MEKANISME DASAR GENETIKA

MEKANISME DASAR GENETIKA

Mekanisme genetik menjelaskan tentang proses transkripsi dan translasi di mana di dalamnya terdiri dari komponen tentang gen, kromosom, DNA dan RNA. Gen merupakan sepenggalan DNA yang memiliki urutan basa tertentu dan berfungsi mengkode pembuatan satu macam polipeptida. Panjang pendeknya urutan basa (gen) menentukan panjang pendeknya rantai asam amino pada polipeptida. Semakin panjang urutan basa, semakin panjang asam amino yang menyusun polipeptida itu. Hal tersebut akan dibahas lebih lanjut pada pembahasan tentang DNA.

Didalam gen terdapat kromosom yang terdiri dari DNA heliks ganda, histon, dan nukleusom. Di dalam DNA akan mengalami traskripsi dan translasi. Proses transkripsi terdiri dari tahap-tahap inisiasi, pemanjangan dan terminasi. Dan di dalam proses translasi terdiri dari tahap pengenalan kodon, pembentukan ikatan peptide dan traslokasi. Dalam ini juga di bahas tentang persamaan dan perbedaan DNA dan RNA secara umum. Serta akan dibahas sejarah gentika secara singkat.

A.  GEN

Istilah gen diperkenalkan pertama kali oleh W. Johannsen (1909). Gen adalah suatu unit keturunan berupa segmen tertentu dari molekul DNA yang umumnya terletak dalam kromosom dan memperlihatkan ekspresinya berupa penampakan fisik (fenotip). Seorang ahli genetika dari Amerika bernama Thomas Hunt Morgan melakukan percobaan pada lalat buah (Drosophila melanogaster), mengemukakan bahwa faktor keturunan yang dinamakan gen tersimpan dalam kedudukan tertentu pada kromosom yang disebut lokus. Secara skematis, lokus merupakan simpul atau bulatan berderet yang jaraknya diukur dalam satuan milimorgan (mM). Kromosom mengandung ribuan gen. Pada manusia setidaknya terdapat 100.000 gen.

Pada saat Mendel mempublikasikan hasil penelitiannya, konsep sel sebagai unit dasar hidup telah berumur kurang-lebih 30 tahun. Namun saat itu, elemen-elemen struktural sel baru dalam proses penelitian intensif sejalan dengan dikembangkannya mikroskop dan sistem pewarna sel. Rekaan pertama hasil studi ini adalah bahwa sel terdiri dari dua domain yang terpisah dengan jelas: bagian inti (nukleus) dan bagian pinggiran (sitoplasma). Keduanya dipisahkan oleh selaput inti.

Ditemukan selanjutnya bahwa pada bagian inti ada dua bagian yang secara morfologi dapat dibedakan, yaitu daerah butiran (kromatin) yang berwarna lebih kuat jika di warnai dengan pewarna tertentu, dan bagian inti nukleus (nucleolus) yang warnanya tidak serupa dengan kromatin. Sitoplasma sendiri terdiri dari beberapa organela seperti sentriola dan vakuola.

Studi-studi embriologi menunjukan bahwa sel-sel penyusun tubuh organisme tingkat tinggi berasal dari suatu seri pembelahan sel yang diawali oleh sel telur yang dibuahi (diktum Rudolf Virchow, tahun 1850-an). Dari studi-studi sitologi sel kelamin jantan dan sel kelamin betina, ditemukan bahwa walaupun ukuran sel telur sangat besar, namun baik sel kelamin jantan dan sel kelamin betina memiliki inti sel dengan ukuran yang sama, dan kedua-duanya memberi sumbangan hereditas yang sama. 

Dikarenakan kesamaan sumbangan sel kelamin jantan dan sel kelamin betina kepada pewarisan sifat, dan ketidakseimbangan kontribusi daerah sitoplasma, maka diduga inti sel dan bukan sitoplasma sebagai tempat bersemayannya pewarisan sifat seluler.

