Page 1
Materi Kuliah
• BAB I : Asam nukleat dan protein
• BAB II : Replikasi, transkripsi, translasi, PCR
• BAB III : Prinsip dasar teknologi DNA rekombinan (kloning) dan pengaturan ekspresi gen
• BAB IV : Protein rekombinan, tanaman transgenik, antibodi monoklonal (MAB), vaksin DNA, RNA antisense, gen terapi
• UAS
Page 2
ASAM NUKLEAT DAN PROTEIN
ANA INDRAYATI
[email protected]
08156266891
Page 3
Deoxyribonucleic acid?
Page 4
• Membawa informasi genetik-disampaikan ke generasi berikutnya
• Membuat organisme unik
Jurnal “Brain” 16 November 2012
Otak Einstein-Gen orang tua
Gen tricohialin (TCHH): rambut
Page 5
Lokasi DNA
DNA mitokondria: sirkuler
From the 2010 revision of the Complete Home
Medical Guide © Dorling Kindersley Limited
Sel bakteri
Page 6
Materi genetik-virus
Page 7
DNA (DEOKSIRIBONUCLEIC ACID)
Page 9
© 2008 by Sinauer Associates, Inc. All rights reserved.
Used with permission.
Frederick
Griffith
Avery
Page 11
• Prokariot: E. coli (2400 gen, 2300 mengkode protein
• Eukariot: S. cerevisiae (6600 gen, 5800 mengkode protein
Telomere: 1. Melindungi ujung kromosom :enzim nuklease 2. Mencegah kromosom memendek saat replikasi
Page 12
Deoxyribonucleic acid (DNA)
Polimer nukleotida
Gugus fosfat
Gugus gula pentosa
Basa (purin dan pirimidin)
© 2008 by Sinauer Associates, Inc. All rights reserved. Used with permission.
Ikatan kovalen
Komposisi Kimia DNA
Page 13
Tanda aksen (1’, 2’….) membedakannya dengan penomoran posisi pada cincin basa
Page 14
Struktur DNA
• Double helix (untai ganda)
• Antiparalel
• Komplemen
• Panjang DNA:pasangan basa (pb)
Page 15
Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen: menghubungkan antar basa Adenin dengan Timin (2 ikatan H); Guanin dengan Cytocin (3 ikatan H)
Page 17
Ikatan Fosfodiester
Gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dengan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa
Page 18
Jenis Ikatan pada DNA
• Ikatan glikosidik: menghubungkan gula pentosa dengan basa
nitrogen
• Ikatan hidrogen: menghubungan basa purin dengan pirimidin
• Ikatan fosfodiester: ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang
menghubungkan gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula
pentosa dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa
nukleotida berikutnya. Ikatan fosfodiester karena secara
kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester
Page 19
Polaritas DNA
• Salah satu ujung rantai DNA gugus fosfat (C 5’-Deoksiribosa),
ujung satunya merupakan gugus hidroksil (C 3’-deoksiribosa)
5’ – A T T T G G A C G – 3’
3’ – T A A A C C T G C – 5’
• Contoh:
DNA : 5’–ATGCATGGGACGGC-3’
RNA : 5’–AUGCAUGCAAUUGC-3’
• Panjang DNA: base pair (bp)-pasangan basa (pb)
Page 21
RNA (RIBONUCLEIC ACID)
Page 22
RNA
• Lokasi: nukleus (tempat sintesis) dan sitoplasma (rRNA, mRNA, tRNA untuk sintesis protein)
• Untai tunggal, ikatan hidrogen-struktur sekunder/hairpin loop
Page 24
Modifikasi Struktur RNA
• Messenger RNA (mRNA)/ RNA duta: membawa informasi untuk sintesis protein dari DNA, merupakan cetakan untuk sintesis protein-JUST LIKE A MAILMAN!!
• Ribosom RNA (rRNA): menyusun ribosom, tempat sintesis protein, sitoplasma-CONSTRUCTION WORKER, rRNA sebagai enzim (ribozim), di dalam sel, rRNA ditemukan paling banyak dibandingkan RNA lain.
• Transfer RNA (tRNA): membawa asam amino ke ribosom-TRANSPORT VEHICLE, molekul RNA terkecil.
Page 25
Ikatan hidrogen intramolekul-loop (struktur sekunder)
Page 28
Organisme A G C T
Escherichia coli 24,7 26,0 25,7 23,6
Khamir 31,3 18,7 17,1 32,9
Gandum 27,3 22,7 22,8 27,1
Salmon 29,7 20,8 20,4 29,1
Ayam 28,8 20,5 21,5 29,3
Page 31
Protein
• Greek ‘protos’: esensial (penting untuk kehidupan-60% berat kering sel), ’proteios’: pertama
• Polimer dengan monomer asam amino (gugus asam: COOH) dan (gugus amin: NH2)
• Antara asam amino satu dengan asam amino lain dihubungkan dengan ikatan peptida
• Ikatan peptida: gugus karboksil dari satu aa dengan gugus amin aa yang lain
• Polaritas: ujung N (amino) dan ujung C (karboksi)
• Ukuran protein: dalton (Da)
– 1 Da setara dengan 1.67x10-24 Gram
Page 32
Polipeptida vs Protein
• Tiap asam amino penyusun protein memiliki satuan (unit): residu
• Contoh: alaninglisin (tersusun atas dua residu aa yaitu alanin dan glisin)
• Polipeptida/oligopeptida: terdiri atas banyak residu aa
• 2 aa (di-), 3 aa (tri-), 4 aa (tetra-) dst…
• Jika residu aa kurang dari 50: polipeptida (belum mempunyai fungsi)
• Jika residu aa lebih dari 50 hingga ribuan (tergantung kompleksitas):
protein (sudah memliki fungsi)
• Penamaan rangkaian aa: tripeptida yang terbentuk dari asam amino glisin,
alanin, dan fenilalanin, diberi nama glisilalanilfenilalanin.
