RESUMESKENARIO 2BIOLOGI MOLEKULAROleh kelompok G:

FAKULTAS KEDOKTERANUNIVERSITAS JEMBER2012

I. KLARIFIKASI ISTILAH :1. Plasmid : Materi genetik di luar kromosom dan dapat bereplikasi sendiri2. Enzim Restriksi: Memotong rangkaian DNA tanpa merusak basa nitrogen dan fosfat3. EcoR1: Enzim endonuklease yang diisolasi dari bakteri Escherichia coli, restriction modification system memotong sekuen G/AATTC4. Double Helix: Konfigurasi lazim DNA untai ganda dua rantai polinukleotida, anti parallel, komplementer yang terpilin satu sama lain membentuk helix dengan ganda fosfat dan ikatan dalam ATPdan trifosfat, dan rantai double helix berpilin sebagai pewaris sifat dan sintesis protein.5. DNA Ligase: Enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara ujung 5 fosfat dan 3 hidroksil dengan diikuti pemecahan ikatan pirofosfat dan juga hydrogen antara pasangan basa yang menghubungkan dua rantai.6. Rekayasa Genetika: Kegiatan memanipulasi untuk mendapatkan produk dengan cara membuat DNA rekombinan7. DNA: Pembawa materi genetik suatu organism

I. RUMUSAN MASALAH1. Strukur dan Fungsi Sel 1.1 DNA 1.2 RNA 2. Dogma Central3. Replikasi DNA4. Sintesis Protein4.1 Transkripsi4.2 Translasi5. Dasar-dasar Enzim 5.1 Cara Kerja Enzim 5.2 Fungsi Enzim5.3 Sifat Enzim5.4 Faktor Yang Mempengaruhi Kerja Enzim6. Rekayasa Genetika6.1. Definisi6.2 Teknik-teknik Rekayasa Genetika7. Mutasi Gen

II. TUJUAN BELAJAR1. Untuk mengetahui dan memahami strukur dan fungsi sel DNA dan RNA2. Untuk mengetahui dan memahami dogma central3. Untuk mengetahui dan memahami replikasi DNA4. Untuk mengetahui dan memahami sintesis protein5. Untuk mengetahui dan memahami dasar-dasar enzim6. Untuk mengetahui dan memahami rekayasa genetika7. Untuk mengetahui dan memahami mutasi gen

III. ANALISIS MASALAH1. Struktur dan Fungsi Sel1.1 DNA3.2.1.1.1 Struktur DNA Memiliki gula deoksiribosa. Susunan basa primidin, yakni Sitosin dan Timin. Rantai Panjang, Ganda dan Berpilin. Terdapat di nukleus, kloroplas, mitokondria. Kadarnya Tetap (karena tidak dipengaruhi sintesis protein) Tersusun atas 2 rantai polinukleotida, berputar mengelilingi sumbu sehingga membentuk helix ganda yang berputar ke kanan anti parallel. Polimer DNA terdiri dari 3 komponen :1. Gugus fosfat2. Gula dioxiribosa3. Basa nitrogenPurin :Adenin, Guanin Pirimidin :Timin, SytosinNukleutida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine monophosphate (AMP), Guanine monophosphate (GMP), Cytidine monophosphate (CMP), Thymidine monophosphate (TMP) dan Uridine monophosphate (UMP). Macam-macam nukleusida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A), Guanosine (G), Cytidine (C), Thymidine (T) dan Uridine (U).DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda.Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, danbasa nitrogen, yang berinteraksi denganuntai DNA satunya pada heliks.Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut.Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), dantimin (T). Adenin berikatan 2 atom hidrogen dengan timin, sedangkan guanin berikatan 3 atom hirogen dengan sitosin, sehingga ikatannya lebih kuat dari pada Adenin - Timin. Jumlah Adenin harus sama dengan Timin, sedangkan Guanin harus sama dengan Sitosin

Satu molekul gula dan satu molekul basa disebut "nukleosida" Sebuah nukleotida selalu memiliki ujung 3 OH dan 5P, sehingga dalam double helix menurut model Watson-Crick terdapat satu buah pita dengan arah 3 5, sedangkan pita pasangannya 5 3. Letak DNAa. Nukleus : memiliki persentase yang besar, sekitar 99%, berasosiasi dengan histon, melakukan sintesis untuk seluruh organel, jumlah nukleotida sekitar ratusan ribu, dan berbentuk linier.b. Sitoplasma : sintesis protein digunakan sendiri 45%, selebihnya berasal dari inti, jumlah nukleotida puluhan ribu, dan berbentuk cincin. Terdapat pada mitokondria, plastid.Fungsi:1. Pembawa informasi genetic suatu organisme.2. Informasi genetic tersebut dipakai sebagai acuan proses sintesis semua protein dan diturunkan kepada sel anak. 3. Setiap sel dalam suatu organisme mempunyai informasi genetik yang sama tetapi ekspresi gen antara sel satu dengan lainnya dapat berbeda.

