Hub Antara Gen&Protein Kel. 9

5/12/2018 Hub Antara Gen&Protein Kel. 9 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/hub-antara-genprotein-kel-9 1/11

DARI GEN KE PROTEIN

MAKALAH

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Biologi Umum

Oleh :

Kelompok 9 / Pendidikan Kimia A

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

UIN SUNAN GUNUG DJATI BANDUNG

2009

BAB I

PENDAHULUAN



Kandungan informasi DNA, materi genetic, terdapat dalam bentuk urutan

nukleotida yang spesifik disepanjang untai DNA. Tetapi bagaimana informasi tersebut

dihubungkan dengan sifat-sifat yang diwarisi suatu organism? Atau dengan kata lain,

apa yang sebenarnya di utarakan oleh gen? Dan bagaimana pesan tersebut

diterjemahkan oeh sel kedalam sifat yang spesifik, seperti rambut coklat atau tipe

golongan darah A?

Ingat kembali kacang ercis Mendel. Salah satu karakter yang dipelajari pada

kacang ercis adalah panjang batang. Variasi dalam satu gen tunggal menentukan

perbedaan antara varietas (tanaman) kacang ercis yang tinggi dan yang kerdil. DNA

yang diwarisi oleh suatu organisme menentukan sifat spesifik dengan cara

mendiktekan sintesis protein. Protein adalah jembatan yang menghubungkan antara

genotype dan fenotife. Bab ini menjelaskan aliran informasi dari gen ke protein.

BAB II



PEMBAHASAN

DARI GEN KE PROTEIN

I. HUBUNGAN ANTARA GEN DAN PROTEIN

A. Kajian tentang cacat-cacat metabolic memberikan bukti bahwa gen menentukan

protein

Pada tahun 1909, dokter asal inggris Archibald garrod petama kali menyatakan

bahwa gen menentukan fenotipe melalui enjim yang mengkatalisis reaksi kimia

spesifik di dalam sel. Postulat garrod menyatakan bahwa gejala dari suatu penyakit

turunan merupakan refleksi ketidak mampuan seseorang mensintesis enzim tertentu.

Beliau menyebut penyakait itu sebagai kesalahan metabolisme bawaan.

gen

Satu gen satu polipeptid

Setelah para ahli dan oeneliti memoelajari lebih lanjut tentang protein, mereka

membuat revisi kecil mengenai hipotesis satu gen satu enjim. Tida semua protein

adalah enjim. Oleh karena protein yang bukan enzim bagaimanapun juga adalah

produk dari gen, ahli biologi molekuler muli berpikir dari sudut pandang satu gen satu

protein.

B. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen

ke protein

Transkripsi merupakan sintesis RNA berdasarkan arahan DNA. Kedua asam

nukleat menggunakan bahasa yang sama, dan informasinya tinggal ditranskripsi atau

disalin dari satu molekul ke molekul yang lain. Persis sebagaimana untai DNA

menyediakan suatu cetakan untuk sintesis untai komplementer baru selama replikasi

DNA, transkripsi ini menyediakan suatu cetakan untuk penyusunan urutan nukleotida

RNA. Molekul RNA yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari intruksi-intruksi

pembangun protein dari gen itu. Jenis molekul RNA ini disebut RNA mesenjer

(mRNA),karena molekul ini membawa pesan dari DNA ke peralatan pensintesis protein

dari sel tersebut.

Translasi merupakan sintesis polipeptida yang sesungguhnya yang terjadi

berdasarkan arahan mRNA. Selama tahapan ini terdapat perubahan bahasa, sel



tersebut harus menerjemahkan ( mentranslasi) uruta basa molekul mRNA ke dalam

urutan asam amino polipeptida. Tempat-tempat translasi ini ialah ribosom, partikel

kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai

polipeptida.

C. Dalam kode genetic, triplet nukleotida menentukan asam amino

Triplet basa nukleotida merupakan unit terkecil dengan panjang seragam yang

dapat mengkode seluruh asam amino. Jika setiap susunan yang terdiri dari tiga basa

berurutan menentukan satu asam amino akan ada 64 (43) kemungkinan kata kode

lebih dari cukup untuk menentukan semua asam amino tersebu. Percobaan telah

membuktikan bahwa aliran informasi dari gen ke protein didasarkan pada kode triplet,

perinth genetic untuk rantai polipeptida ditulis dalam DNA sebagai satu deret yang

terdiri dari kata-kata tiga-nuleotida.

