BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Ilmu genetika mendefinisikan dan menganalisis keturunan atau

konstansi dan perubahan pengaturan dari berbagai fungsi fisiologis yang

membentuk karakter organisme. Unit keturunan disebut gen yang merupakan

suatu segmen DNA yang nukleotidanya membawa informasi karakter

biokimia atau fisiologis tertentu. Pendekatan tradisional pada genetika telah

mengidentifikasikan gen sebagai dasar konstribusi karakter fenotip atau

karakter dari keseluruhan struktural dan fisiologis dari suatu sel atau

organisme, karakter fenotip seperti warna mata pada manusia atau resistensi

terhadap antibiotik pada bakteri, pada umumnya diamati pada tingkat

organisme. Dasar kimia untuk variasi dalam fenotip atau perubahan urutan

DNA dalam suatu gen atau dalam organisasi gen.

Penelaahan tentang genetika pertama kali dilakukan oleh seorang ahli

botani bangsa Austria, Gregor Mendel pada tanaman kacang polongnya. Pada

tahun 1860an ia menyilangkan galur-galur kacang polong dan mempelajari

akibat-akibatnya. Hasilnya antara lain terjadi perubahan-perubahan pada

warna, bentuk, ukuran, dan sifat-sifat lain dari kacang polong tersebut.

Penelitian inilah ia bagi semua bentuk kehidupan. Hukum-hukum mendel

berlaku pada manusia dan juga organisme percobaan dahulu amat populer

dalam genetika, yakni lalat buah Drosophila. Namun sekarang, percobaan-

percobaan ilmu kebanyakan dengan menggunakan bakteri Escherechia Coli.

Bakteri ini dipilih karena paling mudah dipelajari pada taraf molekuler

sehingga merupakan organisme pilihan bagi banyak ahli genetika. Hal ini

membantu perkembangan bidang genetika mikroba. Jasad renik yang

dipelajari dalam bidang genetika mikroba meliputi bakteri, khamir, kapang

dan virus.

Genetika mikroba tradisional terutama berdasarkan pada pengamatan

atau observasi perkembangan secara luas. Variasi fenotiip telah diamati

berdasar kemampuan gen untuk tumbuh dibawah kondisi terseleksi, misalnya

bakteri yang mengandung satu gen yang resisten terhadap ampisilin dapat

dibadakan dari bakteri kekurangan gen selama pertumbuhannya dalam

lingkungan yang mengandung antibiotik sebagai suatu bahan penyeleksi.

Catatan bahwa seleksi gen memerlukan ekspresinya dibawah kondisi yang

tepat dapat diamati pada tingkat fenotip. Genetika bakteri mendasari

perkembangan rekayasa genetika, suatu teknologi yang bertanggung jawab

terhadap perkembangan dibidang kedokteran.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat diambil rumusan masalah

sebagai berikut:

Apa pengertian dari genetika mikroba?

Apa saja komponen yang menyusun genetika mikroba?

Bagaimana struktur masing-masing komponen penyusun genetika

mikroba?

Bagaimana mekanisme perubahan genetika?

Bagaimana jalannya biosintesis DNA dan protein pada genetika mikroba?

Bagaimana terjadinya pembentukan suatu genotip baru (rekombinasi

bakteri) dan bagaimana penjelasan tentang mutasi bakteri tersebut?

C. Tujuan

Dalam makalah ini, kami membagi tujuan atas 2 macam :

1. Tujuan Umum

Tujuan umum dari pembuatan makalah ini, antara lain :

Mengetahui pengertian lebih spesifik tentang apakah yang dimaksud

dengan genetika mikroba

Mengetahui struktur komponen dari genetika mikroba.

Memahami mekanisme dari proses yang terdapat pada genetika

mikroba seperti biosintesis DNA dan protein

Mengetahui ciri khas dari genetika bakteri

Mengetahui tentang rekayasa genetika serta proses mutasi dan tipe-

tipe mutan pada bakteri

2. Tujuan Khusus

Tujuan khusus dari makalah hasil diskusi ini tak lain adalah untuk

memenuhi tugas kelompok matakuliah Mikrobiologi dan Virologi, yaitu

melakukan suatu diskusi dan mempresentasikan hasil diskusi tersebut

dengan materi yang telah diberikan sebelumnya, judul materi yang dibahas

adalah “Genetika Mikroba” dan penugasan akhirnya dengan penyerahan

makalah dari hasil diskusi tersebut.

