struktur fungsi asam nukleat
TRANSCRIPT
Struktur fungsi asam nukleat
Nukleotida
DNA
RNA
Nukleotida: monomer asam nukleat
Fungsi nukleotida:
1. Monomer asam nukleat (DNA & RNA)
2. Molekul carrier untuk molekul intermediet teraktivasiyang terlibat dalam sintesis karbohidrat, lipid danprotein.
3. Komponen struktur berbagai koenzim seperticoenzim A, FAD, NAD+, dan NADP+.
4. Energy currency di dalam sel.
5. Molekul regulator dalam berbagai jalur intermedietmetabolisme, yaitu sebagai inhibitor atau aktivatorenzim-enzim kunci dalam jalur metabolisme.
Struktur nukleotida
• Nukleosida = basa nitrogen + gula pentosa
• Nukleotida = nukleosida + (mono, di atau tri) fosfat
Basa nitrogen
Basa purin dan pirimidin
Komponen gula nukleotida
Deoksiribonukleotida
Ribonukleotida
Struktur primer asam nukleat
Ikatan hidrogen dalam pasangan
nukleotida
Pembuktian DNA sebagai material genetik
Percobaan Frederick Griffith tahun 1928
Percobaan Avery dkk tahun 1944
Percobaan Hershey dan Chase tahun 1953
Oswald Avery 1944
Alfred Hershey and Martha Chase. 1953
Percobaan Frederick Griffith tahun 1928
Streptococcus
pneumonia
bentuk virulen
Streptococcus
pneumonia
bentuk avirulen
DNA = material genetik
Percobaan Oswald Avery, Colin MacLeod, dan
Maclyn McCarty (1944)
DNA extract from S cells
RNase or Protease
Transformation
DNase
No
Transformation
Determining the genetic material:
The Avery, MacLeod and McCarty Experiment 1944
16:06
The Avery, MacLeod and
McCarty Experiment 1944
The Griffith Experiment 1928
16:06
DNA is the
genetic
material of all
cellular
organisms
32P DNA 35S Protein
Labeled
Progeny
No Labeled
Progeny
T2 Phage
Determining the genetic material:
The Hershey-Chase Experiment 1952
16:06
Pertanyaan setelah percobaan Avery dkk:
Bagaimana DNA dapat menyimpan begitu
banyak informasi, padahal monomer DNA
hanya terdiri dari 4 macam nukleotida?
Bagaimana informasi yang terkandung di
dalam DNA ditransmisikan pada sel?
Bagaimana DNA bereplikasi pada proses
pembelahan sel?
Difraksi sinar-X DNA
Struktur kristal DNA yang diperoleh oleh Rosalind Franklin, peneliti pada
Laboratorium Maurice Wilkins di Kings College, London.
Interpretasi Watson dan Crick
Petunjuk pasangan basa dari percobaan
Erwin Chargaff tahun 1963
Kesimpulan eksperimen Erwin Chrargaff:
• A = T dan G = C
• A + G = T + C
• A + T G + C
Interpretasi struktur kristal DNA oleh
Watson & Crick (1953)
Interpretasi struktur kristal DNA oleh
Watson & Crick (1953)
Karakteristik struktur DNA berdasarkan interpretasi Watson dan Crick:
1. Double helix terdiri dari dua polinukleotida.
2. Basa nitrogen berada di dalam heliks.
3. Basa dari dua polinukleotida berinteraksi melalui ikatan hidrogen.
4. Ada 10 basa dalam satu putaran heliks
5. Kedua rantai polinukleotida adalah antiparalel
6. Double heliks memiliki dua groove yang berbeda, yaitu minor dan major groove
7. Double heliks adalah putar kanan
Berbagai tipe struktur sekunder DNA
Struktur DNA bentuk A dan B
Replikasi DNA
Struktur hairpin dan cruciform
DNA triple heliks
Struktur tersier DNA
DNA banyak ditemukan
dalam bentuk sirkuler
(tanpa ada ujung 3’ atau
5’), contoh: kromosom E.
coli.
DNA sirkuler seringkali
ditemukan dalam
keadaan supercoil.
coil
supercoil
Struktur RNA
mRNA
Struktur sekunder RNA
Struktur tersier RNA
Struktur tRNA
Denaturasi DNA bersifat reversibel
Hibrida asam nukleat dari dua spesies
yang berbeda
Fungsi lain dari nukleotida
Sebagai molekul pembawa energi di dalam sel
Sebagai kofaktor dari berbagai enzim
Sebagai intermediet dalam komunikasi sel
Nukleotida sebagai molekul pembawa
energi di dalam sel
Hidrolisis nukleotida merupakan reaksi yang eksergonik.
