Apa itu  biologi molekuler?
Sejarah pemikiran evolusi
Dari awal 1960an, biologi molekuler makin dipandang sebagai ancaman untuk inti tradisional biologi evolusi. Menghimpun para pakar biologi evolusi—terutama Ernst Mayr, Theodosius Dobzhansky, dan George Gaylord Simpson, tiga arsitek dari sintesis modern—sangat skeptis terhadap kesepakatan molekuler, khususnya saat ini dihubungkan (atau dipadukan) dengan seleksi alam. Hipotesis jam molekuler dan teori netral sangatlah kontroversial, menimbulkan debat netralis-seleksionis atas pengaruh relatif dari mutasi, pergerakan dan seleksi, yang berlanjut sampai 1980an tanpa kesepakatan yang jelas.
Keamanan biologi
Keamanan biologi adalah perlindungan terhadap agen mikroorganisme ataupun informasi penelitian yang berhubungan dengan penyalahgunaan, pencurian, kehilangan, dan pengalihan yang disengaja oleh pihak-pihak yang tidak bertanggung jawab. Keamanan biologi memiliki berbagai pengertian dari beberapa bidang yang bersangkutan, pengertian asli dari keamanan biologi dimulai dari pencegahan yang didesain untuk mengurangi risiko penularan penyakit berbahaya yang berasal dari tanaman, ternak, spesies yang belum diketahui, dan organisme hasil modifikasi seperti tanaman transgenik.
Keamanan Biologi sendiri bersinggungan dengan biohazard yakni mikroorganisme yang dapat membahayakan manusia atau hewan dan tumbuhan, biosecurity keamanan yang harus ditangani oleh pemerintah, dan biosafety tata kerja atau langkah penanganan ataupun penyelamatan dari risiko penggunaann agen yang dapat menyebabkan bahaya.
Biologi perkembangan
Selam paruh kedua abad ke-21 macam-macam molekul yang terlibat dalam perkembangan embrio diidentifikasikan.
Faktor turunan merupakan regulator kunci dari yang gen ditampakkan dalam sel.
Kontrol turunan dalam bermacam-macam tipe sel yang berbeda membuat setiap tipe sel (epitel, otot, neuron, dsb) menunjukkan jumlah berbeda dari protein yang mungkin. Faktor turunan diatur oleh jalan kecil transduksi sinyal yang menyampaikan sinyal dari luar sel ke nukleus sel. Jalan kecil transduksi sinyal sering melibatkan reseptor, enzim, dll seperti protein kinase. 1 kelas gen kunci yang secara berbeda diatur oleh faktor turunan dalam macam-macam sel yang berbeda ialah gen untuk protein adhesi sel. Protein adhesi sel di antara pengatur morfogenesis kunci.
Abiogenesis
Sebagian besar asam amino, yang sering dijuluki "bahan dasar kehidupan", berhasil disintesiskan dalam percobaan Miller-Urey dan percobaan lain yang menyimulasikan kondisi awal Bumi. Bahan biokimia lain yang penting seperti nukleotida dan sakarida dapat muncul dengan cara yang mirip. Dalam semua organisme, bahan biokimia tersebut diorganisasi menjadi molekul yang lebih kompleks, seperti protein, polisakarida, dan asam nukleat. Tiga molekul tersebut penting untuk fungsi kehidupan dan ada di semua organisme. Pembentukan makromolekul tersebut diperantarai oleh asam nukleat dan enzim, yang disintesis melalui jalur biokimia yang dikatalis oleh protein. Molekul organik mana yang pertama muncul dan bagaimana mereka membentuk organisme pertama masih diperdebatkan.
Molekul
"Stabil-tidaknya" susunan atom untuk dianggap sebagai molekul secara inheren merupakan definisi operasional. Secara filosofis, oleh karena itu, sebuah molekul bukanlah entitas fundamental (sebaliknya, misalnya, terhadap partikel dasar); sebaliknya, konsep molekul adalah cara kimiawan untuk membuat pernyataan yang berguna tentang kekuatan interaksi skala atom di dunia yang kita amati.
Morfologi tumbuhan
Seiring dengan berkembangnya biologi molekular, data morfologi juga ikut disertakan untuk mempelajari hubungan antara kelompok moyang tumbuhan sebagai asal usulnya dalam studi filogeni. Salah satu bentuk penggunaan data morfologi dalam studi filogeni adalah dengan mengkombinasikannya dengan data struktur molekul atau sekuens. Studi morfologi tumbuhan, genetika, dan biogeografi dapat menjadi cara untuk menelusuri populasi tumbuhan moyang dan juga bagi populasi yang sering terseleksi. Penelusuran populasi tersebut berfungsi untuk melestarikan karakteristik morfologi tumbuhan.
Ilmu kehidupan
Ilmu kehidupan meliputi semua cabang ilmu yang terkait dengan kajian ilmiah terhadap makhluk hidup seperti mikroorganisme, tumbuhan, hewan, dan manusia, termasuk pertimbangannya seperti bioetika. Biologi menjadi pusat dari ilmu kehidupan, namun teknologi membawa bidang ilmu lain seperti biologi molekular dan bioteknologi hingga tercipta interdisipliner terkait ilmu kehidupan.
Gastronomi molekuler
Gastronomi molekuler ("molecular gastronomy") adalah studi ilmiah mengenai gastronomi atau lebih lengkapnya adalah cabang ilmu yang mempelajari transformasi fisiokimiawi dari bahan pangan selama proses memasak dan fenomena sensori saat mereka dikonsumsi. Ilmu ini dicirikan dengan penggunaan metode ilmiah untuk memahami dan mengendalikan perubahan molekuler, fisiokimiawi, dan struktural yang terjadi pada makanan pada tahap pembuatan dan konsumsi. Kata "molekuler" dalam Gastronomi molekuler mengacu pada ilmu biologi molekuler yang meninjau bahan-bahan masakan sampai tahap molekul. Lalu, metode ilmiah yang digunakan meliputi pengamatan mendalam, pembuatan dan pengujian hipotesis, ekperimen terkontrol, objektivitas sains, dan reproduksibilitas eksperimen. Perlu diperhatikan bahwa gastronomi molekuler tidak sama dengan tipe atau gaya memasak.
Biologi
Ekologi mempelajari persebaran, dan berlimpahnya kehidupan, serta interaksi antara organisme dengan lingkungannya. Habitat suatu organisme dapat dideskripsikan sebagai faktor abiotik lokal seperti iklim, di samping keberadaan organisme, dan faktor biotik lainnya. Sistem biologis cukup sulit dipelajari karena ada sangat banyak interaksi yang mungkin terjadi antara organisme dengan lingkungan, bahkan dalam skala kecil. Bakteri di dalam gradien gula memberikan tanggapan terhadap lingkungan sama seperti seekor singa yang sedang mencari makanan di sabana Afrika. Spesies apapun juga dapat menunjukkan berbagai macam perilaku, seperti kerjasama, agresi, parasitisme, atau mutualisme. Masalah menjadi semakin rumit ketika dua atau lebih spesies berinteraksi dalam suatu ekosistem.
Biologi
Beberapa energi yang diperoleh digunakan untuk menghasilkan biomassa yang dapat mempertahankan kehidupan, dan mendukung pertumbuhan, dan perkembangan. Kebanyakan sisa energi hanya menjadi panas, dan molekul buangan. Proses penting yang mengubah energi yang terperangkap dalam substansi kimia menjadi energi yang berguna untuk kehidupan disebut metabolisme, dan respirasi sel.
Molekul
Molekul memiliki kesetimbangan geometri—panjang dan sudut ikatan—tetap yang dengannya mereka terus berosilasi melalui gerak vibrasi dan rotasi. Bahan murni terdiri dari molekul dengan struktur geometris rata-rata yang sama. Rumus kimia dan struktur molekul adalah dua faktor penting yang menentukan sifat-sifatnya, terutama reaktivitasnya. Isomer berbagi rumus kimia tapi biasanya memiliki sifat yang sangat berbeda karena strukturnya yang berbeda. Stereoisomer, jenis isomer tertentu, memiliki sifat fisiko-kimia yang sangat mirip dan pada saat bersamaan berbeda aktivitas biokimianya.