P emecahan kode genetic

Para ahli biologi molekuler memecahkan kode kehidupan pada awal tahun

1961-an, ketika sederet percobaan besar mengungkapkan trnslasi asam amino dari

setiap kode RNA. Kodon pertama dipecahkan pada tahun 1961 oleh marshall nirenberg

dari the national institutes of health. Nirenberg telah mensintesis suatu mRNA buatan

dengan menghubungkan nukeotida RNA identik yang mengandung urasil sebagai

basanya. Di manapun pesan itu diawali atau dihentikan, pesan ini hanya dapat berisi

satu kodon yang berulang UUU

Basa Kedua

U C A G

B A S A P E R T A M A ( U J U N G 5

)

U

UUUPhe

UCU

Ser

UAUTry

UGUCys

U

C

A

G

U

C

A

G

U

C

A

G

U

C

A

G

B a s a K e t i g a ( u j u n g 3 )

UUC UCC UAC UGC

UUALeu

UCA UAA Stop UGA Stop

UUG UCG UAG Stop UGG

C

CUU

Leu

CCU

Pro

CAUHis

CGU

ArgCUC CCC CAC CGC

CUA CGA CAAGln

CGA

CUG CCG CAG CGG

A

AUU

Ile

ACU

Thr

AAU Asn

AGUSer

AUG ACC AAC AGC

AUA ACA AAA

Lys

AGA

Arg AUG

Start

atau

met

ACG AAG AGG

G

GUU

Val

GCU

Ala

GAU Asp

GGU

GlyGUC GCC GAC GGC

GUA GCA GAAGlu

GGA

GUG GCG GAG GGG



D. Kode Genetik pasti telah berefolusoi sejak awal sejarah kehidupan

Kode genetic hamper bersifat universal, digunkan oleh organisme mulai dari

bakteri yang paling sederhana hingga tumbuhan dan hewan yang paling rumit. Salh

astu aplikasinya yang penting adalah bakteri dapat deprogram dengan cara

menyisipkan gen manusia untuk mensintesis protein menusia tertentu yang sangat

bermanfaat bagi bidang kedokteran.

II. SINTESIS DAN PEMPROSESAN RNA

A. Transkripsi adalah sintesis RNA yang diarahkan oleh DNA

RNA Mesenjer, pembawa informasi dari DNA ke peralatan pensintesis-protein

sel, ditranskripsi dari untai cetakan dari suatu gen.Enzim yang disebut RNA polimerase

membuka pilinan kedua untai DNA sehingga terpisah dan mengaitkannya bersama-

sama nukleotida RNA pada saat nukleotida ini membentuk pasangan-basa disepanjang

cetakan DNA. Seperti DNA polimerase yang berfungsi dalam replikasi DNA, RNA

polimerase dapat menambah nukleotida hanya ke ujung 3 dari polimer yang sedang

tumbuh. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA menandai di mana transkripsi

suatu gen di mulai dan diakhiri.

Bakteri hanya memiliki satu tipe RNA polimerase yang mensintesis tidak saja

mRNA tetapi juga tipe RNA lain yang berfungsi dalam sintesis protein. Eukariota

memiliki tiga tipe RNA polimerase dalam nukleusnya, yang diberi nomor I,II, dan III.

Tipe yang digunakan untuk sintesis mRNA ialah RNA polimerase II.

Ketiga tahapan transkripsi ialah inisiasi (initiation = permulaan), elongasi

(elongation = pemanjangan), terminasi (termination = pengakhiran).

P engikatan RNA P olimerase dan Inisiasi Transkripsi

Daerah RNA dimana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi

disebut sebagai promoter. Suatu promoter mencakup titik-awal (startpoint )

transkripsi (nukleotida di mana sintesis RNA sebenarnya dimulai) dan biasanya

membentang beberapa lusin pasangan nukleotida upstream dari titik awal.promoter

juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai

cetakan.

Dalam prokariota, RNA polimerase secara khusus mengenali dan mengikatkan

dirinya dengan promoternya. Dalam eukariota, suatu kumpulan protein yang disebut



faktor transkripsi menjadi perantara antara pengikatan polimerase RNA dan inisiasi

transkripsi. Setelah faktor transkripsi tertentu diikat pada promoter barulah RNA

polimerase mengikatkan diri pada promoter. Susunan yang lengkap antara faktor

transkripsi dan RNA polimerase yang mengikatkan diri pada promoter disebut

kompleks inisiasi transkripsi.

Interaksi antara RNA polimerase eukariotik dan faktor transkripsi merupakan

suatu contoh betapa pentingnya interaksi protein-protein dalam mengontrol

transkripsi eukariotik.

