PENGENALAN BIOLOGI MOLEKULER

1
Farmasi UGM
BIOLOGI SEL MOLEKULAR
farmasibugm2012_at_gmail.com
2
Kuliah ke Dosen Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan
I.Prof. Sismindari 1) Pengenalan Biologi molekuler Peranan Biologi Molekuler dalam Farmasi, - - Contoh perkembangan dalam Biologi Molekular kloning domba Dolly dan terapi sel induk materi genetik Genom, kromosom, gena, DNA, RNA, protein.Perbedaan genom prokariot dan mamalia, lokasicentromer, telomere, dan origin replikasi, human genom project- Dogma sentral ekspresi genreplikasi, transkripsi, translasi-
II. 2) 3) Dr. Puji A. Organisasi dari sel Struktur dan fungsi organela sel Arsitektur sel Cytoskeleton Cell Junction materi genetik Genom, kromosom, gena, DNA, RNA, protein. Struktur DNA (model Watson dan Crick) dan RNA, base-pairing DNA, Sifat DNA dan RNA Heterochromatin, Karyotyping Chromosome
Pertumbuhan, Perkembangan dan Diferensiasi Sel - Penurunan sifat materi genetic, Pertumbuhan Sel Pembelahan Sel, meiosis dan mitosis (metaphase, anaphase, interfase) Hukum Mendel Diferensiasi Sel, Komunikasi Antar Sel
III.4) 5) Prof Sismindari Replikasi DNA (Sintesis DNA) Reaksi polimerisasi, Proses replikasi DNA konservatif dan semi-konservatif, inisiasi, elongasi replikasi, - Garpu replikasi, fragmen Okazaki, peran telomere, peran enzim topoisomerase, mekanisme proofreading, mutasi karena triple repeat. - Obat yang bekerja pada tahap replikasi penghambat topoisomerase, basa analoh sebagai obat antivirus - Penggunaan PCR
3
Kuliah ke Dosen Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan
III. 5) Prof Sismindari Mutasi dan Repair DNA - Definisi, mutan, mutasi, mutagen jenis-jenis mutasi, jenis-jenis mutan, jenis-jenis mutagen (kimia, fisika dan biologi), mutasi pada level gen, pada level organisme. - Stabilitas genetik dan kerusakan DNA, macamkerusakan DNA, proses umum reparasi DNA, penyakit yang disebabkan oleh adanya mutasi
III.6) Prof Djadi Polimorfism SNP kaitannya dengan keragaman genetik masing-masing individu Farmakogenomik aplikasinya pada metabolisme INH dan warfarin Polimorfisme mikrosatelit Sidik jari DNA aplikasinya pada hubungan kekerabatan dan identifikasi individu dengan PCR Hibridisasi, macam dan prinsip kerjanya (Southern, Northen)  
7) Mekanisme infeksi virus dan Transformasi genetik - Macam-macam virus (virus DNA, virus RNA), genom virus, Life cycle HIV, Virus influenza, EBV, dan retrovirus Jenis transposon transposon, viral retrotransposon dan non-viral retrotransposon. - Mekanisme transposisi Penyakit yang disebablkan oleh transposon  
4
Dosen Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan
IV. Prof Kuswandi 8) Ekspresi Gen Transkripsi, prokariot, eukariot Transkripsi pada prokariot RNA polimerase inisiasi (TATA Box, promoter), elongasi, terminasi. Fenomena transkripsi pada prokariot polisistronik, polisom, repressor, aktivator dan induser Fenomena transkripsi eukariot intron, ekson, capping, splicing dan poli-A, monosistronik Obat-obat yang bekerja pada penghambatan proses transkripsi   Regulasi Sistem operon, Lac repressor dan Catabolic activator protein (CAP), triptofan operon
9) Ekspresi Gen Translasi Ribosom, kodon antikodon , tRNA, aminoasyl tRNA sintetase Proses inisiasi, elongasi, dan terminasi Perbedaan proses translasi pada prokariot dan eukariot. Pasca translasi modifikasi asam amino. Obat-obat dengan target penghambatan proses translasi prokariot (antibiotik). Teknik deteksi ekspresi gen
V. Dr Riris 10) Sistem regulasi ekspresi gen eukariot factor transkripsi, domain dan motif, contoh factor transkripsi, dan peran factor transkripsi. Signal transduksi sederhana (hormone steroid), Signal transduksi kompleks (jalur MAP-K dan ras protein)
5
Dosen Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan
11) Dr. Riris Sistem regulasi melalui second messenger G-protein signaling G-protein, jalur cAMP, jalur protein kinase C (PKC) Aplikasi regulasi pengendalian ekspresi gen pada proses pengobatan
12) Prof.Edy M Cell-cycle dan regulasinya Overview tahapan pembelahan sel dan daur sel (G1-S-G2-M-phases), Kontrol daur sel pada G1-phase (peran cyclin-cdk dan pRb), pengaturan sistem checkpoint pada daur sel Apoptosis (kematian sel terprogram) jenis kematian sel, karakteristik morfologi apoptosis, jalur instrinsik dan ekstrinsik, peran pro dan anti apoptosis (bcl2 famili) Peran mitokondria. Teknik deteksi apoptosis
VII. 13) 14) Karsinogene sis Pengertian dasar kanker, tahap-tahap karsinogenesis, golongan agen karsinogenik (kimia, fisika, dan biologi), pengenalan marker molecular kanker (mis. Ras dan p53) dan perannya pada proses karsinogenesis, pengembangan agen kemoprevensi
6
III. DAFTAR PUSTAKA Lodish, H., Berk, A.,
Zipursky, A.L., Matsudaira, P., Baltimore, D.,
Darnell, J., 2000, Molecular cell Biology, 4th
ed., Freeman and Company, New York. Alberts,B.,
Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Robert, K.,
Watson, JD., 1994, Molecular Biology of the Cell,
3th ed.,Garland Publishing, Inc, New
York. Devlin T.M., 2002, Biochemistry with
Clinical Correlations, 5th ed., wiley-Liss, New
York. Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer.,2002,
Biochemistry, 5th ed.,W.H. Freeman and Company,
New York. Glick, B.R. and Pasternak, J.J., 1998,
Molecular Biotechnology, Principles and
Applications of Recombinant DNA, 2nd. Ed. ASM
Press, Washington DC. Sismindari, 2012, Seri
Biologi Molekuler Replikasi DNA, Pustaka
Pelajar, Yogyakarta
7
(No Transcript)
8

