Bahan Genetik Dan Pengenalan Ekspresi Gen

Document Details:
  • Uploaded: November, 26th 2014
  • Views: 554 Times
  • Downloads: 2 Times
  • Total Pages: 7 Pages
  • File Format: .doc
  • File size: 998.17 KB
  • Uploader: juliet
  • Category: Education > Sciences
 add to bookmark | report abuse
Arisuryanti, T., Handayani, N.S.N., Daryono, B.S., 2007
II. BAHAN GENETIK DAN PENGENALAN EKSPRESI GEN
II.1. Bahan Genetik
Pada tahun 1869, Friedrich Miesher (seorang ahli ilmu kimia yang berasal dari
Jerman) meneliti susunan kimia nukleus sel. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa
pada nucleus sel terdapat zat yang mengandung fosfor yang sangat tinggi dan diberi
nama nuklein. Nama ini kemudian diubah menjadi asam nukleat. Asam nukleat ini
terdiri dari 2 tipe, yaitu asam deoksiribonuleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA).
II.1.1. Struktur DNA
II.1.1.1. Ukuran dan Bentuk DNA
Hasil penelitian Watson dan Crick (1953) menunjukkan bahwa molekul DNA
memiliki bentuk double helix yaitu pita spiral dobel yang saling berpilin. Adapun
ukuran DNA pada makhluk hidup bervariasi antara satu dengan lainnya. Pada
manusia panjang DNA kira-kira 1 juta µm, lalat Drosophila melanogaster kira-kira
16.000 µm, dan pada bakteri Eschericia coli kira-kira 1100 µm.
II.1.1.2. Susunan Kimia DNA
Molekul DNA tersusun atas nukleotida-nukleotida yang terdiri dari gula
deoksiribosa, fosfat (PO
4
), dan basa nitrogen yang dibedakan atas kelompok pirimidin
yang terdiri dari basa sitosin (C) dan timin (T) dan kelompok purin yang terdiri dari
basa adenine (A) dan guanine (G). Basa sitosin akan berikatan dengan basa guanine,
sedangkan basa timin akan berikatan dengan basa adenine. Basa-basa pada struktur
DNA tersebut saling berikatan karena adanya ikatan hidogen. Jarak antara satu basa
dengan basa berikutnya adalah 3,4 Angstrom (1 Angstrom = 0,1 nm), sehingga jarak
10 basa adalah 34 Angstrom. Adapun garis tengah DNA adalah 20 Angstrom. Secara
garis besar struktur DNA dapat dilihat pada Gambar II.1.
Gambar II.1. Struktur DNA
6
Arisuryanti, T., Handayani, N.S.N., Daryono, B.S., 2007
II.1.1.3. Lokasi dan Fungsi DNA
DNA umumnya terdapat di dalam inti dan terletak pada kromosom, namun
demikian DNA dapat pula dijumpai pada mitokondria (tumbuhan dan hewan) dan
kloroplas (tumbuhan). Adapun fungsi DNA adalah membawa informasi genetik,
sehingga segala perintah yang ada hubungannya dengan sifat keturunan dilakukan
oleh DNA.
II.1.2. Struktur RNA
Pada makhluk prokaryotik dan eukariotik selain dijumpai DNA juga didapatkan
asam nukleat yang lain yaitu asam ribonukleat (RNA). Pada virus (misalnya virus
mozaik tembakau) tidak memiliki DNA dan hanya memiliki RNA. Secara garis besar
stuktur RNA dapat dilihat pada Gambar II.2.
Gambar II.2. Struktur RNA bila dibandingkan dengan DNA
II.1.2.1. Ukuran dan Bentuk RNA
Pada umumnya ukuran RNA lebih pendek daripada DNA. Bentuk RNA adalah
single strand atau pita tunggal.
II.1.2.2. Susunan Kimia RNA
Molekul RNA tersusun dari gula ribosa, fosfat (PO
4
) dan basa nitrogen yang
terdiri dari kelompok pirimidin yang meliputi basa sitosin (C) dan basa urasil (U), dan
kelompok purin yang meliputi basa guanine (G) dan basa adenine (A)
II.1.2.3. Macam-macam RNA
7
a. m-RNA (messenger RNA) berfungsi menerima informasi genetik dari
DNA pada proses yang disebut transkripsi, yang berlangsung dalam inti
sel.
Arisuryanti, T., Handayani, N.S.N., Daryono, B.S., 2007
b. t-RNA (transfer RNA) mempunyai bentuk daun semanggi.Menurut Holley
(1965) yang menemukan t-RNA, pada beberapabagian tampak basa-basa t-RNA
memperlihatkan pasangan tetapi tidak membentuk pilin berganda seperti pada
DNA. Transfer RNA ini berfungsi menterjemahkan informasi genetik dari m-
RNA pada proses translasi yang berlangsung di ribosom.
c. r-RNA (ribosomal RNA) terdapat di ribosom. Molekul-molekul RNA ini
menyusun unit kecil dan unit besar ribosom dan berperan pada proses translasi.
II.2. Replikasi DNA
Replikasi DNA adalah proses berlipatgandanya molekul-molekul DNA. Proses ini
terjadi pada interfase dari siklus sel bersamaan dengan proses duplikasi kromosom. Ada 3
teori yang menjelaskan tentang replikasi DNA, yaitu :
1. Semikonservatif
Dua pita spiral dari pita berpilin ganda memisahkan diri. Tiap pita tunggal
(parental) dari pita berpilin ganda ini berlaku sebagai cetakan (template) untuk
membentuk pasangan baru
2. Konservatif
Molekul DNA yang lama tetap, artinya pita berpilin ganda tidak membuka dan
selanjutnya dibentuk pita pasangan baru
3. Dispersif
Kedua pita dari pita berpilin ganda parental putus di beberapa bagian yang
kemudian dibentuk segmen-segmen baru. Selanjutnya potongan-potongan DNA
parental dan anakan yang baru bersambungan dan menghasilkan pita berpilin
ganda yang baru.
