Mutasi Gen

Mutasi GenAprianus Musa Dopong(102011156)

Kelompok PBL 9

Email: [email protected]

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Jl. Terusan Arjuna no. 6, Jakarta 11510

Pendahuluan

Gen adalah unit pewarisan sifat bagi organisme hidup. Bentuk fisiknya adalah urutan DNA yang

menyandi suatuprotein, polipeptida, atau seuntai RNA yang memiliki fungsi bagi organisme

yang memilikinya. Batasan modern gen adalah suatu lokasitertentu pada genom yang

berhubungan dengan pewarisan sifat dan dapat dihubungkan dengan fungsi sebagai regulator

(pengendali), sasarantranskripsi, atau peran-peran fungsional lainnya[1][2]. Penggunaan "gen"

dalam percakapan sehari-hari (misalnya "gen cerdas" atau "gen warna rambut") sering kali

dimaksudkan untuk alel: pilihan variasi yang tersedia oleh suatu gen. Meskipun ekspresi alel

dapat serupa, orang lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang

secara fenotipik berbeda. Gen diwariskan oleh satu individu kepada keturunannya melalui suatu

proses reproduksi, bersama-sama dengan DNA yang membawanya. Dengan demikian, informasi

yang menjaga keutuhan bentuk dan fungsi kehidupan suatu organisme dapat terjaga.

Tujuan

1. Menjelaskan tentang replikasi

2. Menjelaskan tentang transkripsi

3. Menjelaskan tentang translasi

4. Menjelaskan tentang fungsi, komposisi, dan ikatan protein

5. Menjelaskan tentang mutasi gen

Isi

1. Replikasi

Replikasi DNA adalah proses membuat salinan DNA. DNA bereplikasi dengan replikasi

semi-konservatif, yang berarti bahwa satu helai induk helix ganda adalah kekal dalam setiap

molekul DNA baru. Meselson dan Stahl adalah ilmuwan yang menunjukkan bahwa DNA

mengikuti model semi-konservatif. Mereka mampu menyangkal replikasi konservatif, dimana

semua DNA induk dilestarikan dalam molekul asli, setelah hanya satu putaran replikasi DNA.

Setelah empat ulangan lagi, mereka juga menyangkal replikasi dispersif, yang menunjukkan

bahwa DNA baru terdiri alternating induk dan anak DNA.1

Replikasi DNA yang terjadi, disebut replikasi semikonservatif, karena masing-masing dari

kedua rantai DNA induk bertindak sebagai cetakan/templat untuk pembuatan dua rantai DNA

dengan untai ganda yang baru.1

Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda DNA. Pada sel, replikasi DNA

terjadi sebelum pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada

eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase S siklus sel, sebelum

mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang

membantu pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses

replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai

polimerase (PCR).

Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika

DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-

ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda

tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA.

Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru

berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA

baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut

primer.1

DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida—dalam

hal ini, deoksiribonukleotida—ke ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang

tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru disintesis dari arah 5'→3', sedangkan DNA

polimerase bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'→5'. Namun demikian, salah satu untaian

DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'→5', sementara untaian lainnya berorientasi

5'→3', dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5'→3'. Oleh karena

itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut.1

Replikasi DNA. Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai

tunggal oleh enzim helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan

untai DNA. Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10)

untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk oligonukleotida

RNA yang disebut primer (5) dan molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai

tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian

tunggal DNA baru yang disebut leading strand (2) dan lagging strand (1). DNA polimerase yang

membentuk lagging strand harus mensintesis segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut

fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4) kemudian menyambungkan potongan-potongan

lagging strand tersebut.1

Pembentukan leading strand

Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA yang disintesis

dengan arah 5'→3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu

membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA

berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.1

Pembentukan lagging strand

Lagging strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan dengan leading

strand pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebut fragmen

Okazaki. Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian

dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA

dengan arah 5'→3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H

dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang

tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki

tersebut sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap.

