sintesis protein 14 Dec DNA DNA adalah rantai doble heliks berpilin yang terdiri t erdiri atas polinukleotida. Berfungsi sebagi pewaris sifat dan sintesis protein. Struktur DNA (deoxyribosenucleic acid) yaitu: 1. gula 5 karbon (deoksiribosa) 2. gugus fosfat 3. basa nitrogen. Bentuk DNA adalah rantai double heliks berpilin ke kanan. Dalam DNA terdapat strukturstruktur di atas. Namun, jika diambil 1 lempeng yang mengandung ikatan fosfat, gula dan basa nitrogen, maka lempeng tersebut disebut nukleotida. Jika plat itu hanya basa nitrogen dan gula saja maka disebut nukleosida. Maka, DNA adalah polimer dari nukleotida. Gula deoksiribosa pada DNA merupakan gula lima karbon yang kehilangan 1 atom oksigen. Gula deoksiribosa memegang basa nitrogen pada atom karbon nomor 1, sedangkan atom C nomor 5 berikatan dengan gugus fosfat. Gugus fosfat ini saling berikatan dengan gugus gu gus fosfat lainnya membentuk ikatan fosfodiester. Karena DNA merupakan rantai ganda dan atom-atom karbon mempunyai aturan diatas untuk mengikat basa nitrogen dan gugus fosfat maka satu rantai DNA terlihat berdiri tegak sedangkan rantai pasangannya justru terbalik. Maka pada notasi penulisan kode genetik DNA, ditulis 5’-kode genetik-3’, sedangkan untuk rantai pasangannya justru ditulis 3’-kode genetik-5’. Pengaturan ini disebut konfigurasi antiparalel. Ada 2 kelompok basa nitrogen yang berikatan pada DNA yaitu · Purin, terdiri dari basa nitrogen adenine dan guanin. · Pirimidin, terdiri dari basa nitrogen sitosin dan timin . pada RNA, timin diganti dengan urasil. Basa Purin selalu berpasangan dengan basa pirimidin melalui ikatan hidrogen. Adenine selalu berpasangan dengan hymine melalui 2 ikatan hidrogen sedangkan cytosine berpasangan deng an guanine melalui 3 ikatan hidrogen.
REPLIKASI DNA Replikasi DNA berarti penggandaan. Ada 3 model replikasi DNA yaitu : 1. Model konservatif. Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA bereplikasi tanpa memisahkan rantai-rantainya. 2. Model semi konservatif. Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA berpisah kemudian bereplikasi. 3. Model dispersi. Model ini menyatakan bahwa DNA terpecah menjadi potongan-potongan yang kemudian bereplikasi. Meselson dan Stahl membuktikan bahwa DNA bereplikasi sesuai model semi-konservatif. Proses replikasi terbagi atas 3 tahap: 1. Inisiasi. Replikasi tidak berlangsung pada titik acak pada DNA namun berlangsung pada awal yang disebut tempat awal replikasi. Protein inisiator menempel pada daerah tersebut kemudian berikatan menyebatkan rantai heliks terbuka untuk menunjukkan satu rantai yang digunakan untuk membangun rantai baru. 2. Elongasi. DNA polimerase bertugas untuk memasangkan basa nitrogen baru dengan rantai DNA lama sehingga terbentuklah rantai DNA yang baru. DNA polymerase menambahkan basa basa baru ke ujung 3 rantai yang ada, kemudian mereka mensintesis dari arah 5’ ke 3’ dengan menyediakan rantai basa pasangan untuk cetakan. Triplet AUG merupakan sinyal untuk memulai proses sintesis, sehingga triplet ini dinamakan kodon start. 3. Terminasi. Replikasi berakhir saat DNA polimerase mengenali daerah basa nitrogen yang diulang-ulang, daerah ini disebut telomer.Maka terbentuklah rantai DNA yang baru.
Pada Sintesis protein, salah satu rantai DNA akan dikodekan oleh mRNA. Rantai yang dikodekan tersebut disebut DNA Sense atau DNA template, sedangkan rantai pasangannya yang tidak dicetak disebut DNA Antisense atau DNA Komplementer. Komplemen ter. Triplet kode-kode genetik DNA yang dikodekan oleh mRNA disebut kodogen. RNA Berbeda dengan DNA, RNA merupakan rantai panjang lurus yang berfungsi dalam sintesis protein. Terdapat 3 jenis RNA yaitu: 1. mRNA(messenger RNA atau RNA duta/RNAd), bertugas untuk mengkodekan kode genetik dari DNA untuk sintesis protein. Terdapat di anak inti.sel. Triplet kode genetik pada mRNA disebut kodon. 2. tRNA(transfer RNA atau RNAt), bertugas untuk mencocokkan triplet yang ada pada mRNA dengan protein yang sesuai. Terdapat di sitoplasma. Triplet kode genetik pada tRNA disebut antikodon. 3. rRNA(ribosomal RNA atau RNAr), bertugas untuk memasangkan kodon kod on mRNA dengan antikodon tRNA dan menggeser rantai-rantai supaya terbentuk polipeptida(protein). Terdapat di ribosom. Struktur RNA(ribosenucleic acid) yaitu 1. Gula 5 karbon ribosa. 2. Gugus fosfat. 3. Basa nitrogen yang persis sama dengan basa nitrogen DNA namun pada mRNA thymine diganti dengan urasil. PRA SINTESIS PROTEIN Sebelum sintesis protein dilakukan, perlulah diadakan persiapan yang menyeluruh, salah satunya pemasangan asam amino pada salah satu ujung tRNA. 1 asam amino harus diikatkan pasada salah satu ujung tRNA dengan antikodon yang benar, namun protein ini sesuai dengan kodon bukan antikodon. Enzim yang melakukan proses ini adalah enzim tRNA aminoasil sintetase. Enzim ini mengikatkan asam amino pada bagian sisi asam amino kemudian tRNA dengan antikodon spesifik untuk asam aminonya. tRNA dan asam amino berikatan pada enzim sebelum akhirnya dilepaskan. SINTESIS PROTEIN Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer mono mer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. ge netik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. Sintesis protein terdiri dari 3 tahapan besar yaitu: 1. Transkripsi.
DNA membuka menjadi 2 rantai terpisah. Karena mRNA berantai tunggal, maka salah satu rantai DNA ditranskripsi (dicopy). Rantai yang ditranskripsi dinamakan DNA sense atau template dan kode genetik yang dikode disebut kodogen. Sedangkan yang tidak ditranskripsi disebut DNA antisense/komplementer. RNA Polimerase membuka pilinan rantai DNA dan memasukkan nukleotida-nukleotida untuk berpasangan dengan DNA sense sehingga terbentuklah rantai mRNA. Contoh transkripsi: 2. Translasi mRNA / RNAd yang sudah terbentuk keluar k eluar dari anak inti sel menuju rRNA. Disana mRNA masuk ke rRNA / RNAr diikuti oleh tRNA / RNAt. Ketika antikodon pada tRNA cocok dengan kodon mRNA kemudian rantai bergeser ke tengah. Kodon mRNA berikutnya dicocokkan dengan tRNA kemudian asam amino yang pertama berikatan dengan asam amino kedua. tRNA pertama keluar dari rRNA. Proses ini berlangsung hingga kodon k odon stop, ribosom subunit besar dan kecil terpisah, mRNA dan tRNA keluar dari ribosom. Kodon stop : UAA,UAG, UGA Rumus cepat:mRNA=DNA komplementer=DNA antisense=kode protein tRNA=DNA template=DNA sense=kodogen. Berikut ini adalah gambar proses p roses sintesis protein. http://blog.uad.ac.id/nuniklarasati/2 http://blog.uad.ac.id /nuniklarasati/2011/12/14/sin 011/12/14/sintesis-protein/ tesis-protein/
SINTESIS PROTEIN
Oleh : NAMA
: LESNAWATI
NIM
: 090204012
DOSEN PEMBIMBING : Rahmiwati Hilma,S.Si
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA ILMU PENGETAHUAN ALAM DAN KESEHATAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH RIAU PEKANBARU 2012
BAB I PENDAHULUAN Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau manusia. Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh. Kita memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. Gen sering di pantau oleh rangkaian-rangkaian panjang disebut interon. Peran interon tampak tak berarti meskipun disalin ke RNA oleh enzim sebelum RNA digunakan untuk membuat protein. Beberapa ilmuan menduga interon mempunyai peran tersembunyi,menurut pemikiran terakhir, interon dapat membentuk system pengecekan kesalahan, untuk memastikan gen di salin secara benar. Sebelum sintesis protein dilakukan, perlulah diadakan persiapan yang menyeluruh, salah satunya pemasangan asam amino pada salah satu ujung tRNA. Satu asam amino harus diikatkan pada salah satu ujung tRNA dengan antikodon yang benar, namun protein ini sesuai dengan kodon bukan antikodon.
