Transkripsi, translasi dan replikasi
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Transkripsi, translasi dan replikasi

on

  • 2,193 views

 

Statistics

Views

Total Views
2,193
Views on SlideShare
2,193
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
128
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Transkripsi, translasi dan replikasi Transkripsi, translasi dan replikasi Document Transcript

  • Tugas Biologi SelTRANSKRIPSI, TRANSLASI DAN REPLIKASI Oleh Afifi Rahmadetiassani (083112620150008) FAKULTAS BIOLOGI UNIVERSITAS NASIONAL, JAKARTA 2010
  • TRANSKRIPSI, TRANSLASI DAN REPLIKASIDNA (DEOXYRIBO NUCLEIC ACID) DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN)merupakan tempat penyimpanan informasi. Pada tahun 1953, Frances Crick danJames Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliksberuntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick. DNAmerupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yangberulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA heliks ganda dan berpilin kekanan. .Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu (Aryulina, 2007) : • Gula 5 karbon (2-deoksiribosa) • Basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenine = A) dan guanin (guanine = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T) • Gugus fosfat 2
  • Gambar 1. Struktur kimia komponen penyusun DNA Baik purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuksuatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yangmerupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.Prekursor merupakan suatuunsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugusfosfat membentuk nukleotida atau deoksiribonukleotida. DNA tersusun dari empatjenis monomer nukleotida (Aryulina, 2007). Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah samarata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama denganjumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitosin (C) selalu sama.Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff. Adenin (A) selalu berpasangan dengantimin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selaluberpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G) (Ayu,2007). 3
  • Gambar 2. Susunan basa nitrogen pada DNA. Adenin berpasangan dengan timin sedangkan guanin berpasangan dengan sitosin. Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan ikatanhidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut. Karena perubahan jumlahhidrogen ini, tidak mengeherankan bahwa ikatan C ≡ G memerlukan tenaga yanglebih besar untuk memisahkannya. DNA merupakan makromolekul yang strukturprimernya adalah polinukleotida rantai rangkap berpilin.Sturktur ini diibaratkansebagai sebuah tangga.Anak tangganya adalah susunan basa nitrogen, dengan ikatanA-T dan G-C. Kedua “tulang punggung tangganya” adalah gula ribosa(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/). Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimiamelalui ikatan fosfodiester. DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatupolaritas. Polaritas tersebut dikarenakan salah satu ujung rantai DNA merupakangugus fosfat dengan karbon 5’-deoksiribosa pada ujung terminal nukleotidanya.Kemudian ujung rantai DNA lain merupakan gugus hidroksil dengan karbon 3’-deoksiribosa. Dengan demikian, rantai polinukleotida merupakan suatu polaritas ataubidireksionalitas polinukleotida 3’----------5’ dan 5’--------------3’(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/). Polaritas heliks gamda berlawanan orientasi satu sama lain. Kedua rantaipolinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara anti paralel (Ayu,2007).RNA (RIBO NUCLEIC ACID) RNA ( Ribo Nucleic Acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekulyang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik. RNA sebagaipenyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan 4
  • retrovirus. RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasiuntuk sintesis protein. RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim ) yangdapat mengkatalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/). RNA merupakan rantai tungga polinukleotida. Setiap ribonukleotida terdiridari tiga gugus molekul, yaitu(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/) : • 5 karbon (ribosa) • Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U) • Gugus fosfat Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekulyang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasaruntuk sintesis DNA. Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuksuatu nukleotida atau ribonukleotida. RNA merupakan hasil transkripsi dari suatufragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendekdibandingkan DNA (http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/). RNA dibedakan menjadi dua kelompok utama yaitu RNA genetik dan RNAnon-genetik. RNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagaipembawa keterangan genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hiduptertentu yang tidak memiliki DNA, misalnya virus. Ketika virus ini menyerang selhidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudianditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru. Dalam hal ini fungsiRNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalammengatur aktivitas sel (http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/). 5