Pada saat Mendel meninggal tahun 1884, telah diketahui bahwa kromatin inti sel terdiri dari partikel-partikel yang membentuk benang-benang dengan jumlah tertentu, atau kromosom, dan yang sangat penting adalah bahwa inti sel jantan dan inti sel betina menyumbangkan kromosom dalam jumlah yang sama kepada telur yang dibuahi. Setelah pembelahan sel telur, setiap anggota dari satuan ganda kromosom ini nampak terbelah secara longitudinal dan dipilah ke dalam dua sel turunan (daughter cells) melalui suatu proses yang dinamakan mitosis. Melalui proses ini, setiap sel memperoleh kedua set ganda kromosom dari sel telur yang dibuahi.  

Analisis mikroskopik sel-sel ovarium dan testis binatang dewasa yang aktif membela tersingkap bahwa ada proses lain dari pemilahan kromosom. Pada sel-sel ini, jumlah kromosom per tubuh sel menjadi setengah, sehingga inti sel dari sel telur dan sel sperma mengandung satu set tunggal kromosom yang dimiliki oleh telur dan sperma dari bapak dan ibu. Proses-proses tersebut disebut meiosis.

Wilhelm Roux (1880-an) berpendapat bahwa sangat sulit membayangkan jika mitosis dan meiosis hadir tanpa maksud yang baik. Proses meiosis dan mitosis ada karena kromosom adalah penyusun bahan hereditas, demikian argumentasinya. Tanpa sadar atas penemuan Mendel, ia mengajukan postulat bahwa unit-unit hereditas diatur secara linier dalam benang-benang kromosom. 

Pemikiran Roux’s langsung di sambar oleh August Weismann dan mengembangkannya ke dalam teori yang lebih sempurna mengenai hereditas dan perkembangan. Ia mengemukakan bahwa pada organisme multiseluler yang berbiak secara seksual, jumlah satuan-satuan hereditas diparuh pada saat pembentukan sel telur betina dan sperma atau tepungsari (sel-sel germ). Jumlah awal satuan-satuan hereditas kemudian dipulihkan saat penggabungan inti sel telur betina dan jantan dalam proses pembuahan yang menghasilkan individu baru. Bahan hereditas individu baru ini setengahnya berasal dari sang ibu dan setengahnya lagi dari sang ayah. 

Weissmann gegabah dengan mengatakan bahwa setiap kromosom dalam inti sel membawa semua informasi untuk memproduksi satu individu tunggal. Hal ini tidak sesuai kenyataan bahwa tanaman kapri memiliki 14 kromosom, dan tidak cocok dengan inferensi Mendel (yang saat itu belum diketahui) bahwa tanaman kapri memiliki dua, dan bukan empat belas, kopy dari setiap satuan hereditasnya. Teori Weissman menjadi sangat dikenal saat itu, dan mendorong studi-studi pemuliaan kuantitatif seperti yang telah dibuat Mendel 35 tahun sebelumnya.

Salah satu pendukung utama Teori Weissman adalah Hugo de Vries. Walaupun de Vries menolak beberapa pandangan teori ini, ia melengkapinya dengan mengatakan bahwa setiap satuan-satuan hereditas yang dipostulatkan mengendalikan karakter tunggal, dan unit-unit ini dapat di kombinasikan dengan berbagai cara pada turunannya. Untuk menguji dugaan ini, dia melakukan percobaan seperti yang dilakukan oleh Mendel, dengan kesimpulan yang sama seperti yang diperoleh Mendel. Percobaan dan kesimpulan yang sama pada waktu yang hampir bersamaan (dua bulan dilaporkan lebih awal) juga dilakukan oleh Carl Correns (Januari 1900).

Ditemukannya kembali tulisan-tulisan Mendel melahirkan kegemparan yang luar biasa di kalangan ilmuan karena hukum-hukum yang dideduksi dari percobaan-percobaannya kemudian dapat dipahami dalam pengertian perilaku kromosom dalam mitosis dan meiosis, yaitu bahwa setiap kromosom membawa hanya sebagian dari semua satuan hereditas yang penting untuk memproduksi individu sempurna, sehingga keseluruhan unit kromosom yang ada dalam sel germ mencakup hanya satu jiplakan (copy) dari setiap unit. Sel yang membawa unit kromosom tunggal ini disebut dalam keadaan haploid. Sehingga, individu yang berasal dari telur yang dibuahi mengandung sepasang satuan hereditas homologi, yaitu yang berasal dari bapak dan ibu. Sel yang membawa satuan kromosom ganda dikatakan dalam keadaan diploid.

