PENGANTAR BIOLOGI MOLEKULER

1
PENGANTAR BIOLOGI MOLEKULER

• Dr. E. Bimo Aksono H, M.Kes.,Drh

2
PENGERTIAN BIOLOGI MOLEKUL

• CABANG ILMU YANG MEMPELAJARI
• STRUKTUR
• SIFAT
• PERAN/FUNGSI
• BIOMOLEKUL DALAM PELAKSANAAN SEGALA ASPEK FUNGSI
  KEHIDUPAN

3
PERKEMBANGAN BIOLOGI MOLEKUL

• BIOLOGI
  KIMIA
• ILMU FAAL ILMU BIOKIMIA
• BI0LOGI MOLEKUL

4
LINGKUP ILMU YANG DIPELAJARI

• BIOLOGI MEMPELAJARI ORGANISMA
• (MAKHLUK HIDUP) SECARA
• KESELURUHAN
• ILMU BIOKIMIA MEMPELAJARI SUSUNAN
• KIMIA PROSES-PROSES KIMIA
• DALAM TUBUH MAKHLUK HIDUP
• BIOLOGI SEL MEMPELAJARI UNIT TERKECIL
• ORGANISME

5
ORGANISMA DARI SUDUT PANDANG BIOLOGI MOLEKUL

• ORGANISMA MERUPAKAN KUMPULAN BIOMOLEKUL YANG
  TERTATA RAPI DAN RUMIT.
• KOMPOSISI BIOMOLEKUL MENENTUKAN SIFAT-SIFAT KHAS
  YANG DIMILIKI SETIAP ORGANISME
• FUNGSI-FUNGSI KEHIDUPAN MERUPAKAN MANIFESTASI
  DARI INTERAKSI ANTAR MOLEKUL DALAM ORGANISMA.

6
KEDUDUKAN BIOLOGI MOLEKUL

• ILMU (SAINS, SCIENCE)
• ILMU DASAR (BASIC SCIENCES)
• ILMU TERAPAN (APPLIED SCIENCES)
• ILMU KEDOKTERAN Veteriner
• ILMU TERAPAN/ILMU KLINIS YANG
• MEMPELAJARI PENYEBAB ,
• 
  PATOGENESIS
• TERAPI

7
PERAN BIOLOGI MOLEKUL DALAM ILMU KEDOKTERAN
Veteriner

• BERUSAHA MENGETAHUI DASAR MOLEKULER PATOGENESIS,
  SEHINGGA PADA AKHIRNYA DAPAT DIGUNAKAN UNTUK
  MEMBERIKAN TERAPI YANG LEBIH RASIONAL TERARAH

8
ORGANISMA

• LIFE FUNCTIONS
• 1. REPRODUKSI/REPLIKASI
• 2. PEWARISAN SIFAT-SIFAT
• 3. TUMBUH KEMBANG
• 4. METABOLISME PENGADAAN ENERGI
• 5. MEMPERTAHANKAN HOMEOSTASIS
• 6. TRANSPORT ANTAR INTRASEL
• 7. KOMUNIKASI ANTAR SEL.

9
DIPANDANG DARI KEMAMPUAN MENGUBAH SENYAWA KIMIA,
ORGANISMA DIBAGI

• ORGANISMA AUTOTROFIK
• Hanya memerlukan SENYAWA INORGANIK (CO2, H2O,
  NH3) untuk membentuk senyawa yang dibutuhkan.
• ORGANISMA HETEROTROFIK memerlukan SENYAWA
  ORGANIK (CARBON) untuk kehidupannya. Hanya Dapat
  mensintesis Sebagian biomolekul, sebagian yang
  lain harus dari luar.

