MAKALAH TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Genetics Semester V Dosen Pengampu Eko Sri Wahyuni, M.Pd
Disusun oleh Rita Aprillia (F05112010) Rizka Hasanah (F05112011) Tiffeni Ardina (F05112035) Nur Yusniarni (F05112038) Rizky Syahredi (F051120
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa karena makalah Trasnkripsi dan Translasi ini dapat terselesaikan dengan tepat waktu. Makalah ini merupakan salah satu tugas dari mata kuliah Genetics semester V. Penulisan makalah ini diharapkan dapat menjadi sumber informasi khususnya mengenai proses transkripsi dan translasi dalam genetika makhluk hidup baik untuk penulis sendiri maupun untuk pembaca. Terselesaikannya makalah ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu kami mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada 1. Eko Sri Wahyuni, M.Pd selaku dosen pengampu, 2. Teman-teman tim penulis, dan 3. Pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulisan makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih.
Pontianak, 17 November 2014
Penulis
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1.2. Tujuan Penulisan 1.3. Manfaat Penulisan BAB II PEMBAHASAN 2.1. Transkripsi 2.1.1 Pengertian Transkripsi Transkripsi merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai cetakan (templat)nya. Pada tahap awal produksi protein, informasi resep yang ada pada gen dikopi satu per satu (basa per basa) dari sebuah rantai DNA di dalam nukleus sel menjadi rantai RNA pembawa pesan (messenger RNA = mRNA). Rantai DNA berfungsi sebagai cetakan (template) yang akan menghasilkan mRNA komplemennya. Bedanya, basa T (thymine) pada DNA digantikan oleh U (uracil) pada mRNA, namun keduanya tetap samasama berkomplemen dengan A (adenine). Proses pengkopian DNA menjadi RNA ini dinamakan transkripsi. Mekanisme transkripsi mirip dengan replikasi DNA, terutama dalam penggunaan substrat trifosfat nuclioside dan Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti halnya arah sintesis DNA. Dua perbedaan utama adalah sebagaiberikut: (1) Adanya untai molekul DNA sebagai cetakan. Dalam hal ini hanya salah satu di antara kedua untai DNA yang akan berfungsi sebagai cetakan bagi sintesis molekul RNA. Untai DNA ini mempunyai urutan basa yang komplementer dengan urutan basa RNA hasil transkripsinya, dan disebut sebagai pita antisens. Sementara itu, untai DNA pasangannya, yang
mempunyai urutan basa sama dengan urutan basa RNA, disebut sebagai pita sens. Meskipun demikian, sebenarnya transkripsi pada umumnya tidak terjadi pada urutan basa di sepanjang salah satu untai DNA. Jadi, bisa saja urutan basa yang ditranskripsi terdapat berselang-seling di antara kedua untai DNA, dan (2) hanya sebagian kecil dariseluruh potensi genetik dari suatu organisme direalisasikan dalam satu sel. Dalam sel eukariotik dibedakan, sangat sedikit dari total DNA yang ditranskripsi. Bahkan dalam organisme bersel tunggal, di mana hampir semua urutan DNA dapat ditranskripsi, jauh lebih sedikit dari setengah dari semua gen mungkin ditranskripsi setiap saat. Oleh karena itu, dengan transkripsi melibatkan mekanisme yang digunakan untuk memilih gen tertentu dan untai template untuk transkripsi, karena ini pilihan sebagian besar mengatur kemampuan metabolisme sel. Mekanisme beroperasi secara luas di tingka tinisias idan terminasi transkripsi, melalui tindakan-tindakan protein yang kontak DNA dalam cara-situs yang sangat spesifik. Proses Translasi a. Pengertian Tranlasi Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. . Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon 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. Tempat translasi
ini
ialah ribosom,
partikel
kompleks
yang
memfasilitasi
perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam
amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom. Molekul mRNA merupakan transkrip urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (Open Reading Frame). Suatu OFR dicirikan oleh: a. Kodon inisiasi translasi yaitu urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA) b. Serangkaian urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon. c. Kodon terminasi translasi yaitu TAA (UAA pada mRNA), TAG (UAG pada mRNA), atau TGA (UGA pada mRNA. b. TRANSFER RNA (tRNA) Seperti sudah dijelaskan di atas, proses translasi memerlukan molekul tRNA. tRNA merupakan molekul adaptor yang berfungsi menterjemahkan urutan nukleotida dalam mRNA menjadi urutan asam amino dalam polipeptida. Pada tRNA terdapat urutan tiga basa yang disebut antikodon. Antikodon ini komplemen dengan salah satu kodon. Sedangkan pada ujung 3’ tRNA terikat asam amino spesifik. tRNA yang sudah mengikat asam amino disebut aminoasil tRNA. Paling kurang terdapat 61 jenis tRNA di sitoplasma yang membawa asam amino yang berbeda. tRNA akan membawa asam amino dari sitoplasma ke ribosom, tempat dimana sintesis
protein
komplemennya.
