BIOLOGI MOLEKULER

Material genetika

Informasi genetika dari organisme dibawa dalam bentuk molekul DNA yang pada beberapa makhluk / organisme dalam bentuk RNA yang kemudian akan dipindahkan dalam bentuk protein.

Untuk mendapatkan informasi genetik maka utas DNA tersebut harus dipotong terlebih dahulu menggunakan enzim restriksi tertentu sesuai dengan utas DNA yang dikenalinya.

Material Genetika

Kromosom (Protein + Asam Nukleat)

Ekstra Kromosom: -. Plasmid( Pada Prokaryot)Ekstra Kromosom: -. Mitokondria

-. Kloroplas (organ yang (Pada Eukaryot ) berklorofil) -.Sitoplasma

Protein

Penyusun genMerupakan rangkaian dari beberapa peptidaBagian yang penting di dalam plasmaCadangan makanan Sebagai bahan enzim (dasar penyusun enzim )Macam-macam proteinFungsional → Berbagai macam enzim

(katalis)Cadangan → Disimpan sebagai protein

cadangan

Lanjutan protein

Pada dasarnya protein adalah polipeptida, setiap sel mampu mensintesis protein tertentu sesusai dengan keperluan.

Protein merupakan gabungan asam amino dengan gugus karboksil dari asam amino lain secara berurutan,

Misal :Bila 2 asam amino yang bergabung maka terbentuk

DIPEPTIDABila 3 asam amino yang bergabung maka terbentuk

TRIPEPTIDABila terjadi penggabungan yang lebih besar maka

akan dibentuk POLIPEPTIDA

ASAM AMINO

Adalah suatu Molekul yang terdiri dari : Satu Gugus Karboksil Satu gugus amin (NH2)

Asam amino yang paling sederhana adalah glisin Asam amino yang terdapat di dalam tumbuhan ada ± 20 macam

Jenis asam amino dapat dilihat dari gugus R nya :

Glisin, Alanin, Serin, Treonin, Valin, Leusin, Isoleusin, Norleusin, Asam Aspartam, Asam Glutamat, Lisin, Arginin, Sistin, Sistein, Metionin,Fenilalanin, Tirosin, Histidin, Triptofan, Prolin

Didalam Penggabungan 2 molekul asam amino akan melepaskan 1 molekul air

Sandi genetik Sandi ( kode ) genetik

Adalah merupakan triplet kodon ( triplet code ) Merupakan gabungan dari 3 nukleotida yang menyandikan asam amino Basa nukleotida terdiri dari A,G,C,T tetapi dalam proses alaminya triplet kodon dalam bentuk

RNA ( sekuen basa mRNA → A,G,C,U) Basa tunggal mRNA tidak mengkode satu asam aminopun. Basa duplet (2 basa) : 42 → 16 asam amino < 20 asam amino Basa triplet (3 basa) : 43 → 64 asam amino >> 20 asam amino sehingga satu asam amino

dapat disandikan lebih dari satu triplet kodon Triplet kodon diawali / ditentukan menggunakan pendekatan sama dengan percobaan

Nirenberg Dari 64 kodon → 61 menyandikan 20 asam amino 3 kodon yang tidak menyandikan asam amino adalah UAA

UAG stop codon UGA ( nonsense codon )

Asam amino pertama adalah : AUG = Metionin → startcodon Kode genetik selain degenerated ( universal ) : Seperangkat kodon yang sama dipakai

oleh semua organisme dan tipe sel.

Sintesa/ Sumber Asam Amino

MakananDari makanan dalam sel

Hidrolisis ProteinProtein didalam sel dicerna menjadi asam

aminoPeristiwa Aminasi

Berasal dari karbohidrat melalui proses transaminasi, sebaliknya asam amino dapat mensintesis karbohidrat melalui proses deaminasi

• Tabel m RNA

BASA KEDUA

Basa pertama

U C A G Basa ketiga

U

UUU PheUUCUUA LeuUUG

UCUUCC

serUCAUCG

UAU TyrUACUAA Stop kodonUAG

UGU CysUGC

UGA Stop kodon

UGG Trp

UCAG

C

CUUCUC LeuCUACUG

CCUCCC ProCCACCG

CAU HisCACCAA GlnCAG

CGUCGC ArgCGACGG

UCAG

A

AUU AUC Ile AUA

ACUACC ThrACAACG

AAU AsnAACAAA LysAAG

AGU SerAGCAGA ArgAGG

UCAG

G

GUUGUC ValGUAGUG

GCUGCC AlaGCAGCG

GAU AspGACGAA GluGAG

GGUGGC GlyGGAGGG

UCAG

AUG Met

Struktur Asam nukleat Asam nukleat adalah suatu senyawa yang merupaka asam inti yang terdiri

dari DNA dan RNA

Merupakan rantai POLINUKLEOTIDA yaitu : Makromolekul yang tersusun oleh molekul yang lebih sederhana

yang disebut Nukleotida

Nukleotida merupakan molekul yang tersusun atas satu gula, satu basa, dan satu fosfat.

Nukleosida adalah kombinasi suatu gula pentosa yang dihubungkan dengan basa purin atau pirimidin melalui ikatan C - N

Nukleotida Protein yang bergabung dengan asam nukleat . Nukleotida dalam sitoplasma dan dalam inti adalah sama tetapi

jenis asam nukleatnya berbeda.