Semua tujuan-tujuan ini diharapkan dapat tercapai setelah

terwujudnya laporan makalah ini. Selain itu, pengetahuan-pengetahuan

yang penulis dapat dari pembahasan materi ini bisa menjadi wawasan awal

yang dapat penulis ambil dan kembangkan menjadi pengetahuan yang

lebih tinggi lagi berikutnya.

BAB II

PEMBAHASAN

1) PENDAHULUAN

GENOM

seluruh gen yang ada pada sel atau virus

prokariot biasanya mempunyai satu kumpulan gen (haploid)

sebaliknya mikroba eukariot biasanya mempunyai dua kumpulan

gen (diploid)

GENOTIP

kumpulan gen spesifik suatu organisme

FENOTIP

koleksi karakteristik suatu organisme yang dapat diamati

2) DNA SEBAGAI MATERI GENETIK

a) GRIFFITH (1928) mendemonstrasikan fenomena transformasi: bakteri

nonvirulent dapat menjadi virulen ketika hidup, bakteri nonvirulent ketika

dicampur dengan bakteri virulen yang mati

b) AVERY, MacLEOD, AND McCARTY (1944) mendemonstrasikan

bahwa yang mendasari transforming (materi yang bertanggung jawab

dalam transformasi virulensi pada percobaan Griffithís) adalah DNA

c) HERSHEY AND CHASE (1952) menunjukkan bahwa untuk bakteriofag

T2, hanya DNA yang dibutuhkan untuk kemampuan infeksi; oleh karena

itu, mereka membuktikan bahwa DNA adalah materi genetic

3) STRUKTUR ASAM NUKLEAT

a) STRUKTUR DNA

i. DNA dibentuk dari nukleosida purin dan pirimidin yang

mengandung gula 2'-deoxyribose dan digabung oleh jembatan

fosfodiester

ii. DNA biasanya double helix yang terdiri dari dua rantai nukleotida

berpilin mengelilingi satu sama lainnya

iii. adenine (A) purine pada salah satu untai DNA selalu berpasangan

dengan thymine (T) pyrimidine pada untai yang lain, sementara

guanine (G) purine selalu dipasangkan dengan cytosine (C)

pyrimidine; jadi, dua untai dikatakan komplementer

iv. Dua untai tidak diposisikan secara langsung berlawanan satu

dengan lainnya; oleh karena itu, lekukan major dan lekukan kecil

minor dibentuk olwh kerangka double helix

v. Dua rantai polynucleotida antiparallel (yaitu, kerangaka gula fosfat

mereka diorientasikan secara langsung berlawanan)

b) STRUKTUR RNA

i. RNA berbeda dengan DNA dalam hal komposisi gula ribosa yaitu

2'-deoxyribose

ii. RNA berbeda dengan DNA dalam hal kandungan pyrimidine uracil

(U) sebagai pengganti thymine

iii. RNA berbeda dengan DNA dalam hal biasanya mengandung untai

tunggal yang dapat berpilin dibaliknya, daripada untai ganda yang

berpilin mengelilingi satu dengan lainnya

iv. Tiga macam perbedaan nyata RNA: ribosomal (rRNA), transfer

(tRNA), dan messenger (mRNA); mereka berbeda satu dengan

lainnya dalam hal fungsinya, sisi sintesis pada sel eucaryotic , dan

strukturnya

c) ORGANISASI DNA PADA SEL

i. Pada procaryotes, DNA ada sebagai sirkular tertutup, molekul

supercoiled bergabung dengan protein dasar (seperti histon)

ii. Pada eucaryotes, DNA lebih terorganisasi; ini bergabung dengan

potein dasar (histon) dan terpilin kedalam unit yang berulang-ulang

dikenal sebagai nukleosom

4) REPLIKASI DNA

a) POLA SINTESIS DNA

i. Replikasi DNA adalah semiconservative: masing-masing untai

DNA dibentuk, namun dua untai terpisah satu dengan lainnya dan

bertindak sebagai template untuk produksi untai lainnya

(berdasarkan aturan pasangan basa yang sudah diterangkan

didepan)