Dinamika pada garpu replikasi

Bukti-bukti yang ditemukan belakangan ini menunjukkan bahwa enzim dan protein yang terlibat

dalam replikasi DNA tetap berada pada garpu replikasi sementara DNA membentuk gelung

untuk mempertahankan pembentukan DNA ke dua arah. Hal ini merupakan akibat dari interaksi

antara DNA polimerase, sliding clamp, dan clamp loader.1

Sliding clamp pada semua jenis makhluk hidup memiliki struktur serupa dan mampu berinteraksi

dengan berbagai DNA polimerase prosesif maupun non-prosesif yang ditemukan di sel. Selain

itu, sliding clamp berfungsi sebagai suatu faktor prosesivitas. Ujung-C sliding clamp membentuk

gelungan yang mampu berinteraksi dengan protein-protein lain yang terlibat dalam replikasi

DNA (seperti DNA polimerase dan clamp loader). Bagian dalam sliding clamp memungkinkan

DNA bergerak melaluinya. Sliding clamp tidak membentuk interaksi spesifik dengan DNA.

Terdapat lubang 35A besar di tengah clamp ini. Lubang tersebut berukuran sesuai untuk dilalui

DNA dan air menempati tempat sisanya sehingga clamp dapat bergeser pada sepanjang DNA.

Begitu polimerase mencapai ujung templat atau mendeteksi DNA berutas ganda (lihat di bawah),

sliding clamp mengalami perubahan konformasi yang melepaskan DNA polimerase.2

Clamp loader merupakan protein bersubunit banyak yang mampu menempel pada sliding clamp

dan DNA polimerase. Dengan hidrolisis ATP, clamp loader terlepas dari sliding clamp sehingga

DNA polimerase menempel pada sliding clamp. Sliding clamp hanya dapat berikatan pada

polimerase selama terjadinya sintesis utas tunggal DNA. Jika DNA rantai tunggal sudah habis,

polimerase mampu berikatan dengan subunit pada clamp loader dan bergerak ke posisi baru

pada lagging strand. Pada leading strand, DNA polimerase III bergabung dengan clamp loader

dan berikatan dengan sliding clamp.2

2. Transkripsi

Transkripsi merupakan tahapan penting dalam sintesis protein atau ekspresi gen. Proses

transkripsi terjadi pada nukleus (prokaryotik: nukleoid) di mana DNA diterjemahkan menjadi

kode-kode dalam bentuk basa nitrogen membentuk rantai RNA yang bersifat single strain.

Namun, pada rantai RNA yang terbentuk basa Timin digantikan dengan basa Urasil. Pada

prokaryotik, rantai RNA langsung ditranslasikan sebelum transkripsi selesai. Sedangkan pada

eukaryotik, rantai di bawah menuju sitoplasma (ribosom) untuk ditranslasi menjadi produk gen.

Pembentukan RNA pada proses transkripsi melibatkan enzim RNA polymerase.2

Transkripsi mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa dengan sintesis/replikasi DNA,

yaitu:2

Adanya sumber basa nitrogen berupa nukleosida trifosfat. Bedanya dengan sumber basa

untuk sintesis DNA hanyalah pada molekul gula pentosanya yang tidak berupa

deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa timin tetapi digantikan oleh urasil.

Jadi, keempat nukleosida trifosfat yang diperlukan adalah adenosin trifosfat (ATP),

guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP).

Adanya untai molekul DNA sebagai cetakan. Dalam hal ini hanya salah satu di antara

kedua untai DNA yang akan berfungsi sebagai cetakan bagi sintesis molekul RNA.

Untai DNA ini mempunyai urutan basa yang komplementer dengan urutan basa RNA

hasil transkripsinya, dan disebut sebagai pita antisens. Sementara itu, untai DNA

pasangannya, yang mempunyai urutan basa sama dengan urutan basa RNA, disebut

sebagai pita sens. Meskipun demikian, sebenarnya transkripsi pada umumnya tidak

terjadi pada urutan basa di sepanjang salah satu untai DNA. Jadi, bisa saja urutan basa

yang ditranskripsi terdapat berselang-seling di antara kedua untai DNA. 

Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti halnya arah sintesis DNA

Gugus 3’- OH pada suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 5’- trifosfat pada

nukleotida berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester dengan membebaskan dua

atom pirofosfat anorganik (PPi). Reaksi ini jelas sama dengan reaksi polimerisasi DNA.

Hanya saja enzim yang bekerja bukannya DNA polimerase, melainkan RNA

polimerase. Perbedaan yang sangat nyata di antara kedua enzim ini terletak pada

kemampuan enzim RNA polimerase untuk melakukan inisiasi sintesis RNA tanpa

adanya molekul primer.  

Pengenalan promoter

Agar molekul DNA dapat digunakan sebagai cetakan dalam sintesis RNA, kedua untainya

harus dipisahkan satu sama lain di tempat-tempat terjadinya penambahan basa pada RNA.

Selanjutnya, begitu penambahan basa selesai dilakukan, kedua untai DNA segera menyatu

kembali. Pemisahan kedua untai DNA pertama kali terjadi di suatu tempat tertentu, yang

merupakan tempat pengikatan enzim RNA polimerase di sisi 5’ (upstream) dari urutan basa

penyandi (gen) yang akan ditranskripsi. Tempat ini dinamakan promoter.2

Inisiasi

Setelah mengalami pengikatan oleh promoter, RNA polimerase akan terikat pada suatu

tempat di dekat promoter, yang dinamakan tempat awal polimerisasi atau tapak

inisiasi (initiation site). Tempat ini sering dinyatakan sebagai posisi +1 untuk gen yang akan

ditranskripsi. Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan di tapak inisiasi dan sintesis RNA

pun segera dimulai.2

Elongasi

Pengikatan enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya pada untai DNA cetakan

membentuk kompleks transkripsi. Selama sintesis RNA berlangsung kompleks transkripsi akan

bergeser di sepanjang molekul DNA cetakan sehingga nukleotida demi nukleotida akan

ditambahkan kepada untai RNA yang sedang diperpanjang pada ujung 3’ nya. Jadi, elongasi atau

polimerisasi RNA berlangsung dari arah 5’ ke 3’, sementara RNA polimerasenya sendiri

bergerak dari arah 3’ ke 5’ di sepanjang untai DNA cetakan.2

Terminasi

Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau

terlepasnya enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA cetakan.

Begitu pula halnya dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika RNA polimerase

mencapai urutan basa tertentu yang disebut dengan terminator.2

Terminasi transkripsi dapat terjadi oleh dua macam sebab, yaitu terminasi yang hanya

bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi diri) dan terminasi yang memerlukan

kehadiran suatu protein khusus (protein rho). Di antara keduanya terminasi diri lebih umum

dijumpai. Terminasi diri terjadi pada urutan basapalindrom yang diikuti oleh beberapa adenin

(A). Urutan palindrom adalah urutan yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh

karena urutan palindom ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka molekul RNA

yang dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan kala (loop).

Inisiasi transkripsi tidak harus menunggu selesainya transkripsi sebelumnya. Hal ini karena

begitu RNA polimerase telah melakukan pemanjangan 50 hingga 60 nukleotida, promoter dapat

mengikat RNA polimerase yang lain. Pada gen-gen yang ditranskripsi dengan cepat reinisiasi

transkripsi dapat terjadi berulang-ulang sehingga gen tersebut akan terselubungi oleh sejumlah

molekul RNA dengan tingkat penyelesaian yang berbeda-beda.

3. Translasi

Translasi merupakan proses penerjemahan kodon-kodon pada mRna menjadi polipeptida.