Di saat terjadi reduksi dalam meiosis dari dua kromosom dalam sel-sel diploid menjadi masing-masing unit tunggal, maka individu memberikan satu jiplakan tunggal dari setiap satuan hereditas ke sel-sel germ haploid yang dengannya ia memperanakan turunannya.

Terjelaskannya faktor Mendel dalam perilaku mitosis dan meiosis melahirkan dorongan yang luar biasa untuk melakukan studi-studi genetika. Istilah-istilah baru kemudian muncul. Yang muncul pertama kali adalah disiplin itu sendiri diberi nama genetika (genetics), dan unit bawaan dasar Mendel disebut gen (gene). Dua gen homologi mewakili dua bentuk alternatif disebut allelomorf (allelomorphs) yang kemudian disingkat allela (alleles). Individu yang berkembang dari telur yang dibuahi disebut zigot (zygote), individu homozigot (homozygote) yaitu individu yang membawa sepasang allela identik, dan sebaliknya heterozigot (heterozygote) bagi individu yang membawa sepasang allela yang berbeda dari gen tertentu. Jumlah keseluruhan gen yang ada dalam satu individu, dengan kata lain seluruh kromosom disebut genom (genome).

Di tahun 1901 de Vries mengajukan proposal bahwa alella-allela berbeda dari gen yang sama muncul melalui perubahan tidak kontinu dan sekonyong-konyong, suatu proses yang dinamainya mutasi (mutation). Dengan ide mutasi, berkembang selanjutnya mutasi gen sebagai sumber keragaman genetis. Konsep-konsep yang diturunkan dari hukum Mendel kemudian diperluas pada berbagai organisme yang lain.

B.  KROMOSOM

Menemukan letak gen pada kromosom, penjelasan faktor herediter oleh Gregor Mendel murni merupakan konsep abstrak saat keberadaan nya diajukan oleh sang biarawan pada tahun 1860-an. Pada saat itu, struktural selyang bsia menampung unit-unit iomajiner ini belum diketahui. Bahkan setelah kromosom bisa diamati untuk pertama kali, banyak ahli biologi tetap skeptis terhadap hukum-hukum Mendel tentang segregasi dan pemilahan bebas sampai ada cukup bukti bahwa prinsip-prinsip pewarisan-sifat ini memiliki dasar fisik pada perilaku kromosom.

Sekarang, kita dapat menunjukkan bahwa Gen ‘Faktor  Mendel terletak disepanjang kromosom. Kita bisa melihat lokasi gen tertentu dengan cara melbeli kromosom dengan pewarna fluorosen yang membuat gen berpendar.

Melalui studi morfologi kromosom, Morgan dan kawan-kawan membuktikan bahwa terdapat perbedaan yang sangat nyata dalam perangkat kromosom jantan dan betina. Pada sel diploid betina terdapat 4 pasang kromosom homologi; pada sel diploid jantan hanya terdapat tiga pasang, dua kromosom sisanya nampaknya tidak sepadan, yang satu berukuran besar dan yang lain berukuran kecil. Kedua kromosom berbeda itu disebut X dan Y.

Sumber: Campbell, 2008

Gambar: kromosom X dan Y

Secara kimiawi, gen merupakan sepenggal DNA yang memiliki urutan basa tertentu dan berfungsi mengkode pembuatan satu macam polipeptida. Panjang pendeknya urutan basa (gen) menentukan panjang pendeknya rantai asam amino pada polipeptida. Semakin panjang urutan basa, semakin panjang asam amino yang menyusun polipeptida itu. Hal tersebut akan dibahas lebih lanjut pada pembahasan tentang DNA.

