Transcript Biologi Molekuler Veteriner - UNAIR | E
PENGANTAR BIOLOGI MOLEKULER Dr. E. Bimo Aksono H, M.Kes.,Drh
PENGERTIAN BIOLOGI MOLEKUL
CABANG ILMU YANG MEMPELAJARI :
STRUKTUR
SIFAT
PERAN/FUNGSI
BIOMOLEKUL DALAM PELAKSANAAN SEGALA ASPEK FUNGSI KEHIDUPAN
PERKEMBANGAN BIOLOGI MOLEKUL
BIOLOGI KIMIA
ILMU FAAL
ILMU BIOKIMIA BI0LOGI MOLEKUL
LINGKUP ILMU YANG DIPELAJARI
BIOLOGI : MEMPELAJARI ORGANISMA
(MAKHLUK HIDUP) SECARA
KESELURUHAN
ILMU BIOKIMIA : MEMPELAJARI SUSUNAN
KIMIA & PROSES-PROSES KIMIA DALAM TUBUH MAKHLUK HIDUP
BIOLOGI SEL : MEMPELAJARI UNIT TERKECIL
ORGANISME
ORGANISMA DARI SUDUT PANDANG BIOLOGI MOLEKUL
ORGANISMA BIOMOLEKUL RUMIT.
KOMPOSISI SIFAT-SIFAT ORGANISME MERUPAKAN YANG TERTATA KUMPULAN RAPI DAN BIOMOLEKUL KHAS YANG MENENTUKAN DIMILIKI SETIAP
FUNGSI-FUNGSI MANIFESTASI KEHIDUPAN DARI MOLEKUL DALAM ORGANISMA.
MERUPAKAN INTERAKSI ANTAR
KEDUDUKAN BIOLOGI MOLEKUL
ILMU (SAINS, SCIENCE) :
* ILMU DASAR (BASIC SCIENCES)
ILMU KEDOKTERAN Veteriner :
* ILMU TERAPAN (APPLIED SCIENCES) ILMU TERAPAN/ILMU KLINIS YANG
MEMPELAJARI : PENYEBAB ,
PATOGENESIS
TERAPI
PERAN BIOLOGI MOLEKUL DALAM ILMU KEDOKTERAN Veteriner
BERUSAHA MENGETAHUI DASAR MOLEKULER PATOGENESIS , SEHINGGA PADA AKHIRNYA DAPAT DIGUNAKAN UNTUK MEMBERIKAN TERAPI YANG LEBIH RASIONAL & TERARAH
ORGANISMA
LIFE FUNCTIONS :
1. REPRODUKSI/REPLIKASI
2. PEWARISAN SIFAT-SIFAT
3. TUMBUH KEMBANG
4. METABOLISME PENGADAAN ENERGI
5. MEMPERTAHANKAN HOMEOSTASIS
6. TRANSPORT ANTAR & INTRASEL
7. KOMUNIKASI ANTAR SEL.
DIPANDANG DARI KEMAMPUAN MENGUBAH SENYAWA KIMIA, ORGANISMA DIBAGI :
ORGANISMA AUTOTROFIK : Hanya memerlukan SENYAWA INORGANIK (CO2, H2O, NH3) untuk membentuk senyawa yang dibutuhkan.
ORGANISMA HETEROTROFIK : memerlukan SENYAWA ORGANIK (CARBON) untuk kehidupannya. Hanya Dapat mensintesis Sebagian biomolekul, sebagian yang lain harus dari luar.
SEL
1 . SEL MERUPAKAN UNIT TERKECIL
ORGANISMA YANG APABILA
DIPISAHKAN MASIH MAMPU HIDUP
2. SEL MASIH MENUNJUKKAN SEMUA
SECARA MANDIRI.
FUNGSI-FUNGSI KEHIDUPAN
3. SEL TERDIRI DARI MOLEKUL -
MOLEKUL (BIOMOLEKUL)
JENIS SEL BERDASARKAN STRUKTUR :
–
SEL PROKARIOTA
–
SEL EUKARIOTA
–
BERDASAR STRUKTUR SELNYA, ORGANISMA DIBAGI MENJADI :
– –
ORGANISMA PROKARIOTA ORGANISMA EUKARIOTA
PERBEDAAN SEL EUKARIOTA & SEL PROKARIOTA
EUKARIOTA :
INTI SEL : +
ORGANEL SEL +
DNA : TERIKAT PADA PROTEIN :
HISTON, MEMBENTUK
mRNA NUKLEOSOM :PERLU PENGOLAHAN PASCA
TRANSKRIPSI MONOKISTRONIK
MEMILIKI CAP & POLY-A TAIL
PROKARIOTA :
INTI SEL : -
ORGANEL SEL : -
DNA : TELANJANG
mRNA : TIDAK PERLU PENGOLAHAN
POLIKISTRONIK
TIDAK MEMILIKI CAP & POLY-A
TAIL.