BAB II PEMBAHASAN Sintesa protein adalah penyusunan amino pada rantai polipeptida. Dalam proses tersebut melibatkan DNA dan RNA . DNA berfungsi sebagai bahan genetic untuk sel baik prokariot maupun eukariot, karena prokariot tidak memiliki system internal,DNA tidak terpisahkan dari inti sel lainnya. Pada Eukariot DNA terletak di inti dipisahkan dari sitoplasma oleh selubung inti. Proses sintesis protein terbagi atas transkripsi dan translasi. Seperti kita ketahui DNA sebagai media untuk proses transkripsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh protein histon. Saat menjelang proses transkripsi berjalan, biasanya didahului signal dari luar akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang dibutuhkan untuk proses pertumbuhan, perkembangan, meta me tabo bolilisme sme,, dan da n fungsi fun gsi lain lain di tingka tingkatt sel sel maupu maupunn jari jaringa ngan. n.
Sebelum sintesis protein dilakukan, perlulah diadakan persiapan yang menyeluruh, salah satunya pemasangan asam amino pada salah satu ujung tRNA. 1 asam amino harus diikatkan pada salah satu ujung tRNA dengan antikodon yang benar, namun protein ini sesuai dengan kodon bukan antikodon. Enzim yang melakukan proses ini adalah enzim tRNA aminoasil sintetase. Enzim ini mengikatkan asam amino pada bagian sisi asam amino kemudian tRNA dengan antikodon spesifik untuk asam aminonya. tRNA dan asam amino berikatan pada enzim sebelum akhirnya dilepaskan. Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. SINTESIS PROTEIN PADA SEL EUKARIOTIK Sel eukariotik merupakan sel yang memiliki selaput inti dengan panjang sel 10-100 μm . Sel eukariotik terdiri atas tiga bagian utama, yaitu sitoplasma, nukleus, dan membran sel. Nukleus merupakan inti sel yang berbentuk bulat dan terletak di tengah sel, yang mengandung asam deoksiribosa nukleat (DNA) yang berfungsi untuk mengarahkan sintesis protein untuk kemudian diolah menjadi hormon-hormon dan enzim-enzim, serta menyimpan cetak biru genetik yang diwariskan antar generasi untuk menjaga agar sifat-sifat yang dimiliki oleh satu generasi sama dengan sifat-sifat yang dimiliki oleh generasi sebelumnya. Pada Eukariot regulasi sintesis proteinnya lebih kompleks, sedang pada Prokariot regulasi sintesis protein lebih sederhana. Eukariot multi sel jauh lebih kompleks dari pada prokariot yang ber sel tunggal. Walaupun sebagian besar sel dalam organisme eukariotik multisel memiliki komplemen gen yang sama, namun kumpulan sel yang berbeda mengaktifkan jenis gen yang berbeda.Sebagai akibatnya, sel diberbagai jaringan tubuh memperlihatkan morfologi yang berlainan dan melakukan fungsi yang berbeda. Manusia berkembang dari satu sel, yang terbentuk dari penyatuan sebuah sperma dan telur. Telur yang dibuahi mengalami banyak pembelahan, menghasilkan banyak sel yang terus membelah dan berdiferensiasi sampai terbentuknya organisme kompleks yang terdiri dari bermacam-macam jaringan dan d an organ. Perubahan perkembangan yang terjadi adalah akibat dari perubahan aktifitas gen. suatu embrio berkembang, kumpulan gen yang berbeda diaktifkan dan
dihasilkan gugus protein yang berbeda. Perubahan aktivitas aktivitas gen ini telah terprogram; terprogram; yaitu, setiap embrio baru mangulangi pola perubahan yang sama dalam bingkai waktu yang serupa. Antara masa anak dan masa remaja dan antara masa remaja dan masa dewasa, terjadi perkembangan yang cepat lainnya. Setelah masa reproduktif, sel tertentu dalam suatu organisme tetap mengalami diferensiasi, misalnya sel yang menghasilkan antibody sebagai respon terhadaf infeksi. Pembaruan populasi sel darah merah dan penggantian sel pencernaan yang terlepas kedalam lumen usus, semua perubahan fisiologis ini diperintah oleh perubahan aktivitas gen. Karena kerumitan morfologi dan prilaku sel eukariotik mekanisme yang digunakan untuk mengatur aktivitas gen, dan dengan demikian mekanisme yang digunakan untuk mengatur sintesis protein, jauh lebih rumit dibandingkan dengan yang digunakan oleh sel prokariotik. Di antara sel – sel manusia yang tidak mempunyai kromosom homolog adalah sel spermatozoa. Sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi . 1. Transkripsi Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan atau sense , sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense . Rentangan DNA yang
ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi. Informasi dari DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA. RNA dihasilkan dari aktifitas enzim RNA polimerase. Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah dan merangkaikan nukleotida RNA. Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5’ ? 3’, saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri. Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu: inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), terminasi (pengakhiran) rantai mRNA. a) Inisiasi Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.
b) Elongasi Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka pilinan heliks ganda DNA, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya. c) Terminasi Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi be rfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, p rokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; yaitu, polimerase mencapai titik terminasi terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariotik eu kariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim terse 2. Translasi Dalam proses translasi, sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA, interpreternya adalah RNA transfer. Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu. Ketika tiba di ribosom, molekul tRNA membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya. Pada ujung lainnya terdapat triplet nukleotida yang disebut antikodon, yang berdasarkan aturan pemasangan basa, mengikatkan diri pada kodon komplementer di mRNA. tRNA mentransfer asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom.
Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam amino. tRNA yang mengikatkan diri pada kodon mRNA yang menentukan asam amino tertentu, harus membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom. Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-tRNA synthetase). Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor 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 ( guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP. a.Inisiasi
Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Pertama, sub unit ribosom kecil k ecil mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar). Sub unit ribosom kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNA. Pada arah ke bawah dari tempat pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon k odon inisiasi AUG, yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi. b. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino – asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Lihat Gambar. Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, enz im, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida p olipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba. c. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar). 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 sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Proses Splicing Jumlah asam amino yang menyusun polipeptida yang harus disintesis di ribosom tidak sama dengan jumlah kodon yang akan ditranskripsikan. Pengurangan jumlah nukleotida yang dibawa ke sitoplasma mengikuti suatu mekanisme tertentu. Tidak semua nukleotida diterjemahkan menjadi polipeptida. Baik penggal molekul DNA maupun transkripsinya yang berbentuk mRNA, terdiri atas penggal-penggal yang berbeda fungsinya dalam sintesis protein. Jenis penggal DNA pertama disebut Ekson dan jenis penggal DNA kedua dinamakan intron. Dalam satu penggal gena jumlah ekson yang
dipisahkan oleh penggal intron tidak sama. Pada satu gena dapat memiliki 4 atau lebih ekson yang dipisahkan oleh intron. Sebelum mRNA dibawa keluar dari inti, dilakukan pemotongan penggal-penggal. Setelah masing-masing penggal dipotong segera penggal-penggal ekson disambung kembali membentuk mRNA baru yang dinamakan mRNA fungsional. mRNA fungsional inilah yang dapat dibawa keluar inti menuju ribosom untuk translasi, inilah yang disebut tahap splicing dalam sintesis protein. Tahap splicing termasuk dalam pengaturan ekspresi gena, karena penggal intron tidak diekspresikan sebagai protein. Splicing yang mencakup pemotongan intron dan penyambungan ekson dilakukan oleh spliceosom yang menghasilkan mRNA fungsional. Spliceosom adalah kumpulan SNURP dari jenis U1, U2, U5 dan U4/U5 yang bekerja pada ujung-ujung intron. SNURP (snRNP) = small nuclear nuclear ri bonucleo bonucleoprote protein in adalah suatu kompleks protein dengan RNA pendek ( < 250 nukleotida) yang masing-masing disebut U1, U2, U3 dan sebagainya. Splicesom memotong dalam 2 tahap : 1. Pada ujung 3’ intron 2. Pada ujung 5’ intron
http://lesnacamay.blogspot.com/2012/04/bioteknologi.html lesnawati,2012
TRANSKRIPSI EUKARIOTIK
http://bismillahdodbest.wordpress.com/2012/03/26/transkripsi-eukariotik/
BAB I PENDAHULUAN Dalam istilah biologi molekuler dikenal istilah Dogma Sentral Biologi Molekuler. Dogma sentral adalah suatu kerangka kerja untuk dapat memahami urutan transfer informasi antara biopolymer (DNA, RNA, protein) dengan cara yang paling umum dalam organisme hidup. Sehingga secara garis besar, dogma sentral maksudnya adalah semua informasi terdapat pada DNA, kemudian akan digunakan untuk menghasilkan molekul RNA melalui transkripsi, dan sebagian informasi pada RNA tersebut akan digunakan untuk menghasilkan protein melalui proses yang disebut translasi1. Transkripsi merupakan tahapan awal dalam proses sintesis protein yang nantinya proses tersebut akan berlanjut pada ekspresi sifat-sifat genetik yang muncul sebagai fenotip. Dan untuk mempelajari biologi molekuler tahap dasar yang harus kita ketahui adalah bagaimana mekanisme sintesis protein sehingga dapat terekspresi sebagai fenotip. Transkripsi adalah proses sintesis molekul RNA pada DNA templat. Pada organisme eukariotik proses ini terjadi pada inti sel/nukleus. Sedangkan pada organisme prokariotik berada di sitoplasma karena tidak memiliki inti sel (tepatnya pada kromosom)1. Dalam proses transkripsi, RNA disintesis menggunakan DNA sebagai cetakan.Maka penyalinan DNA ke RNA belum mampu menerangkan bahwa informasi genetik dalam bentuk DNA telah diekspresikan. Jauh sebelum DNA diidentifikasi sebagai pembawa informasi genetik, telah diketahui bahwa protein dalam bentuk enzim merupakan mesin-mesin sel yang terlibat dalam berbagai reaksi biokemis. Setelah penelitian Jacob J acob dan Monod (1961) mengidentifikasi peranan molekul antara yang labil keberadaannya maka terbangun suatu hubungan konsepsional penterjemahan informasi dari urutan basa DNA ke dalam urutan asam amino protein, atau struktur primer protein2. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama dan informasinya tinggal ditranskripsi (disalin) dari satu molekul ke molekul yang lain. Persis sebagaimana saat proses replikasi, untai DNA menyediakan suatu cetakan (template) untuk sintesis untaikomplemen terbaru, pada transkripsi juga disediakan template untuk menyusun RNA. Molekul RNA yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari perintah pembangun protein dari gen tersebut. Jenis molekul RNA ini disebut RNA messenger (mRNA).
1. Anonim. 2010. Proses Ekspresi Gen dalam OrganismeBagian 1. Available at http://netsains.com/2010/03/proses-ekspresi-gen-dalam-organisme-bagian-1/ (diakses tanggal 10 Desember 2011) 2. Sarmoko. 2011. From Gene to Protein, Molecular Biology 2011 . Departmen of Pharmacy Unsoed. Yogyakarta 3. e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara 1
BAB II ISI Transkripsi adalah pembentukan mRNA (messenger RNA/RNA duta) dari salah satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. mRNA membawa pesan DNA untuk memilih polipetida yang sesuai dalam sintesis protein. Pilinan DNA membuka sebagian salah satu rantainya (rantai sense) akan membentuk rantai penggenap (ARN duta) yang berisi kode genetik/kodon. Setelah ARN duta terbentuk, kemudian melepaskan diri dari DNA dan berpilin kembali.(Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (provider: Putri Kusuma Wardani/10613259). Gambar Transkripsi (Pembentukan mRNA (messenger RNA/RNA duta) dari salah satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. mRNA membawa pesan DNA untuk memilih polipetida yang sesuai dalam sintesis protein. Pilinan DNA membuka sebagian salah satu rantainya (rantai sense) akan membentuk rantai penggenap (RNA duta) yang berisiko degenetik/kodon. Setelah RNA duta terbentuk, kemudian melepaskan diri dari DNA dan berpilin kembali.) (DNA yang berada di nukleus akan berikatan dengan RNA polimerase. Terbukanya rantai DNA memicu RNA polimerase melekat ke daerah yang dinamakan dengan promotor) (Enzim RNA polimerase (RNAP) mengatalisis ribonukleotida menjadi rangkaian RNA yang bersifat komplementer terhadap untai pengkode dan melokalisasi promoter. Enzim ini akan berikatan dengan promoter pada untai cetakan, kemudian akan diikuti oleh p roses inisiasi sintesis sintesis RNA pada titik mula, elongasi rantai RNA, hingga tercapai rangkaian terminasi. Terbentuknya mRNA maka terjadilah transkripsi pada inti sel. mRNA akan membawa informasi genetik yang ada pada DNA menuju ribosom) (mRNA yang terbentuk selanjutnya akan dipindahkan dari inti menuju ribosom, kemudian diterjemahkan menjadi protein di ribosom) Didalam transkripsi terdapat bagian-bagian gen, yaitu upstream, transcribed, dan downstream yang memiliki fungsi masing-masing. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).
