Nama : Alfi Syahrin

NIM : 011414153017

Ilmu Kedokteran Dasar/Minat FAAL

UJIAN AKHIR SEMESTER

BIOLOGI MOLEKULER

(Take Home Exam)

Bagian I

1. Apa yang dimaksud dengan paradigma (alur pikir) biologi molekuler?

Jawaban:

Setiap organisme terdiri dari sel, dan sel terdiri dari sejumlah besar molekul, sehingga

baik struktur maupun fungsinya yang ditunjukkan oleh suatu organisme termasuk fungsi-

fungsi yang menunjukkan bahwa organisme ditentukan oleh molekul-molekul tersebut.

Oleh karena itu, dokter zaman sekarang mendalami suatu penyakit hingga tingkat

molekuler yang diharapkan dapat membantu dalam mengatasi suatu penyakit yang

sebenarnya timbul karena terjadi perubahan dalam molekul-molekul yang terdapat dalam

tubuh manusia.

2. Makhluk hidup dibedakan dari benda mati karena memiliki apa yang disebut sebagai

fungsi-fungsi kehidupan (life function) yang diperlukan guna menjamin kelangsungan

hidup (survival) setiap organisme hidup mulai bakteri sampai manusia.

Jelaskan apa yang dimaksud dengan fungsi-fungsi kehidupan dan jelaskan pula peran

masing-masing fungsi untuk menjamin kelangsungan hidup setiap jenis organisme

Jawaban:

Fungsi-fungsi kehidupan adalah bahw setiap makhluk hidup menunjukkan 4 ciri khas

yang tidak dimiliki oleh benda mati yaitu reproduksi, tumbuh kembang, metabolisme dan

homeostasis

Reproduksi. Setiap makhluk hidup memberikan keturunan yang sesuai dengan induknya

yaitu seperti manusia maka keturunannya manusia, jika hewan maka keturunan juga

hewan yang sejenis.

Tumbuh Kembang. Pada organela satu sel memulai kehidupannya setelah sel induk

membelah kemudian akan menghasilkan dua anak sel. Masing-masing anak sel tak akan

membelah lagi sebelum tumbuh menjadi sebesar induknya. Pada organisme multiseluler

seperti manusia, fungsi kehidupan dimulai dari fertilisasi yaitu terjadi pertemua antara sel

sperma dengan sel ovum yang menghasilkan zygot. Zygot kemudian membelah berkali-

kali dan berdifferensiasi.

Metabolisme. suatu organisme memerlukan energi dan energi didapatkan dalam bentuk

ATP yang dihasilkan oleh reaksi-reaksi kimia dalam tubuh. selain itu, makhluk hidup

memerlukan beberapa molekul untuk bertahan hdiup, baik berupa molekul-molekul

fungsional seperti enzim atau hormon atau molekul-molekul struktural yang membentuk

kerangka sel. Semua itu tidak tersedia diluar tubuh, namun dapat dihasilkan oleh

organisme dengan mengubab molekul yang berasal dari luar.

Homeostasis. Setiap makhluk hidup agar dapat bertahan hidup harus dapat

mempertahankan keadaan internal tubuhnya dengan batas-batas tertentu.

3. Melalui pengamatan menggunakan mikroskop cahaya (mikroskop “biasa” segera dapat

diketahui apakah suatu sel merupakan sel prokariota atau sel eukariota. Jelaskan apa

perbedaannya.

Jawaban:

Perbedaan utama antara sel prokariota dan eukariota yaitu didasarkan pada ukuran dan

struktur sel yang berbeda.

o Prokariota memiliki ciri-ciri selnya tidak memiliki nukleus, materi genetiknya

terkonsentrasi pada suatu daerah yang disebut nukleoid, tetapi tidak ada membran

yang memisahkan daerah ini dari bagian sel lainnya. Sedangkan, pada eukariota

memiliki nukleus sejati yang dibungkus oleh selubung nukleus, seluruh daerah di

antara nukleus dan membran yang membatasi sel disebut sitoplasma. Didalamnya

terletak organel-organel sel yang mempunyai bentuk dan fungsi terspesialisasi yang

sebagian organel tersebut tidak ditemukan pada prokariotik.

o Flagel pada eukariotik lebih lebar sedangkan pada prokariotik memiliki flagell

sepersepuluh flagel eukariotik.

o Organisasi seluler dan genetik prokariota berbeda secara mendasar dari organisme

eukariota, prokariota memiliki genom yang lebih kecil dan lebih sederhana, kurang

lebih prokariota memiliki genom seperseribu DNA eukariota.

o Membran prokariota telah mengalami spesialisasi, yakni adanya lipatan-lipatan ke

arah dalam oleh membran plasma hasil sisa krista-krista mitokondria yang berfungsi

dalam respirasi seluler prokariota aerobik. Sel eukariota memiliki beberapa kromosom

linear di dalam nukleus, di dalamnya terdapat sederet molekul DNA yang sangat

panjang yang terbagi dalam paket-paket yang dipisahkan oleh histon dan protein yang

lain

o Genom prokariota hanya sebuah molekul DNA sirkular untai ganda, sedangkan

eukariota memiliki molekul DNA linear yang berasosiasi dengan protein.

