MINI
REVIEW FISMIK
ALIR
MATERI GENETIK
OLEH:
AHMAD
ZAINUL HASAN
NIM
121810401026
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
JEMBER
2013
Pada alir materi genetik dimulai
dengan Replikasi à Transkripsi à Translasi.
1. Replikasi
Replikasi adalah proses pengkopian DNA induk untuk
menghasilkan molekul DNA anak yang mempunyai urutan nukleotida identik.
Replikasi DNA terjadi menjelang proses pembelahan sel.
Hal ini berguna untuk menggandakan DNA-nya. Sehingga, urutan DNA yang terbentuk
identik dengan DNA induk.
Pada tahap inisiasi
terjadi proses denaturasi dan pelurusan rantai ganda. Pada proses pelurusan
terjadi pelurusan dari rantai yang berpilin. Sehingga rantainya menjadi lurus.
Pada proses ini yang berperan adalah enzim Topisomerase . Setelah itu terjadi
proses denaturasi rantai yang mulanya berikatan akan dilepas hingga terbentuk
dua rantai tunggal. Enzim yang berperan adalah enzim Helicase (Gaffar,2007).
Setelah ikatan rantai terpisah maka akan ditahan oleh
singlet strand, binding protein agar tidak menyatu kembali. Dari pemisahan akan
terbentuk rantai tunggal dengan arah 3’-5’ (Leading strand) dan 5’-3’( Lagging
strand). Pada rantai DNA arahnya 3’-5’ akan melalui DNA polymerase III yang
akan menkatalisis perpanjangan untai DNA. Sehingga rantai yang sebelumnya
tunggal akan menghasilkan kembali rantai DNA yang berikatan berikatan.
Sedangkan pada pada arah replikasi 5’-3’ akan melalui DNA primas yang akan
memulai pembentukan RNA primer. RNA primer akan akan bergabung dengan fragmen
okazaki yang kemudian akan disambung oleh DNA ligase. Dan kemudian baru melalui
DNA polymerase I. Sehingga pada DNA Polymerase I akan terjadi pengisian untai
DNA kosong fragmen okazaky.
a. Model replikasi
Ø
Model konservatif ,
yaitu Dua rantai DNA lama dipertahankan(tidak berubah), sebagai cetakan untuk
dua rantai DNA baru.
Ø
Model semi-konservatif, yaitu menyebabkan dua
rantai DNA lama terpisah. Dan rantai baru terbentuk dengan prinsip
komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama. Yang akhirnya akan membentuk
dua rantai DNA yang masing- masing akan mengandung satu rantai DNA induk dan
rantai DNA baru yang berikatan.
Ø
Model Dispersif,
yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai cetakan
untuk sintesis rantai DNA baru. Sehingga hasilnya akan membentuk rantai DNA
lama dan baru yang tersebar pada rantai
lama dan baru. Hasilnya berselang seling.
2. Transkripsi
Tidak seperti pada replikasi yang mengkopi keseluruhan
kromosom. Pada transkripsi bersifat lebih selektif. Hanya gen tertentu/
sekumpulan gen tertentu saja yang akan ditranskripsi pada waktu tertentu, dan
beberapa genom dari DNA tidak pernah ditranskripsi. Sel membatasi ekspresi
hanya untuk produk yang dibutuhkan pada waktu tertentu saja yang akan
diekspresikan. Urutan regulatornya adalah Promotor pada awal gen dan Terminator
pada akhir gen ( pemberi sinyal penghentian transkripsi), yang menandakan
bagian yang akan dijadikan tempat.
Rantai DNA yang berfungsi
sebagai cetakan untuk sintesis RNA disebut rantai tempat. Rantai DNA yang
komplemen dengan tempat disebut rantai non-templat atau rantai pengkode. Rantai
penkode identik dengan rantai RNA yang dibentuk, tetapi pada basa T diganti
dengan basa U.
