Uploaded by nurul muhlisa mus

BIOTEKNOLOGI

advertisement
BIOTEKNOLOGI
(GENETIKA )
Nurul Muhlisa Mus, S. Farm., M. Si
Sejarah Penemuan DNA
Peran biologik
DNA sebagai
sebagai
pembawa
informasi
genetik belum
diketahui
Penemu
Tahun
Penemuan
Gregor Mendel
1865
Menduga bahwa satu bagian dari sel bertanggung jawab atas
hereditas (penurunan sifat)
Friedrich Miescher
1869
DNA pertama kali memisahkan DNA dari inti dari sel
spermatozoa dan eritrosit burung. Dinamakan nuklein.
Fisher
1880
Penemuan Pirimidin dan Purin.
Albreent Kossel
1880
Penemuan dua pirimidin (sitosin & timin) dan dua purin
(adenin & guanin)
Robert Feulgen
1920
DNA ditemukan secara eksklusif di dalam kromosom
Levine
1920
Penemuan gula 5 karbon ribosa, gula deoksiribosa, dan asam
fosfat dalam inti.
Frederick Griffith
1928
Bakteri dapat memindahkan informasi genetik ke bakteri lain
melalui trasformasi dan merubah sifat bakteri target.
Avery
1944
Menunjukkan klon bakteri yg dicampur asam nukleat (DNA) yg
berasal dari sisa patogen mengalami perubahan dari non
patogen menjadi patogen.
Frances Crick dan
James Watson
1953
Menemukan model molekul DNA (3D) sebagai suatu struktur
heliks beruntai ganda (double helix)
Griffith experiment
STRUKTUR DNA
DNA (Deoxyribonucleic acid) adalah
makromolekul/polimer berupa
polinukleotida (asam nukleat) yang
tersusun atas banyak monomer berupa
nukleotida jenis deoksiribonukleotida.
DNA terdiri dari dua untai polinukleotida
(double strand) yang saling komplemen dan
berikatan serta berpilin satu samalain atau
disebut double-heliks (berpilin ganda).
Makromolekul ini berperan membawa
informasi genetik yang berfungsi dalam
penurunan sifat (hereditas) dan berperan
dalam proses fisiologi dalam tubuh
(produksi protein tertentu).
DNA Sebagian besar terletak di inti sel.
Struktur DNA
1 Deoksiribonukleotida tersusun atas:
• Satu basa nitrogen (nukleobasa)
• Satu gula pentosa
• Satu gugus fosfat
BASA NITROGEN pada DNA
• Purin (double-ring)
(Adenin & Guanin)
• Pirimidin (single-ring)
(Sitosin & Timin)
GUGUS FOSFAT
• gugus fosfat pada DNA berasal
dari asam fosfat (H3PO4)
Gula Pentosa (Aldopentosa)
Jenis gula pentosa yang ada
pada DNA adalah gula
Aldospentosa :
1. Ribosa
2. Deoksiribosa (Gula ribosa
yang kehilangan atom O
pada atom C2).
Penamaan Nukleotida DNA
Golongan nukleotida berdasarkan gugus gula :
1. Ribonukleotida
2. Deoksiribonukleotida
kelompok deoksiribonukleotida berdasarkan jenis basa
nitrogen dan jumlah gugus fosfatnya :
1. Guanin > dGMP/deoksiguanilat, GMP, GDP, GTP
2. Sitosin > dSMP/deoksitidilat, SMP, SDP, STP
3. Timin > dTMP/deoksitimidilat, TMP, TDP, TTP
4. Adenin > dAMP/deoksiadenilat, AMP, ADP, ATP
Nukleosida
Guanin > deoksiguanosin
Adenin > deoksiadenosin
Timin > deoksitimidin
Sitosin > Deoksitidin
IKATAN 3-5 fosfodiester
• ikatan fosfodiester
menghubungkan gula pada satu
nukleotida dengan gula pada
nukleotida berikutnya.maka
dengan demikian akan terbentuk
suatu rantai polinukleotida yang
masing-masing nukleotidanya satu
sama lain dihubungkan oleh ikatan
fosfodiester.
• Gula-fosfat tersusun selang seling
dan berada dibagian terluar rantai
dan memiliki peranan struktural
sebagai tulang punggung,
2. Ikatan Glikosidic (gula-basa)
ikatan kovalen antara gula 2-deoksiribosa
dan basa dengan melepas molekul air yang
terbentuk dari gugus hidroksil (OH) C1
pada gula dan H pada basa.
(C1-N9)
• Deoksiguanosin (gula-G)
• Deoksiadenosin (gula-A)
(C1-N1)
• Deoksitimidin (gula-T)
• Deoksisistidin (gula-S)
Ket : garis titik menunjukkan
lokasi berikatan dengan gula.
3. Ikatan Hidrogen (Basa-basa)
• Pasangan basa tersusun di bagian dalam
rantai double helix memiliki peranan
fungsional sebagai pembawa informasi
genetik.
• Ikatan hidrogen memungkinkan DNA dapat
dibuka dan digabung kembali relatif mudah
seperti zipper baik oleh gaya mekanika
maupun temperatur tinggi.
• The two strands have the same helical
geometry but base pairing holds them
together with the opposite polarity. That is,
the base at the 5 end of one strand is paired
with the base at the 3 end of the other strand.
The strands are said to have an anti-parallel.
• Bidang-bidang basa tegak lurus terhadap
sumbu heliks. Bidang-bidang gula hampir
tegak lurus terhadap bidang basa.
Stabilisasi Double Helix
Heliks ganda distabilisasi oleh 2 gaya utama :
1. ikatan hidrogen antar nukleotida.
