YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Transkripsi, translasi dan replikasi

Tugas Biologi Sel

TRANSKRIPSI, TRANSLASI DAN REPLIKASI

Oleh

Afifi Rahmadetiassani (083112620150008)

FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS NASIONAL, JAKARTA

2010

Page 2: Transkripsi, translasi dan replikasi

TRANSKRIPSI, TRANSLASI DAN REPLIKASI

DNA (DEOXYRIBO NUCLEIC ACID)

DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN)

merupakan tempat penyimpanan informasi. Pada tahun 1953, Frances Crick dan

James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks

beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick. DNA

merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang

berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA heliks ganda dan berpilin ke

kanan. .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

Gambar 1. Struktur kimia komponen penyusun DNA

1

Page 3: Transkripsi, translasi dan replikasi

Baik purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuk

suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang

merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.Prekursor merupakan suatu

unsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugus

fosfat membentuk nukleotida atau deoksiribonukleotida. DNA tersusun dari empat

jenis monomer nukleotida (Aryulina, 2007).

Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama

rata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama dengan

jumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitosin (C) selalu sama.

Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff. Adenin (A) selalu berpasangan dengan

timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selalu

berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G) (Ayu,

2007).

Gambar 2. Susunan basa nitrogen pada DNA. Adenin berpasangan dengan timin

sedangkan guanin berpasangan dengan sitosin.

2

Page 4: Transkripsi, translasi dan replikasi

Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan ikatan

hidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut. Karena perubahan jumlah

hidrogen ini, tidak mengeherankan bahwa ikatan C ≡ G memerlukan tenaga yang

lebih besar untuk memisahkannya. DNA merupakan makromolekul yang struktur

primernya adalah polinukleotida rantai rangkap berpilin.Sturktur ini diibaratkan

sebagai sebuah tangga.Anak tangganya adalah susunan basa nitrogen, dengan ikatan

A-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 kimia

melalui ikatan fosfodiester. DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu

polaritas. Polaritas tersebut dikarenakan salah satu ujung rantai DNA merupakan

gugus 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 atau

bidireksionalitas 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 rantai

polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara anti paralel (Ayu,

2007).

RNA (RIBO NUCLEIC ACID)

RNA ( Ribo Nucleic Acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul

yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik. RNA sebagai

penyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan

retrovirus. RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasi

untuk sintesis protein. RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim ) yang

3

Page 5: Transkripsi, translasi dan replikasi

dapat 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 terdiri

dari 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 molekul

yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar

untuk sintesis DNA. Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk

suatu nukleotida atau ribonukleotida. RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu

fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek

dibandingkan DNA (http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-

dan-rna/).

RNA dibedakan menjadi dua kelompok utama yaitu RNA genetik dan RNA

non-genetik. RNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai

pembawa keterangan genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup

tertentu yang tidak memiliki DNA, misalnya virus. Ketika virus ini menyerang sel

hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian

ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru. Dalam hal ini fungsi

RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam

mengatur aktivitas sel (http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/).

RNA non-genetik tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetik

sehingga 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

4

Page 6: Transkripsi, translasi dan replikasi

( 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 polinukleotida

berbentuk pita tunggal linier dan disintesis di dalam nukleus. Panjang pendeknya

RNAd berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun.

Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodon

yang terdapat di dalam molekul RNAd yang bersangkutan. RNAd bertindak sebagai

pola cetakan pembentuk polipeptida. RNAd membawa kode-kode genetik

komplemen dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. RNAd ini

dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam

plasma (http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/).

Gambar 3. Struktur RNAd

5

Page 7: Transkripsi, translasi dan replikasi

tRNA (transfer RNA) atau RNAt (RNA transfer)

RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke

ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian basa pendek yang

disebut dengan antikodon. Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang

berseberangan dengan ujung antikodon. Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya

RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis

protein, yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd

(Ayu,2007).

Gambar 4. Struktur RNAt

6

Page 8: Transkripsi, translasi dan replikasi

rRNA (ribosomal RNA) atau RNAr (RNa ribosomal)

RNA ini disebut ribosomal RNA karena RNAr merupakan komponen

struktural 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/).

