Dasar Mikrobiologi

KH
AI
RU
GENETIKA: ILMU YANG MEMPELAJARI DAN
MENGANALISIS KETURUNAN (HEREDITY) ATAU
KONSTANSI DAN PERUBAHAN PENGATURAN
DARI BERBAGAI FUNGSI FISIOLOGIS YANG
MEMBENTUK KARAKTER ORGANISME.
UNIT KETURUNAN
GEN
DNA DAN RNA
PERUBAHAN GEN
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
DNA dan RNA
RU
• DNA (Deoksiribonukleat) adalah substansi
kimia yang berperan dalam penerus informasi
yang turun temurun.
• Dalam struktur DNA terkode/tersandikan
informasi bagi sintesis semua protein sel
• Segmen yang mempunyai ciri tersendiri pada
DNA atau kromosom disebut GEN
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH• Informasi dari DNA diteruskan dari sel ke sel
AI replikasi DNA
melalui
R
• RNA (Asam
ULribonukleat), menyerupai DNA
tetapi tidak sama,
M
• kerja RNA adalah U
mengolah informasi yang
disandikan di
dalam
DNA
bagi
sintesis
K
I
Mdan tranlasi
Ktranskripsi
protein melalui
13 IN
LU
BI
S
KH PERBEDAAN ANTARA DNA DAN RNA
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
STRUKTUR DNA DAN RNA
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
SEJARAH PENEMUAN ASAM NUKLEAT
A
1879,, IAlbrecht Kossel menemukan asam nukleat
1879
RyangU tersusun oleh suatu gugus gula
gula,,
gugusL
fosfat,, dan gugus basa
fosfat
M
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
Ada dua jenis asam nuklet:
1. DNA (deoxyribonucleid acid)
2. RNA (ribonucleid acid
asam nukleat memiiki peran penting dalam
biosintesa protein
KH
AI
• Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yg berperanan dlm
penyimpanan serta pemindahan informasi genetik (polinukleotida)
• Asam nukleat terdapat dlm 2 bentuk: asam deoksiribosa (DNA) dan asam
ribosa (RNA).
RU
LM
• Keduanya merupakan polimer linier, tidak bercabang dan tersusun dari
subunit-subunit yg disebut nukleotida
UK
IK M
13 IN
• Pd sel eukariot, DNA terdapat di dlm nukleus, sedangkan pada sel
prokariot, terdpt dlm sitoplasma atau nukleoid dan berfungsi sbg molekul
hereditas atau pewarisan sifat.
• Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein di dlm
sitoplasma (ribosom)
LU
• Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian: gula berkarbon 5 (pentosa), basa
organik heterosiklik (mengandung karbon, nitrogen dan berbentuk datar)
dan gugus fosfat bermuatan negatif, yg membuat polimer bersifat asam.
BI
S
Komponen dalam nukleotida pada
DNA / RNA
KH
AI
• 1. GULA PENTOSA
RU
• Yang termasuk gula pentosa
adalah ribosa dan deoksiribosa
• Turunan penting dari ribosa adalah
2'-deoksiribosa,
sering
hanya
disebut deoksiribosa, yang pada
karbon nomor 2‘nya OH digantikan
oleh H.
• Deoksiribosa ditemukan di DNA
(deoxyribonucleic acid)
• Ribosa
ditemukan
di
RNA
(ribonucleic acid).
• Penggantian –OH oleh H di atom
C nomor 2 mempengaruhi struktur!
LM
UK
IK M
13 IN
RNA
DNA
LU
BI
S
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
GULA RIBOSA
• Gula pada asam
nukleat adalah ribosa.
AI
RU
• Ribosa (β-D-furanosa)
adalah gula pentosa
(jumlah karbon 5).
LM
UK
IK M
13 IN
• Perhatikan penomoran.
• Dalam penulisan diberi
tanda prime(') untuk
membedakan
penomoran pada basa
nitrogen
5
4
1
3
2
LU
BI
S
PERHATIKAN
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
• Ikatan gula ribosa dengan basa nitrogen (pada atom
karbon nomor 1).
• Ikatan gula ribosa dengan gugus fosfat (pada atom
karbon nomor 5).
• Gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2
LU
BI
S
KH
2. BASA NITROGEN
AI
• Basa nitrogen berikatan dengan ikatan-b pada
atom karbon nomor1' dari gula ribosa atau
deoksiribosa.