1.2 RNAa) stuktur RNA Pada umumnya molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA Berbentuk pita tunggal (single strand) Kadang-kadang terdapat bagian rantai yang komplementer dan anti parallel Jumlah sitosin tidak harus sama dengan guanine dan jumlah adenine tidak perlu sama dengan urasil. RNA dapat dihidrolisis dengan alkali menjadi 2,3-diester siklik.

b) macam-macam RNA1. RNA messenger / RNA duta (tergantung sintesa protein) Dibentuk oleh DNA saat dibutuhkan untuk sintesa protein Dibentuk di nukleus kemudian menuju ke ribosom Fungsi:Membawa kode genetic tentang sintesa protein dari DNA ke ribosom. Kode tersebut berupa triplet basa pada RNA m, kadar berubah-ubah tergantung laju sintesa protein. 2. RNA transfer (tRNA) Dibentuk di nukleus oleh DNA Letaknya di plasma sel saat dibutuhkan atau tiduhkan atau tidak Molekulnya terkecil Bentuk seperti daun semanggi dengan 4 lengkung penting:a. Ujung pengikat asam amino -Terdapat ikatan ACC -Bagian karboksial asam amino berikatan dengan hidroksil dari adenosine.b. Lengkungan anti kodon Pengenal kodon Melekat berpasangana dengan kodon mRNA c. Lengkukng pengenal enzim aktifator asam amino yang bersangkutan d. lengkung pengenal ribosom Diperlukan pada pengikatan tRNA ke ribosom Fungsi : Menerjemah kode genetic yang dibawa oleh mRNA Mengikat dan mengangkut asam amino dari plasma ke ribosom3. RNA ribosom (rRNA) Dibentuk oleh DNA yang terletak di bagian nucleolus. Ribosom sebagai tempat sintesa protein memiliki sub unit: Sub unit besar (3 mol rRNA yang berikatan dengan tRNA) Sub unit kecil (1 mol tRNA yang berikatan dengan mRNA) Berfungsi untuk menyusun ribosom bersama dengan protein.c. Perbedaan DNA dan RNANOBedaDNARNA

1LetakDalam nucleus, mitokondria, plastisida, sentriolDalam nukleus dan sitoplasma, terutama di ribosom

2Bentuk dan Rantai Ganda dan sangat panjang (double helix), berpilinTunggal dan pendek (linear), tidak berpilin

3FungsiSintesa protein, pengendalian factor genetic, pembentuk RNA Pelaksana sintesa protein

4KadarTidak dipengaruhi laju sintesa protein (tetap)Berubah dipengaruhi laju sintesa protein

5Komponen basaPurin : Adeni dan guaninPirimidin : Sitosin dan timinPurin : Adenin dan GuaninPirimidin : Sitosin dan urasil

6Komponen gulaDeoksiribosa( ribosa yang kehilangan satu atom oksigennya)Ribosom

7.Jumlah basa nitrogenJumlah A=T, G=C karena double heliksJumlah A tidak sama dengan T dan G tidak sama dengan C karena rantai tunggal

2. Dogma CentralDogma sentral adalah proses ekspresi gen yang mengikuti tahapan-tahapan dalam info genetik yang terdiri proses dasar replikasi DNA, transkripsi DNA menjadi RNA, dan translasi RNA menjadi protein atau polipeptida. Atau Semua informasi yang terkandung dalam DNA, kemudian akan digunakan untuk menghasilkan molekul RNA melalui transkripsi, dan beberapa informasi pada RNA tersebut akan digunakan untuk menghasilkan protein melalui proses yang disebut translasi. Ada juga yang mengartikan dogma central adalah proses ekspresi gen dari DNA > RNA > proteinSubstansi yang terlibat dalam dogma central1. ProteinPengertianSenyawa gabungan yang mengandung atom karbon,oksigen,hydrogen dan nitrogen serta protein-potein yang mengandung sulfur dan fosfor. Asam amino yang merupakan dasar pembentuk polimer protein panjang,mengandung satu gugus asam karboksil dan sedikitnya satu gugus amino,kedua gugus tersebut terikat pada atom karbon yang sama.Setiap asam amino mempunyai anak rantai yang disebut gugus R.Asam amino bergabung membentuk protein melalui reaksi kondensasi (dehidrasi) antara gugus karboksil dari salah satu asam amino dan gugus amino dari asam amino lain. Asam amino yang berikatan tersebut dinamakan ikatan peptida,dan senyawa yan terbentuk adalah senyawa peptida.2. Asam nukleata. PengertianStruktur molecular kompleks yang terdiri darikarbon,hydrogen,oksigen,nitrogen dan fosfor.Asam nukleat adalah molekul turunan dan pengatur fungsi protein dalam sel.b. Jenis-Deoksiribosanukleat (DNA) yang dapat ditemukan dalam kromosom semua makhluk hidup dan memiliki kemampuan untuk menggandakan dirinya-Ribonukleat yang berfungsi dalam sintesis protein di bawah perintah DNAc. FungsiBeberapa nukleotida ada dalam sel hidup sebagai bagian dari molekul lain.contohnya:-Nukleotida siklik,merupakan pembawa pesan intraseluler-Adenosin trifostat,molekul berenergi tinggi yang dapat menyimpan energy untuk dilepaskan-Koenzim,membantu enzim menjalankan fungsinya sebagai katalis biologis3. Replikasi DNAMekanisme replikasi DNA: Pembukaan rantai double helixEnzim helicase membuka rantai double helix tersebut secara progresif yang dibantu oleh suatu protein spesifik yaitu SSbs dengan unwiding molekul yang memberati setiap rantai DNA sehingga DNA yang telah terurai tidak berpilin kembali. Diperlukan molekul swivel untuk memutuskan rantai polinukleotida sehingga pilinan heliks ganda akan terurai. Rantai yang putus tersebut akan segera disambung kembali dan enzim yang berperan pada pemutusan maupun penyambungan kembali rantai yang putus tadi adalah enzim DNA topoisomerase. Replikasi DNA Replikasi dimulai saat double helix telah membuka. Proses replikasi berjalan dari ujung 5-3. Enzim primase akan membentuk RNA primer. Setelah terbentuk RNA primer, DNA polymerase III akan menempel pada untaian tunggal DNA dan kemudian bergerak sepanjang rantai untuk membentuk salinannya.Akibat proses replikasi DNA berlangsung dari 5-3 maka nantiny, salah satu untaian DNA akan selesai membentuk salinannya terlebih dahulu yang disebut Leading Strand Template. Sedangkan untaian DNA yang lain akan memliki bagian yang kosong, sehingga primase akan mensintesis RNA primer kembali dan melakukan replikasi lagi, akibatnya akan terbentuk fragmen-fragmen yang disebut Fragmen Okazaki. Untaian DNA yang terdiri dari fragmen okazaki itu dinamakan Lagging Strand Template. RNA primer yang sudah tidak dipakai lagi akan dibuang oleh DNA polymerase I dari ujung-ujung yang terpisahkan, disatukan lagi oleh enzim Ligase.4. Sintesis Protein4.1 TranskripsiTranskripsi adalah proses pembentukan RNA berdasrkan cetakan pada DNA. Transkripsi tidak terjadi pada seluruh molekul DNA, tetapi hanya terjadi pada satu rantai DNA dan hanya terjadi pada gen atau serangkaian gen. Dalam 1 molekul DNA rantai ganda dapat dijumpai banyak jenis dan jumlah gen. Arah polimerisasi transkripsi adlah 5 ke 3. Rantai DNA yang dijadikan sebagai cetakan untuk sintesis RNA disebut rantai cetakan DNA. Proses transkripsi secara garis besar dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu inisiasi (permulaan), tahap perpanjangan rantai (elongasi), dan tahap terminasi (termination).