1. Upstream yaitu awal terjadinya transkripsi (stimulus dimulainya proses transkripsi). Pada proses ini enzim RNA polimerase (RNAP) akan mengkatalisis polimerase ribonukleotida menjadi rangkaian RNA yang bersifat komplementer terhadap untai cetakan gen. gen. Enzim ini akan berikatan dengan promoter pada untai cetakan, kemudian akan diikuti oleh proses inisiasi sintesis RNA pada titik mula, elongasi rantai RNA, hingga tercapai rangkaian terminasi. 2. Transcribed yaitu proses dimana terjadi kompleks RNAP pada transkripsi. Dengan adanya ATP+XTP akan terbentuk inisiasi rantai RNA yang kemudian terjadi pelepasan faktor sigma yang selajutnya akan terbentuk elongasi elong asi rantai RNA. 3. Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai. Saat rantai RNA telah lengkap maka RNAP akan dilepas dari cetakan. Dalam biosintesis RNA, pemanjangan rantai nukleotida berlangsung arah 5′ à 3′ RNA, dikatalisis oleh suatu enzim, yang diberi nama RNA polimerase . Sewaktu RNA polimerase berinteraksi
dengan promotor di daerah pengawalan dari suatu gen, maka sintesis RNA dimulai pada titik berangkat ( startpoint startpoint ), ), bergerak sepanjang DNA cetakan, dan menyalin salah satu rantai DNA cetakan (coding sequence) ke dalam rantai RNA hingga mencapai urutan DNA yang disebut terminator. Hasilnya adalah suatu molekul tunggal RNA yang disebut terjemahan utama ( primary primary transcript ).(Perumus: ).(Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259). Dari titik pengawalan sampai ke terminator didefinisikan sebagai satuan transkripsi, dan dapat mencakup lebih dari satu gen. Urutan DNA sebelum titik pengawalan transkripsi disebut hulu (upstream) dan urutan DNA setelah terminator disebut hilir ( downstream). Terkadang, urutan DNA ditulis hanya menunjukan daerah yang mengandung sandi, yang sama dengan urutan RNA. Posisi basa dalam DNA itu dinotasi mulai dari titik pengawalan sebagai +1 membesar ke arah hilir. Notasi sebelum titik pengawalan adalah -1 kemudian bilangan negatif meningkat ke arah hulu. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613 259). mRNA sebagai terjemahan utama bersifat tidak stabil. Dalam prokarion, mRNA mudah dihancurkan atau diproses membentuk hasil akhir yang matang. Dalam eukarion, mRNA dimodifikasi pada ujung-ujungnya, dan semua jenis RNA diproses ke arah pematangan dengan membuang sub-sub perintah yang memungkinkan setiap RNA berfungsi secara seluler. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259). Transkripsi yang dipercepat reaksinya oleh RNA polimerase, berlangsung dalam apa yang disebut gelembung transkripsi (trancription bubble), yaitu daerah dimana ikatan hidrogen dalam DNA dilelehkan sementara. Gelembung transkripsi, yang berukuran ~18 pb itu, bergerak sejalan dengan bergeraknya RNA polimerase meneliti dengan cermat dan membaca salah satu rantai DNA yang mengandung sandi (coding region) serta menyalinnya ke dalam rantai tunggal RNA. Sewaktu RNA disintesis, terbentuklah hibrida RNA-DNA yang diprediksi (berdasarkan struktur RNA dalam kompleks RNA-RNA polymerase) berukuran lebih pendek dari gelembung transkripsi, sekitar ~12 pb. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).
Eksperimen pemotongan RNA dalam kompleks RNA-RNA polimerase oleh ribonuklease bahkan menunjukan bahwa RNA dapat dipotong sampai sedekat 3 basa dari titik pertumbuhan RNA, yang menunjukkan bahwa asosiasi RNA pada DNA hanya sekitar 2-3 basa saja. Lebih pendek dari itu, RNA melakukan pengikatan sangat kuat dengan RNA polimerase. Jadi, kompleks sementara RNA-DNA berlangsung dalam waktu yang sangat singkat dan dalam ukuran yang sangat pendek, yang hanya cukup untuk memberikan keadaan mantap kepada hibrida RNA-DNA yang menentukan spesifisitas penambahan nukleotida. Sewaktu RNA polimerase bergerak maju, ikatan hidrogen yang ada pada bagian belakang gelembung transkrip berpasang kembali. RNA yang terbentuk bergerak bebas kecuali sekitar 25 nukleotida masih tetap berasosiasi dengan kompleks enzim, dan mungkin berada pada saluran yang berukuran ~25Å di dalam RNA polimerase. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259). Semua asam-asam nukleat disintesis dari senyawa prekursor, nukleosida 5′ trifosfat, melalui reaksi kondensasi antara gugus 5′ trifosfat dari nukleotida yang datang mendekat pada kompleks DNA-RNA polimerase dengan gugus 3′-OH dari nukleotida terakhir yang ditambahkan ke dalam
rantai RNA yang baru dibentuk. Akibat serangan nukleofilik ini, nukleotida yang datang kehilangan 2 gugus fosfat terminal (g dan b). Gugus fosfat pada posisi a digunakan dalam pembentukan ikatan fosfodiester dengan rantai RNA yang sedang disintesis. Dengan demikian, rantai RNA disintesis dari ujung 5′ kearah ujung 3′, dengan kecepatan reaksi ~40
nukleotida/detik pada suhu 37oC pada RNA polimerase bakteri. Reaksi ini jauh lebih lambat ketimbang replikasi DNA, yang berlangsung dengan kecepatan 800 pb/detik.(Perumus : Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259). Sambutan (acceptability) nukleotida yang datang ke dalam kompleks transkripsi didasarkan pada kecocokannya dengan salah satunya adalah tiga pasangan basa (kodon) yang ada dalam rantai DNA. Nukleotida yang datang itu mungkin mengalami supervisi dari RNA polimerase, untuk dilihat apakah nukleotida yang datang sesuai atau tidak. Ikatan fosfodiester ini akan terjadi hanya apabila terdapat kecocokan dengan komplek RNA polimerase-DNA. Jika syarat kecukupan tidak dipenuhi maka nukleotidanya dilempar keluar kompleks transkripsi. Dengan demikian, diskriminasi berlangsung dan videlitas dijaga, namun tidak hanya didasarkan pada berpasangannya basa nukleotida, karena beberapa senyawa analog dapat disambut dengan baik dan menjadi bagian dari RNA.(Perumus : Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259). Proses transkripsi dapat dibagi ke dalam beberapa tahapan: (1) Tahapan pengakuan cetakan (template recognition), (2) Tahapan pengawalan (initiation), (3) Tahapan pemanjangan (elongation), dan (4) Tahapan pengakhiran (termination). a.
Tahapan pengakuan cetakan , RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai
ganda DNA, ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung transkripsi. Daerah yang dibutuhkan oleh RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA disebut promotor . b.
Tahapan pengawalan mendeskripsikan pembentukan ikatan nukleotida pertama dalam
RNA. Enzim RNA polimerase tetap berada di daerah promotor sambil mensintesis ~9 nukleotida
pertama. Namun demikian, pembentukan nukleotida pendek p endek ini terkadang mengalami keguguran (abortion), yaitu: enzim mensintesis transkrip kurang dari 9 basa, melepaskannya kembali, dan memulai kembali mensintesis RNA baru. Tahapan pengawalan berakhir apabila enzim mampu mensintesis rantai RNA baru melewati batas panjang ini. c.
Tahapan pemanjangan adalah selang selama enzim bergerak sepanjang DNA cetakan
dan memperpanjang rantai RNA. Sambil ia bergerak, ia membuka rantai ganda DNA dan menyingkapkan sandi rantai tunggal DNA dengan nukleotida-nukleotida yang datang menyerang ujung 3′ dari rantai RNA yang sedang mengalami pemanjangan, membentuk molekul hibrida RNA-DNA di daerah yang dibuka gulungannya. Persis dibelakang gulungan DNA yang terbuka ini, rantai tunggal DNA berpasangan kembali membentuk rantai ganda dengan pasangan aslinya. RNA kemudian muncul sebagai rantai tunggal yang bebas, yang ujung pemanjangannya masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim. d.
