TRANSKRIPSI

READING QUESTIONING ANSWERING

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Genetika I

yang dibimbing oleh Prof.Dr.Siti Zubaidah, M.Pd

Disusun Oleh:

Offering G

Kelompok 5

Anang Januardi (130342603494)Nafisatuzzamrudah(130342615327)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

S1 BIOLOGI

FEBUARI 2015 Transfer Informasi Genetik : Aturan UtamaTranskripsi

Transkripsi adalah sintesisRNAdibawah arahanDNA. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama, dan informasi hanya ditranskripsi, atau disalin, dari satu molekul menjadi molekul lain. Selain menjadi cetakan untuk sintesis untai komplementer baru saat replikasiDNA, untaiDNAjuga bisa berperan sebagai cetakan untuk merakit sekuens nukleotidaRNA komplementer. Untuk gen pengode protein, molekulRNAyang dihasilkan merupakan transkrip akurat dari instruksi pembangun protein yang dikandung oleh gen. Molekul RNAtranskrip bisa dikirimkan dalam banyak salinan. Tipe molekul RNA ini disebut RNA duta (messenger RNA, mRNA) karena mengandung pesan genetik dariDNAke mekanisme penyintesis protein sel

Transkripsimenghasilkan 5 macam RNA yaitu mRNA, tRNA, dan rRNA.

mRNA (messenger RNA) fungsinya membawa informasi DNA dari inti sel ke ribosom. Pesan-pesan ini berupa triplet basa yang ada pada mRNA yang disebut kodon. Kodon pada mRNA merupakan komplemen dari kodogen (agen pengode), yaitu urutan basa-basa nitrogen pada DNA yang dipakai sebagai pola cetakan. Peristiwa pembentukan mRNA oleh DNA di dalam inti sel, disebut transkripsi. tRNA (RNA transfer) fungsinya mengenali kodon dan menerjemahkan menjadi asam amino di ribosom. Peran tRNA ini dikenal dengan nama translasi (penerjemahan). Urutan basa nitrogen pada tRNA disebut antikodon. Bentuk tRNA seperti daun semanggi dengan 4 ujung yang penting, yaitu: 1) Ujung pengenal kodon yang berupa triplet basa yang disebut antikodon. 2) Ujung perangkai asam amino yang berfungsi mengikat asam amino. 3) Ujung pengenal enzim yang membantu mengikat asam amino. 4) Ujung pengenal ribosom. RNA (RNA Ribosom) fungsinya sebagai tempat pembentukan protein. rRNA terdiri dari 2 sub unit, yaitu: 1) Sub unit kecil yang berperan dalam mengikat mRNA. 2) Sub unit besar yang berperan untuk mengikat tRNA yang sesuai. SnRNA adalah komponen struktural dari spliceosomes,organel inti yang dapat menghilangkan intron dari transkrip gen miRNA adalah untai nukelotida tunggal pada RNAs yang memiliki panjang 20-22Transkripsi terjadi di dalam sitoplasma dan diawali dengan membukanya rantai ganda DNA melalui kerja enzim RNA polimerase. Sebuah rantai tunggal berfungsi sebagai rantai cetakan ataurantai sense,rantai yang lain dari pasangan DNA ini disebut rantai anti sense. Tidak seperti halnya pada replikasi yang terjadi pada semua DNA, transkripsi ini hanya terjadi pada segmen DNA yang mengandung kelompok gen tertentu saja. Oleh karena itu, nukleotida-nukleotida pada rantai sense yang akan ditranskripsi menjadi molekul RNA dikenal sebagai unit transkripsi.Transkripsi merupakan awal dari suatu proses sintesis protein yaitu pengkopian DNA menjadi RNA. Selanjutnya molekul RNA yang membawa informasi diterjemahkan sebagai perinah untuk membuat protein melalui proses translasi. Transkripsi dapat terjadi jika terdapat tempat pada promoter bagi terikatnya RNA polimerase di permulaan gen. Protein transcription factor membantu RNA polimerase menemukan promoter dan terikat pada DNA.

Faktot transkripsi antara lain sigma faktor dan rho faktor. Setelah RNA polimerase terikat pada promoter, RNA polimerase tersebut memisahkan strand DNA dan bekerja dengan arah 5 ke 3 sepanjang strand cetakan DNA untuk mengkopi sebuah strand RNA yang lengkap dengan membentuk ikatan phosphodiester diantara ribonukleotida dengan cara yang hampir sama dengan DNA polimerase dalam mengkopi DNA. Ketika RNA polimerase mencapai akhir dari gen, RNA polimerase tersebut menemukan sekuen termination. Pada sekuen ini terikat protein khusus atau pasangan basa untuk menciptakan lingkaran di akhir RNA. Sebagai hasilnya RNA polimerase dan bentukan baru RNA dilepaskan dari molekul DNA. Tidak seperti replikasi DNA dimana DNA hanya mengkopi sekali dalam satu sel, penggandaan mRNA dapat berkali-kali dalam satu sel.

