ESSAY

EKSPRESI GEN

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kehidupan Tingkat Sel

Dosen Pengampu: Bapak Guntur Trimulyono, S.Si., M.Sc

Oleh:

YOSEFIN MARGARETTA

13030654036

PENDIDIKAN IPA 2013 A

PRODI PENDIDIKAN IPA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

PENDAHULUAN

Ekspresi gen merupakan proses informasi yang dikode oleh gen diterjemahkan

menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Ekspresi gen ini menentukan

sifat suatu organisme. Pengaturan ekspresi gen ini berguna untuk adaptasi,

perkembangan dan diferensiasi. Baik sel prokariotik maupun sel eukariotik

beradaptasi terhadap perubahan lingkungan dengan mengaktifkan atau

menghentikan ekspresi gen. Ada perbedaan ekspresi gen pada prokariotik da

eukariotik.

A. Ekspresi Gen pada Prokariotik

Pada sel prokariotik, proses transkripsi dan tranlasi dapat mengekspresiken

2 gen atau lebih. Hal ini disebut policistronic. Pada prokariotik mRNA

mengandung banyak gen sehingga enzim yang dihasilkan juga banyak.

Operon

Menurut penjelasan Jacob dan Monod tentang pengendalian dari ekspresi

gen, mereka memperkenalkan gen struktural (SG) yang bertanggung jawab

atas sintesis protein dan asam ribonukleat. Contoh gen struktural yaitu tRNA

dan gen pengatur khusus (RG) yang mengkode suatu repressor (R) yang

berada pada daerah operator (O). Istilah operon dikaitkan untuk menjelaskan

suatu operator dan gen struktural yang dikontrolnya. Dua atau lebih gen

struktural dapat terkandung dalam suatu operon, contohnya operon lac.

Operon lac (Operon Laktosa)

Laktosa merupakan gula yang tersusun atas glukosa dan galaktosa.

Laktosa dapat diuraikan menjadi glukosa dan galaktosa dengan bantuan enzim

β-galaktosidase. Bakteri E. coli memanfaatkan glukosa maupun laktosa

sebagai sumber karbon tergantung gula yang tersedia di lingkungan. Pada

operon lac terdapat tiga gen yaitu lacZ, lacY, dan lacA. Gen-gen tersebut

berada pada satu operon yang mempunyai hubungan fungsi di dalam

metabolisme.

Pengaturan ekspresi operon lac dilakukan oleh suatu protein regulator.

Protein pengatur dihasilkan oleh gen regulator, yaitu gen yang hasil

ekspresinya berfungsi mengatur ekspresi gen yang lain. Pada operon lac, gen

regulator yaitu lacI dan gen crp. Gen yang diatur dinamakan gen struktural

contohnya gen lacZ, lacy dan lacA.

Gambar 1. Operon Lac

Secara normal, sumber nutrisi pada E. coli yaitu glukosa. Gen lacI

(inhibitor) akan menghasilkan suatu protein yang akan menempel pada

wilayah operator. Penempelan ini terjadi karena ada kecocokan antara

runtunan basa operator dengan protein regulator. Protein regulator bersifat

menghalangi atau menekan terjadinya transkripsi. Akibat adanya protein yang

berada di operator (O) maka RNA Polimerase pada proses transkripsi tidak

berjalan.

Ketika bakteri berada di medium yang terdapat laktosa, maka harus

diuraikan dahulu dengan mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa

dengan bantuan enzim β-galaktosidase. Laktosa berperan sebagai inducer,

dimana akan memblok protein yang dihasilkan LacI (inhibitor). Sehingga

laktosa menempel dengan protein. Maka RNA Polimerase dapat berjalan dan

melakukan transkripsi.

Operon Triptofan (operon trp)

Prinsip operon triptofan kebalikan dari lac operon. Pada operon trp

terdapat lima gen struktural yaitu trp-E, trp-C, trp-B, dan trp-A, dan satu gen

pengawal yaitu trp-L yang berfungsi dalam regulasi.

