|  |
| --- |
| Bagian dari seri |
| Ilmu Pengetahuan |
|  |
| Formal
* Logika
* Matematika
* Logika matematika
* Statistika matematika
* Ilmu komputer teoretis
* Teori permainan
* Teori keputusan
* Ilmu aktuaria
* Teori informasi
* Teori sistem
 |
| Fisikal**Fisika**
* Fisika klasik
* Fisika modern
* Fisika terapan
* Fisika komputasi
* Fisika atom
* Fisika nuklir
* Fisika partikel
* Fisika eksperimental
* Fisika teori
* Fisika benda terkondensasi
* Mekanika
* Mekanika klasik
* Mekanika kuantum
* Mekanika kontinuum
* Rheologi
* Mekanika benda padat
* Mekanika fluida
* Fisika plasma
* Termodinamika
* Relativitas umum
* Relativitas khusus
* Teori dawai
* Teori medan kuantum

**Kimia**
* Reaksi asam basa
* Alkimia
* Kimia analitik
* Astrokimia
* Biokimia
* Kristalografi
* Kimia lingkungan
* Kimia pangan
* Geokimia
* Kimia hijau
* Kimia anorganik
* Ilmu bahan
* Fisika molekuler
* Kimia nuklir
* Kimia organik
* Fotokimia
* Kimia fisik
* Radiokimia
* Kimia benda padat
* Stereokimia
* Kimia supramolekul
* Ilmu permukaan
* Kimia teori

**Astronomi**
* Astrofisika
* Kosmologi
* Astronomi galaksi
* Geologi planet
* Ilmu keplanetan
* Astronomi bintang
* Astronomi radio
* Instrumentasi astronomi
* Astrobiologi
* Astrogeologi
* Astrometri
* Arkeoastronomi
* Astroarkeologi

**Ilmu bumi**
* Meteorologi
* Klimatologi
* Ekologi
* Ilmu lingkungan
* Geodesi
* Geologi
* Geomorfologi
* Geofisika
* Glasiologi
* Hidrologi
* Limnologi
* Oseanografi
* Paleoklimatologi
* Paleoekologi
* Palinologi
* Pedologi
* Edafologi
* Geografi fisik
* Ilmu luar angkasa
 |
| Hayati**Biologi**
* Anatomi
* Astrobiologi
* Biofisika
* Biogeografi
* Biokimia
* Biologi evolusioner
* Biologi kelautan
* Biologi konservasi
* Biologi molekuler
* Biologi perkembangan
* Biologi sel
* Biologi tanah
* Biopsikologi
* Bioteknologi
* Botani
* Ekologi
* Etnobiologi
* Etologi
* Fisiologi
* Genetika
* Gerontologi
* Imunologi
* Kriobiologi
* Limnologi
* Mikrobiologi
* Ilmu syaraf
* Paleontologi
* Parasitologi
* Radiobiologi
* Sistematika
* Sosiobiologi
* Teknik biologis
* Toksikologi
* Zoologi
 |
| Sosial
* Antropologi
* Arkeologi
* Kriminologi
* Demografi
* Ekonomi
* Pendidikan
* Geografi manusia
* Hubungan internasional
* Hukum
* Linguistik
* Ilmu politik
* Psikologi
* Sosiologi
 |
| Terapan**Teknik dan rekayasa**
* Biomedis
* Dirgantara
* Genetika
* Ilmu komputer
* Industri
* Kimia
* Komputer
* Listrik
* Mesin
* Militer
* Nuklir
* Perangkat lunak
* Perlindungan kebakaran
* Pertambangan
* Pertanian
* Riset operasi
* Robotika
* Sipil