Translasi

Translasi adalah sintesis polipeptida yang terjadi dibawah arahan mRNA. Selama tahap ini terjadi perubahan bahasa. Sel harus menerjemahkan alias menstranslasikan sekuens basa molekul mRNA menjadi sekuens asam amino polipeptida. Tempat terjadinya translasi adalah ribosom, partikel-partikel kompleks yang memfasilitasi penautan teratur asam amino menjadi rantai polipetida.Translasi merupakan proses penerjemahan beberapa triplet atau kodon dari mRNA menjadi asam amino-asam amino yang akhirnya membentuk protein. Urutan basa nitrogen yang berbeda pada setiap triplet, akan diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda. Misalnya, asam amino fenilalanin diterjemahkan dari triplet UUU (terdiri dari 3 basa urasil), asam amino triptofan (UGG), asam amino glisin (GGC), dan asam amino serin UCA. Sebanyak 20 macam asam amino yang diperlukan untuk pembentukan protein merupakan hasil terjemahan triplet dari mRNA. Selanjutnya, dari beberapa asam amino (puluhan, ratusan, atau ribuan) tersebut dihasilkan rantai polipeptida spesifik dan akan membentuk protein spesifik pula.

Langkah-langkah pada proses translasi adalah sebagai berikut: Inisiasi Translasi

Ribosom sub unit kecil mengikatkan diri pada mRNA yang telah membawa sandi bagi asam amino yang akan dibuat, serta mengikat pada bagian inisiator tRNA. Selanjutnya, molekul besar ribosom juga ikut terikat bersama ketiga molekul tersebut membentuk kompleks inisiasi. Molekul-molekul tRNA mengikat dan memindahkan asam amino dari sitoplasma menuju ribosom dengan menggunakan energi GTP dan enzim. Bagian ujung tRNA yang satu membawa antikodon, berupa triplet basa nitrogen. Sementara, ujung yang lain membawa satu jenis asam amino dari sitoplasma. Kemudian, asam amino tertentu tersebut diaktifkan oleh tRNA tertentu pula dengan menghubungkan antikodon dan kodon (pengode asam amino) pada mRNA. Kodon pemula pada proses translasi adalah AUG, yang akan mengkode pembentukan asam amino metionin. Oleh karena itu, antikodon tRNA yang akan berpasangan dengan kodon pemula adalah UAC. tRNA tersebut membawa asam amino metionin pada sisi pembawa asam aminonya.

Elongasi

Tahap pengaktifan asam amino terjadi kodon demi kodon sehingga dihasilkan asam amino satu demi satu. Asam-asam amino yang telah diaktifkan oleh kerja tRNA sebelumnya, dihubungkan melalui ikatan peptida membentuk polipeptida pada ujung tRNA pembawa asam amino. Misalnya, tRNA membawa asam amino fenilalanin, maka anticodon berupa AAA kemudian berhubungan dengan kodon mRNA UUU. Fenilalanin tersebut dihubungkan dengan metionin membentuk peptida. Melalui proses elongasi, rantai polipeptida yang sedang tumbuh tersebut semakin panjang akibat penambahan asam amino.

Terminasi

Proses translasi berhenti setelah antikodon yang dibawa tRNA bertemu dengan kodon UAA, UAG, atau UGA. Dengan demikian, rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah membentuk protein fungsional.

Transkripsi Prokariotik

Pada proses transkripsi prokaryot, salah satu hal yang membedakan dengan eukaryote adalah sekuen promoternya. Satu molekul RNA yang dihasilkan dari proses transkripsi segmen DNA disebut sebgai sebuah unit transkripsi. Pross transkripsi dibagi tiga tahap: 1) inisiasi oleh rantai RNA baru; 2) elongasi rantai tersebu; 3) terminasi yang merupakan akhir transkripsi dimana RNA yang dihasilkan akan dilepas. Sintesis RNA selalu terjadi dengan arah 5 menuju 3.

Molekul RNA polymerase lengkap merupakan holoenzim dengan komposisi 2. Subunit berperan dalm perakitan inti tetramerik RNA polimerase (2). Subunit mengandung situs pengikatan ribonukleosida triphospha. Subunit menjadi tempat bagi region pengikatan DNA template. Subunit hanya berperan untuk proses inisiasi yakni untuk mengenali situs pengikatan RNA plimerase di DNA, jika inisiasi telah selesai kemudia ia akan terlepas, dan selanjunya rantai elongasi membentuk enzim inti 2.