10
SEL

• 1. SEL MERUPAKAN UNIT TERKECIL
• ORGANISMA YANG APABILA
• DIPISAHKAN MASIH MAMPU HIDUP
• SECARA MANDIRI.
• 2. SEL MASIH MENUNJUKKAN SEMUA
• FUNGSI-FUNGSI KEHIDUPAN
• 3. SEL TERDIRI DARI MOLEKUL -
• MOLEKUL (BIOMOLEKUL)

11
(No Transcript)
12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14
JENIS SEL BERDASARKAN STRUKTUR

• SEL PROKARIOTA
• SEL EUKARIOTA
• BERDASAR STRUKTUR SELNYA, ORGANISMA DIBAGI
  MENJADI
• ORGANISMA PROKARIOTA
• ORGANISMA EUKARIOTA

15
PERBEDAAN SEL EUKARIOTA SEL PROKARIOTA

• EUKARIOTA
• INTI SEL
• ORGANEL SEL
• DNA TERIKAT PADA PROTEIN
• HISTON, MEMBENTUK
• NUKLEOSOM
• mRNA PERLU PENGOLAHAN PASCA
• TRANSKRIPSI
• MONOKISTRONIK
• MEMILIKI CAP POLY-A TAIL

16
PROKARIOTA

• INTI SEL -
• ORGANEL SEL -
• DNA TELANJANG
• mRNA TIDAK PERLU PENGOLAHAN
• POLIKISTRONIK
• TIDAK MEMILIKI CAP POLY-A
• TAIL.

17
Prokaryotic Cell
18
Eukaryotic Cell
19
VIRUS?

• ORGANISMA TIDAK SEMPURNA!
• MEMPUNYAI CIRI REPRODUKSI PERTUMBUHAN HANYA
  JIKA BERADA DALAM SUATU SEL.

20
VIRUS

• BENTUK DILUAR SEL VIRION
• VIRION SEDERHANA , TERDIRI DARI
• INTI (CORE) DNA/RNA
• NUKLEOKAPSID PROTEIN
• VIRION KOMPLEKS
• INTI, NUKLEOKAPSID, ENVELOP
• (LIPID BILAYER), ENZIM (SEBAGIAN)
• Contoh virus PMK (DNA),virus AI (RNA)

21
Influenza Virus
22
BIOMOLEKUL

• SENYAWA-SENYAWA KIMIA YG SECARA ALAMI HANYA
  DITEMUKAN DALAM TUBUH ORGANISMA ATAU SISA
  ORGANISMA (SETELAH ORGANISMA TERSEBUT MATI)
• ATOM-ATOM PENYUSUN BIOMOLEKUL
• C, H, O, N, S, P

23
FUNGSI BIOMOLEKUL

• A. KOMPONEN STRUKTURAL SEL
• PENYUSUN TUBUH ORGANISMA,
• MISAL MEMBRAN SEL,
• SITOSKELETON, MATRIKS SEL
• B. KOMPONEN FUNGSIONAL SEL
• DIPERLUKAN UNTUK MELAKSANAKAN
• FUNGSI-FUNGSI KEHIDUPAN,
• MISAL ENZIM , HORMON, ANTIBODI, DNA,
• RNA, ATP.

24
C. CADANGAN ENERGI MISAL TRIASILGLISEROL,
GLIKOGEN

• D. LIMBAH
• TIDAK MEMPUNYAI FUNGSI
• SISA METABOLISME
• MISAL UREUM , ASAM URAT

25
PEMBAGIAN BIOMOLEKUL BERDASAR KERUMITAN STRUKTUR
BERAT MOLEKULNYA

• A. SENYAWA SEDERHANA
• ASAM AMINO, ASAM LEMAK
• B. MAKROMOLEKUL
• POLISAKARIDA,
• POLIPEPTIDA (PROTEIN)
• POLINUKLEOTIDA (DNA, RNA)

26
PEMBAGIAN BIOMOLEKUL BERDASAR KELARUTANNYA

• 1. SENYAWA HIDROFILIK
• PROTEIN, GLUKOSA, ASAM AMINO
• 2. SENYAWA HIDROFOBIK
• TRIASILGLISEROL, KOLESTEROL
• ESTER
• 3. SENYAWA AMPIFILIK
• PENYUSUN MEMBRAN SEL
• SFINGOMIELIN, KOLESTEROL,
• SEREBROSIDA