Sumber: biologi-news.blogspot.com

1.     DNA, heliks ganda

Disini ditunjukkan model pita DNA, dengan setiap pita yang merepresentasikan satu tulang punggung gula fosfat.  TEM menunjukkan molekul DNA telanjang. Heliks ganda itu sendiri lebarnya 2nm.

2.    Histon

Protein yang disebut histon bertanggung jawab atas tingkat pertama pengemasan DNA dalam kromatin. Walaupun setiap histon kecil mengandung sekitar 100 asam amino masa total histon dalam kromatin kira-kira setara dengan masa DNA. Lebih dari seperlima asam amino histon bermuatan positif ( lisin atau arginin ) dan berikatan erat dengan DNA yang bermuatan negatif.

Ada empat tife histon yang paling umum dalam kromatin : H2A, H2B, H3 dan H4. Keempatnya sangat mirip pada eukarota. Misalnya, hampir semua kecuali dua asam amino pada H4 sapi identik dengan pada H4 ercis. Pelestarian gen-gen histon saat evolusi mungkin mencerminkan peran penting histon dalam mengorganisasi DNA dalam sel.

Keempat tife utama histon sangat penting untuk tingkat pengemasan DNA berikutnya ( tife histon kelima, H1, terlibar dalam pengemasan tahap lanjut).

3.    Nukleosom atau manik-manik dironce

Pada mikrofag elektron kromatin yang tak menggulung berdiameter 10nm ( serat 10nm). Kromatin itu menyerupai manik-manik yang dironce. Setiap manik-manik merupakan nukleosom, unit dasar pengemasan DNA. Benang diantara manik-manik disebut DNA penaut ( linker DNA).

Nukleosom terdiri atas DNA yang melilit dua kali disekeliling protein yang terdiri atas dua molekul, masing-masing dari empat tife histon. Ujung amino ( N – terminus ) setiap histon ( ekor histon ) menjulur keluar dari nukleosom.

Pada siklus sel histon meninggalkan DNA hanya sejenak saat replikasi. Umumnya histon melakukan hal yang sama saat ekspresi gen, proses lain yang membutuhkan proses akses ke DNA oleh mekanisme molekular sel.

4.    Serat 30 nm

Tingkat pengemasan berikutnya disebabkan oleh interaksi antara ekor-ekor histon salah satu nukleosom dan DNA penaut serta nukleosom disisi lain. Histon kelima. Terlibat dalam tingkat ini. Interaksi-interaksi ini menyebabkan serat 10 nm yang membentang menjadi terkumpar atau tergulung, membentuk serat kromatin setebal kira-kira 30 nm, serat 30 nm. Walaupun serat 30 nm cukup banyak terdapat dalam nukleus interfase, tatanan pengemasan nukleosom dalam bentuk kromatin ini masih diperdebatkan.

5.    Doamain berkelok ( serat 300 nm )

Serat 30 nm sendiri membentuk kelokan kelokan yang disebut domain berkelok ( looped  domain ) yang melekat keperancah kromosom dari protein, sehingga membentuk serat 300 nm. Rancah kaya akan salah satu tife topoisomerase, dan tampaknya terdapat pula molekul H1.

6.    Kromosom metafase

Dalam kromosom metotik, domain berkelok mengumpar dan menggulung lagi dengan cara yang belum sepenuhnya dimengerti, sehingga kromatin makin dipadatkan, membentuk kromosom metafase khas yang ditunjukan oleh mikrograf diatas. Lebar satu kromatid adalah 700 nm. Gen tertentu selalu terdapat ditempat yang sama dalam kromosom metafase mengindikasikan bahwa langkah-langkah pengemasan sangat spesifik dan tepat.