Gambar 5. Struktur RNAr

PERBEDAAN ANTARA DNA DAN RNA

DNA dan RNA memiliki perbedaan, hal ini dapat dilihat tabel ringkasannya

sebagai berikut (http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-

rna/) :

7

Page 9: Transkripsi, translasi dan replikasi

Parameter DNA RNA

Komponen :

Gula

Basa nitrogen :

- Purin

- Pirimidin

Deoksiribosa

Adenin, Guanin

Timin, Sitosin

Ribosa

Adenin, Guanin

Urasil, Sitosin

Bentuk Rantai panjang, ganda, dan

berpilin (double helix)

Rantai pendek, tunggal, dan

tidak berpilin.

Letak Di dalam nukleus,kloroplas,

mitokondria

Di dalam nukleus,kloroplas,

mitokondria, sitoplasma.

Kadar Tetap Tidak tetap

SINTESIS PROTEIN

Semua aktivitas sel dikendalikan oleh aktivitas nukleus. Cara pengendalian ini

berkaitan dengan aktivitas nukleus memproduksi protein, dimana protein ini

merupakan penyusun utama dari semua organel sel maupun penggandaan kromosom.

Contoh protein yang dapat dihasilkan seperti protein struktural yang digunakan

sebagai penyusun membran sel dan protein fungsional (misalnya enzim) yang

digunakan 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 untuk

membentuk suatu protein diperlukan bahan dasar berupa asam amino. Polipeptida

dikatakan protein jika paling tidak memiliki berat molekul kira-kira 10.000. Di dalam

ribosom, asam amino-asam amino dirangkai menjadi polipeptida dengan bantuan

enzim tertentu. Polipeptida dapat terdiri atas 51 asam amino (seperti pada insulin)

sampai lebih dari 1000 asam amino (seperti pada fibroin, protein sutera). Macam

8

Page 10: Transkripsi, translasi dan replikasi

molekul polipeptida tergantung pada asam amino penyusunnya dan panjang

pendeknya 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 polipeptida

karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan

bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi

yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis

protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk

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 suatu

jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA ke

asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahap

pertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi mRNA.

Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode genetik

pada RNAd menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan secara

skematis sebagai berikut (http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/).

Gambar 6. Dogma genetik

9

Page 11: Transkripsi, translasi dan replikasi

TRANSKRIPSI

Transkripsi adalah proses sintesa RNA dari sekuen DNA sebuah gen oleh

enzim RNA polimerase. RNA diproduksi dengan menggunakan

template/anti-sense/non-coding strand. Selama proses transkripsi, RNA disintesa

melalui polimerase NTPs. 3 - OH dari satu nukleotida bereaksi dengan 5 - fosfat

dari nukleotida yang lain, sehingga membentuk ikatan fosfodiester

(http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html).

Sintesa RNA yang diarahkan oleh DNA terjadi pada sel prokariota dan

eukriota. Pada sel prokariota, transkripsi terhenti tepat fase terminasi, ketika enzim

polimerase mencapai titik tersebut polimerase melepas RNA dan DNA. Pada sel

eukriota enzim-enzim memodifikasi kedua ujung melekul pra-mRNA. Tutup terdiri

guonosin trifosfat yang sudah dimodifikasi ditambahkan ke ujung 5 segera setelah

RNA dibuat (http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-

transkripsi.html).

Ekor poli (A) yang mengandung hingga 200 nukleotida adenin dilekatkan

pada ujung 3 , ujung yang terbentuk pemotongan di arah downstream dari terminasi

sinyal pengakhir AAUAA. Ujung-ujung termodifikasi ini membantu melindungi

RNA dari dagradasi, dan ekor poli (A) dapat mempermudah ekspor mRNA dari

nukleus Ketika mRNA mencapai sitoplasma, ujung-ujng termodifikasi bersama

protein 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 yang

dikandungnya dalam proses sintesis protein. Jika RNA rusak, maka akan segera

diganti dengan hasil kopian yang baru. Proses transkripsi ini terjadi di dalam inti sel

(nukleus). DNA tetap berada di dalam nukleus, sedangkan hasil transkripsinya

dikeluarkan dari nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. Namun pada

sel tumbuhan, transkripsi terjadi di dalam matriks pada mitokondria dan plastida

(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).

10

Page 12: Transkripsi, translasi dan replikasi

Pada proses transkripsi, rantai DNA digunakan untuk mencetak rantai tunggal

mRNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Enzim tersebut menempel pada

bagian yang disebut promoter, yang terletak sebelum gen. Pertama-tama, ikatan

hidrogen di bagian DNA yang akan disalin terbuka. Akibatnya, dua rantai DNA

berpisah. Salah satu DNA berfungsi sebagai pencetak atau sense, yang lain sebagai

antisense. Misalnya pencetak memiliki urutan basa G-A-G-A-C-T, dan pasangan

komplemen memiliki urutan C-T-C-T-G-A. Karena pencetaknya G-A-G-A-C-T,

maka mRNA hasil cetakannya C-U-C-U-G-A. Jadi, mRNA C-U-C-U-G-A

merupakan hasil kopian dari DNA C-T-C-T-G-A, dan merupakan komplemen dari

pencetak (http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).