27
MAKROMOLEKUL

• BERUPA POLIMER
• - HOMOPOLIMER
• UNIT PEMBENTUK (MONOMER)
• SAMA
• - HETEROPOLIMER
• UNIT PEMBENTUK TIDAK SAMA

28
JENIS-JENIS POLIMER

• A. POLINUKLEOTIDA ( ASAM NUKLEAT)
• HETEROPOLIMER DENGAN UNIT
• PEMBENTUKNYA NUKLEOTIDA
• (BASA N, PENTOSA, ASAM FOSFAT).
• IKATAN ANTAR UNIT FOSFODIESTER
• UJUNG RANTAI 5 (FOSFAT)
• 3
  (HIDROKSI)

29
B. POLIPEPTIDA HETEROPOLIMER UNIT
PEMBENTUK ASAM AMINO IKATAN ANTAR UNIT
IKATAN PEPTIDA

• UJUNG RANTAI
• UJUNG N (NH2, AMINO)
• UJUNG C (COOH, KARBOKSI)

30
C, POLISAKARIDA HOMO/HETEROPOLIMER

• UNIT PEMBENTUKNYA
• GULA SEDERHANA
• GLUKOSA, GALAKTOSA,
• MANNOSA, FRUKTOSA
• GULA AMINO
• GLUKOSAMIN, GALAKTOSAMIN
• ATAU ASAM URONAT
• ASAM GLUKURONAT

31
FUNGSI POLISAKARIDA TERUTAMA SEBAGAI
CADANGANENERGI KOMPONEN STRUKTURAL SEL.

• IKATAN ANTAR UNIT
• IKATAN GLIKOSIDA
• UJUNG RANTAI
• TIDAK ADA NAMA KHUSUS

32
PENURUNAN SIFAT MAKHLUK HIDUP

• GEN
• 1865 MENDEL
• MELAKUKAN PERCOBAAN DENGAN KACANG POLONG
  MENEMUKAN BAHWA SIFAT-SIFAT ORGANISMA DIWARISKAN
  DARI INDUK KE ANAK TURUNNYA MELALUI SUATU FAKTOR
  PEWARISAN (HEREDITARY FACTOR). SAAT ITU BELUM
  DISEBUT GEN

33
1944 AVERY, MAC LEOD Mc. CARTHY

• MEMBUKTIKAN BAHWA GEN ADALAH DNA
• 1953 WATSON CRICK
• MENEMUKAN STRUKTUR HELIKS GANDA DNA
• BAGAIMANA SUATU MOLEKUL, DNA MEMPENGARUHI SINTESA
  PROTEIN?
• PERLU DIBAHAS STRUKTUR DNA RNA

34
Language of Genetics

• Central Dogma

Phenotype
Proteins
Genotype
DNA RNA Protein
Transcription Translation
35
DNA (DEOXYRIBONUCLEIC ACID)

• KOMPOSISI
• BASA ADENIN (A) GUANIN (G)
• TIMIN (T) SITOSIN (C)
• GULA 2- DEOKSI RIBOSA
• BERKAS (UTAS) GANDA
• - KOMPLEMENTER
• - ANTIPARALEL

36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
INFORMASI GENETIK DALAM RANGKAIAN NUKLEOTIDA

• 1. SUMBER INFORMASI BAGI SINTESIS
• SEMUA MOLEKUL PROTEIN PADA SEL
• MAUPUN ORGANISMA.
• 2. INFORMASI YANG DIWARISKAN
• KEPADA SEL-SEL ANAK ATAU
• GENERASI BERIKUTNYA

39
KEDUA FUNGSI DI ATAS PERLU SYARAT

• 1. MOLEKUL DNA HARUS BERFUNGSI
• SEBAGAI TEMPLATE (CETAKAN)----gt
• TRANSKRIPSI UNTUK MOLEKUL RNA.
• 2. REPLIKASI INFORMASI KEDALAM
• MOLEKUL-MOLEKUL DNA TURUNAN
• NYA

40
KEDUA UTAS MOLEKUL DNA YANG BARU

• MASING-MASING MENGANDUNG 1
• UTAS YANG KOMPLEMENTER DARI
• MOLEKUL INDUK BERUTAS GANDA
• SETIAP SEL TURUNAN MENGANDUNG
• MOLEKUL DNA DENGAN INFORMASI
• IDENTIK DENGAN YANG DIMILIKI SEL
• INDUKNYA