**Ilmu kesehatan**
* Epidemiologi
* Farmasi
* Kedokteran
* Kedokteran gigi
* Kedokteran hewan
* Keperawatan
* Perawatan kesehatan
* Teknik biologis
 |
| Antardisiplin
* Fisika terapan
* Kecerdasan buatan
* Bioetika
* Bioinformatika
* Teknik biomedis
* Biostatistika
* Ilmu kognitif
* Sistem kompleks
* Linguistik komputasi
* Studi budaya
* Sibernetika
* Ilmu lingkungan
* Ilmu sosial lingkungan
* Studi lingkungan
* Studi etnik
* Psikologi evolusioner
* Kehutanan
* Kesehatan
* Ilmu perpustakaan
* Biologi matematika dan teori
* Fisika matematika
* Ilmu militer
* Ilmu jaringan
* Teknik syaraf
* Ilmu syaraf
* Kajian ilmu
* Ilmu, teknologi, dan masyarakat
* Permodelan ilmiah
* Semiotika
* Sosiobiologi
* Statistika
* Ilmu sistem
* *Transdisciplinarity*
* Perencanaan kota
* Ilmu web
 |
| Filosofi • Sejarah
* Penelitian murni
* Ilmu masyarakat
* *Fringe science*
* Sejarah ilmu
* Filosofi ilmu
* Protosains
* Pseudosains
* Kebebasan akademik
* **Sains** (Kebijakan
* Pendanaan
* Metode)
* Sosiologi
* Teknosains
 |
| * Portal Ilmu
* Category Kategori
 |
| * l
* b
* s
 |

**Biologi molekuler** 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.

Keterkaitan dengan ilmu hayati "skala-molekul" lainnya
------------------------------------------------------

Para peneliti biologi molekuler menggunakan teknik-teknik khusus yang khas biologi molekuler (lihat subbab Teknik di bagian lain artikel), tetapi 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 molekuler – 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 molekuler dalam bidang mereka sendiri seperti pada biologi sel dan biologi perkembangan, maupun secara tidak langsung (misalnya dengan menggunakan teknik biologi molekuler untuk menyimpulkan ciri-ciri historis populasi atau spesies) seperti pada genetika populasi dan filogenetika.

Teknik biologi molekuler
------------------------

### Kloning ekspresi

Salah satu teknik dasar biologi molekuler 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.

### Reaksi berantai polimerase (PCR)

Artikel utama: Reaksi berantai polimerase
Reaksi berantai polimerase 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

Artikel utama: Elektroforesis
Elektroforesis gel merupakan salah satu teknik utama dalam biologi molekuler. 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, tetapi 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 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, 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 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.

Setelah proses elektroforesis selesai, dilakukan proses pewarnaan agar molekul sampel yang telah terpisah dapat dilihat. Etidium bromida, perak, atau pewarna "biru Coomassie" dapat digunakan untuk keperluan ini. Jika molekul sampel berpendar dalam sinar ultraviolet (misalnya setelah "diwarnai" dengan etidium bromida), gel difoto di bawah sinar ultraviolet. Jika molekul sampel mengandung atom radioaktif, autoradiogram gel tersebut dibuat.

Pita-pita pada lajur-lajur yang berbeda pada gel akan tampak setelah proses pewarnaan; satu lajur merupakan arah pergerakan sampel dari "sumur" gel. Pita-pita yang berjarak sama dari sumur gel pada akhir elektroforesis mengandung molekul-molekul yang bergerak di dalam gel selama elektroforesis dengan kecepatan yang sama, yang biasanya berarti bahwa molekul-molekul tersebut berukuran sama. "Marka" atau penanda yang merupakan campuran molekul dengan ukuran berbeda-beda dapat digunakan untuk menentukan ukuran molekul dalam pita sampel dengan meng-elektroforesis marka tersebut pada lajur di gel yang paralel dengan sampel. Pita-pita pada lajur marka tersebut dapat dibandingkan dengan pita sampel untuk menentukan ukurannya. Jarak pita dari sumur gel berbanding terbalik terhadap logaritma ukuran molekul.

Lihat pula
----------

* Biologi sel (struktur dan komponen sel)
* Struktur DNA dan kromosom
* Biosintesis protein (transkripsi dari DNA ke RNA, translasi dari RNA ke protein)
* Genom
* Proteom

Referensi
---------

1. ↑  "RESENSI Biologi Molekular adalah Ilmu yang Menyenangkan (jurnal UGM)". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2020-05-27. Diakses tanggal 2020-03-09.

