Biologi Molekulerku di Semester 4

9:34 AM anggis 0 Comments

Mendateline tugas lumayan lah, buat berbagi ilmu siapa tahu ada yang membutuhkan dan bermanfaat,
Berikut resume materi biologi molekuler mengenai transkripsi dan translasi
Hasil gambar untuk translasi dan transkripsi prokaryot dan eukaryot 
Transkripsi dan Translasi pada Prokaryot dan Eukaryot

            Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetik yang ada pada urutan DNA menjadi molekul RNA. Transkripsi adalah proses yang mengawali ekspresi sifat-sifat genetik yang muncul sebagai fenotipe. Urutan nukleotida pada salah satu untaian molekul DNA digunakan sebagai cetakan (template) untuk sintesis molekul RNA yang komplementer. Molekul RNA yang disintesis dalam proses transkripsi pada garis besarnya dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) kelompok molekul RNA, yaitu (1) mRNA (messenger RNA), (2) tRNA (transfer RNA), (3) rRNA (ribosomal RNA). Molekul mRNA adalah RNA yang merupakan salinan kode-kode genetik pada DNA yang dalam proses selanjutnya (yaitu proses translasi) akan diterjemahkan menjadi urutan asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein tertentu. Molekul tRNA adalah RNA yang berperanan membawa asam-asam amino spesifik yang akan digabungkan dalam proses sintesis protein (translasi). Molekul rRNA adalah RNA yang digunakan untuk menyusun ribosom yaitu suatu partikel didalam sel yang digunakan sebagai tempat sintesis protein. Molekul tRNA dan rRNA tidak pernah ditranslasi karena molekul yang digunakan adalah RNAnya itu sendiri.
            Dalam proses transkripsi, beberapa komponen utama yang terlibat adalah (1) urutan DNA yang akan ditranskripsikan (cetakan/template), (2) enzim RNA polimerase, (3) faktor-faktor transkripsi dan (4) prekursor untuk sintesis RNA. Urutan DNA yang ditranskripsikan adalah gen yang diekspresikan. Secara garis besar, gen dapat diberi batasan sebagai suatu urutan DNA yang mengkode urutan lengkap asam amino suatu polipeptida atau molekul RNA tertentu. Gen yang lengkap terdiri atas bagian utama, yaitu : (1) daerah pengendali (regulatory region,yang secara umum disebut promoter, (2) bagian struktural, dan (3) terminator. Promoter adalah bagian gen yang berperanan dalam mengendalikan proses transkripsi dan terletak pada ujung 5’. Bagian struktural adalah bagian gen yang terletak di sebelah hilir (downstream) dari promoter. Bagian inilah yang mengandung urutan DNA spesifik (kode-kode genetik) yang akan ditranskripsi. Terminator bagian gen yang terletak di sebelah hilir dari bagian struktural yang berperan dalam pengakhiran (terminasi) proses transkripsi.   
            Transkripsi (sintesis RNA) dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu: (1) Faktor-faktor yang mengendalikan transkripsi menempel pada bagian promoter, (2) Penempelan faktor-faktor pengendali transkripsi menyebabkan terbentuknya kompleks promoter yang terbuka (open promoter complex), (3) RNA polimerase membaca cetakan (DNA template) dan mulai melakukan pengikatan nukleotida yang komplementer dengan cetakannya, (4) Setelah terjadi proses pemanjangan untaian RNA hasil sintesis, selanjutnya diikuti dengan proses pengakhiran (terminasi) transkripsi yang ditandai dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA yang ditranskripsikan.
Perbedaan fundamental antara jasad prokaryot dan eukaryot pada saat proses transkripsi yaitu mengenai hal struktur gen, faktor-faktor pengendali, mekanisme, serta regulasi transkripsi. Pada jasad prokaryot tidak ada struktur subseluler dengan fungsi spesifik yang dapat diamati pada sel eukaryot. Pada jasad prokaryot sebelum transkripsi selesai dilakukan, proses translasi juga sudah berlangsung. Sebaliknya pada eukaryot terdapat struktur nukleus yang memisahkan bahan genetik dari peralatan seluler lainnya. Oleh karena itu, pada jasad eukaryot, proses transkripsi, terjadi di dalam nukleus sedangkan proses translasi terjadi di sitoplasma. Dengan demikian translasi baru dapat dilakukan jika proses transkripsi sudah selesai.