Adalah proses penyalinan kode-kode genetic yang ada pada DNA menjadi molekul RNA. Transkripsi mengawali ekspresi sifat-sifat genetic yang nantinya akan muncul sebagai fenotip.Transkripsi : pembentukan RNA oleh DNA. DNA ada dua macam, yaitu : DNA template dan DNA complement (antisense strand). Yang digunakan yaitu DNA template, utas DNA 3-5. Enzimnya menggunakan RNA polimerase, diawali oleh basa promoter. RNA m ditranskripsi dalam nukleus, RNA r ditranskripsi dalam nucleolar organizing center. RNA r mensintesa protein dalam inti, dan bergabung dalam sub unit besar dan kecil. Protein dan RNA r bergabung menjadi ribsom yang kemudian dikeluarkan. RNA r menggunakan enzim RNA polimerase I.1. TranskripsiTranskripsi adalah proses pembentukan RNA berdasarkan cetakan pada DNA. Macam-macam rantai DNA : DNA template (sense strand) : rantai (-) DNA complement (antisense strand) : rantai (+). Yang digunakan dalam pencetakan RNA yaitu DNA template, utas DNA 3-5. Enzimnya menggunakan RNA polimerase, diawali oleh basa promoter. RNA m ditranskripsi dalam nukleus, RNA r ditranskripsi dalam nucleolar organizing center. RNA r mensintesa protein dalam inti, dan bergabung dalam sub unit besar dan kecil. Protein dan RNA r bergabung menjadi ribsom yang kemudian dikeluarkan. RNA r menggunakan enzim RNA polimerase I.Proses transkripsi tidak terjadi pada seluruh molekul DNA, tetapi hanya terjadi pada gen atau serangkaian gen. Transkripsi tidak terjadi pada seluruh molekul DNA , dan hanya terjadi pada gen atau serangkaian gen.Tahapan trankripsia. Tahap InisiasiEnzim RNA polymerase menempel dan berkerja pada rantai DNA pada daerah inisiasi. Enzim polymerase membuka ikatan hydrogen selanjutnya melakukan pencetakan basa nitrogen dalam brntuk rantai mRNA.b. Tahap ElogasiProses pencetakan kode genetic pada rantai mRNA berjalan terus sejajar dengan rantai DNA sehingga menjadi memanjang.c. Tahap TerminasiEnzim RNA polymerase berhenti bekerja dan melepaskan diri dari ujung daerah terminasi dan secara bersamaan mRNA lepas.

Setelah proses transkripsi selesai, selanjutnya mRNA akan segera meninggalkan inti menuju ribosom kecil. Diribosom kecil mRNA akan menempel suatu sisi yang sesuai dengan kode genetic pada mRNA. Dampaknya tRNA yang berada di sitoplasma segera mengikat asam amino yang sesuai dengan kode genetiknya dan segera menyusul mRNA ke ribosom. Tahap selanjutnya translasi.