Contoh transkripsi:
a. Transkripsi pada prokariot
Pada Prokaryot transkripsi terdiri dari tahap inisiasi,
elongasi (Polimerasi) dan terminasi. RNA polimerase pada bakteri terdiri atas
enam subunit yaitu dua subunit yaitu dua subunit αα, dua subunit β, satu
subunit ω dan satu subunit σ. Fungsi subunit σ adalah membantu RNA polimerase
mengenali satu urutan tertentu rantai molekul DNA yang menandai awal
transkripsi (awal satu gen) yang dikenal sebagi promotor. Pada saat inisiasi RNA polimerase
bersama subunit σ mengikat daerah promotor dengan kuat dan memisahkan untai
ganda DNA agar inisiasi dapat terjadi.
Transkripsi pada Prokaryot
RNA
polimerase tidak mempunyai aktivitas pembacaan kembali sehingga sekitar satu
kesalahan terjadi setiap 104-105 ribonuknklotida yang
dimasukkan selama transkripsi RNA.
b. Transkripsi pada eukaryot
Gen pada eukaryot bersifat tidak kontinu, artinya tidak
seluruh urutan nukleotida mengkode asam amino. Bagian gen yang mengkodekan asma
amino disebut akson, sedangkan yang tidak disebut intron. Pada transkrip eukaryot dilakukan proses
tambahan berupa penghilangan intron. Transkrip mRNA yang mengandung intron
disebut transkrip primer (pare mRNA). Proses penghilangan Intron terjadi
di dalam nukleus yang disebut dengan splicing. Tanpa intron mRNA dapat
ditranslasi menjadi protein.
Transkripsi pada Eukaryot
RNA
polimerase yang terlibat odalan proses transkripsi. Antara lain RNA polimerase
(Pol 1) terlibat dalam transkrip gen 5,8S, 28S, dan 18S rRNA. RNA polimerase II
(Pol II) mensintesis pre-mRNA yang
terdiri ekson dan intron. RNA polimerase III (Pol III) mengenali promotor yang
mengontrol sintesis RNA pendek seperti seperti
5S rRNA, transfer RNA (tRNA), small nuclear RNA (snRNA) dan signal
recognition particle RNA (srpRNA).
Pasca Transkripsi
Pre-mRNA yg dihasilkan dari proses
transkipsi tidak bisa langsung dikeluarkan ke sitoplasma untuk ditranslasi namun harus
dimodifikasi dahulu.
1. Pemberian topi (capping) dan ekor
(poliadenilasi)
Setiap ujung
molekul pre-mRNA dimodifikasi dengan cara tertentu. Ujung 5’ yaitu ujung depan, pertama kali dibuat saat
transkripsi segera ditutup dengan mukleotida guanin (G) yang termodifikasi. Pemerian
topi ini mempunyai 2 fungsi.
a. Melindungi mRNA dari degradasi enzim hidrolisis.
b.Ketika mRNA sampai di sitoplasma, ujung 5’ sebagi And bagi
ribosom dalam perlekatan.
Pada
ujung 3’ suatu enzim menambahkan ekor polia(A) yang terdiri dari 30-200 nukleotida adenin. Ekor
poli(A) berfungsi mempermudah ekspor mRNA dari nukleus.
Capping dan Pemberian Ekor pada mRNA
Poliadenilasi merupakan proses penambahan poli(A) (rantai AMP) pada ujung
3′ nukleotida
mRNA. Fungsinya untuk meningkatkan stabilitas mRNA dan meningkatkan efisiensi translasi.
2.
Splicing
Ketika transkripsi, RNA
polimerase mentranskripsi intron maupun ekson dari DNA. Splicing merupakan
proses pembuangan intron dan penyambungan ekson. Intron adalah bagian penyela pas asam nukleat yang bukan penkode
dan teratak pada sela-sela pengkode. Sedangkan ekson
adalah daerah yang yang diekspresikan
atau ditranslasi menjadi asam amino. Dalam penyambungan RNA, intron dikeluarkan dan
ekson bergabung. Penyambungan RNA dikatalis oleh ribonukleoprotein nucleus
kecil (snRNP), yang beroperasi dalam susunan yang lebih besar disebut spliosom.
