Prof. Drs. Sutarno, MSc.,Ph.D.

1. Dasarbiokimiawihereditas 1. AsamDeoksiribonukleat (DNA/AND) Prof. Drs. Sutarno, MSc.,Ph.D.

2. CiriKhasMateriGenetik • Replikasi: digandakan, diturunkankepadaselanak • Penyimpaninformasi • Meng’ekspresi’kaninformasi: Dimulaidengantranskripsi DNA sehinggadihasilkan RNA, diikutidengantranslasiuntukmenghasilkan AA (protein). Dogma sentraldarigenetikamolekuler: “DNA makes RNA, which makes protein) • Variasikarenamutasi

3. Asamnukleatutamadidalamseladalah RNA dan DNA. • DNA dan RNA merupakanpolinukleotida • Nukleotidamerupakansalahsatusenyawaterpentingdarisel • Asamnukleatjugadiperlukandalamberbagaifungsipentingdalamsel, antara lain: • Sebagaipenyimpanenergiuntukdigunakandalamreaksi transfer fosfat, yang umumnyadibawaoleh ATP. • Pembentuksebagiandariberbagaiko-enzimpentingmisalnya NAD+, NADP+, FAD dankoenzym A. • Berfungsisebagaimediator proses2 selulerpenting , sepertimisalnyasebagai second messengers dalam signal transduction berupa cyclic-AMP (cAMP), turunandari ATP.

4. Nukleosida • Basa purin dan pirimidin di dalam sel dapat berikatan dengan karbohidrat, struktur inilah yang disebut dengan Nukleosida. Contoh: Adenosin Adenosin

5. Nukleotida • Nukleosidadidalamselditemukanterutamadalambentukterfosforilasi,strukturinidisebutdenganNukleotida. • Nukleotidamerupakanpenyusunrantai DNA maupun RNA • Sisifosforilasidarinukleotida paling umumditemukandalamseladalahpadagugus hydroxyl yang terikatpadakarbon no 5’dariribosa. Atom karbonpadaribosadiberitanda (') untukmembedakannyadenganpemberiannomorpada backbone basa. Komponenpenyusunnukleotidaterdiridarigugus: • 1. Basanirogen • 2. Gula • 3. Fosfat

6. Basa Nitrogen • Nukleotida yang ditemukan di dalam sel merupakan turunan senyawa purin dan pirimidin. • Senyawa inilah yg merupakan struktur yang memberikan ke”basa”an ketika berikatan dengan komponen lain pada DNA maupun RNA. • Terdapat 5 basa nitrogen utama dalam sel yg merupakan turunan dari purin (adenine dan guanine) dan turunan pirimidin (thymine, cytosine dan uracil), disingkat A, G, T, C dan U.

7. Purin Pirimidin Purin, merupakan basa dengan double ring, terdiri: - Adenin/ adenine (A) - Guanin/ Guanine (G) Pirimidin, merupakan basa single ring, terdiri: - Timin/ thymine (T) - Sitosin/ cytosine (C) - Urasil/ Uracyl (U) (pada RNA)

8. 1. Purin dan pirimidin

10. 2. Gula (Ribosa)

11. 3. Fosfat

12. Nukleotida tunggal

13. Nukleotida

14. STRUKTUR DNA DNA mrpk suatu polinukleotida yang mengandung: • gula, pentosa: deoksiribosa • Pospat: molekul PO4- • Basa nitrogen: • Pirimidin: Timin (T) dan sitosin/ cytosin (C) • Purin: Adenin (A) dan Guanin (G). • Watson dan Crick (1953): DNA membentuk pita spiral dobel yg saling berpilin (Double helix); • pospat dan gula menjadi backbone dengan ikatan 3’ --> 5’ membentuk ester kovalen yg kuat, basa nitrogen berikatan dg gula. • Pasangan dari pita 3’--> 5’ adalah pita 5’ --> 3’. Double helix akan stabil bila A -- T, G -- C • Chargaff (1955), hidrolisis DNA >> A/T, G/C ~ 1

15. Struktur DNA rantai Tunggal

16. Pola pasangan (Base pairing) of G and C Base pairing. The hydrogen bonds between the NH (blue) and O (red) are in green.

17. Pola pasangan (Base pairing) of A and T Base pairing. The hydrogen bonds between the NH (blue) and O (red) are in green.

