Biologi Molekuler Mempelajari Tentang Makromolekul, Lipid, Protein dan Komponen Molekul (Akostader)

Biologi molekular atau biologi molekul merupakan salah satu cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian mengenai kehidupan pada skala molekul. Ini termasuk penyelidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup dan kesannya, terutama tentang interaksi berbagai sistem dalam sel, termasuk interaksi DNA, RNA, dan sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur. Bidang ini bertumpang tindih dengan bidang biologi (dan kimia) lainnya, terutama genetika dan biokimia.

Para peneliti biologi molekular menggunakan teknik-teknik khusus yang khas biologi molekular (lihat subbab Teknik di bagian lain artikel), namun kini semakin memadukan teknik-teknik tersebut dengan teknik dan gagasan-gagasan dari genetika dan biokimia. Tidak terdapat lagi garis tegas yang memisahkan disiplin-disiplin ilmu ini seperti sebelumnya. Secara umum keterkaitan bidang-bidang tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

• Biokimia – telaah zat-zat kimia dan proses-proses vital yang berlangsung pada makhluk hidup.
• Genetika – telaah atas efek perbedaan genetik pada makhluk hidup (misalnya telaah mengenai mutan).
• Biologi molekular – telaah dalam skala molekul atas proses replikasi, transkripsi, dan translasi bahan genetik

Semakin banyak bidang biologi lainnya yang memfokuskan diri pada molekul, baik secara langsung mempelajari interaksi molekular dalam bidang mereka sendiri seperti pada biologi sel dan biologi perkembangan, maupun secara tidak langsung (misalnya dengan menggunakan teknik biologi molekular untuk menyimpulkan ciri-ciri historis populasi atau spesies) seperti pada genetika populasi dan filogenetika.

Teknik biologi molekular

Kloning ekspresi

Salah satu teknik dasar biologi molekular adalah kloning ekspresi, yang digunakan misalnya untuk mempelajari fungsi protein. Pada teknik ini, potongan DNA penyandi protein yang diinginkan ditransplantasikan ke suatu plasmid (DNA sirkuler yang biasanya ditemukan pada bakteri; dalam teknik ini, plasmid disebut sebagai vektor ekspresi).

Plasmid yang telah mengandung potongan DNA yang diinginkan tersebut kemudian dapat disisipkan ke dalam sel bakteri atau sel hewan. Penyisipan DNA ke dalam sel bakteri disebut transformasi, dan dapat dilakukan dengan berbagai metode, seperti elektroporasi, mikroinjeksi, dan secara kimia. Penyisipan DNA ke dalam sel eukaryota, misalnya sel hewan, disebut sebagai transfeksi, dan teknik transfeksi yang dapat dilakukan termasuk transfeksi kalsium fosfat, transfeksi liposom, dan dengan reagen komersial. DNA dapat pula dimasukkan ke dalam sel dengan menggunakan virus (disebut transduksi viral).

Setelah penyisipan ke dalam sel, protein yang disandi oleh potongan DNA tadi dapat diekspresikan oleh sel bersangkutan. Berbagai jenis cara dapat digunakan untuk membantu ekspresi tersebut agar protein bersangkutan didapatkan dalam jumlah besar, misalnya inducible promoter dan specific cell-signaling factor. Protein dalam jumlah besar tersebut kemudian dapat diekstrak dari sel bakteri atau eukaryota tadi.

Polymerase chain reaction (PCR)

Polymerase chain reaction ("reaksi [be]rantai polimerase", PCR) merupakan teknik yang sangat berguna dalam membuat salinan DNA. PCR memungkinkan sejumlah kecil sekuens DNA tertentu disalin (jutaan kali) untuk diperbanyak (sehingga dapat dianalisis), atau dimodifikasi secara tertentu. Sebagai contoh, PCR dapat digunakan untuk menambahkan situs enzim restriksi, atau untuk memutasikan (mengubah) basa tertentu pada DNA. PCR juga dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan sekuens DNA tertentu dalam sampel.

PCR memanfaatkan enzim DNA polimerase yang secara alami memang berperan dalam perbanyakan DNA pada proses replikasi. Namun, tidak seperti pada organisme hidup, proses PCR hanya dapat menyalin fragmen pendek DNA, biasanya sampai dengan 10 kb (kb=kilo base pairs=1.000 pasang basa). Fragmen tersebut dapat berupa suatu gen tunggal, atau hanya bagian dari suatu gen.