ii. Garpu Replikasi adalah daerah pada molekul DNA dimana

terjadinya untai terpisah dan sintesis DNA baru

iii. Replikon terdiri dari replikasi asli dan DNA yang direplikasi

sebagai unit dari yang aslinya

iv. Kromosom bakteri biasanya replikon tunggal

v. Molekul kecil DNA sirkuler tertutup, seperti plasmid dan beberapa

gen virus, bereplikasi melalui mekanisme putaran lingkaran

vi. Molekul besar DNA linier eukariot menggunakan multiple

replikon untuk replikasi yang efisien relatif molekul besar dalam

masa waktu yang memungkinkan

b) MEKANISME REPLIKASI DNA –YANG DIAMATI DI E. coli

i. Protein DnaA mengikat pada sumber replikasi

ii. Helicases membuka dua untai DNA dan seperti yang mereka

lakukan topoisomerases (misalnya, DNA gyrase) mengurangi

tekanan yang disebabkan oleh proses pembukaan untai

iii. Single-stranded DNA binding proteins (SSBs) menjaga untai

tunggal berpisah

iv. Primases mensintesis molekul kecil RNA (kira-kira 10 nucleotida)

yang akan berperan sebagai primer pada sintesis DNA

v. DNA polymerase III mensintesis untai komplemen DNA

berdasarkan aturan pasangan basa; pada satu untai (the leading

strand), synthesis secara terus menerus, sementara pada untai

lainnya (the lagging strand), fragmen-fragmen berseri dihasilkan

melalui sintesis tidak terus menerus; komplek multiprotein disebut

replisom mengatur semua proses ini

vi. DNA polymerase I memindahkan primer dan mengisi celah-celah

yang dihasilkan dari delesi RNA

vii. DNA ligase bergabung dengan fragmen DNA untuk membentuk

untai komplit DNA

viii. Replikasi DNA replication sangat komplek; sedikitnya 30 protein

dibutuhkan untuk replikasi kromosom E. Coli

ix. Kecepatan sintesis DNA adalah 750 hingga 1,000 pasang basa per

detik pada procaryotes, dan 50 hingga 100 pasang basa per detik

pada eucaryotes

5) KODE GENETIK

a) UNTUK GEN PENGKODE POLYPEPTIDE, SEQUENCE BASA

DNA DAPAT DISAMAKAN DENGAN SEQUENCE ASAM AMINO

POLYPEPTIDE (COLINEARITY)

b) PENYUSUNAN KODE GENETIK

i. Setiap kodon yang spesifik bagian asam amino harus berupa tiga

basa panjang untuk setiap 20 asam amino memiliki sedikitnya satu

kodon;

ii. Jadi kode genetik terdiri dari 64 kodon

c) ORGANISASI KODE

i. DEGENERACY – banyak asam amino dikode oleh lebih dari satu

kodon

ii. KODON SENSE - 61 codons spesifik asam amino

iii. KODON STOP (NONSENSE) – tiga kodon (UGA, UAG, UAA)

yang bukan asam amino spesifik, dan digunakan pada translasi

(sintesis protein) signal terminasi

iv. WOBBLE – menggambarkan bagaimana bebasnya basa

berpasangan antikodon tRNA menjadi kodon mRNA; wobble

mengeliminasi kebutuhan unique tRNA untuk setiap kodon karena

dua posisi pertama cukup untuk menyusunikatan hidrogen antara

mRNA dan aminoacyl-tRNAs

6) STRUKTUR GEN

a) GEN:

SEQUENCE LINEAR DARI NUCLEOTIDA YANG ADA

DALAM GEN MOLEKUL ASAM AMINO, DAN TELAH

DIPERBAIKI POIN AWAL DAN AKHIRNYA

i. Mengkode polypeptida, tRNA, atau rRNA

ii. Memiliki elemen pengontrol (seperti, promoters) yang mengatur

ekpresi gen; dapat dipertimbangkan sebagai bagian dari gen itu

sendiri, atau dapat dipertimbangkan sebagai sequence pengatur

terpisah

iii. Dengan beberapa pengecualian, gen tidak overlapping

iv. Segment yang mengkode polipeptida tunggal juga disebut cistron

v. Pada procaryotes-informasi berkode biasanya kontinyu meskipun

beberapa gen bakteri diinterupsi; pada eucaryotes-kebanyakan gen

memiliki sequences berkode (exons) yang diinterupsi oleh

sequences tidak berkode (introns)

b) GEN YANG MENGKODE PROTEIN

i. TEMPLATE STRAND – satu untai yang mengandung informasi

berkode dan mengatur sintesis RNA

ii. PROMOTER - sequence dari basa yang biasanya terletak di

upstream dari daerah berkode; sebagai sisi yang dikenal/diikatan

oleh RNA polymerase

SISI PENGENALAN - sisi dari assosiasi inisial dengan

RNA polymerase (35 basa upstream dari sisi inisiasi

transcripsi)

