TEORI DAN STRUKTUR SEL (Sub Bab : INTI & PEMBELAHAN SEL) Bagian III TEORI DAN STRUKTUR SEL (Sub Bab : INTI & PEMBELAHAN SEL) Bagian III. Asam Nukleat Sebagai Materi Genetik

Nucleic acid (asam nukleat) merupakan makromolekul yaitu molekul besar yang disusun oleh molekul-molekul sederhana, dengan molekul sederhananya adalah nukleotida. Nukleotida disusun oleh gula pentosa, basa dan fosfat, sedangkan kompleks basa dengan gula disebut nukleosida. Asam nukleat dapat dibedakan atas ribonucleic acid (RNA) dan deoxynucleic acid (DNA). Gula pada RNA adalah ribosa, sedangkan DNA adalah deoksiribosa Basa pada DNA dan RNA terdiri dari purin dan pirimidin.

Pada DNA Purin disusun oleh : adenin (A) dan guanin (G) Pirimidin disusun oleh : sitosin (C) dan timin (T) Pada RNA Hanya berbeda pada basa pirimidinnya yaitu disusun oleh : sitosin (C) dan urasil (U).

Purin merupakan senyawa aromatik dengan rumus molekul C5H4N4 atau turunannya. Pirimidin merupakan senyawa aromatik dg rumus molekul C4H4N2 atau turunannya. Dalam rantai polinukleotida, dua nukleotida dihubungkan dg ikatan antara C5 dengan C3 melalui fosfat.

STRUKTUR DNA DAN RNA Molekul DNA pd umumnya terdiri atas dua untai, sedangkan molekul RNA disusun atas satu untai. Dalam molekul DNA terjadi pemasangan antara adenin dan timin (A-T) ► diikat oleh 2 ikatan hidrogen antara guanin dan sitosin (G-C) ► diikat oleh 3 ikatan hidrogen Molekul DNA dapat dibedakan atas DNA linier dan DNA melingkar Struktur DNA dapat dibedakan atas heliks ganda dan untai tunggal.

DNA dapat memutar ke kiri atau ke kanan : Memutar ke kanan terjadi jika dalam larutan ion positif yg tinggi yg dpt menetralisir gugus fosfat yg bermuatan positif Memutar ke kiri terjadi jika dalam larutan ion positif yg rendah yg tidak mampu menetralisir fosfat yg bermuatan Berdasarkan tipe heliks ganda, DNA dpt dibedakan atas: DNA-Z DNA-A DNA-B

DNA-Z DNA-B DNA-A Proporsi keseluruhan Diameter kemasan heliks Jarak per basa Rotasi heliks Aktivitas transkripsi Lebih panjang & lebih tipis 18,4 Å 3,8 Å Ke kiri Tidak aktif Memanjang & ramping 23,7 Å 3,32 Å Ke kanan Aktif Pendek & lebar 25,5 Å 2,3 Å Tidak Aktif

METILASI RESIDU SITOSIN DAN ADENIN Sitosin dalam kebanyakan DNA mengandung gugus metil (CH3) yg melekat ke atom C5 (5-metilsitosin atau m5C) atau ke adenin (m5A). Gugus metil tsb ditambahkan oleh enzim DNA metilase Pada prokariot, m5A lebih umum dibandingkan m5C, sedangkan pada eukariot hanya m5C Metilasi residu sitosin dapat mengubah DNA-B menjadi DNA-Z (dari bentuk aktif menjadi tidak aktif) Demetilasi mengakibatkan gen menjadi aktif

FRAGMENTASI DAN LIGASI DNA Dalam rekayasa genetika tlh dikenal enzim-enzim yg dpt memotong kerangka fosfodiester rantai polinukleotida, enzim tersebut secara umum ► nuclease. Nuklease yg memecah kerangka internal fosfodiester rantai polinukleotida ► endonuklease, sdgk yg memecah ujung kerangka polinukleotida ► eksonuklease. Seluruh endonuklease bekerja spesifik dan dalam istilah rekayasa genetika ► enzim restriksi. Fragmen DNA yang telah dipotong dpt disambungkan kembali oleh enzim yg ► DNA ligase.