Hanya mRna yang akan disintesis menjadi protein sedangakn tRna dan rRna tidak

disintesis menjadi protein. Translasi berlangsung pada ribosom, didalam proses translasi

kode-kode genetik merupakan aturan yang penting. Urutan nukleotida mRNA dibawa

dalam gugus tiga – tiga.  Setiap gugus tiga disebut kodon. Dalam translasi, kodon dikenali

oleh lengan antikodon yang terdapat pada tRNA. Proses translasi 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. Ribosom

bergeser ke arah 3’ sampai bertemu dengan kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon awal.

Asam amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin. 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 tRA yang membawa

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 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. 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 pecah menjadi sub unit kecil dan besar.3

4. Protein

Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang

merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain

dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon,hidrogen, oksigen, nitrogen dan

kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi

semua sel makhluk hidup dan virus.3

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan

dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan

sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem

kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam

transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam

amino bagiorganisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).3

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid,

dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein

merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan

oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang

dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagitranslasi yang

dilakukan ribosom .   Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino

proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi

penuh secara biologi.4

Struktur protein

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat

satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):4

struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang

dihubungkan melalui ikatan peptida (amida).Frederick Sanger merupakan

ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada

protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara

asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk

dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino

menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa

translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut

memicu mutasi genetik.

struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai

rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen.

Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:

alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam

amino berbentuk seperti spiral;

beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang

tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan

hidrogen atau ikatan tiol (S-H);

beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan

gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").

struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur

sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein

dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang

stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur

kuartener.

contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.

Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis

protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino

ditentukan dengan instrumenamino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan

menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri

massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.4

Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular

dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).[6] Spektrum CD dari puntiran-

alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta

menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur

sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I

dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi,

komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.4

Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-

350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein

yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai

polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda

dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah,

maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah

yang membedakan strukturdomain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener,

setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.4

Kenyataannya, seluruh protein yang ada di dunia ini merupakan kombinasi dari dua

puluh macam asam amino, baik esensial maupun non esensial.4

Fungsi protein

Protein terdiri atas polimer linear dari asam amino dan  terdapat kurang lebih 17%

dari jumlah seluruh polimer yang berada di dalam tubuh. Fungsi molekul protein adalah

untuk memelihara struktur tubuh (seperti kolagen), untuk fasilitas pergerakan (seperti actin

dan myosin untuk kontraksi otot), dalam transportasi (seperti transportasi oksigen oleh

hemoglobin, system transportasi pada membran sel), dalam metabolism (seperti enzim),

dalam regulasi (seperti factor-faktor pertumbuhan, dan factor-faktor transkripsi), dan dalam

fungsi imun (seperti immunoglobulin). Meskipun bermacam-macam fungsi dari protein

tubuh, dapat disimpulkan pada satu nomor besar dari perbedaan jenis-jenis protein,

setengah dari protein tubuh berisi hanya empat yaitu struktur protein kolagen, actin, dan

myosin, dan juga protein transportasi oksigen yaitu hemoglobin.5

Protein tubuh didistribusikan ke berbagai organ, dengan jumlah terbanyak (kurang-

lebih 40%) dalam jaringan otot. Dalam penambahan untuk daya penggerak dan bekerja,

otot protein juga mengandung asam amino yang dapat dimobilisasi saat terjadi stress. Otot

protein tidak memiliki bentuk yang berbeda, seperti glikogen, atau lemak, dan kekurangan

otot protein akan berdampak pada fungsi protein.5

Fungsi jaringan otot adalah memberikan prioritas yang lebih rendah dari pada

terhadap fungsi jaringan perut, seperti hati dan usus, yang kandungan proteinnya kurang

lebih 10%. dan Sekitar 30% dari protein tubuh ini terdapat dalam kulit, darah, dan kedua

lesi kulit dan dampak anemia berpengaruh terhadap kekurangan protein. Beberapa protein

seperti kolagen akan dihancurkan jika terjadi masa kekurangan nutrisi pada tubuh, hal ini

terjadi bukan dikarenakan protein kurang penting tetapi jenis protein tersebut sangat mudah

rusak.5

Beberapa fungsi protein tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut : (Almatsier,

prinsip dasar ilmu gizi,2005):5

Pertumbuhan dan pemeliharaan

Karena sebagian protein tubuh berbentuk hormon pertumbuhan, maka fungsi

protein termasuk dalam pertumbuhan dan pemeliharaan. dengan proses sintesis

dan degradasi protein, pertumbuhan dan pemeliharan sel maupun jaringan tubuh

yang rusak tetap akan tertangani dengan baik oleh protein tubuh.

