PENGANTAR BIOLOGI MOLEKULER
Dr. E. Bimo Aksono H, M.Kes.,Drh
PENGERTIAN BIOLOGI MOLEKUL





CABANG ILMU YANG MEMPELAJARI :
STRUKTUR
SIFAT
PERAN/FUNGSI
BIOMOLEKUL DALAM PELAKSANAAN
SEGALA ASPEK FUNGSI KEHIDUPAN
PERKEMBANGAN BIOLOGI MOLEKUL

BIOLOGI

ILMU FAAL

KIMIA
ILMU BIOKIMIA
BI0LOGI MOLEKUL
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
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.
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
PERAN BIOLOGI MOLEKUL DALAM
ILMU KEDOKTERAN Veteriner

BERUSAHA MENGETAHUI DASAR
MOLEKULER PATOGENESIS, SEHINGGA
PADA AKHIRNYA DAPAT DIGUNAKAN
UNTUK MEMBERIKAN TERAPI YANG
LEBIH RASIONAL & TERARAH
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.
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.
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)
JENIS SEL BERDASARKAN STRUKTUR :
– SEL PROKARIOTA
– SEL EUKARIOTA
– BERDASAR STRUKTUR SELNYA,
ORGANISMA DIBAGI MENJADI :
–
ORGANISMA PROKARIOTA
–
ORGANISMA EUKARIOTA
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
PROKARIOTA :







INTI SEL : ORGANEL SEL : DNA : TELANJANG
mRNA : TIDAK PERLU PENGOLAHAN
POLIKISTRONIK
TIDAK MEMILIKI CAP & POLY-A
TAIL.
Prokaryotic Cell
Eukaryotic Cell
VIRUS?

ORGANISMA TIDAK SEMPURNA!

MEMPUNYAI CIRI REPRODUKSI &
PERTUMBUHAN HANYA JIKA BERADA
DALAM SUATU SEL.
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)
Influenza Virus
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

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.
C. CADANGAN ENERGI ;
MISAL: TRIASILGLISEROL, GLIKOGEN

D. LIMBAH :

TIDAK MEMPUNYAI FUNGSI

SISA METABOLISME

MISAL : UREUM , ASAM URAT
PEMBAGIAN BIOMOLEKUL
BERDASAR KERUMITAN STRUKTUR &
BERAT MOLEKULNYA :

A. SENYAWA SEDERHANA :

ASAM AMINO, ASAM LEMAK

B. MAKROMOLEKUL :

POLISAKARIDA,

POLIPEPTIDA (PROTEIN)

POLINUKLEOTIDA (DNA, RNA)
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
MAKROMOLEKUL :






BERUPA POLIMER :
- HOMOPOLIMER :
UNIT PEMBENTUK (MONOMER)
SAMA
- HETEROPOLIMER :
UNIT PEMBENTUK TIDAK SAMA
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)
B. POLIPEPTIDA : HETEROPOLIMER
UNIT PEMBENTUK :ASAM AMINO
IKATAN ANTAR UNIT : IKATAN PEPTIDA

UJUNG RANTAI :

UJUNG N (NH2, AMINO)

UJUNG C (COOH, KARBOKSI)
C, POLISAKARIDA :
HOMO/HETEROPOLIMER








UNIT PEMBENTUKNYA :
GULA SEDERHANA :
GLUKOSA, GALAKTOSA,
MANNOSA, FRUKTOSA
GULA AMINO :
GLUKOSAMIN, GALAKTOSAMIN
ATAU ASAM URONAT :
ASAM GLUKURONAT
FUNGSI POLISAKARIDA :
TERUTAMA SEBAGAI CADANGAN
ENERGI & KOMPONEN STRUKTURAL SEL.

IKATAN ANTAR UNIT :

IKATAN GLIKOSIDA

UJUNG RANTAI :

TIDAK ADA NAMA KHUSUS
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
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
Language of Genetics
Central Dogma
Proteins
Genotype
DNA
RNA
Transcription
Phenotype
Protein
Translation
DNA (DEOXYRIBONUCLEIC ACID)

KOMPOSISI :

BASA : ADENIN (A) GUANIN (G)

TIMIN (T)
SITOSIN (C)

GULA : 2- DEOKSI RIBOSA

BERKAS (UTAS) : GANDA :

- KOMPLEMENTER

- ANTIPARALEL
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
KEDUA FUNGSI DI ATAS PERLU
SYARAT :

1. MOLEKUL DNA HARUS BERFUNGSI

SEBAGAI TEMPLATE (CETAKAN)---->

TRANSKRIPSI UNTUK MOLEKUL RNA.

2. REPLIKASI INFORMASI KEDALAM

MOLEKUL-MOLEKUL DNA TURUNAN

NYA
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
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)
DNA :

- SUATU MOLEKUL PANJANG
 BERBENTUK DOUBLE HELIX

- SETIAP SEGMEN SPESIFIK DARI DNA
 MENGANDUNG INSTRUKSI UNTUK
 MEMBUAT PROTEIN SPESIFIK

SEGMEN SPSESIFIK INI DISEBUT GEN
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)
MUTASI PADA URUTAN DNA


MENYEBABKAN PERUBAHAN URUTAN
ASAM AMINO -----> PERUBAHAN
PROTEIN
MUTASI : TITIK (DELESI, INSERSI)

FRAME SHIFT MUTATION
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)
Ada 2 jenis pembelahan sel :
MEIOSIS dan MITOSIS
 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
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
GEN STRUKTURAL
 Suatu
gen yg memberikan informasi
(kode) pd sintesis suatu protein→
segmen DNA ini menentukan urutan
asam amino rantai polipeptida / prot
KROMOSOM
ADALAH GEN-GEN YANG “BERBARIS” DI
SEPANJANG DNA, YANG TERKUMPUL
DALAM SUATU STRUKTUR ---->
KROMOSOM
 MANUSIA : 46 KROMOSOM :

22 PASANG AUTOSOM

1 PASANG SEKS KROMOSOM

KROMOSOM
KROMOSOM
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
BERDASAR DOMINANSINYA, ALEL
DIBAGI :

1. ALEL DOMINAN

2. ALEL RESESIF
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 krom=½sel induk)
 Sel anak (haploid) secara genetik tidak
identik dg sel induk (diploid)
MITOSIS :
 Pembelahan
sel somatis → sel anak
(daughter cells) yg secara genetik
identik dg sel induk (parent cell)
MITOSIS :
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
KROMATIN:serat2 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
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
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
CELL CYCLE
CELL CYCLE :
REGULASI CELL CYCLE

Cdk (Cyclin dependent kinase)
 MPF (Maturation Promoting Factor)
 p53 → menghambat siklus sel
 p27 → menghambat Cdk

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.
SEKIAN
DAN
TERIMA KASIH