  • RNA non-genetik tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetiksehingga RNA jenis ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA.Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA (messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal )(http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/).mRNA (messenger RNA) atau RNAd (RNA duta) RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan)dengan salah satu urutan basa rantai DNA. RNA jenis ini merupakan polinukleotidaberbentuk pita tunggal linier dan disintesis di dalam nukleus. Panjang pendeknyaRNAd berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun.Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodonyang terdapat di dalam molekul RNAd yang bersangkutan. RNAd bertindak sebagaipola cetakan pembentuk polipeptida. RNAd membawa kode-kode genetikkomplemen dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. RNAd inidibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalamplasma (http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/). 6
  • Gambar 3. Struktur RNAdtRNA (transfer RNA) atau RNAt (RNA transfer) RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu keribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian basa pendek yangdisebut dengan antikodon. Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yangberseberangan dengan ujung antikodon. Pelekatan ini merupakan cara berfungsinyaRNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesisprotein, yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd(Ayu,2007). 7
  • Gambar 4. Struktur RNAt rRNA (ribosomal RNA) atau RNAr (RNa ribosomal) RNA ini disebut ribosomal RNA karena RNAr merupakan komponenstruktural yang utama di dalam ribosom. Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46%molekul RNAr dan 70 – 80% protein(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/). 8
  • Gambar 5. Struktur RNArPERBEDAAN ANTARA DNA DAN RNA DNA dan RNA memiliki perbedaan, hal ini dapat dilihat tabel ringkasannyasebagai berikut (http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/) : Parameter DNA RNAKomponen : • Gula Deoksiribosa Ribosa • Basa nitrogen : - Purin Adenin, Guanin Adenin, Guanin 9
  • - Pirimidin Timin, Sitosin Urasil, SitosinBentuk Rantai panjang, ganda, dan Rantai pendek, tunggal, dan berpilin (double helix) tidak berpilin.Letak Di dalam nukleus,kloroplas, Di dalam nukleus,kloroplas, mitokondria mitokondria, sitoplasma.Kadar Tetap Tidak tetapSINTESIS PROTEIN Semua aktivitas sel dikendalikan oleh aktivitas nukleus. Cara pengendalian iniberkaitan dengan aktivitas nukleus memproduksi protein, dimana protein inimerupakan penyusun utama dari semua organel sel maupun penggandaan kromosom.Contoh protein yang dapat dihasilkan seperti protein struktural yang digunakansebagai penyusun membran sel dan protein fungsional (misalnya enzim) yangdigunakan sebagai biokatalisator untuk berbagai proses sintesis dalam sel(http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/). Protein adalah polipeptida (gabungan dari beberapa asam amino). Maka untukmembentuk suatu protein diperlukan bahan dasar berupa asam amino. Polipeptidadikatakan protein jika paling tidak memiliki berat molekul kira-kira 10.000. Di dalamribosom, asam amino-asam amino dirangkai menjadi polipeptida dengan bantuanenzim tertentu. Polipeptida dapat terdiri atas 51 asam amino (seperti pada insulin)sampai lebih dari 1000 asam amino (seperti pada fibroin, protein sutera). Macammolekul polipeptida tergantung pada asam amino penyusunnya dan panjangpendeknya rantai polipeptida (http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/). Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida.Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptidakarena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakanbahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasiyang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesisprotein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk 10
  • menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik(http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/). Suatu konsep dasar hereditas yang mampu menentukan ciri spesifik suatujenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA keasam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahappertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi mRNA.Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode genetikpada RNAd menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan secaraskematis sebagai berikut (http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/). Gambar 6. Dogma genetikTRANSKRIPSI Transkripsi adalah proses sintesa RNA dari sekuen DNA sebuah gen olehenzim RNA polimerase. RNA diproduksi dengan menggunakan template/anti-sense/non-coding strand. Selama proses transkripsi, RNA disintesa melaluipolimerase NTPs. 3 - OH dari satu nukleotida bereaksi dengan 5 - fosfat darinukleotida yang lain, sehingga membentuk ikatan fosfodiester(http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html). 11