18. Struktur Double Helix (Watson - Crick): • mengandungduarantaipolinukleotidaberpilinkananpadapusataksis • Duarantaitsbberorientasi anti parallel: 3’--5’ berpasangan 5’--3’ • Basa nitrogen darikeduarantaitersusunmendatartegaklurusaksis, berpasangansatu dg yg lain, terletakdidlmstruktur DNA. • Basa nitrogen berpasangan dg ikatanhidrogen: A = T, G = C. • Setiapsatuputaran helix sempurnasepanjang 34A (3,4nm), masing2rantaimengandung 10 basa. • Di sepanjangaksisterjadipergantianantaralekuk ‘major grooves’ yglebihbesardan ‘minor grooves’ yang lebihkecil • Diameter dariheliksadalah 20A (2nm)

19. STRUKTUR DNA

22. STRUKTUR RNA • RNA mrpk rantai tunggal, lebih pendek dari DNA • Gula penyusunnya: Ribosa • Basa pirimidin: Urasil (U), >> A-U, G-S. • DNA tdp di dlm kromossm, RNA tergantung jenisnya: • mRNA (RNA duta) tdp di dlm nukleus, sbg penerima informasi dari DNA (proses transkripsi) • tRNA (RNA pemindah) tdp di dlm sitoplasma, pengikat asam amino yg aktif, membawanya ke ribosom. Tjd ‘translasi’ dari urutan basa pd mRNA ke urutan asam amino • rRNA (RNA ribosom) tdp di dlm ribosom, berfungsi mensintesa protein dari asam amino

23. DNA dan RNA merupakan Materi Genetik • AsamDeoksiribonukleat/ ADN (Deoxyribo Nucleic Acid/ DNA) • AsamRibonukleat / ARN (Ribonucleic Acid / RNA)

24. Betulkah DNA sebagai Materi Genetik?(Baca sendiri) • 1. Percobaantransformasi pd bakteriPneumococcus • Mula-muladilakukan Griffith (1927) menggunakan: Diplococcuspneumoniae • Morfologikoloni: Rough (Kasar), dan Smooth (halus), Serotipe: IIR dan IIIS • Virulensi: Rough, avirulen; Smooth, virulen • Griffith menunjukkan: • S mati + R hidup S hidup + R hidup • Terjaditransformasimateridari S ke R.

27. 2. Percobaan Avery, MacLeod dan McCarty. • Pengulangan percobaan Griffith: • Menemukan bahwa: • substansi yg menimbulkan perubahan pneumococcus adalah asam nukleat. Transformasi dari S ke R dapat terjadi dlm larutan asam nukleat saja.

28. 2. Percobaan Avery, MacLeod dan McCarty.

29. 3. Percobaan Hershey-Chase (1952) • Menggunakan virus bakteriofag T2 (fag T2) • DNA mengandung fosfor, ttp tidak mengandung belerang; protein mengandung belerang, ttp tdk mengandung fosfor • Melabel: • Protein fag T2 dengan radioaktif 35S • DNA dengan radioaktif fosfor 32P • Fag T2 dg label 35S dicampur dengan sel E. coli + 10’, protein dpt dilepaskan dr sel tanpa mempengaruhi keturunan fag • Fag T2 dg label 32P, seluruh RA tdp di dalam sel. •  DNA masuk ke dlm sel host, sedang proteinnya berada di luar sel • Keturunan virus dibentuk di dlm sel bakteri,  informasi genetik yg mempengaruhi pembentukan DNA dan protein tdpt dlm DNA.

30. Bukti tidak langsung bahwa DNA sbg materi genetik pada eukariot • Distribusi DNA • Materi genetik ditemukan di tempat mereka berfungsi, di dlm nukleus sbg bagian dr kromosom. DNA hanya ditemukan di tempat terjadinya fungsi genetik. • Terjadi perbedaan jumlah DNA antara diploid dan haploid. • Organisme n (dlm pikogram) 2n (dal pikogram) • Manusia 3,25 7,30 • Ayam 1,26 2,49 • Ikan trout 2,67 5,79

31. Bukti langsung bahwa DNA sbg materi genetik pada eukariot • DNA Rekombinan • Suatu potongan DNA eukariot disambungkan ke dalam DNA bakteri, >> ekspresinya dimonitor, >> tjd protein asing yg dikodekan oleh DNA yang disambungkan. RNA sebagai materi genetik RNA yg dimurnikan dari virus ‘tobaco mosaic virus’ (TMV) di sebarkan pada daun tembakau >> infeksi virus >> RNA merupakan materi genetik virus ini.

32. REPLIKASI DNA • Pembelahan sel selalu didahului oleh pembelahan inti --> tjd pembelahan kromosom (DNA). • 3 model replikasi: • Semikonservatif (Watson-Crick): DNA lama membuka scr enzimatis, disamping pita yg lama dibentuk pita DNA baru. • Konservatif: DNA lama tetap (double helix tidak membuka), disamping DNA lama ini dibentuk DNA baru • Dispersif: Molekul DNA putus menjadi beberapa bagian, setiap potongan dibentuk DNA baru. (paling kompleks, sulit diterima).

33. Semiconservative vs conservative model

34. Replikasi DNA