Transkripsi terdiri dari tiga tahap, yaitu inisiasi (permulaan), elongasi

(perpanjangan) dan terminasi (pengakhiran) rantai RNA. Transkripsi mensintesis baik

RNAd, RNAt maupun RNAr. Namun hanya basa nitrogen yang terdapat pada RNAd

saja yang nantinya diterjemahkan menjadi asam amino (protein) (Ayu, 2007).

Inisiasi (Permulaan)

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi

disebut sebagai promoter. Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu

mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua

sub unit ribosom (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/)

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang

memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam

kompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan

untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang

datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa

ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, di

mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian,

proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca

ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam

11

Page 13: Transkripsi, translasi dan replikasi

amino 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 satu

per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak

dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan

diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan

komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali

masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida

(http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).

Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya

dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida.

Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam

ribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi

polipeptida (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).

Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon

molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul

mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk

mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit

ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan

peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru

tiba (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).

Terminasi (Pengakhiran)

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA

yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA

yang berfungsi sebagai kodon terminasi (kode stop) yang sesungguhnya. Pada sel

prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir kodon terminasi, yaitu

12

Page 14: Transkripsi, translasi dan replikasi

ketika polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA.

Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu

urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang jauh kira-kira 10 hingga 35

nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut

(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).

Sejumlah ATP diperlukan untuk membuat RNA polimerase mulai bergerak

dari ujung 3′ (ujung karboksil) berkas templat ke arah ujung 5′ (ujung amino). RNA

yang terbentuk dengan demikian berarah 5′ → 3′. Pergerakan RNA polimerase akan

berhenti apabila ia menemui urutan basa yang sesuai dengan kodon berhenti. Setelah

proses selesai, RNA polimerase akan lepas dari DNA

(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).

Gambar 7. Tahapan Transkripsi

13

Page 15: Transkripsi, translasi dan replikasi

TRANSLASI

Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada

pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu

polipeptida atau protein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang

menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA,

sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan

salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka.

mRNA membawa informasi urutan asam amino

(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).

Tempat translasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi

perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang

akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam

amino 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 yang

terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu.

Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap

tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA

saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asam

amino 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 yang

membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi

rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh

GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP

(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).

14

Page 16: Transkripsi, translasi dan replikasi

Insiasi

Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah

tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom.

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang

memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam

kompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan

untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya

(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).

Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak

hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk

rangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah

“ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara

berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang

membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah

ribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik

antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit

ribosom 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 satu

per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Kodon RNAd pada ribosom

membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul RNAt yang komplemen

dengannya. Molekul RNAr dari subunit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu

mengkatalis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba. Pada tahap ini, polipeptida memisahkan

diri dari RNAt tempat perlekatannya semula, dan asam amino pada ujung

karboksilanya berkaitan dengan asam amino yang dibwa oleh RNAt yang baru masuk

(Ayu, 2007).

15

Page 17: Transkripsi, translasi dan replikasi

Saat RNA berpindah tempat, antikodonnya tetap berkaitan dengan kodon

RNAt. RNAd bergerak bersama-sama dengan antikodon ini da bergeser ke kodon

berikutnya yang akan ditranslasi. Sementara itu, RNAt sekarang tanpa asam amino

karena telah diikatkan pada polipeptida yang sedang memanjang. Selanjutnya RNAt

keluar dari ribosom. RNAd bergerak melalui ribosom ke satu arah saja, mulai dari

ujung 5’. Hal ini sama dengan ribosom yang bergerak 5’→ 3’ pada RNAd. Hal yang

penting disini adalah ribosom dan RNAd bergerak relatif satu sama lain, dengan arah

yang sama, kodon demi kodon (Ayu, 2007).

Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom

mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon

stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk

menghentikan translasi (http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).

Gambar 8. Insiasi pada proses tranlasi

16

Page 18: Transkripsi, translasi dan replikasi

Gambar 9. Translasi pada proses translasi

REPLIKASI

Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA. Saat suatu sel membelah secara

mitosis, tiap-tiap sel hasila pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti

induknya.Dengan demikian, DNA harus secara tepat direplikasi sebelum proses

pembelahan dimulai. Hipotesis mengenai replikasi DNA dikemukakan setelah

muncul model DNA heliks ganda. Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya

sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama (Ayu, 2007).

Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru

yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan. Kemungkinan terjadinya

replikasi dapat melalui tiga model. Model pertama adalah model konservatif, yaitu

dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua dua

rantai DNA baru.

Model kedua disebut model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan

rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA

lama tersebut.Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua

rantai DNA lama digunakan sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru

(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/).

17

Page 19: Transkripsi, translasi dan replikasi

Gambar 10. Model replikasi DNA

Dari ketiga model replikasi tersebut, model semikonservatif merupakan model

yang tepat untuk proses replikasi DNA. Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku

bagi organisme prokariot maupun eukariot. Pada replikasi semikonservatif tangga

berpilin mengalami pembukaan terlebih dahulu sehingga kedua untai polinukleotida

akan saling terpisah. Namun, masing-masing untai ini tetap dipertahankan dan akan

bertindak sebagai cetakan (template) bagi pembentukan untai polinukleotida baru.

Sementara itu, pada replikasi dispersif kedua untai polinukleotida mengalami

fragmentasi di sejumlah tempat. Kemudian, fragmen-fragmen polinukleotida yang

terbentuk akan menjadi cetakan bagi fragmen nukleotida baru sehingga fragmen lama

dan baru akan dijumpai berselang-seling di dalam tangga berpilin yang baru.

(http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).

Replikasi DNA prokariot

18

Page 20: Transkripsi, translasi dan replikasi

Replikasi DNA kromosom prokariot, khususnya bakteri, sangat berkaitan

dengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada E. coli, misalnya, berisi empat buah

tempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing panjangnya 9 pb.

Sintesis protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi

replikasi juga sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri. Pada laju pertumbuhan sel

yang sangat tinggi, DNA kromosom prokariot dapat mengalami reinisiasi replikasi

pada dua ori yang baru terbentuk, sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir.

Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan menerima kromosom yang sebagian telah

bereplikasi (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).

Protein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40

buah molekul, yang masing-masing akan terikat pada molekul ATP. Daerah ori akan

mengelilingi kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisi

superkoiling negatif DNA (pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka).

Superkoiling negatif akan menyebabkan pembukaan tiga sekuens repetitif sepanjang

13 pb yang kaya dengan ATP sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein

DnaB, yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi

ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan

memisahkannya (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).

Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi

oleh protein pengikat untai tunggal atau single-stranded binding protein (SSB) untuk

melindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. Enzim

DNA primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer

yang pendek untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah. Agar

replikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB.

Hal ini karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa

superkoiling positif. Superkoiling negatif yang terjadi secara alami ternyata tidak

cukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu topoisomerase

tipe II yang disebut dengan DNA girase. Enzim DNA girase ini merupakan target

serangan antibiotik sehingga pemberian antibiotik dapat mencegah berlanjutnya

19

Page 21: Transkripsi, translasi dan replikasi

replikasi DNA bakteri. Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA terjadi baik

pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai tertinggal suatu

kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan

interval 1.000 hingga 2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNA

primase (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).

Primer baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal akan

mengalami elongasi dengan bantuan holoenzim DNA polimerase III. Kompleks

multisubunit ini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah dan

separuh lainnya bekerja pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada kedua

untai akan berjalan dengan kecepatan yang sama. Masing-masing bagian dimer pada

kedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang mempunyai fungsi polimerase

sesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai fungsi penyuntingan berupa

eksonuklease (3’---------- 5’). Selain itu, terdapat subunit b yang menempelkan

polimerase 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

tersebut diisi oleh DNA polimerase I, yang mempunyai aktivitas polimerase 5’-----3’,

eksonuklease 5’-------3’, dan eksonuklease penyuntingan 3’ -----5’. Eksonuklease

5’-----3’ membuang primer, sedangkan polimerase akan mengisi celah yang

ditimbulkan. Akhirnya, fragmen-fragmen Okazaki akan dipersatukan oleh enzim

DNA ligase. Secara in vivo, dimer holoenzim DNA polimerase III dan primosom

diyakini membentuk kompleks berukuran besar yang disebut dengan replisom.

Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan 900 pb

tiap detik (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).

