ekspresi gen

5/12/2018 Ekspresi Gen - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ekspresi-gen-55a35b93679b3 1/4

Ekspresi gen adalah proses dimana informasi dari gen yang digunakan dalam sintesis produk gen

fungsional. Produk-produk ini seringkali protein, tetapi dalam non-protein coding gen seperti gen

rRNA atau gen tRNA, produk adalah RNA fungsional. Proses ekspresi gen digunakan oleh semua

kehidupan yang dikenal - eukariota (termasuk organisme multisel), prokariota (bakteri dan archaea)

dan virus - untuk menghasilkan mesin makromolekul untuk hidup.

Gen struktur dan ekspresi gen dalam organisme yang lebih tinggi

Beberapa langkah dalam proses ekspresi gen dapat dimodulasi, termasuk transkripsi, RNA

splicing, penerjemahan, dan pasca-translasi modifikasi protein. Regulasi gen memberikan

kontrol sel atas struktur dan fungsi, dan merupakan dasar untuk diferensiasi selular,

morfogenesis dan fleksibilitas dan adaptasi dari organisme. Regulasi gen juga dapat berfungsi

sebagai substrat untuk perubahan evolusioner, karena kontrol dari waktu, lokasi, dan jumlah

ekspresi gen dapat memiliki efek mendalam pada fungsi (tindakan) dari gen dalam sel atau

dalam organisme multisel.

Dalam ekspresi gen genetika adalah tingkat yang paling mendasar di mana genotipe

menimbulkan fenotip. Kode genetik adalah "ditafsirkan" oleh ekspresi gen, dan sifat dari

produk ekspresi menimbulkan fenotipe organisme.

Proses Ekspresi Gen dalam Organisme (bagian 1)

Netsains.Com - Dalam tubuh manusia terdapat banyak gen (unit dasar hereditas dalam

kehidupan organisme) yang nantinya akan terekspresi menjadi fenotip (sifat yang tampak),

misalnya rambut hitam, kulit sawo matang, hidung mancung, dan sebagainya. Bagaimana

suatu gen yang ukurannya sangat kecil dapat menjadikan rambut kita berwarna hitam?

Dalam istilah biologi molekuler kita kenal dengan istilah Dogma Sentral Biologi Molekuler.

Apakah itu? Dogma di sini adalah suatu kerangka kerja untuk dapat memahami urutan

transfer informasi antara biopolymer (DNA, RNA, protein) dengan cara yang paling umum

dalam organisme hidup. Sehingga secara garis besar, dogma sentral maksudnya adalah semua

informasi terdapat pada DNA, kemudian akan digunakan untuk menghasilkan molekul RNA

melalui transkripsi, dan sebagian informasi pada RNA tersebut akan digunakan untuk

menghasilkan protein melalui proses yang disebut translasi.

TRANSKRIPSI

Ini merupakan tahapan awal dalam proses sintesis protein yang nantinya proses tersebut akan

berlanjut pada ekspresi sifat-sifat genetik yang muncul sebagai fenotip. Dan untuk

mempelajari biologi molekuler tahap dasar yang harus kita ketahui adalah bagaimana

mekanisme sintesis protein sehingga dapat terekspresi sebagai fenotip.

Transkripsi merupakan proses sintesis molekul RNA pada DNA templat. Proses ini terjadi

pada inti sel / nukleus (Pada organisme eukariotik. Sedangkan pada organisme prokariotik

berada di sitoplasma karena tidak memiliki inti sel) tepatnya pada kromosom.

Komponen yang terlibat dalam proses transkripsi yaitu :



DNA templat (cetakan) yang terdiri atas basa nukleotida Adenin (A), Guanin (G),

Timin (T), Sitosin (S)

enzim RNA polimerase

faktor-faktor transkripsi

prekursor (bahan yang ditambahkan sebagai penginduksi).

Hasil dari proses sintesis tersebut adalah tiga macam RNA, yaitu :

mRNA (messeger RNA)

tRNA (transfer RNA)

rRNA (ribosomal RNA)

Sebelum itu saya akan memaparkan terlebih dahulu bagian utama dari suatu gen. Gen terdiri

atas : promoter, bagian struktural (terdiri dari gen yang mengkode suatu sifat yang akan

diekspresikan), dan terminator.

Sedangkan struktur RNA polimerase terdiri atas : beta, beta-prime, alpha, sigma. Pada

struktur beta dan beta-prime bertindak sebagai katalisator dalam transkripsi. Struktur sigma

untuk mengarahkan agar RNA polimerase holoenzim hanya menempel pada promoter.

Bagian yang disebut core enzim terdiri atas alpha, beta, dan beta-prime.

Tahapan dalam proses transkripsi pada dasarnya terdiri dari 3 tahap, yaitu :

1. Inisiasi (pengawalan) Transkripsi tidak dimulai di sembarang tempat pada DNA, tapi di bagian hulu

(upstream) dari gen yaitu promoter. Salah satu bagian terpenting dari promoter adalah

kotak Pribnow (TATA box). Inisiasi dimulai ketika holoenzim RNA polimerasemenempel pada promoter. Tahapannya dimulai dari pembentukan kompleks promoter

tertutup, pembentukan kompleks promoter terbuka, penggabungan beberapa

nukleotida awal, dan perubahan konformasi RNA polimerase karena struktur sigma

dilepas dari kompleks holoenzim.

