OPEN WATER TAUGHT YOU HOW TO BE RESILIENCE

Who knows we could learn from unconquerable and dangerous open ocean. the deathful thing with huge wave that will smash and role you up and down very harshly. this certainly drives you into paralyzing thought since you can’t handle that rapid motion with your hand and leg. There is no way to escape from that threat once you swim on the open ocean surface. To what’s more, there will be also frightening threat may come from blue-blood killer creatures with their unpredicted and rapid movements that my come from behind, underneath or in front of you while swimming. They might be appearing and eating you alive with no sign. Once you catch their attention it will preys you. At that point you are in emergency as if no life tomorrow.

This perception is never true for Bakhti Sarma, athlete from Rajasthan, who set record on long-distance swimming in Antarctic ocean. In one-to-zero degree water she could swim and spent quite long time there easily. To her, ocean is the play arena by means it brings her to joy and passion.  Because of that, swimming is the enjoyable activity which she could spend many hours. Based on her explanation, to acquire the skill she had to swim 9 hours in average everyday beside doing chores, study, and other social activities like normal people. Only she sacrificed a lot more time for swimming despite playing with friend representing her consistency and perseverance. Though sometimes she comes into think that she needs quit and give up on training because of the calmness and loneliness she witnesses. Accordingly, for the raise of her life she had spent 15 years swimming. For that long time period she has experienced no friend as no any chance to make friend. The better companion she gets is herself with thought might crossing. The things that may not be seen but support her every time she face hard situation while swimming. More importantly, it changed her personality into resilience toward dangerous threatening may come every time facing open ocean.

It’s countless for her facing difficulties especially when it comes to break the records. Only those who are well-trained with myriad exercises could win the award. For example, when she had to win award to swim in arctic ocean. she conquered the dense and painful freezing ocean while nobody would do that insane record. With her sense of completion coming from the voice within that kept her on fire for every moment, she stroked and kept her body moving forward diminishing demotivated feeling or the thought to give up. To ignore that, she kept thinking that her struggling need to be paid off despite negative thought that haunted her mind. Every time she felt physical paralyzing, once said you don’t good enough to win this record and you are not well-trained to beat this. Yet, she knew her capability and trust the positivity coming from inside. In that difficult situation it could be able to make a joke. One time, while doing some strokes there was penguin swum underneath and moved to her side the think that crossed her mind was “The penguin cheered you up”. They swam together for 15 minutes and set the unbelievable record. Surprisingly, there is even no any snow in Rajashtan since it’s area on earth. Yet her determination and confidence leads her to set long-distance swimming in extreme Antarctic temperature.

What we can learn from this true story is the only limit you have is yourself. There is nothing that could lay yourself down other that you. Who knows the girl from arid area Rajashtan could swim for long time period in Antarctic ocean. all she has is that stone hard intension and from deep inside yourself together with persistency on training and exercising.

 

INDOOR VERTICAL FARMING FOR COPING FOOD SECURITY ISSUE

One of critical global issue we’re facing today is insufficient of substantial crop production. it contains many necessary matter to support our body mechanism including carbohydrate, protein and triglyceride. These particular maters are so essential and store massive energy resource to generate live for every individual. Lack of these would drive to body abnormalities especially slow rate metabolism and eventually leading to organ dysfunctionality. many people in developing countries has witnessed this such of disease. All these things happened because of low food production.

Despite of its insufficiency, based on data reported by FAO, the annual disposal number of food is reaching at roughly 6 million tons. This might be coming from restaurant disposal or from household that being spoiled or expired on fridge on the day-to-day basis. We could found these on the way nearby restaurant or urban wasteland and very congestive to some area of the city. To address this issue, we could exemplify on dump area in the suburb or inner-city are which is putrefied because of this spoiled food. thus, not only to improve the agriculture productivity there should also the need of food management to diminish of its disposal.

It has been projected that the demand of food to feed 6 billion populations would be increased by three times for over 3 decades ahead. Unless the intention to fulfill this number there will never be enough for global food to feed people. Traditional farming alone would exactly be suppressed to produce sufficient food. This situation might lead to collapse because imbalance between food and number of people occupy on earth. For some reason, we should aware to this projection especially people who work in agricultural sector.

There are many ways to improve production more achievable is intensification. There is long-lasting research that putting together massive experiment to fulfill the demand on food globally. Currently, researchers are now attracted to investigate more about so called “climate or weather-proof farming”. As it is named, this type of farming is rather not affected by outside-world factors such as wind, temperature, humidity and light intensity etc. it is very identical to growing plant on vertical rack together with controlled environmental system. When it comes to the growing medium, instead of using soil, they used artificial substitute such as polyurethane sponginess or biodegradable peat moss. Under sophisticated control by highly smart robotic system the nutrient formula as well as the environment is control thoroughly by fascinating technology. With this tools the nutrient is constantly and consistently pumped through this facility and targeted directly into plant root zone.

This technology is insane. Instead of using artificial light the expert completely supports this farming method with fiber-optic cable. this innovation channels photon from daylight into the receptor located inside the plantation area to promote plant growth. Moreover, unlike traditional viticulture, this farming could be applied in unpredictable place such as on decommissioned container ship, lobby hotel or underutilized room in house. More importantly, there is no any obstacle in growing plant. That being said, we could cultivate the plant anywhere any time. Under no circumstance could we grow the vegetables or herbs in unfavorable condition since it’s automatically controlled and configured to support plant growing. Struard oda, An Indoor vertical farming practiciant, said that by applying this technique would get year-round vegetable production with consistent quality and predictable output. Putting together this is the effective way to supply food for family or even regionally.