Bacaan lanjutan
---------------

* (Inggris) Alberts, B. Johnson, A. Lewis, J. Raff, M. Roberts, K. Walter, P. 2002. *Molecular Biology of the Cell*. Edisi ke-4. Garland Science: New York. ISBN 0-8153-3218-1 (versi *online* di NCBI Bookshelf)
* (Inggris) Sambrook J. Russel D.W. 2001. *Molecular Cloning: A Laboratory Manual*. Edisi ke-3. Cold Spring Harbor Laboratory Press: Cold Spring Harbor, NY. ISBN 0-87969-577-3

Pranala luar
------------

* (Inggris) Entri tentang biologi molekuler pada *Stanford Encyclopedia of Philosophy*
* (Inggris) Demonstrasi animasi elektroforesis Diarsipkan 2005-03-08 di Wayback Machine. dari *Genetic Science Learning Center* Universitas Utah, AS
* (Indonesia) Lembaga Biologi Molekul Eijkman, Jakarta[*pranala nonaktif permanen*]

| * l
* b
* s
Biologi |
| --- |
| 
* Pengantar (Genetika, Evolusi)
* Garis besar
* Sejarah
* Garis waktu
* Indeks

 |
| Subdisiplin | 
* Anatomi
* Antropologi biologis
* Astrobiologi
* Biofisika
* Biogeografi
* Bioinformatika
* Biokimia
* Biologi evolusioner
* Biologi kelautan
* Biologi kimiawi
* Biologi kognitif
* Biologi komputasi
* Biologi konservasi
* Biologi kuantum
* Biologi manusia
* Biologi matematikal
* Biologi molekuler
* Biologi perkembangan
* Biologi perkembangan evolusioner
* Biologi sel
* Biologi sintetis
* Biologi sistem
* Biologi struktur
* Biomekanika
* Biostatistika
* Botani
* Ekologi
* Epidemiologi
* Epigenetika
* Farmakologi
* Fisiologi
* Genetika
* Genomika
* Histologi
* Imunologi
* Kimia organik
* Kronobiologi
* Lipidologi
* Mikologi
* Mikrobiologi
* Mikrobiologi seluler
* Nanobioteknologi
* Neurosains
* Nutrisi
* Paleontologi
* Parasitologi
* Patologi
* Psikologi
* Sosiobiologi
* Sistematika
* Toksikologi
* Virologi
* Zoologi

 |  |
| Hierarki kehidupan | 
* Biosfer >  Ekosistem > Komunitas > Populasi >  Organisme > Sistem organ > Organ > Jaringan > Sel > Organel > Molekul (Makromolekul, Biomolekul) > Atom

 |
| Fondasi | 
* Ekologi
* Evolusi
* Genetika
* Homeostasis
* Taksonomi
* Teori sel
* Transformasi energi

 |
| Prinsip | 

|  |  |
| --- | --- |
| Evolusi | 
* Adaptasi
* Aliran gen
* Bentuk kehidupan paling awal yang diketahui
* Fungsi
* Hanyutan genetik
* Makroevolusi
* Mikroevolusi
* Mutasi
* Seleksi alam
* Spesiasi

 |
| Ekologi | 
* Dinamika populasi
* Ekosistem
* Habitat
* Interaksi biologis
* Keanekaragaman hayati
* Komunitas
* Relung
* Sumber daya

 |
| Biologimolekuler | 
* Biologi perkembangan
* Epigenetika
* Meiosis
* Mitosis
* Modifikasi pascatranskripsi
* Persinyalan sel
* Regulasi gen

 |
| Biokimia | 
* Asam nukleat
* Enzim
* Fotosintesis
* Karbohidrat
* Lipid
* Metabolisme
* Protein

 |

 |
| 
* Portal **Portal**
* Category **Kategori**
* Commons page **Commons**
* WikiProject **ProyekWiki**

 |