Materi Kuliah

• BAB I : Asam nukleat dan protein

• BAB II : Replikasi, transkripsi, translasi, PCR

• BAB III : Prinsip dasar teknologi DNA rekombinan (kloning) dan pengaturan ekspresi gen

• BAB IV : Protein rekombinan, tanaman transgenik, antibodi monoklonal (MAB), vaksin DNA, RNA antisense, gen terapi

• UAS

ASAM NUKLEAT DAN PROTEIN

ANA INDRAYATI

anaindrayati@fa.itb.ac.id

08156266891

Deoxyribonucleic acid?

• Membawa informasi genetik-disampaikan ke generasi berikutnya

• Membuat organisme unik

Jurnal “Brain” 16 November 2012

Otak Einstein-Gen orang tua

Gen tricohialin (TCHH): rambut

Lokasi DNA

DNA mitokondria: sirkuler

From the 2010 revision of the Complete Home

Medical Guide © Dorling Kindersley Limited

Sel bakteri

Materi genetik-virus

DNA (DEOKSIRIBONUCLEIC ACID)

Timeline: DNA

© 2008 by Sinauer Associates, Inc. All rights reserved.

Used with permission.

Frederick

Griffith

Avery

Hershey-Chase

• Prokariot: E. coli (2400 gen, 2300 mengkode protein

• Eukariot: S. cerevisiae (6600 gen, 5800 mengkode protein

Telomere: 1. Melindungi ujung kromosom :enzim nuklease 2. Mencegah kromosom memendek saat replikasi

Deoxyribonucleic acid (DNA)

Polimer nukleotida

Gugus fosfat

Gugus gula pentosa

Basa (purin dan pirimidin)

© 2008 by Sinauer Associates, Inc. All rights reserved. Used with permission.

Ikatan kovalen

Komposisi Kimia DNA

Tanda aksen (1’, 2’….) membedakannya dengan penomoran posisi pada cincin basa

Struktur DNA

• Double helix (untai ganda)

• Antiparalel

• Komplemen

• Panjang DNA:pasangan basa (pb)

Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen: menghubungkan antar basa Adenin dengan Timin (2 ikatan H); Guanin dengan Cytocin (3 ikatan H)

Ikatan Fosfodiester

Gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dengan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa

Jenis Ikatan pada DNA

• Ikatan glikosidik: menghubungkan gula pentosa dengan basa

nitrogen

• Ikatan hidrogen: menghubungan basa purin dengan pirimidin

• Ikatan fosfodiester: ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang

menghubungkan gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula

pentosa dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa

nukleotida berikutnya. Ikatan fosfodiester karena secara

kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester

Polaritas DNA

• Salah satu ujung rantai DNA gugus fosfat (C 5’-Deoksiribosa),

ujung satunya merupakan gugus hidroksil (C 3’-deoksiribosa)

5’ – A T T T G G A C G – 3’

3’ – T A A A C C T G C – 5’

• Contoh:

DNA : 5’–ATGCATGGGACGGC-3’

RNA : 5’–AUGCAUGCAAUUGC-3’

• Panjang DNA: base pair (bp)-pasangan basa (pb)

RNA (RIBONUCLEIC ACID)

RNA

• Lokasi: nukleus (tempat sintesis) dan sitoplasma (rRNA, mRNA, tRNA untuk sintesis protein)

• Untai tunggal, ikatan hidrogen-struktur sekunder/hairpin loop

Modifikasi Struktur RNA

• Messenger RNA (mRNA)/ RNA duta: membawa informasi untuk sintesis protein dari DNA, merupakan cetakan untuk sintesis protein-JUST LIKE A MAILMAN!!

• Ribosom RNA (rRNA): menyusun ribosom, tempat sintesis protein, sitoplasma-CONSTRUCTION WORKER, rRNA sebagai enzim (ribozim), di dalam sel, rRNA ditemukan paling banyak dibandingkan RNA lain.

• Transfer RNA (tRNA): membawa asam amino ke ribosom-TRANSPORT VEHICLE, molekul RNA terkecil.

Ikatan hidrogen intramolekul-loop (struktur sekunder)

DNA vs RNA

Organisme A G C T

Escherichia coli 24,7 26,0 25,7 23,6

Khamir 31,3 18,7 17,1 32,9

Gandum 27,3 22,7 22,8 27,1

Salmon 29,7 20,8 20,4 29,1

Ayam 28,8 20,5 21,5 29,3

PROTEIN

Protein

• Greek ‘protos’: esensial (penting untuk kehidupan-60% berat kering sel), ’proteios’: pertama

• Polimer dengan monomer asam amino (gugus asam: COOH) dan (gugus amin: NH2)

• Antara asam amino satu dengan asam amino lain dihubungkan dengan ikatan peptida

• Ikatan peptida: gugus karboksil dari satu aa dengan gugus amin aa yang lain

• Polaritas: ujung N (amino) dan ujung C (karboksi)

• Ukuran protein: dalton (Da)

– 1 Da setara dengan 1.67x10-24 Gram

Polipeptida vs Protein

• Tiap asam amino penyusun protein memiliki satuan (unit): residu

• Contoh: alaninglisin (tersusun atas dua residu aa yaitu alanin dan glisin)

• Polipeptida/oligopeptida: terdiri atas banyak residu aa

• 2 aa (di-), 3 aa (tri-), 4 aa (tetra-) dst…

• Jika residu aa kurang dari 50: polipeptida (belum mempunyai fungsi)

• Jika residu aa lebih dari 50 hingga ribuan (tergantung kompleksitas):

protein (sudah memliki fungsi)

• Penamaan rangkaian aa: tripeptida yang terbentuk dari asam amino glisin,

alanin, dan fenilalanin, diberi nama glisilalanilfenilalanin.