Henceforth, there could not be an obstacle in providing food as this technology fully optimized and provided food for family. This is the farming revolution method answers the need of sufficient yet good quality food.

PRINSIP DASAR ANALISIS BIOTEKNOLOGI MOLEKULER (Summary From Biotechnology P.Clark & Nannate, 2012), )

ISOLASI DNA DAN PURIFIKASI


Penelitian dasar dalam bioteknologi adalah kemampuan memanipulasi DNA. Sebelum pengerjaan DNA rekombinan, peneliti membutuhkan sebuah metode dalam mengisolasi DNA dari organisme. Mengisolasi DNA dari bakteri sangat mudah karena sel memiliki struktur dinding sel dan membran sell. Bakteri seperi E. Coli merupakan organisme yang lebih diutamakan terkait manipulasi genetic karena mudah mengisolasi DNA nya. E. coli menjaga DNA genomic dan plasmidnya dalam. Sedangkan ukuran keduanya berbeda sehingga mudah dipisahkan.

Untuk membebaskan DNA dalam sel, sel membrane harus dihancurkan terlebih dahulu. Apda bakteri, enzim Lysozyme menghancurkan peptidoglikan yang menyusun dinding sel. Kemudian, detergen menghacurkan membrane sel dengan memecah dua lapisan lipid. Untuk organisme lain berbeda tergantung senyawa penyusunnya. Sel hewan dan tanaman harus terlebih dahulu digiling untuk membebaskan komponen dalam sel. Sel tanaman harus dihancurkan secara mekanik untuk merusak dinding sel, kemudian jaringan dinding dipecahkan dengan enzim untuk memutuskan ikatan polimer menjadi monomer.

1bf14f5eeef076e9e6a9c9b8616232e6

PMC3463488_gmic-3-289-g2

Ketika komponen intra seluler dipisahkan dari struktur luar dengan sentrifugasi atau dengan ekstraksi kimia. Centrifugasi dapat memisahkan komponen berdasarkan ukuran, karena laju pengendapan molecule besar akan lebih cepat disbanding molekul kecil. Contohnya, setelah dinding sel di pecahkan, ukuran fragmennya akan bervariasi. Sentrifugasi akan menyebabkan DNA membentuk pellet, numun dinding sel yang terlarut akan tetap dalam larutan. Ektraksi kimia menggunakan phenol untuk menghilangkan protein yang tidak diinginkan seperti Histon. Pheol adlaah asam yang larut dalam 60 – 70% senyawa organic terutama protein. Phenol tidak larut dalam air, dan ketika dicampurkan dengan air sample DNA dan protein, akan menyebabkan dua fraksi yaitu air dan seperti minyak. Protein akan larut dalam lapisan phenol dan DNA pada lapisan cair. Dua fasa dipisahkan dengan sentrifugasi dan lapisan DNA dipindahkan dari phenol. Ketika protein dibuang, sampel masing mengandung RNA besama DNA. Dengan menggunakan enzim RNAase RNA akan degrasasi.

Eletrophoresis Memisahkan fragmen DNA berdasarkan ukurannya

Elektroporesis Gel beserta pewarnaan dengan ethidium bromide digunakan untuk memisahkan fragmen DNA berdasarkan ukurannya. Gel pada elektroporesis Gel mengandung agarose, yaitu ekstrak polisakarida dari rumput laut yang bersifat seperti gelatin. Agarose merupakan bubuk yang larut dalam air hanya ketika dipanaskan. Seletelah dingin, agar akan mengeras. Untuk visualisasi DAN, agarose dibentuk pada cetakan persegi yang disisipkan sisir pada salah satu ujung agar untuk membuat sumur atau lobang. Setelah gel memadat, sisir akan diangkat dan membentuk sumur.

Elektorforesis gel menggunakan listrik untuk memisahkan molecule DNA berdasakan ukurannya. Agarose direndam pada tangka yang memiliki eletroda positif pada satu ujungnya dan negative pada ujung lainya.

1

DNA sample diloading kedalam sumur/ lobang kemudian dialirkan arus listrik. DNA akan bermigrasi melalui gel. Fosfat DNA bermuatan negated jadi akan berpindah dari negative ke positif, agarose yang dipolimerisasi bertindak seperti saringan dengan lobang yang sangat kecil antara rantai polimer agar. DNA bermigras melalui pori ini. Agarose memisahkan DNA dengan berdasarkan ukuran karena bagian yang besar akan bermigrasi lebih lambat.

Untuk memvisualisasikan DNA, gel agarose akan dihilangkan dari tank kemudian direndam kedalam larutan etidium bromide. Pewarna ini akan membentuk interkalasi antara basa DNA/ RNA. Molekul DNA pada ukuran yang sama pada umumnya dari pita yang tebal dan ukurannya akan dapat ditentukan dengan membandingkan dengan standar berat molekul yang diloading pada wel yang berbeda. Karena standar tersebut diketahui ukurannya secara spesifik.

image-above-shows-how-an-agarose-gel-electrophoresis-is-performed

Ukuran DNA yang diuji mempengaruhi jenis gel yang digunakan. Standarnya adalah agarose, namun DNA yang ukuran kecil dari 50 hingga 1000 bp lebih baik digunakan polyacrylamide. Gel ini dapat memisahkan fragmen DNA yang berbagai macam. Untuk ukuran yang sangat besar (10.000 – 10 jt bp) agarose digunakan namun arus digantikan dnegan dua arah. Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE). Setiap perubahan arah meloloskan DNA ukuran besar yang tersangkut dalam pori agar. Kemudian menyebabkan meraka bermigrasi lebih jauh. Akhirnya elektroforesis dapat memisahkan fragmen yang memiliki selisih yang kecil.

