Biologi Molekuler Veteriner - UNAIR | E

Download Report

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

TERIMA KASIH