BIOLOGI MOLEKULER 1Rina Priastini SBagian Biologi FK UKRIDA

BIOLOGI MOLEKULERBiologi molekuler terlibat dalam banyak aspek biologi sel, yang juga mempelajari genetika molekuler yang menjelaskan teori pewarisan yang terdapat di dalam kromosomJuga lebih jauh mempelajari DNARNA : mRNA, tRNA dan rRNAInformasi genetik pada akhirnya diterjemahkan menjadi beberapa jenis protein dan enzim khusus

ULTRASTRUKTUR NUKLEUS, KROMOSOM DAN NUKLEOLUSPada tahap interfase, inti sel dan kromosom terlihat melalui mikroskop cahayaStruktur morfologi yang penting : kromomer, sentromer, satelit, kromonemaPada tahap interfase, di dalam inti sel juga ada anak inti sel (nukleolus) yang dikelilingi oleh membran inti

DNA SEBAGAI BAHAN GENETIKA

AUTOSOM DOMINANPolidaktiliDentinogenesis ImperfektaAchondroplasia

AUTOSOM RESESIFAlbinoPhenylketonuria/PKUBisu TuliKretinisme

LETAL DOMINANBrakidaktiliEpiloiaHuntington DiseaseRetinoblastoma

LETAL RESESIFTay Sachs DiseaseSickle Cell Anemia

SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIKA1865, Gregor Mendel menduga bahwa suatu bagian dari sel bertanggungjawab atas sifat yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya 1868, Friedrich Miescher menemukan senyawa kimia yang berasal dari inti sel1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat

STRUKTUR KIMIA NUKLEOTIDA PENYUSUN ASAM NUKLEAT

SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIKA1882, Walther Flemming menemukan kromosom adalah bagian dari sel yang ditemukan Mendel1887, Edouard-Joseph-Louis-Marie van Beneden menemukan bahwa suatu jasad memiliki jumlah kromosom tertentu 1902, Walter Stanborough Sutton menyatakan bahwa kromosom berpasangan 1910, Thomas Hunt Morgan menemukan bahwa bahan pembawa sifat adalah gen yang berada di dalam kromosom1926, Hermann Muller menemukan bahwa sinar X dapat menginduksi mutasi1928, Fred Griffith menemukan perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumoniae

Perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumoniaPenelitian Fred GriffithDua galur: Smooth (S) Virulent (gel coat)Rough (R) Kurang Virulen

Tikus disuntik dengan galur R and galur S yang dimatikan melalui pemanasanTikus mati dan ditemukan hanya mengandung bakteri galur S

SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIKA1935, Andrei Nikolaevitch Belozersky berhasil mengisolasi DNA murni 1941, George Beadle dan Edward Tatum menemukan hubungan mutasi dengan kerusakan proses biokimia sel1944, Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod dan Maclyn McCarty yang melanjutkan pekerjaan Griffith menemukan bahwa DNA adalah bahan yang menyebabkan perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumoniae

Penelitian Avery, MacLeod, dan McCarty

SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIKA1952, Alfred Hershey dan Martha Chase melalui penelitian menggunakan P dan S radioisotop membuktikan DNA sebagai bahan pembawa informasi genetika1953, James Watson and Francis Crick menyatakan bahwa DNA adalah benang ganda anti paralel, berbentuk heliks yang saling berkomplemen

Penelitian Alfred Hershey dan Martha Chase

PenelitianWatson dan CrickDengan dukungan data difraksi sinar-X dari Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins Dengan dukungan data analisis kimia basa nitrogen dari Erwin ChargaffMemformulasikan struktur DNAMengelompokkan basa DNA menjadi purin dan pirimidin Memformulasikan model replikasi DNA

STRUKTUR BASA NUKLEOTIDA

STRUKTUR ASAM NUKLEAT

PASANGAN BASA NUKLEOTIDA

SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIKA1957, Francis Crick dan George Gamov merumuskan "central dogma" yang menjelaskan cara kerja DNA mengendalikan sintesis protein. DNA mengendalikan messenger RNA yang kemudian mengendalikan sintesis protein1957, Matthew Meselson dan Frank Stahl mendemonstrasikan mekanisme replikasi DNA

REPLIKASI DNA

REPLIKASI DNA

PEMANJANGAN ASAM NUKLEAT

TRANSLASI RNA

HUBUNGAN TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI

TEKNOLOGI BIOLOGI MOLEKULERKloning Stem CellPolymerase Chain Reaction (PCR)Elektroforesis GelDNA Rekombinan

KLONING

KLONING

KLONINGTeknik penggandaan gen yang menghasilkan turunan yang sama sifat baik dari segi hereditas maupun penampakannya Ilmuwan Oregon yang menyatakan, berhasil mengkloning embrio kera dan mengekstraknya dalam sel induk yang sangat potensial untuk penelitian kloning manusia