4

Enzim Restriksi Memotong DNA, Ligasi menyambungkan DNA

Kemampuan untuk mengisolasi, memisahkan dan memvisualisasi fragmen DNA tidak akan berguna jika tidak ada metode untuk memotong DNA kedalam ukuran yang bervariasi. Pada kenyataanya, Kejadian ini terjadi secara natural dengan bantuan enzim restriksi atau restriction endonucleases merupakan kuncinya. Enzim bakteri ini dapat berikatan dengan sisi pengenalan spesifik pada DNA dan memotong pada kedua untai DNA. Ini berevolusi untuk melindungi bakteri dari DNA asing, seperti Virus. Enzim tidak memotong DNA nya sendiri karena mereka dimetilasi, yaitu jika Sekues pengenalan dimetilasi, maka enzim tidak dapat berikatan.

Perbedaan pemotongan menentukan jenis enzim restriksi. Enzim restriksi tipe I memotong DNA 1000 atau lebih pasang basa dari sisi pengenalannya. Tipe II memotong ditengah-tengah sekuens pengenal dan pada umumnya digunakan untuk rekayasa genetik. Enzim tipe II dapat memotong antara kedua untaian simetris yang dikenal dengan pomotongan Blunt end (ujung buntu) atau mereka dipotong dengan sisi yang berbeda pada setiap unataian yang dikenal dengan ujung runcing (Cohesive end). Sekuens pengenalan pada enzim tipe II biasanya bersifat palindrome yaitu pembacaan dari arah yang sama pada masing-masing untai adalah sama.

2

Jumlah sekuens pengenalan menentukan kemungkinan pemotongan. Penemuan sekuens untuk sisi pengenalan empat basa lebih besar dibandingkan dengan enam basa pengenal. Jadi akan menyebabkan lebih sedikit, fragmen panjnag, enzim restriksi dengan enam atau lebih basa pengenalan.

Ketika dua sample DNA dipotong dengan enzim yang menyebabkan potongan sticky end, semua fragmen akan meninggalkan sekuen yang bergantungan. Ini akan membuat fragmen DNA dengan dua sumber dapat digabungkan bersama. Fragmen tersebut dihubungkan dengan DNA ligase, enzim yang sama yang menyatukan fragmen okazaki selama replikasi. Ligase yang umum digunakan adalah T4 Bacteriphage. Ligase mengkatalisis antara 3’-OH pada untai satu dengan 5’-PO­4 pada DNA lainya. Ligase bekerja lebih efisien pada sticky end namaun juga bekerja pada blunt end.

3

5

https://www.youtube.com/watch?v=tcPgdR9_t64

https://www.youtube.com/watch?v=U2cKywEn6KY

VEKTOR KLONING GEN: PLASMID DAN BAKTERIOPHAGE (Ringkasan Brown, Gene Cloning & DNA Analysis)

PLASMID DAN VIRUS PADA BIOTEKNOLOGI

DNA membutuhkan sejumlah karakteristik untuk dapat disebut vector. Hal yang terpenting adalah dapat bereplikasi didalam cel inang, sehingga sejumlah cetakan DNA inang akan dapat diproduksi dan diturunkan pada keturunanya. Sebuah vector cloning harus kecil, idealnya kurang dari 10 kb karena molekul yang besar sewaktu purifikasi cenderung rusak selama purifikasi, dan juga sulit untuk dimuanipulasi. Dua jenis molekul DNA yang termasuk dalam kriteria dapaat ditemukan pada sel bakteri adalah: Plasmid dan kromosom bacteriophage.

  1. Plasmid

Plasmid merupakan molekul sirkular DNA yang regulasinya tidak bergantung kpeada keberadaan DNA bakteri. Plasmid hamper selalu memiliki satu atau lebih gen, yang seringkali berhubungan dengan penampakan bakteri. Contohnya, kemampuan untuk resistensi terhadap antiobiotik seperti chloramphenicol atau aphicillin. Pada pengerjaan laboratorium resistensi antibiotic sering digunakan sebagai marker selektif untuk memastikan kultur bakteri mengandung plasmid tertentu.

1

Sejumlah plasmid mengandung sedikitknya satu sekuen DNA yang berperan sebagai Origin of Replication, sehingga mereka dapat diperbanyak dalam sel secara bebas tanpa intervensi DNA komosom bakteri. Plasmid memanfaatkan enzim replikase pada Bakteri unguk memperbanyak diri mereka, sedangkan sejum;ahn gene mengkode sejumlah enzim special untuk replikasi plasmid. Plasmid pada umunya dapat bereplikasi dengan menyisispkan mereka kedalam kromosom bakteri. Plasmid itegratif ini dikenal dengan Episome yang dapat dijaga selama proses divisi sel namun pada tahap lain mereka merupakan elemen yang independen.

2

  1. Ukuran dan Jumlah Cetakan

Ukuran dan jumlah cetakan plasmid merupakan hal yang penting pada saat cloning. Jumlah cetakan/ copy number mengacu kepada jumlah molekul sebuah plasmid pada bakteri. Factor yang mengatur jumlah cetakan masih belum diketahui. Sejumlah plasmid, terutama yang besar, sangat ketat/ Stringent dan memilki jumlah cetakan yang rendah. Selain itu ada juga plasmid relaxed, yang hadir pada jumlah yang sangat banyak pada sel.