41
BEDA DNA DENGAN RNA

• JENIS PENTOSA
• DEOKSI RIBOSA (PADA DNA)
• RIBOSA (PADA RNA)
• JENIS BASA NITROGEN
• ADENIN, TIMIN, GUANIN, SITOSIN
• (PADA DNA)
• ADENIN, URASIL, GUANIN, SITOSIN
• (PADA RNA)

42
DNA

• - SUATU MOLEKUL PANJANG
• BERBENTUK DOUBLE HELIX
• - SETIAP SEGMEN SPESIFIK DARI DNA
• MENGANDUNG INSTRUKSI UNTUK
• MEMBUAT PROTEIN SPESIFIK
• SEGMEN SPSESIFIK INI DISEBUT GEN

43
RNA

• -MAKROMOLEKUL (POLIPEPTIDA)
• YANG TERBENTUK DARI RANTAI
• PANJANG UNIT-UNIT ASAM AMINO
• - TERDAPAT 20 MACAM ASAM AMINO
• PEMBENTUK PROTEIN
• - 3 JENIS NUKLEOTIDA MENENTUKAN 1
• JENIS ASAM AMINO (TRIPLET CODE)

44
MUTASI PADA URUTAN DNA

• MENYEBABKAN PERUBAHAN URUTAN ASAM AMINO -----gt
  PERUBAHAN PROTEIN
• MUTASI TITIK (DELESI, INSERSI)
• FRAME SHIFT MUTATION

45
SEL

• Inti ? kromosom ? gen
• Sitoplasma
• Sel somatis orgs tkt tinggi
• 1 set krom. diploid (46 krom)
• 23 ps kromosom homolog yi
• 22 ps autosom
• 1 ps krom sex (XX dan XY)

46

• Ada 2 jenis pembelahan sel
• MEIOSIS dan MITOSIS

47
(No Transcript)
48
(No Transcript)
49

• Haploid genome / genome - N
• krom haploid dr suatu spesies gen2nya. Pd
  mans mengandung 3,5 X 10 9 bp terdiri 1,7 X 107
  nukleosom
• Diploid genome 2N
• 1 set krom dr suatu spesies dan gen2nya. Pd
  mans mengandung 7 X109bp terbg dlm 23 krom ?
  mengkode 3 juta ps gen

50

• Pada kenyataan pd mans hanya trdpt 30.000
  100.000 protein esensial. Jadi ada bag DNA yg tdk
  diekspresikan ? non coding DNA
• Ada segmen2 DNA merupakan
• gen2 struktural
• Gen2 regulator

51
GEN STRUKTURAL

• Suatu gen yg memberikan informasi (kode) pd
  sintesis suatu protein? segmen DNA ini menentukan
  urutan asam amino rantai polipeptida / prot

52
KROMOSOM

• ADALAH GEN-GEN YANG BERBARIS DI SEPANJANG DNA,
  YANG TERKUMPUL DALAM SUATU STRUKTUR ----gt
  KROMOSOM
• MANUSIA 46 KROMOSOM
• 22 PASANG AUTOSOM
• 1 PASANG SEKS KROMOSOM

53
KROMOSOM
54
KROMOSOM
55
ALEL

• DALAM TUBUH MANUSIA TERDAPAT 2 SET KROMOSOM YANG
  SALING BERPASANGAN
• PASANGAN DALAM MASING-MASING KROMOSOM DISEBUT
  ALEL
• ALEL SETIAP GEN MENEMPATI TEMPAT (LOKUS) YANG
  SAMA PADA KROMOSOM YANGBERPASANGAN
• FUNGSI MENGONTROL KARAKTERISTIK YG SAMA

56
BERDASAR DOMINANSINYA, ALEL DIBAGI

• 1. ALEL DOMINAN
• 2. ALEL RESESIF

57
MEIOSIS

• Pd hewan terjadi selama pembentukan gamet / sel
  seks (sel telur,sperma) - haploid
• Ada 2 kali pembelahan sel ?4 sel anak msg2
  mengandung 1 dr tiap jenis krom (juml krom½sel
  induk)
• Sel anak (haploid) secara genetik tidak identik
  dg sel induk (diploid)

