PENGANTAR BIOLOGI MOLEKULER. Dr. E. Bimo Aksono H, M.Kes.,Drh

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 MERUPAKAN KUMPULAN BIOMOLEKUL YANG TERTATA RAPI DAN RUMIT.

 KOMPOSISI BIOMOLEKUL MENENTUKAN SIFAT-SIFAT KHAS YANG DIMILIKI SETIAP ORGANISME

 FUNGSI-FUNGSI KEHIDUPAN MERUPAKAN MANIFESTASI DARI INTERAKSI ANTAR MOLEKUL DALAM ORGANISMA.

KEDUDUKAN BIOLOGI MOLEKUL

 ILMU (SAINS, SCIENCE) :

 * ILMU DASAR (BASIC SCIENCES)

 * ILMU TERAPAN (APPLIED SCIENCES)

 ILMU KEDOKTERAN Veteriner :

 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

 SECARA MANDIRI.

 2. SEL MASIH MENUNJUKKAN SEMUA

 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

 NUKLEOSOM

 mRNA :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

 * NUKLEOKAPSID : PROTEIN

 VIRION KOMPLEKS :

 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

 ESTER

 3. SENYAWA AMPIFILIK :

 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

Genotype Proteins Phenotype

DNA RNA Protein

Transcription 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) &

 RIBOSA (PADA RNA)

 JENIS BASA NITROGEN :

 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

 PANJANG UNIT-UNIT ASAM AMINO

 - TERDAPAT 20 MACAM 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 (G1): Cells increase in size in Gap 1, produce RNA and synthesize protein. An important cell cycle control mechanism activated during this period (G1 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 mitosis, the cell will continue to grow and produce new proteins. At the end of this gap is another control checkpoint (G2 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