Ekspresi Gen: adalah proses DNA yang mengarahkan sintesis protein . ekspresi gen yang mengodekan protein mencakup dua tahap : transkripsi dan translasi.
TRANSKRIPSI Ini 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 merupakan proses sintesis molekul RNA pada DNA templat. Proses ini terjadi pada inti sel / nukleus (Pada organisme eukariotik. Sedangkan pada organisme prokariotik berada di sitoplasma karena tidak memiliki inti sel) tepatnya pada kromosom. Komponen yang terlibat dalam proses transkripsi yaitu : •
DNA templat (cetakan) yang terdiri atas basa nukleotida Adenin (A), Guanin (G), Timin (T), Sitosin (S)
•
enzim RNA polymerase
•
faktor-faktor transkripsi
•
prekursor (bahan yang ditambahkan sebagai penginduksi).
Hasil dari proses sintesis tersebut adalah tiga macam RNA, yaitu : •
mRNA (messeger RNA)
•
tRNA (transfer RNA)
•
rRNA (ribosomal RNA)
Sebelum itu saya akan memaparkan terlebih dahulu bagian utama dari suatu gen. Gen terdiri atas : promoter, bagian struktural (terdiri dari gen yang mengkode suatu sifat yang akan diekspresikan), dan terminator. Sedangkan struktur RNA polimerase terdiri atas : beta, beta-prime, alpha, sigma. Pada struktur beta dan beta-prime bertindak sebagai katalisator dalam transkripsi. Struktur sigma untuk mengarahkan agar RNA polimerase holoenzim hanya menempel pada promoter. Bagian yang disebut core enzim terdiri atas alpha, beta, dan beta-prime. Tahapan dalam proses transkripsi pada dasarnya terdiri dari 3 tahap, yaitu : 1. Inisiasi (pengawalan)
Transkripsi tidak dimulai di sembarang tempat pada DNA, tapi di bagian hulu (upstream) dari gen yaitu promoter. Salah satu bagian terpenting dari promoter adalah kotak Pribnow (TATA box). Inisiasi dimulai ketika holoenzim RNA polimerase menempel pada promoter. Tahapannya dimulai dari pembentukan kompleks promoter tertutup, pembentukan kompleks promoter terbuka, penggabungan beberapa nukleotida awal, dan perubahan konformasi RNA polimerase karena struktur sigma dilepas dari kompleks holoenzim. 2. Elongasi (pemanjangan)
Proses selanjutnya adalah elongasi. Pemanjangan di sini adalah pemanjangan nukleotida. Setelah RNA polimerase menempel pada promoter maka enzim tersebut akan terus
bergerak sepanjang molekul DNA, mengurai dan meluruskan heliks. Dalam pemanjangan, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3’ molekul RNA yang baru terbentuk. Misalnya nukleotida DNA cetakan A, maka nukleotida RNA yang ditambahkan adalah U, dan seterusnya. Laju pemanjangan maksimum molekul transkrip RNA berrkisar antara 30 – 60 nukleotida per detik. Kecepatan elongasi tidak konstan. 3. Terminasi (pengakhiran)
Terminasi juga tidak terjadi di sembarang tempat. Transkripsi berakhir ketika menemui nukleotida tertentu berupa STOP kodon. Selanjutnya RNA terlepas dari DNA templat menuju ribosom. TRANSLASI Translasi terjadi setelah proses transkripsi. Translasi merupakan suatu proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Yang diperlukan dalam proses translasi adalah : •
mRNA
•
ribosom
•
tRNA
•
asam amino
Sebelumnya saya terlebih dahulu akan menjelaskan tentang struktur ribosom. Ribosom terdiri atas subunit besar dan kecil. Bila kedua subunit digabung akan membentuk suatu monosom. Subunit kecil mengandung sisi Peptidil (P), dan Aminoasil (A). Sedangkan subunit besar mengandung Exit (E), P, dan A. Kedua subunit tersebut mengandung satu atau lebih molekul rRNA. rRNA sangat penting untuk mengidentifikasi bakteri pada tataran biologi molekuler, pada prokariot 16 S (subunit) dan eukariot 18 S. Seperti halnya transkripsi, pada translasi juga dibagi dalam tiga tahap : 1. Inisiasi
