SEMESTER III FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS PANCASILA BIOLOGI MOLEKULER SEMESTER III FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS PANCASILA

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.

Kromosom (Protein + Asam Nukleat) Material Genetika Kromosom (Protein + Asam Nukleat) Ekstra Kromosom: -. Plasmid( Pada Prokaryot) Ekstra Kromosom: -. Mitokondria -. Kloroplas (organ yang (Pada Eukaryot ) berklorofil) -.Sitoplasma

Protein Penyusun gen Merupakan rangkaian dari beberapa peptida Bagian yang penting di dalam plasma Cadangan makanan Sebagai bahan enzim (dasar penyusun enzim ) Macam-macam protein Fungsional → Berbagai macam enzim (katalis) Cadangan → Disimpan sebagai protein cadangan

Bila 2 asam amino yang bergabung maka terbentuk DIPEPTIDA 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 DIPEPTIDA Bila 3 asam amino yang bergabung maka terbentuk TRIPEPTIDA Bila 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 Makanan Dari makanan dalam sel Hidrolisis Protein Protein didalam sel dicerna menjadi asam amino Peristiwa 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 AUG Met UUU Phe UUC UUA Leu UUG UCU UCC ser UCA UCG UAU Tyr UAC UAA Stop kodon UAG UGU Cys UGC UGA Stop kodon UGG Trp CUU CUC CUA CUG CCU CCC Pro CCA CCG CAU His CAC CAA Gln CAG CGU CGC Arg CGA CGG AUU AUC Ile AUA ACU ACC Thr ACA ACG AAU Asn AAC AAA Lys AAG AGU Ser AGC AGA AGG GUU GUC Val GUA GUG GCU GCC Ala GCA GCG GAU Asp GAC GAA Glu GAG GGU GGC Gly GGA GGG 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 Polinukleotida adalah→ 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 Nukleotida Nukleosida No Nukleotida Nukleosida 1 Adenosin monofosfat Adenosin 2 Guanosin monofosfat Guanosin 3 Timidin monofosfat Timidin 4 Sitidin monofosfat Sitosin 5 Uridin monofosfat Uridin

STRUKTUR MOLEKUL DNA DAN RNA Bahan dasar penyusun molekul asam nukleat JENIS DNA RNA GULA DEOKSIRIBOSE RIBOSE PIRIMIDIN -. SITOSIN -. TIMIN -. URASIL PURIN -. 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 Berdasarkan gagasan W.T Atsbury (1940) Wilkins 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   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 Deretan Polinukleotida DNA mempunyai bentuk sebagai spiral teratur Spiral mempunyai diameter kira-kira 20 Å dan lebar spiral tetap Spiral mempunyai satu putaran lengkap (10 X putaran ) jarak antara nukleotida 3.4 Å. Jadi 1 putaran lengkap 34 Å. Molekul DNA sangat padat , maka spiralnya Duplex. 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) Pada bagian dalam terdapat basa purin dan pirimidin 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 DNA No 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 + 34 A0 4 Jumlah basa satu lilitan 11 lilitan 10 lilitan 12 5 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 Gen mengendalikan sifat morfologi / sifat fisiologi melalui pembentukan enzim atau protein Penyakit yang diwariskan menunjukkan adanya perubahan struktur protein, misalnya : Alkaptonuria,Anemia Mutasi pada suatu gen menyebabkan terjadinya perubahan pada struktur enzim atau protein 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.