Enzim-enzim restriksi dan kekhasan pemotongannya Mikroba penghasil Enzim Tempat pemotongan Bacillus amylotiquefaciens H Bravibacterium albidum Escherichia coli RY13 Bam H Bal I Eco R I G G A T C C C C T A G G T G G C C A A C C G G T G A A T T C C T T A A G

Gen ??? Dalam definisi konvensional, gen adalah satu unit pewarisan yg membangun karakter/ sifat tertentu Unit dasar dari hereditas dimana karakter-karakter parental ditransmisikan pada turunannnya Dalam definisi molekular, gen adalah bagian DNA yang mengandung informasi untuk satu polipeptida (urutan asam amino) atau molekul RNA, termasuk bagian yang ditranskripsi.

Gen berdasarkan fungsinya dibedakan atas : Gen pada tingkat fenotip dapat diketahui dari mutasi-mutasinya (e.g. strs to strr, resistance to streptomycin pada Chlamydomonas) Gen pada tingkat molekular, dapat diketahui dari untai DNA yang mengkode protein, mRNA, or tRNA Gen berdasarkan fungsinya dibedakan atas : Gen struktural : Gen yg akan ditranskripsi utk menghasilkan suatu protein/enzim yg menentukan sifat Gen regulator : Gen yg akan ditranskripsi utk menghasilkan suatu protein pengatur transkripsi

Himpunan keseluruhan gen pada satu organisme yang dapat mengendalikan keseluruhan metabolisme sehingga organisme dapat hidup sempurna disebut genom. Berdasarkan definisi molekular, lahirlah konsep bahwa satu gen untuk satu polipeptida (one gene – one polypeptide).

Genom virus dapat dibedakan atas : DNA (untai ganda dan untai tunggal) dan RNA (untai ganda dan untai tunggal) Genom bakteri disusun oleh satu kromosom dengan : DNA untai ganda dan pada beberapa bakteri terdapat DNA berukuran kecil yang disebut plasmid. Genom eukariot disusun oleh : DNA untai ganda, yang terbagi atas DNA inti (DNA kromosom) dan DNA sitoplasma (DNA ekstra kromosom / DNA organel). DNA inti terdapat dalam kromosom dan berupa DNA linier, DNA sitoplasma terdapat dalam mitokondria dan kloroplas, yang berupa DNA sirkular (melingkar).

Sel dipandu oleh suatu komando rantai selular yang dikenal dengan central dogma DNA RNA protein

Konsep: Ekspresi gen dapat diatur pada setiap tahapan, namun tahapan kuncinya adalah transkripsi Tiap sel eukariot multiseluler hanya mengekspresikan sebagian dari gen-gennya Semua Organisma harus mengatur gen-gen mana yang diekspresikan pada waktu tertentu Selama perkembangan organisma multiselular, sel-sel melanjutkan proses spesialisasinya ke bentuk dan fungsi yang berbeda-beda yg disebut sebagai proses diferensiasi Pada masing-masing sel yang telah berdiferensiasi ada sub unit gen-gen yang khusus di ekspresikan sehingga dinyatakan bahwa ekspresi gen adalah diferensial (berbeda beda)

Ekspresi gen ini dapat diartikan sebagai penyampaian informasi genetik Ekspresi gen dapat diamati sebagai suatu fenotip Protein adalah salah satu bentuk ekspresi gen Penyampaian informasi dalam sel sebagai fenotip akan melewati proses sintesis protein dalam sel yang berangkutan

Prokariot dan eukariot Harus merubah-ubah pola ekspresi gennya untuk merespon perubahan-perubahan kondisi lingkungan