Tahapan pengakhiran melibatkan pengakuan titik dimana tidak ada lagi basa yang
ditambahkan ke dalam rantai. Untuk mengakhiri transkripsi, pembentukan ikatan fosfodiester harus dihentikan, dan kompleks transkripsi harus dibubarkan. Sewaktu nukleotida terakhir ditambahkan akan diikuti oleh runtuhnya gelembung transkripsi, dan dilepaskannya hibrida RNA-DNA. DNA kembali ke keadaan rantai ganda, RNA dan enzim dibebaskan. Urutan basa nukleotida dalam DNA yang digunakan agar terjadinya pengakhiran transkripsi disebut (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta terminator . Mandela/09613024). Berbeda halnya dari organisasi gen pada prokaryot yang pada umumnya bersifat polisistronik, gen-gen pada jasad eukaryot bersifat monosistronik, artinya satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu macam produk ekspresi. Pada jasad eukaryot tidak dikenal adanya sistem operon karena satu gen struktural dikendalikan oleh satu promoter. Gen-gen eukaryot tersebar pada beberapa kromosom. Banyak gen eukaryot yang bagian strukturalnya berselang-seling antara sekuens yang mengkode satu uratan spesifik (ekson) dan sekuens yang tidak mengkode uratan spesifik (intron). (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024). Tidak seperti pada prokaryot, pada jasad eukaryot terdapat tiga macam RNA polimerase yang bertanggung jawab di dalam proses transkripsi tiga kelas gen. Pada eukaryot dapat dibedakan tiga kelas gen, yaitu: (1) gen kelas I (ditranskripsi oleh RNA polimerase I), meliputi gen-gen yang mengkode 18S rRNA dan 28S rRNA, dan 5,8S rRNA, (2) gen kelas II (ditranskripsi oleh RNA polimerase II), meliputi semua gen yang mengkode protein dan beberapa RNA berukuran kecil yang terdapat di dalam nukleus, dan (3) gen kelas III (ditranskripsi oleh RNA polimerase kelas III), meliputi gen-gen yang mengkoede tRNA, 5S rRNA, dan beberapa RNA kecil yang ada di dalam nukleus. Perbedaan kelas gen tersebut mempunyai implikasi dalam hal struktural gen. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024). Ekspresi Gen pada eukariotik 1. Mekanisme pengaturan ekspresi gen pada eukariotik
Pengaturan jenis dan jumlah protein yang terdapat dalam sel eukariotik berlangsung di sejumlah tahapan yang berbeda. Pertama-tama, perubahan dalam jumlah atau struktur gen dapat mempengaruhi jumlah atau jenis protein yang dibentuk didalam sel. Gen mungkin lenyap dari sel, jumlahnya meningkat, tersusun ulang, atau mengalami modifikasi secara kimia. DNA dapat berikatan dengan senyawa lain (misalnya histon) dan mengambil konformasi yang sulit ditranskipsikan.
Di tingkat transkripsi gen spesifik, elemen di dalam urutan DNA (disebut elemen sis) berikatan dengan factor lain yang dikenal sebagai elemen trans (biasanya protein) yang mendorong atau menghambat pengikatan RNA polymerase ke gen. Pengaturan dapat terjadi selama pengolahan transkip RNA (hnRNA) menjadi mRNA matang. Tempat penyambungan alternatif untuk penambahan ekor poli A dapat menghasilkan mRNA yang berbeda dari hnRNA tunggal. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024). 1. Tidak adanya operon pada eukariot Operon tidak terdapat pada eukariotik. Gen yang mengkode protein yang berfungsi bersamasama biasanya terletak di kromosom yang berbeda. Misalnya, gen untuk rantai globin-α hemoglobin terletak di koromosom 16, sedangkan gen untuk rantai globin-β terletak di kromosom 11. Situasi ini berbeda di bakteri, diman gen yang mengkode protein yang berfunsi bersama-samaterletak berdampingan satu sama lain dalam operon. Operon diatur oleh sebuah promotor. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024).
Perbedaan operon dan ekspresi gen tunggal : Ekspresi Gen OPERON GEN TUNGGAL
Terletak Pada Sifat Prokariot Polisistronik Eukariot Monosistronik
Pengendalian Ekspresi Gen Terjadi pada arah transkripsi Terjadi mulai transkripsi-pasca translasi
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain. Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa. Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida. Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan
fungsinya.RNA tidak berpilin karena dari bentuk rantainya yang tunggal yang menyebabkan konformasinya tidak sama dengan DNA. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024). Sintesis RNA dari cetakan DNA disebut transkripsi. Transkripsi dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai RNA polymerase. Mekanisme kerja RNA dan DNA polymerase sangat serupa, dengan satu perbedaan penting yaitu RNA polymerase dapat memulai sintesis untai baru. Sel bakteri memiliki satu RNA polymerase yang mentranskripsikan semua jenis RNA. Berlainan dengan prokariotik, sel eukariotik memiliki tiga RNA polymerase. Polymerase I mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S. Polymerase ini sering kali ditemukan berasosiasi dengan kromosom di dalam nukleolus. Polymerase II melakukan transkripsi dari promotor yang mengontrol sistesis pra-mRNA yang masih mengandung pengkode (ekson) dan daerah bukan pengkode (intron). Polymerase III hanya mengenali promotor yang mengontrol sintesis RNA yang relatif pendek, misalnya tRNA dan rRNA 5S dan sebagainya. Semua RNA polymerase memiliki mekanisme kerja yang sama. Namun, RNA polymerase mengenali jenis promotor yang berbeda. (Perumus: Khittah Dea Anissa/10613303) (Provider: Indah Wahyutri/10613320) Sebuah untai DNA berfungsi sebagai cetakan yang disalin dalam arah 5’ ke3’. Ribonukleosida trifosfat ATP, GTP, CTP dan UTP berfungsi sebagai prekusor yang membentuk pasangan basa dengan nukleotida komplementer pada cetakan DNA. Fosfat melekat ke gugus 5’hidroksil pada prekusor membentuk ikatan ester dengan gugus 3’hidroksil di ujung rantai RNA yang sedang
tumbuh. Pelepasan pirofosfat dan pemutusannya oleh pirofosfatase untuk membentuk dua fosfat inorganik menghasilkan energi yang menjalankan reaksi polimerisasi. (Perumus: Khittah Dea Annisa/10613303) (provider: Indah Wahyutri/10613320) Karena RNA memiliki untai tunggal, mekanisme transkripsi RNA tidak serumit seperti pada replikasi DNA. Namun, cetakan DNA memiliki dua untai, akibatnya untuk setiap gen, RNA polymerase harus mampu menentukan untai mana yang akan ditranskripsi. Urutan pada DNA menentukan dimana RNA polymerase akan berikatan, seberapa sering dan seberapa kuat ia berikatan, dan dimana transkripsi gen dimulai. Urutan ini dikenal sebagai promotor (promoter), biasanya terletak dekat dengan titik dimana transkripsi dimulai titik mulai (startpoint). Urutan lain yang dikenal sebagai enhancer, juga mempengaruhi frekuensi transkripsi tetapi mungkin terletak cukup jauh, kadang-kadang berjarak ribuan nukleotida dari titik mulai (startpoint). (Perumus: Khittah Dea Annisa/10613303) (provider : Indah Wahyutri/10613320) Wah yutri/10613320) Urutan nukleotida pada suatu gen diwakili oleh huruf-huruf basa nitrogen pada untai pengkode dupleks DNA. Urutan tersebut tertulis dari kiri ke kanan dalam arah 5’ke 3’.Untai lain pada
heliks DNA berfungsi sebagai untai cetakan yang sebenarnya digunakan oleh RNA polymerase selama proses transkripsi. Untai cetakan DNA bersifat komplementer dan anti paralel baik terhadap untai pengkode (bukan cetakan) DNA maupun terhadap transkrip RNA yang di hasilkan dari cetakan. Dengan demikian, untai pengkodepada DNA identik dalam urutan basa dan arah transkrip dengan RNA kecuali bahwa setiap untai DNA ini mengandung sebuah T, transkrip RNA mengandungU. Agar gen dapat diekspresikan,RNA polymerase harus mengetahui titik yang tepat untuk memulai transkripsi dan untai DNA yang akan ditranskripsi (untai cetakan). RNA polymerase juga harus mengenal gen mana yang harus ditranskripsi karena gen