C.  DNA DAN RNA

Asam nukleat adalah polinukleotida yang terdiri dari unit-unit mononukleotida, jika unit-unit pembangunnya dioksinukleotida maka asam nukleat itu disebut dioksiribonukleat (DNA) dan jika terdiri dari unit-unit mononukleotida disebut asam ribonukleat (RNA). DNA dan RNA mempunyai sejumlah sifat kimia dan fisika yang sama sebab antara unit-unit mononukleotida terdapat ikatan yang sama yaitu melalui jembatan fosfodiester antara posisi 3′ suatu mononukleotida dan posisi 5′ pada mononukleotida lainnya (Harpet, 1980). Dua tipe utama asam nukleat adalah asam dioksiribonukleat(DNA) dan asam ribonukleat(RNA). DNA terutama ditemui dalam inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetik dan dapat memproduksi atau mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk memproduksi organisme itu dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengerahkan sintesis molekul RNA, satu tipe RNA, yaitu messenger RNA (mRNA), meninggalkan inti sel dan mengarahkan tiosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme itu sesuai dengan kode DNA-nya (fessenden, 1990).

     A. DNA

1      1. PENGERTIAN DNA

Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah asam nukleat yang berisi instruksi genetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi dari semua organisme hidup dikenal dan beberapa virus. Peran utama dari molekul DNA adalah penyimpanan jangka panjang informasi. DNA sering dibandingkan dengan satu set cetak biru atau resep, atau kode, karena berisi petunjuk yang dibutuhkan untuk membangun komponen lain sel, seperti protein dan molekul RNA. Segmen DNA yang membawa informasi genetik ini disebut gen, tetapi urutan DNA lain memiliki tujuan struktural, atau terlibat dalam mengatur penggunaan informasi ini genetik.

Secara kimia, DNA terdiri dari dua polimer panjang dari unit sederhana yang disebut nukleotida, dengan tulang punggung terbuat dari gula dan gugus fosfat bergabung dengan ikatan ester. Kedua helai berjalan di arah yang berlawanan satu sama lain dan karena itu anti-paralel. Melekat pada setiap gula adalah salah satu dari empat jenis molekul yang disebut basa. Ini adalah urutan empat basa sepanjang tulang punggung yang mengkodekan informasi. Informasi ini dibaca dengan menggunakan kode genetik yang menentukan urutan asam amino dalam protein. Kode ini membaca dengan menyalin membentang dari DNA ke RNA asam nukleat terkait, dalam proses yang disebut transkripsi.

Dalam sel, DNA disusun dalam struktur panjang yang disebut kromosom. Kromosom yang diduplikasi sebelum sel-sel membagi, dalam proses yang disebut replikasi DNA. Organisme eukariotik (hewan, tumbuhan, jamur, dan protista) menyimpan sebagian besar DNA mereka di dalam inti sel dan beberapa DNA mereka dalam organel, misalnya mitokondria atau kloroplas. Sebaliknya, prokariota (bakteri dan archaea) menyimpan DNA mereka hanya dalam sitoplasma. Dalam kromosom, protein kromatin seperti histon kompak dan mengatur DNA. Struktur ini kompak memandu interaksi antara DNA dan protein lain, membantu kontrol bagian mana dari DNA ditranskripsi. (news medical. 18.41 WIB)

2.    STRUKTUR DNA

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama,

• gugus fosfat
• gula deoksiribosa
• basa nitrogen, yang terdiri dari
• Adenina (A)
• Guanina (G)
• Sitosina (C)
• Timina (T)

Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida. Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida.

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya.

    B. RNA

       1. PENGERTIAN RNA

RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik.RNA sebagai penyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan retrovirus.RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasi untuk sintesis protein.RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim ) yang dapat mengkalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain. RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA.    

     3. STRUKTUR RNA

RNA merupakan rantai tunggal polinukleotida. Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :

●   5 karbon

●   Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)

 ●  Gugus fosfat

Gambar: Struktur DNA

   

      4. TIPE RNA

RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt ( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal ).

a.      RNA-d

RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNA-d membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).Kode genetik RNA-d tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNA-d berupa rantai tunggal yang relatif panjang.

http://www.odec.ca/projects/2004/mcgo4s0/public_html/t3/RNA.html

b.       RNA-r

RNA-r merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom.Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNA-r dan 70 – 80% protein.

http://www.mun.ca/biology/scarr/rRNA_folding.html

c.       RNA-t

RNA-t merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.Pada salah satu ujung RNA-t terdapat tiga rangkaian baa pendek ( disebut antikodon ).Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNA-t yang berseberangan dengan ujung antikodon.Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNA-t, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNA-d.

