Genomik, Genetik dan Biokimia Genetik: ilmu yang mempelajari tentang gen, pewarisan sifat/hereditas, dan variasi pada makhluk hidup. Genomik: ilmu yang mengkaji mengenai genom. Biokimia: Ilmu yang mempelajari tentang fungsi senyawa kimia pada makhluk hidup ataupun sel.

Kromosom, DNA, Gen, Genom Kromosom adalah tempat ditemukannya DNA DNA adalah molekul genetik pada makhluk hidup yang disusun oleh monomer nukleotida (gula deoksiribosa, basa, fosfat) Gen adalah bagian DNA yang membawa informasi genetik/sifat (unit informasi genetik yang terdapat pada DNA kromosom) Genom keseluruhan DNA yang erdapat pada suatu organisme atau sel yang meliputi DNA kromosom maupun DNA mitokondria (dan DNA kloroplas pada sel tumbuhan)

SETIAP SEL MENYIMPAN DNA

Komponen penting pada organisme DNA RNA Protein Molekul lain?

Struktur dasar monomer DNA Nukleotida

Basa Nitrogen

Ilustrasi keterkaitan gen, DNA, dan kromosomgengengen

DNA KITA Terdiri atas 3 miliar pasang basa Memiliki 46 kromosom (22 pasang kromosom tubuh, 1 pasang kromosom sex) Kromosom X dari mother; X atau Y dari Bapak

Eukariot vs Prokariot Sel eukariot dicirikan dengan adanya ruang/kompartmen yang jelas dibandingkan dengan sel prokariot. Ilustrasi sel eukariot dan sel prokariot.

Organisasi genom pada Prokariot vs Eukariot ProkariotEukariot Bahan genetik utama “kromosom” pada umumnya terdiri atas satu unit molekul DNA untai-ganda (double-stranded) dengan struktur lingkat (sirkular). Hanya sebagian kecil yang memiliki struktur linier. dan terdiri tas molekul DNA untai ganda dengan struktur linier. Bersifat monoploid=terdiri atas satu bahan genetik utama (satu set kromosom) Bersifat diploid atau poliploid: terdiri atas dua buah atau lebih kromosom Bahan genetik utama tidak dikemas dalam suatu struktur yang jelas karena tidak dimilikinya inti sejati Bahan genetik utama terletak pada inti dan dikemas membentuk struktur kromosom Pada umumnya memiliki plasmid yang terdapat secara bebas di sitoplasma dan memiliki kemampuan bereplikasi secara independen Memiliki DNA di luar kromosom yaitu DNA ektraksromosomal yaitu DNA di mitokondria dan pada kloroplas (pada sel tumbuhan hijau) DNA dikemas dalam keadaan terpilin (supercoiled) yang berikatan dengan protein (DNA-binding protein) DNA dikemas dengan menggunakan protein histon  nukleosom

Organisasi Gen pada Prokariot  Secara umum struktur genom bakteri terdiri atas tiga bagian utama: 1. promotor, 2. bagian struktural (coding region), 3. terminator.  Pada umumnya gen pengkode protein berupa gen dengan kopi tunggal, sedangkan gen pengkode tRNA dan rRNA berupa gen dengan jumlah kopi banyak (multi gene).  Gen pada prokariot diorganisasikan dalam bentuk operon. Operon?  Transkripsi gen prokariot bersifat polisistronik: satu molekul mRNA mengkode lebih dari satu protein. operator promoter Translation end site Transcription end site Translation start site (AUG) Transcription start site

Dogma sentral- “lama” DNA ----  RNA ---  SINTESIS PROTEIN DNA ----  RNA ---  SINTESIS PROTEIN REPLIKASI  TRANSKRIPSI  TRANSLASI Pengecualian untuk virus– RNA ke DNA (retroviruses) (retroviruses)

21 Dogma sentral- “baru” Tahap 1 Tahap 2 Tahap 3

DNA Cytoplasm Nucleus Sintesis protein pada eukariot Export G AAAAAA RNA Transcription Nuclear pores G AAAAAA RNA Processing mRNA

3’ 5’ 3’ Transkripsi dan translasi pada prokariot Ribosome 5’ mRNA RNA Pol.

Organisasi Gen pada Eukariot  Gen eukariot tingkat tinggi pada umumnya memiliki intron (intervening sequences) dan exson (expressed sequences) pada bagian gen strukturalnya. (coding region). Upstream Downstream

Lanjutan...  Gen pada eukariot dikelompokkan menjadi gen kelas I (mengkode pembentukan rRNA yang berperan dalam pembentukan ribosom), kelas II (gen yang mengkode sintesis semua molekul protein), dan kelas III (mengkode molekul tRNA yang berperan dalam transport asam amino pada proses translasi protein).  Pada eukariot, sebagian besar gen yang mengkode protein hanya berupa sel tunggal (single copy).  Pada eukariot tidak dikenal adanya sistem operon karena satu gen struktural dikendalikan oleh satu promoteur.  Gen-gen pada eukariot tersebar pada beberapa kromosom.  Ekpresi genetik pada eukariot bersifat monosistronik: satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu macam produk ekspresi.

Perbandingan struktur gen

Tiga paradoks dalam kajian genomik

Korelasi negatif antara jumlah gen dan ukuran genom pada eukariot Genome size in prokaryotes (up to 9 Mb)

TUGAS 1.DNA berupa untai ganda berbentuk helik dengan arahan anti-paralel a. Gambarkan dan jelaskan struktur kimia DNA b. Tunjukkan dan sebutkan berbagai ikatan kimia yang ada pada struktur tersebut c. Apa perbedaan antara DNA dan RNA 1.Jelaskan perbedaan organisasi gen prokariot dan eukariot. 2.Jelaskan dengan mengambil contoh segmen DNA untuk menjelaskan dogma sentral “baru”.