yang ditranskripsi tersebut hanyalah sebagian kecil dari gen total dan gen yang ditranskripsi berbeda dari satu jenis sel ke jenis lain dan berubah-ubah pada keadaan fisiologis. Sinyal Sin yal pada DNA yang dikenali oleh RNA polymerase disebut promotor. Promotor adalah urutan pada DNA (sering disebut box atau elemen) yang menentukan titik mulai (startpoint) dan frekuensi transkripsi. Karena terletak pada molekul DNA yang sama dan dekat dengan gen yang promotor atur, promotor tersebut bersifat cis-acting (bertindak sebagai cis). Protein yang berikatan dengan urutan DNA ini dan mempermudah atau menghambat RNA polymerase dikatakan bersifat transacting (bertindak sebagai trans) karena protein tersebut dikode oleh gen yang berbeda dari gen yang ikut mereka atur. (Perumus: Khittah Dea Annisa/10613303) (provider: Indah Wahyutri/10613320) Daerah promotor bagi polymerase I (pol I) terletak ke arah hulu dari situs start transkripsi. Sebuah kotak Hogness (kotak TATA) terletak dalam promotor sebagai analog eukariota dari kotak Pribnow prokariotik. Inisiasi sintesis RNA sangatlah spesifik-spesies, artinya dalam suatu spesies, satu atau lebih protein (esensial bagi proses transkripsi) mengenali promotor-promotor hanya dalam rDNA spesies yang sama. RNA polymerase II (pol II) memiliki faktor-faktor inisiasi spesifiknya sendiri bagi sintesis semua mRNA eukariotik. Promotor-promotornya terletak ke arah hulu dari da ri situs start masing-masing gen, tapi aktivitas promotor-promotor itu bisa ditingkatkan oleh sekuens-sekuens DNA yang tertaut secara fisil (dalam posisi cis) disebut enhancer. Enhancer bisa berfungsi dalam orientasi yang mana saja dan mungkin terletak di dalam,menghulu atau menghilir dari gen-gen targetnya (terkadang jaraknya jauh). Efek peningkatannya diperantarai oleh protein-protein pengikat DNA yang spesifik-sekuens. Dihipoetesiskan bahwa begitu protein pengikat DNA melekat pada sekuens enhancer, protein itu menyebabkan nukleotida-nukleotida yang menyela diantara enhancer dan promotor untuk mendorong keluar membentuk loop. Struktur loop tersebut lalu memfasilitasi pelekatan molekulmolekul RNA polymerase II ke promotor gen yang ditranskripsi. RNA polymerase II terus memperpanjang rantai mRNA melebihi sekuens-sekuens yang ditemukan dalam mRNA matang sebelum kemudian terjadi terminasi dipotong secara spesifik untuk membentuk 3’yang benar. (Perumus: Khittah Dea Anissa/10613303) (provider: Indah Wahyutri/10613320) Mekanisme-mekanisme yang kompleks memastikan disingkirkannya intron-intron dari pramRNA (transkrip primer) dan disambung-sambungkannya ekson dalam urutan yang benar. Setelah itu, pra-mRNA eukariota mengalami sejumlah modifikasi kovalen sebelum dilepaskan dari nucleus sebagai molekul-molekul pembawa pesan (mesenger) dewasa. Enzim poli-A polimerase menambahkan (tanpa cetakan) rentangan panjang nukleotida adenin ke ujung 3’ masing-masing pra-mRNA sehingga terbentuklah ekor poli-A. Ujung-ujung 5’ memperoleh “tudung” (cap) dari nukleotida guanin yang tidak biasa (3’-G-5’ ppp5’-N-3’p). Sebuah gugus
metil ditambahkan sesudahnya ke tudung guanin yang terbalik itu. Dengan demikian, baik ujung 5’ maupun ujung 3’ kebanyakan mRNA eukariotik memiliki gugus-gugus 2’-OH dan 3’-OH bebas pada gula-gula ribosa terminalnya. Ribosom eukariotik biasanya berikatan ke tudung mRNA dan kemudian bergerak menghilir sepanjang mRNA hingga menemukan kodon inisiasi AUG pertama dan memulai translasi disana. (Perumus: Khittah Dea Anissa/10613303) (provider : Indah Wahyutri/10613320) Transkripsi berlangsung pada gelembung transkripsi, di daerah mana DNA untuk sementara membentuk dua rantai tunggal. Salah satu rantai, oleh RNA polimerase digunakan sebagai
cetakan. Sambil RNA polimerase bergerak sepanjang DNA menyalin/mengimlah urutan spesifik DNA ke dalam urutan spesifik molekul baru RNA (sintesis RNA), gelembung tersebut juga bergerak bersama. RNA yang baru dibentukpun semakin panjang. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131) Bergeraknya gelembung transkripsi bersamaan dengan gerakan maju RNA polimerase karena sambil RNA polimerase bergerak sepanjang DNA cetakan, iapun turut mendenaturasi pilin ganda DNA dibagian depan gelembung dan merenaturasi kembali dibagian belakang gelembung. Panjang gelembung transkripsi kurang lebih 18 pb, tetapi panjang daerah hibrida hibrida RNA-DNA di dalam gelembung itu lebih pendek. Pandangan klasik, melalui pembuktian tidak langsung, adalah sekitar 12 pb, walaupun belum pernah diukur secara langsung. Bukti yang lebih baru menunjukkan bahwa basa pada RNA sedekat 3 pb dari titik pemanjangan dapat dipotong oleh ribonuklease yang mengenal RNA rantai tunggal. Dengan demikian, RNA masih berasosiasi dengan DNA hanya sepanjang 2-3 basa dari titik pertumbuhan rantai, setelahnya RNA berikatan sangat kuat dengan RNA polimerase. Jadi hibrida RNA-DNA sangat pendek, bersifat sementara, dan hanya h anya cukup untuk memberikan stabilitas bagi reaksi-reaksi perpasangan basa yang menentukan spesifitas penambahan nukleotida diujung pemanjangan RNA. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131) Subunit-subunit RNA polimerase pada eukariot
Ketiga RNA polimerase pada eukariot merupakan enzim berukuran besar yang terdiri atas 12 subunit atau lebih. Gen-gen yang menyandi dua subunit terbesar mempunyai homologi satu sama lain. Sementara itu, ketiga RNA polimerase eukariot euka riot membawa subunit-subunit yang mempunyai homologi dengan subunit-subunit RNA polimerase inti pada E. coli (α2ββ’). Subunit terbesar RNA polimerase eukariot menyerupai subunit β’, sedangkan subunit terbesar kedua menyerupai subunit β, yang merupakan pusat katalitik RNA polimerase E.coli. Homologi struktur ini
ternyata berkaitan dengan homologi fungsional karena subunit terbesar kedua pada RNA polimerase eukariot juga mengandung tapak aktif. Dua subunit yang sama antara RNA Pol I dan RNA Pol III, serta satu subunit lainnya yang khas pada RNA Pol II, memperlihatkan homologi dengan subunit α RNA polimerase E. polimerase E. coli. Sekurang-kurangnya ada lima subunit lainnya yang lebih kecil, yang memperlihatkan kesamaan di antara ketiga RNA polimerase eukariot. Masingmasing RNA polimerase ini juga membawa empat hingga tujuh subunit tambahan yang hanya dijumpai pada salah satu di antara ketiganya. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131).
Aktivitas RNA polimerase eukariot
Seperti halnya RNA polimerase bakteri, masing-masing RNA polimerase eukariot mengatalisis transkripsi dengan arah 5’ ke 3’ dan menyintesis RNA yang komplementer dengan urutan DNA
cetakan. Reaksi tersebut memerlukan prekursor berupa ATP, GTP, CTP, UTP, dan tidak memerlukan primer untuk inisiasi transkripsi. Namun tidak seperti pada bakteri, RNA polimerase eukariot yang dimurnikan memerlukan adanya protein inisiasi tambahan sebelum
enzim ini dapat berikatan dengan promoter dan melakukan inisiasi transkripsi. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131). Proses Maturasi Setelah DNA berhasil membuat RNA dalam proses transkripsi disebut RNA copy, proses berikutnya adalah maturasi yaitu capping, splicing dan penambahan poly(A)tail. 1. Capping adalah proses perubahan lima primer mRNA menjadi tiga primer mRNA melalui pautan 5’-5’. Proses ini berguna agar mRNA dapat menempel pada ribosom dan menghindari terdegradasinya mRNA oleh enzim 5’ exonulcease.
