BIOKIMIA MOLEKULER3sks/wajib Dra Anna Roosdiana MAppScDr.Sasangka Prasetyawan MSProf. Dr. Aulanniam DES

MateriPendahuluan Materi Genetik Struktur dan Sifat Kimia DNA dan RNA ReplikasiTranskripsi Translasi Regulasi GenSintesis Protein dan Regulasi GenMetabolisme Asam NukleatKerusakan DNA, penyebab dan mutasi

DNA rekombinan dan Rekayasa GenetikaAplikasi Rekayasa GenetikPUSTAKA Lewin B. 2007. Genes VII. Oxford University PresVoet D. and Voet JG. 2009. Biochemistry. John Willey & Sons, Inc., New York.Elliot WM and Elliot DC. 2007 Biochemistry and Molecular Biology. Oxford University Pres.Adams,R.I.P, J.T. Knowler and D.P.Leader, 2005, , Biochemistry of nucleic acid ,Chapman and Hall Madigan, 2009, Brock, Biology of Microorganism, 12 th Edition Pearson

Penilaian TUGAS/PR:10%QUIZ: 15%PRESENTASI: 15%UTS: 30%UAS :30%

MATERI GENETIK

Eukaryotic cell:

Prokaryotic cell: G1 S G2 M G1 R D

G1 Primary growth phase of the cell during which cell enlargement occurs, a gap phase separating cell growth from replication of the genomeS Phase in which replication of the genome occursG2 Phase in which the cell prepares for separation of the replicated genomes, this phase includes synthesis of microtubules and condensation of DNA to form coherent chromosomes, a gap phase separating chromosome replication from miosis.M Phase called miosis during which the microtubular apparatus is associated and subsequently used to pull apart the sister chromosomes.Siklus kehidupan Sel Eukariot

PERBEDAAN SEL EUKARYOTES DAN PROKARYOTES

SEL PROKARYOTSEL EUKARYOTTIDAK ADA MEMBRAN INTI : KROMOSOM BERIKATAN DALAM SITOPLASMA KROMOSOM TERTUTUP DOUBLE LAYER MEMBRAN INTISIMPLE CHROMOSOME STRUCTURECOMPLEX CHROMOSOME STRUCTURE; DNA ASSOCIATED WITH HISTONE PROTEINS CELL DIVISION DOES NOT INVOLVE MEIOSISCELL DIVISION INVOLVES MITOSIS AND MEIOSISIF PRESENT, CELL WALLS CONTAIN PEPTIDOGLYCAN, NO CELLULOSE OR CHITIN IF PRESENT, CELL WALLS CONTAIN CELLULOSE OR CHITIN, NEVER PEPTIDOGLYCAN NO MITOCHONDRIA OR CHLOROPLASTSMITOCHONDRIA USUALLY PRESENT, CHLOROPLASTS IN PHOTOSYNTHETIC CELLS CELLS CONTAIN RIBOSOMES OF ONLY ONE SIZECELLS CONTAINS TWO TYPES OF RIBOSOMES, ONE IN CYTOPLASM, AND SMALLER TYPE IN MITOCHONDRIA FLAGELLA, IF PRESENT, HAVE A SIMPLE STRUCTURE FLAGELLA, IF PRESENT, HAVE COMPLEX STRUCTURE

Membran Plasma Penghalang permiable selektif , mengendalikan keluar dan masuknya molekul ke dalam sel Transport nutrien esensial yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan metabolisme Interaksi hormon/receptor Pengenalan sel

SitoplasmaSitosol GlikolisisGlukoneogenesis Jalur pentosa fosfatPemecahan polisakaridaPemecahan lipida kompleksSintesis asam lemakPemecahan protein Asam amino sintesis

Inti Sintesis DNA Sintesis RNAProcessing DNA

Dinding Sel Menentukan morphologi dan fungsi sel melibatkan pengaturan pengembangan sel

Ribosom Biosintesis protein

Retikulum Endoplasma Terdiri dari : rough and smooth Rough ER disebabkan adanya ribosom yang diperlukan untuk sintesis protein Tempat dikeluarkannya protein hasil sintesis oleh sel Smooth ER terjadi perpanjangan asam lemak dan desaturasi, sintesis lipid kompleks dan reaksi detoksifikasi Lapisan smooth ER berhubungan dengan golgi apparatus merupakan situs untuk sintesis karbohidrat , sintesis glikoprotein dan pengemasan produk sel

Vacuoles and specialized vesicles vacuoles:Menyimpan material hasil pemisahan dari proses utama biokimia Pigmen, toksin atau lmateri limbah mungkin terakumulasi Menjaga turgor Peroxisomes:Oksidasi asam lemak , Oksidasi asam amino acids Fotorespirasi

Mitokondria Siklus TCA Oksidasi asam lemakOksidasi Asam Amino glukoneogenesisSintesis protein organel

Kloroplast Fotosintesis Sintesis asam lemak Sintesis lipida kompleksSintesis beberapa asam aminoSintesis protein organel Siklus Calvin Reaksi dengan bantuan cahayaReduKsi nitrat dan sulfat Bagian fotorespirasi