Gambar 2. Operon triptofan

Ketika terjadi pengikatan repressor trp oleh triptofan, maka akan

mengakibatkan terjadinya perubahan. Hal ini memungkinkan represor akan

berikatan dengan operator trp dan menghalangi ekspresi operon trp. Apabila

konsentrasi triptofan tinggi, maka tRNA bermuatan triptofan juga

berkonsentrasi tinggi. Hal ini dapat menghambat proses transkripsi. Ketika

triptofan di dalam sel juga dapat berada dalam keadaan rendah. Maka

pengikatan triptofan menfasilitasi terjadinya transkripsi.

B. Ekspresi Gen pada Eukariotik

Pada eukariotik, sekali proses transkripsi dan translasi hanya satu gen saja

yang dapat diekspresikan. Hal ini disebut monocistronic. Pada eukariotik, ada

3 macam RNA Polimerase, yaitu:

1. RNA Polimerase I, mentranskripsi sebagian besar gen rRNA.

2. RNA Polimerase II, mentranskripsi semua gen penyandi protein dan

beberapa gen RNA nuklear kecil (snRNA).

3. RNA Polimerase III, mentranskripsi gen-gen tRNA, rRNA, snRNA.

Enzim ini terdapat di nukleoplasma.

Ekspresi gen pada sel eukariotik berlangsung dalam beberapa tahapan,

yaitu transkripsi, pascatranskripsi, translasi dan pascatranlasi.

a. Transkripsi

Pada eukariotik tidak dikenal adanya operon seperti halnya pada

prokariotik. Pada eukariotik lebih banyak protein dan ruas DNA yang

terlibat dalam regulasi ini. Protein-protein ini disebut faktor transkripsi,

yang lebih banyak berperan sebagai aktivator. Aktivator dalam

kegiatannya akan berinteraksi dengan ruas-ruas DNA yang disebut ruas

pemacu (enchancer).

Karena tidak adanya operon seperti pada prokariotik, maka gen-gen

penyandi enzim untuk proses metabolisme yang sama terdapat secara

terpencar pada berbagai kromosom sehingga eukariot dapat mengatur

transkripsi gen-gen yang menghasilkan protein yang berhubungan erat

dengan metabolisme.

b. Pascatranskripsi

Pada eukariotik terdapat ekson (yang diterjemahkan) dan intron (tidak

diterjemahkan). Pemilihan ruas intron dan ekson merupakan salah satu

cara regulasi. Dengan cara memilih ruas mana yang diambil (sebagai

ekson) atau akan dibuang (sebagai intron) maka dari satu ruas gen yang

sama dapat disandikan dua jenis mRNA atau polipeptida.

c. Translasi

Terdapat sejumlah protein yang berfungsi mengatur jalannya translasi.

d. Regulasi pascatranslasi

Sebelum menjadi protein yang fungsional, polipeptida hasil transkripsi

akan mengalami suatu pemrosesan agar dapat membentuk struktur

fungsionalnya.

KESIMPULAN

Perbedaan pada prokariotik dan eukariotik:

Prokariotik Eukariotik

Polycistronic Monocistronic

Ada Operon Tidak ada operon

DNA sirkuler DNA linear

Lebih dari satu gen 1 gen

Tidak ada intron Ada intron

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012. Pemuliaan Tanaman. (online). http://library.usu.ac.id/download/fp/pemuliaan%20tanaman-eva.pdf diakses tanggal 27 November 2015

Anonim. 2014. Ekspresi Gen. (online) http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/biokimia/bab%2021.pdf diakses tanggal 27 Novenber 2015

Anonim. 2014. Regulasi Gen. (online). http://ocw.ipb.ac.id/file.php/10/Biologi/regulasitextpdf.pdf diakses tanggal 27 November 2015

Khalid, Rifani. 2013. Regulasi Gen Operon. (online) https://www.academia.edu/9173603/Regulasi_gen_operon diakses tanggal 27 November 2015