1. Sel sangat kompleks namun teratur. 3. Sel mampu memperbanyak diri. 5. Sel melakukan berbagai reaksi kimiawi

(1)

Pengertian

 Sel (cella)– Robert Hooke : suatu ruangan kecil yang dibatasi oleh membran, yang didalamnya terdapat cairan (protoplasma)

 Sel:satuan terkecil makhluk hidup yang dapat melaksa- nakan kehidupan.

a. Secara struktural-merupakan unit terkecil penyusun makhluk hidup

b. Secara fungsional-menjalankan fungsi kehidupan kemudian membentuk organisme

c. Mengandung materi genetik-materi penentu sifat2 makhluk hidup shg dapat diwariskan kepada keturunannya

SEL JARINGAN ORGAN individu

Teori Sel

1.

Sel merupakan kesatuan struktural makhluk hidup, semua makhluk hidup tersusun atas sel.

2.

Sel merupakan kesatuan fungsional makhluk hidup. Sel mengatur fungsi2 pada makhluk hidup

3.

Sel adalah kesatuan pertumbuhan dari

makhluk hidup. Rudolf virchow “omne cellulae a cellulae”

4.

Sel merupakan kesatuan hereditas (sifat menurun) makhluk hidup. Sel mengandung sifat keturunan (genetik) yang diwariskan kepada keturunannya.

Karakteristik Sel

1. Sel sangat kompleks namun teratur

2. Sel memiliki program genetik dan memiliki cara untuk menggunakannya

3. Sel mampu memperbanyak diri

4. Sel membutuhkan, memperoleh dan menggunakan energi

5. Sel melakukan berbagai reaksi kimiawi

6. Sel terlibat dalam berbagai aktivitas mekanis

7. Sel mampu merespon terhadap berbagai rangsang

8. Sel mampu mengatur diri

(2)

2

5

Struktur sel prokariot pada bakteri

flagella

pili kapsul

Dinding sel

Membran plasma

sitoplasma

DNA

Ribosom dlm sitoplasma DNA

plasmid

DNA kromosom bakteri

Bakteri Agrobacterium

tumefaciens

Fig. 4.8a, p. 59 microtubules

(components of cytoplasm) Golgi body vesicle

microfilaments (components of cytoskeleton)

mitochondrion

chloroplast

central vacuole

rough endoplasm reticulum (rough ER) ribosomes (attached to rough ER)

ribosomes (free in cytoplasm) smooth endoplasmic reticulum (smooth ER) DNA + nucleoplasm nucleolus nuclear envelope

NUCLEUS

plasma membrane

cell wall

STRUKTUR SEL EUKARIOT : SEL TANAMAN

7

Molekul Coat Protein (CP) pada TMV, penting untuk rekayasa tanaman 1. RNA, 2. molekul protein CP (kapsomer), 3. Kapsid (pelindung protein)

Saat virus menginfeksi sel, virus menempel pada sel, asam nukleat masuk ke dalam sel, kapsid tetap di luar sel Tobacco Mosaic Virus

(TMV): Virus RNA

SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIK

– 1882, Walther Flemming menemukan kromosom adalah bagian dari sel yang ditemukan Mendel

– 1887, Edouard-Joseph-Louis-Marie van Beneden

menemukan bahwa suatu jasad memiliki jumlah kromosom tertentu

– 1902, Walter Stanborough Sutton menyatakan bahwa kromosom berpasangan

– 1910, Thomas Hunt Morgan menemukan bahwa bahan pembawa sifat adalah gen yang berada di dalam kromosom – 1926, Hermann Muller menemukan bahwa sinar X dapat

menginduksi mutasi

– 1928, Fred Griffith menemukan perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumoniae

(3)

Perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumonia Penelitian Fred Griffith

Dua galur:

Smooth (S) – Virulent (gel coat) Rough (R) – Kurang Virulen

Tikus disuntik dengan galur R and galur S yang dimatikan melalui pemanasan

Tikus mati dan ditemukan hanya mengandung bakteri galur S

SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIK

– 1935, Andrei Nikolaevitch Belozersky berhasil mengisolasi DNA murni

– 1941, George Beadle dan Edward Tatum menemukan hubungan mutasi dengan kerusakan proses biokimia sel

– 1944, Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod dan Maclyn McCarty yang melanjutkan pekerjaan Griffith menemukan bahwa DNA adalah bahan yang menyebabkan perubahan bentuk dinding sel

Streptococcus pneumoniae

Penelitian Avery, MacLeod, dan McCarty

A. Hershey dan M. Chase menggunakan P dan S radioisotop membuktikan DNA adalah pembawa informasi genetik

(4)

4 Apa DNA (asam deoksiribonukleat)

• Merupakan persenyawaan kimia yg plg penting pada mahluk hidup , yg membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari mahluk dalam keseluruhannya dari satu generasi ke generasi berikutnya.

• DNA penting digunakan dlm ilmu sitologi, genetika,biomol, biologi perkembangan, biokimia dan evolusi.

Struktur DNA

 Model double heliks DNAJ. Watson & F. Crick berdasar:

1. Penemuan struktur asam nuklet (Pauling dan Corey) 2. Pola difraksi DNA (single-crystal X-ray analysis (Wilkins

& Franklin)

3. Pola perbandingan jumlah A-T, G-C (1 : 1) – Chargaff Hukum Ekuivalen Chargaff

a. Jumlah PURIN = PIRIMIDIN

b. Banyaknya ADENIN = TIMIN, jumlah GLISIN = SITOSIN

 DNA terbentuk dari 4 tipe nukleotida (ATGC) yang berikatan secara kovalen

Watson dan Crick (1953)

Dengan dukungan data difraksi sinar-X dari Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins

Dengan dukungan data analisis kimia basa nitrogen dari Erwin Chargaff

Memformulasikan struktur DNA

adalah benang ganda anti paralel, berbentuk heliks yang saling berkomplemen

Mengelompokkan basa DNA menjadi purin dan pirimidin Memformulasikan model replikasi DNA

SUSUNAN KIMIA DNA

DNA merupakan susunan makromolekuler (polimer) yang komplek, terdiri 3 macam molekul :

• 1. GULA PENTOSA

• 2. ASAM PHOSPHAT

• 3. BASA NITROGEN

- Pirimidin = Sitosin (S) dan Timin (T)

- Purin = Adenin (A) dan Guanin (G)

(5)

STRUKTUR KIMIA NUKLEOTIDA PENYUSUN ASAM NUKLEAT DITEMUKAN OLEH ALBERT KOSSEL (1879)

Gula ribosa

Basa N

MONOMER PENYUSUN MOLEKUL DNA (deoxyribonucleic acid)

Fosfat

Pasangan Basa A-T dan G-C Struktur dsDNA secara skematik dari gula phosphat sebagai tulang punggung dari basa nukleotida

(6)

6

 Untuk memaksimumkan pengemasan pasangan basa, kedua untaian DNA berpilin membentuk double heliks, dengan satu putaran

komplementer setiap 10 pasang basa

Bentuk skematik double heliks DNA Jarak antara basa nukleotida dan lekukan minor dan major dari molekul dsDNA

Ukuran Molekul DNA pada beberapa jasad hidup

Lagiman 23

Jasad hidup/

plasmid

(pico-gram) Pasangan basa (kbp)

Panjang (um)

E. coli 0,004 4.700 1.250

Plasmid Col E1 0,009x 10^-3 9 2

Saccharomyces (n=16)

0,014 12.057 4.172

Ayam (n=16) 1,260 1,3x 10⁶ 400x 10^-3

Manusia (n=23) 3,25 3,3x 10⁶ 1x 10⁶

Jagung (n=10) 8,40 8,4x 10⁶ 2,5x 10⁶

Keterangan: 1 pico-g=10 ^-12gram, kbp= kilo base pairs= 1000 pasangan basa, n= jumlah kromosom pada keadaan haploid, 1 u= 10^-3mm

Organisasi DNA di dalam sel

 F. Misher – bahan yang ada di dalam nukleus (nuclein) Kromosom atauDNA???

 Kromosom:struktur kumpulan untaian ganda molekul DNA yang dikemas dalam bentuk tertentu yang kompak.