Metoda pengendalian Karakter enzimCompartmentationEkspresi gen

Dogma Sentral molekul genetik

Penemuan DNA1868 Friedrick Miescher, a Swiss chemistMenemukan nuclein , terdapat dalam inti Mengandung senyawa fosfor , tidak mengandung sulfur dan sangat berbeda dengan protein

PERCOBAAN1927, Frederick GriffithPneumococcus ( Diplococcus pneumoniae, Streptococcus pneumoniae)IIR strain adalah avirulent , sedikit kapsul lipopolisakarida , tumbuh sebagai koloni dengan permukaan kasar.IIIS strain merupakan mikrobia virulent, mempunyai kapsul lipopolisakarida, membentuk koloni halus dan dapat membunuh tikus

Frederick GriffithThe Experiment Tikus disuntik strain S tikus matiTikus disuntik strain R tikus hidup Tikus disuntik strain S yang dimatikan dengan panas tikus hidup Tikus disuntik dengan strain S mati dan strain R hidup tikus mati, strain S ditemukan dari tikus matiGriffith menyimpulkan bahwa R telah ditansformasikan ke S dengan mengambil kode genetik yang mengkode LPS

Avery, McCarty and MacLeodSetelah 10 tahun percobaan Griffithdigunakan Ekstraks sel S 75 liter kultur sel didapatkan 10-25 mg faktor aktif Protease, RNase, DNase, dll.Bukti yang ada mendukung bahwa asam nukleat merupakan material utama Pneumococcus Type III

yang ditransformasikan

Avery, McCarty and MacLeod

Harriet Taylor1949 lanjutan percobaan strain R dan strain ER (sangat kasar kasar) DNA R dapat mengubah ER strains menjadi R strains DNA S strain dapat mengubah R menjadi S strainsKesimpulan : R strains dapat sebagai donor dan recipients dalam percobaan transformasi

Hershey Chase ExperimentAlfred Hershey dan Martha Chase, 1952Bukti bahwa DNA merupakan material genetik Model sederhana menggunakan T2 bacteriophage dan material radioaktif

Life Cycle of T- PhagePhage terdiri dari DNA dan proteinSenyawa apa yang masuk ke sel untuk membuat phage yang baru ?

Hershey Chase ExperimentT2 Phage, E. coli, and 35S, Waring blender32P04 pada DNA35S04 pada proteinPercobaanPhage tumbuh pada sel yang telah ditumbuhkan dalam medium in 32P04 dan 35S04Infeksi sel baru yang tidak dilabel dengan phage yang dilabel Setelah beberapa waktu tempatkan dalam Waring blender, sentrifugasi dan radioaktivitas dalam sel Biarkan satu siklus hidup yang lengkap dan ukur level radioaktivitas progeny phage

Percobaan Hershey-Chase Waktu yang diperlukan memasukkan 32P ke dalam sel berhubungan dengan keberhasilan infeksi

Bukti secara tidak langsung dalam EukaryotaDNA hanya ditemukan dalam inti, protein ada di semua bagian sel DNA ada dalam kromosom

Structure of DNAStructure of DNA should reveal how it works as the genetic materialIntense study from 1940-1953Chargaff, Wilkins, Franklin, Pauling, Watson, Crick and moreFirst to elucidate the correct structure gets the big one

Erwin Chargaff1949-1953Beberapa DNA didigest dan produknya dipisahkan secara kromatografiResultsA = T, C = GA + G = C + T (purine = pyrimidine)A + T tidak sama dengan C + GRasio AT/CG mirip dalam satu spesies tetapi berbeda dengan spesies lain

Nucleic Acidstructure

Nucleic Acid Polymers

Purines PyrimidinesComplementaryBase pairs

Perbedaan Bentuk DNA

ABZArah rotasi heliksJumlah residu per putaran(n)Rotasi per residu (360o/n) Rise a in helix per residue (h)Pitch of helix (nh)Kanan1133o

0,255nm2,8nmKanan1036o

0,34nm3,4nmKiri12-60o per dimer 30oper residu0,37nm4,5nm

Isolasi Asam nukleat Sedimentasi dan densitas

Kecepatan sedimentasi (Svedberg coefficient, S)Sentrifugasi kecepatan sedimentasi MW dan bentuk

Densitas ambangCsCl (DNA) atau CsSO4 ( RNA)Sentrifugasi kesetimbangan Sedimentasi

Buoyant Density Centrifugation

Komposisi basa vs. DensitasPasangan basa G-C lebih rapat daripada pasangan A-T

Denaturasi Asam Nukleat Denaturasi melibatkan pemutusan ikatan hidrogenPemutusan basa dalam heliks menyebabkan peningkatan serapan pada 260 nmPergeseran HiperkromikDengan meningkatkan temperatur secara perlahan dan pengukuran serapan pada 260 nm dapat menentukan profil pelelehan Temperatur pada titik tengah denaturasi ( Tm)

Karakterisasi :Thermal DenaturationPeningkatan G+C meningkatkan Tm 3 vs. 2 ikatan hidrogenPeningkatan kuat ion meningkatkan Tm

Hybridization

Action and Absorption Spectra

Tugas

TUGASDefinisikan DNA