Proses inisiasi ada tiga tahap: 1) pengikatan holoenzim RNA polymerase di daerah promoter DNA; 2) lokalisasi (penempatan) RNA polymerase diantara 2 strand DNA; 3) Pembentukan ikatan phospodiester antara beberapa ribonukleotida pada rantai RNA. Pengikatan ribonukleotida pada proses inisiasi berjalan dari hulu (upstream) ke hilir (downstream). Sekuen pengenalan (recognition sequence) kaya basa A-T.

Proses elongasi terjadi ketika RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA terus membuka pilinan helix ganda untuk memperlihatkan DNA sekaligus untuk berpasangan dengan nuleotida RNA, dan sambil menambahkan nukleotida pada RNA baru. Pada saat sintesis RNA berlangsung, DNA double helix terbentuk kembali dan molekul RNA baru akan lepas dari cetakan DNA-nya.

Proses terminasi terjadi ketika ada sinyal terminasi yang dikenali oleh RNA polymerase. Pada E. coli ada dua tipe terminator transkripsi. Pada proses terminasi ada protein yang disebut rho (). Pada tipe terminasi pertama membutuhkan sekuen terminasi rho sehingga disebut rho dependent terminator (terminator yang bergantung pada rho). Adapun tipe yang lain, melakukan terminasi tanpa melibatkan rho sehingga disebut rho-independent terminator (terminator yang tidak bergantung pada rho). Pada rho-independent terminator, DNA template memiliki region yang urutan basanya kaya G-C dan susunannya membentuk kebalikannya (komplementernya), sehingga, ketika RNA polymerase mentranskripsi sekuen tersebut, RNA hasil cetakan akan membentuk ikatan hydrogen dengan dirinya sendiri dan menghasilkan struktur seperti jepitan rambut (hairpin) yang akan mem-pause proses transkirpsi. Pada rho dependent terminator, terdapat persamaan dengan rho-independent terminator dalam hal melibatkan struktur seperti jepitan rambut (hairpin). Namun, pada rho dependent terminator terdapat dua sekuen tambahan yakni: 1) ada 50-90 pasanagan nukleotida yang memproduksi RNA dengan banyak basa C tetapi sedikit mengandung G dan tidak terbentuk bentukan seperti jepit rambut ataupun bentukan sekunder lainnya; 2) berupa sekuen yang spesifik untuk situs ikatan rho protein yang disebut rut (rho utilization). Ketika polymerase bertemu struktur hairpin maka akan ter-pause, lalu rho protein akan menangkap, kemudian melewati struktur hairpin dan menggunakan aktivitas helicase untuk membuka pasangan basa DNA/RNA pada terminal dan melepaskan hasil trannskripsi berupa RNA.

Trankripsi, Pemrosesan dan Transpor RNA, Translasi Pada Eukariot

Pada eukariot, transkripsi dan translasi tidak dapat terjadi secara berpasangan, transkripsi terjadi di dalam nukleus sedangkan translasi terjadi di dalam sitoplasma. Transkripsi dan translasi pada eukariot lebih komplek jika dibandingkan dengan prokariotik. mRNA pada eukariotik berasal dari transkripsi gen primer dengan beberapa proses. Proses tersebut adalah sebagai berikut :

1. Pemotongan precursors RNA (pre-mRNAs) yang berukuran besar ke mRNA yang berukuran kecil.

Pemotongan ini meliputi pengurangan untaian yang menjadi pemimpin (leader sequence)dari 5 ke kodon translasi, dan untaian nonkoding (noncoding sequences= intervening sequence=intron) yang berlokasi diantara coding sequences.

2. Penambahan 7-methyl guanosine group (mRNA cap) pada 5 akhir dari molekul.

3. Penambahan kurang lebih 200 nukleotida untaian panjang dari adenylate nucleotides (poly-A tails) pada 3 akhir dari molekul

4. Membentuk protein yang spesifik.

Sebagian besar RNA nonribosomal disintesis di nukleus dari sel eukariotik yang terdiri dari molekul yang sangat besar yang bervariasi dalam ukuran (10S-200S atau 1000-50.000 panjang nukleotida). RNA ini disebut dengan heterogeneous nuclear RNA (hnRNA), di mana kebanyakan hnRNA sebetulnya adalah pre-mRNA. Pemrosesan cepat hnRNA besar atau molekul pre-mRNA di dalam nukleus segera setelah transkripsi menghasilkan (1) bagian terbesar RNA non-ribosomal yang disintesis dalam nukleus terdegradasi secara cepat, dan (2) pembentukan molekul mRNA yang lebih kecil yang akan diangkut ke sitoplasma.

