Materi genetik

1,322 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,322
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
56
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Materi genetik

  1. 1. Materi GenetikGenom eukariota berada dalam nukleus sebagai kromatin. Bentuk padat kromatin disebutkromosom. Kromatin dibedakan berdasarkan daya serap terhadap zat warna menjadi: 1. Heterokromatin: yaitu kuat menyerap warna 2. Eukromatin: kromatin tersebut kurang kuat menyerap warna.Kromatin berdasarkan lokasinya dapat dibedakan menjadi: 1. Kromatin perinuklear: yaitu kromatin yang berlokasi di sekeliling nucleolus 2. Kromatin intranukleolar: kromatin yang berada di dalam nucleolus 3. Kromatin periferal: kromatin yang berikatan dengan selaput selBerdasarkan peranannya, heterokromatin dibedakan menjadi: 1. Heterokromatin fakultatif: DNA tidak selamanya dalam keadaan mampat, tetapi pada saat-saat tertentu kromatin terurai,dan pada saat terurai kromatin ini dapat disalin. 2. Heterokromatin konstitutif: DNA selamanya tidak aktif dan tetap berada dalam keadaan mampatKromatin terdiri dari DNA, RNA dan protein. Protein pada kromatin adalah protein histon dannon-histon. Protein non-histon pada kromatin merupakan protein struktural antara lain aktin,tubulin α dan tubulin β dan myosin. Di samping itu juga terdapat protein yang bersifat enzimatikseperti RNA polymerase, asetil transferase.Melalui pengamatan dengan mikroskop elektron, terlihat kromatin memiliki struktur sepertiuntaian manik-manik yang disebut nukleosom. Manik-manik berdiameter 10 nm dan filamentpenghubungnya berdiameter 2 nm. Nukleosom terdiri dari suatu pusat, DNA dan histon H1.Pusat merupakan empat pasang histon yaitu H2A, H2B, H3 dan H4. Pusat ini dililit oleh DNAsebanyak dua kali lilitan.DNA terdiri dari gula deoksiribosa, basa nitrogen dan fosfat. Basa nitrogen terdiri dari purin (adenine dan guanin) dan pirimidin (sitosin dan timin). Bertindak sebagai tulang punggung rantaiDNA adalah gula dan fosfat. Struktur DNA adalah double heliks dengan gula-fosfat berada diluar. Dua buah pilinan dihubungkan dengan ikatan hidrogen antara basa-basa DNA. Basaadenine (A) berpasangan dengan timin (T) dengan dua ikatan hidrogen, sedangkan basa sitosin(C) berpasangan dengan basa guanine (G) melalui tiga ikatan hidrogen.DNA prokariot berbentuk sirkular. Di dalam sel bakteri, DNA dikemas dalam bentuk nukleoid.Di dalam sel yang laju sintesisnya tinggi, permukaan nukleoid bergelombang, sedang nukleoidyang tidak aktif tampak padat. Jika sintesis tinggi, DNA mengurai dari nukleoid untukmenyediakan cetakan. Nukleoid selain mengandung DNA juga mengandung RNA dan proteinterutama RNA polymerase. Protein dan RNA nukleoid menjaga agar DNA tetap dalam keadaanbergelung. Jika nukleoid diberikan RNAse, DNA akan terurai.Pada virus, informasi genetik tidak hanya berada dalam bentuk DNA. RNA juga mempunyaikemampuan genomik. Virus mengandung DNA atau RNA.
  2. 2. DNA membawa informasi genetik dan bagian DNA yang membawa ciri khas yang diturunkandisebut gen. Perubahan yang terjadi pada gen akan menyebabkan terjadinya perubahan padaproduk gen tersebut. Gen sering juga diartikan sebagai ruas DNA yang menghasilkan produk genyang berupa enzim yang dikenal dengan teori satu gen satu enzim. Karena enzim dapatmerupakan kombinasi polipeptida..maka teori tersebut diubah menjadi satu gen satu polipeptida.Konsep dasar menurunnya sifat secara molekuler adalah merupakan aliran informasi dari DNA keRNA ke urutan asam amino. Konsep dasar ini disebut sebagai dogma genetik. Pada dogmagenetik juga tercermin cara mempertahankan ciri khas supaya tetap sama melalui prosesreplikasi. Dogma genetik ini bersifat universal yang berlaku baik bagi prokariot maupuneukariot.Replikasi DNASebelum sel membelah, DNA harus direplikasi dalam fase S dari siklus sel. Proses replikasimelibatkan enzim polymerase. Proses ini melibatkan pembukaan utas ganda DNA, sehinggamemungkinkan terjadinya perpasangan basa untuk membentuk utas baru. Pembentukan utaskomplementer terjadi melalui perpasangan basa antara A dengan T dan G dengan C. Dalamreplikasi DNA, setiap utas DNA lama berperan sebagai cetakan untuk membentuk DNA baru.Model DNA Watson dan Crick menyatakan bahwa saat double heliks bereplikasi, masing-masingdari kedua molekul anak akan mempunyai satu untai lama yang erasal dari satu molekul indukdan satu untai yang baru. Model replikasi ini disebut model semikonservatif.Model lainnya adalah model konservatif