Prokaryotic Cell
Eukaryotic Cell
VIRUS?
ORGANISMA TIDAK SEMPURNA!
MEMPUNYAI CIRI REPRODUKSI & PERTUMBUHAN HANYA JIKA BERADA DALAM SUATU SEL.
VIRUS
BENTUK DILUAR SEL : VIRION
VIRION SEDERHANA , TERDIRI DARI :
* INTI (CORE) : DNA/RNA
VIRION KOMPLEKS :
* NUKLEOKAPSID : PROTEIN INTI, NUKLEOKAPSID, ENVELOP
(LIPID BILAYER), ENZIM (SEBAGIAN)
Contoh : virus PMK (DNA),virus AI (RNA)
Influenza Virus
BIOMOLEKUL:
SENYAWA-SENYAWA KIMIA YG SECARA ALAMI HANYA DITEMUKAN DALAM TUBUH ORGANISMA ATAU SISA ORGANISMA (SETELAH ORGANISMA TERSEBUT MATI)
ATOM-ATOM PENYUSUN BIOMOLEKUL :
C, H, O, N, S, P
FUNGSI BIOMOLEKUL :
A. KOMPONEN STRUKTURAL SEL :
PENYUSUN TUBUH ORGANISMA,
MISAL: MEMBRAN SEL,
SITOSKELETON, MATRIKS SEL
B. KOMPONEN FUNGSIONAL SEL :
DIPERLUKAN UNTUK MELAKSANAKAN FUNGSI-FUNGSI KEHIDUPAN,
MISAL : ENZIM , HORMON, ANTIBODI, DNA, RNA, ATP.
C. CADANGAN ENERGI ; MISAL: TRIASILGLISEROL, GLIKOGEN
D. LIMBAH :
TIDAK MEMPUNYAI FUNGSI
SISA METABOLISME
MISAL : UREUM , ASAM URAT
PEMBAGIAN BIOMOLEKUL BERDASAR KERUMITAN STRUKTUR & BERAT MOLEKULNYA :
A. SENYAWA SEDERHANA :
ASAM AMINO, ASAM LEMAK
B. MAKROMOLEKUL :
POLISAKARIDA,
POLIPEPTIDA (PROTEIN)
POLINUKLEOTIDA (DNA, RNA)
PEMBAGIAN BIOMOLEKUL BERDASAR KELARUTANNYA
1. SENYAWA HIDROFILIK :
PROTEIN, GLUKOSA, ASAM AMINO
2. SENYAWA HIDROFOBIK :
TRIASILGLISEROL, KOLESTEROL
3. SENYAWA AMPIFILIK :
ESTER PENYUSUN MEMBRAN SEL :
SFINGOMIELIN, KOLESTEROL,
SEREBROSIDA
MAKROMOLEKUL :
BERUPA POLIMER :
- HOMOPOLIMER :
UNIT PEMBENTUK (MONOMER)
SAMA
HETEROPOLIMER :
UNIT PEMBENTUK TIDAK SAMA
JENIS-JENIS POLIMER :
A. POLINUKLEOTIDA ( ASAM NUKLEAT):
HETEROPOLIMER DENGAN UNIT
PEMBENTUKNYA : NUKLEOTIDA
(BASA N, PENTOSA, ASAM FOSFAT).
IKATAN ANTAR UNIT : FOSFODIESTER UJUNG RANTAI : 5’ (FOSFAT) 3’ (HIDROKSI)
B. POLIPEPTIDA : HETEROPOLIMER UNIT PEMBENTUK :ASAM AMINO IKATAN ANTAR UNIT : IKATAN PEPTIDA
UJUNG RANTAI : UJUNG N (NH2, AMINO) UJUNG C (COOH, KARBOKSI)
C, POLISAKARIDA : HOMO/HETEROPOLIMER
UNIT PEMBENTUKNYA :
GULA SEDERHANA :
GLUKOSA, GALAKTOSA,
MANNOSA, FRUKTOSA
GULA AMINO :
GLUKOSAMIN, GALAKTOSAMIN
ATAU ASAM URONAT :
ASAM GLUKURONAT
FUNGSI POLISAKARIDA : TERUTAMA SEBAGAI CADANGAN ENERGI & KOMPONEN STRUKTURAL SEL.
IKATAN ANTAR UNIT :
IKATAN GLIKOSIDA
UJUNG RANTAI :
TIDAK ADA NAMA KHUSUS
PENURUNAN SIFAT MAKHLUK HIDUP
GEN :
1865 MENDEL:
MELAKUKAN PERCOBAAN DENGAN KACANG POLONG & MENEMUKAN BAHWA SIFAT-SIFAT ORGANISMA DIWARISKAN DARI INDUK KE ANAK TURUNNYA MELALUI SUATU “FAKTOR PEWARISAN” ( HEREDITARY FACTOR).