C.    PERBEDAAN DNA DAN RNA

	DNA	RNA
Komponen	-Gula pada DNA deoksiribosa, -Basa nitrogen :    Purin:  Adenin dan Guanin    Pirimidin :Timin dan sitosin	-Gula pada RNA adalah ribosa, -Basa nitrogen :    Purin : Adenin dan Guanin    Pirimidin : Urasil dan sitosin
Bentuk	Rantai panjang , ganda, dan berpilin (double heliks)	Rantai pendek, tunggal, dan tidak berpilin
Letak	Terletak di dalam nukleus, kloroplas, mitokondria	terletak di dalam nukleus, sitoplasma, kloroplas, mitokondria
Kadar	Tetap	Tidak tetap

   D. TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI

vidio proses transkripsi dan translasi ....!!

Sintesis protein adalah proses pencetakan protein dalam sel. Sifat enzim (protein) sebagai pengendali dan penumbuh karakter makhluk hidup ditentukan oleh jumlah jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya.Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh ADN (Asam Dioksiribose Nukleat). Sintesis protein terjadi didalam sel tepatnya terjadi di organel sel yang dinamakan dengan ribosom. Sintesis protein meliputi dua langkah, yaitu transkripsi dan translasi.

Proses transkripsi merupakan proses pencatakan kode - kode genetik dari DNA Templete ke dalam ARN-d. Sedangkan proses translasi merupakan proses penerjemahan kode - kode genetik pada RNA_d oleh RNA_t hingga menghasilkan asam - asam amino. Sebelum kedua proses tersebut, sisntesis protein diawali dengan proses replikasi DNA yang akan mencetak RNA-d 

TRANSKRIPSI

Transkripsi adalah proses sintesa RNA dari sekuen DNA sebuah Gen oleh enzim RNA polimerase. RNA diproduksi dengan menggunakan template/anti-sense/non-coding strand. Sintesa RNA yang diarahkan oleh DNA terjadi pada sel prokariota dan eukriota ; Pada sel prokariota, transkripsi terhenti tepat fase terminasi, ketika enzim polimerase mencapai titik tersebut polimerase melepas RNA dan DNA. Pada sel eukriota enzim-enzim memodifikasi kedua ujung melekul pra-mRNA. Tutup terdiri guonosin trifosfat yang sudah dimodifikasi ditambahkan ke ujung 5’ segera setelah RNA dibuat.

Ekor poli (A) yang mengandung hingga 200 nukleotida adenin dilekatkan pada ujung 3’, ujung yang terbentuk pemotongan di arah downstream dari terminasi sinyal pengakhir AAUAA. Ujung-ujung termodifikasi ini membantu melindungi RNA dari dagradasi, dan ekor poli (A) dapat mempermudah ekspor mRNA dari nukleus Ketika mRNA mencapai sitoplasma, ujung-ujng termodifikasi bersama protein sitoplasma tertentu mensinyal ribosom untuk melekat pada mRNA.

Tahapan Transkripsi

Transkripsi terjadi pada sel kariotik dan eukariotik melaui tahapan sebagai

berikut: 

   a.   Transkripsi Prokariotik

                 

Sumber: euisry.multiply.comGambar: transkripsi dan translasi pada prokariotik

vidio proses transkripsi pada prokariotik berlangsung .... !!!

Tahap transkripsi melalui ; inisiasi, elongasi dan terminasi. Enzim yang bertanggung jawab atas transkripsi adalah RNA polimerase yang bergerak disepanjang gen dari promoternya sampai persis di belakang terminatornya. RNA polimerase menyusun molekul RNA dengan urutan nukleotida yang berkomplementer dengan untaian cetakan gen tersebut. Rentangan DNA yang ditranskripsi disebut unit transkripsi.

1.     Inisiasi : setelah terikat dengan promoter, RNA polimerase mengulur kedua untai DNA dan mengawali sintesa RNA pada titik awal (strat) pada untai cetakan tersebut. Urutan nukleotida didalam promoter menentukan kearah mana RNA polimerase itu menghadap dan menentukan untai mana yang digunakan sebagai cetakannya.