• Pirimidin berikatan pada gula ribosa pada atom N1 dari struktur cincinnya.
• Purin berikatan pada gula ribosa pada atom N-9
dari struktur cincinnya.
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
BASA PIRIMIDIN DAN PURIN
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
Perhatikan struktur cincinnya
BI
S
BASA-BASA DALAM ASAM NUKLEAT
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
Perhatikan atom N9 (pada purin) dan N1 (pada
pirimidin) yang berikatan dengan atom C nomor 1’
dari ribosa
S
KH
KOMPOSISI BASA PENYUSUN ASAM
NUKLEAT
AOrganisme
IR
Ucoli
Escherichia
L
Khamir
M
Gandum
Salmon
Ayam
A
G
C
T
24,7
26,0
25,7
23,6
31,3
18,7
17,1
32,9
22,8
27,1
20,4
29,1
UK
27,3 22,7
IK 29,7M 20,8
13 IN
28,8
20,5
29,3
L21,5
UB
IS
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
Nukleosida (Gula Ribosa yang berikatan dengan
basa nitrogen) + satu atau lebih gugus fosforil
disebut nukleotida.
BI
S
KH
AI
• Gula ribosa yang berikatan
dengan basa nitrogen (dalam
contoh di samping adalah suatu
pirimidin, urasil dan sitosin)
pada atom karbon nomor 1‘nya
disebut ribonukleosida (dalam
contoh di samping adalah uridin
dan sitidin).
• Ribonukleosida yang
terfosforilasi pada atom karbon
nomor 5‘nya disebut
ribonukleotida (dalam contoh di
samping adalah uridilat atau
sitidilat)
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
RU
Monomer nukleotida dapat berikatan satu
sama lain melalui ikatan fosfodiester
antara -OH di atom C nomor 3‘nya
dengan gugus fosfat dari nukleotida
berikutnya.
Kedua ujung poli- atau oligonukleotida
yang dihasilkan menyisakan gugus
fosfat di atom karbon nomor 5'
nukleotida pertama dan gugus
hidroksil di atom karbon nomor 3'
nukleotida terakhir.
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
Sifat asam nukleat
KH
AI
• Sifat-sifat fisika-kimia asam nukleat meliputi stabilitas asam nukleat,
pengaruh asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan
kerapatan apung.
RU
LM
Stabilitas asam nukleat ditentukan oleh interaksi penempatan (stacking
interactions) antara pasangan-pasangan basa. Artinya, permukaan basa
yang bersifat hidrofobik menyebabkan molekulmolekul air
dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa sehingga perpasangan
tersebut menjadi kuat.
UK
IK M
13 IN
Ex:
Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan
suhu lebih dari 100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis
sempurna menjadi komponen-komponennya. Namun, di dalam
asam mineral yang lebih encer, hanya ikatan glikosidik antara gula
dan basa purin saja yang putus sehingga asam nukleat dikatakan
bersifat apurinik
LU
BI
S
• Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya
perubahan status tautomerik basa.
• Sebagai contoh,
– peningkatan pH akan menyebabkan perubahan struktur guanin dari
bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut kehilangan
sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan
terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai
ganda DNA mengalami denaturasi.
KH
AI
RU
LM
– Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam
nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea
(CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2).
UK
IK M
13 IN
• Pada RNA denaturasi berlangsung perlahan dan bersifat acak karena bagian
rantai ganda yang pendek akan terdenaturasi lebih dahulu daripada bagian
rantai ganda yang panjang.
• Pada DNA, denaturasi terjadi sangat cepat dan bersifat koperatif karena
denaturasi pada kedua ujung molekul dan pada daerah kaya AT akan
mendestabilisasi daerah-daerah di sekitarnya.
• Suhu ketika molekul asam nukleat mulai mengalami denaturasi dinamakan
titik leleh atau melting temperature (Tm).
LU
BI
S
KH
AI
• Turunan penting dari
ribosa adalah 2'deoksiribosa, sering
hanya disebut
deoksiribosa, yang pada
karbon nomor 2‘nya OH
digantikan oleh H.
• Deoksiribosa ditemukan di
DNA (deoxyribonucleic
acid)
• Ribosa ditemukan di RNA
(ribonucleic acid).