SISI PENGIKAT (PRIBNOW BOX) - sequence yang

menyukai pembukaan DNA sebelum transkripsi mulai

(kira-kira 10 basa upstream dari sisi insiasi transkripsi)

CONSENSUS SEQUENCES – idealnya sequences basa

ditemukan paling sering ketika membandingkan sequences

dari bacteri yang berbeda

iii. LEADER SEQUENCE

sequence terekam yang tidak diterjemahkan;

Mengandung consensus sequence yang dikenal sebagai

sequence Shine-Dalgarno, yang bertindak sebagai sisi

pengenalan untuk ribosom

iv. DAERAH BERKODE

sequence yang segera memulai downstream dari leader

sequence;

dimulai dengan sequence template 3'TAC5', dimana

menyebabkan terbentuk codon 5'AUG3‘ mRNA, kodon

pertama yang ditranslasikan (pada bakteri spesifik N-

formylmethionine, methionine pada archaea dan

eucaryotes)

v. DAERAH TRAILER

Daerah yang tidak diterjemahkan berlokasi secara langsung

didownstream sekuen terminator translasi dan sebelum terminator

transkripsi

vi. SISI REGULATOR

Sisi dimana protein regulator pengenal DNA mengikat stimulus

lain atau menghambat ekspresi gen

c) GENE YANG MENGKODE tRNA DAN rRNA

i. GEN tRNA

promoters, pemimpin, daerah berkode, dan daerah trailer

ditemukan;

daerah tidak berkode dipindahkan setelah transkripsi;

Lebih dari satu tRNA dapat dibentuk dari transkripsi

tunggal;

tRNAs dipisahkan oleh daerah spacer tidak berkode, yang

dipindahkan setelah transkripsi

ii. GEN rRNA

Memiliki promoters, leaders, daerah berkode dan daerah

trailer;

Semua molekul rRNA digambarkan sebagai transkripsi

tunggal besar yang dipotong setelah transkripsi,

menghasilkan produk akhir rRNA

Struktur DNA, Replikasi, Transkripsi, dan Translasi

A. Struktur DNA

Dua untai DNA saling melilit (double helix) dan dihubungkan oleh ikatan

hidrogen di antara basa nitrogen didasarkan atas aturan pemasangan basa:

Sitosin-Guanin dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen (C G)

Timin-Adenin dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen (A T)

Pemasangan basa dua untai DNA di atas disebut komplemen

Dua untai DNA adalah antiparalel satu satu sama lain, karena orientasi

(polaritas) dua untai DNA saling berlawanan.

B. Replikasi DNA

Pola replikasi

1. Replikasi DNA, disebut juga sintesis DNA, adalah semikonservatif:

masing-masing untai induk digunakan sebagai templat pembentukan untai

baru sesuai aturan pemasangan basa

2. Replikasi DNA dimulai pada tempat-tempat khusus yang disebut pangkal

replikasi (origin of replication, ori)

3. Kromosom prokariot hanya mempunyai satu ori, sedangkan kromosom

eukariot mempunyai beberapa ori

4. Setiap untai DNA baru disintesis melalui dua mekanisme:

a. Sintesis kontinyu oleh DNA polimerase III dengan arah 5’ ke 3’

menghasilkan Leading strand

b. Sintesis diskontinyu oleh DNA polimerase III dengan arah 5’ ke 3’

menghasilkan fragmen pendek (± 1000 nukleotida) yang disebut

fragmen Okazaki pada Lagging strand

Pola replikasi

Protein yang berperan dalam replikasi dan mekanisme replikasi

Tipe RNA dan Fungsinya:

1. mRNA: Messenger RNA, membawa informasi untuk sintesis protein

2. rRNA: Ribosomal RNA, membentuk bagian ribosom.