2.    Elongasi : RNA polimerase bekerja downstream dari promoter, mengulur DNA dan memanjangkan RNA yang tumbuh dalam arah 5’-3’. Bersama setelah transkripsi untai, untai DNA membentuk kembali helik ganda.

3.    Terminasi : Akhirnya RNA polimerase menstrakripsi terminator, suatu urutan nukleotida disepanjang DNA yang menandakan akhir dari unit transkripsi tersebut. Segera setelah itu RNAnya dilepas dan polimerase berpisah dari DNA.

Sumber : sciencebiotech.comGambar : proses transkripsi pada virus

    b. Transkripsi Eukariotik.

Sumber: rinhayuma.blogspot.comGambar : transkripsi dan translasi.

vidio proses transkripsi pada eukariotik berlangsung .... !!!

Tahap transkripsi melalui : inisiasi, elongasi dan terminasi.

1.     Inisiasi : Enzim yang mentranskripsi gen pengkode protein menjadi pra-mRNA ialah RNA polimerase II. Transkripsi dimulai dari sekuen promoter. Promoter mengandung sekuen DNA khusus (TATA) yang dikenal dengan TATA box, diletakan kira-kira 25 bp ke arah upstream. TATA box berperan untuk meletakan RNA polimerase II pada tempat yang tepat sebelum transkripsi.

2.    Elongasi : Untaian yang sedang tumbuh memperlihatkan jejak dari polimerase, panjang setiap untai baru mencerminkan sejauhmana enzim itu telah berjalan dari titik awal disepanjang cetakan tersebut. Banyaknya molekul polimerase secara simultan menstranskripsi gen tunggal akan meningkatkan jumlah mRNA dan membantu suatu sel membuat protein jumlah yang lebih besar.

3.    Terminasi : Enzim polimrase ini terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAA didalam pra-mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10 – 35 nukleotida, pra-mRNA ini hingga terlepas dari enzim tersebut. Tempat pemotongan pada RNA juga merupakan tempat untuk penambahan ekor poli (A).

TRANSLASI

Translasi adalah sintesis polipeptida, yang terjadi di bawah arahan mRNA. Tempat translasi adalah ribosom, partikel-partikel komleks yang memfasilitasi penautan teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Translasi adalah sintesis polipeptida yang diarahkan oleh RNA. Translasi pada sel prokariotik dan eukariotik mirip tetapi memiliki perbedaan penting dalam aliran informasi genetic pada sel-selnya. Karena prokariotik tidak memiliki nucleus, DNAnya tidak disegrasi dari ribosom dan peralatan penyintesis protein lain.

Sumber: pusatakasehat.blogspot.comGambar: translasi prokariotik dan eukariotik

Translasi pada eukariotik

Komponen-komponen molekuler translasi.

          Dalam proses translasi, sel menerjemah pesan genetik dan membangun polipeptida sesuai pesan tersebut. Pesan itu merupakan serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA, dan sang penerjemah disebut RNA transfer. Fungsi tRNA adalah mentransfer asam amino dari kumpulan asam amino di sitoplasma ke ribosom. Sel menjaga suplai ke-20 asam amino dalam sitoplasmanya, dengan menyintesis sendiri dari senyawa-senyawa lain atau mengambil dari larutan di sekelilingnya. Ribosom menambahkan setiap asam amino yang dibawa kepadanya oleh tRNA ke ujung rantai polipeptida yang sedang tumbuh. Pada ujung lain tRNA terdapat suatu triplet nukleotida yang disebut antikodon, yang berpasangan basa dengan kodon komplementer pada mRNA. Seperti gambar di bawah ini.

MEMBANGUN POLIPEPTIDA

Kita dapat membagi translasi, sintesis rantai polipeptida, menjadi tiga tahap (analog dengan transkripsi) yaitu: Inisisai, Elongnasi atau pemanjangan, Terminasi. Ketiga tahap tersebut membutuhkan faktor-faktor protein yang membantu proses translasi. Energy juga dibutuhkan untukaspek tertentu dari inisiasi dan pemanjangan rantai. Energy tersebut disediakan oleh hidrolisis GTP(guanine trifosfat), molekul yang berkerabat dekat dengan ATP.