2. Splicing adalah membuang intron, bagian yang tidak memiliki kode (non coding region), sehingga mRNA hanya terdiri dari exon saja, yaitu bagian yang memiliki kode (coding region). Pada sel eukariot transkripsi terjadi satu kali dan mengkode sejumlah rangkaian mRNA yang tidak mempunyai intron. Proses ini dibantu oleh splicesome yang menempel pada intron, menjadikan intron melingkar dan memotongnya. Dengan demikian dua exon exo n dapat bergabung. 3. Penambahan poly(A)tail atau disebut polyadenilation adalah penambahan rangkaian mRNA pada bagian ujung 3’. Maksud penambahan ini untuk menghindari degradasi oleh 3’exonuclese, sehingga umur mRNA bertambah panjang. (Perumus: Agus Sri
Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131).
BAB III PENUTUP Kesimpulan 1. Tahapan transkripsi :
Inisiasi Elongasi Terminasi
1. Bagian-bagian gen :
Upstream yaitu awal terjadinya terj adinya transkripsi (stimulus dimulainya proses transkripsi). Transcribed yaitu proses dimana terjadi kompleks RNAP pada transkripsi. Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai.
1. Gen-gen ditranskripsi bersama-sama kesebuah untai mRNA dan baik diterjemahkan bersama dalam sitoplasma,atau menjalani trans-splicing untuk membuat mRNA monosistronik yang
diterjemahkan secara terpisah, yaitu beberapa helai mRNA yang mengkodekan setiap produk gen tunggal. 2. Polymerase I mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S. Polymerase II melakukan transkripsi dari promotor yang mengontrol sistesis pra-mRNA yang masih mengandung pengkode (ekson) dan daerah bukan pengkode (intron). Polymerase III hanya mengenali promotor yang mengontrol sintesis RNA yang relatif pendek, misalnya tRNA dan rRNA 5S dan sebagainya. 3. Transkripsi adalah pembentukan mRNA ( messenger RNA/RNA duta) dari salah satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase.
Daftar Pustaka: 1. Elrod, Susan Ph.D. William Stansfiel,Ph.D, 2007. Schaum’s Outlines of Theory an d Problems of Genetics, Fourth Edition, Erlangga, Jakarta 2. Marks, Dawn B. Ph.D., Allan D. Marks, MD, Collen M. Smith Ph.D., 2000. Biokimia Kedokteran Dasar, Buku Kedokteran EGC, Jakarta 3. Anonim. 2010. Proses Ekspresi Gen dalam Organisme Bagian 1 . Available at http://netsains.com/2010/03/proses-ekspresi-gen-dalam-organisme-bagian-1/ (diakses tanggal 10 Desember 2011) 4. Sarmoko. 2011. From Gene to Protein, Molecular Biology 2011 . Departmen of Pharmacy Unsoed. Yogyakarta 5. e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara 1 6. http://id.wikipedia.org/wiki/Transkripsi 7. http://en.wikipedia.org/wiki/Operon 8. http://genmulia.edublogs.org/files/2010/04/BAB-V-EKSPRESI-GEN.pdf 9. http://biomol.edublogs.org/files/2010/02/BAB-V-TRANSKRIPSI.pdf 10. http://fpk.unair.ac.id/webo/kuliahpdf/ekspresi%20gen%20ii%20pertemuan%20vii%20%5BCompatibility%20Mode%5D.pdf 11. http://www.scribd.com/doc/53065986/TRANSKRIPSI 12. http://www.scribd.com/doc/55223111/Sintesis-Rna-cenat-Cenut
PERTANYAAN DAN JAWABAN KELOMPOK 6/D
Pertanyaan Dewi Shinta Mandela/09613024
1. Didalam transkripsi DNA terdapat bagian-bagian gen seperti upstream, transcribed dan downstream, jelaskan fungsi dari masing-masing bagian gen tersebut ! 2. Sebutkan perbedaan antara DNA dan RNA ! 3. Dalam biosintesis RNA, pemanjangan rantai nukleotida berlangsung arah 5′ à 3′ RNA. Jelaskan ! Jawaban:
1. 1. Upstream yaitu awal terjadinya terjadinya terjadin ya transkripsi (stimulus dimulainya proses transkripsi). Pada proses ini enzim RNA polimerase (RNAP) akan mengkatalisis polimerase ribonukleotida menjadi rangkaian RNA yang bersifat komplementer terhadap untai cetakan gen. Enzim ini akan berikatan dengan promoter pada untai cetakan, kemudian akan diikuti oleh proses inisiasi sintesis RNA pada titik mula, elongasi rantai RNA, hingga tercapai rangkaian terminasi. 2. Transcribed yaitu proses dimana terjadi kompleks RNAP pada transkripsi. Dengan adanya ATP+XTP akan terbentuk inisiasi rantai RNA yang kemudian terjadi pelepasan faktor sigma yang selajutnya akan terbentuk elongasi elong asi rantai RNA. 3. Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai. Saat rantai RNA telah lengkap maka RNAP akan dilepas dari cetakan. 2. RNA DNA Mengandung gula ribosa Deoxyribosa Terdiri atas satu rantai nukleotida terdiri atas dua untai tersusun doble helix Mol. Mengandung : urasilmonofosfat, timin adenin sitidin guanin sitidinmonofosfat, guaninmonofosfat Berperan membawa informasi genetik pada merupakan materi genetik sintesis protein Terdapat pada nukleus, nukleoplasma, terdapat pada kromosom, nukleoplasma, sitoplasma mitokondria, plastida, sentriol Mengandung mol. Asam fosfat yang Sama menghubungkan gula yang satu dengan yang lainnya Fungsi berhubungan erat dengan sintesis penurunan sifat, sintesis protein protein
3.Semua asam-asam nukleat disintesis dari senyawa prekursor, nukleosida 5′ trifosfat, melalui reaksi kondensasi antara gugus 5′ trifosfat dari nukleotida yang datang mendekat pada kompleks
DNA-RNA polimerase dengan gugus 3′-OH dari nukleotida terakhir yang ditambahkan ke dalam rantai RNA yang baru dibentuk. Akibat serangan nukleofilik ini, nukleotida yang datang kehilangan 2 gugus fosfat terminal (g dan b). Gugus fosfat pada posisi a digunakan dalam pembentukan ikatan fosfodiester dengan rantai RNA yang sedang disintesis.Dengan demikian, rantai RNA disintesis dari ujung 5′ kearah ujung 3′, dengan kecepatan reaksi ~40
nukleotida/detik pada suhu 37oC pada RNA polimerase bakteri. Pertanyaan Agus Salim/09613131
1. Sebutkan dan jelaskan tahapan proses transkripsi ! 2. Jelaskan transkripsi pada enzim polymerase I, polymerase II dan polymerase pol ymerase III ! 3. Didalam transkripsi terdapat bagian-bagian gen, yaitu upstream, transcribed, dan downstream. Jelaskan apa yang dimaksud dengan den gan downstream ! Jawab:
1.
Tahapan pengakuan cetakan (template recognition)
Dalam tahapan pengakuan cetakan, RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA, ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung transkripsi.
Tahapan pengawalan (initiation)
Tahapan pengawalan mendeskripsikan pembentukan ikatan nukleotida pertama dalam RNA. Enzim RNA polimerase tetap berada di daerah da erah promotor sambil mensintesis ~9 nukleotida pertama. Namun demikian, pembentukan nukleotida pendek ini terkadang mengalami kegu guran (abortion), yaitu: enzim mensintesis transkrip kurang dari 9 basa, melepaskannya kembali, k embali, dan memulai kembali mensintesis RNA baru.
Tahapan pemanjangan (elongation)
Tahapan pemanjangan adalah selang selama enzim bergerak sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA.
Tahapan pengakhiran (termination)
Tahapan pengakhiran melibatkan pengakuan titik dimana tidak ada lagi basa yang ditambahkan ke dalam rantai. Untuk mengakhiri transkripsi, pembentukan ikatan fosfodiester harus dihentikan, dan kompleks transkripsi harus dibubarkan. Sewaktu nukleotida terakhir ditambahkan akan diikuti oleh runtuhnya gelembung transkripsi, dan dilepaskannya hibrida RNA-DNA. DNA kembali ke keadaan rantai ganda, RNA dan enzim dibebaskan. 2.
