PENYAJIAN SECARA GEOMETRI HIMPUNAN PEMBENTUK DNA

dokumen-dokumen yang mirip
REPRESENTASI GEOMETRI DARI HIMPUNAN KODON

Grup Kuosien Sebagai Representasi Dari Kode Genetik Standar Berdasarkan Kimia Nukleotida

Representasi Mutasi Kode Genetik Standar Berdasarkan Basa Nukleotida

Representasi Himpunan Barisan Kodon ke dalam Struktur Modul

BIOTEKNOLOGI. Struktur dan Komponen Sel

Adalah asam nukleat yang mengandung informasi genetik yang terdapat dalam semua makluk hidup kecuali virus.

MATERI ALJABAR LINEAR LANJUT RUANG VEKTOR

ORDER UNSUR DARI GRUP S 4

Organisasi DNA dan kode genetik

SINTESIS PROTEIN. Yessy Andriani Siti Mawardah Tessa Devitya

REKAYASA GENETIKA. By: Ace Baehaki, S.Pi, M.Si

MAKALAH BIOLOGI PERBEDAAN DNA DAN RNA

Aulia Dwita Pangestika A2A Fakultas Kesehatan Masyarakat. DNA dan RNA

Ada 2 kelompok basa nitrogen yang berikatan pada DNA yaitu

Ciri Khas Materi Genetik

TEORI GRUP SUMANANG MUHTAR GOZALI KBK ALJABAR & ANALISIS

MAKALAH BIOLOGI PERBEDAAN ANTARA DNA dengan RNA

Struktur. Ingat: basa nitrogen, gula pentosa, gugus fosfat

M A T E R I G E N E T I K

BAB IV APLIKASI MODEL HIDDEN MARKOV DISKRET PADA DNA

2 G R U P. 1 Struktur Aljabar Grup Aswad 2013 Blog: aswhat.wordpress.com

Dr. Dwi Suryanto Prof. Dr. Erman Munir Nunuk Priyani, M.Sc.

adalah proses DNA yang mengarahkan sintesis protein. ekspresi gen yang mengodekan protein mencakup dua tahap : transkripsi dan translasi.

Indikator 30. Urutan yang sesuai dengan sintesis protein adalah

BIOTEKNOLOGI PERTANIAN TEORI DASAR BIOTEKNOLOGI

Struktur DNA dan Pengaruh Perubahannya

STRUKTUR KIMIAWI MATERI GENETIK

RUANG FAKTOR. Oleh : Muhammad Kukuh

SIFAT FISIK DAN KIMIA DNA NUNUK PRIYANI. Progran Studi Biologi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara PENDAHULUAN

Sifat Lapangan pada Bilangan Kompleks

SUBSTANSIGENETIK 1. KROMOSOM 2. GEN - DNA

Modifikasi String dan Pattern untuk Mempercepat Pencocokan Rantai Asam Amino pada Rantai DNA

DNA FINGERPRINT. SPU MPKT B khusus untuk UI

BAB II LANDASAN TEORI

MATERI GENETIK. Oleh : TITTA NOVIANTI, S.Si., M. Biomed.

MATERI GENETIK A. KROMOSOM

SUBSTANSI HEREDITAS. Dyah Ayu Widyastuti

Kriteria Struktur Aljabar Modul Noetherian dan Gelanggang Noetherian

G a a = e = a a. b. Berdasarkan Contoh 1.2 bagian b diperoleh himpunan semua bilangan bulat Z. merupakan grup terhadap penjumlahan bilangan.

BAB I PENDAHULUAN. A. Latar Belakang. Struktur aljabar merupakan salah satu bidang kajian dalam matematika

BAB III. SUBSTANSI GENETIK

RNA (Ribonucleic acid)

STRUKTUR DNA MERUPAKAN MOLEKUL LINIER DENGAN BERAT MOLEKUL SANGAT TINGGI. MOLEKUL-MOLEKULNYA MERUPAKAN RANTAI POLINUKLEOTIDA YANG PANJANG.