3.3 TranslasiPada intinya, translasi ini adalah proses penerjemahan kode basa nitrogen yang dibawa oleh rantai mRNA dengan asam amino-asam amino yang sesuai. Translasi terjadi di sitoplasma, tepatnya di ribosom. Proses ini dimulai saat keluarnya rantai mRNA dari nucleus menuju ke sitoplasma, kemudian mRNA menempel pada ribosom. Bersamaan dengan itu, datanglah rantai tRNA menuju ke ribosom dengan membawa asam amino yang sesuai dengan kode basa nitrogen yang dibawa oleh rantai mRNA. Maka terbentuklah asam amino-asam amino tersebut. Kemudian asam amino itu saling berikatan membentuk rantai, yang dinamakan rantai polipeptida.Tahap-tahap pada translasi:a. Tahap Insiasi Untuk memulai biosintesis protein diperlukan tiga protein faktor inisiasi (IF-1, IF-2, IF-3). Pengikatan ke-3 faktor pada ribosom sub unit kecil IF-2 mengikat molekul GTP dan membantu pengikatan tRNA pemula (tRNAfmet ). Pengikatan mRNA pada ribosom sub unit kecil 30S terjadi melalui pembentukan pasangan basa antara urutan Shine-Dalgarno (SD) dengan komplemennya yang terdapat pada 16S rRNA SD biasanya merupakan daerah urutan SD 10 nukleotida purin pada mRNA, sebelum kodon inisiasi metionin Setelah terjadi pengikatan mRNA dan tRNA pemula mengenali kodon AUG yang mengkode metionin, IF-3 dilepaskan. Selanjutnya, terjadi hidrolisis GTP menjadi GDP dan Pi, pelepasan IF-2 dan IF-1, penggabungan ribosom sub unit besar 50S. Penggabungan sub unit 50S menghasilkan kompleks 70S yang siap untuk menerima tRNA berikutnya. Sub unit 50S mempunyai dua tempat untuk pengikatan tRNA, yaitu peptidyl site (P) dan aminoacyl site (A). Exit site (E) adalah tempat untuk tRNA yang sudah kosong Kodon inisiasi AUG mengikat tRNAfmet pada P site. b. Tahap Elongasi Diperlukan: EF (elongation factor), enzim peptidil transferase, GTP. Asam amino dibawa oleh faktor perpanjangan/EF ke A site Terjadi pembentukan ikatan peptida oleh peptidil transferase antara tRNA pada P site dengan tRNA pada A site Peptidil transferase akan melepaskan asam amino dr tRNA yg menempati situs P, dan menggabungkannya pada asam amino yg ada pd situs A Proses perpanjangan berulang sampai menemukan kodon terminasi UAA, UAG, dan UGA

c. Tahap terminasi Reaksi perpanjangan rantai berjalan terus sampai pada suatu ketika yang berada di situs A adalah kodon terminasi (UAG, UAA, atau UGA). Tidak ada tRNA yang dapat mengenali kodon terminasi. Kodon terminasi ini akan dikenali oleh protein khusus yang dikenal dengan Release Factor dengan memicu pelepasan polipeptida yang telah lengkap dari peptidil tRNA. Reaksi perpanjangan rantai berjalan terus sampai pada suatu ketika yang berada di situs A adalah kodon terminasi (UAG, UAA, atau UGA). Tidak ada tRNA yang dapat mengenali kodon terminasi. Kodon terminasi ini akan dikenali oleh protein khusus yang dikenal dengan Release Factor dengan memicu pelepasan polipeptida yang telah lengkap dari peptidil tRNA.

Jenis Asam Amino yang dihasilkan dari proses translasi RNA Asam amino esensial1. Histidin : pertumbuhan fisik & mental, menyembuhkan rematik.2. Leusin : untuk pertumbuhan3. Isoleusin : pertumbuhan bayi dan keseimbangan nitrogen pada orang dewasa.4. Lisin : menyembuhkan penyakit herpes dan kelamin5. Metionin : menjaga kenormalan metabolisme dan menghilangkan kantuk6. Threonin dan valin : menyeimbangkan nitrogen7. Tritofan: untuk produksi serotonin pada otak. Asam amino non esensial, 1. Arginin: menjaga kesehatan ginjal2. Alanin: menjaga kesehatan fungsi hati3. Asam Glutamat: menjaga kesehatan fungsi otak4. Prolin: penyerapan zat gizi tubuh

5.Dasar-Dasar Enzim 5.1 Cara Kerja Enzim- Menurunkan energiaktivasi - E aktivasi: jumlah E yang diperlukan untuk membawa semua molekul dalam satu mole suatu bahan pada suatu suhu tertentu dari keadaan awal menuju keadaan transisi -Cara enzim bereaksi dengan subtrat ada 2 cara, yakni : Induced fit, sisi aktif enzim dapat berubah bentuk seuai dengan bentuk substratnya (sisi aktif enzim menyesuaikan sengan subatratnya) Lock and key, enzim dimisalkan sebagai gembok dan substrat adalah kuncinya. Antara sisi aktif enzim memiliki bentuk yang serupa dengan substratnya sehingga keduanya telah pas. 5.2 Fungsi Enzim-Transduksi sinyal dan regulasi sel: enzim kinase dan fosfatase-Menghasilkan pergerakan tubuh :myosin menghidrolisis ATP untuk kontraksi otot-Sisem pencernaan hewan: amilase untuk memecah molekul pati (http://www.e-dukasi.net)

5.3 Sifat Enzim Enzim merupakan biokatalisator yang mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi Thermolabil. Muda rusak bila dipanaskan lebih dari 60C Merupakan senyawa protein, sehingga sifat protein masih melekat pada enzim Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya terjadi sangat cepat dan berulang-ulang Umumnya enzim bekerja mengkatalis reaksi satu arah, meskipun ada yang mengkatalis reaksi dua arah Bekerjanya spesifik, karena sisi aktif enzim setangkup dengan permukaan substrat tertentu Umumnya enzim tidak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat yang disebut kofaktor Enzim dibentuk dalam protoplasma sel Bekerja di dalam sel tempat sintesisnya (endoenzim) maupun di tempat lain diluar tempat sintesisnya (eksoenzim) Sebagian besar enzim bersifat endoenzim Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, dan hidrofil Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anion Enzim sangat peka terhadap factor-faktor yang menyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH,dll. Enzim dapat dipicu ataupun dihambat aktifitasnya Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseimbangan reaksi Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim tetap baik sebelum maupun sesudah reaksi berlangsung Enzim bermolekul besar Enzim bersifat khas/spesifik

5.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim1. Pengaruh konsentrasi enzim Pengaruh konsentrasi enzim terhadap kecepatan reaksi kimia adalah berbanding lurus, artinya makin tinggi konsentrasi enzim, makin cepat reaksi kimia berlangsung.

1. Pengaruh konsentrasi substratJika kadar enzim tetapdan konsentrasi substratnya ditingkatkan maka pada suatu ketika hasil akhir dari suatu reaksi kimia juga akan meningkat.