• Peranan Biologi Molekuler dalam Farmasi.
• Materi genetik Genom, kromosom, gena, DNA,
  RNA, protein.
• Perbedaan genom prokariot dan mamalia, lokasi
  centromer, telomere, dan origin replikasi, human
  genom project
• Dogma sentral ekspresi gen replikasi,
  transkripsi, translasi
• Contoh perkembangan dalam Biologi Molekular
  kloning domba Dolly dan terapi sel induk

9
How to do well in Mol Biol

• Study every day
• Dont just look at notes, rewrite, reorganize,
• redraw pictures from memory
• When read book, take notes
• Ask questions
• Come to office by appointment

10
Biologi Molekuler
mempelajari struktur fungsi DNA, RNA , protein
Human 2.9x109 bp
(Berg JM et al, 2002)
11
Molecular Biology
Farmasi UGM

• The field overlaps with other areas of biology,
  particularly genetics and biochemistry
• Molecular biology concerns itself with
  understanding the interactions between the
  various systems of a cell, including the
  interrelationship of DNA, RNA and protein
  synthesis and learning how these interactions are
  regulated.

Schematic relationship between biochemistry,
genetics and molecular biology
introduction20to20molecular20and20cell20biolo
gy.ppt
12
(No Transcript)
13
Mengapa mempelajari
14
MANFAAT BIOLOGI MOLEKULER
GENOME
MUTASI DNA PADA GENOME
REPLIKASI DNA
TRANSKRIPSI
TRANSLASI

1. SIFAT FUNGSI BERUBAH
2. SIFAT FUNGSI TETAP

PCR SEKUENSING

• PROTEIN, RESEPTOR
• TARGET OBAT
• PROTEIN OBAT

• TERJADINYA PENYAKIT
• PERUBAHAN RESPON OBAT

TARGET TERAPI
15
MANFAAT BIOLOGI MOLEKULER

• RESPON BAKTERI THDP LINGKUNGAN
• MEMPRODUKSI PROT OBT DLM BAKTERI

REGULASI PROKARIOT
REGULASI EUKARIOT

• RESPON HUMAN THDP LINGKUNGAN
• PROSES METABOLISME
• SAAT TERJADI INFEKSI PATOGEN

REGULASI SECOND MESSENGER

• BAGAIMANA SIGNAL DARI LUAR DITERUSKAN KE DLM SEL
• SIGNAL DI DITERUSKAN MELALUI RESEPTOR

• BAGAIMANA PEMBELAHAN SEL NORMAL DIATUR AGAR TDK
  TERJADI KANKER

REGULASI SIKLUS SEL
16
KETERKAITAN DENGAN ILMU LAIN
17
What is Life made of
Farmasi UGM

• All living things are made of Cells
• Nucleus library
• Kromosom bookshelves
• Genes books
• Almost every cell in an organism contains
  the same libraries and the same sets of books.
• Books represent all the information (DNA)
  that every cell in the body needs ? can grow and
  carry out its various functions.
• All Life depends on 3 critical molecules From
  DNA, to RNA, to Proteins

Nucleus
DEVIDED PASSED THE GENETIC INFORMATION in to
the doughter cells
18
PERBEDAAN PROKARIOT EUKARIOT
19
PERBEDAAN PROKARIOT EUKARIOT
Prokariot Eukariot
Organisme Bakteria dan sianobakteria Fungi, hewan, manusia
Ukuran sel 1 - 10?m 5 - 100?m
Organel Beberapa / tidak ada Inti, mitokondria, kloroplast
GENOM Sirkuler dalam sitoplasma, Satu molekul kromosom Linier panjang, dipak rapi dgn protein histon dalam inti. Manusia mempunyai 46 cromosom
RNA dan protein Disintesis dalam sitoplasma RNA dalam inti, Protein dalam sitoplasma
Organisasi Unisel Multisel
20
Perbedaan
Eukariot
Prokariot
dan
(Alberts B, et al, 1994)
21
(No Transcript)
22
DNA, RNA, and the Flow of Information
Farmasi UGM
Functional Proteins
Replication
Post translation modification
Transcription
Translation
23
PEMBELAHAN SEL
24
(No Transcript)
25
FENOTIP
26
DNA
CHROMOSOME
27
KROMOSOM
CENTROMER region dari chromosom yang diperlukan
untuk pengikatan mitotic spindle saat proses
mitosis TELOMER fragmen di ujung chromosom
linier replikasi secara khusus untuk
mencegah perpendekan chromosom ORIGIN
REPLIKASI tempat awal replikasi berlangsung
28
Telomere Length Declines
Telomere length in base pairs (human white blood
cells)
29
Chromosomes
24
6
16
78
46
40
30
Human 4 x 109 ? 22 autosom yang berbeda
2 sex kromosom Masing2 single linier
DNA diploid ?2 copies ech chromosome
2 copies each gene 1 X chrom in
male
E. Coli 4.7 x 106 ? 1 Chromosom 40
50 loop superkoil
31
(No Transcript)
32
Aplikasi biomol 1
33
You can tell people apart by their fingerprints
Because everyones fingerprints are different!
34
DNA is like a fingerprint because everyones is a
little different!
How does the police look at DNA to figure out who
committed a crime?
35
Miss Ellis
Sara
This is what it really looks like!!!
36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
Medicine and the New Genetics
Gene Testing ? Pharmacogenomics ? Gene
Therapy

• Anticipated Benefits
• improved diagnosis of disease
• earlier detection of genetic predispositions to
  disease
• rational drug design
• gene therapy and control systems for drugs
• personalized, custom drugs

U.S. Department of Energy Genome Programs,
Genomics and Its Impact on Science and Society,
2003
39
Aplikasi 2POLIMORFISME
40
Why does drug response vary?
Pharmacogenomics
Same symptoms, Same findings, Same disease?
Different patients
Same drug Same dose
Different Effects
41
Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)A key to
human variability
DNA sequence variation at a single nucleotide
that may alter the function of the encoded
protein