  1. Konjugasi dan Kompatibilitas

Plasmid terbagi dua grup: conjugative dan non-conjugative. Conjugative plasmid dikarakterisasi oleh kemampuannya untuk melakukan hubungan seksual antara sel bakteri, yang merupakan proses yang dapat menghasilkan sejumlah plasmid conjugative dan terpencar dari satu sel ke seluruh sel pada kultur bakteri. Konjugasi dan transfer plasmid dikontrol oleh gen tra yang hanya terdapat pada plasmid conjugative.

Sejumlah jenis plasmid dapat ditemukan pada sel tunggal, termasuk lebih dari satu plasmid konjugatif yang berbeda pada satu waktu. Kenyataanya, Sel E. Coli dikenal mengandung lebih dari tujuh plasmid. Untuk keberadaan bersama pada sel yang sama, maka merkan harus Compatible.

  1. Klasifikasi Plasmid

Plasmid secara natural memiliki karakteristik tersendiri yang ditandai oleh gen plasmid. Terdapat lima jenis plasmid:

  1. Fertility Plasmid or F plasmid – hanyalah yang memilki gen tra dan tidak memilki karakteristik selain kemampuan melakukan konjugasi. Contohnya, F plasmid pada coli
  2. Resistance atau R plasmid – membawa gen yang memberikan ketahanan pada bakteri terhadap satu atau beberapa jenis antibiotic. R plasmid sangat penting pada mikrobiologi klinik. Contohnya RP4, yang sering ditemukan pada Pseudomonas.
  3. Col Plasmid – yang mengkode colicins, protein yang membunuh bakteri, seperti contohnya ColE1 pada coli
  4. Degradatif plasmid – memungkinkan bakteri inang memotabolisme molekul yang tidak umum seperti Toluena dan Asam Salisilat, seperti contohnya, TOL pada Pseudomonan putida.
  5. Virulence Plasmid – yang memberikan patogenesitas pada bakteri inang, ini termasuk TI-plasmid pada Agrobakterium tumefaciens.
  6. Plasmid pada organisme selain bakteri

Mesikupun plasmid pada umunya berada pada bakteri bukan berarti tidak ada pada bakteri lain. Eukariotik plasmid yang dikenal jelas adalah plasmid yang terdapat pada Saccharomyces cerevisiae.

  1. Bakteriophage

Bakteriopage, atau phage merupakan virus yang secara khusus menginfeksi bakteri, sama seperti virus, phage sangat sederhana, mengandung DNA (kadang kala RNA) yang membawa sejumlah gen, termasuk beberapa untuk replikasi, yang ditutupi oleh coat atau kapsid yang terbuat dari molekul protein.

3

Figure 3. betuk umum struktur phage, a) Head and tail (eg. λ) b) Filamen (e.g. M13)

4

  1. Siklus Infeksi Phage

Pola infeksi pada umumnya:

  • Phage partikel menempel pada bagian luar bakteti dan menginjeksikan DNA kromosomnya kedalam sel
  • Molekul DNA direplikasi, pada umumnya dengan enzim spesifika dari phage yang dikode oleh gen didalam kromosom phage
  • Gen lainnya langsung mensintersis komponen protein kapsid, dan partakel virus lain yang di satukan dan dilepaskan dari bakteri.

Semua proses ini terjadi kurang dari 20 menit. Tipe infeksi ini disebut Lytic cycle, yang melepaskan partikel baru yang berhubungan dengan hancurnya sel bakteri. Secara garis besar siklus ini ditandai dengan replikasi DNA yang diikuti lansung oleh sintesis kapsid dan molekul DNA atau partikel dilepaskan dari sel. Contohnya M13

  1. Lysogenic phages

Berbeda dengan Lytic, Infeksi Lysogenic dicirikan dengan mempertahankan DNA molecule Phage pada bakreri, mungkin saja hingga ribuan pembelahan. Pada infeksi Lysogenic DNA phage disisipkan kedalam genom bakteri, sama seperti episomal insertion. Bentuk integrative Phage (dikenal dnegan Phophage) pasif. dan bakteri yang membawa prophage pada umumnya tidak dapat dibedakan daric cel yang tidak terinfeksi. Bagaimanapun, prophage akhirnya akan dilepaskan dari genom host dan phage kembali pada lytic mode. Siklus infeksi pada lambda (λ) pada umumnya lysogenic. Pembelahan yang terbatas pada lisogenik mengikuti siklus infeksi yang berbeda.

  1. Organisasi gen pada λ DNA

Phage λ biasanya memiliki kepada dan ekor. DNA terkandung dalam struktur polyhedral struktur kepada dan ekor yang menempel kepada permukaan sel bakteri sehingga material genetic dapat diinfeksikan.

DNA λ berukuran 49kb yang pada umumnya tersusun sangat rapi. Teknik gen mapping secara intensif menunjukan gen pada Phage λ terorganisasi secara cluster contoh gen yang mengkode component kapsid berada pada molekul ketiga sebelah kiri, sedangkan gen yang meregulasi integrase prophage dikelompokkan pada bagian tengah.

  1. Bentuk Linear dan Circular λ DNA

Karakteristik kedua λ adalah linera, dengan dua ujung bebas yang mewakili DNA hadil didalam struktur kepala. Molekul linear ini mengandung dua untaian komplementer DNA. Meskipun demikian, pada setiap ujuang molekul ada 12 nukleotida terbentang satu untai. Dua untai tunggal tersebut adalah komplementer, sehingga bisa berpasangan ujung satu dengan ujung lain dan membentuk circular double strended.

6

Figure 4. λ peta genetic

Figure 5. Bentuk sirkular dan Linear DNA λ

Untaian tunggal yang saling komplementer sering mengacu pada sticky end atau cohesive end, karena berpasangan sehingga dapat menempel bersama pada molekul ujung. Λ cohesive end disebut cos site yang memerankan dua peran pentiing selama infeksi. Pertama, mereka dapat menginjeksikan liner DNA kedalam sel untuk diubah menjadi circuler, yang penting untuk persyaratan insersi kedalam genom bakteri.