Dari ketiga teori replikasi DNA di atas, tampaknya replikasi DNA semikonservatif lebih
sesuai dengan pendapat Watson dan Crick. Adapun ilustrasi ketiga teori replikasi DNA
ini dapat dilihat pada Gambar II.3.
8
Gambar II.3. Teori replikasi DNA
Arisuryanti, T., Handayani, N.S.N., Daryono, B.S., 2007
II.3. Kode Genetik
Kode Genetik diciptakan oleh Nirenberg, Khorana, dan Holley pada tahun 1968
dan ketiganya memperoleh hadia Nobel atas prestasinya tersebut. Kode genetik ini
merupakan suatu cara untuk menetapkan asam amino yang membentuk rantai polipeptida
berdasar urutan nukleotida penyusun kodon.
Banyaknya nukleotida yang menyusun sebuah kodon mengikuti rumus 4
n
. Angka
4 menunjukkan 4 macam nukleotida (A,G,C,U), sedangkan n menunjukkan nukleotida
yang menyusun kodon (yaitu suatu set nukleotida spesifik untuk suatu asam amino).
Seperti telah kita ketahui bersama bahwa jumlah asam amino ada 20, dengan demikian
apabila digunakan kode singlet yaitu kode genetik yang menggunakan kodon yang terdiri
dari satu nukleotida saja, maka akan didapatkan 4
1
= 4 kodon saja yaitu A,G,C, dan U.
Berhubung jumlah asam amino ada 20, maka kode singlet ini tidak memenuhi syarat,
karena kodon-kodon hanya dapat mengkode 4 asam amino saja. Apabila digunakan kode
dublet, maka baru 16 macam asam amino yang dikode. Selanjutnya apabila digunakan
kode triplet, maka akan diperoleh 64 kodon yang dapat mengkode seluruh asam amino
dan beberapa diantaranya dikode lebih dari satu kodon. Berdasarkan hal tersebut , maka
kode genetik yang berlaku sampai sekarang adalah kode triplet yaitu satu kodon terdiri
dari tiga nukleotida. Kode genetik bersifat universal, artinya bahwa kode ini berlaku
untuk semua jenis makhluk hidup.
Seluruh asam amino (kecuali metionin dan triptofan) dikode lebih dari satu
kodon. Tiga asam amino, yaitu leusin, serin, dan arginin masing-masing dikode oleh 6
kodon yang berlainan. Suatu keadaan yang memperlihatkan bahwa suatu asam amino
dikode oleh lebih dari satu kodon disebut degenerasi. Degenerasi dalam kode genetik ini
tidak secara acak melainkan ada aturan tertentu. Biasanya beberapa kodon yang
mengkode sebuah asam amino berbeda pada satu basa yaitu basa yang ketiga dari kodon.
Tiga macam kodon yaitu UAA, UAG, dan UGA disebut kodon terminator,
karena berfungsi untuk mengakhiri suatu proses sintesa protein. Ketiga kodon tersebut
juga disebut kodon nonsense, karena tidak mengkode satu asam aminopun. Adapun
kodon AUG berfungsi sebagai inisiator, sehingga disebut kodon inisiator. Tabel kode
genetik dapat dilihat pada Gambar II.4.
9
Gambar II.4. Kode genetik
Arisuryanti, T., Handayani, N.S.N., Daryono, B.S., 2007
II.4.Sintesa Protein
Sintesa protein merupakan transfer informasi genetik dari DNA ke RNA dan
selanjutnya dari RNA ke protein, yang dibagi menjadi dua tahap yaitu proses transkripsi
dan proses translasi. Proses transkripsi merupakan proses penerimaan informasi genetik
oleh mRNA dari DNA, proses translasi merupakan proses penterjemahan informasi
genetik dari m-RNA.
II.4.1. Proses transkripsi
Proses transkripsi berlangsung di dalam inti sel. Proses ini dimulai dengan
membukanya pita berpilin ganda DNA dengan bantuan enzim RNA polymerase. Setelah
sebagian pita berpilin ganda DNA membuka, maka m-RNA dibentuk sepanjang salah
satu pita DNA tersebut. Pita DNA ini mempunyai urutan 3’- ……………-5’ (pita sense).
Basa pada m-RNA ini komplementer dengan basa yang menyusun pita DNA tersebut.
Apabila basa pada pita DNA tersebut adalah 3’-GCTCGACTAA-5’, maka akan dicetak
ke mRNA menjadi 5’-CGAGCUGAUU-3’. Pada keadaan ini mRNA dikatakan telah
menerima informasi genetik dari DNA. Messenger-RNA (mRNA) yang telah menerima
informasi genetik dari DNA kemudian meninggalkan inti sel melaui pori dari membran
inti menuju ke ribosom dalam sitoplasma untuk proses translasi.
II.4.2.Proses translasi
Proses ini berlangsung di dalam sitoplasma. Pada proses ini untuk dapat
menterjemahkan mRNA menjadi asam amino diperlukan tRNA yang mampu membaca
kode-kode genetik dalam mRNA. Dalam hal ini tRNA memiliki urutan tiga nukleotida
spesifik yang disebut antikodon yang mampu berpasangan secara komplementer dengan
kodon-kodon yang ada pada mRNA. Dengan perantaraan antikodon ini molekul tRNA
10
Displaying 5 of 7 pages, to read the full document please DOWNLOAD.