1. Pengaruh pHJika pH lingkungan dinaikkan, aktivitasnya akan menurun, bahkan enzim tersebut akan rusak

1. TemperaturMakin tinggi suhu mengakibatkan reaksi kimia yang dipengaruhi enzim bekerjalebih .

1. Pengaruh aktivator dan inhibitor (zat penghambat)Aktivator digunakan untuk mengaktifkan enzim agar dapat bekerja dengan baik. Selain aktivator ada pula inhibitor (zat penghambat kegiatan enzim).Ada dua jenis inhibitor, yaitu : Inhibitor kompetitif adalah zat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan substrat sehingga dapat bergabung dengan sisi aktif enzim. Terjadi kompetisi antara substrat dengan inhibitor untuk bergabung dengan sisi aktif enzim (misal feed back effect). Inhibitor non kompetitif adalah zat penghambat menyebabkan struktur enzim rusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok lagi dengan substrat.

5.5 Enzim yang Digunakan dalam Rekayasa GenetikaMolekul DNA dapat didepolimerisasi menjadi komponen dasar penyusunnya (yaitu nukleutida) menggunakan enzim nuclease. Enzim tersebut terdiri dari beberapa tipe , yaitu : 1. DNAse (Mendepolimerisasi DNA), dibagi dua :1. Eksonuklease,yaitu DNAse yang memotong DNA dari ujung molekul 5 atau dari ujung 31. Endonuklease,yaitu DNAse yang memotong DNA dari bagian dalam untaian DNA2. RNAse (Mendepolimerisasi RNA)Ada beberapa enzim endonuclease yang bersifat khusus, disebut dengan endonuclease restriksi. Enzim ini memiliki kekhususan karena hanya memotong DNA untai ganda yang mempunyai urutan nukleotida tertentu. Dibedakan menjadi 3 tipe yaitu :Enzim endonuclease restriksi Tipe IMerupakan enzim nuclease yang kompleks, misalnya enzim yang ada pada E.coli B (disebut enzim EcoB) dan E.coli K12 (disebut EcoK). Enzim ini memerlukan ATP, Mg2+, dan S-adenosil metionin sebagai kofaktor. Enzim ini mengenali urutan nukleotida tertentu(recognition site) yang berupa urutan pasangan basa sebagai berikut:EcoK mengenali urutan 5-AACNNNNNNGTGCA-3EcoB mengenali urutan 5-TGANNNNNNNNTGCT-3N menyatakan basa nukleotida apa saja(tidak spesifik)Meskipun enzim ini secara spesifik mengenali daerah tertentu, namun enzim ini memotong daerah berlainan dengan daerah pengenalannya tersebut sehingga pemotongannya tidak spesifik. Enzi mini tidak terlalu banyak digunakan dalam rekayasa genetikaEnzim endonuclease restriksi Tipe IIDaerah yang dipotong dan dikenali bersifat spesifitas dan terletak pada bagian yang sama. Enzim ini sangat stabil dan hanya memerlukan Mg2+ sebagai kofaktor. Contoh :Enzim EcoR1, diisolasi dari bakteri E.coli RY13,memiliki daerah pengenalan dan pemotongan 5-GAATC-3. Enzin EcoR1 secara spesifik memotong ikatan G dan A sehingga hasil pemotonganya menghasilkan molekul DNA dengan ujung yang tidak sama panjang dan sering disebut ujung kohesif atau ujung lekat (cohesive end atau sticky end)5-GAATTC-33-CTTAAG-5Kedua ujung hasil pemotongan tersebut dengan mudah disambung lagi menggunakan enzim DNA ligase.Enzim AluI merupakan contoh lain yang mengenali dan memotong daerah yang berbeda sehingga ujung yang dihasilkan berbeda. Enzi mini mengenali urutan 5-AGCT-3 dan memotong DNA tersebut dengan ujung tumpul (blunt end) karena memotong ikatan antara G dan C. enzim tipe ini banyak digunakan dalam rekayasa genetika.Enzim endonuclease restriksi Tipe IIIMemotong DNA pada bagian spesifik tapi pada daerah yang berdekatan dengan daerah pengenalannya. Enzi mini memerlukan ATP,dan Mg2+ namun tidak S-adenosil metionin. Contoh adalah enzim HgaI yang mengenali urutan basa nukleotida 5-GACGC-3, tetapi memotong DNA pada urutan basa kelima atau kesepuluh dari urutan yang dikenal tersebut.Enzim ini sangat jarang digunakan dalam rekayasa genetika.

1. Rekayasa Genetika5. DefinisiRekayasa genetika merupakan transplantasi atau pencangkokan satu gen ke gen lainnya dimana dapat bersifat antar gen dan dapat pula lintas gen sehingga mampu menghasilkan produk. Rekayasa genetika juga diartikan sebagai perpindahan gen.Teknologi Rekayasa Genetika merupakan inti dari bioteknologi didifinisikan sebagai teknik in-vitro asam nukleat, termasuk DNA rekombinan dan injeksi langsung DNA ke dalam sel atau organel; atau fusi sel di luar keluarga taksonomi; yang dapat menembus rintangan reproduksi dan rekombinasi alami, dan bukan teknik yang digunakan dalam pemuliaan dan seleksi tradisional.Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Misalnya, gen dari sel pankreas manusia yang kemudian diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. Coli yang bertujuan untuk mendapatkan insulin5. Teknik-Teknik Rekayasa Genetika1. Rekombinasi DNATeknologi DNA rekombinan merupakan salah satu jenis rekayasa genetika yang memanfaatkan DNA siklik dari bakteri yang disebut plasmid. DNA ini memiliki beberapa gen yang berisi informasi mengenai resisitensi antibiotik, konjugasi dan pembuatan zat kimia tertentu. Teknik rekombinasi gen ini digunakan untuk pembuatan insulin dan vaksin hepatitis.Teknik ini juga memanfaatkan adanya enzim restriksi endonuklease pada bakteri, pada dasarnya enzim ini bekerja untuk memotong DNA bakteriofage namun pada teknik ini enzim restriksi digunakan untuk memotong untaian DNA pada segmen tertentu. Potongan untaian DNA inilah yang digunakan untuk menyambungkan DNA dari sel lain yag berisi informasi tentang pembuatan suatu zat kimia. Pada penyatuan DNA plasmid dan DNA lain membutuhkan enzim yang dinamakan enzim ligase. Gabungan DNA sel lain dan Plasmid disebut DNA rekombinan.