Secara umum proses transkripsi pada prokaryot berjalan serupa dengan transkripsi pada eukaryot, meskipun ada beberapa rincian proses yang berbeda antara kedua sistem tersebut. Pada prokaryot, transkripsi dimulai dengan penempelan promoter tersebut, subunit  berperanan dalam menemukan bagian promoter suatu gen sehingga RNA polimerase dapat menempel. Diduga, proses pengenalan suatu promoter oleh RNA polimerase diawali dengan penempelan enzim tersebut secara tidak spesifik pada molekul DNA. Selanjutnya, RNA polimerase akan mencari bagian DNA yang mempunyai stuktur khas suatu promoter. Struktur khas tersebut berupa suatu kelompok ikatan hidrogen antara kedua untaian DNA pada posisi -35 dan -10. Setelah, RNA polimerase menempel pada promoter, subunit melepaskan diri dari struktur holoenzim. Pelepasan subunit  biasanya terjadi setelah terbentuk molekul RNA sepanjang 8-9 nukleotida. RNA polimerase inti yang sudah menempel pada promoter akan tetap terikat kuat pada DNA sehingga tidak lepas. Ikatan ini sangat penting dalam prosess transkripsi, sebab jika ikatannya tidak kuat  maka RNA polimerase akan lepas sebelum transkripsi selesai.
Tahapan inisiasi transkripsi ada 4 langkah yaitu, (1) Pembentukan kompleks promoter tertutup, (2) pembentukan kompleks promoter terbuka , (3) penggabungan beberapa nukleotida awal (sekitar 10 polipeptida), dan (4) perubahan konformasi RNA polimerase karena subunit  dilepaskan dari kompleks holoenzim. Subunit  tersebut selanjutnya dapat digunakan lagi dalam proses inisiasi tranksripsi selanjutnya.
RNA polimerase akan berjalan membaca DNA cetakan untuk melakukan proses pemanjangan (elongation) untaian RNA. Proses pemanjangan transkripsi dapat dihambat oleh antibiotik streptolidigin. Dalam proses pemanjangan ikatan fosfodiester antara nukleotida RNA yang satu dengan nukleotida berikutnya. Pembentukan ikatan fosfodiester tersebut ditentukan oleh keberadaan subunit  pada RNA polimerase.
Transkripsi berakhir pada saat RNA polimerase mencapai ujung gen yang disebut terminator. Pada bakteri E. coli ada dua macam terminator yaitu (1) terminator yang tidak tergantung pada protein rho (rho-dependent terminator) dan (2) terminator yang tergantung pada protein rho (rho-independent terminator.
Transkripsi pada eukaryot juga berlangsung dengan diawali proses inisiasi transkripsi, kemudian dilanjutkan dengan pemanjangan transkrip dan berhenti pada saat DNA polimerase mencapai daerah terminator. Pada jasad eukaryot terdapat tiga macam RNA polimerase yang bertanggung jawab di dalam proses transkripsi tiga kelas gen. Pada eukaryot  dapat dibedakan menjadi tiga kelas gen yaitu: (1) gen kelas I (ditranskripsi oleh RNA polimerase I), meliputi gen-gen yang mengkode 18s rRNA dan 28s rRNA dan 5,8s rRNA, (2) gen kelas II (ditranskripsi oleh RNA polimerase II), meliputi semua gen yang mengkode protein dan beberapa RNA berukuran kecil yang terdapat di dalam nukleus, dan (3) gen kelas III (ditranskripsi oleh RNA polimerase III), meliputi gen-gen yang mengkode tRNA, 5s rRNA, dan beberapa RNA kecil yang ada di dalam nukleus.
Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipetida atau protein. Proses translasi berlangsung melalui tiga tahap utama yaitu (1) inisiasi (inisiation), (2) Pemanjangan (elongation) poli-asam amino, dan (3) pengakhiran (termination) translasi. Sebelum inisiasi translasi dilakukan, diperlukan, molekul tRNA (aminoasil tRNA) yang berfungsi membawa asam amino spesifik. Oleh karena itu, ada sekitar 20 macam tRNA yang menyusun protein alami. Masing-masing asam amino diikatkan pada tRNA yang spesifik melalui proses yang disebut sebagai tRNA charging (penambahan muatan berupa asam amino). Selain pengikatan asam amino pada tRNA, tahapan pra-inisiasi lainnya adalah disosiasi ribosom menjadi dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil, karena pembentukan kompleks inisiasi berlangsung pada subunit kecil.
Tahap pertama dalam proses translasi pada prokrayot adalah penggabungan mRNA, subunit 30s, dan formilmetionil-tRNAf (fMet-tRNAf) membentuk kompleks inisiasi 30s. Pembentukan kompleks ini memerlukan GTP (guanosin trifosfat) dan beberapa protein yang disebut faktor inisiasi (inisiation factor, IF). Setelah kompleks inisiasi 30s terbentuk, selanjutnya subunit 50s bergabung dan membentuk kompleks inisiasi 70s. Pada pembentukan kompleks ini, IF-1 dan IF-3 terlepas dari kompleks. Pembentukan kompleks ini dilakukan dengan menggunakan energi hasil hidrolisis GTP yang terjadi pada waktu IF-2 terlepas dari kompleks. Hidrolisis GTP tersebut tidak mendorong pengikatan ribosom subunit 50s, melainkan mendorong pelepasan IF-2 yang dapat menghambat pembentukan kompleks inisiasi 30s yang lain. Setelah tahapan ini terbentuk kompleks inisiasi 70s yang siap melakukan proses pemanjangan (elongation) polipeptida.
