Struktur fungsi asam nukleat

1. Struktur fungsi asam nukleat
 Nukleotida
 DNA
 RNA

2. Nukleotida: monomer asam nukleat
 Fungsi nukleotida:
1. Monomer asam nukleat (DNA & RNA)
2. Molekul carrier untuk molekul intermediet teraktivasi
yang terlibat dalam sintesis karbohidrat, lipid dan
protein.
3. Komponen struktur berbagai koenzim seperti
coenzim A, FAD, NAD+, dan NADP+.
4. Energy currency di dalam sel.
5. Molekul regulator dalam berbagai jalur intermediet
metabolisme, yaitu sebagai inhibitor atau aktivator
enzim-enzim kunci dalam jalur metabolisme.

3. Struktur nukleotida
• Nukleosida = basa nitrogen + gula pentosa
• Nukleotida = nukleosida + (mono, di atau tri) fosfat

4. Basa nitrogen

5. Basa purin dan pirimidin

6. Komponen gula nukleotida

7. Deoksiribonukleotida

8. Ribonukleotida

9. Struktur primer asam nukleat

10. Ikatan hidrogen dalam pasangan
nukleotida

11. 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

12. Percobaan Frederick Griffith tahun 1928
Streptococcus Streptococcus
pneumonia pneumonia
bentuk virulen bentuk avirulen

13. DNA = material genetik

14. Percobaan Oswald Avery, Colin MacLeod, dan
Maclyn McCarty (1944)

15. Determining the genetic material:
The Avery, MacLeod and McCarty Experiment 1944
DNA extract from S cells
RNase or Protease DNase
Transformation No
Transformation
16:06

16. The Griffith Experiment 1928
The Avery, MacLeod and
McCarty Experiment 1944
16:06

17. Determining the genetic material:
The Hershey-Chase Experiment 1952
32P DNA 35S Protein
T2 Phage
DNA is the
genetic
material of all
cellular
organisms
Labeled No Labeled
Progeny Progeny
16:06

18. 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?

19. Difraksi sinar-X DNA
Struktur kristal DNA yang diperoleh oleh Rosalind Franklin, peneliti pada
Laboratorium Maurice Wilkins di Kings College, London.

20. Interpretasi Watson dan Crick

21. 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

22. Interpretasi struktur kristal DNA oleh
Watson & Crick (1953)

23. 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

24. Berbagai tipe struktur sekunder DNA

25. Struktur DNA bentuk A dan B

26. Replikasi DNA

27. Struktur hairpin dan cruciform

28. DNA triple heliks

29. Struktur tersier DNA
 DNA banyak ditemukan
dalam bentuk sirkuler
(tanpa ada ujung 3’ atau
5’), contoh: kromosom E.
coli.
coil
 DNA sirkuler seringkali
ditemukan dalam
keadaan supercoil.
supercoil

31. Struktur RNA

32. mRNA

33. Struktur sekunder RNA

34. Struktur tersier RNA

35. Struktur tRNA

36. Denaturasi DNA bersifat reversibel

37. Hibrida asam nukleat dari dua spesies
yang berbeda

38. Fungsi lain dari nukleotida
 Sebagai molekul pembawa energi di dalam
sel
 Sebagai kofaktor dari berbagai enzim
 Sebagai intermediet dalam komunikasi sel

39. Nukleotida sebagai molekul pembawa
energi di dalam sel
 Hidrolisis nukleotida merupakan reaksi yang
eksergonik.
 Contoh: Hidrolisis 1 mol ATP menghasilkan energi
sebesar 31 kJ

40. Peran nukleotida sebagai kofaktor enzim

41. 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.

42. Peran nukleotida sebagai intermediet
dalam komunikasi sel

43. Contoh peran cAMP sebagai pembawa
pesan kedua

44. Fungsi DNA

45. 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.

46. Peta genetika E. coli

47. The Human Genome -- 26 June 2000

48. Kromosom
A chromosome is a very long, continuous piece of DNA, which contains many
genes, regulatory elements and other intervening nucleotide sequences.
Chrom. Genes Bases
1 2968 245,203,898
2 2288 243,315,028 Chrom. Genes Bases
3 2032 199,411,731
18 766 77,753,510
4 1297 191,610,523
19 1454 63,790,860
5 1643 180,967,295
20 927 63,644,868
6 1963 170,740,541
21 303 46,976,537
7 1443 158,431,299
22 288 49,476,972
8 1127 145,908,738
9 1299 134,505,819 X 1184 152,634,166
10 1440 135,480,874
Y 231 50,961,097
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

49. Kromosom
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 Karyogram of human female
Butterflies ~380
Wheat 42
Fern (Farn) ~1200

50. Pengemasan DNA dalam kromosom

51. Pengemasan DNA dalam kromosom

52. Kromosom E. coli

53. 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.

54. 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.

55. Complete Genomes
More than 200
complete genomes
have been
sequenced

56. Evolution

57. More DNA is coming…