 Dalam inti sel eukariot, kromosom nampak saat sel mulai membelah. Sel umumnya mempunyai kromosom diploid.

(7)

Kromosom

Genom: satu kesatuan gen yg secara alami dimiliki oleh satu sel / virus atau satu kesatuan kromosom jasad eukariot pada fase haploid

DNA di luar kromosom: plasmid, DNA mitokondria, DNA kloroplas

Skema kromosom

Struktur kromosom yang mengemas molekul DNA pada inti sel terlihat jelas saat metafase pada pembelahan sel.

Gen: unit molekul DNA (DeoxyRibonucleic Acid) atau RNA (RiboNucleic Acid) dengan panjang tertentu yang membawa informasi urutan asam amino suatu protein atau informasi suatu RNA

Gen dalam kromosom

 Gen tersusun atas daerah urutan basa nukleotida yang mengkode informasi genetik (coding gene region= exon) dan daerah tidak mengkode informasi genetik (non-coding gene region = intron).

 Molekul DNA membawa informasi hereditas dari sel dan komponen protein (molekul2 histon) dari kromosom mempunyai fungsi penting dalam pengemasan dan pengontrolan molekul DNA yang sangat panjang sehingga dapat muat di dalam nukleus dan mudah diakses ketika dibutuhkan

 Selama reproduksi, jumlah kromosom haploid, dan material genetik hanya separoh dari masing2 parental (GENOM)

KODE GENETIK.

DNA adl bahan genetik yang membawa informasi genetik dari sel ke sel dan dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Bagaimana informasi genetik tsb terdapat di dlm molekul DNA ??? Apakah dlm btk kode ?

Bagaimana kode yang tersusun dalam sebuah untaian molekul DNA yang terdiri dari asam phosphat, gula deoksiribosa dan basa nitrogen? Asam fosfat dan gula deoksiribosa selalu sama, tetapi basa nitrogennya (ATGC) selalu berbeda beda

(8)

8

 Contoh cDNA yang mengkode enzim alcohol dehyrogenase dan chitinase (untuk sifat ketahanan tanaman)

 Dalam tahap analisis ekspresi gen pada tanaman

[email protected], Unimas Malaysia

Organisasi genom pada virus dan sel Prokariot (bakteri)

31

Genom pada Virus Genom pada bakteri

•DNA untaian tunggal

•DNA untaian ganda

•RNA untaian tunggal

•RNA untaian ganda

•Struktur linear

•Struktur lingkar (circuler)

•Kromosom terdiri atas 1 unit molekul DNA untaian ganda (double stranded) dengan struktur lingkar

•Terdapat plasmid sebagai bahan genetik tambahan, berupa DNA untaian ganda struktur lingkar dengan ukuran kecil

Organisasi genom pada sel Eukariot

• Pada sel jamur, tanaman, hewan

• Organisasi genom: promoter, coding region, terminator. Coding region: intron, dan exon

• Intron: tidak ada terjemahannya ke protein

• Exon: ada terjemahannya ke protein

• Struktur DNA untaian ganda linear dengan ukuran jauh lbh besar dari prokariot dikemas dalam kromosom

• Gen kelas I: mengkode pembentukan r RNA,

Gen kelas II: mengkode pembentukan m RNA,

Gen kelas III: mengkode pembentukan t RNA

³²

(9)

Struktur RNA merupakan hasil transkripsi DNA