G-S lebih berkontribusi pada stabilitas double helix
dibanding pasangan basa A-T.
2. interaksi tumpukan antar nukleobasa aromatik
(interaksi π-π/interaksi awan elektron).
interaksi phi-phi G-S dengan pasangan basa di
sebelahnya lebih menguntungkan dibanding interaksi
phi-phi A-T dengan pasangan basa di sebelahnya.
3. Perlindungan kation pada gugus fosforil.
Muatan negatif pada gugus fosforil DNA mampu
menyebabkan untai DNA menolak satu sama lain
sehingga adanya kation di sekitar DNA bisa memberi
perlindungan pada muatan negatif tersebut.
Pasangan Basa Spesifik
1. Faktor sterik (faktor ruang)
ikatan hidrogen.
2. Kebutuhan pengikatan
hidrogen.
3. Ketentuan Chargaff
Menyatakan bahwa
perbandingan A/T dan S/G selalu
mendekati satu.
Menentukan Sekuen basa
lekukan pasangan basa baik G-S maupun A-T terdiri
dari dua jenis :
1. lekukan mayor (mayor groove)
2. lekukan minor (minor groove)
Lekukan mayor lebih informatif untuk menentukan
sekuen DNA dibanding lekukan minor.
Bila susunan basa yang sebenarnya pada salah
satu rantai diketahui, dapat dituliskan dengan
tepat susunan basa pada rantai pasangannya
karena pembentukan pasangan adalah spesifik.
Jadi, satu rantai merupakan komplemen rantai
yang lain.
ALUR DNA
TIPE-TIPE KONFORMASI DNA
A-DNA
• Terbentuk ketika lingkungan
DNA mengalami dehidrasi (mis :
pada saat eksperimen
kristallografik)
• Teramati ada pada sisi aktif
enzim DNA polimerase
• Right-Handed/searah jarum jam
• lebih pendek dan lebar
dibanding B form.
B-DNA (Watson-Crick Model)
• Komformasi DNA paling umun
dan stabil pada kondisi fisiologis
normal.
• konformasi ini terbentukpada
lingkungan yang memiliki
konsentrai air (hidrasi) yang
tinggi di sekitar molekul DNA.
• Right-handed/searah jarum jam
Z - DNA (Zig-Zag Model)
• Memiliki rangka gula-fosfat
berbentuk zig-zag disebakan oleh
konformasi anti pd pirimidin & syn
pada purin. Sekaligus menyebabkan
putaran rantai menjadi left-handed.
• Ditemukan ketika lingkungan sekitar
molekul memiliki konsentrasi garam
yang tinggi (ion Sodium)
• Diduga terbentuk pada saat proses
ekspresi gen (proses transkripsi)
• left handed/berlawanan arah jarum
jam
DENATURASI DNA
• Ikatan hidrogen adalah ikatan yang tidak sekuat ikatan
kovalen sehingga mudah diputus oleh keadaan tertentu.
• Denaturasi : ds > ss
1. Dipanaskan di atas temperatur phisiologisnya (mendekati
100 C).
• Semakin banyak bp G-S semakin tinggi temperatur yg
dibutuhkan untuk denaturasi DNA.
• konsentrasi garam pada larutan DNA juga mempengaruhi
temperatur yg dibutuhkan untuk denaturasi DNA
2. PH tinggi /di atas pH fisiologis
• Denaturasi bersifat reversibel (ss > ds) disebut renaturasi.
REPLIKASI DNA
REPLIKASI DNA
(Semikonservatif)
Enzim yang terlibat :
1. Topoisomerase
2. RNA Primase
3. DNA polimerase
4. DNA ligase
5. Helikase
6. Protein yang terikat pada masing2 untai DNA
Pengemasan DNA
KROMOSOM & GEN
Kromosom : Suatu struktur yang terdiri dari dua komponen
molekul, yaitu protein dan DNA yang terletak di inti sel.
Gen : fragmen DNA yang menempati suatu lokus pada
kromosom yg mengandung satuan informasi genetika yg
mengatur sifat menurun tertentu dan menyandikan
protein/enzim tertentu.
Tipe Kromosom
a. Autosom, kromosom yang tidak ada hubungannya dengan
penentuan jenis kelamin. Dari 46 kromosom di dalam inti sel tubuh
manusia, sebanyak 44 buah (22 pasang) merupakan autosom.
b. Gonosom, sepasang kromosom yang menentukan jenis kelamin.
Gonosom dibedakan menjadi dua macam, yaitu kromosom-X dan
kromosom-Y.
NONTON YUKK....
Be Silent Please...
RNA
• RNA terdiri dari 1 gula ribosa, 1
basa nitrogen dan satu gugus
fosfat.
• RNA is usually found as a single
polynucleotide chain without
complementary chain.
• gambar RNA
MACAM RNA
1. Genetik : Virus
2. non genetik : berperan dalam
sintesis protein.
• mRNA (RNA duta)
• tRNA
• rRNA
Sruktur RNA
• The backbone of RNA
contains ribose rather
than 2-deoxyribose.
That is, ribose has a
hydroxyl group at the 2
position.
Basa Pada RNA
• RNA contains uracil in place of
thymine. Uracil has the same
single-ringed structure as
thymine, except that it lacks the
5-methyl group. Thymine is in
effect 5-methyl-uracil.
Konsekuensi single strand RNA
REPLIKASI DNA
1. Teori konservatif : replikasi
tanpa membuka ikatan DNA
2. Semikonservatif : Replikasi
denganmembuka ikatan DNA
terlebih dahulu
3. Teori Dispersif :replikasi terjadi
berselang seling dalam ikatannya.
Download