Fakta yang serupa untuk pemrosesan hnRNA atau pre-mRNA dalam pembentukan molekul mRNA yang matang kini tersedia bagi banyak transkrip gen eukariotik. Pemrosesan ini melibatkan pemotongan / penghilangan noncoding intervening sequences atau disebut juga introns yang terletak di antara coding sequences (disebut exons untuk ekspresi). Sebagai tambahan, mRNA beberapa virus eukariotik diketahui mengandung leader sequences (rangkaian dari ujung 5 ke kodon inisiasi translasi dari mRNA) yang ditranskripsi dari rangkaian DNA yang tidak berdekatan dengan gen struktural. Beberapa mRNA yang berbeda dapat mengandung leader sequences yang identik.

Translasi pada eukariotik tampak analog dengan translasi pada prokariot, kecuali (1) gugus amino methionyl tRNA (Met = inisisasi tRNA) tidak terbentuk dan (2) sebagian besar mRNA eukariotik tampak monogenic, artinya hanya satu jenis polipeptida yang ditranslasikan dari tiap mRNA. Pada prokariot, banyak mRNA yang poligenik yaitu dua atau lebih polipeptida yang berbeda disintesis dari segmen mRNA yang tidak saling tumpang tindih.

Pertanyaan dan Jawaban :1. Mekanisme sintesis mRNA (transkripsi) analog dengan sintesis DNA, tapi berbeda dalam beberapa hal, apa saja hal-hal tersebut?

Jawaban :Mekanisme sintesis RNA analog dengan sintesis DNA, kecuali pada :

a. Prekusor ribonukleosida tripospat

b. Hanya terbatas single strand yang dikopi

c. RNA komplementer dihasilkan dari template tempat sintesisnya

2. Jelaskan perbedaan utama antara transkripsi pada prokaryot dan transkripsi pada eukaryot!

Jawab :

Perbedaan utama transkripsi pada prokaryot dan transkripsi pada eukaryot adalah pada situs inisiasinya. Selain itu RNA polymerase (yang sampai saat ini diketahui) pada prokaryot lebih sedikit tipenya dengan yang di eukaryot. Ada perbedaan penting dalam aliran informasi genetik pada sel-sel. Karena sel prokariotik tidak memiliki nukleus, DNAnya tidak disegregasi dari ribosom dan peralatan penyintesis protein lain. Ketiadaan segregasi ini memungkinkan translasi mRNA dimulai saat transkripsi masih berlangsung.

Sebaliknya, dalam sel eukariotik, selaput nukleus memisahkan tempat dan waktu berlangsungnya transkripsi dan translasi. Transkripsi terjadi di dalam nukleus, dan mRNA ditranspor ke sitoplasma, tempat translasi terjadi. Namun sebelum bisa meninggalkan nukleus, transkrip RNA eukariotik dari gen pengode protein dimodifikasi dalam berbagai cara untuk menghasilkan mRNA akhir yang fungsional. Transkripsi gen eukariotik pengode protein menghasilkan pre-mRNA, dan pemrosesan lebih lanjut menghasilkan mRNA akhir. Awal transkrip RNA dari gen apapun, termasuk yang mengodekan RNA yang tidak ditranslasi menjadi protein, secara umum disebut transkrip primer (primary transcript). Gugus amino methionyl tRNA (Met = inisisasi tRNA) tidak terbentuk dan Sebagian besar mRNA eukariotik tampak monogenic, artinya hanya satu jenis polipeptida yang ditranslasikan dari tiap mRNA. Pada prokariot, banyak mRNA yang poligenik yaitu dua atau lebih polipeptida yang berbeda disintesis dari segmen mRNA yang tidak saling tumpang tindih.3. Penjelasan apa yang mungkin jikalau pada suatu tahapan transkripsi tidak ditemukan Subunit ? Jelaskan!

Jawab:

Jika pada suatu tahapan transkripsi tidak ditemukan subunit , maka itu berarti bahwa tahapan tersebut bukanlah tahapan inisiasi, tnamun bisa jadi adalah tahapan elongasi dan transkripsi. Hal ini dikarenakan subunit hanya berperan pada tahap inisiasi dan kemudian dilepas untuk melnjutkan tahapan transkripsi selanjutnya.

4. Mengapa dapat terjadi bentukan hairpin pada saat terminasi?Jawab :

Karena terjadi transkripsi pada sekuen DNA yang memiliki pasangan berulang yang saling berkebalikan sehingga untai RNA yang dihasilkan akan membentuk ikatan hydrogen diantara sesama komplementernya menghasilkan bentukan hairpin.