Biokimia
Asam nukleat adalah molekul yang membentuk DNA, substansi yang sangat penting yang digunakan oleh semua organisme seluler untuk menyimpan informasi genetik. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribosa nukleat dan asam ribonukleat. Monomernya disebut nukleotida. Nukleotida yang paling umum diantaranya Adenin, Sitosin, Guanin, Timin, dan Urasil. Adenin berpasangan dengan timin dan urasil, timin hanya berpasangan dengan adenin; sitosin dan guanin hanya dapat berpasangan satu sama lain.
Sejarah anatomi
Penelitian anatomi pada ratusan tahun lalu banyak membantu perkembangan pemahaman pada ilmu-ilmu baru seperti biologi molekuler. Berbagai perkembangan juga terjadi pada alat-alat canggih untuk memahami tubuh manusia (terutama tubuh hidup), yakni melalui alat MRI dan pemindaian CAT.
Sel (biologi)
Komunikasi sel terdiri dari proses transfer sinyal antarsel dalam bentuk molekul (misalnya hormon) atau aktivitas listrik, dan transduksi sinyal di dalam sel target ke molekul yang menghasilkan respons sel. Mekanisme transfer sinyal dapat terjadi dengan kontak antarsel (misalnya melalui sambungan pengomunikasi), penyebaran molekul sinyal ke sel yang berdekatan, penyebaran molekul sinyal ke sel yang jauh melalui saluran (misalnya pembuluh darah), atau perambatan sinyal listrik ke sel yang jauh (misalnya pada jaringan otot polos). Selanjutnya, molekul sinyal menembus membran secara langsung, lewat melalui kanal protein, atau melekat pada reseptor berupa protein transmembran pada permukaan sel target dan memicu transduksi sinyal di dalam sel. Transduksi sinyal ini dapat melibatkan sejumlah zat yang disebut pembawa pesan kedua ("second messenger") yang konsentrasinya meningkat setelah pelekatan molekul sinyal pada reseptor dan yang nantinya meregulasi aktivitas protein lain di dalam sel. Selain itu, transduksi sinyal juga dapat dilakukan oleh sejumlah jenis protein yang pada akhirnya dapat memengaruhi metabolisme, fungsi, atau perkembangan sel.
Molecular Systems Biology
Molecular Systems Biology adalah jurnal ilmiah akses terbuka yang ditelaah sejawat yang menerbitkan penelitian tentang biologi sistem pada tingkat molekul, termasuk genomika, proteomika, metabolimika, sistem mikrobial, integrasi sinyal sel dan jaringan pengatur, dan biologi sintetis.
Kronobiologi
Kronobiologi adalah bidang ilmu yang mempelajari fenomena periodik (siklus) pada makhluk hidup serta adaptasi mereka pada ritme yang terkait dengan matahari dan bulan . Siklus ini dikenal sebagai ritme biologis. Kajian kronobiologi terkait antara lain dengan anatomi komparatif, fisiologi, genetika, biologi molekuler, serta perilaku organisme dalam mekanisme ritme biologis .
Molekularitas
Molekularitas dalam kimia merupakan jumlah molekul yang bereaksi bersama dalam suatu reaksi elementer (satu tahap) dan sama dengan jumlah koefisien stoikiometri reaktan dalam reaksi elementer ini.
Bergantung pada seberapa banyak molekul yang bereaksi bersama, reaksi dapat terjadi secara unimolekuler, bimolekuler atau trimolekuler.
Biologi molekular
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.
Lembaga Eijkman
Lembaga Biologi Molekuler Eijkman atau Lembaga Eijkman (disingkat LBME, dalam bahasa Inggris Eijkman Institute for Molecular Biology) adalah lembaga penelitian biologi molekuler berstatus satuan kerja di bawah naungan Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi Republik Indonesia (Kemenristekdikiti RI). Nama Lembaga Eijkman dipakai untuk menghormati Christiaan Eijkman, peneliti berkebangsaan Belanda yang menjabat direktur pertama sekaligus penerima penghargaan Nobel bidang kedokteran pada tahun 1929 atas penemuan konsep vitamin, ketika melakukan studi penyakit beri-beri di Batavia. Lembaga Eijkman menempati bangunan berarsitektur Belanda di Jalan Diponegoro No.69, Jakarta Pusat, Indonesia.
Senjata biologi
Pada tahun 2008, Konvensi Senjata Biologi ("Biological Weapons Convention") membahas tentang peningkatan pemahaman tentang pentingnya mengembangkan keamanan biologi, termasuk di dalam laboratorium yang menggunakan patogen maupun toksin berbahaya. Pada pertemuan tersebut juga dibahas tentang pencegahan penyalahgunaan ilmu biologi dan bioteknologi untuk senjata biologi dengan cara meningkatkan kesadaran akan risiko biologis yang dapat timbul, memperketat pengawasan, serta memberikan pendidikan dan peningkatan bioetika dalam aplikasi ilmu kehidupan. Untuk pengendalian dan pengawasan senjata biologi, telah dilakukan pembuatan data yang berpotensi menjadi senjata biologi. Selain itu, pengembangan molekul anti-bakteri juga telah dilakukan untuk mengeliminasi patogen namun tidak membahayakan manusia dan hewan.
Transkriptomika
Transkriptomika () merupakan bagian dari biologi molekular yang mengkaji tentang produk transkripsi secara keseluruhan ("transkriptom"). Produk transkripsi hanyalah RNA, sehingga transkriptomika bisa juga disebut sebagai ilmu tentang RNA dalam suatu organisme. Meskipun demikian, karena dinamika RNA dalam sel dipelajari pula, sejumlah protein ("vis a vis" enzim) dan beberapa zat lain juga dipelajari dalam kaitan dengan modifikasi RNA.
Cell (jurnal)
Cell adalah jurnal ilmiah telaahan sejawat yang menerbitkan artikel-artikel penelitian di berbagia bidang ilmu kehidupan. Bidang penelitiannya meliputi biologi molekuler, biologi sel, sel batang, biologi perkembangan, genetika dan genomika, proteomika, penelitian kanker, imunologi, ilmu saraf, biologi struktural, mikrobiologi, virologi, fisiolofi, biofisika, dan biologi komputasional. Jurnal ini dirintis tahun 1974 oleh Benjamin Lewin dan diterbitkan dua kali sebulan oleh Cell Press, merek cetak Elsevier.
Ophioglossum
Akibat digunakannya biologi molekular dalam klasifikasi, pengelompokan dalam "Ophioglossum" saat ini tengah mengalami revisi. Jenis-jenis yang sebelumnya tergabung dalam anakmarga "Ophioderma", kelompok yang daun fertil dan daun sterilnya menyatu, dapat dipisahkan sebagai marga tersendiri. Sebagian spesies "Ophioglossum" juga dianggap sebagai anakjenis, sehingga banyaknya spesies berkurang.
Struktur kimia
Geometri molekul mengacu pada urutan spasial atom dalam molekul (termasuk panjang ikatan dan sudut ikatan) serta ikatan kimia yang memegang atom bersama-sama. Geometri molekul harus menjelaskan bentuk molekul paling sederhana seperti oksigen atau nitrogen, yang lebih kompleks, seperti molekul protein atau DNA. Dengan istilah ini kita juga bisa merujuk pada struktur dimana tidak ada molekul itu sendiri. Senyawa ionik atau kovalen tidak membentuk molekul namun membentuk jaringan tiga dimensi, agregat besar atom atau ion, dengan struktur reguler, simetris dan periodik.
Nature Reviews Molecular Cell Biology
Nature Reviews Molecular Cell Biology adalah jurnal tinjauan bulanan terdepan yang diterbitkan oleh Nature Publishing Group. Seperti judulnya, jurnal ini mengulas berbagai maccam topik dalam dua disiplin: biologi molekul, studi makromolekul endogen, dan biologi sel, struktur, struktur dan interaksi tingkat sel.