Peran kedua adalah cos site yaitu setelah prophage dikeluarkan dari sel genom. Pada tahapan ini sejumlah λ DNA baru diproduksi dengan RCR

7

  1. M13- Phage Filamen

M13 merupakan contoh Phage yang berbentuk filament dan sangat berbeda dengn λ. DNA M13 lebih kecil daripada genom λ hanya 6407 bp sirkular dan tidak umum dijumpai untai tunggal.

Ukuran yang lebih kecil artnya memiliki sedikit gen sibandingkan dengan λ, hal ini karena kapsid M13 dibentuk dari sejumlah copy hanya 3 protein sedangkan λ melibatkan 15 protein untuk membentuk struktu kepala ekor.

Injeksi DNA M13 kedalam E. coli terjadi melalui pilus, struktur yang menghubungkan dua cel selama conjugasi sexual. Ketika masuk kedalam sel untai tunggal DNA virus bertindak sebagai template untuk mensintesis sequence komplementer. Sehingga menghasilkan DNA untai ganda. Molekul tidak disisipkan kedalam geneom bakteri, namun mereplikasi hingga lebih dari 100 copy. Ketika bakteri membelah, setiap anak akan menerima sejumlah copy. Partike phage baru kemudian dilanjutkan untuk digabungkan dan dilepaskan. Sekitar 1000 phage baru diproduksi selama satu siklus/ geneerasi sel.

Beberapa karakteristik M13 yang menarika adalah. Genomnya yang kurang dari 10 kb, sehingga masuk dalam kategori vector yang ideal. Kemudian, untai ganda replicative form (RF) phage M13 bersifat sama dengan plasmid. Yang bisa digunakan untuk eksperiment.

  1. Virus sebagai vector cloning untuk oranisme lain

Sejumlah organisme hidup diinfeksi virus sehingga sangat menarik untuk dijadikan vector transformasi pada organisme tingkat tinggi. Beberapa virus eukariotik telah digunakan untuk vector cloning untuk sejumlah aplikasi: sebagai contoh, manusia adenovirus yang digunakan sebagai gen terapi, baculovirus yang digunakan dalam sintesis protein pharmasi pada cel seranga, caulimovirus and geminivitrus yang digunakan untuk cloning tanaman.

https://www.youtube.com/watch?v=5ffl-0OYVQU

https://www.youtube.com/watch?v=0Mw-0G2m6uE

CAPITA SELECTA BIOLOGI DAN SISTEM MOLEKULER (Ringakasan Buku Bioteknologi P. Clark dan Nannete))

SISTEM MOLEKULER

Asam nuclear termasuk dua melekul terkait, DNA dan RNA. Kedua molekul ini merupakan polimer dari subunit nuleotida. Nukleotida memiliki tiga komponen: yaitu grup fosfat, gula ribosa, dan basa nitrogen. Jika DNA mengandung deoxyribose maka RNA mengandung Ribosa. Kedua macam gula tersebut hanyalah dibedakan oleh  satu grup hydrixil. Ribosa memiliki hidroksil pada Carbon ke-2, sedangkan pada DNA gula ribose kehilangan gugus hydrosil pada karbon C-2.

26fdda6ce5aa04b67ec85f31834185b3

Kemudian ada lima basa yang berikatan dengan gula ribose. Pada DNA : guanine, cytocine, adenine, tymine. Pada RNA thymin digantikan dengan Urasil.

Menurut Watson and Crick menyampaikan bahwa bentuk DNA yang paling stabil adalah Double helix dimana diilustrasikan seperti tangga berpilin. Bagian luar adalah fosfat, sedangkan anak tangganya adalah basa nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan hydrogen. Basa nitrogen terdiri dari purin dan pirimidin.

Difference-Between-DNA-and-RNA

Packing DNA

DNA eukaryotic DNA diikat menlingkari protein yang dikenal dengan Histon. Histon memiliki muatan positif yang dinetralkan oleh muatan negatif fosfat. DNA dan histon akan terlihat seperti manik-manik (Nukleosom) yang dikenal dengan chromatin. Nukleosom memilki 200 bp DNA dan sembilan Histon ( dua  H2A, dua H2B, dua H3, dua H4 dan H1. Semua histon kecuali H1 akan menghubungkan nukleosome dan mempertahankanya pada “region liker”.

unnamed

Pada rigion DNA yang diekpresikan, histon terlihat sangat longgar sehingga memberikan akses ke protein atau enzim (region ini dikenal dengan eukariotin). Pada region yang tidak dieskpresikan, histon sangat condens, yang mencegah protein mengakses region tsn (struktur ini dikenal dengan heterokromatin).

Central Dogma

Central dogma pada biologi molekuler merupakan flow/aliran informasi dari DNA menjadi RNA hingga protein.

550px-Extended_Central_Dogma_with_Enzymes

Transkription.

Ekspresi gen melibatkan pembuatan copi RNA dari DNA. Sintesis RNA melibatkan un-coiling DNA, kemudina pemutusan ikatan hidrogen DNa sehingga tebentuk RNA komplemen dengan DNA yang menjadi cetakan atau template yang dibantu oleh enzim RNA-Polimerase.