3. tRNA: Transfer RNA, membawa asam amino ke ribosom

Tahap-tahap Transcription

1. RNA polimerase mengikat urutan DNA yang disebut promotor.

2. RNA polymerase mensintesis RNA diarahkan oleh satu untai DNA

cetakan

3. DNA cetakan yang telah ditranskripsi dipilin kembali

4. Sintesis RNA berakhir ketika RNA polimerase mencapai urutan DNA

yang disebut terminator.

5. Molekul RNA baru dan RNA polimerase terlepas dari DNA cetakan

C. Translasi

mRNA digunakan untuk membuat protein.

mRNA dibaca pada kodon atau nucleotide triplets.

Kode Genetic:

Ada 64 kemungkinan kodon, 20 asam amino.

AUG: Start codon (Methionine)

UAA, UGA, UAG: Stop codons

Translasi terjadi di ribosom, yang tersusun dari dua subunit (besar dan

kecil).

Molekul tRNA memiliki anticodon, yang mengenali kodon. Mereka

membawa asam amino spesifik pada pertumbuhan rantai protein

Langkah-langkah Translasi

1. Start codon (AUG) mengikat pada tRNA dengan methionine.

2. Elongasi/ pemanjangan: Subsequent asam amino ditambahkan dengan

mentranslasi satu kodon saat itu juga.

3. Ribosomes menyerang asam amino supaya rantai protein tumbuh

dengan formasi ikatan peptida.

4. Terminasi: Ketika stop codon tercapai, translasi berhenti, dan

kompleks ribosome-mRNA berpisah

Inisiasi pada Start Codon

Selama Elongasi satu Asam Amino ditambahkan saat itu juga

Elongasi: Ribosom mendekati mRNA, membaca satu kodon saat itu juga

Terminasi: satu Stop Codon tercapai, komplek tidak berkumpul

I. GEN: EKSPRESI DAN REGULASI

a. TRANSKRIPSI – sintesis RNA di bawah arahan DNA

i. Produk RNA komplementer dengan template DNA

ii. Nukleotida adenin pada template DNA mengatur penggabungan

nukleotida uracil di RNA; sebaliknya, aturan pasangan basa sama

seperti pada replikasi DNA

iii. Tiga tipe RNA diproduksi melalui transkripsi

mRNA membawa pesan yang mengatur sintesis protein

tRNA membawa asam amino selama sintesis protein

Molekul rRNA adalah komponen ribosom

b. TRANSKRIPSI DI PROCARYOTES

i. mRNA Procaryotic dapat mengkode satu polypeptida (monogenic)

atau banyak polypeptides (polygenic); pada penambahan ke daerah

berkode, molekul mRNA molecules dapat memiliki daerah yang

tidak diterjemahkan

Sekuens pemimpin terdiri dari 25 hingga 150 basa pada

akhir 5' mRNA, dan mendahului kodon inisiasi

Daerah Spacer memisahkan segmen-segmen yang

mengkode polipeptida individu pada mRNAs polikgenik

Daerah Trailer ditemukan pada akhir 3' mRNA setelah

kodon terminasi terakhir

ii. RNA polymerase (enzim subunit besar multi) bertanggung jawab

pada sintesis RNA

Inti enzim (subunit a2,b, b') mengkatalisis sintesis RNA

Subunit sigma (faktor sigma) tidak katalitik, namun

membantu inti enzim mengikat DNA pada sisi yang cocok

iii. Promoter adalah daerah pada DNA dimana RNA polymerase

terikat pada saat inisiasi transkripsi; sequences dipusatkan pada 35

dan 10 pasangan basa sebelum titik pemula transkripsi penting

pada pengaturan RNA polymerase ke promotor

iv. Terminator adalah daerah pada DNA dimana sinyal terminasi dari

proses transkripsi

c. TRANSKRIPSI DI EUCARYOTES

i. Ada tiga RNA polymerases utama

RNA polymerase II-mengkatalisis sintesis mRNA; ini

membutuhkan beberapa faktor inisiasi dan pengenalan

promoter yang memiliki beberapa elemen penting (daripada

hanya dua seperti yang terlihat pada procaryotes)

RNA polymerase I-mengkatalisis sintesis rRNA (5.8S, 18S,

dan 28S)

RNA polymerase III-mengkatalisis tRNA dan sintesis 5S

rRNA

ii. Transkripsi menghasilkan prekusor RNA monogenik besar

(heterogeneous nuclear RNA; hnRNA) yang harus diproses

melalui modifikasi posttranscriptional untuk memproduksi mRNA

Asam Adenylic ditambahkan pada akhr 3' untuk

memproduksi sekuen polyA kira-kira panjangnya 200

nukleotida (ekor polyA)

