    Huraian

    Permulaan: subunit kecil ribosom terikat pada mRNA; tRNA-metionina berpasangan dengan AUG. Pemanjangan: tRNA masuk ke tapak A, ikatan peptida terbentuk, ribosom bertranslokasi. Penamatan: kodon penamat di tapak A, polipeptida dibebaskan.

    Contoh

    mRNA 5'-AUG CCU UGA-3' menghasilkan dipeptida Met-Pro.

Peta alirTranskripsi (transcription) dalam nukleus

  1. RNA polimerase (RNA polymerase) terikat pada promoter gen dan heliks ganda DNA terbuka
  2. Satu bebenang DNA (bebenang templat, template strand) dibaca dari arah 3' ke 5'
  3. Ribonukleotida bebas berpasangan dengan bes templat (A-U, T-A, G-C, C-G)
  4. RNA polimerase menyambung ribonukleotida dengan ikatan fosfodiester; mRNA memanjang dari 5' ke 3'
  5. Transkripsi berhenti pada jujukan penamat (terminator); mRNA dibebaskan
  6. Pada eukariot, pra-mRNA diproses (penambahan tudung 5', ekor poli-A, pembuangan intron) lalu keluar melalui liang nukleus
SP 2.3.3

Peta alirTranslasi (translation) di ribosom

  1. Permulaan (initiation): subunit kecil ribosom terikat pada mRNA; tRNA pemula membawa metionina berpasangan dengan kodon AUG melalui antikodon UAC
  2. Subunit besar ribosom bergabung; tRNA pemula berada di tapak P
  3. Pemanjangan (elongation): tRNA seterusnya masuk ke tapak A mengikut pasangan kodon-antikodon
  4. Ikatan peptida terbentuk antara asid amino di tapak P dan tapak A (dimangkinkan oleh peptidil transferase)
  5. Ribosom bergerak satu kodon (translokasi); tRNA kosong keluar melalui tapak E
  6. Penamatan (termination): kodon penamat sampai ke tapak A; faktor pembebasan (release factor) membebaskan polipeptida
SP 2.3.3

Peta buih bergandaTranskripsi berbanding translasi

TranskripsiBerlaku dalam nukleus (eukariot)Templat DNA menghasilkan mRNAEnzim utama RNA polimeraseMonomer ialah ribonukleotida
PersamaanMelibatkan pasangan bes pelengkapAda peringkat permulaan, pemanjangan dan penamatanMemerlukan tenaga dan enzim
TranslasiBerlaku di ribosom dalam sitoplasmamRNA menghasilkan polipeptidaMelibatkan tRNA dan ribosomMonomer ialah asid amino
SP 2.3.3

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

TDTTUK
Ciri kod genetik: Triplet, Degenerat, Tidak bertindih, Tanpa koma, Universal, Kodon pemula/penamat

Kad imbas

Kodon pemula
AUG (mengekod metionina)
Tiga kodon penamat
UAA, UAG, UGA
Degenerat
Satu asid amino dikod oleh lebih daripada satu kodon
Enzim transkripsi
RNA polimerase
Tapak ribosom
A (aminoasil), P (peptidil), E (keluar)

Semak kefahaman

  1. Berdasarkan jadual kod genetik, AUG mengekod metionina, UUU mengekod fenilalanina dan GGC mengekod glisina. Tafsirkan jujukan mRNA 5'-AUG UUU GGC UGA-3'. (SP 2.3.1)

    Lihat jawapan

    Jujukan itu menghasilkan metionina-fenilalanina-glisina (Met-Phe-Gly) dan UGA ialah kodon penamat, maka polipeptida mengandungi tiga asid amino.

  2. Nyatakan maksud kod genetik yang degenerat (degenerate). (SP 2.3.2)

    Lihat jawapan

    Kod degenerat bermaksud kebanyakan asid amino dikod oleh lebih daripada satu kodon, contohnya leusina dikod oleh enam kodon.

  3. Nyatakan enzim utama yang terlibat dalam transkripsi (transcription) dan tempat ia mula terikat pada DNA. (SP 2.3.3)

    Lihat jawapan

    RNA polimerase (RNA polymerase) terikat pada promoter gen untuk memulakan transkripsi.

13 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.

Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
  1. Mengingat

    Aktiviti: Murid menggunakan jadual kodon untuk mencari asid amino bagi sepuluh kodon mRNA dan menyebut kodon mula serta kodon henti.

    Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang ekspresi gen.

    SP disasar: 2.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. Memahami

    Aktiviti: Berpasangan, murid menerangkan ciri kod genetik (triplet, degenerat, tidak bertindih, sejagat) dengan contoh daripada jadual kodon.

    Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang ekspresi gen; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.

    SP disasar: 2.3.1, 2.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. Mengaplikasi

    Aktiviti: Murid menyalin jujukan DNA kepada mRNA, kemudian menterjemah kepada polipeptida menggunakan jadual kodon dan kad tRNA, dan melukis proses di ribosom.

    Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang ekspresi gen; semak kaedah dan ketepatan jawapan.

    SP disasar: 2.3.1, 2.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. Menganalisis

    Aktiviti: Dalam kumpulan, murid membandingkan transkripsi dan translasi dalam jadual (lokasi, enzim, templat, hasil) dan menganalisis kesan satu perubahan bes pada polipeptida.

    Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis ekspresi gen; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.

    SP disasar: 2.3.2, 2.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis

Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan

Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 66 unit Biologi STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.

Belajar & latih secara interaktifSemua unit Biologi STPM

Unit lain dalam Introduction to Molecular Genetics

  1. 2.1 Nucleic acids
  2. 2.2 DNA replication
  3. 2.3 Gene expression