Struktur fungsi asam nukleat

Nukleotida

DNA

RNA

Nukleotida: monomer asam nukleat

Fungsi nukleotida:

1. Monomer asam nukleat (DNA & RNA)

2. Molekul carrier untuk molekul intermediet teraktivasiyang terlibat dalam sintesis karbohidrat, lipid danprotein.

3. Komponen struktur berbagai koenzim seperticoenzim A, FAD, NAD+, dan NADP+.

4. Energy currency di dalam sel.

5. Molekul regulator dalam berbagai jalur intermedietmetabolisme, yaitu sebagai inhibitor atau aktivatorenzim-enzim kunci dalam jalur metabolisme.

Struktur nukleotida

• Nukleosida = basa nitrogen + gula pentosa

• Nukleotida = nukleosida + (mono, di atau tri) fosfat

Basa nitrogen

Basa purin dan pirimidin

Komponen gula nukleotida

Deoksiribonukleotida

Ribonukleotida

Struktur primer asam nukleat

Ikatan hidrogen dalam pasangan

nukleotida

Pembuktian DNA sebagai material genetik

Percobaan Frederick Griffith tahun 1928

Percobaan Avery dkk tahun 1944

Percobaan Hershey dan Chase tahun 1953

Oswald Avery 1944

Alfred Hershey and Martha Chase. 1953

Percobaan Frederick Griffith tahun 1928

Streptococcus

pneumonia

bentuk virulen

Streptococcus

pneumonia

bentuk avirulen

DNA = material genetik

Percobaan Oswald Avery, Colin MacLeod, dan

Maclyn McCarty (1944)

DNA extract from S cells

RNase or Protease

Transformation

DNase

No

Transformation

Determining the genetic material:

The Avery, MacLeod and McCarty Experiment 1944

16:06

The Avery, MacLeod and

McCarty Experiment 1944

The Griffith Experiment 1928

16:06

DNA is the

genetic

material of all

cellular

organisms

32P DNA 35S Protein

Labeled

Progeny

No Labeled

Progeny

T2 Phage

Determining the genetic material:

The Hershey-Chase Experiment 1952

16:06

Pertanyaan setelah percobaan Avery dkk:

Bagaimana DNA dapat menyimpan begitu

banyak informasi, padahal monomer DNA

hanya terdiri dari 4 macam nukleotida?

Bagaimana informasi yang terkandung di

dalam DNA ditransmisikan pada sel?

Bagaimana DNA bereplikasi pada proses

pembelahan sel?

Difraksi sinar-X DNA

Struktur kristal DNA yang diperoleh oleh Rosalind Franklin, peneliti pada

Laboratorium Maurice Wilkins di Kings College, London.

Interpretasi Watson dan Crick

Petunjuk pasangan basa dari percobaan

Erwin Chargaff tahun 1963

Kesimpulan eksperimen Erwin Chrargaff:

• A = T dan G = C

• A + G = T + C

• A + T G + C

Interpretasi struktur kristal DNA oleh

Watson & Crick (1953)

Interpretasi struktur kristal DNA oleh

Watson & Crick (1953)

Karakteristik struktur DNA berdasarkan interpretasi Watson dan Crick:

1. Double helix terdiri dari dua polinukleotida.

2. Basa nitrogen berada di dalam heliks.

3. Basa dari dua polinukleotida berinteraksi melalui ikatan hidrogen.

4. Ada 10 basa dalam satu putaran heliks

5. Kedua rantai polinukleotida adalah antiparalel

6. Double heliks memiliki dua groove yang berbeda, yaitu minor dan major groove

7. Double heliks adalah putar kanan

Berbagai tipe struktur sekunder DNA

Struktur DNA bentuk A dan B

Replikasi DNA

Struktur hairpin dan cruciform

DNA triple heliks

Struktur tersier DNA

DNA banyak ditemukan

dalam bentuk sirkuler

(tanpa ada ujung 3’ atau

5’), contoh: kromosom E.

coli.

DNA sirkuler seringkali

ditemukan dalam

keadaan supercoil.

coil

supercoil

Struktur RNA

mRNA

Struktur sekunder RNA

Struktur tersier RNA

Struktur tRNA

Denaturasi DNA bersifat reversibel

Hibrida asam nukleat dari dua spesies

yang berbeda

Fungsi lain dari nukleotida

Sebagai molekul pembawa energi di dalam sel

Sebagai kofaktor dari berbagai enzim

Sebagai intermediet dalam komunikasi sel

Nukleotida sebagai molekul pembawa

energi di dalam sel

Hidrolisis nukleotida merupakan reaksi yang eksergonik.