  • Sintesa RNA yang diarahkan oleh DNA terjadi pada sel prokariota daneukriota. Pada sel prokariota, transkripsi terhenti tepat fase terminasi, ketika enzimpolimerase mencapai titik tersebut polimerase melepas RNA dan DNA. Pada seleukriota enzim-enzim memodifikasi kedua ujung melekul pra-mRNA. Tutup terdiriguonosin trifosfat yang sudah dimodifikasi ditambahkan ke ujung 5  segera setelahRNA dibuat (http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html). Ekor poli (A) yang mengandung hingga 200 nukleotida adenin dilekatkanpada ujung 3 , ujung yang terbentuk pemotongan di arah downstream dari terminasisinyal pengakhir AAUAA. Ujung-ujung termodifikasi ini membantu melindungiRNA dari dagradasi, dan ekor poli (A) dapat mempermudah ekspor mRNA darinukleus Ketika mRNA mencapai sitoplasma, ujung-ujng termodifikasi bersamaprotein sitoplasma tertentu mensinyal ribosom untuk melekat pada mRNA(http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html). DNA melakukan transkripsi agar gen asli tetap terlindung di dalam inti sel,sementara hasil kopinya ditugaskan untuk melaksanakan pesan-pesan yangdikandungnya dalam proses sintesis protein. Jika RNA rusak, maka akan segeradiganti dengan hasil kopian yang baru. Proses transkripsi ini terjadi di dalam inti sel(nukleus). DNA tetap berada di dalam nukleus, sedangkan hasil transkripsinyadikeluarkan dari nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. Namun padasel tumbuhan, transkripsi terjadi di dalam matriks pada mitokondria dan plastida(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/). Pada proses transkripsi, rantai DNA digunakan untuk mencetak rantai tunggalmRNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Enzim tersebut menempel padabagian yang disebut promoter, yang terletak sebelum gen. Pertama-tama, ikatanhidrogen di bagian DNA yang akan disalin terbuka. Akibatnya, dua rantai DNAberpisah. Salah satu DNA berfungsi sebagai pencetak atau sense, yang lain sebagaiantisense. Misalnya pencetak memiliki urutan basa G-A-G-A-C-T, dan pasangankomplemen memiliki urutan C-T-C-T-G-A. Karena pencetaknya G-A-G-A-C-T, 12
  • maka mRNA hasil cetakannya C-U-C-U-G-A. Jadi, mRNA C-U-C-U-G-Amerupakan hasil kopian dari DNA C-T-C-T-G-A, dan merupakan komplemen daripencetak (http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/). Transkripsi terdiri dari tiga tahap, yaitu inisiasi (permulaan), elongasi(perpanjangan) dan terminasi (pengakhiran) rantai RNA. Transkripsi mensintesis baikRNAd, RNAt maupun RNAr. Namun hanya basa nitrogen yang terdapat pada RNAdsaja yang nantinya diterjemahkan menjadi asam amino (protein) (Ayu, 2007).Inisiasi (Permulaan) Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsidisebut sebagai promoter. Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitumRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan duasub unit ribosom (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/) Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yangmemuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalamkompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukanuntuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yangdatang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberaparibosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, dimana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian,proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbacaribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asamamino metionin datang. tRNA masuk ke celah ribosom(http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).Elongasi (Pemanjangan) Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satuper satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerakdan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akanditerjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan 13
  • komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kalimasuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida(http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/). Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnyadirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida.Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalamribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadipolipeptida (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/). Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodonmolekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. MolekulmRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untukmengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unitribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatanpeptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang barutiba (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).Terminasi (Pengakhiran) Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNAyang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNAyang berfungsi sebagai kodon terminasi (kode stop) yang sesungguhnya. Pada selprokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir kodon terminasi, yaituketika polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA.Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatuurutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang jauh kira-kira 10 hingga 35nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/). Sejumlah ATP diperlukan untuk membuat RNA polimerase mulai bergerakdari ujung 3′ (ujung karboksil) berkas templat ke arah ujung 5′ (ujung amino). RNAyang terbentuk dengan demikian berarah 5′ → 3′. Pergerakan RNA polimerase akan 14