58
(No Transcript)
59
(No Transcript)
60
(No Transcript)
61
(No Transcript)
62
(No Transcript)
63
MITOSIS

• Pembelahan sel somatis ? sel anak (daughter
  cells) yg secara genetik identik dg sel induk
  (parent cell)

64
MITOSIS
65
(No Transcript)
66
(No Transcript)
67
(No Transcript)
68
(No Transcript)
69
KROMOSOM (dlm inti sel)

• Struktur spt benang pd sel, virus dimana didptkan
  komponen2 yg berhubungan dg faktor keturunan
• Kromosom eukaryotik mengandung 1 mol DNA double
  helix yg sangat besar ? mengandung banyak sekali
  gen
• Dibagi dlm bag2? tiap bag mengawasi trait
  tertentu

70

• KROMATINserat2 yg menyusun krom eukaryotik
• GEN
• Terletak dlm krom?diturunkan
• ALLELE
• Btk alternatif suatu gen pd posisi yg sm dlm
  suatu ps krom dan mempengaruhi trait yg sama

71

• SEX LINKED GENE
• Gen2 pd krom sex yg tdk berkaitan dg perkembangan
  sex tetapi berkaitan dg trait2 yg lain
• TRAIT
• Aspek tertentu individu mis tinggi badan

72

• KROMOSOM HOMOLOG
• Krom yg berps pd sel diploid
• Memp morfologi yg sm mengandung gen2 yg
  membawahi sifat2 yg sm
• CROSSING OVER (PERSILANGAN)
• Proses pertukaran materi genetik antara kromatid2
  dr krom yg homolog selama meiosis

73
(No Transcript)
74
(No Transcript)
75
(No Transcript)
76
(No Transcript)
77
(No Transcript)
78
CELL CYCLE
79
CELL CYCLE
80
REGULASI CELL CYCLE

• Cdk (Cyclin dependent kinase)
• MPF (Maturation Promoting Factor)
• p53 ? menghambat siklus sel
• p27 ? menghambat Cdk

81

• Interphase Interphase generally lasts at least
  12 to 24 hours in mammalian tissue. During this
  period, the cell is constantly synthesizing RNA,
  producing protein and growing in size. By
  studying molecular events in cells, scientists
  have determined that interphase can be divided
  into 4 steps Gap 0 (G0), Gap 1 (G1), S
  (synthesis) phase, Gap 2 (G2). Gap 0 (G0) There
  are times when a cell will leave the cycle and
  quit dividing. This may be a temporary resting
  period or more permanent. An example of the
  latter is a cell that has reached an end stage of
  development and will no longer divide (e.g.
  neuron).
• Gap 1 (G1) Cells increase in size in Gap 1,
  produce RNA and synthesize protein. An important
  cell cycle control mechanism activated during
  this period (G1 Checkpoint) ensures that
  everything is ready for DNA synthesis. (Click on
  the Checkpoints animation, above.)
• S Phase To produce two similar daughter cells,
  the complete DNA instructions in the cell must be
  duplicated. DNA replication occurs during this S
  (synthesis) phase.
• Gap 2 (G2) During the gap between DNA synthesis
  and mitosis, the cell will continue to grow and
  produce new proteins. At the end of this gap is
  another control checkpoint (G2 Checkpoint) to
  determine if the cell can now proceed to enter M
  (mitosis) and divide.
• Mitosis or M Phase Cell growth and protein
  production stop at this stage in the cell cycle.
  All of the cell's energy is focused on the
  complex and orderly division into two similar
  daughter cells. Mitosis is much shorter than
  interphase, lasting perhaps only one to two
  hours. As in both G1 and G2, there is a
  Checkpoint in the middle of mitosis (Metaphase
  Checkpoint) that ensures the cell is ready to
  complete cell division. Actual stages of mitosis
  can be viewed at Animal Cell Mitosis.

82
(No Transcript)
83
SEKIAN

• DAN
• TERIMA KASIH