Pembentukan ikaan-ikatan esensial tubuh

Hormon-hormon tubuh dan enzim merupakan bentukan ikatan-ikatan tubuh yang

bertindak sebagai katalisator atau membantu perubahan-perubahan biokimia yang

terjadi didalam tubuh. dengan mengonsumsi protein yang cukup maka ikatan-

ikatan ini akan berfungsi dengan baik.

Mengatur keseimbangan air

Cairan dalam tubuh manusia dipisahkan oleh membran-membaran sel. membran-

membran sel ini dneganbantuan protein memiliki funsi untuk menjaga

homeostatis dari cairan itu sendiri, salah satu masalah yang timbul jika terjadi

kekurangan protein, adalah dengan terjadinya edema pada bagian tubuh tertentu.

Netralitas tubuh

Sebagian besar jarignan tubuh membutuhkan pH netral untuk menjalankan

fungsinya, dan protein dapat bereaksi terhadap asam dan basa dalam tubuh untuk

menjaga pH pada kondisi konstan.

Pembentukan antibodi

Tinggi-rendahnya daya tahan tubuh sangat bergantung pada pembentukan

antibodi dalam tubuh. dan kemampuan tubuh untuk memproduksi antibodi ini

sangat bergantung pada tinggi rendahnya protein tubuh. sebab protein tubuhlah

yang mampu untuk membentuk enzim-enzim yang berguna dalam pembentukan

antibodi ini.

Mengangkut zat gizi

Dalam hal transportasi sari-sari makanan dalam tubuh protein juga memiliki andil

yang sangat besar, sebab sebagian besar dari zat-zat gizi didalam tubuh hanya bisa

diangkut oleh protein.

Juga sebagai sumber energi

Dengan mengetahui fungsi protein yang sangat penting untuk tubuh kita perlu

pula diketahui beberapa sumber makanan yang kaya akan protein. yaitu sumber

makanan hewani seperti telur, susu, ikan, daging, unggas, dan kerang. untuk

sumber protein nabati antara lain kacang kedelai, dan hasil olahanya seperti tempe

dan tahu, serta jenis kacang-kacangan lainnya.

Komposisi protein

Protein terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan, dalam beberapa kasus,

belerang. Protein adalah satu-satunya senyawa organic yang mengandung nitrogen,

sebuah fakta yang menjadikannya kedua penting dan berpotensi beracun.1,2

Asam amino merupakan unit dasar struktur protein. Beberapa dari asam amino ini

dapat synthesized lain dari asam amino (disebut sebagai nonessential asam amino),

sementara beberapa harus diperoleh dari makanan (disebut sebagai asam amino

essensial).2

1. Asam Amino

a. Struktur asam amino dan nama asam amino penyusun protein

Asam amino yang terjadi secara alami sebagai penyusun protein mempunyai

gugus amino (NH2) dan gugus karboksilat (COOH) yang terikat pada atom yang

sama yaitu pada atom karbon alfa. Oleh karena itu asam amino ini disebut asam

α-amino dan secara umum rumus strukturnya dapat digambarkan seperti dibawah

ini.

Struktur asam amino α

Suatu asam amino-α terdiri atas:

a. Atom C α. Disebut α karena bersebelahan dengan gugus karboksil (asam).

b. Atom H yang terikat pada atom C α.

c. Gugus karboksil yang terikat pada atom C α.

d. Gugus amino yang terikat pada atom C α.

e. Gugus R yang juga terikat pada atom C α.