Biofilm
Selain keterbatasan nutrisi, faktor lain yang memicu pembentukan biofilm adalah quorum sensing, yaitu mekanisme untuk memastikan jumlah sel mencukupi sebelum suatu spesies melakukan respon biologi khusus. Jadi, setiap sel mikrob akan menghasilkan molekul sinyal untuk berkomunikasi dengan sel yang lain, bila jumlah sel mikrob tersebut cukup banyak, maka molekul sinyal terseut juga cukup banyak untuk memicu pembentukkan biofilm oleh keseluruhan bakteri tersebut. Molekul-molekul sinyal tersebut berbeda untuk tiap jenis mikrob dan memiliki peranannya masing-masing.
Berikut ini adalah tabel daftar molekul sinyal yang berperan dalam quorum sensing untuk membentuk biofilm dan akibatnya bila molekul sinyal tersebut tidak ada:
Biologi sistem
CellDesigner adalah program berbasis Java yang dapat dipakai untuk membangun dan menyunting jejaring biokimia. Versi CellDesigner terkini telah memperbolehkan melakukan "import" model dalam format SBML dan mendukung penampilan jejaring biokimia yang didasarkan oleh bahasa diagram proses yang didefinisikan oleh SBGN. Dengan CellDesigner, model dapat dismulasikan dengan tools simulator yang tersedia, atau dengan "tools" simulator eksternal, seperti yang disediakan oleh SWB.
Penanda genetik
Yang dimaksud dengan penanda molekul adalah penanda yang mengandalkan sifat-sifat aplikatif DNA atau cDNA. Jadi, penanda biokimia tidak termasuk di dalamnya meskipun sebenarnya juga merupakan molekul. Penanda molekul bersifat stabil karena DNA bersifat baka dan tidak terpengaruh lingkungan. Penanda ini mulai dipakai semenjak ditemukannya secara berturut-turut enzim endonuklease restriksi, teknik "Southern blot", dan PCR pada dasawarsa 1970-an. Teknik elektroforesis gel, yang juga menjadi prasyarat penggunaan penanda ini, telah dipakai bertahun-tahun sebelumnya. Dukungan dari bidang automasi, robotika, dan bioinformatika terhadap teknik sekuensing pada tahun 1990-an hingga awal abad ke-21 menjadikan penanda molekul menjadi hal yang relatif ekonomis untuk dikerjakan.
Pasangan basa
Dalam biologi molekuler, dua nukleotida dalam RNA atau DNA yang saling komplementer yang terhubung oleh ikatan hidrogen disebut pasangan basa (bahasa Inggris: "base pair" sering disingkat bp).
Biokimia
Penemuan penting lain di bidang biokimia adalah penemuan gen dan perannya dalam mentransfer informasi di dalam sel. Bagian biokimia ini terkadang juga disebut dengan biologi molekuler. Pada tahun 1950-an, James D. Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin, dan Maurice Wilkins menemukan bagaimana struktur DNA dan mencoba mencari hubungannya dengan transfer informasi genetik. Pada tahun 1958, George Beadle dan Edward Tatum berhasil memenangkan Hadiah Nobel akibat penelitian mereka mengenai jamur yang menunjukkan bahwa satu gen memproduksi satu enzim. Pada tahun 1988, Colin Pitchfork adalah orang pertama yang terbukti melakukan tindak kriminal melalui bukti DNA. Belum lama ini, Andrew Z. Fire dan Craig C. Mello memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 2006 atas penemuan fungsi dari RNA interferensi (RNAi).
Biokimia
Asam nukleat merupakan makromolekul biokimia yang kompleks, terdiri dari rantai-rantai nukleotida yang menyimpan informasi genetik. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan di segala jenis sel makhluk hidup dan virus. Disamping sebagai penyimpan informasi genetik, asam nukleat juga berperan dalam penyampai pesan kedua, serta pembentuk molekul dasar untuk adenosin trifosfat.
Pola molekuler terkait patogen
Molekul-molekul ini dapat disebut sebagai motif molekul kecil yang lestari dalam kelas mikroba. Mereka dikenali oleh reseptor toll-like (TLR) dan reseptor pengenal pola lainnya (PRR) pada tumbuhan dan hewan. Sejumlah besar jenis molekul yang berbeda dapat berfungsi sebagai PAMP, termasuk glikan dan glikokonjugat.
Biologi molekular
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.
Sejarah biologi
Sejarah biologi mengikuti studi dunia kehidupan dari zaman kuno hingga modern. Meskipun konsep "biologi" sebagai satu kesatuan bidang muncul pada abad ke-19, ilmu pengetahuan biologis yang muncul dari tradisi kedokteran dan sejarah alam mencapai kembali ke ayurveda, kedokteran Mesir kuno dan karya-karya dari Aristoteles dan Galen dalam dunia Yunani-Romawi kuno. Karya kuno ini dikembangkan lebih lanjut di Pertengahan oleh dokter Muslim dan ulama seperti Ibnu Sina. Selama Renaisans Eropa dan periode modern awal, pemikiran biologi mengalami revolusi di Eropa dengan minat baru dalam empirisme dan penemuan banyak novel organisme. Yang menonjol dalam gerakan ini adalah Vesalius dan Harvey, yang menggunakan eksperimen dan pengamatan yang cermat dalam fisiologi, dan naturalis seperti Linnaeus dan Buffon yang mulai mengklasifikasikan keanekaragaman kehidupan dan catatan fosil, serta perkembangan dan tingkah laku organisme. Mikroskop mengungkapkan dunia mikroorganisme yang sebelumnya tidak diketahui, meletakkan dasar untuk teori sel. Semakin pentingnya teologi alam, sebagian merupakan respon terhadap munculnya filsafat mekanik, mendorong pertumbuhan sejarah alam (meskipun itu bercokol argumen dari desain).
Biokimia
Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen seluler, seperti protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifat-sifat protein.
Oligonukleotida
Oligonukleotida (umumnya disingkat "oligo" dalam percakapan sehari-hari di laboratorium, dan digunakan dalam artikel ini) merupakan seberkas pendek polimer nukleotida (DNA atau RNA) yang sering digunakan sebagai primer atau sebagai penuntun probe pada berbagai teknik analisis deteksi dalam biologi molekular. Ukurannya biasanya antara 5 sampai 20 basa N (biasa ditulis 10-mer untuk oligo dengan 10 basa, "-mer" kependekan dari "primer").
Melanoma
Ketika sel-sel kanker kekurangan oksigen dan nutrisi, sel ini akan berpindah ke bagian tubuh yang berbeda. Dalam mengidentifikasi gen untuk menentukan keadaan kanker kritis akan menggunakan biomarker. Biomarker adalah molekul yang ditemukan dalam darah, cairan tubuh lain atau jaringan yang menandakan proses normal atau abnormal. Biomarker dapat digunakan untuk menentukan stadium tumor, diagnosis, pilihan terapi, dan untuk memantau kekambuhan penyakit.
Molekul
Spektroskopi molekuler berhubungan dengan respon (spektrum) molekul yang berinteraksi dengan sinyal probing energi yang diketahui (atau frekuensi, sesuai dengan rumus Planck). Molekul memiliki tingkat energi terkuantisasi yang dapat dianalisis dengan mendeteksi pertukaran energi molekul melalui absorbansi atau emisi. Spektroskopi umumnya tidak mengacu pada studi difraksi di mana partikel seperti neutron, elektron, atau sinar-X energi tinggi yang berinteraksi dengan susunan molekul reguler (seperti dalam kristal).
