Dasar-Dasar Biologi Molekuler [Autosaved]

Dasar-Dasar Biologi Molekulerdr.Hairrudin, MKes

PendahuluanBiologi : Organisme keseluruhan

Biologi Sel : Sel:unit terkecil organisme

Biologi Molekuler: Biomolekul: senyawa2 pembentuk sel

What is Molecular Medicine?MEDICINE AT THE MOLECULAR LEVELmolecular basis of the human physiology (molecular anatomy, molecular biochemistry)molecular diagnostics

molecular therapy(recombinant proteins, gene therapy)

Metabolisme Asam Nukleat

Batasan Asam Nukleat : Polimer NukleotidaNukleotida : Nukleosida + FosfatNukleosida :GulaRibosa : RNADeoxiribosa : DNABasa NitrogenPurin : Adenin, guaninPirimidin : Cytosine, Timin, Urasil

NukleotidaGugus fosfat terikat pada atom C-5 fraksi gulanya sehingga disebut dengan nukleosida 5 fosfat atau 5nukleotidaGugus fosfat dapat berjumlah 1 (mono-fosfat), 2 (di-fosfat), atau 3 (tri-fosfat).Base(Adenine)RibosePhosphate

Nukleotida 2Antara nukleotida dihubungkan oleh ikatan fosfodiester yang menghubungkan gugusan 3hidroksi fraksi gula pada nukleotida yang satu dengan 5hidroksi fraksi gula pada nukleotida berikutnya.Salah satu ujung rantai polinukleotida adalah gugusan 5OH dan ujung yang lain adalah gugusan 3OH Urutan basa dituliskan dalam arah 5-3. Phosphodiester-bridge

DNAPembawa informasi genetik suatu organisme Informasi genetik tersebut dipakai sebagai acuan proses sintesis semua protein dan diturunkan kepada sel anak. Setiap sel dalam suatu organisme mempunyai informasi genetik yang sama tetapi ekspresi gen antara sel satu dengan lainnya dapat berbeda.

GenSekuen DNA dengan panjang tertentu yang mengkode urutan asam amino suatu polipeptida atau RNAAda 2:Gen struktural: bertanggung jawab dalam pembentukan protein tertentuGen kontrol: mengatur aktivitas gen-gen struktural

Kromosom & GenomStruktur fisik yang terdiri dari molekul DNA tunggalyang diikatkan pada molekul proteinTiap kromosom mengandung ribuan genManusia : 23 pasang kromosomGenom : satu kesatuan gen yang dimiliki satu mahluk/spesies tertentu

Nucleosome structureDNAproteins

Structural hierarchy in chromosome formation sequencehelixnucleosomechromatide

Human chromosomes2 x 22 chromosomes +XX (female) or XY (male)chromatide 1

Fluorescence-in situ hybridization (FISH) for gene localization

Struktur DNA (Watson-Crick)Dua rantai polinukleotida yang arahnya berlawanan (antiparalel) dan berputar mengelilingi satu sumbu sehingga membentuk heliks ganda yang berputar ke kanan.Basa purin dan pirimidin terletak di sisi dalam heliks. Sedangkan unit fosfat dan deoksiribosa berada di sisi luar.Kedua rantai polinukleotida dihubungkan oleh ikatan hidrogen antara dua pasangan basa nitrogen yang komplementer.

Struktur DNAA selalu berpasangan dengan T, diikat oleh 2 ikatan H. Sedangkan C selalu berpasangan dengan G oleh 3 ikatan H.jumlah A = T; jumlah C = GMolekul DNA yang merupakan bentuk helkis ganda tersebut membentuk struktur supercoil dengan melakukan putaran superheliks. supercoil positif jika superheliks berputar ke kiri (searah jaruh jam) dan supercoil negatif (yang mudah terurai) jika superheliks berputar ke kanan.DNA dalam suatu organisme tidak semuanya berbentuk linier. Beberapa virus dn bakteri umumnya mempunyai DNA dalam bentuk sirkuler. Demikian juga DNA mitokondria maupun DNA kloroplast yang terdapat pada organisme eukariot

Replikasi DNApemindahan informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnyaTerjadi pada saat sel akan membelah (fase S pada siklus sel).Dari 5 ke 3Masing-masing rantai akan menjadi cetakan untuk pembentukan DNA baru yang sama dengan DNA yang lama : replikasi semikonservatif.