Proses PCR untuk memperbanyak DNA melibatkan serangkaian siklus temperatur yang berulang dan masing-masing siklus terdiri atas tiga tahapan. Tahapan yang pertama adalah denaturasi cetakan DNA (DNA template) pada temperatur 94-96 °C, yaitu pemisahan utas ganda DNA menjadi dua utas tunggal. Sesudah itu, dilakukan penurunan temperatur pada tahap kedua sampai 45-60 °C yang memungkinkan terjadinya penempelan (annealing) atau hibridisasi antara oligonukleotida primer dengan utas tunggal cetakan DNA. Primer merupakan oligonukelotida utas tunggal yang sekuens-nya dirancang komplementer dengan ujung fragmen DNA yang ingin disalin; primer menentukan awal dan akhir daerah yang hendak disalin. Tahap yang terakhir adalah tahap ekstensi atau elongasi (elongation), yaitu pemanjangan primer menjadi suatu utas DNA baru oleh enzim DNA polimerase. Temperatur pada tahap ini bergantung pada jenis DNA polimerase yang digunakan. Pada akhirnya, satu siklus PCR akan menggandakan jumlah molekul cetakan DNA atau DNA target, sebab setiap utas baru yang disintesis akan berperan sebagai cetakan pada siklus selanjutnya.

Elektroforesis gel

Elektroforesis gel merupakan salah satu teknik utama dalam biologi molekular. Prinsip dasar teknik ini adalah bahwa DNA, RNA, atau protein dapat dipisahkan oleh medan listrik. Dalam hal ini, molekul-molekul tersebut dipisahkan berdasarkan laju perpindahannya oleh gaya gerak listrik di dalam matriks gel. Laju perpindahan tersebut bergantung pada ukuran molekul bersangkutan. Elektroforesis gel biasanya dilakukan untuk tujuan analisis, namun dapat pula digunakan sebagai teknik preparatif untuk memurnikan molekul sebelum digunakan dalam metode-metode lain seperti spektrometri massa, PCR, kloning, sekuensing DNA, atau immuno-blotting yang merupakan metode-metode karakterisasi lebih lanjut.

Gel yang digunakan biasanya merupakan polimer bertautan silang (crosslinked) yang porositasnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Untuk memisahkan protein atau asam nukleat berukuran kecil (DNA, RNA, atau oligonukleotida), gel yang digunakan biasanya merupakan gel poliakrilamida, dibuat dengan konsentrasi berbeda-beda antara akrilamida dan zat yang memungkinkan pertautan silang (cross-linker), menghasilkan jaringan poliakrilamida dengan ukuran rongga berbeda-beda. Untuk memisahkan asam nukleat yang lebih besar (lebih besar dari beberapa ratus basa), gel yang digunakan adalah agarosa (dari ekstrak rumput laut) yang sudah dimurnikan.

Dalam proses elektroforesis, sampel molekul ditempatkan ke dalam sumur (well) pada gel yang ditempatkan di dalam larutan penyangga, dan listrik dialirkan kepadanya. Molekul-molekul sampel tersebut akan bergerak di dalam matriks gel ke arah salah satu kutub listrik sesuai dengan muatannya. Dalam hal asam nukleat, arah pergerakan adalah menuju elektrode positif, disebabkan oleh muatan negatif alami pada rangka gula-fosfat yang dimilikinya. Untuk menjaga agar laju perpindahan asam nukleat benar-benar hanya berdasarkan ukuran (yaitu panjangnya), zat seperti natrium hidroksida atau formamida digunakan untuk menjaga agar asam nukleat berbentuk lurus. Sementara itu, protein didenaturasi dengan deterjen (misalnya natrium dodesil sulfat, SDS) untuk membuat protein tersebut berbentuk lurus dan bermuatan negatif.

Untuk mempelajari tentang makromolekul, lipid, protein dan komponen molekul lain dari sel mari kita kenali beberapa istilah penting yang akan menjadi objek pembahasan pada Biologi Molekuler.

Berikut adalah istilah-istilah yang sering digunakan pada Biologi Molekuler:

RNA.

Molekul RNA adalah asam nukleat yang unik yang penting untuk sintesis protein. Tiga kelas utama molekul RNA adalah RNA, RNA transfer dan RNA ribosom.

Polimer

 

Polimer adalah molekul besar atau makromolekul terdiri dari banyak molekul kecil yang sama terkait bersama-sama. Molekul-molekul yang lebih kecil individu disebut monomer.

Difusi, Transportasi Pasif, dan Osmosis

 

Difusi adalah kecenderungan molekul untuk menyebar ke ruang yang tersedia. Tanpa kekuatan luar lain di tempat kerja, zat akan bergerak / berdifusi dari lingkungan yang berkonsentrasi tinggi ke lingkungan yang berkonsentrasi lebih rendah.