Contoh: Hidrolisis 1 mol ATP menghasilkan energi sebesar 31 kJ

Peran nukleotida sebagai kofaktor enzim

Peran nukleotida sebagai intermediet

dalam komunikasi sel

Sel merespon lingkungannya dengan mengambil hormon atau signal kimia lainnya di sekitar medium.

Interaksi signal kimia ekstrasel (pembawa pesan pertama) dengan reseptor pada permukaan sel seringkali menstimulasi produksi pembawa pesan kedua di dalam sel, yang nantinya akan berperan dalam mengadaptasi pesan pertama terhadap perubahan di dalam sel.

Molekul pembawa pesan kedua ini umumnya adalah nukleotida.

Peran nukleotida sebagai intermediet

dalam komunikasi sel

Contoh peran cAMP sebagai pembawa

pesan kedua

Fungsi DNA

Terminologi

Genom is informasi genetika total yang terkandung di dalam suatu sel, organisma atau virus. Dengan kata lain genome adalah seluruh urutan DNA dalam suatu sel, organisma atau virus. Genom bakteri E. coli mengandung 600,000 pb DNA Genom manusia dan tikus mengandung lebih dari 3 juta pb

DNA.

Genom manusia DNA dikemas ke dalam 24 kromosom yang berbeda. Setiap kromosom memiliki banyak gen.

Gen Unit DNA yang berperan dalam penurunan sifat. Urutan spesifik dari basa DNA yang mengandung instruksi

bagaimana protein disintesis

Hanya 2% dari genom manusia yang merupakan gen, sisanya adalah daerah non-coding yang berfungsi dalam meregulasi kapan dan berapa banyak protein harus disintesis.

Genom manusia diperkirakan mengandung sekitar 30.000 hingga 40.000 gen.

Peta genetika Suatu peta yang mengidentifikasi posisi relatif gen-gen pada

kromosom.

Peta genetika E. coli

The Human Genome -- 26 June 2000

Kromosom

Chrom. Genes Bases

1 2968 245,203,898

2 2288 243,315,028

3 2032 199,411,731

4 1297 191,610,523

5 1643 180,967,295

6 1963 170,740,541

7 1443 158,431,299

8 1127 145,908,738

9 1299 134,505,819

10 1440 135,480,874

11 2093 134,978,784

12 1652 133,464,434

13 748 114,151,656

14 1098 105,311,216

15 1122 100,114,055

16 1098 89,995,999

17 1576 81,691,216

A chromosome is a very long, continuous piece of DNA, which contains many

genes, regulatory elements and other intervening nucleotide sequences.

Chrom. Genes Bases

18 766 77,753,510

19 1454 63,790,860

20 927 63,644,868

21 303 46,976,537

22 288 49,476,972

X 1184 152,634,166

Y 231 50,961,097

Kromosom

Karyogram of human female

Species # of chromosomes

Fruit Fly 8

Human 46

Rye (Roggen) 14

Ape 48

Guinea Pig 16

Sheep 54

Dove (Taube) 16

Horse 64

edible snail 24

Chicken 78

Earthworm 32

Carp (Karpfen) 104

Pig 40

Butterflies ~380

Wheat 42

Fern (Farn) ~1200

Pengemasan DNA dalam kromosom

Pengemasan DNA dalam kromosom

Kromosom E. coli

Lokus

Segmen-segmen dari DNA kromosom disebut sebagai lokus.

Sebuah lokus menunjukan posisi tertentu pada salah satu pasangan kromosom.

DNA yang terdapat pada lokus dapat memiliki berbagai bentuk yang disebut allel.

Sebuah lokus yang mengakibatkan adanya variasi dalam populasi dikenal sebagai polimorfisme.

Example:

The DNA that codes for the antigens that determine an individual’s ABO blood type is at a certain position on chromosome 9. This position is the ABO locus.

There are three major alleles at the human ABO locus: A, B, and O. However these allelic type can be subdivided.

There are thus six genotypes: AA, AO, BB, BO, OO, and AB. Although there are only four phenotypes (ABO blood type): type A, type-B, type-O and type AB.

Complete Genomes

More than 200

complete genomes

have been

sequenced

Evolution

More DNA is coming…