1. Sel sangat kompleks namun teratur. 3. Sel mampu memperbanyak diri. 5. Sel melakukan berbagai reaksi kimiawi

Transkripsi

1 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 Teori Sel 1. Sel merupakan kesatuan struktural makhluk hidup, semua makhluk hidup tersusun atas sel. 2. Sel merupakan kesatuan fungsional makhluk hidup. Sel mengatur fungsi2 pada makhluk hidup 3. Sel adalah kesatuan pertumbuhan dari makhluk hidup. Rudolf virchow omne cellulae a cellulae 4. Sel merupakan kesatuan hereditas (sifat menurun) makhluk hidup. Sel mengandung sifat keturunan (genetik) yang diwariskan kepada keturunannya. Karakteristik Sel 1. Sel sangat kompleks namun teratur 2. Sel memiliki program genetik dan memiliki cara untuk menggunakannya 3. Sel mampu memperbanyak diri 4. Sel membutuhkan, memperoleh dan menggunakan energi 5. Sel melakukan berbagai reaksi kimiawi 6. Sel terlibat dalam berbagai aktivitas mekanis 7. Sel mampu merespon terhadap berbagai rangsang 8. Sel mampu mengatur diri 1

2 DNA plasmid Struktur sel prokariot pada bakteri DNA kromosom bakteri Golgi body vesicle microfilaments (components of cytoskeleton) STRUKTUR SEL EUKARIOT : SEL TANAMAN central vacuole rough endoplasm reticulum (rough ER) ribosomes (attached to rough ER) ribosomes (free in cytoplasm) DNA mitochondrion chloroplast smooth endoplasmic reticulum (smooth ER) DNA + nucleoplasm nucleolus nuclear envelope NUCLEUS Bakteri Agrobacterium tumefaciens flagella kapsul Membran plasma Ribosom dlm sitoplasma microtubules (components of cytoplasm) plasma membrane cell wall Fig. 4.8a, p. 59 pili Dinding sel sitoplasma 5 Tobacco Mosaic Virus (TMV): Virus RNA SEJARAH PENEMUAN BAHAN GENETIK 1. RNA, 2. molekul protein CP (kapsomer), 3. Kapsid (pelindung protein) Molekul Coat Protein (CP) pada TMV, penting untuk rekayasa tanaman Saat virus menginfeksi sel, virus menempel pada sel, asam nukleat masuk ke dalam sel, kapsid tetap di luar sel , 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 2

3 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 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 Penelitian Avery, MacLeod, dan McCarty A. Hershey dan M. Chase menggunakan P dan S radioisotop membuktikan DNA adalah pembawa informasi genetik 3

4 Apa DNA (asam deoksiribonukleat) 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. Struktur 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 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 adalahbenang ganda anti paralel, berbentuk heliks yang saling berkomplemen Mengelompokkan basa DNA menjadi purin dan pirimidin Memformulasikan model replikasi DNA 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

5 MONOMER PENYUSUN MOLEKUL DNA (deoxyribonucleic acid) Basa N Fosfat Gula ribosa 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

6 Untuk memaksimumkan pengemasan pasangan basa, kedua untaian DNA berpilin membentuk double heliks, dengan satu putaran komplementer setiap 10 pasang basa Bentuk skematik double heliks DNA Jarak antara basa nukleotida dan lekukan minor dan major dari molekul dsdna Jasad hidup/ plasmid Ukuran Molekul DNA pada beberapa jasad hidup (pico-gram) Pasangan basa (kbp) Panjang (um) E. coli 0, Plasmid Col E1 0,009x Saccharomyces (n=16) 0, Ayam (n=16) 1,260 1,3x x 10-3 Manusia (n=23) 3,25 3,3x x 10 6 Jagung (n=10) 8,40 8,4x ,5x 10 6 Organisasi DNA di dalam sel 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. Keterangan: 1 pico-g=10-12 gram, kbp= kilo base pairs= 1000 pasangan basa, n= jumlah kromosom pada keadaan haploid, 1 u= Lagiman 10-3 mm 23 6

7 Kromosom Gen dalam kromosom Skema 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

8 Contoh cdna yang mengkode enzim alcohol dehyrogenase dan chitinase (untuk sifat ketahanan tanaman) Dalam tahap analisis ekspresi gen pada tanaman Unimas Malaysia Organisasi genom pada virus dan sel Prokariot (bakteri) Genom pada Virus DNA untaian tunggal DNA untaian ganda RNA untaian tunggal RNA untaian ganda Struktur linear Struktur lingkar (circuler) Genom pada bakteri 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 31 Organisasi genom pada sel Eukariot 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

9 Struktur RNA merupakan hasil transkripsi DNA 9