KLONINGGregor Mandel merumuskan aturan-aturan menerangkan pewarisan sifat-sifat biologisSifat-sifat organisme yang dapat diwariskan diatur oleh suatu faktor yang disebut gen, yaitu suatu partikel yang berada di suatu di dalam sel, tepatnya di dalam kromosomGen menjadi dasar dalam pengembangan penelitian genetika meliputi pemetaan gen, menganalisis posisi gen pada kromosom

KLONINGDNA sebagai material genetik beserta strukturnya, kode-kode genetik, serta proses transkripsi dan translasi dapat dijabarkanSuatu penelitian yang merupakan revolusi dalam biologi medern adalah setelah munculnya metode teknologi DNA rekombinasi atau rekayasa genetika yang inti prosesnya adalah kloning gen, yaitu suatu prosedur untuk memperoleh replika yang dapat sama dari sel atau organisme tunggal

KLONINGSuatu fragmen DNA yang mengandung gen yang akan di-klon diinsersikan pada molekul DNA sirkular yang di sebut sektor untuk menghasilkan chimoera atau molekul DNA rekombinerVektor bertindak sebagai wahana yang membawa gen masuk kedalam sel tuan rumah (host) yang biasanya berupa bakteri, walau pun sel-sel jenis lain dapat di gunakanElemen di dalam sel host, vektor mengadakan replikasi menghasilkan banyak turunan identik, baik vektornya sendiri maupun gen yang dibawanya

KLONINGKetika sel host membelah, kopi molekul DNA rekombinasi diwariskan pada progeni dan terjadi replikasi vektor selanjutnya Setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka dihasilkan koloni atau klonsel host yang identikTiap-tiap sel dalam klon mengandung satu kopi atau lebih molekul DNA rekombinasi dengan demikian dikatakan bahwa gen yang dibawa oleh molekul rekombinasi telah diklon

DNA ALAMIAH UNTUK KLONINGPlasmid, merupakan molekul DNA sirkuler yang terdapat dalam bakteri dan berbagai organisme lain. Plasmid dapat melakukan replikasi dengan tidak tergantung pada kromosom sel tuan rumah. Kromosom virus, terutama bakteriofog, yaitu virus yang harus menginfeksi bakteri pada waktu infeksi molekul DNA bakteriofog diinfeksikan ke dalam sel tuan rumah, dan kemudian DNA ini mengalami replikasi

CARA KLONINGPreperasi sampel DNA murni Pemotongan DNA murni Analisis ukuran fragmen DNA Penggolongan molekul DNA Memasukan molekul DNA ke dalam sel tuan rumah Identifikasi sel yang mengandung molekul DNA rekombinasi

POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR)Teknik yang sangat berguna dalam membuat salinan DNA Memungkinkan sejumlah kecil sekuens DNA tertentu disalin (jutaan kali) untuk diperbanyak (sehingga dapat dianalisis), atau dimodifikasi secara tertentuDigunakan untuk menambahkan situs enzim restriksi, atau untuk memutasikan (mengubah) basa tertentu pada DNA, untuk mendeteksi keberadaan sekuens DNA tertentu dalam sampel

POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR)Memanfaatkan enzim DNA polimerase yang secara alami memang berperan dalam perbanyakan DNA pada proses replikasi Hanya dapat menyalin fragmen pendek DNA Untuk memperbanyak DNA melibatkan serangkaian siklus temperatur yang berulang dan masing-masing siklus terdiri atas tiga tahapan

TAHAPAN PCRDenaturasi cetakan DNA (DNA template) pada temperatur 94-96C, yaitu pemisahan utas ganda DNA menjadi dua utas tungga Dilakukan penurunan temperatur pada tahap kedua sampai 45-60C yang memungkinkan terjadinya penempelan (annealing) atau hibridisasi antara oligonukleotida primer dengan utas tunggal cetakan DNA Tahap ekstensi atau elongasi (elongation), yaitu pemanjangan primer menjadi suatu utas DNA baru oleh enzim DNA polimerase

ELEKTROFORESIS GELTeknik utama dalam biologi molekular, prinsip dasar teknik ini adalah bahwa DNA, RNA, atau protein dapat dipisahkan oleh medan listrik Molekul tersebut dipisahkan berdasarkan laju perpindahannya oleh gaya gerak listrik di dalam matriks gel Gel yang digunakan biasanya merupakan polimer bertautan silang (crosslinked) yang porositasnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan

ELEKTROFORESIS GELUntuk memisahkan protein atau asam nukleat berukuran kecil (DNA, RNA, atau oligonukleotida), gel yang digunakan biasanya merupakan gel poliakrilamida