Ikatan Peptida

A A (1) A A (2)

Asam Amino Penyusun Protein

Fungsi Biologis

• Tiap 3 basa (triplet) mengkode satu asam amino-KODON

• Konvensi: kodon merupakan mRNA

• Semua asam amino kecuali metionin dan triptofan dikode oleh lebih dari satu kodon-degenerasi kodon

• Kodon start/pemula: AUG (metionin)

• Kodon stop/terminasi: UAA, UAG, UGA

• ATGGCTTTTGAATTGCCGAATCTGCCGTATGGCTTCCGTG

CCCTGGAACCGCACATCGATCAACAAACGATGGAGATTCA

TCATGACAAGCACCACAACACGTACGTTACCAAACTGAATGCAGCCGTGGAGGGTACCGACCTGGAATCCAAGAGCATTGAAGAGATTGTTGCGAATT

TGGACAGCGTTCCGGAGAACATTCAGACGGCAGTGCGCAA

CAATGGTGGTGGTCACTTGAACCACAGCCTGTTTTGGGAGCTGCTGACCCCGAATAGCGAAGAAAAAGGTACTGTCGTTGACAAGATCAAAGAGCAGTGGGG

TTCTCTGGATGCGTTCAAAGAAGAGTTCGCAAATCAGGCGGCAGCGCGTTTCG

GCAGCGGTTGGGCGTGGCTGGTCGTGAATGATGGCAAGCTGGAGATCGTTACC

ACCCCGAACCAGGATAACCCGCTGACGGAAGGCAAAACCCCTATCCTGGGCCT

GGACGTGTGGGAGCATGCGTATTACCTGAAGTACCAAAACAAACGCCCAGACT

ACATTTCGGCGTTTTGGAACGTCGTCAATTGGGAAAAGGTCGATGAGCTGTAT

AACGCGGCTAAA

• MAFELPNLPYGFRALEPHIDQQTMEIHHDKHHNTYVTKLNAAVEGTDLESKSIEEIVANLDSVPENIQ

TAVRNNGGGHLNHSLFWELLTPNSEEKGTVVDKIKEQWGSLDAFKEEFANQAAARFGSGWAWLVVNDG

KLEIVTTPNQDNPLTEGKTPILGLDVWEHAYYLKYQNKRPDYISAFWNVVNWEKVDELYNAAK

Superoxide Dismutase-Bakteri

Struktur Protein

Struktur Primer-Insulin Sapi

Rantai A

Rantai B

Ikatan disulfida

Ikatan disulfida

intrachain

Struktur Tersier

Struktur Tersier Protein Dihydrofolatreductase (Image from uic.edu)

Struktur Kurtener

Karakter Protein

• Salting out: larutan protein ditambah garam, daya larut protein akan berkurang, akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan.

• Denaturasi: struktur protein berubah (sekunder, tersier, kuartener) karena panas tinggi, pH ekstrim ( asam, basa), denaturan (urea, guanidin HCl, deterjen: SDS, triton-X, DTT, beta merkaptoetanol), mekanik

– Putih telur dipanaskan albumin terbuka lipatannya, endapan putih, ireversibel (tidak dapat balik)

Klasifikasi Protein

• Protein sederhana: hanya terdiri dari aa (serum albumin)

• Protein terkonjugasi: • Nucleoprotein P-asam nukleat

(nukleohiston, nuklein) • Glikoprotein: P-karbohidrat

(musin) • Lipoprotein: P-lipid (fosfolipid,

kolesterol) • Fosfoprotein: P-fosfat (kasein) • Kromoprotein: P-zat warna

(Hemoglobin, sitokrom) • Metaloprotein: P-logam

(seruloplasmin (Cu), SOD (Cu, Zn, Mn, Fe)

• Fungsi dalam tubuh: – Katalis: enzim – Kontraksi: aktin,myosin – Pengaturan: calmodulin – Regulasi gen: histon – Hormon: insulin – Proteksi: Ig – Struktural: kolagen,

keratin – Transport: albumin

• Berdasarkan bentuk 3 dimensi

– Fibrous Protein (insoluble): kolagen, keratin, elastin

– Granular protein (soluble): - Insulin, Albumin, Lisozim

Uji Protein

Jenis uji Reagent Hasil positif

Biuret NaOH, CuSO4 encer

Ikatan peptida

protein ungu

Xantoprotein Asam nitrat pekat (putih)

Cincin benzene

Fenilalanin, tirosin, triptofan

Kuning (setelah dipanaskan )

Milon Merkuro dan merkuri nitrat (putih)

Gugus fenol Tirosin Merah (setelah dipanaskan)

Belerang NaOH pekat, larutan timbal asetat.

Gugus belerang

Sistein, sistin, dan metionin

Endapan hitam timbel sulfida (PbS).

Hubungan DNA-RNA-Protein

Proses Ekspresi Gen DOGMA CENTRAL

TERIMA KASIH