Contoh: Hidrolisis 1 mol ATP menghasilkan energi sebesar 31 kJ
Peran nukleotida sebagai kofaktor enzim
Peran nukleotida sebagai intermediet
dalam komunikasi sel
Sel merespon lingkungannya dengan mengambil hormon atau signal kimia lainnya di sekitar medium.
Interaksi signal kimia ekstrasel (pembawa pesan pertama) dengan reseptor pada permukaan sel seringkali menstimulasi produksi pembawa pesan kedua di dalam sel, yang nantinya akan berperan dalam mengadaptasi pesan pertama terhadap perubahan di dalam sel.
Molekul pembawa pesan kedua ini umumnya adalah nukleotida.
Peran nukleotida sebagai intermediet
dalam komunikasi sel
Contoh peran cAMP sebagai pembawa
pesan kedua
Fungsi DNA
Terminologi
Genom is informasi genetika total yang terkandung di dalam suatu sel, organisma atau virus. Dengan kata lain genome adalah seluruh urutan DNA dalam suatu sel, organisma atau virus. Genom bakteri E. coli mengandung 600,000 pb DNA Genom manusia dan tikus mengandung lebih dari 3 juta pb
DNA.
Genom manusia DNA dikemas ke dalam 24 kromosom yang berbeda. Setiap kromosom memiliki banyak gen.
Gen Unit DNA yang berperan dalam penurunan sifat. Urutan spesifik dari basa DNA yang mengandung instruksi
bagaimana protein disintesis
Hanya 2% dari genom manusia yang merupakan gen, sisanya adalah daerah non-coding yang berfungsi dalam meregulasi kapan dan berapa banyak protein harus disintesis.
Genom manusia diperkirakan mengandung sekitar 30.000 hingga 40.000 gen.
Peta genetika Suatu peta yang mengidentifikasi posisi relatif gen-gen pada
kromosom.
Peta genetika E. coli
The Human Genome -- 26 June 2000
Kromosom
Chrom. Genes Bases
1 2968 245,203,898
2 2288 243,315,028
3 2032 199,411,731
4 1297 191,610,523
5 1643 180,967,295
6 1963 170,740,541
7 1443 158,431,299
8 1127 145,908,738
9 1299 134,505,819
10 1440 135,480,874
11 2093 134,978,784
12 1652 133,464,434
13 748 114,151,656
14 1098 105,311,216
15 1122 100,114,055
16 1098 89,995,999
17 1576 81,691,216
A chromosome is a very long, continuous piece of DNA, which contains many
genes, regulatory elements and other intervening nucleotide sequences.
Chrom. Genes Bases
18 766 77,753,510
19 1454 63,790,860
20 927 63,644,868
21 303 46,976,537
22 288 49,476,972
X 1184 152,634,166
Y 231 50,961,097
Kromosom
Karyogram of human female
Species # of chromosomes
Fruit Fly 8
Human 46
Rye (Roggen) 14
Ape 48
Guinea Pig 16
Sheep 54
Dove (Taube) 16
Horse 64
edible snail 24
Chicken 78
Earthworm 32
Carp (Karpfen) 104
Pig 40
Butterflies ~380
Wheat 42
Fern (Farn) ~1200
Pengemasan DNA dalam kromosom
Pengemasan DNA dalam kromosom
Kromosom E. coli
Lokus
Segmen-segmen dari DNA kromosom disebut sebagai lokus.
Sebuah lokus menunjukan posisi tertentu pada salah satu pasangan kromosom.
DNA yang terdapat pada lokus dapat memiliki berbagai bentuk yang disebut allel.
Sebuah lokus yang mengakibatkan adanya variasi dalam populasi dikenal sebagai polimorfisme.
Example:
The DNA that codes for the antigens that determine an individual’s ABO blood type is at a certain position on chromosome 9. This position is the ABO locus.
There are three major alleles at the human ABO locus: A, B, and O. However these allelic type can be subdivided.
There are thus six genotypes: AA, AO, BB, BO, OO, and AB. Although there are only four phenotypes (ABO blood type): type A, type-B, type-O and type AB.
Complete Genomes
More than 200
complete genomes
have been
sequenced
Evolution
More DNA is coming…