Produk yang dikode oleh gen pad umumnya berupa protein tapi juga bisa berupa RNA. Gen mengkode peotein ditranskripsikan menjadi mRNA, yang kemudian ditranslasikan menjadi protein. Molekul RNA lainnya, seperti tRNA, rRNA, sn RNA, digunakan langsung (mereka tidak ditranslasikan menjadi protein). Sejumalah molekul RNA seperti Large subunit rRNA disebut ribosim yang dapat mengkatalisis reaksi enzimatik. Coding region pada gene dikenal dengan istilah cistron atau stuctural gene yang dapat mengkode peotein atau non translated RNA. Selain itu, ada Open Reading Frame (ORF) yang terbentang pada DNA dan menkode protein sehingga tidak ada stop codon untuk translasi protein.

Pemasalahan lain adalah menemukan sisi start. Setiap gen memiliki region upstream sequence yang dikenal dengan promoter. RNA polimerase membentuk region ini dan memulai transkripsi disini. Promoter bakteri memiliki dua region pengenalan -10 dan -35, dengan konsensus TATAAT dan TTGACA.

Setelah promoter region adalah Transcription start site (Sisi pengawalan transkripsi). Titik ini tempat RNA polimerase mulai mensintesis RNA. Diantara titik ini dengan ORF terdapat rigion yang tidak ditraskripsikan menjadi protein yang dikenal dengan 5’untranslated region (UTR). Region ini mengandung elemen seperti sisi pengikatan ribosom. Pada bakteri terdapat sigma subunit yang mengenal sisi pengelana -10 dan -35 dan inti enzim yang mengkatalisis sistesis RNA.

Sintesis RNA Pada Bakteri

Pada bakteri, ketika sigma subunit pada RNA polimerase mengenal region -10 dan -35, inti enzim akan membentuk gelembung transkripsi dimana menyebabkan DNA terpisah, untaian yang digunakan oleh RNA polimerase dikenal dengan untaian template (non-coding/ antisense) dan pasangannya/komplementernya akan membentuk mRNA.

Untitle

Strand pasangan DNA dikenal dengan untain coding (non-template atau unataian sense). Karena ini merupakan komplementer dari DNA non-coding, jadi urutan yang terbentuk akan sama dengan untaian ini kecuali thymine diganti dengan urasil.

Sinyal berhenti transkripsi

RNA polimerase melanjutkan transkripsi DNA hingga mencapai signal terminal. Pada bakteri, Rho-independent terminator merupakan region DNA dengan urutan yang berulang dan terbalik sehingga membentuk hairpin/ sanggul. Rho protein merupakan protein sepesial yang akan membuka pilinan DNA/RBA hybrid double helicase.

Pada bakteri sistem ekspresi genetiknya pada umumnya diregulasi oleh satu promoter untuk sekelompok gen yang berbeda yang dikenal dengan istilah operon. Oleh karena itu transkripsi ini dikenal dengan polisistronink mRNA. Berbeda dengan bakteri mRNA pada eukariotik dikenak dengan monosistronik.

Transkription pada Eukariotik

RNA polimerase pada bakteri memiliki tiga jenis yang dimentranskripsikan jenis gen yang berbeda. RNA polimerase I – mentranskripsikan gen ukariotik untuk large subunit ribosom (subunit besar ribosom). RNA polimerase II – mentraskripsikan gen yang megkode protein pada umumnya

Polimerase III – mentranskripsikan gen untuk tRNA, 5S rRNA, dan RNA molekul kecil lainnya

RNA polimerase II membutuhkan tiga region yang berbeda (Initial box, Tatabox dan elemen upstream lainnya yang mengikat protein yang dikenal dengan faktor transkripsi)

RNA polimerase membutuhkan sejumlah faktor transkripsi umum untuk memulai transkripsi pada semua promotor. Faktor transkripsi spesifik dibutukah untuk sejumlah gen tertentu. Tata box binding factor  atau (TBF) mengenali TATA-box. Protein ini akan membentuk komplek dengan sejumlah faktor transkripsi lainnya seperti TFIIA dan TFIIB untuk berikatan dengan promotor. Kemudian akan membawa RNA polimerase berikatan dengan kompleks tersebut. RNA polimerase berasosiasi dengan TFIIF kemudian TFIIE, TFIIH dan TFIJ untuk memulai transkripsi. TFIIH memfosforilasi RNA polimerase II yang menyebabkan dia bergerak.

Untitled1

Pada prokariot, sejumlah aktivator dan represson mengontrol gen yang akan ditranskripsikan. Kedua molekul ini bekerja dengan berikatan dengan DNA dalam region promotor. Pada E. coli 1000 – 4000 gen diekspresikan pada waktu yang bersamaan pada satu waktu. Protein aktivator bekerja dengan regulasi positif artinya protein gene diekspresikan hanya ketik aktivator memberikan sinyal positif. Represor bekerja berlawan yang bekerja seperti regulator negatif.

Lactose Operon

Sejumlah gene membutuhkan regulator spesifik untuk mengaktifkan transkrispsi via RAN polimerase. Sejumlah protein hadir dalam dua bentuk yaitu aktif dan tidak aktif. Operon Lac memiliki sejumlah promoter upstream pada gen struktural Lac Z, LacX, dan LacA. gen Lac ZYA ditranskripsikn sebagai polisistronik mRNA. Promoter upsteam adalah gen LacI, Lac operon repressor. LacZ mengkode β-galactosidase, yang memotong laktosa disakarida kedalam galaktosa dan glukosa. LacY mengokose Lactosa permease, yang mentrasport lactosa melalui membran sitoplasma kedalam bakteri. Akhirnya LacA mengkode protein lacosa acetilase. Promoter memiliki sisi pengikatan. LacO untuk protein repressor yang overlap dengan binding site RNA polimerase. Region ini dikenal dengan operator, ketika dia berikatan maka RNA polimerase tidak bisa mentranskripsikan operon.

