1.
Menjelaskan proses pembentukan kromosom
!
Jawab
:
Untai DNA dipintal pada suatu set protein, yaitu histon yang menjadi suatu bentukan
yang disebut unit nukleosom.
Unit-unit nukleosom tersusun padat membentuk benang yang lebih padat dan
terpintal menjadi lipatan-lipatan solenoid.
Lipatan solenoid tersusun padat menjadi benang kromatin. Benang-benang kromatin
tersusun memadat menjadi lengan kromatid.
Lengan kromatid kembar disebut kromosom.
2.
Menjelaskan ekspresi gen !
Ekspresi gen
merupakan rangkaian proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa
pada DNA
atau RNA)
menjadi protein.
Di dalam gen, urutan nukleotida di sepanjang
untaian DNA menentukan protein, yang akan dihasilkan oleh organisme disebut
sebagai ekspresi gen. Dimana dalam ekspresi
gen terjadi proses transkripsi materi genetik (DNA) di dalam sel menjadi RNA
dan selanjutnya di translasi menjadi polipeptida yang spesifik.
Kontrol utama ekspresi gen terjadi pada tingkat awal
transkripsi. Transkripsi diawali oleh pada unsur promotor proksimal yang
membentuk sekitar 30 nukleotida di hulu dari tempat start transkripsi.
Pengaturan pada tahap transkripsi merupakan pengaturan utama pada ekspresi gen.
Pengaturan pada tingkat translasi merupakan mekanisme tambahan yang berlangsung
di sitoplsama. Untuk suatu gen spesifik, pengaturan dapat terjadi secara
bersamaan untuk merangsang atau menghambat ekspresi suatu gen.
Proses
Ekspresi Gen dalam Organisme
Dalam tubuh manusia terdapat banyak
gen (unit dasar hereditas dalam kehidupan organisme) yang nantinya akan
terekspresi menjadi fenotip (sifat yang tampak), misalnya rambut hitam, kulit
sawo matang, hidung mancung, dan sebagainya. Dalam istilah biologi molekuler
kita kenal dengan istilah Dogma Sentral Biologi Molekuler. Dogma di sini 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 translasi.
1.
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
merupakan proses sintesis molekul RNA pada DNA template. 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 :
Ø DNA templat (cetakan) yang
terdiri atas basa nukleotida Adenin (A), Guanin (G), Timin (T), Sitosin (S)
Ø Enzim RNA polimerase
Ø Faktor-faktor transkripsi
Ø Prekursor (bahan yang ditambahkan
sebagai penginduksi).
Hasil
dari proses sintesis tersebut adalah tiga macam RNA, yaitu :
Ø mRNA (messeger RNA)
Ø tRNA (transfer RNA)
Ø rRNA (ribosomal RNA)
Tahapan
dalam proses transkripsi pada dasarnya terdiri dari 3 tahap, yaitu :
a.
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.
b.
Elongasi (pemanjangan )
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.
c.
Terminasi
(pengakhiran)
Terminasi
juga tidak terjadi di sembarang tempat. Transkripsi berakhir ketika menemui
nukleotida tertentu berupa STOP kodon. Selanjutnya RNA terlepas dari DNA
template menuju ribosom.
2.
Translasi
Tahap selanjutnya setelah
transkripsi adalah terjemahan (translasi) . Penerjemahan adalah suatu proses
penerjemahan urutan nukleotida molekul mRNA yang ada dalam rangkaian asam amino
yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Apa yang dibutuhkan dalam proses
penerjemahan adalah: mRNA, ribosom, tRNA, dan asam amino. Ribosom terdiri atas
subunit besar dan kecil. Ketika dua subunit digabungkan untuk membentuk
sebuah monosom. subunit kecil berisi peptidil (P), dan Aminoasil
(A). Sedangkan subunit besar mengandung Exit (E), P, dan A. Kedua subunit
mengandung satu atau lebih molekul rRNA. rRNA sangat penting untuk
mengidentifikasi bakteri pada tingkat biologi molekuler, pada prokariotik dan
eukariotik 16 S 18 S.
proses
terjemahan (translasi) dibagi menjadi tiga tahap yaitu :
a.
Inisiasi
Pertama
tRNA mengikat asam amino, dan ini menyebabkan acara diaktifkan atau tRNA
disebut asilasi-amino. Amino-asilasi proses dikatalisis oleh enzim tRNA
sintetase. Kemudian ribosom mengalami pemisahan menjadi subunit besar dan
kecil.Selanjutnya molekul mRNA subunit kecil menempel pada tongkat dengan kodon
awal: 5 ‘- AGGAGG – 3′. Situs order dimana subunit kecil disebut urutan Shine-Dalgarno. Subunit
kecil dapat menempel pada mRNA bila IF-3. IF-3/mRNA-fMet IF-2/tRNA-fMet
pembentukan kompleks dan asam amino yang disebut N-formylmethionine dan
memerlukan banyak GTP sebagai sumber energi. tRNA-fMet, melekat pada kodon
pembuka P subunit kecil.Selanjutnya, subunit besar menempel pada subunit
kecil. Dalam proses ini IF-1 dan IF-2 dilepas dan GTP dihidrolisis
terhadap GDP, dan siap untuk perpanjangan.