Rekayasa molekul
Proses rekayasa molekul adalah suatu proses yang sangat rumit dan sulit. Bidang ini memerlukan manipulasi molekul secara manual dengan menggunakan perangkat seperti "scanning tunneling microscope". Tujuan dari rekayasa molekul adalah diperolehnya molekul pembantu termodifikasi yang dapat mereplika diri sendiri. Oleh karenanya, bidang ini dapat dilihat sebagai bidang presisi dari teknik kimia yang meliputi teknik protein (suatu bidang yang menciptakan molekul protein). Teknik protein umum berlangsung secara alami di biokimia.
The EMBO Journal
The EMBO Journal adalah jurnal ilmiah yang ditelaah sejawat yang berfokus pada karya tulis lengkap tentang penelitian asli yang berhubungan dengan biologi molekul dan bidang terkait. Jurnal ini diluncurkan tahun 1982 dan diterbitkan oleh Nature Publishing Group untuk European Molecular Biology Organization.
Senjata biologi
Senjata biologi (bahasa Inggris: biological weapon) adalah senjata yang menggunakan patogen (bakteri, virus, atau organisme penghasil penyakit lainnya) sebagai alat untuk membunuh, melukai, atau melumpuhkan musuh. Dalam pengertian yang lebih luas, senjata biologi tidak hanya berupa organisme patogen, tetapi juga toksin berbahaya yang dihasilkan oleh organisme tertentu. Dalam kenyataanya, senjata biologi tidak hanya menyerang manusia, tetapi juga hewan dan tanaman.
Biologi molekular
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:
Hibridisasi (biologi molekular)
Dalam biologi molekular, hibridisasi adalah pembentukan ikatan dupleks stabil antara dua rangkaian nukleotida yang saling komplementer melalu perpasangan basa N. Hibridisasi dapat menunjukkan suatu keseragaman sekuens. Pasangan DNA–DNA, DNA–RNA, atau RNA–RNA dapat terbentuk melalui proses ini .
Persilangan (biologi)
Persilangan (bahasa inggris: hybridization atau crossing) dalam biologi adalah perkawinan antar individu ataupun populasi yang berbeda secara genetik untuk menghasilkan gabungan sifat dari tetua ataupun rekombinasi gen-gen pada keturunannya. Dalam ilmu biologi molekuler persilangan diartikan sebagai teknik berikatannya suatu untaian tunggal DNA atau RNA dengan untaian komplemen yang berasal dari RNA atau DNA yang berbeda. Persilangan dapat terjadi di antara individu yang berbeda spesies (persilangan interspesifik) maupun antar individu dalam satu spesies (persilangan intraspesifik) yang umumnya dikenal sebagai persilangan antar galur (untuk tanaman) atau antar aksesi. Perkembangbiakan manusia melalui perkawinan adalah contoh persilangan dalam satu spesies. Dalam ilmu peternakan istilah persilangan lebih sering disebut dengan perkawinan. Individu keturunan hasil proses persilangan dapat bersifat subur, mandul, maupun mandul sebagian.
Membran sel
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO, O), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.
Biologi sel
Biologi sel (juga disebut sitologi, dari bahasa Yunani "kytos", "wadah") adalah ilmu yang mempelajari sel, salah satu dari cabang-cabang biologi. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan antaraksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia.
Biologi komputasi
Biologi komputasi, yang mencakup banyak aspek dari bioinformatika adalah ilmu pengetahuan yang menggunakan data biologi untuk mengembangkan algoritme atau model untuk memahami berbagai sistem dan hubungan biologis. Sampai sekarang, ahli biologi tidak memiliki akses ke berbagai data yang sudah umum, terutama dalam biologi molekuler dan genomik. Peneliti mampu mengembangkan metode analisis untuk menafsirkan informasi biologis, tetapi tidak mampu untuk membagikannya secara cepat di antara rekannya.
Lipid
Sel eukariotik berada dalam organel berbatas membran yang melaksanakan fungsi biologis yang berbeda. Gliserofosfolipid adalah komponen struktural utama pada membran biologis, seperti membran plasma sel dan membran intrasel organel; dalam sel hewan membran plasma secara fisik memisahkan komponen intrasel dari lingkungan ekstrasel. Gliserofosfolipid adalah molekul amfipatik (mengandung daerah hidrofobik dan hidrofilik sekaligus) yang mengandung inti gliserol yang terikat dengan "ekor" asam lemak yang diturunkan dari ikatan ester, dan satu "kepala" gugus fosfat. Sementara gliserofosfolipid adalah komponen utama dari membran biologis, komponen non-gliserida lipid lainnya seperti sfingomielin dan sterol (terutama kolesterol di dalam membran sel hewani) juga ditemukan. di membran biologis. Pada tumbuhan dan alga, galaktosildiasilgliserol, dan sulfokuinovosildiasilgliserol, yang tidak memiliki gugus fosfat, adalah komponen penting dari membran kloroplas dan organel terkait dan merupakan lipid yang paling melimpah di jaringan fotosintesis, termasuk tumbuhan tinggi, alga dan bakteri tertentu.
Biologi
Anatomi mempelajari struktur makroskopik seperti organ, dan sistem organ, sementara genetika merupakan ilmu gen, pewarisan, dan variasi dalam organisme. Gen menyandikan informasi yang penting untuk mensintesiskan protein, yang kemudian membentuk fenotip organisme. Dalam penelitian modern, genetika juga menyelidiki fungsi gen tertentu, dan menganalisis interaksi genetik. Di dalam tubuh organisme, informasi genetik biasanya ada di dalam kromosom, di dalam struktur kimia molekul ADN tertentu.
Sejarah Bumi
Kesulitan yang dihadapi dalam membuat skenario metabolisme pertama adalah menemukan cara bagi organisme tersebut untuk berkembang. Tanpa kemampuan untuk mereplikasi sebagai individu, agregat molekul akan memiliki "genom komposisi" (jumlah spesies molekular dalam agregat) sebagai sasaran seleksi alam. Namun, model percobaan terbaru menunjukkan bahwa sistem tersebut tidak dapat berkembang sebagai respon terhadap seleksi alam.
Biologi sistem
Biologi sistem merupakan penggabungan dari beberapa cabang ilmu, seperti genomik (genomics), biokimia, dan biologi molekuler. Ilmu biologi sistem bertujuan untuk mendapatkan pemahaman yang menyeluruh (holistik) terhadap makhluk hidup sebagai kesatuan sistem. Beberapa strategi yang dipilih dalam biologi sistem antara lain adalah pengukuran kuantitatif komponen seluler dalam tingkat mRNA, protein, dan metabolit, pengembangan model matematika yang menggabungkan pemahaman biokimia dengan data-data yang dihasilkan oleh eksperimen dengan hasil data bervolume tinggi, aplikasi mikroorganisme. Karena yang dianalisis merupakan data bervolume tinggi, dibutuhkan semacam perangkat mutakhir untuk mengolah, menganalisis, memvisualisasi, dan mensimulasikan data tersebut. Oleh karena itu, pengembangan ilmu bioinformatika berperan.
Gastronomi molekuler
Dalam hal terminologi seringkali terjadi kerancuan antara gastronomi molekuler, memasak, ilmu memasak, dan kulinologi®. Memasak adalah teknik (atau kadang-kadang seni) yang tujuannya adalah untuk membuat makanan yang tempatnya adalah di rumah atau dapur restoran. Untuk bisa memasak lebih dibutuhkan keahlian untuk memilih bumbu misalnya, daripada ilmu kimia atau fisika. Sebaliknya, gastronomi molekuler adalah sains, terutama fisika dan kimia, yang dilakukan di dalam laboratorium. Sains menggunakan metode eksperimen di mana teori dihasilkan setelah mempelajari fenomena-fenomena yang terjadi secara kuantitatif dan menyanggah model yang ada dengan membuat prediksi teoretis dan kemudin melakukan eksperimen pengujian. Intinya, tujuan utama sains adalah menemukan mekanisme suatu fenomena dan tidak berhubungan dengan tujuan membuat makanan. Kulinologi® adalah campuran antara disiplin ilmu makanan dan seni kuliner. Selain itu kulinologi® adalah istilah yang sudah dilindungi secara hak cipta sementara gastronomi molekuler tidak dilindungi oleh hak cipta.