2. Hibridoma(hibrid= sel asliyang dicampur,oma= kanker) teknik ini menggabungkan dua sel yang salah satunya memiliki kecepatan membelah yang baik seperti sel tumor. Dengan memanfaatkan kemampuan sel tumor, karakter sel lain yang difusikan dengannya menjadi memilik kemampuan membelah yang baik. Inilah yang dimanfaatkan para peneliti dalam pembuatan antibodi monoklonal.

3. Tranfer Inti Tranfer inti merupakan proses pemindahan inti sel tubuh dalam sel telur yang tidak memiliki inti dengan bantuan aliran listrik. Sel telur yang mengandung sel tubuh ini akan dikulturkan agar menjadi embrio yang kemudian ditempatkan pada uterus induk.1. Mutasi Gen

DefinisiMutasi adalah peristiwa perubahan sifat gen (susunan kimia gen) atau kromosom sehingga menyebabkan perubahan sifat yang baka (diturunkan) tetapi bukan sebagai akibat persilangan atau perkawinan. Mutasi dapat terlihat dalam jumlah kecil maupun besar. Mutasi kecil hanya menimbulkan perubahan yang sedikit dan kadang kala tidak membawa perubahan fenotif yang jelas, jadi hanya semacam variasi. Mutasi besar menimbulkan perubahan besar pada fenotif, yang biasanya dianggap abnormal atau cacat. Mutasi terjadi karena perubahan lingkungan yang luar biasa. Hal ini dapat diakibatkan oleh adanya sifat yang tidak tetap dan selalu dipengaruhi oleh berbagai macam faktor baik alamiah maupun buatan. Agar suatu species tidak mengalami kepunahan diperlukan usaha untuk menyesuaikan diri terhadap timbulnya suatu perubahan. Kejadian mutasi sangat jarang terlihat, hal ini disebabkan :-mutasi yang terjadi pada suatu gen tidak dapat menunjukan penampakannya, karena jumlah gen yang terdapat dalam satu individu banyak sekali-gen yang bermutasi bersifat letal, sehingga gejala mutasi tidak dapat diamati sebab individu segera mati sebelum dewasa-gen yang bermutasi umumnya bersifat resesif, sehingga selama dalam keadaan hetreozigot tidak akan terlihat a. Mutasi Alami dan Mutasi BuatanBerdasarkan faktor penyebabnya, mutasi dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu:1. Mutasi Alami (Mutasi Spontan) : yaitu mutasi yang disebabkan oleh alam, misalnya oleh: sinar kosmis (foton, positron, proton) yang berasal dari angkasa luar batuan radioaktif (thorium, uranium, radium) sinar ultraviolet matahari sesuatu yang tak jelas dalam metabolisme sehingga terjadi kekeliruan dalam sintesis bahan genetis radiasi ionisasi internal dari bahan radioaktif yang mungkin terkandung dalam jaringan lewat makanan atau minuman yang kena pencemaran radioaktifMutasi alam sangan jarang terjadi dan bila terjadi adalah secara kebetulan, amat lambat tetapi pasti. Penelitian mengenai mutasi ini sangat sulit karena terjadinya sangat jarang dan lambat.2 Mutasi Buatan (Induksi) : mutasi yang sengaja dilakukan manusia untuk tujuan tertentu. Mutasi buatan dapat disebabkan oleh beberapa mutagen, diantaranya adalah:a. Bahan Fisika, terdiri dari: Sinar X, sinar gamma, isotop radioaktif Partikel yang dapat mengionisasi (netron, elektron, proton, partikel alva, dan ion-ion berat) Sinar ultra violet Suhu yang tinggib. Bahan kimia, terdiri dari: Pestisida (DDT, aziridin) Makanan/minuman (kafein, siklamat, asam nitrit, natrium nitrit) Agen alkilasi (gas mustard, dimetil dan dietil sulfat) Kolkisin, digitoninc. Bahan BiologiLebih dari 20 macam virus penyebab kerusakan kromosom. Virus campak dan cacar juga dapat menimbulkan aberasi. Diduga ada banyak jenis kanker dan tumor yang disebabkan karena inveksi virus. Macam-macam MutasiPada umunya, gen-gen sebagai kesatuan kimia bersifat mantap walaupun mengalami peristiwa pewarisan sel selama ratusan kali dari generasi sel ke sel berikutnya. Namun demikian pengaruh alama dalam jangka waktu yang amat panjang dan spontan dapat saja menyebabkan berubahnya sifat individu pembawanya dan diturunkan kepada generasi berikutnya, yang lazim dikatan dengan mutasi. Individu yang bermutasi disebut mutan, dan zat yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut mutagen. Berdasarkan bagian yang bermutasi, mutasi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu : 1. Mutasi somatikMutasi somatik mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :- terjadi pada sel tubuh atau sel soma- sifatnya tidak diturunkan pada keturunannya- hanya berpengaruh pada individu yang mengalaminya2. Mutasi germinalMutasi germinal mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :- terjadi pada sel induk kelamin atau sel kelamin- apabila terjadi pada sel induk kelamin akan bersifat diturunkan dari generasi ke generasi- apabila terjadi pada sel kelamin akan bersifat diturunkan dari generasi ke generasi jika terjadi fertilisasi, dan jika tidak terjadi akan hilang pengaruhnya. 3. Mutasi gen (poin mutation atau mutasi kecil)Mutasi gen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :-berskala kecil dan terjadi pada satu gen atau bagian dari gen-ada yang pengaruhnya tidak begitu nyata, biasanya berupa perubahan kimia (misalnya perubahan kecil pada pigmen), disebut mutasi tampak-ada yang pengaruhnya mengakibatkan kematian dini pada individu, disebut mutasi letal-dapat berlangsung secara spontan pada semua sel penyusun tubuh individu.Mutasi gen adalah perubahan yang terjadi pada susunan molekul DNA atau gen. Mutasi gen terjadi pada susunan kimianya (DNA). Bila struktur kimia gen berubah maka fungsinya pun akan berubah pula. Gen yang mengalami mutasi terdapat pada sel-sel tubuh (sel somatis) maka perubahan diturunkan ke sel anakan melalui pembelahan mitosis. Bila gen yang mengalami mutasi terdapat pada sel kelamin (gamet) maka perubahan akan diwariskan pada keturunannya.Peristiwa mutasi merupakan proses acak (random), dan sukar diamati karena ;- jarang terjadi pada proses biasa dari replikasi DNA- tidak ada cara untuk mengetahui manakah gen yang akan mengalami mutasi dalam suatu sel atau suatu generasi-munculnya bebas apakah ia mampu atau tidak beradaptasi terhadap lingkungan hidup organisme bersangkutan.Macam-macam mutasi gen, antara lain sebagai berikut:1. Mutasi tak bermakna (nonsense mutation) : tejadi perubahan kodon (triplet) dari kode basa N asam amino tetapi tidak mengakibatkan kesalahan pembentukan protein, misalnya UUU diganti UUS yang sama-sama kode dari fenilalamin.2. Mutasi ganda tiga (triplet mutation) : terjadi karena adanya penambahan atau pengurangan tiga basa secara bersama-sama.3. Mutasi bingkai (frameshift mutation) : terjadi karena adanya penambahan sekaligus pengurangan satu atau beberapa pasangan basa secara bersama-sama.4. Mutasi titik (point mutation) merupakan mutasi yang melibatkan penggantian satu pasang basa (substitusi basa), di mana satu basa pada satu sekuens DNA diganti dengan basa yang berbeda. Bila DNA direplikasi maka hasilnya adalah substitusi pasangan basa.5. Delesi : hilangnya satu atau beberapa basa nitrogen