Terdapat Binding site untuk CRP protein (Cyclic AMP repressor protein) juga dikenal dengan CAP (catabolite activator protein). Ini merupakan regulator global yang mengkatifasikan transkripsi operon berbeda untuk menggunakan sumber gula yang berbeda.

Lingkungan mengontrol apakah operon lactosa diekspresikan atau tidak. Ketika E. Coli memiliki sedikit glukosa maka operon lactosa akan dimatikan. Namun ketika glukosa ada, konsentrasi cAMP menurun. Jika E. coli kekurangan glukosa dilingkungannya maka cAMP akan meningkat konsentrasinya dan berikan dengan Crp. Crp mendimerisasi sehingga dapat berikatan dengan sisi Crp pada promoter berbeda-beda, laktosa harus selalu ada untuk mengaktifkan transkripsi. Jika laktosa ada enzim β-galactosidase mengkatalisis satu reaksi sampingan yang merubah lactosa kedalam all-lactosa. Ini akan melepaskan represon LacI.

Aplikasinya adalah Allo-lactose tidak digunakan, melainkan IPTG (Isopropil thio galactosidase). IPTG tidak di potong oleh β-galactosidase

Lac-Operon

 Regulation of transcription in eukaryotes

12

Elemen ehancer ditemukan ratusan pasang basa dari gen yang akan dikontrol. Mereka berikatan dengan protein spesifik yang berinteraksi dengan mediator complex dengan memberntuk loop pada DNA.

Contoh factor transkripsi eukariot yang bekerja sebagai activator dalam sejumlah tipe sel adalah AP-1.

Translasi kode gentik menjadi protein

mRNA menyediakan informasi yang dibutuhkan ribosom untuk membentuk protein. Proses ini dikenal dengan translasi karena melibatkan penerjemahan informasi yang dibawa oleh DNA untuk sintesis protein. mRNA membaca tiga sequence nukleotida yang dikenal dengan istilah triplet/ kodon. Setiap tiplet basa akan diterjemahkan menjadi asam amino. tRNA mengenal codon dan memabawa asam amino terkait.

Bagaimana spesifik tRNA membawa asam amino yang benar ?

Sejumlah grup yang disebut Aminoacyl tRNA Synthetase mengikat asam amino yang benar. Enzim-enzin ini bersifat  sangat spesifik dan mengenal tRNA yang benar dengan anticodon yang berada di sisi lain molekul ini.

tabel

Material Genetik (Ringkasan Buku Genetika Tanaman Prof.Sobir) IPB Press

BAHAN GENETIK

Berdasarkan pengalaman empiris suatu bahan genetic harus memiliki tiga karakteristik:

  1. Bahan membawa informasi genetic harus stabil agar suatu organisme mampu mempertahankan karakter individunya
  2. Informasi genetic harus dapat diwariskan secara akurat pada keturunanya
  3. Informasi genetic harus membuka peluang terjadinya agar organisme mampu bertahan dalam menghadapi perubahan lingkungan

Pada tumbuhan tingkat tinggi material genetic terdapat pada, inti, mitokondria, plastid.

Semakin mudah setelah ditemukan PCR dan disimpan dlm database.

Struktur genom dan kromosom dalam suatu organisme, dimulai dengan teknik FISH dan cabang ilmu yang mempelajari disebut ilmu genomic.

DNA yang terdapat dalam inti sel maupun dalam organ sel lainnya, selanjutnya ditranskripsikan menjadi RNA dan cabang ilmu yang mempelajari disebut transkriptomik. RNA yang diekspresikan terjemahannya menjadi asam amino yang selanjutnya diproses menjadi protein yang dipelajari dalam ilmu Proteomik.

DNA sebagai Materi Genetik

Visualisasi terhadap materi genetic adalah pada tahun 1869 pada saat darah pada perban luka yang dicuci ethanol, menyisakan benang halus pada cairan ethanol yang bening. Johann Friedrich Miescher 1871 berhasil mengisolasi senyawa fosfor yang mengandung senyawa asam dari inti.

Rosalind Franklin (1951) menyempurnakan temuan franklin dalam suatu struktur spt helix ganda dan fosfor pada bagian luarnya. Pada akhirnya Watson and Crick menyempurnakan temuan franklin dalam suatu struktur yang dikenal dnegan double helix

Pengungkapan DNA sebagai Materi Genetik

Ada tiga penemuan yang mnyatakan bahwa asam nucleat berperan penting dalam menentukan sifat organisme atau sebagai bahan dasar gen

  1. DNA sebagai senyawa penyusun kromosom
  2. DNA berperan dalam transformasi bakteri
  3. DNA pada virus yang diwariskan pada keturunan berikutnya.

DNA sebagai penyusun kromosom pertama kali dipahami oleh Robert Fluelgen yang melakukan studi pewarnaan mikroskopik dengan cara memberi perlakuan pada spasiment dengan asam sulfat (hidrochlorix acid ) yang dipanaskan hingga 60oC. kemudian diberi pewarna dengan Schiff Reagent/Fuchine terdapat Senyawa DNA berwarna merah dengan latar blakg berwarna hijau.

Osward Avery 1944 membuktikan bahwa bahan genetic yang terlibat dalam proses transformasi adalah DNA. Sebelumnya dikemukan oleh F. Griffith menggunakan streptococcus pneumonia galur R san Galur S.