7-methylguanosine ditambahkan pada akhir 5' melalui

sambungan tri-phosphate linkage (tudung 5')

Dua modifikasi ini dipercaya untuk melindungi mRNA dari

digesti eksonukleus

iii. Gen Eucaryotic dirobek atau disisipi sedemikian rupa sekuen

diekspresikan (exons) dipisahkan dari satu dengan lainnya melalui

sekuen terhalang (introns); introns diwakilkan pada transkripsi

primer namun kemudian dipindahkan melalui proses disebut

pemecahan RNA; beberapa pemecahan dikatalisis sendiri oleh

molekul RNA disebut ribozim; gen tersisipi telah ditemukan pada

cyanobacteria dan archaea, namun tidak pada procaryotes

2) TRANSLASI (SINTESIS PROTEIN)

a. Translasi-sintesa rantai polipeptida diatur oleh sekuen nukleotida

pada molekul mRNA

i. Ribosom-Sisi translasi

ii. Polyribosome-komplek mRNA dengan beberapa ribosom

b. Transfer RNA dan aktivasi asam amino

i. Tahap pertama sintesis protein adalah penyerangan asam amino

pada molekul tRNA (dikatalisis oleh aminoacyl-tRNA synthetase);

proses ini berhubungan seperti aktivasi asam amino

ii. Setiap tRNA memiliki akseptor terakhir dan hanya dapat

membawa asam amino spesifik; ini juga memiliki triplet antikodon

yang komplementer dengan triplet kodon mRNA

iii. Ribosom-organella komplek dibangun dari beberapa molekul

rRNA dan banyak polipeptida; memiliki dua subunits (pada

prokariot: 50S dan 30S)

c. Ribosom-organela komplek dibangun dari beberapa molekul rRNA

dan banyak polipeptida; memiliki dua subunits (pada prokariot: 50S

dan 30S)

d. Inisiasi sintesis protein

i. fMet-tRNA (pada bakteri, Met-tRNA pada archaea dan eukariot)

mengikat subunit kecil ribosom; mereka mengikat mRNA pada

kodon inisiator khusus (AUG); kemudian subunit besar ribosome

mengikat

ii. Tiga protein faktor inisiator juga dibutuhkan pada (eukariot

membutuhkan lebih banyak faktor inisiator)

e. Elongasi rantai polipeptida

i. Elongasi melibatkan penambahan sekuen asam amino untuk

pertumbuhan rantai polipeptida; beberapa faktor perpanjangan

polipeptida dibutuhkan untuk proses ini

ii. Ribosom memiliki tiga sisi untuk pengikatan molekul tRNA: sisi

peptidyl (sisi P), sisi aminoacyl (sisi A), dan sisi exit (sisi E)

iii. Setiap asam amino baru diposisikan pada sisi A oleh tRNA ini,

dimana memiliki antikodon yang komplementer dengan kodon

molekul mRNA

iv. Enzim ribosomal peptidyl transferase mengkatalisis pembentukan

ikatan peptida antara asam amino berdekatan; 23S rRNA adalah

komponen utama dari enzim ini

v. Setelah setiap asam amino ditambahkan pada rantai, translokasi

terjadi dan dengan cara memindahkan ribosom pada posisi kodon

selanjutnya pada sisi A

f. Terminasi sintesis protein

i. Berlangsung saat salah satu dari tiga kodon spesial ada (UAA,

UAG, atau UGA)

ii. Tiga polipeptida melepaskan faktor pembantu dalam pengenalan

kodon-kodon tersebut

iii. Ribosom menghidrolisis ikatan antara protein komplit dan tRNA

akhir, dan protein dilepaskan dari ribosom, yang kemudian

dipisahkan menjadi dua komponen subunit

g. Sintesis Protein boros, menggunakan lima energi ikatan tinggi untuk

menambahkan satu asam amino pada rantai

h. Pelipatan Protein dan pengawal molekuler

i. Pengawal Molekuler-protein penolong khusus yang membantu

polipeptida baru dalam pelipatan menjadi bentuk yang tepat; telah

banyak diidentifikasi dan mereka termasuk protein kejut panas dan

protein tertekan; pada penambahan untuk membantu lipatan

polipeptida, pengawal penting dalam transport atau protein melalui

membran

ii. Penyesuaian Protein adalah fungsi langsung sekuen asam amino;