SAAT ITU BELUM DISEBUT GEN
1944 AVERY, MAC LEOD & Mc. CARTHY
MEMBUKTIKAN BAHWA GEN ADALAH DNA
1953 WATSON & CRICK
MENEMUKAN STRUKTUR HELIKS GANDA DNA
BAGAIMANA SUATU MOLEKUL, DNA MEMPENGARUHI SINTESA PROTEIN?
PERLU DIBAHAS STRUKTUR DNA & RNA
Language of Genetics
Central Dogma Phenotype Proteins Genotype DNA RNA Transcription
Protein
Translation
DNA (DEOXYRIBONUCLEIC ACID)
KOMPOSISI : BASA : ADENIN (A) GUANIN (G) TIMIN (T) SITOSIN (C) GULA : 2- DEOKSI RIBOSA BERKAS (UTAS) : GANDA : - KOMPLEMENTER - ANTIPARALEL
INFORMASI GENETIK DALAM RANGKAIAN NUKLEOTIDA :
1. SUMBER INFORMASI BAGI SINTESIS
SEMUA MOLEKUL PROTEIN PADA SEL
MAUPUN ORGANISMA.
2. INFORMASI YANG DIWARISKAN
KEPADA SEL-SEL ANAK ATAU
GENERASI BERIKUTNYA
KEDUA FUNGSI DI ATAS PERLU SYARAT :
1. MOLEKUL DNA HARUS BERFUNGSI
SEBAGAI TEMPLATE (CETAKAN)---->
TRANSKRIPSI UNTUK MOLEKUL RNA.
2. REPLIKASI INFORMASI KEDALAM
MOLEKUL-MOLEKUL DNA TURUNAN
NYA
KEDUA UTAS MOLEKUL DNA YANG BARU :
* MASING-MASING MENGANDUNG 1
UTAS YANG KOMPLEMENTER DARI
MOLEKUL INDUK BERUTAS GANDA
*SETIAP SEL TURUNAN MENGANDUNG
MOLEKUL DNA DENGAN INFORMASI
IDENTIK DENGAN YANG DIMILIKI SEL
INDUKNYA
BEDA DNA DENGAN RNA
JENIS PENTOSA :
DEOKSI RIBOSA (PADA DNA) &
JENIS BASA NITROGEN :
RIBOSA (PADA RNA) ADENIN, TIMIN, GUANIN, SITOSIN
(PADA DNA)
ADENIN, URASIL, GUANIN, SITOSIN
(PADA RNA)
DNA :
- SUATU MOLEKUL PANJANG
BERBENTUK DOUBLE HELIX
- SETIAP SEGMEN SPESIFIK DARI DNA
MENGANDUNG INSTRUKSI UNTUK
MEMBUAT PROTEIN SPESIFIK
SEGMEN SPSESIFIK INI DISEBUT GEN
RNA
MAKROMOLEKUL (POLIPEPTIDA)
YANG TERBENTUK DARI RANTAI
- TERDAPAT 20 MACAM ASAM AMINO
PANJANG UNIT-UNIT ASAM AMINO PEMBENTUK PROTEIN
3 JENIS NUKLEOTIDA MENENTUKAN 1
JENIS ASAM AMINO (TRIPLET CODE)
MUTASI PADA URUTAN DNA
MENYEBABKAN PERUBAHAN URUTAN ASAM AMINO -----> PERUBAHAN PROTEIN
MUTASI : TITIK (DELESI, INSERSI)
FRAME SHIFT MUTATION
SEL
Inti → kromosom → gen
Sitoplasma Sel somatis orgs tkt tinggi : 1 set krom. diploid (46 krom) : 23 ps kromosom homolog yi 22 ps autosom + 1 ps krom sex (XX dan XY)
Ada 2 jenis pembelahan sel : MEIOSIS dan MITOSIS
Haploid genome / genome - N
krom haploid dr suatu spesies + gen2nya. Pd mans mengandung 3,5 X 10 9 bp terdiri 1,7 X 10 7 nukleosom
Diploid genome – 2N
1 set krom dr suatu spesies dan gen2nya. Pd mans mengandung 7 X10 9 bp terbg dlm 23 krom → mengkode 3 juta ps gen
Pada kenyataan pd mans hanya trdpt
30.000 – 100.000 protein esensial. Jadi ada bag DNA yg tdk diekspresikan → non coding DNA
Ada segmen2 DNA merupakan :
gen2 struktural Gen2 regulator
GEN STRUKTURAL
Suatu gen yg memberikan informasi (kode) pd sintesis suatu protein→ segmen DNA ini menentukan urutan asam amino rantai polipeptida / prot
KROMOSOM
ADALAH GEN-GEN YANG “BERBARIS” DI SEPANJANG DNA, YANG TERKUMPUL DALAM SUATU STRUKTUR ----> KROMOSOM
MANUSIA : 46 KROMOSOM :
22 PASANG AUTOSOM
1 PASANG SEKS KROMOSOM
KROMOSOM
KROMOSOM
ALEL
DALAM TUBUH MANUSIA TERDAPAT 2 SET KROMOSOM YANG SALING BERPASANGAN
PASANGAN DALAM MASING-MASING KROMOSOM DISEBUT : ALEL
ALEL SETIAP GEN MENEMPATI TEMPAT (LOKUS) YANG SAMA PADA KROMOSOM YANGBERPASANGAN
FUNGSI ; MENGONTROL KARAKTERISTIK YG SAMA
BERDASAR DOMINANSINYA, ALEL DIBAGI :
1. ALEL DOMINAN
2. ALEL RESESIF
MEIOSIS