  • berhenti apabila ia menemui urutan basa yang sesuai dengan kodon berhenti. Setelahproses selesai, RNA polimerase akan lepas dari DNA(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/). Gambar 7. Tahapan TranskripsiTRANSLASI Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang adapada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatupolipeptida atau protein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yangmenghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA,sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakansalinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. 15
  • mRNA membawa informasi urutan asam amino(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/). Tempat translasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasiperangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yangakan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asamamino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/). Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yangterdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu.Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. SetiaptRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNAsaling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asamamino tertentu (http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/). Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi,elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yangmembantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasirantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan olehGTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).Insiasi Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuahtRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom.Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yangmemuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalamkompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukanuntuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/). 16
  • Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidakhanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentukrangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah“ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secaraberurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yangmembawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celahribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifikantara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unitribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).Elongasi Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satuper satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Kodon RNAd pada ribosommembentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul RNAt yang komplemendengannya. Molekul RNAr dari subunit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitumengkatalis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yangmemanjang ke asam amino yang baru tiba. Pada tahap ini, polipeptida memisahkandiri dari RNAt tempat perlekatannya semula, dan asam amino pada ujungkarboksilanya berkaitan dengan asam amino yang dibwa oleh RNAt yang baru masuk(Ayu, 2007). Saat RNA berpindah tempat, antikodonnya tetap berkaitan dengan kodonRNAt. RNAd bergerak bersama-sama dengan antikodon ini da bergeser ke kodonberikutnya yang akan ditranslasi. Sementara itu, RNAt sekarang tanpa asam aminokarena telah diikatkan pada polipeptida yang sedang memanjang. Selanjutnya RNAtkeluar dari ribosom. RNAd bergerak melalui ribosom ke satu arah saja, mulai dariujung 5’. Hal ini sama dengan ribosom yang bergerak 5’→ 3’ pada RNAd. Hal yangpenting disini adalah ribosom dan RNAd bergerak relatif satu sama lain, dengan arahyang sama, kodon demi kodon (Ayu, 2007). 17
  • Terminasi Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosommencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodonstop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untukmenghentikan translasi (http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/). Gambar 8. Insiasi pada proses tranlasi Gambar 9. Translasi pada proses translasiREPLIKASI Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA. Saat suatu sel membelah secaramitosis, tiap-tiap sel hasila pembelahan mengandung DNA penuh dan identik sepertiinduknya.Dengan demikian, DNA harus secara tepat direplikasi sebelum prosespembelahan dimulai. Hipotesis mengenai replikasi DNA dikemukakan setelah 18
  • muncul model DNA heliks ganda. Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanyasintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama (Ayu, 2007). Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baruyang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan. Kemungkinan terjadinyareplikasi dapat melalui tiga model. Model pertama adalah model konservatif, yaitudua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua duarantai DNA baru.Model kedua disebut model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah danrantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNAlama tersebut.Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa bagian dari keduarantai DNA lama digunakan sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/). Gambar 10. Model replikasi DNA 19