protein memiliki pelipatan sendiri, secara struktural daerah bebas

disebut domain

i. Pemecahan Protein-sebelum pelipatan, bagian polipeptida

dipindahkan; seperti pemecahan memindahkan sekuen campur

tangan (inteins) dari sekuen (exteins) yang tetap dalam produk akhir

3) REGULASI SINTESIS mRNA

a. Regulasi sintesis mRNA (dan dengan cara demikian sintesis enzim)

menyediakan mekanisme regulasi masa lama yang sangat efektif dalam

menghemat energi dan bahan dasar dan memelihara keseimbangan protein

sel dalam merespon perubahan besar kondisi lingkungan; ini komplemen

namun sedikit cepat daripada regulasi aktivitas enzim

b. Induksi dan represi

i. Sintesis enzim melibatkan jalur katabolik yang dapat diinduksi,

dan substrat inisial dari jalur (atau beberapa turunannya) biasanya

merupakan induser; induksi meningkatkan jumlah mRNA yang

mengkode enzim

ii. Sintesis enzim melibatkan jalur anabolik adalah represibel dan

produk akhir dari jalur biasanya bertindak sebagai korepresor;

represi menurunkan jumlah mRNA yang mengkode enzim

c. Kontrol Negatif

i. Kecepatan sintesis mRNA dikontrol oleh protein represor, yang

terikat pada sisi DNA yang disebut operator

ii. Pada sistem yang dapat diinduksi, protein represor aktif hingga

loncatan ke induser (pengikatan induser menginaktifkan represor)

dimana pada sistem represibel, represor tidak aktif hingga loncatan

ke korepresor (pengikatan korepresor mengaktifkan represor)

iii. Pada bakteri, satu set gen struktural dikontrol oleh operator

partikular dan promoter yang disebut operon

iv. Operon laktosa adalah contoh unggul regulasi negatif; pengikatan

represor lac ke operator lac selain dapat menghambat pengikatan

RNA polimerase atau mengeblok perpindahan RNA polimerase

d. Kontrol Positif

i. Kontrol Positif terjadi ketika operon dapat berfungsi hanya saat ada

faktor pengontrol

ii. Operon lactosa diregulasi melalui protein aktifator

katabolit/catabolite activator protein (CAP); aktivitas CAP

diregulasi oleh cAMP; cAMP mengaktifkan CAP jadi ini mengikat

sisi khusus DNA, menstimulasi transkripsi

4) ATENTUASI

a. Ada dua titik penentuan untuk regulasi transkripsi dari jalur anabolik:

inisiasi dan kontinuasi transkripsi; attenuasi mengatur kontinuasi

transkripsi

b. Pada sistem dimana transkripsi dan translasi rapat dipasangankan, peran

ribosom pada daerah pemimpin mRNA dapat mengontrol kontinuasi

transkripsi

i. Jika ribosom secara aktif menerjemahkan daerah pemimpin

(attenuator), yang terdiri dari beberapa kodon untuk produk asam

amino dari operon, terminator transkripsi terbentuk dan transkripsi

tidak akan diteruskan

ii. Jika ribosom memperlambat selama translasi daerah pemimpin

karena penyerangan tepat aminoacyl-tRNA tidak ada, terminator

tidak terbentuk dan transkripsi tidak akan diteruskan

5) SISTEM REGULASI GLOBAL

a. Ringkasan

i. Sistem Regulasi Global-sistem yang mempengaruhi banyak gen

dan jalur-jalur secara simultan, memperbolehkan untuk kedua

regulasi bebas operon sama baiknya dengan kooperasi operon.