dimana molekul induk tetap dan molekul baru disintesissejak awal. Model ketiga disebut model dispersif yaitu bahwa keempat untai DNA, setelahreplikasi double heliks, mempunyai campuran anatara DNA baru dan DNA lama.Pengujian yang dilakukan oleh Meselson dan Stahl menunjukkan bahwa replikasi DNA terjadisecara semikonservatif.Daerah penggandaan bergerak sepanjang DNA induk membentuk replication fork. Pada daerahini, kedua utas DNA yang baru, disintesis dengan bantuan sekelompok enzim, salah satunyaadalah DNA polimerase. Sintesis DNA tidaklah berjalan secara kontinu pada kedua utascetakan. Hal ini karena kedua utas DNA tersusun sejajar berlawanan arah atau antiparalel. Makautas DNA baru akan tumbuh dari 5′ - 3′ sedang yang lainnya dari 3′ - 5′ pada cetakan. Sintesisdari 3′ - 5′ tidak mungkin dilakukan karena tidak ada DNA polymerase untuk arah 3′ - 5′.Replikasi DNA pada cetakan 3′ - 5′ terjadi seutas demi seutas dengan arah 5′ - 3′ yang berartireplikasi berjalan meninggalkan replication fork. Utas-utas pendek tersebut kemudiandihubungkan oleh enzim ligase DNA. Dalam replikasi DNA terdapat utas DNA yang disintesissecara kontinu yang terjadi pada cetakan 5′ - 3′. Utas DNA yang disintesis secara kontinu inidisebut utas utama atau leading strand. Sedangkan utas DNA baru yang disintesis pendek-pendek seutas-demi seutas disebut utas lambat atau lagging strand. Utas-utas pendek ataufragmen-fragmen pendek yang terbentuk disebut fragmen Okazaki.Sintesis pada leading strand memerlukan molekul primer pada permulaan replikasi Setelahreplication fork terbentuk, polymerase akan bekerja secara kontinu sampai utas DNA baru selesaidireplikasi. Pada sintesis lagging strand, diperlukan enzim lain primase DNA. Setelah utas DNAterbuka untuk melakukan replikasi, dan setelah terbuka pada lagging strand, utas harus dijaga
  3. 3. agar tetap terbuka. Jadi dalam proses replikasi DNA melibatkan beberapa protein baik berupaenzim maupun non-enzim yaitu : 1. Polimerase DNA : enzim yang berfungsi mempolimerisasi nukleotida-nukleotida 2. Ligase DNA : enzim yang berperan menyambung DNA utas lagging 3. Primase DNA : enzim yang digunakan untuk memulai polimerisasi DNA pada lagging strand 4. Helikase DNA : enzim yang berfungsi membuka jalinan DNA double heliks 5. Single strand DNA-binding protein : mestabilkan DNA induk yang terbukaReplication fork berasal dari struktur yang disebut replication bubble yaitu daerahmenggelembung tempat pilinan DNA induk terpisah untuk berfungsi sebagi cetakan pada sintesisDNA.TranskripsiTranskripsi DNA merupakan proses pembentukan RNA dari DNA sebagai cetakan. Prosestranskripsi menghasilkan mRNA, rRNA dan tRNA. Pembentukan RNA dilakukan oleh enzimRNA polymerase. Proses transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu : 1. Inisiasi : enzim RNA polymerase menyalin gen, sehingga pengikatan RNA polymerase terjadi pada tempat tertentu yaitu tepat didepan gen yang akan ditranskripsi. Tempat pertemuan antara gen (DNA) dengan RNA polymerase disebut promoter. Kemudian RNA polymerase membuka double heliks DNA. Salah satu utas DNA berfungsi sebagai cetakan.Nukleotida promoter pada eukariot adalah 5′-GNNCAATCT-3′ dan 5′- TATAAAT-3′. Simbul Nmenunjukkan nukleotida (bisa berupa A, T, G, C). Pada prokariot, urutan promotornya adalah 5′-TTGACA-3′ dan 5′-TATAAT-3′. 1. Elongasi : Enzim RNA polymerase bergerak sepanjang molekul DNA, membuka double heliks dan merangkai ribonukleotida ke ujung 3′ dari RNA yang sedang tumbuh. 2. Terminasi : terjadi pada tempat tertentu. Proses terminasi transkripsi ditandai dengan terdisosiasinya enzim RNA polymerase dari DNA dan RNA dilepaskan.mRNA pada eukariota mengalami modifikasi sebelum ditranslasi, sedangkan pada prokariotamisalnya pada bakteri, mRNA merupakan transkripsi akhir gen. mRNA yang baru ditranskripujung 5′nya adalah pppNpN, dimana N adalah komponen basa-gula nukleotida, p adalah fosfat.mRNA yang masak memiliki struktur 7mGpppNpN, dimana 7mG adalah nukleotida yangmembawa 7 metil guanine yang ditambahkan setelah transkripsi. Pada ujung 3′ terdapatpNpNpA(pA)npA. Ekor poli A ini ditambahkan berkat bantuan polymerase poli (A). tetapimRNA yang menyandikan histon, tidak memiliki poli A.Hasil transkripsi merupakan hasil yang memiliki intron (segmen DNA yang tidak menyandikaninformasi biologi) dan harus dihilangkan, serta memiliki ekson yaitu ruas yang membawainformasi biologis. Intron dihilangkan melalui proses yang disebut splicing. Proses splicingterjadi di nukleus.