b. Pemanjangan
Perbedaan dalam proses transkripsi,
terjemahan dari asam amino diperpanjang. Langkah-langkah yang diambil
dalam proses perpanjangan, yang pertama adalah pengikatan tRNA ke sisi A pada
ribosom. Transportasi akan membentuk ikatan peptida.
c. Penghentian
Terjemahan akan berakhir pada satu
waktu dari tiga kodon terminasi (UAA, UGA, UAG) yang berada dalam posisi A pada
mRNA mencapai ribosom. Pada E. coli ketiga sinyal penghentian proses
translasi diakui oleh protein yang disebut faktor rilis (RF).Anil RF pada kodon
terminasi mengaktifkan enzim transferase peptidil yang menghidrolisis ikatan
antara polipeptida dng tRNA pada P dan menyebabkan tRNA kosong translokasi ke
sisi memiliki E (exit).
Itulah
mekanisme transkripsi dan proses penerjemahan. Proses selanjutnya adalah
protein tersebut akan diekspresikan oleh tubuh kita dalam bentuk fenotipe.
PENGATURAN
EKSPRESI GEN PADA SEL EUKARIOT
Gen pada eukariot untuk sebuah rantai polipeptida
dikontrol oleh promotornya sendiri. Operan tidak terdapat pada sel eukariot.
Ekspresi gen pada sel eukariot berlangsung disejumlah tahapan yang berbeda
yaitu : transkripsi, pascatranskripsi, translasi, pasca translasi.
1.
Pengaturan
transkripsi
Ditingkat
transkripsi gen spesifik, elemen di dalam urutan DNA (disebut elemen sis)
berikatan dengan faktor lain yang dikenal sebagai elemen trans (biasanya
protein) yang mendorong atau menghambat pengikatan RNA polimerase ke gen.
Senyawa, misalnya hormon steroid dapat berfungsi sebagai inducer, merangsang
pengikatan elemen trans ke elemen sis DNA. Inducer seperti hormon steroid yang
masuk kedalam sel dan berikatan dengan protein reseptor. Reseptor ini juga
memiliki domain yang mengikat elemen (elemen sis). Apabila kompleks inducer-reseptor
berikatan dengan DNA, gen mungkin menjadi aktif, atau pada beberapa kasus
menadi tidak aktif.
Masing-masing
gen memiliki banyak elemen respon yang berbeda di regio pengaturnya. Setiap gen
memiliki protein khusus yang mengatur transkripsinya. Namun terdapat sejumlah
kecil protein pengatur yang bekerja bersama-sama untuk menghasilkan berbagai
respon dari gen yang berlainan.
2.
Pengaturan
pasca transkripsi
Pengaturan
pasca transkripsi merupakan pengaturan setelah terbentuknya mRNA dan selama
transport RNA dari inti ke sitoplasma. Pada beberapa keadaan, RNA mengalami
beberapa perubahan setelah transkripsi. Pada semu jaringan urutan gen adalah
sama. Namun mRNA yang ditranskripsikan dari gen tersebut berbeda. Dimana
mekanisme yang digunakan melibatkan perubahan basa, penambahan atau pengurangan
sebuah nukleutida setelah transkrip di sintesa.
Pada
sel eukariot, mRNA harus berpindah dari inti melalui pori-pori inti ke
sitoplasma agar dapat di translasikan. Nuklease menguraikan mRNA, mencegah
pembentukan protein yang di kode oleh
mRNA. Selama transportasi tersebut, mRNA terikat pada protein yang
membantu penguraiannya.
3.
Pengaturan
translasi
Pengaturan
tingkat translasi merupakan pengaturan pada pembentukan protein. faktor
inisiasi untuk translasi, terutama faktor inisiasi eukariotik 2 (elF2)
merupakan pusat mekanisme pengatur ini. Kerja elF2 dapat dihambat oleh
fosforilasi, sedangkan mRNA lain memiliki lengkung tajam yang menghambat
inisiasi translasi.
4.
Pengaturan
pasca translasi
Pengaturan
setelah terbentuknya protein. Setelah disintesis, lama hidup protein di atur
oleh degradasi proteolitik. Proitein memiliki waktu apruh yang berbeda-beda.
Sebagian protein mengalami degradasi oleh enzim lisosom. Protein lain di
degradasi oleh protease di dalam sitoplasma. Sebagian protein ini tampaknya
mengalami degradasi melalui pengikatan suatu protein yang dikenal dengan nama
ubikutin. Ubikuti adalah protein yang sangat hemat. urutan asam aminonya hanya
memiliki sedikit variasi antara berbagai organisme.
Lu gila
ReplyDelete