3879072_orig

Percobaan tersebut diteruskan oleh Avery mengisolasi melekul kimia pecahan galur S. kemudian dipisahkan. Bahan yang berhasil dipisahkan ternyan DNA, RNA dan Protein, polisakarida dan lipd. Molekul tersebut diuji dengan mencampurkan bakteri R ditambah Enzim DNAase, RNAase, Protease. Ternyata bakteri yang tidak dicampurkan dengan DNA mengalami transformasi, sedangkan DNAase tidak.

Harse dan Chase (1952) – DNA merupakan bahan genetic yang diwariskan, E. coli dtumbuhkan pada media yang diberi radioisotope sebagai penanda protein dan p32 sebagai penanda DNA bakrteriofag T2 diinfeksikan pada E. coli sehingga menggunakan unsur pada sel inang.

Struktur Penyusun Materi Genetik

Salah satu penyusun utama adalah gula 5 atom C yang dikenal dengan ribose dan salah satu OH pada C NO.2  kehilangan atom O2 sehingga dinamakan deoxyribose.

download

Komponen DNA terpusat pada gula pentosa, dimana basa akan berikatan dengan gugus C No.1, Hasil penggabungan antar senyawa basa dan gula disebut senyawa nukleosida. Selanjutnya senyawa fosfat akan berikatan denga nukeleosida pada senyawa gula pada gugus C No.5

Struktur Basa Penyusun DNA

  1. Kelompok Pirimidin. Basa kelompok ini terbentuk dari satu cincin yang terdiri dari 4C dan 2N, Kedua basa itu adalah Timin dan Cytocine
  2. Kelompok Purin Basa kelompok ini terbentuk dua cincin yang terdiri dari 5C dan 4N. kedua basa adalah Adenine dan Guanine.

OSC_Microbio_10_02_BasePairs

Berdasarkan pasangan A-T dan G-C maka jumlah basa pirimidin akan sama dengan basa purin, artinya setengan dari DNA dalam suatu organisme adalah pirimidin dan setengahnya adalah purin. Pola seperti ini diajukan oleh Erwin Chargaff. Kandungan GC tinggi terdapat pada region heterokromatin dan rendah di eukraiotik.

RNA (Ribo Nucleic Acid)

DNA-vs-RNA-.005

Penyusunan Utas DNA menjadi Kromosom

DNA memiliki ketebalan 2 nm, mengalami beberapa penataan, sehingga membentuk kromosom dalam ketebalan 700 nm ada 5 Proses.

  1. Utas ganda melilit protein Histon membentuk struktur nukleosom
  2. Antara nukleosom dihubungi oleh DNA membentuk struktur manik2
  3. Nukleoson dikemas jadi benang kromatin
  4. Pembentukan pola gelombang kromosom dengan menempelkan benang kromatin pada protein non histon dan membentuk struktur setebal 300 nm
  5. Pola gelombang membentuk memilin dengan ketebalan 700 nm membentuk kromosom.

unnamed

Penggandaan DNA

Pemahaman mengenai mekanisme sintesis untuk penggandaan DNA dikemukan pertama kali oelh Arthur Konberg melalui percobaan E. coli.

Untuk pembentukan DNA baru perlu ada 4 komponen :

  1. Basa penyusun utas DNA, berupa Deoxynucleotide 5-triphospate (dNTP) yang terdiri dari basa, gula pentose dan senyawa fosfat.
  2. DNA template Sintesis DNA pola komplementer T-A dan G-C sehinga sintesis DNA baru memerlukan cetakan berupa utas DNA lama.
  3. Enzim yang melaksanakan polimerisasi DNA yaitu DNA polymerase
  4. DNA primer. Enzim DNA polymerase hanya bias bekerja dengan meningkatkan suatu DNA ke DNA lain yang sudah ada didalam utas yang akan digandakan

Penggandaan dalam SEL

Awal penggandaan dimulai pada suatu situs yang disebut ORI (Original of Replication) kemudian kedua utas membentuk Garpu replikasi. Penggandaan dimulai dari pengenalan titik awal penggandaann, pembukaan utas ganda, inisiasi penggandaan utas baru, hingga penyempurnaan utas baru terutama lagging strand.

Pengenalan ORI – berada pada sequence dengan GC rendah kemudian membentuk replication fork dan pembukaan pilinan DNA oleh ENxim topoisomerase, pemisahan utas DNA dg helicase. Pada utas lama memiliki orientasi 3 – 5 maka utas baru akan terbentuk sejalan dengan pergerakan enzim helicase  maka dikenal dengan leading strand.

Pada lagging strand untuk inisiasi utas baru ditempatkan RNA primer oleh enzim DNA primase/polymerase. Untuk menjaga agar DNA yang terpisah jadi dua tidak menyatu kembali pada lagging strand lagging strand ditempatkan pada protein SBB (Single Strand DNA binding Protein). Asosiasi antara enzim helicase dan DNA primase disebut primosome.

biology-201-chapter-14-43-638

Sintesis DNA dimulai pada lagging strand dimulai pada RNA primer oleh enzim DNA polymerase, hingga mencapai RNA primer didepannya. RNAase (DNA polymerase 1) akan mendegradasi RNA primer menghasilkan fragmen terputus yang dinamakan Fragment okazaki.

 Reparasi DNA

Faktor endogen yang menyababkan kerusakan DNA antara lain kesalahan sintesis DNA baru oleh DNA polymerase, factor endogen ini sendiri disebut transposable element transposon maupun retrotransposon, metilasi pada basa DNA, sehingga basa tidak dapat dikenali oleh enzim yang memproses DNA , serta adanya radikal bebas dalam sel menghasilkan metabolism yang kurang sempurna.Deoxyribonucleic-acid-damage-and-repair-mechanisms-Various-DNA-damaging-agents-cause-a