Page 33
Ikatan Peptida
A A (1) A A (2)
Page 34
Asam Amino Penyusun Protein
Page 37
• Tiap 3 basa (triplet) mengkode satu asam amino-KODON
• Konvensi: kodon merupakan mRNA
• Semua asam amino kecuali metionin dan triptofan dikode oleh lebih dari satu kodon-degenerasi kodon
• Kodon start/pemula: AUG (metionin)
• Kodon stop/terminasi: UAA, UAG, UGA
Page 38
• ATGGCTTTTGAATTGCCGAATCTGCCGTATGGCTTCCGTG
CCCTGGAACCGCACATCGATCAACAAACGATGGAGATTCA
TCATGACAAGCACCACAACACGTACGTTACCAAACTGAATGCAGCCGTGGAGGGTACCGACCTGGAATCCAAGAGCATTGAAGAGATTGTTGCGAATT
TGGACAGCGTTCCGGAGAACATTCAGACGGCAGTGCGCAA
CAATGGTGGTGGTCACTTGAACCACAGCCTGTTTTGGGAGCTGCTGACCCCGAATAGCGAAGAAAAAGGTACTGTCGTTGACAAGATCAAAGAGCAGTGGGG
TTCTCTGGATGCGTTCAAAGAAGAGTTCGCAAATCAGGCGGCAGCGCGTTTCG
GCAGCGGTTGGGCGTGGCTGGTCGTGAATGATGGCAAGCTGGAGATCGTTACC
ACCCCGAACCAGGATAACCCGCTGACGGAAGGCAAAACCCCTATCCTGGGCCT
GGACGTGTGGGAGCATGCGTATTACCTGAAGTACCAAAACAAACGCCCAGACT
ACATTTCGGCGTTTTGGAACGTCGTCAATTGGGAAAAGGTCGATGAGCTGTAT
AACGCGGCTAAA
• MAFELPNLPYGFRALEPHIDQQTMEIHHDKHHNTYVTKLNAAVEGTDLESKSIEEIVANLDSVPENIQ
TAVRNNGGGHLNHSLFWELLTPNSEEKGTVVDKIKEQWGSLDAFKEEFANQAAARFGSGWAWLVVNDG
KLEIVTTPNQDNPLTEGKTPILGLDVWEHAYYLKYQNKRPDYISAFWNVVNWEKVDELYNAAK
Superoxide Dismutase-Bakteri
Page 41
Struktur Primer-Insulin Sapi
Rantai A
Rantai B
Ikatan disulfida
Ikatan disulfida
intrachain
Page 42
Struktur Tersier
Struktur Tersier Protein Dihydrofolatreductase (Image from uic.edu)
Struktur Kurtener
Page 43
Karakter Protein
• Salting out: larutan protein ditambah garam, daya larut protein akan berkurang, akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan.
• Denaturasi: struktur protein berubah (sekunder, tersier, kuartener) karena panas tinggi, pH ekstrim ( asam, basa), denaturan (urea, guanidin HCl, deterjen: SDS, triton-X, DTT, beta merkaptoetanol), mekanik
– Putih telur dipanaskan albumin terbuka lipatannya, endapan putih, ireversibel (tidak dapat balik)
Page 44
Klasifikasi Protein
• Protein sederhana: hanya terdiri dari aa (serum albumin)
• Protein terkonjugasi: • Nucleoprotein P-asam nukleat
(nukleohiston, nuklein) • Glikoprotein: P-karbohidrat
(musin) • Lipoprotein: P-lipid (fosfolipid,
kolesterol) • Fosfoprotein: P-fosfat (kasein) • Kromoprotein: P-zat warna
(Hemoglobin, sitokrom) • Metaloprotein: P-logam
(seruloplasmin (Cu), SOD (Cu, Zn, Mn, Fe)
Page 45
• Fungsi dalam tubuh: – Katalis: enzim – Kontraksi: aktin,myosin – Pengaturan: calmodulin – Regulasi gen: histon – Hormon: insulin – Proteksi: Ig – Struktural: kolagen,
keratin – Transport: albumin
• Berdasarkan bentuk 3 dimensi
– Fibrous Protein (insoluble): kolagen, keratin, elastin
– Granular protein (soluble): - Insulin, Albumin, Lisozim
Page 46
Uji Protein
Jenis uji Reagent Hasil positif
Biuret NaOH, CuSO4 encer
Ikatan peptida
protein ungu
Xantoprotein Asam nitrat pekat (putih)
Cincin benzene
Fenilalanin, tirosin, triptofan
Kuning (setelah dipanaskan )
Milon Merkuro dan merkuri nitrat (putih)
Gugus fenol Tirosin Merah (setelah dipanaskan)
Belerang NaOH pekat, larutan timbal asetat.
Gugus belerang
Sistein, sistin, dan metionin
Endapan hitam timbel sulfida (PbS).
Page 47
Hubungan DNA-RNA-Protein
Proses Ekspresi Gen DOGMA CENTRAL