BIOLOGI MOLEKULER

• Penelitian Biologi molekuler makin berkembang, sejak penemuan double helix DNA dari Watson-Crick

• Rekayasa genetika: manipulasi langsung gen-gen untuk tujuan-tujuan praktis

• DNA Rekombinan• Kloning Gen• Transgenik• Terapi Gen• PCR

• gen

DNA Rekombinan

• DNA Rekombinan : DNA di mana gen-gen dari 2 sumber yang berbeda terhubung

• DNA rekombinan digambarkan juga sebagai:

• molekul yang yang dibangun di luar sel dengan menggabungkan secara alami atau sintetik segmen-segmen DNA menjadi molekul DNA yang dapat mengalami replikasi pada sel hidup

SASARAN DARI REKOMBINAN DNA

• Untuk MENGISOLASI dan MENANDAI suatu gen

• Untuk MEMBUAT PERUBAHAN-PERUBAHAN YANG DIINGINKAN dalam satu gen atau lebih yang telah diisolasi

• Untuk MENGEMBALIKAN GEN-GEN YANG TELAH DIUBAH UNTUK TINGGAL DI DALAM SEL (atau menjadi bagian dari sel binatang atau tumbuhan) untuk MENGUJI ATAU MENGGUNAKAN EKSPRESI MEREKA

ALAT BANTU UTAMA UNTUK TEKNOLOGI

DNA REKOMBINAN :

A. ENZIM-ENZIM Asam Nukleat: DNA polimerase, reverse transkriptase, DNA ligase, Endonuclease restriksi

B. BACTERIAL GENETICS: PLASMIDS, BACTERIOPHAGES (bacterial viruses)

C. ANIMAL VIRUSES AND ANIMAL CELL CULTURE TECHNIQUES

Enzim-enzim yang memanipulasi DNA ada empat yaitu :

1. Enzim Nuklease ( yang memotong asam nukleat )

2. Enzim Ligase ( yang menyambung asam nukleat menjadi satu )

3. Enzim Polimerase ( yang membuat copy dari molekul DNA)

4. Enzim Modifikasi ( yang menghilangkan gugus kimia )

Restriction endonucleases

• Also called restriction enzymes: digest DNA at specific sequences

Sequence Recognition

Restriction endonucleases -- memotong double strand DNA pada urutan yang spesifik, perlindungan melawan terhadap virus-virus di dalam bakteri.

Sequences often palindromes: suatu urutan yang sama ketika dibaca dari arah manapun

DNA Cloning

• Langkah langkah:• Isolasi vektor pengklonan (plasmid

bakteri) & sumber gen DNA (gen yang diminati)

• Penyisipan sumber gen DNA ke dalam vektor pengklonan menggunakan enzim pemotong yang sama; mengiikat fragmen DNA dengan DNA ligase

• Pengenalan vektor pengklonan ke dalam sel (perubahan bentuk oleh sel bakteri)

• Pengklonan sel-sel (dan gen-gen asing) • Identifikasi klon sel yang membawa gen

yang diminati

DNA Analysis & Genomics

• PCR (polymerase chain reaction)

• Gel electrophoresis• Restriction fragment

analysis (RFLPs)• Southern blotting• DNA sequencing

• Human genome project

Polymerase chain reaction (PCR)

• Amplification : memperbanyak jumlah potongan dari DNA di luar sel (in vitro)

• Materials: heat, DNA polymerase, nucleotides, single-stranded DNA primers

• Applications: fossils, forensics, prenatal diagnosis, etc.

DNA Analysis• Gel electrophoresis: memisahkan asam

nukleat atau protein-protein atas dasar ukuran yang menghasilkan ikatan DNA yang panjangnya sama

Restriction fragment analysis

• Restriction fragment length polymorphisms (RFLPs)

• Southern blotting: transfer DNA• DNA Fingerprinting

DNA Sequencing

• Determination of nucleotide sequences (Sanger method, sequencing machine)

• Genomics: the study of genomes based onDNA sequences

• Human Genome Project

Cloning

• Mechanisms• Megan, Morag, Dolly

and Polly• The uses and

problems of cloning• Therapeutic cloning

What is a clone?

• Mechanisms of cloning• Natural• Embryo splitting• Reprogramming somatic cells• Nuclear transfer

A clone is an individual that is genetically identical to another individual

Transgenik

• Tanaman atau hewan hasil rekayasa dengan cara disisipi satu atau sejumlah gen.

• Gen yang dimasukkan - disebut transgene - bisa diisolasi dari tanaman atau hewan tidak sekerabat atau spesies lain sama sekali.

• Karena berisi transgene, organisme tersebut disebut organisme yang mengalami rekayasa genetika (genetically modified organisms, GMOs).

Tanaman transgenik

Terapi Gen

• Digunakan untuk perlakuan penyakit genetik• Transfer allel yang normal ke dalam sel somatik

yang mengalami mutasi• Vectors

– digunakan untuk transfer DNA ke dalam sel

– biasanya menggunakan virus

– virus mengambil alih tugas sel dengan menyisipkan gen mereka kedalam genom dari penderita

Dua cara untuk terapi gen pada manusia:

• ex vivo : sel somatik dipindahkan dari pasien, diubah dengan gen terapi dan dikembalikan ke pasien.

• in vivo : virus digunakan untuk menginfeksi jaringan pasien secara langsung

In Vivo and Ex Vivo Gene Therapy Approaches

Practical DNA Technology Uses

• Diagnosis of disease• Human gene therapy• Pharmaceutical products

(vaccines)• Forensics• Animal husbandry

(transgenic organisms)• Genetic engineering in

plants• Ethical concerns?