E longasi Untai RNA

Pada saat RNA bergerak disepanjang DNA, RNA it uterus membuka pilihan

heliks-ganda tersebut, memperlihatkan kira-kira 10-20 basa DNA sekaligus untuk

berpasangan dengan nukleotida RNA.

Satu gen tunggal dapat ditranskripsi secara simultan oleh beberapa molekul

RNA polimerase yang saling mengikuti. Banyaknya molekul polimerase yang secara

simultan mentranskripsi gen tunggal akan meningkatkan jumlah molekul mRNA dan

membantu suatu sel membuat protein dalam jumlah yang lebih besar.

Terminasi Transkripsi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA

yang disebut terminator. Terminator yang diranskripsi yakni, suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; ketika polimerase mencapai titik

tersebut polymerase melepas RNA dan DNA.

B. Sel Eukariotik memodifikasi RNA setelah transkripsi

Enzim enzim dalam nukleus eukariotik memodifikasi pra-mRNA dalam

berbagai cara sebelum pesan genetiknya disampaikan ke sitoplasma. Selama

pemprosesan RNA ini, kedua ujung transkrip primer biasanya diganti.

P emisahan Gen dan P enyambungan RNA

Tahap yang paling mengagumkan dari pemprosesan RNA di dalam nukleus

eukariotik adalah pemindahan sebagian besar molekul RNA yang mula-mula disintesis

pekerjaan potong dan tempel yang disebut penyambungan RNA (RNA splicing).

III. SINTESIS PROTEIN



A. Translasi adalah sintesis polipeptida yang diarahkan oleh RNA

Dalam proses translasi , suatu sel mengintrepretasi suatu pesan genetic dan

membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa serangkaian kodon disepanjang

molekul mRNA, interpreternya adalah RNA transfer (tRNA, transfer RNA). Fungsi tRNA

adalah mentransfer asam amino sitoplasmanya ke r ibosom.

Secara prinsip translasi adalah sederhana tetapi kompleks secara biokimia dan mekanik,

khususnya pada sel eukariotik. Pemain-pemain utama dalam membuat polipeptida:

1. Struktur dan fungsi RNA transfer

Pada sel eukariotik, seperti mRNA, tRNA dibuat di dalam nukleus dan

harus diangkut dari nucleus ke sitoplasma, tempat terjadinya translasi. Molekul

tRNA terdiri atas untai tunggal RNA yang panjangnya hanya 80 nukleotida. Untai

RNA ini melipat ke belakang terhadap dirinya sendiri membentuk molekul dengan

struktur tiga dimensi yang diperkuat oleh interaksi antara bagian-bagian yang

erbeda dari rantai nukleotida. Struktur dari sebuah molekul tRNA sesuai dengan

fungsinya.

2. Sintetase tRNA-Aminoasil

tRNA yang mengikatkan diri pada kodon mRNA yang menentukan asam

amino tertentu, harus membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom. Tiapa

asam amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim spesifik yang

disebut sintetase tRNA-aminoasil. Enzim sintetase ini mengkatalis penempelan

kovalen dari asam amino pada tRNA-nya dalam suatu proses yang digerakkan oleh

hidrolisis ATP. tRNA-aminoacil yang dihasilkan dilepaskan enzim tersebut dan

membawa asam aminonya ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh di dalam

ribosom.

3. Ribosom

Ribosom memudahkan pemasangan yang spesifik antara anti kodon tRNA

dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sebuah ribosom tersusun dari dua



subunit, yaitu subu nit besar dan subunit kecil. Subunit ribosom dibangun oleh

protein-protein dan molekul-molekul RNA yang disebut RNA ribosom (rRNA). Pada

eukariota, subunit-subunit dibuat di dalam nucleus.sekitar 60% dari berat suatu

ribosom adalah rRNA. Struktur dari ribosom merefleksikan fungsinya untuk

mengumpulkan mRNA dengan tRNA pembawa asam amino. Selain satu tempat

pengikatab untuk mRNA, tiap ribososm memiliki tiga tempat pengikatan untuk

tRNA.

4. P embentukan polipeptida

Kita dapat membagi translasi, sintesis rantai polipeptida, nenjadi tiga tahap,

yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Untuk iniasi dan elongasi rantai dibutuhkan

sejumlah energi.

a. Iniasi

Tahap iniasi dari translasi membawa bersama-sama mRNA, sebuah tRNA

yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua subunit ribosom.

Subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA insiator khusus.

Penyatuan mRNA, tRNA inisiator, dan subunit ribosom kecil dikuti oleh

perlekatan subunit ribosom besar, menyempurnakan kompleks inisiasi translasi.