2. Elongasi (pemanjangan) Proses selanjutnya adalah elongasi. Pemanjangan di sini adalah pemanjangan

nukleotida. Setelah RNA polimerase menempel pada promoter maka enzim tersebut

akan terus bergerak sepanjang molekul DNA, mengurai dan meluruskan heliks.Dalam pemanjangan, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3’ molekul

RNA yang baru terbentuk. Misalnya nukleotida DNA cetakan A, maka nukleotida

RNA yang ditambahkan adalah U, dan seterusnya. Laju pemanjangan maksimummolekul transkrip RNA berrkisar antara 30 – 60 nukleotida per detik. Kecepatan

elongasi tidak konstan.

3. Terminasi (pengakhiran) Terminasi juga tidak terjadi di sembarang tempat. Transkripsi berakhir ketika

menemui nukleotida tertentu berupa STOP kodon. Selanjutnya RNA terlepas dari

DNA templat menuju ribosom.

Untuk proses selanjutnya (proses pembentukan protein) akan dijelaskan pada artikel

selanjutnya.

Netsains.Com - Pada artikel sebelumnya telah dijelaskan tentang proses ekspresi gen dalamorganisme sampai pada tahap transkripsi, yaitu proses pembuatan mRNA (messeger RNA)



dari DNA templat (cetakan DNA). Proses ini merupakan proses penyalinan kode-kode

genetik yang ada dalam DNA ke mRNA. Selanjutnya dari mRNA akan diterjemahkan oleh

ribosom dan akan membentuk asam-asam amino. Kumpulan asam-asam amino itulah yang

nantinya akan menjadi protein. Kita menyebut proses ini adalah translasi.

TRANSLASI

Translasi terjadi setelah proses transkripsi. Translasi merupakan suatu proses penerjemahan

urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang

menyusun suatu polipeptida atau protein.

Yang diperlukan dalam proses translasi adalah :

mRNA

ribosom

tRNA asam amino

Sebelumnya saya terlebih dahulu akan menjelaskan tentang struktur ribosom. Ribosom terdiri

atas subunit besar dan kecil. Bila kedua subunit digabung akan membentuk suatu monosom.

Subunit kecil mengandung sisi Peptidil (P), dan Aminoasil (A). Sedangkan subunit besar

mengandung Exit (E), P, dan A. Kedua subunit tersebut mengandung satu atau lebih molekul

rRNA. rRNA sangat penting untuk mengidentifikasi bakteri pada tataran biologi molekuler,

pada prokariot 16 S (subunit) dan eukariot 18 S.

Seperti halnya transkripsi, pada translasi juga dibagi dalam tiga tahap :

1. Inisiasi Pertama tRNA mengikat asam amino, dan hal ini menyebabkan tRNA teraktivasi atau

peristiwa ini disebut amino-asilasi. Proses amino-asilasi ini dikatalisis oleh enzim

tRNA sintetase. Kemudian ribosom mengalami pemisahan menjadi subunit besar dan

kecil. Subunit kecil selajutnya melekat pada molekul mRNA dengan kodon awaltempat menempel : 5’ – AGGAGG – 3’. Urutan tempat menempelnya subunit kecil

disebut urutan Shine-Dalgarno. Subunit kecil dapat menempel pada mRNA bila ada

IF-3. Pembentukan kompleks IF-2/tRNA-fMet dan IF-3/mRNA-fMet disebut asam

amino N-formilmetionin dan memerlukan banyak GTP sebagai sumber energi. tRNA-

fMet kemudian menempel pada kodon pembuka P subunit kecil. Selanjutnya Subunit

besar menempel pada subunit kecil. Pada proses ini IF-1 dan IF-2 dilepas dan GTPdihidrolisis menjadi GDP, dan siap melakukan elongasi.

2. Elongasi Perbedaan pada proses transkripsi, pada translasi asam amino yang dipanjangkan.

Tahapan yang dilakukan pada proses elongasi, pertama adalah pengikatan tRNA pada

sisi A yang ada di ribosom. Pemidahan tersebut akan membentuk ikatan peptida.

3. Terminasi Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA,

UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Pada E. coli

ketiga sinyal penghentian proses translasi tersebut dikenali oleh suatu protein yang

disebut release factor (RF). Penempelan RF pada kodon terminasi tersebut

mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida



dng tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA yang kosong mengalami translokasi ke

sisi E (exit).

Begitulah mekanisme proses transkripsi maupun translasi. Proses selanjutnya adalah protein

yang telah dibuat akan disalurkan pada bagian-bagian yang dibutuhkan dan akan

diekspresikan oleh tubuh kita dalam bentuk fenotip.

ekspresi gen

Documents