Contoh struktur dari beberapa asam amino

Perbedaan antara asam amino yang satu dengan asam amino yang lain disebabkan

oleh perbedaan gugus R yang disebut rantai samping. Ada 20 asam amino yang bertindak

sebagai pembangun molekul protein, rumus strukturnya, nama umum dan singkatannya

diberikan dapat dilihat dibawah ini :5

N

o.

Nama Singkatan Sturktur Sifat gugus

rantai samping

1 Alanin Ala hidropibik

2

Valin* Val

3 Leusin* Leu

4 Triptofan* Trp

5 Metionin* Met

6 Isoleusin* Ile

7 Prolin Pro

8 Fenilalanin* Phe

9 Serin Ser Polar tak

bermuatan

10 Glisin Gly

11 Threonin* Thr

12 Sistein Cys

13 Asparagin Asn

14 Glutamin Gln

15 Tirosin Tyr

16 Asam

aspartat

Asp Bermuatan

negative pada

PH 7 (asam)

17 Asam

glutamate

Glu

18 Arginin Arg Bermuatan

positif pada

PH 7 (basa)

19 Lisin* Lys

20 Histidin His

Ikatan protein

Setiap mahluk hidup memiliki beragam protein yang terbentuk dari 20 asam amino

sama jenis yang yang membentuk dunia protein yang beragam. Asam Amino adalah zat

pembangun tubuh, membentuk antibodi,memperbaiki jaringan, membangun RNA & DNA;

menyebarkan oksigen ke seluruh tubuh dan ikut dalam aktifitas otot. Terdapat sejenis zat

medium yang terbentuk dari asam amino yang mempunyai ciri khas protein, tapi tidak

sama dengan protein, yang disebut peptida. Peptida: asam amino dapat terangkai satu sama

lain dalam suatu rantai yang disebut “Ikatan Peptida”. Ikatan peptida ini dapat disebut juga

sebagai ikatan amida. Kedua puluh macam asam amino saling berikatan, dengan urutan

yang beraneka ragam untuk membentuk protein. Proses pembentukan protein dari asam-

asam amino ini dinamakan sintesis protein. Ikatan antara asam amino yang satu dengan

lainnya disebut ikatan peptida. 2,3

Ikatan peptida merupakan ikatan yang terbentuk ketika atom karbon pada gugus

karboksil suatu molekul berbagi elektron dengan atom nitrogen pada gugus amina molekul

lainnya. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi kondensasi, hal ini ditandai dengan lepasnya

molekul air ketika reaksi berlangsung. Hasil dari ikatan ini merupakan ikatan CO-NH, dan

menghasilkan molekul yang disebut amida. Ikatan peptida ini dapat menyerap panjang

gelombang 190-230 nm.3

Pembentukan Ikatan Peptida

Ikatan peptida dapat dirusak atau diputus dengan melakukan hidrolisis. Ikatan peptida

terbentuk dari protein yang mempunyai kecenderungan untuk putus secara spontan ketika

terdapat air. Dari hasil pemutusan tersebut, dilepaskan energi sebesar 10 kJ/mol. Namun,

proses pemutusan terjadi sangat lambat. Pada umumnya, organisme menggunakan enzim

untuk membantu proses pemutusan atau pembentukan ikatan peptida untuk mempercepat

reaksi.3

5. Mutasi gen

Mutasi gen atau mutasi titik adalah mutasi yang terjadi karena perubahan pada satu pasang

basa DNA suatu gen. Perubahan DNA menyebabkan perubahan kodon-kodon RNA d, yang

akhirnya menyebabkan perubahan asam amino tertentu pada protein yang dibentuk. Perubahan

protein atau enzim akan menyebabkan perubahan metabolisme dan fenotip organisme. Besar

kecilnya jumlah asam amino yang berubah akan menentukan besar kecilnya perubahan fenotip

pada organisme tersebut. Ada dua mekanisme mutasi gen, yaitu subtitusi pasangan basa dan

penambahan atau pengurangan pasangan basa.4

a. Subtitusi pasangan basa

Subtitusi pasangan basa ialah pergantian satu pasang nukleotida oleh pasangan

nukleotida lainnya. Subtitusi pasangan basa ada dua macam, yaitu transisi dan tranversi.