Setelah dilakukan berbagai modifikasi di atas, jadilah mRNA matang (mature mRNA) (Sarmoko, 2011)
Proses Splicing
3. Translasi/ Biosintesis Protein
Translasi
adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi
rangkaian asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. RNA yang
ditranslasi adalah mRNA, sedangkan tRNA dan rRNA tidak
ditranslasi. Translasi dibagi 3 tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan terminal.
- Inisiasi
Tahap inisiasi
terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam
amino pertama dari polipeptida dan dua sup unit ribosom. Kemudian mRNA yang
keluar dari nukleus menuju sitoplasma didatangi oleh ribosom, kemudian mRNA
masuk ke dalam celah ribosom. Ketika mRNA masuk ke ribosom, ribosom “membaca”
kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai
seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk mebaca kodon biasanya
tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom
membentuk rangkaian mirip tusuk satu, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging
adalah “ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung
secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA
yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah
ribosom.
Ribosom di sini
berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA
dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh
protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.
2.
Elongasi
Pada tahap elongasi dari
translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino
pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar mRNA lebih masuk, guna membaca
kodon II. Misalnya kodon II UCA, yang segera diterjemahkan oleh tRNA berarti
kodon AGU sambil membawa asam amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang
pertama kali masuk dirangkaikan dengan serine membentuk dipeptida.
Ribosom terus bergeser,
membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG, segera diterjemahkan oleh antikodon
CUC sambil membawa asam amino glisin. tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam
amino glisin dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga
membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu
berlangsung di dalam ribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino
guna dirangkai menjadi polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom
membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang
membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino
akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino.
Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu
mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang
memanjang ke asam amino yang baru tiba.
3. Terminasi
Tahap akhir translasi
adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom.
Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode
suatu asam amino melainkan bertindak sinyal untuk menghentikan translasi.
Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein.
Proses Pasca-Translasi
Selama
proses translasi dan sesudahnya, rantai polipeptida yang terbentuk mulai menggulung dan
melipat secara spontan membentuk protein fungsional dengan konformasi yang spesifik.
Konformasi ini berupa suatu molekul tiga dimensi dengan struktur skunder dan
tersier. Pelipatan protein dibantu oleh suatu protein chaperon.
Langkah
tambahan yang dilakukan sebelum dikirim ke target adalah memberikan modifikasi
secara kimiawi. Pada asam amino tertentu dilakukan penambahan gula, lipid,
gugus fosfat atau penambahan-penambahan lain. Pada beebrapa kasus, rantai polipetida tunggal dapat
membelah secara enzimatik menjadi dua
atau lebih potongan, missal insulin. Protein insulin pertama kali disintesis
sebagai rantai
polipeptida tunggal tetapi menjadi aktif hanya setelah suatu enzim menghilangkan bagian
tengah dari
rantai tersebut, membentuk protein yang terdiri dari 2 rantai peptida yang
terhubung dengan jembatan sulfida.
Polipeptida
sinyal mengarahkan beberapa polipeptida eukariotik ke tujuan spesifik di dalam sel.
Protein yang akan tetap berada dalam sitosol dibuat pada ribosom bebas. Protein
yang ditujukan untuk membrane atau untuk diekspor dari sel , disintesis pada ribosom
yang terikat RE. Partikel pengenlan-sinyal mengikatkan diri pada urutan sinyal pada
ujung leading dari polipeptida yang sedang tumbuh, yang membuat ribosom dapat
mengingkatkan diri pada RE (Sarmoko, 2011).
(Sarmoko,2011).Daftar Pustaka
Gaffar,
Shabarni. 2007. Buku Ajar Bioteknologi Molekul. Bandung: Jurusan Kimia
FMIPA Universitas Padjadjaran.
Saefudin.
2007. Hand Out Genetika. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia.
Sarmoko.
2011. From Gene to Protein Molecular Biologi. Yogyakarta: UNSOED.