Molecular beacon
Pengembangan pendekatan baru untuk mendeteksi sel kanker adalah hal penting dalam memberikan penanganan dini bagi penderita kanker. Ekspresi gen yang abnormal merupakan ciri dari sel kanker. Maka diperlukan senyawa yang dapat mengenali gen abnormal tersebut sehingga dapat diketahui keberadaan sel kanker. Molecular beacon dapat digunakan untuk mengukur kuantitas mRNA. Sangat penting untuk mengetahui kuantitas ekspresi gen karena banyak penanda atau marker dari sel kanker tidak bersifat unik dan juga ditemukan pada sel normal. Sehingga cara untuk membedakan suatu sel normal atau tidak adalah dengan mengukur jumlah ekspresi gen. Pada penelitian ini digunakan dua tipe molecular beacon untuk mendeteksi penanda ekspresi gen sel tumor, yaitu gen survivin dan cyclin D1 pada sel kanker payudara manusia.
Molecular beacon kontrol digunakan untuk mendeteksi gen gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase manusia. Setelah molecular beacon dicampur dengan beragam DNA target, maka akan diinkubasi pada suhu 37 °C selama 60 menit. Lalu intensitas fluoresensi diukur dengan fluorescence microplate reader.
Polaritas (kimia)
Sebuah molekul terdiri dari satu atau lebih ikatan kimia antara orbital molekul dari berbagai atom. Molekul dapat berupa kutub baik sebagai hasil ikatan polar karena perbedaan elektronegativitas seperti yang dijelaskan di atas, atau sebagai akibat dari pengaturan asimetris ikatan kovalen nonpolar dan pasangan elektron yang tidak terikat yang dikenal sebagai orbital molekul.
Molekul
Sains molekul disebut "kimia molekular" atau "fisika molekular", tergantung fokusnya apakah fokus pada kimia atau fisika. Kimia molekular berurusan dengan hukum-hukum yang mengatur interaksi antara molekul yang menghasilkan pembentukan dan pemecahan ikatan kimia, sementara fisika molekular berurusan dengan hukum-hukum yang mengatur struktur dan sifat-sifatnya. Namun pada prakteknya, perbedaan ini tidak tegas. Dalam sains molekular, suatu molekul terdiri dari suatu sistem stabil ( yang tersusun dari dua atau lebih atom. Ion poliatomik kadang-kadang dapat dianggap sebagai molekul bermuatan listrik. Istilah "molekul tak stabil" digunakan untuk spesies yang sangat reaktif, yaitu pemasangan jangka pendek (resonansi) elektron dan inti atom, seperti radikal, ion-ion molekul, molekul Rydberg, keadaan transisi, kompleks van der Waals, atau sistem dari tumbukan atom seperti kondensat Bose–Einstein.
Fisika molekular
Fisika molekular atau fisika molekul adalah cabang ilmu yang mempelajari sifat fisik molekul dan ikatan kimia antar atom yang merekatkannya menjadi molekul. Teknik terpenting dari bidang ini adalah berbagai jenis spektroskopi. Bidang ini berhubungan erat dengan fisika atom dan banyak bertumpang tindih dengan kimia teori dan kimia fisik.
Filogenetika molekuler
Kerangka teoritis untuk sistematika molekuler diletakkan pada 1960-an dalam karya-karya Emile Zuckerkandl, Emanuel Margoliash, Linus Pauling, dan Walter M. Fitch. Aplikasi sistematika molekuler dipelopori oleh Charles G. Sibley (burung), Herbert C. Dessauer (herpetologi), dan Morris Goodman (primata), diikuti oleh Allan C. Wilson, Robert K. Selander, dan John C. Avise (yang mempelajari berbagai kelompok). Penggunaan elektroforesis protein bermula sekitar tahun 1956. Meskipun hasilnya tidak kuantitatif dan pada awalnya tidak meningkatkan klasifikasi morfologi, mereka memberikan petunjuk menggiurkan bahwa konsep lama dari klasifikasi burung, misalnya, memerlukan revisi substansial. Pada periode 1974–1986, hibridisasi DNA-DNA adalah teknik dominan yang digunakan untuk mengukur perbedaan genetik.
François Jacob
Sekitar tahun 1961, Jacob dan Jacques Lucien Monod menjelajahi gagasan bahwa kendali tingkat ekspresi enzim dalam sel ialah akibat umpan balik pada transkripsi sekuens DNA. Eksperimen dan gagasan itu mendorong timbulnya bidang biologi molekuler, dan pengaturan transkripsi pada khususnya.
Populasi (biologi)
Dalam biologi, populasi adalah sekumpulan individu dengan ciri-ciri yang sama (spesies) yang hidup di tempat yang sama dan memiliki kemampuan bereproduksi di antara sesamanya. Konsep populasi banyak dipakai dalam ekologi dan genetika. Ekologiwan memandang populasi sebagai unsur dari sistem yang lebih luas. Populasi suatu spesies adalah bagian dari suatu komunitas. Selain itu, evolusi juga bekerja melalui populasi. Ahli-ahli genetika, di sisi lain, memandang populasi sebagai sarana atau wadah bagi pertukaran alel-alel yang dimiliki oleh individu-individu anggotanya. Dinamika frekuensi alel dalam suatu populasi menjadi perhatian utama dalam kajian genetika populasi.
Metabolomika
Metabolomika (dari bahasa Inggris "metabolomics") merupakan satu disiplin kajian dalam biologi molekular yang memusatkan perhatian pada keseluruhan produk proses enzimatik yang terjadi di dalam sel. Proses enzimatik dalam sel merupakan proses biokimiawi yang saling berkaitan dan menghasilkan karbohidrat, asam lemak, alkohol, protein, dan berbagai senyawa metabolit sekunder lainnya, yang semuanya disebut sebagai metabolom, termasuk di dalamnya senyawa perantara reaksi enzimatiknya. Metabolomika sulit dipelajari mengingat banyaknya jumlah dan jenis senyawa metabolit yang dapat ada walau hanya di dalam 1 reaksi metabolisme sederhana. "Nuclear magnetic resonance" (NMR) merupakan salah satu alat yang awalnya digunakan untuk menganalisa suatu sampel dengan menggunakan C-glukosa. Akan tetapi, penggunaan metode ini masih memiliki banyak keterbatasan, terutama dari sensitivitas dan jumlah senyawa yang dapat diidentifikasi dalam suatu sampel. Berdasarkan keterbatasan ini, dikembangkan metode lain yang memiliki sensitivitas yang tinggi dan dapat mendeteksi berbagai jenis senyawa (protein), yaitu spektrometri massa. Metode ini menggunakan resolusi massa yang sangat tinggi yang mampu mendeteksi massa atom (satuan masaa atom, Dalton). Selain itu, spektrometri massa ini juga mampu membedakan isomer dari suatu senyawa berdasarkan pola fragmentasinya. Data yang didapat kemudian dianalisis dengan menggunakan bioinformatika.
Deplasmolisis
Deplasmolisis adalah menyatunya kembali membran plasma yang telah lepas dari dinding sel. Deplasmolisis terjadi jika sel tumbuhan diletakkan di larutan hipotonik, sel tumbuhan akan menyerap air dan juga tekanan turgor meningkat. Banyaknya air yang masuk ke dalam sel akan menyebabkan terjadinya deplasmolisis. Membran plasma akan mengembang sehingga akan melekat kembali pada dinding sel.
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.Dalam biologi dikenal adanya deplasmolisis.