Polymerase I mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S. Polymerase II melakukan transkripsi dari promotor yang mengontrol sistesis pra-mRNA yang masih mengandung pengkode (ekson) dan daerah bukan pengkode (intron). Polymerase III hanya mengenali promotor yang mengontrol sintesis RNA yang relatif pendek, misalnya tRNA dan rRNA 5S dan sebagainya.
3.
Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai. Saat rantai RNA telah lengkap maka RNAP akan dilepas dari cetakan.
Pertanyaan Indah Wahyutri S./10613320)
1. Jelaskan tentang operon ? 2. Enzim apa yang mengkatalisis transkripsi ? 3. Sinyal pada DNA yang dikenali oleh o leh RNA polymerase disebut promotor. Apa itu promotor ? Jawab :
1. Operonadalah unitfungsiDNA genomikyang mengandungsekelompokgendi bawah kendalidari sinyalregulasitunggal ataupromotor 2. Enzim RNA polymerase 3. Promotor adalah urutan pada DNA (sering disebut box atau elemen) yang menentukan titik mulai (startpoint) dan frekuensi transkripsi.
Perbedaan Proses Translasi Eukariot dan Prokariot yaitu : Desember 10, 2011 by 2011 by ariputuamijaya in Veteriner Veteriner || Permalink
Translasi adalah proses sintesis polipeptida spesifik berdasarkan sandi genetika pada mRNA. Proses ini adalah bagian kedua dari tahapan biosintesis protein setelah proses transkripsi. Translasi melibatkan ribosom sebagai tempat penggabungan asam amino-asam amino menjadi polipeptida dan tRNA sebagai pembawa asam amino ke ribosom dan “penerjemah” sandi
genetika mRNA. Antibiotika dapat menghambat atau menghentikan proses translasi pada biosintesis protein, contohnya antibiotika anisomycin, cycloheximide, chloramphenicol, antetracycline. Translasi sangat berhubungan dengan proses transkripsi, karena kedua tahap tersebut merupakan tahap dalam sinteseis protein dalam sel
Mekanisme dasar translasi serupa untuk prokariot dan eukariot, Secara Umum 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. Proses translasi dirangkum dalam tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi (pemanjangan) dan terminasi (penyelesaian). Translasi pada mRNA dimulai pada kodon pertama atau kodon inisiasi translasi berupa ATG pada DNA atau AUG pada RNA. Penerjemahan terjadi dari urutan basa molekul (yang juga menyusun kodon-kodon setiap tiga urutan basa) mRNA ke dalam urutan asam amino polipeptida. Banyak asam amino yang dapat disandikan oleh lebih dari satu kodon. Tempat-tempat translsasi 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. Pada proses pemanjangan ribosom ribo som akan bergerak terus dari arah 5’3P ke arah 3′OH 3 ′OH sepanjang mRNA
sambil merangkaikan asam-asam amino. Proses penyelesaian ditandai denga bertemunya ribosom dengan kodon akhir pada mRNA. Walaupun mekanisme dasar trskripsi dan translasi serupa untuk prokariot dan eukariot, terdapat suatu perbedaan dalam aliran informasi genetik di dalam sel tersebut. Translasi pada prokariot
Pada prokariot, translasi terjadi sebelum transkripsi sepenuhnya dirampungkan. Hal ini dimungkinkan karena pada prokariot molekul mRNA di translasikan berdasarkan arah dari ujung 5` ke ujung 3`. Selain dari itu, pada prokariot tidak terdapat membran inti, sehingga sehingg a tidak ada yang memisahkan transkripsi dan translasi (sebagaimana yang Terjadi pada eukariot) sehingga translasi dapat segera dilakukan. Translasi pada eukariot Pada eukariot transkripsi terjadi tidak bersamaan dengan translasi. Dengan adanya membran inti, pada eukariot dapat dibedakan tempat terjadinya transkripsi dan translasi, transkripsi terjadi di dalam inti sedang translasi terjadi di sitoplasma. Waktunya pun tidak dapat terjadi secara bersamaan, sebab sebelum dapat melakukan translasi, harus
merampungkan terlebih dahulu proses transkripsi. transkripsi. Proses transkripsi transkripsi dan translasi pada eukariotpun lebih kompleks daripada prokariot. mRNA pada eukariot berasal dari transkrip gen primer yang melalui beberapa proses, yaitu:
Pembelahan sebagian besar mRNA prekursor (pre-mRNAs) menjadi molekul mRNA yang lebih kecil. Penambahan kelompok 7-methyl 7-methyl guanosin (mRNA “caps”) pada ujung 5’ molekul. Penambahan kira-kira 200 nukleotida panjang yang merupakan urutan nukleotida adenilet (“poly(“poly-A tails”) pada ujung 3’ molekul. Melengkapi formasi atau susunan dengan protein yang spesifik.
Masing-masing gen transkrip dapat melakukan beberapa atau seluruh tipe proses tersebut.
Tugas Ribosome di Sintesis Protein:
Ribosom mengkoordinasikan sintesis protein oleh menempatkan mRNA Komponen ribosom, termasuk rRNAs, catalyze suatu chemical reaksi yang terjadi selama translasi. Untuk eukariotik mempunyai koefisien pengendapan 80 s, dan 70 s. Masingmasing ribosom terdiri dari 2 sub kesatuan eukaryotik 60 s dan 40 s , bakteri 50 s dan 30 s, sub kesatuan rRNA eukariotik (28 s, 5,8 s, dan 5 s) dan bakteri (23 s, 5 s),sub satuan terkecil berisi r RNA tunggal 18 s r RNA untuk eukariotik 16 sRNA untuk prokariot.
Proses selama translasi pada eukariotik dan prokariot : inisiasi , elongasi, terminasi.
Inisiasi Pada Translasi
Perbedaan utama antara permulaan translasi eukariot dan prikariot adalah, pada prokariot yang kompleks permulaan tranlasi terjadi secara langsung di permulaan codon, titik di mana sintesis protein akan mulai, sedangkan eukariot memakai proses tak langsung untuk menemukan permulaan titik. Fungsi faktor tranlasi prokariot: faktor inisiasi, elongasi, release.
Elongasi Pada Translasi
Elongasi pada eukariotik dan prokariotik, frameshifting terjadi selama elongasi,dan terjadi secara acak karena polipeptida bersatu setelah frameshift mempunyai urutan asam amino yang salah.
Terminasi Pada Translasi
Sintese Protein berakhir ketika salah satu dari ke tiga penghentian codon dicapai. Suatu lokasi tidak dimasukkan oleh suatu tRNA tetapi oleh suatu protein yang melepaskan faktor. Prokariot mempunyai tiga faktor pelepasan : RF-1 yang mengenali penghentian codon 5’-UAA5’-UAA-3’ 3’ dan 5’-UAG5’-UAG-3’, 3’, RFRF-2 yang mengenali 5’-UAA5’ -UAA-3’ 3’ dan 5’-UGA5’-UGA-3’, 3’, dan RF-3 yang merangsang pelepasan RF1 dan RF2 dari ribosome setelah penghentian, di dalam suatu reaksi yang menuntut energi dari hidrolisis GTP. Eukaryotes hanya mempunyai dua faktor pelepasan eRf-1, yang mengenali penghentian codon, dan eRF-3, yang mungkin berperan sama Secara garis besar translasi pada eukariot sama dengan translasi pada prokariot, perbedaannya hanya pada beberapa hal saja, misalnya, kelompok protein dari methyonildRNAi Afet tidak dibentuk dan sebagian besar mRNA eukariot dipelajari untuk memperoleh monogenik.
http://ariputuamijaya.wordpress.com/2011/12/10/perbedaan-proses-translasi-eukariot-dan prokariot-yaitu/