Protein yang disebut factor inisiasi dibutuhkan untuk membawa semua

komponen tersebut bersama-sama.

b. Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi, asam-asam amino ditambahkan satu

persatu pada asam amino pertama. Tiap penambahan melibatkan factor

elongasi dan terjadi dalam tiga tahap.

1) Pengenalan kodon,

2) Pembentukan ikatan peptida,

3) Translokasi.

5. Terminasi

Tahap akhir dari translasi adalah terminasi. Suatu protein yang disebut

sebagai faktor pelepas langsung mengikatkan diri pada kodon stop di tempat

A.Faktor pelepas ini menyebabkan penambahan molejul air, bukan asam amino,

pada rantai polipeptida. Reaksi ini menghidrolisis polipeptida yang sudah selesai ini

dari tRNA, dan melepaskan polipeptida dari ribosom. Sisa penyusunan translasi

kemudian terpisah-pisah.



6. P oliribosom

Begitu ribosom bergerak melalui kodon inisiasi, ribososm kedua dapat

melekat pada mRNA dan karena itu beberapa ribosom dapat mengikutinya di

sepanjang mRNA yang sama. Deretan ribosom semacam ini disebut poliribosom.

Poliribosom dapat ditemukan baik pada sel prokariotik maupun pada sel eukariotik.

7 . Dari P olipeptida menjadi P rotein Fungsional

Selama proses dan sesudah sintesisnya, suatu rantai polipeptida mulai

menggulung dan melipat secara spontan, membentuk protein fungsionaldengan

konformasi yang spesifik: suatu molekul tiga dimensi dengan struktur sekunder dan

tersier.

8 . P eptida sinyal mengarahkan beberapa plipeptida eukariotik ke tujuan spesifik di

dalam sel

Sintesis semua protein dimulai di dalam sitosol, ketika satu ribosom bebas

mulai mentranlasi molekul mRNA. Polopeptida ditujukan untuk system

endomembran atau sekreasi yang ditandai oleh suatu peptide sinyal. Peptide sinyal

yaitu suatu urutan kira-kira 20 asam amino di dekat atau pada ujung leading

(amino) polipeptida, dikenali ketika muncul dari ribosom oleh kompleks RNA-

protein yang disebut partikel pengenal sinyal. Bentuk lain dari peptide sinyal

digunakan untuk mengarahkan polipeptida-polipeptida ke mitokondria, kloroplas,

bagian interior nucleus, dan organel-organel lain yang tidak menjadi bagian system

endomembran.

9. RNA memainkan peran ganda di dalam sel

Selain mRNA, terdapat juga tRNA,rRNA dan dalam eukariota snRNA dan SRP

RNA. Fungsi yang berbeda-beda dari molekul ini berkisar dari fungsi structural,

fungsi informasional hingga katalitik. Kemampuan RNA untuk melaksanakan begitu

banyak fungsi yang berveda ini didasrakan pada dua kateristik: RNA dapat membuat

ikatan hydrogen dengan molekul asam nukleat lain, dan RNA dapat dianggapsebagi



bentuk tiga dimensi spesifik dengan membentuk hydrogen antara basa-basa di

bagian yang berbeda dari rantai polipeptidanya.

10 . P erbandingan sintesis protein pada prokariota dan eukariota

Perbedaan muncul dari pengaturan ruangan dari sel-sel eukariotik. Seperti

ruangan kerja, sel prokariotik menjamin opersi satu aliran.

11. M utasi titik dapat mempengaruhi struktur dan fungsi protein

Mutasi adalah perubahan materi genetic suatu sel (atau virus). Mutasi titik

berupa perubahan kimiawi pada satu atau beberapa pasangan basa dalam satu gen

tunggal.

Tipe-tipe Mutasi Titik

1. Substitusi

Substitusi pasangan-basa adalah penggantian satu nukleotida dan

pasangannya didalam untai DNA komplementer dengan pasangan mukleotida

lain. Mutasi semacam ini mengarah pada perbaikan protein atau protein

dengan kemampuan baru yang meningkatkan kesuksesan organisme mutan

atau keturunannya.

2. Insersi dan delesi

Insersi dan delesi merupakan penambahan atau pengurangan satu atau lebih

pasangan nukleotida pada suatu gen.

3. Mutagen

Mutagen adalah sejumlah agen fisis dan kimiawi.

BAB III



PENUTUP

Kesimpulan

Gen memprogram sintesis protein melalui pesan genetik dalam bentuk RNA

Mesenjer. Dengan kata lain, sel diatur oleh rantai perintah molekuler : DNA RNA

protein.

Documents

Hub Antara Gen&Protein Kel. 9