Molekul
Molekul sebagai komponen materi jamak terdapat dalam zat organik (dan biokimia tentunya). Mereka menyusun sebagian besar samudera dan atmosfer. Namun, mayoritas zat padat yang kita kenal di Bumi, termasuk sebagian besar mineral yang membentuk kerak, mantel, dan inti bumi, mengandung banyak ikatan kimia, tetapi "tidak" tersusun dari molekul yang dapat diidentifikasi. Selain itu, tidak ada molekul yang khas yang dapat didefinisikan sebagai kristal ionik (garam) dan kristal kovalen (padatan jaringan kovalen, "network solid"), meskipun ini sering tersusun dari sel unit yang berulang sehingga membentuk bidang (seperti dalam grafena) atau tiga dimensi (seperti intan, kuarsa, atau natrium klorida). Tema struktur sel unit yang berulang juga berlaku untuk sebagian besar fase paling padat dengan ikatan logam, yang artinya bahwa logam padat juga tidak terbuat dari molekul. Dalam kaca (zat padat yang berada dalam keadaan vitreous tak teratur), atom-atom juga dapat disatukan oleh ikatan kimia tanpa adanya molekul definitif apapun, maupun tanpa adanya keterulangan unit yang teratur seperti pada kristal.
Sejarah pemikiran evolusi
Setelah munculnya biologi evolusioner, kajian terhadap mutasi dan variasi pada populasi alami, digabungkan dengan biogeografi dan sistematika, berhasil menghasilkan model evolusi yang canggih. Selain itu paleontologi dan perbandingan anatomi mengizinkan rekonstruksi sejarah kehidupan yang lebih mendetail. Setelah kebangkitan genetika molekuler pada tahun 1950-an, bidang evolusi molekuler yang berdasarkan pada kajian urutan protein, uji imunologis, RNA dan DNA berkembang. Pandangan evolusi yang berpusat pada gen muncul pada tahun 1960-an, diikuti oleh teori evolusi molekuler netral. Pada akhir abad ke-20, pengurutan DNA melahirkan filogenetika molekuler dan merombak pohon kehidupan ke dalam tiga sistem domain oleh Carl Woese. Selain itu, ditemukan pula faktor-faktor tambahan seperti simbiogenesis dan transfer gen horizontal, yang membuat sejarah evolusi menjadi lebih kompleks. Penemuan dalam biologi evolusioner membuat dampak signifikan tak hanya dalam cabang biologi tradisional, namun juga disiplin akademik lainnya (contohnya: antropologi dan psikologi) dan masyarakat secara garis besar.
Molekul kecil
Di dalam farmakologi, molekul kecil adalah sebuah molekul yang mengikat erat () sebuah biopolimer, seperti protein, asam nukleat atau polisakarida - dan kemudian mengubah aktivitas atau fungsi biopolimer tersebut.
Molekul
Sebuah molekul adalah gugusan yang secara elektris netral yang tersusun dari dua atau lebih atom yang saling berikatan melalui ikatan kimia. Molekul dibedakan dari ion berdasarkan ketiadaan muatan listrik. Namun, dalam fisika kuantum, kimia organik, dan biokimia, istilah "molekul" sering digunakan dengan agak longgar, juga digunakan untuk ion poliatomik.
Dimer
Dalam biokimia dan biologi molekular, sering ditemui dimer dari makromolekul seperti protein dan asam nukleat. Dimerisasi dari dua subsatuan yang identik disebut "homodimerisasi", dan dimerisasi dari dua subsatuan yang berbeda disebut "heterodimerisasi". Kebanyakan dimer dalam biokimia tidak dihubungkan oleh ikatan kovalen. Salah satu pengecualian adalah jembatan disulfida. Salah satu contoh dari dimer biokimia adalah enzim reverse transkriptase, yang terbuat dari dua rantai asam amino yang berbeda.
Filogeni
Filogeni pada masa sekarang banyak menggunakan dukungan genetika dan biologi molekuler. Sistematika (klasifikasi) biologi juga banyak menggunakan masukan dari cabang ilmu ini.
Genom
DNA unting ganda ("double stranded", "ds") merupakan komponen pembentuk genom kebanyakan organisme dan semua sel. Namun, virus RNA memiliki genom RNA ds atau unting tunggal ("single stranded", "ss"). Secara umum, setiap molekul asam nukleat genom dapat disebut sebagai kromosom. Genom prokariota (organisme tanpa inti sel, contohnya bakteri) biasanya berupa molekul tunggal dsDNA sirkuler, walaupun dapat pula terdapat DNA ekstrakromosom berbentuk plasmid sirkuler yang menyandikan produk gen yang menguntungkan namun tidak esensial. Sementara itu, genom eukariota (organisme berinti sel, contohnya manusia) biasanya berupa sejumlah molekul dsDNA linear. Istilah genom inti ("nuclear genome") pada eukariota mengacu pada informasi genetik berupa kromosom, dan kadang kala juga fragmen DNA ekstrakromosom, di dalam inti sel. Genom ekstranuklear sel eukariotik mencakup genom mitokondria dan kloroplas, yang berupa molekul dsDNA sirkuler seperti pada prokariota.
Biologi evolusioner
Biologi evolusioner adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang evolusi, atau lebih tepatnya asal usul spesies yang memiliki nenek moyang sama, dan penurunan spesies, serta perubahan, pertambahan, dan diversifikasinya sejalan dengan waktu.
Evolusi
Baru-baru ini, bukti nenek moyang bersama datang dari kajian kemiripan biokimia antar spesies. Sebagai contoh, semua sel hidup di dunia ini mempunyai set dasar nukleotida dan asam amino yang sama. Perkembangan genetika molekuler telah menyingkap catatan evolusi yang tertinggal pada genom organisme, sehingga dapat diketahui kapan spesies berdivergen melalui jam molekul yang dihasilkan oleh mutasi. Sebagai contoh, perbandingan urutan DNA ini telah menyingkap kekerabatan genetika antara manusia dengan simpanse dan kapan nenek moyang bersama kedua spesies ini pernah ada.
Gastronomi molekuler
Beberapa tahun ini, tren kuliner "seni memasak molekuler" ("molecular cooking") dianggap sebagai perkembangan paling menarik di dunia kuliner. Pada koki menggunakannya sebagai cara baru untuk menyajikan makanan kepada para pelanggan, contohnya adalah kaviar palsu yang terbuat dari natrium alginat dengan kalsium klorida (CaCl). Natrium alginat, yang berasal dari rumput laut, dan CaCl berperan sebagai membran buatan yang melapisi suatu bahan sehingga dapat dibentuk menjadi bola. Selain itu terdapat pula es krim instan menggunakan nitrogen cair.
Biologi
Keberlangsungan suatu organisme bergantung pada masukan energi secara terus menerus. Reaksi kimia yang membentuk struktur, dan fungsi tertentu dapat mengambil energi dari suatu substansi yang menjadi makanannya untuk membantu membentuk, dan mempertahankan sel baru. Dalam proses ini, molekul bahan kimia yang menjadi makanan memainkan dua peran; pertama, makanan tersebut mengandung energi yang dapat diubah untuk mendukung reaksi kimia biologis; kedua, makanan tersebut mengembangkan struktur molekuler baru.
Reseptor (biokimia)
Dalam biokimia dan farmakologi, reseptor adalah molekul protein yang menerima sinyal kimia dari luar sel. Ketika sinyal kimia semacam itu berikatan dengan reseptor, mereka menyebabkan beberapa bentuk respons seluler/jaringan, misalnya perubahan aktivitas listrik sel. Reseptor dapat terikat pada membran sel, sitoplasma, atau nukleus, yang masing-masing hanya dapat dilekati oleh jenis molekul sinyal tertentu. Molekul pemberi sinyal yang melekat pada suatu reseptor disebut ligan, yang dapat berupa suatu peptida atau molekul kecil lain seperti neurotransmiter, hormon, obat, atau toksin.
Teori evolusi molekuler netral
Teori evolusi molekuler netral diperkenalkan oleh Motoo Kimura pada akhir tahun 1960-an dan awal tahun 1970-an. Teori ini menyatakan bahwa kebanyakan mayoritas perubahan evolusioner pada tingkat molekuler disebabkan oleh hanyutan genetik mutan-mutan yang netral. Walaupun teori ini dianggap oleh beberapa orang sebagai argumen yang membantah teori evolusi Charles Darwin melalui seleksi alam, Kimura menegaskan bahwa kebanyakan ahli biologi evolusioner setuju bahwa kedua teori ini sesuai dengan satu sama lainnya. Menurutnya "teori ini tidak menyangkal peranan seleksi alam dalam menentukan jalur evolusi adaptif" (Kimura, 1986). Walaupun demikian, teori ini memberikan peran yang lebih besar kepada hanyutan genetik.