Polymorphisms are common and contribute to common
diseases and influence our response to medications
42
Phase II enzymes known to have polymorphism

• NAT2(N-acethyl Transferase) Isoniazid,
  hydralazine,
• GST D-Penicillamine
• TPMT Azathioprine, 6-MP
• Pseudocholinesterase Succinyl choline
• UGT1A1 Irinotecan

43
"Here's my sequence..."
The New Yorker
44
Aplikasi biomol untuk kloning
45
The Making of Dolly
Cloning depends on DNA
Step 1 Take the Nuclei out of a sheep egg
Step 2 Transfer nuclei from the Mother
Sheep Egg
Mothers Egg
46
Hello Dolly
July 5, 1996, Dolly was born at the Roslin
Institute, Edinburgh, Scotland

• She was cloned using a cell taken from a healthy
  six-year-old sheep

47
Good-Bye Dolly

• At age 3 Dolly showed signs of premature aging.
• Dolly died at 6 years old from progressive lung
  disease (symptom of old age)

• Dollys DNA was already 6 years old when she was
  born - WHY?

48
Other Cloned Animals
49
(No Transcript)
50
KOMPOSISI GENA FUNGSIONAL
PROMOTER OPERATOR ACTIVATOR BINDING
SITE STRUKTURAL GEN mRNA TERMINATOR
51
IntroductionThe Central Dogma of Molecular
Biology
Cell
52
(No Transcript)
53
(No Transcript)
54
Teknik yang sering digunakan
Isolasi DNA RNA Elektroforesis Hibridisasi
PCR Sekuensing DNA
55
(No Transcript)
56
ASISITENSI ASISTEN BIOLOGI SEL MOLEKULER

• 28 Februari 2014

57
TATA TERTIB LABORATORIUM

•  Mahasiswa Datang 15 menit sebelum praktikum
  dimulai
• Jas laboratorium dan name tag dipakai sebelum
  memasuki laboratorium
• Mahasiswa tidak diperkenankan pakai SANDAL dan
  KAOS OBLONG
• Mahasiswa terlambat 15 menit tanpa alasan yang
  jelas tidak diperkenankan mengikuti praktikum
• Mahasiswa diwajibkan untuk MENGIKUTI SEMUA MATA
  PRAKTIKUM
• Tidak disediakan waktu khusus untuk inhal.
• Mahasiswa yang berhalangan hadir bisa mengikuti
  PRAKTIKUM GOLONGAN LAIN untuk acara yang sama
• Mahasiswa tidak diperkenankan MAKAN, MINUM,
  MEROKOK selama praktikum
• Laporan praktikum dibuat BER-KELOMPOK dan
  dikumpulkan saat mengikuti praktikum berikutnya
•  

58
Percobaan

• Percobaan 1 Isolasi DNA MAMALIA
• Percobaan 2A KUANTIFIKASI DNA HASIL ISOLASI
• DENGAN SPEKTROFOTOMETRI
• Percobaan 2B AMPLIFIKASI DNA HUMAN DENGAN
• PCR UNTUK MELIHAT POLIMORFISME
  
• Percobaan 3 ANALISIS DNA DGN ELEKTROFORESIS
• GEL AGAROSE
• Percobaan 4  PENGAMATAN SEL DENGAN MIKROSKOP
• Percobaan 5 PENGENALAN BIOINFORMATIKA BLAST
• Percobaan 6 SIMULASI DETEKSI EKSPRESI PROTEIN
• DENGAN TEKNIK WESTERN BLOT

59
Penilaian

• Test 30
• Kerja 10
• Laporan 20
• Responsi 40
• NILAI UJIAN (UTSUAS)?
• NILAI AKHIR ?
• (3XNILAI UJIAN)NILAI PRAKTIKUM/4

BOBOT 1
BOBOT 3
60
SISTEM EVALUASI

• NILAI AKHIR
• A gt 75
• B 65 74
• C 55 64
• D 35 54
• E lt34