Kedua garpu replikasi akan bertemu kira-kira pada posisi 180°C dari ori. Di

sekitar daerah ini terdapat sejumlah terminator yang akan menghentikan gerakan

garpu replikasi. Terminator tersebut antara lain berupa produk gen tus, suatu inhibitor

bagi helikase DnaB. Ketika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masih

20

Page 22: Transkripsi, translasi dan replikasi

menyatu. Pemisahan dilakukan oleh enzim topoisomerase IV. Masing-masing

lingkaran hasil replikasi kemudian disegregasikan ke dalam kedua sel hasil

pembelahan (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 yang

disebut siklin dan kinase tergantung siklin atau cyclin-dependent protein kinases

(CDKs), yang berturut-turut akan diaktivasi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapai

permukaan sel. Beberapa CDKs akan melakukan fosforilasi dan mengaktifkan

protein-protein yang diperlukan untuk inisiasi pada masing-masing ori

(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).

Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi pada

eukariot bergerak hanya dengan kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukan

penyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada garpu replikasi sehingga

gerakan garpu replikasi akan diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan

kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA

kromosom pada kebanyakan mamalia

(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).

Sederetan sekuens tandem yang terdiri atas 20 hingga 50 replikon mengalami

inisiasi secara serempak pada waktu tertentu selama fase S. Deretan yang mengalami

inisasi paling awal adalah eukomatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalah

heterokromatin. DNA sentromir dan telomir bereplikasi paling lambat. Pola semacam

ini mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktor

inisiasi (http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).

Seperti halnya pada prokariot, satu atau beberapa DNA helikase dan SSB

yang disebut dengan protein replikasi A atau replication protein A (RP-A) diperlukan

untuk memisahkan kedua untai DNA. Selanjutnya, tiga DNA polimerase yang

berbeda terlibat dalam elongasi. Untai pengarah dan masing-masing fragmen untai

21

Page 23: Transkripsi, translasi dan replikasi

tertinggal diinisiasi oleh RNA primer dengan bantuan aktivitas primase yang

merupakan bagian integral enzim DNA polimerase a. Enzim ini akan meneruskan

elongasi replikasi tetapi kemudian segera digantikan oleh DNA polimerase d pada

untai pengarah dan DNA polimerase e pada untai tertinggal. Baik DNA polimerase d

maupun e mempunyai fungsi penyuntingan. Kemampuan DNA polimerase d untuk

menyintesis DNA yang panjang disebabkan oleh adanya antigen perbanyakan nuklear

sel atau proliferating cell nuclear antigen (PCNA), yang fungsinya setara dengan

subunit b holoenzim DNA polimerase III pada E. coli. Selain terjadi penggandaan

DNA, 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 berkaitan

dengan garpu replikasi akan diimobilisasi di dalam matriks nuklear. Mesin-mesin

tersebut dapat divisualisasikan menggunakan mikroskop dengan melabeli DNA yang

sedang bereplikasi. Pelabelan dilakukan menggunakan analog timidin, yaitu

bromodeoksiuridin (BUdR), dan visualisasi DNA yang dilabeli tersebut dilakukan

dengan imunofloresensi menggunakan antibodi yang mengenali BudR

(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).

Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak ada

DNA yang dapat menggantikan RNA primer yang dibuang dari ujung 5’ untai

tertinggal. Dengan demikian, informasi genetik dapat hilang dari DNA. Untuk

mengatasi hal ini, ujung kromosom eukariot (telomir) mengandung beratus-ratus

sekuens repetitif sederhana yang tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3’

melampaui ujung 5’. Enzim telomerase mengandung molekul RNA pendek, yang

sebagian sekuensnya komplementer dengan sekuens repetitif tersebut. RNA ini akan

bertindak sebagai cetakan (templat) bagi penambahan sekuens repetitif pada ujung 3’.

Hal yang menarik adalah bahwa aktivitas telomerase mengalami penekanan di

dalam sel-sel somatis pada organisme multiseluler, yang lambat laun akan

menyebabkan pemendekan kromosom pada tiap generasi sel. Ketika pemendekan

mencapai DNA yang membawa informasi genetik, sel-sel akan menjadi layu dan

22

Page 24: Transkripsi, translasi dan replikasi

mati. Fenomena ini diduga sangat penting di dalam proses penuaan sel. Selain itu,

kemampuan penggandaan yang tidak terkendali pada kebanyakan sel kanker juga

berkaitan dengan reaktivasi enzim telomerase (http://biomol.wordpress.com/bahan-

ajar/replikasi/).

DAFTAR PUSTAKA

Aryulana, Diah,dkk. Biologi 3 SMA dan MA Untuk Kelas XII. Jakarta . 2007

http://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.

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.

23


Related Documents