Biologi
Pada tahun 1940-an, dan awal tahun 1950-an, penelitian berhasil membuktikan bahwa asam deoksiribonukleat (ADN) merupakan komponen kromosom yang mengandung satuan pewarisan yang kini disebut gen. Pemusatan perhatian pada model organisme baru seperti virus, dan bakteri serta penemuan struktur untai ganda ADN pada tahun 1953 menandai jalannya peralihan ke masa genetika molekuler. Kode genetik berhasil dipecahkan oleh Har Gobind Khorana, Robert W. Holley, dan Marshall Warren Nirenberg setelah memahami bahwa ADN mengandung kodon. Akhirnya, Proyek Genom Manusia diluncurkan pada tahun 1990 dengan tujuan untuk memetakan semua genom manusia DNA. Proyek ini selesai pada tahun 2003, dan merupakan langkah pertama dalam menggabungkan pengetahuan biologi dengan definisi tubuh manusia, dan organisme lain secara fungsional, dan molekuler.
Sel (biologi)
Biologi sel modern berkembang dari integrasi antara sitologi, yaitu kajian tentang struktur sel, dan biokimia, yaitu kajian tentang molekul dan proses kimiawi metabolisme. Mikroskop merupakan peralatan yang paling penting dalam sitologi, sementara pendekatan biokimia yang disebut fraksinasi sel juga telah menjadi sangat penting dalam biologi sel.
Dogma sentral biologi
Dogma sentral biologi menjelaskan mengenai proses perubahan gen dari DNA menjadi RNA, dan RNA menjadi protein. Dogma ini menjelaskan bagaimana proses pembacaan materi genetik menjadi protein yang berperan di setiap tahap metabolisme di dalam tubuh suatu organisme.
Molekularitas
Penting untuk membedakan molekularitas dari orde reaksi. Orde reaksi adalah kuantitas empiris yang ditentukan oleh eksperimen dari hukum laju reaksi. Orde reaksi merupakan jumlah eksponen dalam persamaan hukum laju. Molekulular, di sisi lain, disimpulkan dari mekanisme reaksi elementer, dan hanya digunakan dalam konteks reaksi elementer. Molekularitas merupakan jumlah molekul yang berperan dalam reaksi ini.
Patologi anatomi
Patologi molekuler adalah cabang ilmu yang tumbuh dalam patologi anatomi yang berfokus pada penggunakan teknik berdasar asam nukleat seperti hibridisasi in situ, reaksi berantai polimerase transkriptase balik, dan mikroarray asam nukleat untuk studi penyakit khusus pada jaringan dan sel. Patologi molekuler menerima beberapa aspek praktis patologi anatomi dan klinik, dan kadang-kadang dianggap bidang "lintas ilmu".
Enzim
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter.
Fisi (biologi)
Dalam biologi, fisi adalah pembelahan dari sel (atau tubuh, populasi, atau spesies) menjadi dua atau lebih bagian dan regenerasi dari bagian tersebut menjadi sel "yang terpisah" (tubuh, populasi, or spesies). Pembelahan biner menghasilkan "dua" sel, populasi, spesies, dll. yang terpisah, sementara fisi multipel menghasilkan "lebih dari dua" sel, populasi, spesies, dll.
Biologi
Biologi perkembangan mempelajari proses pertumbuhan, dan perkembangan organisme. Bidang ini berasal dari embriologi, dan menyelidiki kuasa genetik atas pertumbuhan sel, diferensiasi sel, dan morfogenesis, yang merupakan proses yang menghasilkan jaringan, organ, dan anatomi. Organisme yang biasanya menjadi model dalam bidang ini meliputi cacing "Caenorhabditis elegans," lalat buah "Drosophila melanogaster," ikan zebra "Danio rerio," tikus "Mus musculus", dan tumbuhan "Arabidopsis thaliana". Organisme-organisme tersebut dipelajari untuk memahami fenomena biologi tertentu, dengan harapan penemuan pada organisme tersebut dapat menambah pengetahuan tentang cara kerja organisme lain.
Biologi molekular
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.
Biologi molekular
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.
Makromolekul
Makromolekul adalah molekul yang sangat besar. Polimer baik itu alami maupun sintetik merupakan makromolekul, misalnya hemoglobin. Beberapa senyawa non-polimer juga ada yang termasuk ke dalam makromolekul, misalnya lipid. Bagaimanapun juga, sistem jaringan atom besar lainnya seperti ikatan kovalen logam tidak dapat dikatakan sebagai makromolekul. Istilah makromolekul ini pertama kali diperkenalkan oleh pemenang hadiah nobel Hermann Staudinger sekitar tahun 1920an.
Molekul
Ketika mencoba untuk menentukan secara ketat apakah susunan atom "cukup stabil" untuk dianggap sebagai molekul, IUPAC menyarankan agar "sesuai dengan depresi pada permukaan energi potensial yang cukup dalam untuk membatasi setidaknya satu keadaan vibrasi". Definisi ini tidak bergantung pada sifat interaksi antara atom, namun hanya pada kekuatan interaksi. Sebenarnya, ini termasuk spesies yang terikat lemah yang secara tradisional tidak dianggap sebagai molekul, seperti helium dimer, He, yang memiliki satu keadaan ikatan vibrasi dan terikat secara longgar sehingga hanya dapat diamati pada suhu yang sangat rendah.
Biologi molekular
"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.
Genomika
Genomika adalah cabang biologi yang mempelajari genom dari suatu organisme atau virus. Genomika dapat dikatakan sebagai cabang genetika apabila dilihat secara historik, meskipun dalam genomika digunakan banyak metode yang berasal dari cabang biologi lain, seperti bioinformatika dan biologi molekuler. Genomika tidak mungkin berdiri sebagai cabang ilmu tanpa bantuan bioinformatika karena objek kajiannya sangat besar (urutan basa nitrogen) dan memerlukan manajemen data yang rumit.
Tata nama biologi
Tata nama binomial atau binomial nomenklatur merupakan aturan penamaan baku bagi semua organisme (makhluk hidup) yang terdiri dari dua kata ("binomial" berarti 'dua nama') dari sistem taksonomi (biologi), dengan mengambil nama genus dan nama spesies. Nama yang dipakai adalah nama baku yang diberikan dalam bahasa Latin atau bahasa lain yang dilatinkan. Aturan ini pada awalnya diterapkan untuk fungi, tumbuhan dan hewan oleh penyusunnya (Carolus Linnaeus), namun kemudian segera diterapkan untuk bakteri pula. Sebutan yang disepakati untuk nama ini adalah 'nama ilmiah' ("scientific name"). Awam seringkali menyebutnya sebagai "nama latin" meskipun istilah ini tidak tepat sepenuhnya, karena sebagian besar nama yang diberikan bukan istilah asli dalam bahasa latin melainkan nama yang diberikan oleh orang yang pertama kali memberi pertelaan atau deskripsi (disebut deskriptor) lalu dilatinkan ataupun dari bahasa Latin sendiri. Carolus Linnaeus memilih penggunaan bahasa Latin untuk penamaan karena dari masa ke masa hingga saat ini, bahasa Latin tidak mengalami perubahan maupun perkembangan, melainkan tetap.