1.     Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi menyatukan mRNA, tRNA yang membawa asam amino pertama dari polipeptida, dan kedua subunit ribosom. Suatu subunit ribosom kecil berikatan dengan mRNA sekaligus tRNA inisiator spesifik, yang mengangkut asam amino metion. Subunit kecil, yang telah berikatan dengan tRNA inisiator, berikatan dengan tudung 5’ mRNA dan kemudian bergerak, atau memindai, kea rah hilir si sepanjang mRNA hingga mencapai kodon mulai, dan tRNA inisiator membentuk ikatan hydrogen dengan kodon tersebut. Penggabungan mRNA inisiator, dan subunit ribosom kecil diikuti oleh melekatnya subunit ribosom besar, sehingga kompleks inisiasi translasi (translation iniation complex) pun lengkap. Protein-protein yang disebut factor inisiasi diperlukan untuk menyatukan semua komponen sel. Situs P ribosom, dan situs A yang kosong siap untuk tRNA aminoasil berikutnya.

Sumber: e-dukasi.netGambar : inisiasi

     3.  Elongnasi

      Dalam tahap pemanjangan dari translasi, asam amino ditambahkan satu persatu ke asam amino sebelumnya. Setiap penambahan melibatkan keikutsertaan beberapa protein yang di sebut factor pemanjangan dan terjadi dalam siklus berlangkah tiga. Energi yang digunakan pada langkah pertama dan ketiga. Pengenalan kodon membutuhkan hidrolisis satu molekul GTP, yang meningkatkan akurasi dan efisiensi dari langkah ini. Satu lagi GTP dihidrolisis untuk menyediakan energy bagi langkah translokasi. mRNA digerakkan melalui ribosom ke satu arah saja, ujung 5’ terlebih dahulu. Ini sama dengan ribosom yang bergerak dengan arah 5’-3’ pada mRNA. Poin pentingnya adalah bahwa ribosom dan mRNA saling bergerak satu sama lain, ke satu arah, kodon demi kodon. Siklus pemanjangan memakan waktu kurang dari seperpuluh detik pada bakteri, dan diulang setiap kali asam amino ditambahkan ke rantai itu sampai polipeptida selesai dibentuk.

Sumber: satria-biology.blogspot.comGambar : elongsiasi translasi

    3. Terminasi

     Tahap terakhir dari translasi adalah pengakhiran atau terminasi. Pemanjangan berlanjut sampai kodon stop pada mRNA mencapai situs A dari ribosom. Triplet basa UAG, UAA, dan UGA tidak mengodekan asam anino, melainkan bekerja sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Suatu protein yang disebut factor pelepasan (release factor) berikatan langsung dengan kodon stop di situs A. factor pelepasan menyebabkan panambahan molekul air, sebagai pengganti asam amino ke rantai polipeptida. Reaksi ini memutus (menghidrolisis) ikatan antara polipeptida yang sudah selesai dengan tRNA di situs P, sehingga melepaskan polipeptida yang sudah selesai dengan tRNA di situs P, sehingga melepaskan polipeptida melalui terowongan keluar pada subunit besar ribosom.

Sumber: satria-biology.blogspot.comGambar : terminsi translasi

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N. A.; J. B. Reece and L. G. Mitchell. 2000. Biologi Edisi Kelima

Jilid I. Penerbit Erlangga, Jakarta. : 438 p.

Harper, H. A. ; V. W. Rodwell and P. A. Mayes. 1977. Biokimia Edisi

Ketujuhbelas. Penerbit Buku Kedokteran E. G. C. Jakarta : 743 p.

Jusup, M. 1989, Genetika I. Struktur dan ekspresi Gen. Institut Pertanian Bogor.

Sugiono. 2004. Asam Nukleat dan Sintesis Protein. Bahan kuliah, Fakultas Biologi

UNSOED. Purwokerto.