Protein

 

Protein adalah molekul yang sangat penting dalam sel. Mereka memiliki fungsi beragam dan semua biasanya dibangun dari satu set 20 asam amino.

Fungsi Protein

Protein adalah molekul yang sangat penting dalam sel kita. Setiap protein dalam tubuh memiliki fungsi yang spesifik. Protein juga berfungsi untuk membentuk tubuh.

Asam nukleat

Asam nukleat memungkinkan organisme untuk mentransfer informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Karbohidrat

Karbohidrat adalah salah satu dari empat kelas utama senyawa organik dalam sel hidup. Karbohidrat istilah yang digunakan ketika mengacu pada sakarida atau gula dan turunannya.

Lipid

Lipid sangat beragam baik dalam struktur dan fungsi masing-masing. Contoh lipid termasuk lemak, fosfolipid, steroid dan malam.

Fosfolipid

Fosfolipid milik keluarga lipid polimer biologis. Sebuah fosfolipid terdiri dari dua asam lemak, unit gliserol, gugus fosfat dan molekul polar.

Karbon Monoksida

Informasi dan sumber daya yang berkaitan dengan efek dari karbon monoksida dan keracunan karbon monoksida.

Antibodi

Antibodi adalah protein khusus yang membela terhadap zat-zat asing dalam tubuh. Mereka diproduksi oleh sel-sel darah putih yang dikenal sebagai sel B yang berkembang dari sel-sel induk sumsum tulang.

Terima kasih atas kunjungan anda di LingkaranDunia, serta membaca artikel yang berjudul Biologi Molekuler Mempelajari Tentang Makromolekul, Lipid, Protein dan Komponen Molekul (Akostader), dan semoga saja artikel ini bermanfaat buat anda.

Daftar Bacaan Biologi

• Pengertian Biologi dan Sejarah Biologi
• Dasar-Dasar biologi moderen Berdasarkan Para ilmuan Saat ini
• Penelitian Para Ilmuan Tentang Biologi
• Ekologi dan lingkungan (Ilmu Tentang Biologi)
• Biologi Mencakup Bidang Akademik yang Sangat Luas (Cabang-cabang Biologi)
• Aerobiologi adalah Ilmu yang Mempelajari Partikel Organik di Udara
• Agrikultur adalah mempelajari proses produksi hasil panen, dan lebih menekankan pada penerapannya
• Pengertian Anatomi Menurut Ilmu Biologi
• Arachnologi adalah Ilmu yang mempelajari arachnida
• Pengertian Astrobiologi Berdasarkan Ilmu Biologi
• Biofisika adalah Ilmu yang Mempelajari Proses Biologis Dalam Kerangka Fisika
• Biogeografi Mempelajari Persebaran Spesies Dalam Konteks Keruangan, dan Waktu
• Bioinformatika adalah Penggunaan Teknologi Informasi untuk Meneliti Genomik atau data Biologis
• Pengertian Biokimia (Ilmu yang Mempelajari Tentang Peranan Berbagai Molekul Dalam Reaksi Kimia dan Proses yang Berlangsung Dalam Makhluk Hidup)
• Biologi bangunan merupak ilmu yang meneliti lingkungan hidup di dalam ruangan
• Biologi Evolusioner adalam Ilmu yang Mempelajari Asal Usul Mahluk Hidup
• Biologi integratif adalam Ilmu yang Mempelajari Semua Organisme Mahluk Hidup yang ada diBumi
• Biologi kelautan atau oseanografi biologis adalah mempelajari Ekosistem, Tumbuhan, dan Hewan yang Ada di Laut
• Biologi Konservasi adalah Ilmu yang Berorientasi Pada Kelansungan Mahluk Hidup
• Biologi lingkungan Mempelajari Tentang Kelangsungan Hidup Baik Tumbuhan, Hewan dan Manusia
• Biologi Molekuler Mempelajari Tentang Makromolekul, Lipid, Protein dan Komponen Molekul (Akostader)
• Biologi populasi Mempelajari Sekelompok Organisme yang ada di Bumi
• Biologi perkembangan, Ilmu yang Mempelajari Pertumbuhan dan Perkembangan
• Biologi Sel adalah Cabang dari Ilmu Biologi yang Membahas Tentang Sel dan Proses yang Terjadi didalamnya
• Biologi Struktural adalah Sel-Sel yang Bersatu Membentuk Jaringan