6. Addisi : penambahan satu atau beberapa basa nitrogen (sering disebut juga insersi)

7. Substitusi : pertukaran pasangan basa nitrogen. Bila pertukaran terjadi antar pasangan basa nitrogen purin-pirimidin dengan purin-pirimidin yang lain disebut transisi. Misalnya pasangan AT digantikan pasangan GS. Bila pertukaran terjadi antar pasangan basa nitrogen purin-pirimidin dengan pirimidin-purin disebut transversi. Misalnya AT digantikan pasangan TA. Perhatikan bagan di bawah.

4. Mutasi kromosom (gross mutation atau mutasi besar) Mutasi kromosom adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom, yang disebut juga dengan mutasi aberasi. Mutasi ini dapat ditemui pada peristiwa gagal berpisah pada saat peristiwa pindah silang (crossing over), apabila kromosom hilang atau bertambah sehingga terjadi perubahan jumlah kromosom. Mutasi kromosom dapat dibedakan menjadi : a. Perubahan set (aneuploidi)Perubahan set kromosom adalah perubahan pada jumlah N-nya. Keadaan heteroploidi banyak ditemui pada hewan invertebrata dan tanaman perdu, pohon, jeruk, apel, bit gula. Menurut kejadiannya aneuploidi dapat dibedakan menjadi :- Autopoliploidi adalah genom (n) mengganda sendiri. Hal ini dapat terjadi karena gangguan meiosis. - Allopoliploidi adalah terjadi pada hibrid antara species yang set kromosomnya berbeda.Macam-macam aneuploidi, yaitu :- monoploid (n) - tetraploid (4n)- triploid (3n) - poliploid (4n ke atas)Aneuploid pada manusia : dapat terjadi pada peristiwa :- Digini adalah dua inti sel telur yang tetap terlindung satu plasma dan selanjutnya dibuahi satu sperma, yang sering terjadi kaerana kegagalan sel kutub (polosit) memeisah. - Diandri adalah satu sel telur yang dibuahi satu sperma, yang sering pada terlambatnya pembuahan. Seseorang yang mengalami aneuploidi umumnya berumur pendek, di samping itu pada sel-sel soma yang mengalami kanker juga dapat terjadi peristiwa aneuploidi.Perbahan set kromosom dapat diusahakan dengan cara menghambat pemisahan, antara lain melalui :- induksi kolkisin, karena kolkisin dapat menghalangi pembentukan gelendong pembelahan dan merintangi terjadinya anafase, sehingga kromatid yang terbentuk tidak berpisah ke kutub yang berseberangan - pada ujung jagung, dapat dilakukan dengan menggunakan suhu tinggi-pada tomat, dapat dilakukan dengan dekapitasi, yaitu dengan memotong tunas. Dati bekas potongan tunas akan tumbuh tunas yang mengandung polulasi sel 4n, dan selnjutnya dsapat dibiakan secara generatif. b. Perubahan penggandaan (aneusomi)Umumnya sel soma memiliki 2n kromosom, namun tidak sedikit organisme yang mempunyai susunan kromosom yang mempunyai susunan kromoaom yang pengadaannya tidak benar sehingga jumlah kromosomnya menjdi lebih untuk kurang dari normal.Contoh : - nulisomik 2n 2 - monosomik 2n 1 - trisomik 2n + 1 - tetrasomik 2n + 2 Aneusomik dapat terjadi karene beberapa hal, yaitu :- anafase lag:tidak melekatnya kromatid pada gelendong waktu anafase meiosis I -nondisjunction: gagal berpisahnya kromosom homolog paa waktu anafase dari meiosis IMakhluk aneusomik dapat hidup sehat sampai dewasa, asal kromosom yang kurang atau lebih tidak begitu besar dan tidak dapat mengandung gen yang berperan vital, atau fungsi gen tersebut dapat digantikan oleh gen yang lain pada kromosom lain.Manusia aneusomik dapat ditemukan pada :- Sindrom turner (45,XO) adalah manusia yang menalami pengurangan kromosom Y-nya sehingga mempunyai kariotipe 22AA + XO (2n 1). Orang ini berkelamin wanita tetapi ovariumnya tidak tumbuh. Hal ini disebut ovariculardysgensis.