Secara garis besar, tahapan inisiasi translasi prokaryot adalah sebagai berikut, (1) Disosiasi ribosom 70s menjadi subunit 50s dan 30s dengan menggunakan faktor IF-1, (2) Pengikatan IF-3 pada subunit 30s, (3) Pengikatan IF-1, IF-2 dan GTP bersama-sama dengan IF-3, (4) Pengikatan mRNA dan fMet-tRNAfMet untuk membentuk kompleks inisiasi 30s, (5) Pengikatan subunit 50s, IF-1 dan IF-3 terlepas, (6) IF-2 terlepas dari kompleks bersamaan dengan hidrolisis GTP sehingga terbentuk kompleks inisiasi 70s yang siap melakukan proses pemanjangan polipetida.
Ada beberapa perbedaan dalam hal proses inisiasi translasi antara prokaryot dengan eukaryot. Pada eukaryot, kodon inisiasi adalah metionin (bukan formilmetionin seperti prokaryot ) tetapi tRNA yang melakukan inisiasi berbeda dari tRNA yang menambahkan metionin pada bagian dalam polipeptida. Molekul tRNA inisator disebut sebagai tRNAiMet. Selain itu, pada eukaryot tidak ada sekuens Shine-Dlagarno seperti yang ada pada prokaryot.
            Pada eukaryot, faktor inisiasi translasi yang diperlukan adalah eIF-1, -2, -3, -5, -6 (huruf e adalah singkatan dari eukaryot). Faktor eIF-3 mengubah subunit kecil ribosom eukaryote (40s) menjadi suatu bentuk yang siap untuk menerima aminoasil-tRNA pertama. Selain amino-asil tRNA yang pertama melekat, dengan bantuan eIF-2, terbentuklah kompleks 43s. Selanjutnya dengan bantuan elF-4, mRNA melekat membentuk 48s. Akhirnya, faktor elF-5 membantu subunit besar (60s) untuk melekat pada kompleks 48s sehingga dihasilkan kompleks 80s yang siap untuk melakukan trnaslasi mRNA. Faktor elF-6 adalah faktor anti-asosiasi yang mencegah subunit 60s untuk berasosiasi 4F adalah suatu faktor yang melekat pada sturktur tudung pada ujung 5’. Faktor elF-4F adalah faktor yang melekat pada struktur tudung pada ujung 5’. Faktor ini terdiri atas 3 bagian yaitu elF-4E, elF-4A dan elF-4G. Bersama-sama dengan elF-4E, elF-3 dan poly(A)-binding protein, faktor elF-4G menarik subunit 40s ke mRNA sehingga menstimulasi inisiasi translasi.
            Proses pemanjangan polipetida disebut sebagai proses elongation yang secara umum mempunyai mekanisme yang serupa pada prokaryot dan eukaryot. Proses pemanjangan terjadi dalam tiga tahapan, yaitu: (1) pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A yang ada ribosom, (2) pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P kearah sisi A dengan membentuk ikatan polipetida, dan (3) translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A.
            Didalam kompleks ribosom, molekul fMet-tRNAfMet menempati sisi P (peptidil). Sisi yang lain ribosom, yaitu sisi A (aminoasil), masih kosong pada saat awal sintesis protein. Molekul tRNA pertama tersebut (fMet-tRNAfMet) berikatan dengan kodon AUG (GUG) pada mRNA melalui antikodonnya. Tahap selanjutnya penyisipan aminoasil-tRNA pada sisi A. Macam tRNA (serta asam amino yang dibawa) yang masuk pada sisi A tersebut tergantung pada kodon yang terletak pada sisi A. Penyisipan aminoasil-tRNA yang masuk ke dalam posisi A tersebut dilakukan oleh suatu protein yang disebut faktor pemanjangan Tu (elongation factor Tu, EF Tu). Penyisipan ini dibantu dengan proses hidrolisis GTP dan GTD. Setealh sisi P danA terisi, maka tahap selanjutnya adalah pembentukan ikatan peptidil yang dikatalis oleh enzim peptidil transferase. Molekul fMet-tRNAfMe yang ada di sisi P dipindahkan ke sisi A sehingga terbentuk dipeptidil-tRNA. Setelah tahap ini sisi P hanya berisi tRNA yang kosong. Sedangkan sisi A berisi dipeptidil-tRNA. Selanjutnya terjadi proses translokasi yaitu pemindahan dipeptidil-tRNA dari sisi A ke sisi P., sedangkan molekul tRNA kosong yang tadinya menempati sisi Pdi trnaslokasi ke sisi E (exit).
            Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA,UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dalam keadaan normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino sesuai tahap tersebut. Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir.

Diambil dari resume buku biologi molekuler triwibowo,  
Yuwono, Triwibowo.  Year, : 2009. Biologi Molekuler. Publisher, : Jakarta: Erlangga.
Tags:

About author: anggis

Cress arugula peanut tigernut wattle seed kombu parsnip. Lotus root mung bean arugula tigernut horseradish endive yarrow gourd. Radicchio cress avocado garlic quandong collard greens.

0 comments:

Subscribe to: Post Comments (Atom)