Pertama tRNA mengikat asam amino, dan hal ini menyebabkan tRNA teraktivasi atau peristiwa ini disebut amino-asilasi. Proses amino-asilasi ini dikatalisis oleh enzim tRNA sintetase. Kemudian ribosom mengalami pemisahan menjadi subunit besar dan kecil. Subunit kecil selajutnya melekat pada molekul mRNA dengan kodon awal tempat menempel : 5’ – AGGAGG – 3’. Urutan tempat menempelnya subunit kecil disebut urutan Shine-Dalgarno. Subunit kecil dapat menempel pada mRNA bila ada IF-3. Pembentukan kompleks IF-2/tRNA-fMet dan IF-3/mRNA-fMet disebut asam amino Nformilmetionin dan memerlukan banyak GTP sebagai sumber energi. tRNA-fMet kemudian menempel pada kodon pembuka P subunit kecil. Selanjutnya Subunit besar menempel pada subunit kecil. Pada proses ini IF-1 dan IF-2 dilepas dan GTP dihidrolisis menjadi GDP, dan siap melakukan elongasi. 2. Elongasi
Perbedaan pada proses transkripsi, pada translasi asam amino yang dipanjangkan. Tahapan yang dilakukan pada proses elongasi, pertama adalah pengikatan tRNA pada sisi A yang ada di ribosom. Pemidahan tersebut akan membentuk ikatan peptida. 3. Terminasi
Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA, UGA,
UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Pada E. coli ketiga sinyal penghentian proses translasi tersebut dikenali oleh suatu protein yang disebut release factor (RF). Penempelan RF pada kodon terminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida dng tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA yang kosong mengalami translokasi ke sisi E (exit). Begitulah mekanisme proses transkripsi maupun translasi. Proses selanjutnya adalah protein yang telah dibuat akan disalurkan pada bagian-bagian yang dibutuhkan dan akan diekspresikan oleh tubuh kita dalam bentuk fenotip. SINTESA PROTEIN
DNA •
DNA adalah rantai doble heliks berpilin yang terdiri atas polinukleotida. Berfungsi sebagi pewaris sifat dan sintesis protein.
•
Struktur DNA (Deoxyribose Nucleic Acid) disusun oleh Nukleotida yang tersusun atas
1. gugus Deksiribosa( gula dengan 5 Carbon ) 2. gugus fosfat (PO4) 3. basa nitrogen.(A-T,G-S)
Senin, 13 Juni 2011 Sintesa Protein Diposkan oleh nhunu luuvp pf... di 00:32 SINTESA PROTEIN
DNA •
DNA adalah rantai doble heliks berpilin yang terdiri atas polinukleotida. Berfungsi sebagi pewaris sifat dan sintesis protein.
•
Struktur DNA (Deoxyribose Nucleic Acid) disusun oleh Nukleotida yang tersusun atas
1. gugus Deksiribosa( gula dengan 5 Carbon ) 2. gugus fosfat (PO4) 3. basa nitrogen.(A-T,G-S)
•
Bentuk DNA adalah rantai double heliks berpilin ke kanan.
•
Dalam DNA terdapat struktur-struktur 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.
Double Helix of DNA
Ada 2 kelompok basa nitrogen yang berikatan pada DNA yaitu 1. Purin, terdiri dari basa nitrogen adenine dan guanin. 2. Pirimidin, terdiri dari basa nitrogen sitosin dan timin . pada RNA, timin diganti dengan
urasil. 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. 4. dian bereplikasi.
Meselson dan Stahl membuktikan bahwa DNA bereplikasi sesuai model semi-konservatif. Proses replikasi terbagi atas 3 tahap: 1. Inisiasi 2. Elongasi 3. Terminasi 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 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. SINTESIS PROTEIN •
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 terdiri dari 3 tahapan besar yaitu:
1. Transkripsi 2. Translasi 3. Sinresa Protein