Nukleotida tersusun atas : 1 Basa DNA 1 Gula Komponen yang essential 1 Fosfat RNA Gula → Ribosa & Deoksiribosa Basa → Adenin, Guanin, Timin, Sitosin

Polinukleotidaadalah→ Ikatan antara 2 nukleotida dari 2 gugus fosfat yang terikat pada 2 pentosa → ikatan Fosfodiester

Tiap struktur DNA / RNA merupakan suatu polinukleotida yang ujung-ujungnya C3 & C5

Nukleotida & Nukleosida

No Nukleotida Nukleosida1 Adenosin monofosfat Adenosin

2 Guanosin monofosfat Guanosin

3 Timidin monofosfat Timidin

4 Sitidin monofosfat Sitosin

5 Uridin monofosfat Uridin

STRUKTUR MOLEKUL DNA DAN RNABahan dasar penyusun molekul asam nukleat

JENIS DNA RNA

GULA DEOKSIRIBOSE RIBOSE

PIRIMIDIN -. SITOSIN-. TIMIN

-. SITOSIN

-. URASIL

PURIN -. ADENIN-. GUANIN

-. ADENIN-. GUANIN

DNA (Double)

2 rantai DNA yang membentuk helix saling berikatan antara hydrogen dengan basa nitrogen dari utas DNA yang berhadapan

Backbone fosfat terletak dibagian luar helix Basa nitrogen menghadap ke dalam Ke-2 utas DNA berlawanan arah 5’→3’ \ A-T 3’→5’ / G-C Ke-2 rantai double helix DNA →komplementer Informasi yang disandikan DNA menentukan sifat dan

organisme

Model Molekul DNA

1. Berdasarkan gagasan W.T Atsbury (1940) DNA memiliki struktur 3 dimensi berdasarkan hasil

kristalografi sinar X. DNA sangat padat maka nukleotida yang menyusun poli nukleotida berbentuk pipih yang masing-masing tegak lurus terhadap sumbu memanjang dan tiap-tiap nukleoti da mempunyai jarak 3.4 Å

 

2. Wilkins Melanjutkan penelitian W.T Atsbury dan diperoleh

serabut- serabut DNA yang kemudian oleh Rosalind franklin berhasil membuat foto melalui difraksi sinar X dan molekul DNA mem punyai struktur spiral.

. Model Watson dan Crick  Kesimpulan Watson dan Crick

1. Deretan Polinukleotida DNA mempunyai bentuk sebagai spiral teratur

2. Spiral mempunyai diameter kira-kira 20 Å dan lebar spiral tetap

3. Spiral mempunyai satu putaran lengkap (10 X putaran ) jarak antara nukleotida 3.4 Å. Jadi 1 putaran lengkap 34 Å.

4. Molekul DNA sangat padat , maka spiralnya Duplex.5. Molekul DNA berbentuk 2 pita spiral yang saling berpilin

(Double Helix) bagian luar deretan gula fosfat (tulang punggung double helix/ backbone fosfat berada dibagian luar)

6. Pada bagian dalam terdapat basa purin dan pirimidin7. 2 Polinukleotida yang berhadapan dihubungkan oleh H+

Model Double Heliks ( Watson & Crick) 2 jenis struktur DNA : Struktur a dan b Setiap molekul tersusun oleh 2 rantai polinukleotida Ke 2 rantai nukleotida bersifat komplementer & antipararel

Komplementer : Basa purin - Basa pirimidin A T G C

Antipararel : 5! P 3! OH

3! OH 5! P

Ke 2 rantai polinukleotida berputar membentuk pilinan mengelilingi satu sumbu perputaran kearah kanan

Ikatan Hidrogen : antara pasangan basa Ikatan fosfodiester : antara 2 nukleotida Gugus fosfat : Hidrofilik

Gugus basa-basa : Hidrofobik

Struktur DNANo

Struktur A Struktur B Struktur Z(Rich dkk )

1 Lebih pendek & besar dari pada B

Panjang & kecil Lebih ramping & lebih panjang dari A& B

2 Jarak antara basa 2,7 A0 Jarak antara basa 3,4 A0

3 Panjang satu lilitan + 29,7 A0

Panjang satu lilitan + 34 A0

4 Jumlah basa satu lilitan 11

Jumlah basa satu lilitan 10

Jumlah basa satu lilitan 12

5 Arah putaran kekanan Arah putaran kekanan Arah putaran kekiri

Punggung fosfat zig zag karena ada selang seling G – C ( purin – pirimidin )

RANTAI INFORMASI GENETIK

BAGAN PROSES TRANSFER INFORMASI

DNA Replikasi

Transkripsi

RNA Protein

Hubungan gen dengan Protein

1. Gen mengendalikan sifat morfologi / sifat fisiologi melalui pembentukan enzim atau protein

2. Penyakit yang diwariskan menunjukkan adanya perubahan struktur protein, misalnya : Alkaptonuria,Anemia

3. Mutasi pada suatu gen menyebabkan terjadinya perubahan pada struktur enzim atau protein

4. RNA merupakan perantara gen dengan protein

Keparalelan Protein dengan Gen Gen merupakan rangkaian nukleotida Protein merupakan rangkaian asam amino Rangkaian nukleotida gen menentukan rangkaian asam amino protein

Bukti : Perubahan Nukleotida gen menyebabkan perubahan asam amino protein.