Cell cyclethe duration of cell cycle, which varies from hours to weeks or years is mainly determined by length of G1-G0G0 arrest for non-proliferating cellsDNA synthesis

Replikasi DNA 2DNA yang akan mengalami replikasi harus dalam keadaan terpisah (disosiasi) terlebih dulu Disosiasi tidak terjadi pada seluruh molekul DNA, tetapi, ada beberapa lokasi sehingga terbentuk gelembung replikasi. Pada 1 molekul DNA yang mengalami replikasi dapat terbentuk 1.000 gelembung replikasi sehingga memungkinkan waktu yang diperlukan untuk replikasi molekul DNA yang cukup besar relatif singkat.

Steps of DNA replicationstart of DNA replication in both directionsfurther DNA replicationend of DNA replicationstrand separationstrand splitting at origin of replicationProcaryots: one origin of replication onlyONE REPLICONEucaryots: many replication originsMANY REPLICONS

Protein inisiator menyebabkan heliks ganda sedikit membuka. Pembukaan heliks ganda diteruskan oleh enzim helikase. Disoasi ini dimungkinkan oleh adanya SSBs, suatu molekul protein spesifik yang menstabilkan rantai tunggal DNA sehingga terbentuk garpu replikasi.diperlukan unwiding molecul (satu untuk setiap 10 pasangan nukleotida) untuk memisahkan kedua rantai DNA, diperlukan molekul swivel untuk memutuskan rantai polinukleotida sehingga pilinan heliks ganda akan terurai.Rantai yang putus tersebut akan segera disambung kembali dan enzim yang berperan pada pemutusan maupun penyambungan kembali rntai yang putus tadi adalah enzim DNA topoisomerase (pada E.coli disebut enzim DNA girase).

Proteins involved in replicationa- and -DNA polymerase

Sintesis DNA pada proses replikasi diawali dengan pembentukan fragmen RNA pendek yang dikenal dengan primer RNA. Primer RNA (10-200 nukleotida) komplementer dengan salah satu rantai DNA cetakan dan disintesis oleh primase. Primase merupakan enzim RNA polimerase, dan seperti enzim polimerase yang lain, dapat mulai menjalankan fungsinya tanpa memerlukan adanya primer (pemicu).Setelah terbentuknya primer RNA, deoksiribonukleotida pertama akan terikat pada C-3 dari primer RNA. deoksiribonukleotida kedua dan seterusnya akan masuk dengan cara yang sama sesuai dg DNA cetakan, sehingga terjadi pemanjangan rantai polinukleotida (polimerisasi). dikatalisis oleh enzim DNA polimerase III.

Processes in DNA replication

Rantai DNA yang baru, sebagian disintesis dalam bentuk rantai yang tidak terputus (leading strain)Sebagian berbentuk fragmen kecil dengan sekitar 1.000 nukleotida yang disebut fragmen Okazaki (terikat primer RNA). Pelepasan primer RNA pada fragmen Okazaki dilakukan oleh enzim DNA polimerase I. DNA ligase akan menyambung fragmen-fragmen yang telah terbentuk.Rantai DNA baru yang terbentuk dari fragmen Okazaki disebut lagging strain.

Kerusakan DNAKerusakan DNA dapat terjadi karena kesalahan pada saat replikasi maupun karena pengaruh dari lingkungan (fisik, bahan kimia ).Ada 2 mekanisme kontrol untuk melakukan replikasi DNA secara lengkap dan sempurna, yaitu memonitor setiap penggabungan nukleotida ke dalam rantai DNA yang baru dan mekanisme pembuangan basa N yang tidak cocok melalui reaksi yang membutuhkan tenaga.

Perbaikan DNABase exsision repairNucleotide exsision repairMismatch repair

Kegagalan proses perbaikan DNA menyebabkan mutasi

*****************************