Pengertian SEL
JARINGAN
ORGAN
individu
Sel (cella) – Robert Hooke : suatu ruangan kecil yang dibatasi oleh membran, yang didalamnya terdapat cairan (protoplasma) Sel: satuan terkecil makhluk hidup yang dapat melaksanakan kehidupan. a. Secara struktural- merupakan unit terkecil penyusun makhluk hidup b. Secara fungsional- menjalankan fungsi kehidupan kemudian membentuk organisme c. Mengandung materi genetik- materi penentu sifat2 makhluk hidup shg dapat diwariskan kepada keturunannya
Karakteristik Sel
Teori Sel 1.
2.
3.
4.
Sel merupakan kesatuan struktural makhluk hidup, semua makhluk hidup tersusun atas sel. Sel merupakan kesatuan fungsional makhluk hidup. Sel mengatur fungsi2 pada makhluk hidup Sel adalah kesatuan pertumbuhan dari makhluk hidup. Rudolf virchow “omne cellulae a cellulae” Sel merupakan kesatuan hereditas (sifat menurun) makhluk hidup. Sel mengandung sifat keturunan (genetik) yang diwariskan kepada keturunannya.
1.
2.
3. 4.
5. 6. 7. 8.
Sel sangat kompleks namun teratur Sel memiliki program genetik dan memiliki cara untuk menggunakannya Sel mampu memperbanyak diri Sel membutuhkan, memperoleh dan menggunakan energi Sel melakukan berbagai reaksi kimiawi Sel terlibat dalam berbagai aktivitas mekanis Sel mampu merespon terhadap berbagai rangsang Sel mampu mengatur diri
1
Struktur sel prokariot pada bakteri
STRUKTUR SEL EUKARIOT : SEL TANAMAN central vacuole
Golgi body
DNA kromosom bakteri
vesicle
rough endoplasm reticulum (rough ER)
DNA plasmid
microfilaments (components of cytoskeleton)
ribosomes (attached to rough ER)
ribosomes (free in cytoplasm) smooth endoplasmic reticulum (smooth ER)
DNA
mitochondrion chloroplast
Bakteri Agrobacterium tumefaciens
kapsul
flagella
pili
Membran plasma
Dinding sel
Ribosom dlm sitoplasma
sitoplasma
Molekul Coat Protein (CP) pada TMV, penting untuk rekayasa tanaman
nucleolus nuclear envelope
microtubules (components of cytoplasm)
NUCLEUS
plasma membrane cell wall Fig. 4.8a, p. 59
5
SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIK
Tobacco Mosaic Virus (TMV): Virus RNA
1. RNA, 2. molekul protein CP (kapsomer), 3. Kapsid (pelindung protein)
DNA + nucleoplasm
Saat virus menginfeksi sel, virus menempel pada sel, asam nukleat masuk ke dalam sel, kapsid tetap di luar sel
– 1882, Walther Flemming menemukan kromosom adalah bagian dari sel yang ditemukan Mendel – 1887, Edouard-Joseph-Louis-Marie van Beneden menemukan bahwa suatu jasad memiliki jumlah kromosom tertentu – 1902, Walter Stanborough Sutton menyatakan bahwa kromosom berpasangan – 1910, Thomas Hunt Morgan menemukan bahwa bahan pembawa sifat adalah gen yang berada di dalam kromosom – 1926, Hermann Muller menemukan bahwa sinar X dapat menginduksi mutasi – 1928, Fred Griffith menemukan perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumoniae
7
2
SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIK Perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumonia Penelitian Fred Griffith Dua galur: Smooth (S) – Virulent (gel coat) Rough (R) – Kurang Virulen
Tikus disuntik dengan galur R and galur S yang dimatikan melalui pemanasan Tikus mati dan ditemukan hanya mengandung bakteri galur S
Penelitian Avery, MacLeod, dan McCarty
– 1935, Andrei Nikolaevitch Belozersky berhasil mengisolasi DNA murni – 1941, George Beadle dan Edward Tatum menemukan hubungan mutasi dengan kerusakan proses biokimia sel – 1944, Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod dan Maclyn McCarty yang melanjutkan pekerjaan Griffith menemukan bahwa DNA adalah bahan yang menyebabkan perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumoniae
A. Hershey dan M. Chase menggunakan P dan S
radioisotop membuktikan DNA adalah pembawa informasi genetik
3
Apa DNA (asam deoksiribonukleat)
Struktur DNA
• Merupakan persenyawaan kimia yg plg penting pada mahluk hidup , yg membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari mahluk dalam keseluruhannya dari satu generasi ke generasi berikutnya. • DNA penting digunakan dlm ilmu sitologi, genetika,biomol, biologi perkembangan, biokimia dan evolusi.