GRUP ALJABAR DAN -MODUL REGULAR SKRIPSI SARJANA MATEMATIKA OLEH: FITRIA EKA PUSPITA

BERANDA SK / KD INDIKATOR MATERI LATIHAN UJI KOMPETENSI REFERENSI PENYUSUN SELESAI. psb-psma rela berbagi iklas memberi

1 Mengapa Perlu Belajar Geometri Daftar Pustaka... 1

5. Kerja enzim dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut, kecuali. a. karbohidrat b. suhu c. inhibitor d. ph e. kofaktor

SURVEI POLA GRUP KRISTALOGRAFI BIDANG RAGAM BATIK TRADISIONAL

PENGANTAR GRUP. Yus Mochamad Cholily Jurusan Pendidikan Matematika Universitas Muhammadiyah Malang

DNA DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN) merupakan tempat penyimpanan informasi genetik.

Kromosom, gen,dna, sinthesis protein dan regulasi

Skew- Semifield dan Beberapa Sifatnya

DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... II HALAMAN PENGESAHAN... III KATA PENGANTAR... IV DAFTAR ISI... V BAB I PENDAHULUAN...

GRUP PERMUTASI. Bambang Priyo Darminto Jurusan Pendidikan Matematika FKIP Universitas Muhammadiyah Purworejo. Abstrak

KARAKTER REPRESENTASI S n

I. PENDAHULUAN. Aljabar dapat didefinisikan sebagai manipulasi dari simbol-simbol. Secara historis

Sejak kapan manusia mengenal pengetahuan GENETIKA?

Keterkaitan Grup Spesial Uniter dengan Grup Spesial Ortogonal

BAB II KAJIAN TEORI. definisi mengenai grup, ring, dan lapangan serta teori-teori pengkodean yang

BAB II TEORI KODING DAN TEORI INVARIAN

MATA KULIAH : ALJABAR MATRIKS (2 SKS) KODE: MT 304

Nur Hidayat Lab. Bioindustri, Jur Teknologi Industri Pertanian FTP - UB

Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012

KISI KISI PENULISAN SOAL ULANGAN AKHIR SEMESTER GANJIL TAHUN PELAJARAN 2009/2010

Saya telah melihat cara membuat strand dna ini di internet dan akhirnya,,,, inilah hasilnya

BAB II LANDASAN TEORI

UNIVERSITAS GADJAH MADA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN MATEMATIKA PROGRAM STUDI S1 MATEMATIKA Sekip Utara, Yogyakarta

1. GRUP. Definisi 1.1 (Operasi Biner) Diketahui G himpunan dan ab, G. Operasi biner pada G merupakan pengaitan

TINJAUAN MIKROBIOLOGI DAN BIOKIMIA

HIMPUNAN KUBIK ASIKLIK DAN KUBUS DASAR

SMP kelas 9 - BIOLOGI BAB 6. Pewarisan Sifat pada Makhluk HidupLatihan Soal 6.1

MODUL PRAKTIKUM GENETIKA TANAMAN 1. MATERI GENETIK, DISTRIBUSI GEN DAN PEMBELAHAN SEL

Komponen Kimia penyusun Sel (Biologi) Ditulis pada September 27, 2012

DNA, RNA, DAN SINTESIS PROTEIN

BIO306. Prinsip Bioteknologi

II. KONSEP DASAR GRUP. abstrak (abstract algebra). Sistem aljabar (algebraic system) terdiri dari suatu

Asam Nukleat Kuliah Biokimia ke-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bimbingan Olimpiade SMA. Paramita Cahyaningrum Kuswandi ( FMIPA UNY 2012

MA Analisis dan Aljabar Teori=4 Praktikum=0 II (angka. 17 Juli

SILABUS MATA KULIAH : ALJABAR MATRIKS (2 SKS) KODE: MT304. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 Matriks dan Operasinya. 1. Pengertian Matriks

GENETIKA: ILMU YANG MEMPELAJARI DAN MENGANALISIS KETURUNAN (HEREDITY) ATAU KONSTANSI DAN PERUBAHAN PENGATURAN DARI BERBAGAI FUNGSI FISIOLOGIS YANG