- Sindrom klinefelter (47,XXY) adalah trisomik pada genosom, dan mempunyai kariotipe 22AA + XXY (2n + 1).Orang yang mengalami kelainan ini mempunyai ciri-ciri testis tidak tumbuh, aspermania, mandul, dan payudara tumbuh walaupun jenis kelamin pria. kelaminini dikenal dengan istilah testicular dysgensis.

- Sindrom patau adalah trisomik autosom pada kromosom nomor 13, 14 dan 15, dan mempunyai kariotipe 45A + XX atau 45A + XY (2n + 1). Orang yang mengalami kelainan ini mempunyai ciri-ciri kepala kecil, mata kecil, telinga posisinya rendah dan biasanya tuli, jantung mengalmi kelainan dan mempunyia kemampuan rendah. Kelainan yang berupa jumlah set kromosom yang melebihi normal pada umumnya menyebabkan gigantisme (pertumbuhan yang cepat). - Sindrom down adalah trisomik autosom pada kromosom nomor 21, dan mempunyai kariotipe 45A + XX atau 45A + XY (2n + 1), yang disebut juga mongolisme. Orang yang mengalami kelainan ini mempunyai ciri-ciri mata sipit, kaki pendek, gerak lamban.

- Sindrom edwards (47,XX/XY) adalah trisomik autosom pada kromosom nomor 16, 17 dan 18. individu yang mengalami kelainan ini mempunyai ciri-ciri tengkorak lonjong, dada pendek danlebar, dan telinga rendah.

Sindrom wanita super (47,XXX), Cirinya: kromosom sex ada tiga XXX, tubuh seringnya tinggi, menderita schizoprenia.

c. Perubahan struktur kromosomMutasi karena perubahan struktur kromosom berlangsung secara spontan, dan dapat juga dilakukan secara eksperimental dengan induksi bahan kimia atau radiasi. Perubahan ini umumnya dapat dilihat pada sel selama mitosis atau miosis.Beberapa hal yang menyebabkan perubahan struktur kromosom adalah sebagai berikut:a. Delesi : hilangnya sebagian segmen kromosom yang mengandung gen karena patah

b. Duplikasi : patahnya sebagian segmen kromosom, lalu patahan tersebut tersambung pada kromosom homolognya

c. Translokasi : patahnya sebagian segmen kromosom, lalu patahan tersebut tersambung pada kromosom lain yang tidak homolog. Ada dua jenis translokasi yaitu translokasi resiprok (timbal balik) dan translokasi nonresiprok.

d. Inversi : sebagian segmen kromosom patah, lalu patahan tersebut tersambung kembali tetapi dengan posisi terbalik. Ada dua macam inversi, yaitu inversi perisentrik bila peristiwa inversi melibatkan perubahan posisi sentromer. Bila peristiwa inversi tidak melibatkan perubahan posisi sentromer disebut inversi parasentrik.

e. Katenasi : merupakan translokasi dua kromosom tidak homolog sedemikian rupa sehingga menyebabkan dua pasang kromosom membentuk struktur seperti lingkaran.

IV. KESIMPULANBiologi molecular adalah Ilmu yang mempelajari semua proses kehidupan didalam sel pada tingkat molekuler. Biomol mencakup Biokimia, biosel dan genetic. Dimana semua itu berjalan secara sirkular. Sintesis protein, mutasi genetic, rekayasa gentic, jejas, adaptasi, dan kematian sel, serta dasar-dasar enzim merupakan terapan dari biologi molecular yang saling berkaitan.

DAFTAR PUSTAKA Campbell, N.A., J.B. Reece, L.G. Mitchell. 2002. Biologi. Terj. dari Biology; oleh Lestari, R. dkk. Jakarta; Erlangga. Pringgoutomo, S., dkk. (2006). Buku Ajar Patologi 1 (Umum). Jakarta: Sagung Seto. Price, S. A., & Wilson, L. M. (2003). Pathophysiology: Clinical Concepts of DiseaseProccesses. 6th Ed. (Terj. dr. Brahm U. Pendit, dkk). Jakarta: Penerbit Buku KedokteranEGC. Robbins & Cotran. (2009). Buku Saku Dasar Patologis Penyakit. Jakarta : EGC