  4. 4. Splicing dimulai dengan terjadinya pemutusan pada ujung 5′, selanjutnya ujung 5′ yang bebasmenempelkan diri pada suatu tempat pada intron dan membentuk struktur seperti laso yangterjadi karena ikatan 5′-2′fosfodiester. Selanjutnya tempat pemotongan pada ujung 3 terputussehingga dua buah ekson menjadi bersatu.rRNA dan tRNA merupakan hasil akhir dari proses transkrips, sedangkan mRNA akanmengalami translasi.tRNA adalah molekul adaptor yang membaca urutan nukleotida pada mRNA dan mengubahnyamenjadi asam amino. Struktur molekul tRNA adalah seperti daun semanggi yang terdiri dari 5komponen yaitu 1. Lengan aseptor: merupakan tempat menempelnya asam amino, 2. Lengan D atau DHU: terdapat dihidrourasil pirimidin, 3. Lengan antikodon: memiliki antikodon yang basanya komplementer dengan basa pada mRNA 4. Lengan tambahan 5. Lengan TUU: mengandung T, U dan CTranslasiPada prokariota yang terdiri dari satu ruang, proses transkripsi dan translasi terjadi bersama-sama. Translasi merupakan proses penerjemahan kodon-kodon pada mRNA menjadi polipeptida.Dalam proses translasi, kode genetic merupakan aturan yang penting. Dalam kode genetic,urutan nukleotida mRNA dibawa dalam gugus tiga - tiga. Setiap gugus tiga disebut kodon.Dalam translasi, kodon dikenali oleh lengan antikodon yang terdapat pada tRNA.Mekanisme translasi adalah: 1. Inisiasi. Proses ini dimulai dari menempelnya ribosom sub unit kecil ke mRNA. Penempelan terjadi pada tempat tertentu yaitu pada 5′-AGGAGGU-3′, sedang pada eukariot terjadi pada struktur tudung (7mGpppNpN). Selanjutnya ribosom bergeser ke arah 3′ sampai bertemu dengan kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon awal. Asam amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin. Metionin adalah asam amino yang disandi oleh AUG. pada bakteri, metionin diubah menjadi Nformil metionin. Struktur gabungan antara mRNA, ribosom sub unit kecil dan tRNA-Nformil metionin disebut kompleks inisiasi. Pada eukariot, kompleks inisiasi terbentuk dengan cara yang lebih rumit yang melibatkan banyak protein initiation factor. 2. Elongation. Tahap selanjutnya adalah penempelan sub unit besar pada sub unit kecil menghasilkan dua tempat yang terpisah . Tempat pertama adalah tempat P (peptidil) yang ditempati oleh tRNA-Nformil metionin. Tempat kedua adalah tempat A (aminoasil) yang terletak pada kodon ke dua dan kosong. Proses elongasi terjadi saat tRNA dengan antikodon dan asam amino yang tepat masuk ke tempat A. Akibatnya kedua tempat di ribosom terisi, lalu terjadi ikatan peptide antara kedua asam amino. Ikatan tRNA dengan Nformil metionin lalu lepas, sehingga kedua asam amino yang berangkai berada pada tempat A. Ribosom kemudian bergeser sehingga asam amino- asam amino-tRNA berada pada tempat P dan tempat A menjadi kosong. Selanjutnya tRNA dengan antikodon yang tepat dengan kodon ketiga akan masuk ke tempat A, dan proses berlanjut seperti sebelumnya.
  5. 5. 3. Terminasi. Proses translasi akan berhenti bila tempat A bertemu kodon akhir yaitu UAA, UAG, UGA. Kodon-kodon ini tidak memiliki tRNA yang membawa antikodon yang sesuai. Selanjutnya masuklah release factor (RF) ke tempat A dan melepaska rantai polipeptida yang terbentuk dari tRNA yang terakhir. Kemudian ribosom berubah menjadi sub unit kecil dan besar.Pustaka:Albert, B., D. Bray, J. lewis, M. Raff, K. Roberts, J.D. Watson. 1994. Molecular Biology of the cell.Garland Publishing, Inc, New York.Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi. Alih bahasa lestari, R. et al. safitri, A.,Simarmata, L., Hardani, H.W. (eds). Erlangga, Jakarta.Reksoatmodjo, S.M.I. 1993. Biologi Sel. Departemen Pendidikan dan kebudayaan, Direktorat JendralPendidikan Tinggi, Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan, Pendidikan Tinggi.Watson, J.D., T.A. Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. 2008. Molecular Biology of TheGene. Pearson Education, Inc, San Francisco.

×