• Penggantian –OH oleh H
di atom C nomor 2
mempengaruhi struktur!
RU
LM
UK
IK M
13 IN
DNA
LU
RNA
BI
S
KH
Bentuk ASAM NUKLEAT
a.RNA
AI Ribonukleotida adalah
RUpenyusun RNA
LM
UK
IK M
13 IN
L
UB
RNA
IS
KH MASALAH RNA: KETIDAKSTABILAN
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
• DNA, yang memiliki H sebagai pengganti OH di atom C
nomor 2’, lebih stabil
KH
AI
Deoksiribonukleotida adalah
penyusun DNA
RU
LM
UK
IK M
13 IN
H
Deoksiribonukleotida
LU
DNA
BI
S
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
Watson-Crick base pairing
S
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
• DNA terdiri atas dua
rangkaian heliks anti-paralel
(paralel berlawanan arah)
yang melilit ke kanan suatu
poros.
• Ukuran lilitan aadalah 36 Å,
yang mengandung 10.5
pasangan basa per putaran.
• Kerangka yang berselangseling antara gugus
deoksiribosa dan fosfat
terletak di bagian luar.
• Ikatan hidrogen antara basa
purin dan pirimidin terletak d
bagian dalam.
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
• Basa penyusun suatu benang DNA
yang antiparallel tidak sama
melainkan bersifat komplemen
terhadap benang pasangannya.
RU
LM
UK
IK M
13 IN
• Basa C berpasangan dengan G,
sedangkan A dengan T. Hal ini
sangat bemanfaat dalam kaitan
untuk penyimpanan dan
pemindahan.
LU
BI
S
KH
• Gula 5'-deoksiribosa yang
berikatan dengan basa nitrogen
(dalam contoh di samping
adalah purin - adenin dan guanin)
AI
RU
LM
pada atom karbon nomor 1‘nya
disebut deoksiribonukleosida
(dalam contoh di samping
adalah deoksiadenosin dan
deoksiguanosine).
UK
IK M
13 IN
• Deoksiribonukleosida yang
terfosforilasi pada atom karbon
nomor 5‘nya disebut
Deoksiribonukleotida (dalam
Penyampaian Deoksiribonukleotida
contoh di samping adalah
biasanya dalam bentuk singkatan
deoksiadenilat dan
(misalnya) A, atau dA (deoksiA), atau
deoksiguanilat).
LU
BI
S
dAMP (deoksiadenosin monofosfat)
KHDEOKSIRIBONUKLEOTIDA UTAMA
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
• DNA dobel heliks dapat dikopi secara persis karena masingmasing untai mengandung sekuen nukleotida yang persis
berkomplemen dengan sekuen untai pasangannya. Masingmasing untai dapat berperan sebagai cetakan untuk sintesis
dari untai komplemen baru yang identik dengan pasangan
awalnya.
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KREPLIKASI
HA DNA
IR
UL
M
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
• DNA mengandung gen, informasi yang mengatur
sintesis protein dan RNA.
• DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan
pengaturan ekskresi gen (promoter, operator, dll.)
• Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen dari
ribosom, mesin biologis pembuat protein
• Messenger RNAs (mRNA) merupakan bahan
pembawa informasi genetik dari gen ke ribosom
• Transfer RNAs (tRNAs) merupakan bahan yang
menterjemahkan informasi dalam mRNA menjadi
urutan asam amino
• RNAs memiliki fungsi-fungsi yang lain, di antaranya
fungsi-fungsi katalis
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KHProsesnya....
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
L
UB
IS
Kesimpulan
KH
• Dari uraian di atas dapat disimpulkan beberapa fungsi dari
asam nukleat;
AI
RU
– menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasi informasi
genetik; (dapat dilihat pada macam-macam DNA)
– metabolisme antara(intermediary metabolism) ;
(dikarena asam nukleat adalah penyusun utama nukleus
sebagai tempat pusat metabolisme sel terjadi)
– reaksi-reaksi informasi energi;
– koenzim pembawa energi; (ex: ATP adalah salah satu
contoh nukleotida asam nukleat bebas yang berperan
sebagai pembawa energi
– koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa
amino dan biomolekul lainnya;
– koenzim reaksi oksidasi reduksi.
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S
KH
AI
RU
LM
UK
IK M
13 IN
LU
BI
S