Topik 4 DNA Sebagai Bahan Genetik

KONSTRUKSI HOMOMORFISMA PADA GRUP BERHINGGA

Invers Tergeneralisasi Matriks atas Z p

Polimerase DNA : enzim yang berfungsi mempolimerisasi nukleotidanukleotida. Ligase DNA : enzim yang berperan menyambung DNA utas lagging

Kasus Penderita Diabetes

Oleh : Muhammad Arif M. S.Pi

ASAM NUKLEAT (NUCLEIC ACID)

BIOLOGI SESI 03 SUBSTANSI GENETIK DAN LATIHAN SBMPTN TOP LEVEL - XII SMA

BAB I PENDAHULUAN. Struktur aljabar merupakan suatu himpunan tidak kosong yang dilengkapi

Variasi Fraktal Fibonacci Word

SATUAN ACARA PERKULIAHAN UNIVERSITAS GUNADARMA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

V. GENETIKA MIKROORGANISME

BAB II LANDASAN TEORI

Aljabar Linear Elementer

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II KERANGKA TEORITIS. komposisi biner atau lebih dan bersifat tertutup. A = {x / x bilangan asli} dengan operasi +

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA F A K U L T A S M I P A

Transkripsi:

PENYAJIAN SECARA GEOMETRI HIMPUNAN PEMBENTUK DNA Isah Aisah, Departemen Matematika FMIPA UNPAD, Jatinangor, isah.aisah@unpad.ac.id Abstrak Kode genetik adalah satu set instruksi untuk mentransfer data genetik yang tersimpan dalam bentuk DNA atau RNA menjadi protein. Setiap sel organisme mengandung materi genetik yang dapat mewariskan sifat kepada keturunannya. Dalam gen tersebut terdapat sebuah kode genetik yang menentukan sifat suatu organisme yang dibangun oleh basa basa nitrogen yang dimiliki oleh RNA yaitu G,A,U, dan C., misalkan N = C, U, A, G. Pada Kajian Matematika Kode Genetik ini dapat diselidiki Struktur Aljabarnya, maupun representasi Geometrinya. Paper ini bertujuan untuk melihat representasi himpunan pembentuk DNA secara geometri. Langkah yang dilakukan pertama-tama akan dilakukan pencocokkan N dengan hasil kali silang Z 2 Z 2 = 0,0, 0,1, 1,0, (1,1). Melalui pencocokkan ini maka N = C, U, A, G membentuk Grup Klein-4, Grup Ortogonal dan Grup Euclide. Selain dari itu himpunan N dapat diklasifikasikan ke dalam tiga himpunan yang memuat partisi himpunan basa nitrogen berdasarkan sifat kimia nukleotida yaitu kuat- lemah basa, amino-ketonukleotida, dan jenis basa-basa nitrogennya. Dengan adanya partisi tersebut, himpunan N= C, U, A, G akan membentuk grup faktor. Setelah struktur Aljabar diperoleh, maka dapat dilihat Representasi Geometri dari Kode genetic Standat. Penggambaran dilakukan dengan bantuan Software Geogebra dan Visual Studio. Kata Kunci : DNA,Hypercube, Kode Gentik Standar, Multycube, RNA. A. PENDAHULUAN Informasi genetik yang memprogram semua aktivitas sel terdapat dalam bentuk kode di dalam molekul DNA (deoxyribonucleic acid). DNA merupakan bahan penyusun gen yang terletak pada inti sel (nukleus). Gen merupakan suatu unit penurunan sifat yang meneruskan informasi dari induk pada keturunannya dan terdapat kurang lebih 200.000 gen di dalam DNA sel manusia. Pada molekul DNA, nukleotida dibentuk dari tiga komponen yaitu basa nitrogen, gula pentosa, dan gugus fosfat. Basanya berupa adenin (A), timin (T), guanin (G) dan sitosin (C). Molekul tersebut dipandang sebagai himpunan kode genetik standar / kodon yang merupakan suatu kode aturan Prosiding SEMNAS Pendidikan Matematika 2017 ISBN. 978-602-50629-0-2 231