ii. Regulasi Global dapat didukung dengan beberapa mekanisme,

termasuk penggunaan protein single regulastor (repressor atau

activator) untuk meregulasi beberapa operon, penggunaan faktor

sigma yang berbeda, dan penggunaan regulator nonprotein

iii. Regulon-kumpulan gen atau operon yang dikontrol oleh protein

regulator biasa

b. Represi Katabolit

i. Pertumbuhan Diauxic-pola pertumbuhan biphasic yang terlihat

ketika bakteri tumbuh pada dua gula yang berbeda (misalnya,

glukosa dan laktosa)

ii. Pada E. coli, adanya glukosa (karbon yang disuka dan sumber

energi) menyebabkan turunnya tingkat cAMP levels, menyebabkan

deaktifnya CAP (regulator positif beberapa jalur katabolik,

termasuk laktosa operon); deaktivasi CAP menyebabkan bakteri

lebih memilih mengunakan glukosa daripada gula lain ketika

keduanya ada di lingkungan

c. Regulasi oleh faktor sigma dan kontrol sporulasi

i. Bakteri memproduksi sejumlah faktor sigma; masing-masing

memungkinkan RNA polymerase untuk mengenali dan mengikat

promotor spesifik

ii. Perubahan faktor sigma dapat menyebabkan RNA polymerase

merubah ekspresi gen

iii. Ini telah didemonstrasikan pada sejumlah sistem termasuk respon

kecutan panas di E. coli dan sporulasi pada B. subtilis

d. Regulasi oleh antisense RNA dan kontrol protein porin-RNA

antisense komplementer dengan molekul RNA dan secara spesifik

mengikat pada ini, dengan demikian menghalangi replikasi DNA,

sintesis mRNA, atau translasi, bergantung pada alamiah target RNA

6) DUA-KOMPONEN SISTEM FOSFORILASI

Sistem transduksi signal yang menggunakan transfer grup phosphoryl untuk

mengkontrol transkripsi gen dan aktivitas protein

a. Pada sistem regulasi sporulasi, transfer secara sekuen grup phosphoryl

dari kinase sensor untuk regulator transkripsi, melalui dua protein lain,

memperbolehkan bakteri merespon kondisi lingkungan

b. Kemotaxis-pada sistem ini, attractants (atau repellants) dideteksi oleh

protein kemotaksis, mengatur transfer grup phosphoryl ke protein yang

meregulasi arah rotasi flagela bakteri

7) PENGENDALIAN SIKLUS SEL

a. Sekuen lengkap peristiwa perpanjangan dari pembentukan sel baru hingga

pembelahan berikutnya disebut siklus sel: ini membutuhkan koordinasi

ketat replikasi DNA dan pembelahan sel

b. Muncul menjadi kontrol terpisah dalam siklus sel, yang satu sensitif pada

massa sel dan lainnya peka pada panjang sel

c. Pada E. coli, regulasi replikasi DNA melibatkan protein DnaA, yang

mengikat pada origin replikasi untuk replikasi inisiasi

d. Inisiasi pembentukan septa membutuhkan terminasi replikasi DNA dan

pencapaian panjang yang diharapkan; bagaimana ini terjadi tidak diketahui

e. Pada pertumbuhan cepat kultur bakteri, inisiasi rentetan replikasi DNA

dapat berlangsung sebelum rangkaian replikasi selesai

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Dari berbagai penjelasan meteri yang sudah diterangkan dalam makalah

yang telah kami susun ini, maka dapat disimpulkan bahwa :

Informasi genetika disimpan sebagai suatu urutan basa pada DNA. Pada RNA

bakteriofaga dan beberapa virus RNA, informasi genetika disimpan sebagai

urutan basa dalam RNA.

Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula

pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA

disebut deoksiribosa. Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali

basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat

pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida. Selain

itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA,

tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.

Pengungkapan arti dan penggunaan sandi genetis di dalam produksi protein

yang esensial bagi pertumbuhan dan kegiatan sel, menyangkut dua tahap yaitu

transkripsi dan translasi. Transkripsi adalah ialah pemindahan informasi dari

DNA ke RNA, dan translasi adalah adalah penerjemahan informasi ini dari

RNA menjadi protein.

Terkait dengan perubahan genotif, gen manapun dapat berubah atau bermutasi

menjadi bentuk lain sehingga akan memerintahkan pembentukan suatu protein

yang berubah atau baru yang pada gilirannya dapat merusak kekhasan selnya

(kadang-kadang menyebabkan kematian).

Rekomendasi genetis ialah pembentukan suatu genotipe baru melalui

pemilihan kembali sel - sel setelah terjadinya pertukaran bahan genetis antara

2 kromosom yang berbeda yang mempunyai gen - gen serupa pada situs - situs

yang bersangkutan. Pada bakteri, rekombinasi genetis dihasilkan dari 3 tipe

pemindahan gen yaitu konjugasi, transformasi dan transduksi