terjadi,
dan
antikodon
akan
mengenali
kodon
Langkah-langkah translasi: Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asam amino tertentu. Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktorfaktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP. 1. Inisiasi Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit
ribosom. Dalam kompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, 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. Berikut merupakan animasi terjadinya proses inisiasi :
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 molekulmolekul RNA ribosomal.
2. Elongasi Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida. Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya 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 ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein. 1. TRANSLASI PADA PROKARIOT Komponen pada tahap inisiasi organisme prokariot meliputi kodon insiasi (AUG), tiga faktor insiasi (IF1, IF2 dan IF3), tRNA inisiator (fMet-tRNA), ribosom subunit 30S dan 50S, dan GTP. Setelah diaktifasi oleh faktor inisiasi, tRNA inisiator yang membawa anti kodon CAU akan menempati situs P pada ribosom. tRNA kedua yang membawa anti kodon untuk kodon kedua memasuki situs A pada ribosom. Asam amino yang dibawa oleh tRNA kedua akan membentuk ikatan peptida dengan asam amino pertama. Setelah ikatan peptida terbentuk, tRNA yang membawa kedua asam amino akan bertranslokasi dari situs A ke situs P (Gambar 7.1). Hal ini berlangsung terus menerus sampai mencapai stop kodon (UAG. UAA. UGA).
Gambar 7.2. Translasi pada prokariot. (a) Inisiasi, (b) Elongasi, (c) Translokasi. Tidak ada antikodon yang mengenali kodon terminasi. Translasi berhenti dengan adanya protein yang disebut Release Factor (RF) yang mengenali kodon terminasi. Pada prokariot terdapat tiga faktor terminasi yaitu, RF1 yang mengenali kodon UAA dan UAG dan RF2 yang mengenali kodon UGA dan UAA, sementara RF3 belum dikatahui fungsinya. Pengikatan RF ini memberikan sinyal bahwa proses translasi telah berhenti. Kedua subunit ribosom akan berdisosiasi dari mRNA dan polipeptida dibebaskan dari tRNAnya.
Gambar 7.2. Terminasi translasi pada prokariot 2. TRANSLASI PADA EUKARIOT
Ada beberapa perbedaan dalam hal insisasi translasi antara prokariot dengan eukariot. Pada eukariot, kodon inisiasi adalah Metionin (bukan formil metionin seperti pada prokariot). Selain itu, pada eukariot tidak ada sekuens shine-dalgarno seperti pada prokariot. Pada eukariot, faktor inisiasi translasi yang diperlukan adalah eIF-1,-2,-3,-5 dan -6. Faktor eIF-3 mengubah subunit kecil ribosom eukariot (40S) menjadi suatu bentuk yang siap untuk menerima amioasil-tRNA pertama. Setelah aminoasil-tRNA yang pertama melekat, dengan bantuan eIF-2, terbentuklah kompleks 403S. Selanjutnya, dengan bantuan eIF-4, mRNA melekat ke kompleks 403S membentuk kompleks 48S. Akhirnya, faktor eIF5 membantu subunit besar (60S) untuk melekat pada komplek 48S sehingga dihasilkan kompleks 80S yang siap untuk melakukan translasi mRNA. Faktor eIF6 adalah suatu faktor anti-asosiasi yang mencegah subunit 60S untuk berasosiasi dengan subunit 40S sebelu, terbentuk kompleks inisiasi. Factor eIF-4F adalah sjuatu factor yang melekat pada struktur tudung pada ujung 5’. Faktor ini terdiri atas 3 bagian, yaitu eIF-4E, eIF-4A dsn eIF4G.bersaman- sama dengan eIF-4E, eIF3, dan poli (A)-binding protein,
faktor eIF4G
menarik subunit 40S ke mRNA sehingga menstimulasi inisiasi translasi.
BAB III PENUTUP DAFTAR PUSTAKA Gaffar, Shabarni. 2007. Buku Ajar Bioteknologi Molekul. Bandung : FMIPA Universitas Padjajaran
Suwito.
2011.
Materi
Genetika.
(online).
http://calvinsuwito.blogspot.com/2011/03/materi-genetika.html. Diakses tanggal 12 November 2014