penamaan asam amino berdasarkan triplet nukleotida, N= { C U, A, G} yang terdapat pada untai DNA. Fokus masalah pada penelitian yaitu melalui pencocokan C = (0, 0), U = 0, 1, A = (1, 0), G = (1, 1) akan diselidiki struktur Aljabar dari Himpunan barisan kode genetik standar., yang selanjutnya akan dilihat representasinya secara geometri sebagai multycube 3 dimensi dan hypercube 6 dimensi. B. Teori Pendukung 2.1 DNA (Deoxyribonucleic Acid). DNA merupakan struktur yang dibangun oleh molekul kompleks yang terdiri dari Gula Pentosa (deoksiribosa), Fosfat (PO 4 ), dan Basa Nitrogen [7]. Basa nitrogen dapat digolongkan menjadi dua, yaitu purin dan pirimidin. Basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G), sedangkan basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T). Sedangkan DNA berfungsi untuk membentuk RNA,dengan demikian pembentuk RNA sama dengan DNA yang berbeda hanya pada timin (T) diganti dengan Urasil (U) 2.2 GRUP Grup merupakan salah satu struktur aljabar yang banyak diaplikasikan dengan ilmu pengetahuan lainnya dan menjadi dasar dalam pembahasan mengenai struktur aljabar. Definisi 2.1 [4] Suatu himpunan tak kosong G dikatakan membentuk sebuah grup jika pada G didefinisikan suatu operasi biner dinotasikan oleh, sedemikian sehingga 1) Untuk setiap a, b, c G berlaku a b c = (a b) c (hukum asosiatif) 2) Terdapat suatu unsur e G sedemikian sehingga a e = e a = a untuk setiap a G (eksistensi suatu unsur identitas di G) 3) Untuk setiap a G terdapat suatu unsur a 1 Gsedemikian sehinggaa a 1 = a 1 a = e (eksistensi invers di G) Definisi 2.2 [3] Grup Klein-4 adalah grup dengan order empat dimana setiap elemen adalah invers bagi dirinya sendiri. Definisi 2.3 [3] Misalkan p bilangan bulat prima dan n bilangan bulat positif, maka lapangan yang terdiri dari p n unsur disebut Lapangan Galois dan dinotasikan GF(p n ). Ruang vektor banyak digunakan dalam aplikasi matematika salah satunya karena ruang vektor dapat membantu dalam memvisualisasikan persoalan matematika secara geometris. Definisi 2.4 [4] Himpunan tak kosong V dikatakan ruang vektor atas lapangan F jika V adalah grup abelian di bawah operasi +, dan untuk setiap α F, v V didefinisikan unsur αv di V yang memenuhi : 1) α v + w = αv + αw 2) α + β v = αv + βv 3) α(βv) = αβ v Prosiding SEMNAS Pendidikan Matematika 2017 ISBN. 978-602-50629-0-2 232