Transisi adalah penggantian satu basa purin oleh basa purin yang lain, atau penggantian

basa pirimidin menjadi basa pirimidin yang lain. Transisi sesama basa purin, misalnya basa

adenin diganti menjadi basa guanin atau sebaliknya. Sedangkan, transisi sesama basa

pirimidin, misalnya basa timin diganti oleh basa sitosin atau sebaliknya.

Tranversi adalah penggantian basa purin oleh basa pirimidin, atau basa pirimidin oleh

basa purin. Tranversi basa purin oleh basa pirimidin, misalnya basa adenin atau guanin

diganti menjadi basa timin atau sitosin. Tranversi basa pirimidin oleh basa purin, misalnya

basa timin atau sitosin menjadi basa adenin atau guanin.

Subtitusi pasangan basa ini kadang-kadang tidak menyebabkan perubahan protein,

karena adanya kodon sinonim (kodon yang terdiri atas tiga urutan basa yang berbeda, tetapi

menghasilkan asam amino yang sama). Misalnya, basa nitrogen pada DNA adalah CGC

menjadi CGA sehingga terjadi perubahan kodon pada RNA-d dari GCG menjadi GCU.

Sedangkan, asam amino yang dipanggil sama, yaitu arginin.

b. Penambahan atau pengurangan pasangan basa

Mutasi gen yang lain adalah perubahan jumlah basa akibat penambahan atau

pengurangan basa. Penambahan atau pengurangan basa pada DNA dapat menyebabkan

perubahan sederetan kodon RNA-d yang terdapat di belakang titik perubahan tersebut,

berarti juga akan terjadi perubahan asam amino yang disandikan melalui RNA-d tersebut.

Akibat lain dari penambahan atau pengurangan basa adalah terjadinya pergeseran kodon

akhir pada RNA-d. Pergeseran kodon akhir menyebabkan rantai polipeptida mutan menjadi

lebih panjang atau lebih pendek. Mutasi ini disebut juga mutasi ubah rangka karena

menyebabkan perubahan ukuran pada DNA maupun polipeptida. 4

Mutasi ubah rangka ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu penambahan basa (adisi)

dan pengurangan basa (delesi).5

Mutasi karena penambahan basa, misalnya basa DNA awalnya AGC-GTC menjadi

TAG-CGT-C… . Sedangkan, jika basa DNA tersebut mengalami pengurangan basa maka

urutannya menjadi GCG-TC... . Penambahan atau pengurangan basa dapat terjadi di bagian

awal, di tengah, atau di akhir.5

Kesimpulan

Daftar pustaka

1. Elizabeth Pennisi (2007). "DNA Study Forces Rethink of What It Means to Be a

Gene". Science 316 (5831): 1556–1557.

2. Geoffrey M. Cooper (2005). "The Cell - A Molecular Approach". Boston University (ed. 2)

(Sunderland (MA): Sinauer Associates). hlm. Heredity, Genes, and DNA.

3. Gregory S, et. al. (2006). "The DNA sequence and biological annotation of human

chromosome 1". Nature 441 (7091): 315–21.

4. Mandelkern M, Elias J, Eden D, Crothers D (2003). "The dimensions of DNA in

solution". J Mol Biol 152 (1): 153–61.

5. Anthony JF Griffiths, Jeffrey H Miller, David T Suzuki, Richard C Lewontin, and William

M Gelbart (2000). "An Introduction to Genetic Analysis". University of British Columbia,

University of California, Harvard University (ed. 7) (W. H. Freeman). hlm. Properties of

RNA.