Pd hewan terjadi selama pembentukan gamet / sel seks (sel telur,sperma) haploid Ada 2 kali pembelahan sel →4 sel anak msg2 mengandung 1 dr tiap jenis krom (juml krom=½sel induk) Sel anak (haploid) secara genetik tidak identik dg sel induk (diploid)
MITOSIS :
Pembelahan sel somatis → sel anak (daughter cells) yg secara genetik identik dg sel induk (parent cell)
MITOSIS :
KROMOSOM (dlm inti sel)
Struktur spt benang pd sel, virus dimana didptkan komponen2 yg berhubungan dg faktor keturunan Kromosom eukaryotik mengandung 1 mol DNA double helix yg sangat besar → mengandung banyak sekali gen Dibagi dlm bag2→ tiap bag mengawasi trait tertentu
KROMATIN:serat2 yg menyusun krom eukaryotik GEN : Terletak dlm krom→diturunkan ALLELE : Btk alternatif suatu gen pd posisi yg sm dlm suatu ps krom dan mempengaruhi trait yg sama
SEX LINKED GENE :
Gen2 pd krom sex yg tdk berkaitan dg perkembangan sex tetapi berkaitan dg trait2 yg lain
TRAIT :
Aspek tertentu individu mis tinggi badan
KROMOSOM HOMOLOG :
Krom yg berps pd sel diploid Memp morfologi yg sm + mengandung gen2 yg membawahi sifat2 yg sm
CROSSING OVER (PERSILANGAN) :
Proses pertukaran materi genetik antara kromatid2 dr krom yg homolog selama meiosis
CELL CYCLE
CELL CYCLE :
REGULASI CELL CYCLE
Cdk (Cyclin dependent kinase) MPF (Maturation Promoting Factor) p53 → menghambat siklus sel p27 → menghambat Cdk
Interphase: Interphase generally lasts at least 12 to 24 hours in mammalian tissue. During this period, the cell is constantly synthesizing RNA, producing protein and growing in size. By studying molecular events in cells, scientists have determined that interphase can be divided into 4 steps: Gap 0 (G0), Gap 1 (
G1
), S (synthesis)
phase
, Gap 2 (
G2
). Gap 0 (G0): There are times when a cell will leave the cycle and quit dividing. This may be a temporary resting period or more permanent. An example of the latter is a cell that has reached an end stage of development and will no longer divide (e.g. neuron).
Gap 1 ( period (
G1 G1
): Cells increase in size in Gap 1, produce RNA and synthesize protein. An important cell cycle control mechanism activated during this Checkpoint) ensures that everything is ready for DNA synthesis. (Click on the Checkpoints animation, above.) S
Phase
: To produce two similar daughter cells, the complete DNA instructions in the cell must be duplicated. DNA replication occurs during this S (synthesis)
phase
.
Gap 2 (
G2
): During the gap between DNA synthesis and control checkpoint (
G2 mitosis
, the cell will continue to grow and produce new proteins. At the end of this gap is another Checkpoint) to determine if the cell can now proceed to enter M (
mitosis
) and divide.
Mitosis
or M
Phase
: Cell growth and protein production stop at this stage in the cell cycle. All of the cell's energy is focused on the complex and orderly division into two similar daughter cells.
Mitosis
is much shorter than interphase, lasting perhaps only one to two hours. As in both
G1
and
G2
, there is a Checkpoint in the middle of
mitosis
(Metaphase Checkpoint) that ensures the cell is ready to complete cell division. Actual stages of
mitosis
can be viewed at Animal Cell
Mitosis
.
SEKIAN
DAN