Watson dan Crick (1953) Dengan dukungan data difraksi sinar-X dari Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins Dengan dukungan data analisis kimia basa nitrogen dari Erwin Chargaff Memformulasikan struktur DNA
adalah benang ganda anti paralel, berbentuk heliks yang saling berkomplemen Mengelompokkan basa DNA menjadi purin dan pirimidin Memformulasikan model replikasi DNA
Model double heliks DNA J. Watson & F. Crick berdasar: 1. Penemuan struktur asam nuklet (Pauling dan Corey) 2. Pola difraksi DNA (single-crystal X-ray analysis (Wilkins & Franklin) 3. Pola perbandingan jumlah A-T, G-C (1 : 1) – Chargaff Hukum Ekuivalen Chargaff a. Jumlah PURIN = PIRIMIDIN b. Banyaknya ADENIN = TIMIN, jumlah GLISIN = SITOSIN DNA terbentuk dari 4 tipe nukleotida (ATGC) yang berikatan secara kovalen
SUSUNAN KIMIA DNA DNA merupakan susunan makromolekuler (polimer) yang komplek, terdiri 3 macam molekul : • 1. GULA PENTOSA • 2. ASAM PHOSPHAT • 3. BASA NITROGEN - Pirimidin = Sitosin (S) dan Timin (T) - Purin = Adenin (A) dan Guanin (G)
4
MONOMER PENYUSUN MOLEKUL DNA (deoxyribonucleic acid)
Basa N
Gula ribosa Fosfat STRUKTUR KIMIA NUKLEOTIDA PENYUSUN ASAM NUKLEAT DITEMUKAN OLEH ALBERT KOSSEL (1879)
Pasangan Basa A-T dan G-C
Struktur dsDNA secara skematik dari gula phosphat sebagai tulang punggung dari basa nukleotida
5
Untuk memaksimumkan pengemasan pasangan basa, kedua untaian DNA berpilin membentuk double heliks, dengan satu putaran komplementer setiap 10 pasang basa
Jarak antara basa nukleotida dan lekukan minor dan major dari molekul dsDNA
Bentuk skematik double heliks DNA
Organisasi DNA di dalam sel
Ukuran Molekul DNA pada beberapa jasad hidup
Jasad hidup/ plasmid
(pico-gram)
Pasangan basa (kbp)
Panjang (um)
E. coli
0,004
4.700
1.250
9
2
10-3
Plasmid Col E1
0,009x
Saccharomyces (n=16)
0,014
12.057
4.172
Ayam (n=16)
1,260
1,3x 106
400x 10-3
Manusia (n=23)
3,25
3,3x 106
1x 106
Jagung (n=10)
8,40
8,4x 106
2,5x 106
Keterangan: 1 pico-g=10 -12 gram, kbp= kilo base pairs= 1000 pasangan basa, n= jumlah Lagiman kromosom pada keadaan haploid, 1 u= 10 -3 mm
F. Misher – bahan yang ada di dalam nukleus (nuclein) Kromosom atau DNA??? Kromosom:struktur kumpulan untaian ganda molekul DNA yang dikemas dalam bentuk tertentu yang kompak. Dalam inti sel eukariot, kromosom nampak saat sel mulai membelah. Sel umumnya mempunyai kromosom diploid.
23
6
Kromosom Skema kromosom
Gen dalam kromosom
Struktur kromosom yang mengemas molekul DNA pada inti sel terlihat jelas saat metafase pada pembelahan sel.
Genom: satu kesatuan gen yg secara alami dimiliki oleh satu sel / virus atau satu kesatuan kromosom jasad eukariot pada fase haploid DNA di luar kromosom: plasmid, DNA mitokondria, DNA kloroplas
Gen: unit molekul DNA (DeoxyRibonucleic Acid) atau RNA (RiboNucleic Acid) dengan panjang tertentu yang membawa informasi urutan asam amino suatu protein atau informasi suatu RNA
KODE GENETIK. DNA adl bahan genetik yang membawa informasi genetik dari sel ke sel dan dari satu generasi ke generasi berikutnya.
Gen tersusun atas daerah urutan basa nukleotida yang mengkode informasi genetik (coding gene region= exon) dan daerah tidak mengkode informasi genetik (non-coding gene region = intron). Molekul DNA membawa informasi hereditas dari sel dan komponen protein (molekul2 histon) dari kromosom mempunyai fungsi penting dalam pengemasan dan pengontrolan molekul DNA yang sangat panjang sehingga dapat muat di dalam nukleus dan mudah diakses ketika dibutuhkan Selama reproduksi, jumlah kromosom haploid, dan material genetik hanya separoh dari masing2 parental (GENOM)
Bagaimana informasi genetik tsb terdapat di dlm molekul DNA ??? Apakah dlm btk kode ? Bagaimana kode yang tersusun dalam sebuah untaian molekul DNA yang terdiri dari asam phosphat, gula deoksiribosa dan basa nitrogen? Asam fosfat dan gula deoksiribosa selalu sama, tetapi basa nitrogennya (ATGC) selalu berbeda beda
7
Contoh cDNA yang mengkode enzim alcohol dehyrogenase dan chitinase (untuk sifat ketahanan tanaman) Dalam tahap analisis ekspresi gen pada tanaman
[email protected], Unimas Malaysia
Organisasi genom pada virus dan sel Prokariot (bakteri) Genom pada Virus
Genom pada bakteri
•DNA untaian tunggal •DNA untaian ganda •RNA untaian tunggal •RNA untaian ganda •Struktur linear •Struktur lingkar (circuler)
•Kromosom terdiri atas 1 unit molekul DNA untaian ganda (double stranded) dengan struktur lingkar •Terdapat plasmid sebagai bahan genetik tambahan, berupa DNA untaian ganda struktur lingkar dengan ukuran kecil
Organisasi genom pada sel Eukariot
31
• Pada sel jamur, tanaman, hewan • Organisasi genom: promoter, coding region, terminator. Coding region: intron, dan exon • Intron: tidak ada terjemahannya ke protein • Exon: ada terjemahannya ke protein • Struktur DNA untaian ganda linear dengan ukuran jauh lbh besar dari prokariot dikemas dalam kromosom • Gen kelas I: mengkode pembentukan r RNA, Gen kelas II: mengkode pembentukan m RNA, Gen kelas III: mengkode pembentukan t RNA
32
8
Struktur RNA merupakan hasil transkripsi DNA
9