Paul Delos Boyer
Ia memulai penelitian independen di Universitas Minnesota mengenai mekanisme enzimatik. Sejak tahun 1963 ia menjadi profesor di Jurusan Kimia dan Biokimia di UCLA. Pada tahun 1965, ia menjadi direktur pendiri Lembaga Biologi Molekuler di UCLA dan organisasi program PhD antarjurusan. Organisasi ini tak mengurangi kreativitas dan keaslian program penelitian, yang menciptakan 3 postulat untuk mekanisme pengikatan sintesis adenosin trifosfat (ATP), bahwa masukan energi bukan terutama digunakan untuk membentuk ATP namun untuk mempercepat pengikatan fosfat dan sebagian besar pelepasan ATP yang diikat kuat; yang ketiga situs katalis identik itu mengalami dorongan dan perubahan ikatan sekuens; dan bahwa perubahan ikatan subunit katalis, yang secara bulat tersusun di permukaan enzim, digerakkan oleh perputaran subunit dalam yang lebih kecil. Boyer dan John E. Walker menerima Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1997 « untuk penemuan mekanisme enzimatik yang mendasari sintesis adenosin trifosfat (ATP) »
Lemak
Sel eukariotik disekat-sekat menjadi organel ikatan-membran yang melaksanakan fungsi biologis yang berbeda-beda. Gliserofosfolipid adalah komponen struktural utama dari membran biologis, misalnya membran plasma seluler dan membran organel intraselular; di dalam sel-sel hewani membran plasma secara fisik memisahkan komponen intraselular dari lingkungan ekstraselular. Gliserofosfolipid adalah molekul amfipatik (mengandung wilayah hidrofobik dan hidrofilik) yang mengandung inti gliserol yang terkait dengan dua "ekor" turunan asam lemak oleh ikatan-ikatan ester dan ke satu gugus "kepala" oleh suatu ikatan ester fosfat. Sementara gliserofosfolipid adalah komponen utama membran biologis, komponen lipid non-gliserida lainnya seperti sfingomielin dan sterol (terutama kolesterol di dalam membran sel hewani) juga ditemukan di dalam membran biologis. Di dalam tumbuhan dan alga, galaktosildiasilgliserol, dan sulfokinovosildiasilgliserol, yang kekurangan gugus fosfat, adalah komponen penting dari membran kloroplas dan organel yang berhubungan dan merupakan lipid yang paling melimpah di dalam jaringan fotosintesis, termasuk tumbuhan tinggi, alga, dan bakteri tertentu.
Bioteknologi
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.
Translasi (genetik)
Translasi dalam genetika dan biologi molekular adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan Translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. mRNA membawa informasi urutan asam amino.
Sejarah biologi
Pada awal abad ke-20, penemuan ulang karya Mendel menyebabkan pesatnya perkembangan genetika oleh Thomas Hunt Morgan dan murid-muridnya, dan pada tahun 1930-an kombinasi dari genetika populasi dan seleksi alam dalam "sintesis neo-Darwinian". Disiplin ilmu yang berkembang pesat, terutama setelah Watson dan Crick mengusulkan struktur DNA. Setelah pembentukan Dogma Sentral dan pemecahan kode genetik, biologi sebagian besar dibagi antara "biologi organisme"—bidang yang berurusan dengan seluruh organisme dengan kelompok organisme—dan bidang-bidang yang berkaitan dengan "biologi sel dan molekuler". Pada akhir abad ke-20, bidang baru seperti genomika dan proteomika membalikkan tren ini, dengan ahli biologi organisme menggunakan teknik molekuler, dan biologi molekuler dan sel meneliti interaksi antara gen dan lingkungan, serta genetika populasi alami organisme.
Kode batang DNA
Dalam biologi molekular, kode batang DNA atau DNA barcoding merupakan suatu urutan basa DNA yang sangat berbeda-beda antarspesies namun hampir tidak berubah di dalam suatu spesies sehingga dapat dipakai sebagai penanda suatu spesies. Urutan ini, apabila ditemukan, dapat digunakan untuk mengkatalog keanekaragaman hayati secara cepat di suatu daerah suaka atau mengawasi pengiriman hewan atau tumbuhan dari perdagangan hewan atau tumbuhan terancam secara ilegal.
Biomolekul
Biomolekul merupakan senyawa-senyawa organik sederhana pembentuk organisme hidup dan bersifat khas sebagai produk aktivitas biologis. Biomolekul dapat dipandang sebagai turunan hidrokarbon, yaitu senyawa karbon dan hidrogen yang mempunyai kerangka dasar yang tersusun dari atom karbon, yang disatukan oleh ikatan kovalen. Kerangka dasar hidrokarbon bersifat sangat stabil, karena ikatan tunggal dan ganda karbon-karbon menggunakan pasangan elektron bersama-sama secara merata. Biomolekul bersifat polifungsionil, mengandung dua atau lebih jenis gugus fungsi yang berbeda. Pada molekul tersebut, tiap gugus fungsi mempunyai sifat dan reaksi kimia sendiri-sendiri.
Biomolekul
Senyawa-senyawa biomolekul biasanya dikenal dalam empat bentuk: protein, asam nukleat, karbohidrat, dan lipid. Keempat golongan biomolekul tersebut mempunyai sifat umum memiliki struktur yang relatif besar (berat molekul besar), dan karenanya disebut makromolekul.
Geometri koordinasi
Geometri koordinasi dari sebuah molekul adalah pola geometri yang dibentuk oleh atom di sekitar atom pusat pada sebuah molekul secara tiga dimensi. Geometri molekul menentukan beberapa sifat zat termasuk reaktivitas, polaritas, wujud zat, warna, magnetisme dan aktivitas biologisnya.
Dalam bidang kompleks koordinasi anorganik, adalah pola geometris yang dibentuk oleh atom-atom dalam ligan yang terikat ke atom pusat dalam molekul atau kompleks koordinasi kompleks. Susunan geometris akan bervariasi sesuai dengan jumlah dan jenis ligan yang terikat pada pusat logam, dan preferensi koordinasi atom pusat, biasanya logam dalam kompleks koordinasi. Jumlah atom terikat, (yaitu jumlah ikatan-σ antara atom pusat dan ligan) disebut bilangan koordinasi.
Rekombinasi genetika
Dalam biologi molekular, rekombinasi juga dapat merujuk pada rekombinasi rantai DNA yang tidak sama secara buatan, sering kali merupakan DNA organisme yang berbeda. Rekombinasi ini menghasilkan DNA rekombinan.
Ligan (biokimia)
Dalam biokimia dan farmakologi Ligan (dari bahasa latin ligandum, "mengikat") adalah zat (biasanya molekul kecil), yang membentuk kompleks kimia dengan biomolekul untuk melayani tujuan biologis. Dalam arti yang lebih sempit, ligan adalah molekul pemicu sinyal yang terikat ke sebuah daerah ikatan pada protein target. Ikatan ini terjadi oleh gaya antarmolekul, seperti ikatan ion, ikatan hidrogen dan gaya van der Waals.
Filogenetika molekuler
Filogenetika molekuler adalah cabang dari filogeni yang menganalisis perbedaan molekul genetik yang dapat diturunkan, terutama dalam urutan DNA, untuk mendapatkan informasi tentang hubungan evolusi organisme. Dari analisis ini, proses di mana keanekaragaman di antara spesies telah tercapai dapat ditentukan. Hasil analisis filogenetik molekuler dinyatakan dalam pohon filogenetik. Filogenetik molekuler adalah salah satu aspek sistematika molekuler, istilah yang lebih luas yang juga termasuk penggunaan data molekuler dalam taksonomi dan biogeografi. Filogenetika molekuler dan evolusi molekuler menunjukkan korelasi satu dengan lainnya. Evolusi molekuler dapat didefinisikan sebagai proses perubahan selektif (mutasi) pada tingkat molekuler (gen, protein, dll) di berbagai cabang di pohon kehidupan (evolusi). Filogenetika molekuler membuat kesimpulan dari hubungan evolusi yang timbul karena evolusi molekuler dan menghasilkan konstruksi pohon filogenetik. Gambar yang ditampilkan di kanan menggambarkan pohon filogenetik kehidupan sebagai salah satu pohon detail pertama, menurut informasi yang diketahui pada 1870-an oleh Haeckel.