4) 1v = v Untuk setiap α, β F, v, w V (1 menunjukkan unsur unit F di bawah perkalian). Ruang vektor dimana skalar-skalarnya adalah bilangan biner disebut ruang vektor biner. Transformasi geometri seperti translasi, refleksi, rotasi adalah transformasi yang mempertahankan bentuk. Secara umum transformasi affine adalah transformasi yang tidak mempertahankan panjang segmen garis dan ukuran sudut. Definisi 2.5 [5] Untuk setiap fungsi komposisi dengan bentuk t v F, disebut transformasi affine dimana F adalah transformasi linear dari suatu ruang vektor dan t v adalah translasi yang bersesuaian dari vektor u. Transformasi T 0,1 P adalah suatu transformasi affine, dimana P = merupakan matriks refleksi terhadap garis y = x atas ruang vektor R dan T 0,1 adalah suatu translasi dengan vektor translasi (0,1). Untuk menggambarkan mutasi gen pada bidang geometri digunakan Jarak Hamming. Definisi 2.6 [3] Jarak Hamming antara dua vektor pada F n adalah banyak komponen yang berbeda antara kedua vektor tersebut. Dimana F n adalah lapangan hingga. Notasi d(u, v) digunakan untuk mengartikan jarak Hamming antara vektor u dan v. C. PEMBAHASAN 3.1Tiga Himpunan yang Memuat Semua Partisi N Berdasarkan Sifat Kimia Nukleotida Berdasarkan sifat kimia nukleotida, tiga himpunan yang memuat semua partisi N yang digunakan adalah himpunan 1 = C, G, U, A, 2 = C, A, U, G, dan 3 = C, U, A, G. Untuk himpunan pertama yaitu 1 mempartisi himpunan N berdasarkan klasifikasi basa kuat nukleotida yang membentuk tiga ikatan hidrogen S = {C, G} dan basa lemah nukleotida yang membentuk dua ikatan hidrogen W = U, A. Untuk himpunan kedua yaitu 2 mempartisi berdasarkan klasifikasi kimia nukleotida yaitu amino nukleotida M = {C, A} dan keto nukleotida K = {U, G}. Himpunan ketiga yaitu 3 mempartisi berdasarkan jenis basa nukleotida pirimidin Y = {C, U} dan purin R = {A, G}. Pada paper ini hanya akan dibahas representasi berdasarkan himpunan 2 dalam bentuk hypercube dan multicube [1] Untuk melihat Representasi dalam bentuk multicube, pencocokan awal adalah urutan (C, U, A, G) yang akan dikaitkan dengan partisi 2. Dalam partisi ini matriks yang digunakan adalah matriks A = 1 1 dan matriks B =. Karena kedua 1 1 matriks tersebut merupakan anggota partisi 2. Prosiding SEMNAS Pendidikan Matematika 2017 ISBN. 978-602-50629-0-2 233

Empat translasi yang mungkin untuk merepresentasikan mutasi gen adalah T C, T U, T A, dan T G. Translasi T C adalah translasi yang mempertahankan struktur dari tiga partisi 1, 2, dan 3 dari N. Tiga translasi non trivial lainnya diilustrasikan dalam diagram berikut: Gambar 3.1 Translasi Non Trivial N Empat transformasi pertama yang dikenakan pada partisi ini adalah transformasi dengan matriks B yang dikomposisikan dengan setiap translasi T C, T U, T A dan T G, yaitu T C B = B, T U B, T A B, dan T G B. Matriks B adalah matriks transformasi yang mengubah A menjadi G dan sebaliknya serta mempertahankan C dan U. Hal ini diperoleh dari perhitungan berikut. Misalkan x, y = x y Z 2 2 atau anggota N melalui pencocokan Z 2 2 = 0, 0, 0, 1, 1, 0, (1, 1) dan y adalah hasil transformasi atau x bayangan dari y dengan matriks B, sehingga y = B x y = 1 1 = x x + y x y Selanjutnya akan ditinjau Transformasi dengan matriks A 21, yaitu A 21 = 1 1 Misalkan, pilih kodon CGU, Maka dengan matriks transformasi A 21, bayangan atau hasil transformasinya diperolehmelalui perhitungan berikut : a) Untuk basa urutan pertama pada urutan (C, G, U) y = 0 1 = 0 0 C Jadi, bayangan C = C. b) Untuk basa urutan kedua pada urutan (C, G, U) y = 1 1 1 1 = = A Jadi, bayangan G = A. c) Untuk basa urutan ketiga pada urutan (C, G, U) y = 0 1 1 1 = U Jadi, bayangan U = U. Jadi, dari perhitungan di atas diperoleh (C, G, U, A) A 21 (C, A, U, G). Perhitungan yang sama dilakukan untuk 63 kodon lainnya. Selanjutnya dengan perhitungan yang sama dan berdasarkan transformasitransformasi yang ada akan diperoleh 8 penyajian kode secara geometrinya. Berikut akan ditampilkan representasi berdasarkan matriks Transformasi A 21. Jadi, pengurutan (C, U, A, G) jika dikenakanmatriks transformasi B akan menjadi pengurutan (C, U, G, A). Prosiding SEMNAS Pendidikan Matematika 2017 ISBN. 978-602-50629-0-2 234