  • Dari ketiga model replikasi tersebut, model semikonservatif merupakan modelyang tepat untuk proses replikasi DNA. Replikasi DNA semikonservatif ini berlakubagi organisme prokariot maupun eukariot. Pada replikasi semikonservatif tanggaberpilin mengalami pembukaan terlebih dahulu sehingga kedua untai polinukleotidaakan saling terpisah. Namun, masing-masing untai ini tetap dipertahankan dan akanbertindak sebagai cetakan (template) bagi pembentukan untai polinukleotida baru.Sementara itu, pada replikasi dispersif kedua untai polinukleotida mengalamifragmentasi di sejumlah tempat. Kemudian, fragmen-fragmen polinukleotida yangterbentuk akan menjadi cetakan bagi fragmen nukleotida baru sehingga fragmen lamadan baru akan dijumpai berselang-seling di dalam tangga berpilin yang baru.(http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).Replikasi DNA prokariot Replikasi DNA kromosom prokariot, khususnya bakteri, sangat berkaitandengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada E. coli, misalnya, berisi empat buahtempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing panjangnya 9 pb.Sintesis protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasireplikasi juga sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri. Pada laju pertumbuhan selyang sangat tinggi, DNA kromosom prokariot dapat mengalami reinisiasi replikasipada dua ori yang baru terbentuk, sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir.Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan menerima kromosom yang sebagian telahbereplikasi (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html). Protein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40buah molekul, yang masing-masing akan terikat pada molekul ATP. Daerah ori akanmengelilingi kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisisuperkoiling negatif DNA (pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka).Superkoiling negatif akan menyebabkan pembukaan tiga sekuens repetitif sepanjang13 pb yang kaya dengan ATP sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan proteinDnaB, yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi 20
  • ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA danmemisahkannya (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html). Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungioleh protein pengikat untai tunggal atau single-stranded binding protein (SSB) untukmelindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. EnzimDNA primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primeryang pendek untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah. Agarreplikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB.Hal ini karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupasuperkoiling positif. Superkoiling negatif yang terjadi secara alami ternyata tidakcukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu topoisomerasetipe II yang disebut dengan DNA girase. Enzim DNA girase ini merupakan targetserangan antibiotik sehingga pemberian antibiotik dapat mencegah berlanjutnyareplikasi DNA bakteri. Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA terjadi baikpada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai tertinggal suatukompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer denganinterval 1.000 hingga 2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNAprimase (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html). Primer baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal akanmengalami elongasi dengan bantuan holoenzim DNA polimerase III. Kompleksmultisubunit ini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah danseparuh lainnya bekerja pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada keduauntai akan berjalan dengan kecepatan yang sama. Masing-masing bagian dimer padakedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang mempunyai fungsi polimerasesesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai fungsi penyuntingan berupaeksonuklease (3’---------- 5’). Selain itu, terdapat subunit b yang menempelkanpolimerase pada DNA (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html). Begitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase III,mereka akan segera dibuang dan celah yang ditimbulkan oleh hilangnya primer 21
  • tersebut diisi oleh DNA polimerase I, yang mempunyai aktivitas polimerase 5’-----3’,eksonuklease 5’-------3’, dan eksonuklease penyuntingan 3’ -----5’. Eksonuklease5’-----3’ membuang primer, sedangkan polimerase akan mengisi celah yangditimbulkan. Akhirnya, fragmen-fragmen Okazaki akan dipersatukan oleh enzimDNA ligase. Secara in vivo, dimer holoenzim DNA polimerase III dan primosomdiyakini membentuk kompleks berukuran besar yang disebut dengan replisom.Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan 900 pbtiap detik (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html). Kedua garpu replikasi akan bertemu kira-kira pada posisi 180°C dari ori. Disekitar daerah ini terdapat sejumlah terminator yang akan menghentikan gerakangarpu replikasi. Terminator tersebut antara lain berupa produk gen tus, suatu inhibitorbagi helikase DnaB. Ketika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masihmenyatu. Pemisahan dilakukan oleh enzim topoisomerase IV. Masing-masinglingkaran hasil replikasi kemudian disegregasikan ke dalam kedua sel hasilpembelahan (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).Replikasi DNA Eukariot Pada eukariot replikasi DNA hanya terjadi pada fase S di dalam interfase.Untuk memasuki fase S diperlukan regulasi oleh sistem protein kompleks yangdisebut siklin dan kinase tergantung siklin atau cyclin-dependent protein kinases(CDKs), yang berturut-turut akan diaktivasi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapaipermukaan sel. Beberapa CDKs akan melakukan fosforilasi dan mengaktifkanprotein-protein yang diperlukan untuk inisiasi pada masing-masing ori(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/). Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi padaeukariot bergerak hanya dengan kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukanpenyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada garpu replikasi sehinggagerakan garpu replikasi akan diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan 22
  • kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNAkromosom pada kebanyakan mamalia (http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/). Sederetan sekuens tandem yang terdiri atas 20 hingga 50 replikon mengalamiinisiasi secara serempak pada waktu tertentu selama fase S. Deretan yang mengalamiinisasi paling awal adalah eukomatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalahheterokromatin. DNA sentromir dan telomir bereplikasi paling lambat. Pola semacamini mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktorinisiasi (http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/). Seperti halnya pada prokariot, satu atau beberapa DNA helikase dan SSByang disebut dengan protein replikasi A atau replication protein A (RP-A) diperlukanuntuk memisahkan kedua untai DNA. Selanjutnya, tiga DNA polimerase yangberbeda terlibat dalam elongasi. Untai pengarah dan masing-masing fragmen untaitertinggal diinisiasi oleh RNA primer dengan bantuan aktivitas primase yangmerupakan bagian integral enzim DNA polimerase a. Enzim ini akan meneruskanelongasi replikasi tetapi kemudian segera digantikan oleh DNA polimerase d padauntai pengarah dan DNA polimerase e pada untai tertinggal. Baik DNA polimerase dmaupun e mempunyai fungsi penyuntingan. Kemampuan DNA polimerase d untukmenyintesis DNA yang panjang disebabkan oleh adanya antigen perbanyakan nuklearsel atau proliferating cell nuclear antigen (PCNA), yang fungsinya setara dengansubunit b holoenzim DNA polimerase III pada E. coli. Selain terjadi penggandaanDNA, kandungan histon di dalam sel juga mengalami penggandaan selama fase S(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/). Mesin replikasi yang terdiri atas semua enzim dan DNA yang berkaitandengan garpu replikasi akan diimobilisasi di dalam matriks nuklear. Mesin-mesintersebut dapat divisualisasikan menggunakan mikroskop dengan melabeli DNA yangsedang bereplikasi. Pelabelan dilakukan menggunakan analog timidin, yaitubromodeoksiuridin (BUdR), dan visualisasi DNA yang dilabeli tersebut dilakukan 23
  • dengan imunofloresensi menggunakan antibodi yang mengenali BudR(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/). Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak adaDNA yang dapat menggantikan RNA primer yang dibuang dari ujung 5’ untaitertinggal. Dengan demikian, informasi genetik dapat hilang dari DNA. Untukmengatasi hal ini, ujung kromosom eukariot (telomir) mengandung beratus-ratussekuens repetitif sederhana yang tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3’melampaui ujung 5’. Enzim telomerase mengandung molekul RNA pendek, yangsebagian sekuensnya komplementer dengan sekuens repetitif tersebut. RNA ini akanbertindak sebagai cetakan (templat) bagi penambahan sekuens repetitif pada ujung 3’. Hal yang menarik adalah bahwa aktivitas telomerase mengalami penekanan didalam sel-sel somatis pada organisme multiseluler, yang lambat laun akanmenyebabkan pemendekan kromosom pada tiap generasi sel. Ketika pemendekanmencapai DNA yang membawa informasi genetik, sel-sel akan menjadi layu danmati. Fenomena ini diduga sangat penting di dalam proses penuaan sel. Selain itu,kemampuan penggandaan yang tidak terkendali pada kebanyakan sel kanker jugaberkaitan dengan reaktivasi enzim telomerase (http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/). DAFTAR PUSTAKAAryulana, Diah,dkk. Biologi 3 SMA dan MA Untuk Kelas XII. Jakarta . 2007http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html. Diakses pada tanggal 13 Desember 2010.http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/. Diakses pada tanggal 12 Desember 2010.http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/. Diakses pada tanggal 12 Desember 2010. 24
  • http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html. Diakses pada tanggal 12 Desember 2010.http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/. Diakses pada tanggal 13 Desember 2010.http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/. Diakses pada tanggal 13 Desember 2010.http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/. Diakses pada tanggal 13 Desember 2010.http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/. Diakses pada tanggal 13 Desember 2010. 25