Berubah menjadi : Gambar 3.2 (C,U,A,G) Gambar 3.3 (C,A,U,G) HYPERCUBE Pencocokan awal adalah urutan (C, U, A, G) yang akan dikaitkan dengan himpunan 2. Dalam himpunan ini matriks yang digunakan untuk transformasi awal adalah matriks A 12 = 1 1 atau A 21 = 1 1. Dengan memilih matriks A 21 sebagai transformasi awal sehingga urutan (C, U, A, G) akan berubah menjadi (C, U, G, A). Sehingga dengan matriks tersebut merubah G menjadi A dan sebaliknya mempertahankan C dan U. Selanjutnya dengan menggunakan unsur dari grup Euclidean E 2 (Z 2 ) [2]; yaitu, 0 0,,,,,, 1 1,, 0 0,,,,, dan, 1 1 pada pengurutan awal (C, U, G, A) akan dihasilkan (C, U, G, A), (U, C, A, G), (G, A, C, U), (A, G, U, C), (C, G, U, A), (U, A, C, G), (G, C, A, U), dan (A, U, G, C). Sehingga ada delapan perubahan pengurutan berdasarkan 2. Perubahan pertama berdasarkan 2 dilakukan dengan unsur grup Euclidean yang pertama yaitu, 0 terhadap pengurutan 0 awal (C, U, A, G) yang telah di transformasikan dahulu dengan matriks A 21 menjadi (C, U, G, A). Sehingga didapat pencocokan baru yaitu C = 0,0, U = 0,1, G = 1,0, dan A = (1,1) kemudian ditransformasi sebagai berikut, Untuk perubahan basa C = 0 y 0 + 0 0 = 0 0 = C Untuk perubahan basa U = 0 y 1 + 0 0 = = U Untuk perubahan basa A = 1 y 0 + 0 0 = = G Untuk perubahan basa G = 1 y 1 + 0 0 = 1 1 = A Sehingga pencocokan awal mengalami perubahan oleh transformasi, 0 0 menjadi (C, U, G, A). Berikut adalah gambar geometri dari perubahan oleh transformasi, 0 0 berdasarkan 2 dalam ruang berdimensi enam melalui dua kubus yang dapat dipandang sebagai subset dari hypercube NNN. Prosiding SEMNAS Pendidikan Matematika 2017 ISBN. 978-602-50629-0-2 235

Gambar 3.4 Perubahan (C, U, G, A) C, U, A, G menjadi Dengan cara yang sama dapat diperoleh representasi untuk kodonkodon yang lainnya. D. KESIMPULAN Himpunan Kode Genetik Standar atau himpunan Kodon dapat direpresentasikan secara geometri. Sebelum memperoleh represnetasi, maka pada kedua kasus dilakukan transformasi- transformasi yang bersesuaian,. Untuk multycube transformasi yang digunakan merupakan transformasi yang umum digunakan. Untuk memperoleh hypercube digunakan anggota dari grup Euclidean E 2 (Z 2 ) NewYork :John Wiley 7 Sons [5] Jose, M. V., R.Morgado, E., Sanchez, R., & Govezensky, T. (2012). The 24 Possible Algebraic Representation of the Standard Genetic Code in Six or Three Dimensions. Advanced Studies in Biology, 119-152.. [6] Procesi, C. (2006). Orthogonal and Symplectic Groups. In S. Axler, & K. Ribet (Eds.), Lie Groups An Approach Through Invariants and Representations (p. 117). North America: Spinger. [7] Rachmawati, F., Urifah, N., & Wijayati, A. (2009). Materi Genetik. In Erminawati (Ed.), Biologi (pp. 42-53). Jakarta: Pusat Perbukuan. DAFTAR PUSTAKA [1] A.Jimenez Montano, M., la, C. R., Basanez, M., & Poschel, T. (1996). On the Hypercube Structure of the Genetic Code. World Scientific, 445. [2] Baez, J. (2008). The Euclidean Group. and Euclidean Group. In A Survey of Modern Algebra (p. 272). New York: Macmillan Publishing Co., inc. [3] Galian, J. A. (2010). Contemporary Abstract Algebra (7nd ed.). USA. [4] Herstein (1964). Topics in Algebra, Prosiding SEMNAS Pendidikan Matematika 2017 ISBN. 978-602-50629-0-2 236