Perbedaan lebih jelasnya dibawah ini:

PROKARIOTA EUKARIOTA

Definisi Adalah organisme yang

terdiri dari sel-sel yang

tidak memiliki inti sel atau

organel terbungkus

membran.

Adalah Organisme yang

terdiri atas sel-sel yang

memiliki inti yang terikat

membran serta organel

yang terikat membran.

Nukleus (Inti) tidak memiliki inti. Memiliki inti sejati, yang

dibatasi oleh membran

ganda.

Pengaturan DNA Memiliki lingkaran

melingkar

Bentuk linear

Ukuran Sel-sel kecil (<5 pM) Sel besar (<10 pM)

Sel Selalu Uniseluler Sebagian besar multiseluler

Dinding Sel Struktur kimia kompleks

dialam

Struktur kimia sedehana

dialam

Protein tidak mengandung protein

dalam DNA-nya.

berisi protein dalam DNA

untuk membentuk

kromatin.

Ribosom Berisi ribosom kecil Berisi ribosom besar

Pembelahan sel Pembelahan sel dengan

pembelahan biner

Pembelahan sel dengan

pembelahan mitosis

Reproduksi Selalu aseksual Dengan aseksual atau

seksual

Jalur metabolisme Berbagai macam jalur

metabolik

Jalur metabolisme umum

Flagela Terdiri dari dua blok kompleks secara alami dan

bangunan protein terdiri dari beberapa

mikrotubulus

Bentuk multiseluler Langka Umum dengan

pembentukan jaringan yang

luas

Mesosom Mereka melakukan fungsi-

badan Golgi dan

mitokondria, dan juga

membantu dalam

pemisahan kromosom

Tidak ada

Membran plasma Tidak ada karbohidrat dan

tidak memiliki sterol

Ada Sterol dan karbohidrat,

Contoh Bakteri dan Archaea Sel hewan dan tumbuhan

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan ikatan kovalen, ionic dan hidrogen.

Jawaban:

Ikatan Kovalen. Ikatan yang terbentuk karena pemakaian pasangan elektron secara

bersama oleh 2 atom yang berikatan. Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah

1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non

logam).

Ikatan Ionik. Ikatan kimia yang terjadi akibat gaya tarik-menarik elektrostatis antara

atom bermuatan positif (kation) dengan atom bermuatan negatif (anion), atau akibat

adanya serah terima elektron dari satu atom ke atom lain. pada umumnya terjadi antara

atom-atom yang mempunyai energi ionisasi rendah dengan atom-atom yang mempunyai

afinitas elektron yang besar.

Ikatan Hidrogen. Terbentuk bila suatu atom hidrogen seakan-akan dimiliki oleh 2 atom.

Ikatan hidrogen adalah interaksi yang melibatkan atom hidrogen yang terletak antara

sepasang atom lain yang memiliki afinitas elektron tinggi; ikatan tersebut lebih lemah

dari ikatan kovalen atau ikatan ion, tetapi lebih kuat dari gaya van der Waals. Ikatan

hidrogen dapat terjadi antara atom-atom dalam molekul yang berbeda atau dalam bagian-

bagian dari molekul yang sama.

5. Jelaskan mengapa ikatan hidrogen sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap

organisme.

Jawaban:

Karena hidrogen adalah unsur terbanyak penyusun kehidupan. Mereka terikat dengan

oksigen sehingga membentuk air. Sebagian besar susunan makluk hidup terdiri dari air.

Hidrogen juga menjalin ikatan dengan karbon membentuk senyawa organik yang

menyusun tubuh organisme dibumi. Jika molekul-molekul air tidak terjadi ikatan dengan

hidrogen maka pada tekanan 1 atm air akan mendidih pada suhu 1000C, sehingga tidak

memungkinkan organisme untuk hidup dibumi. Selain itu, Ikatan hidrogen juga sangat

penting karena ikatan inilah yang mengikat 2 struktur komplementer rantai DNA

(double-helix) yang sangat penting untuk informasi genetik.

6. Jelaskan apa yang dimaksud dengan senyawa ampifilik. Berikan 3(tiga) contoh senyawa

ampifilik.

Jawaban:

Senyawa Ampifilik merupakan senyawa yang memiliki sifat khas yaitu sebagian

molekulnya bersifat hidrofobik (gugus ekor/tail) yang non-polar, sisanya bersifat

hidrofilik (gugus kepala/head group) yang polar.

Contohnya kolesterol, gliserolipid dan sfingolipid.

7. Jelaskan mengapa senyawa ampifilik sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap

organisme.

Jawaban:

Senyawa ampifilik sangat penting karena merupakan molekul-molekul pembentuk

membran sel. Membran sel adalah selaput yang terletak paling luar dan tersusun dari

senyawa kimia lipoprotein, bersifat selektif permeabel (hanya dapat

memasukkan/dilewati molekul tertentu saja) atau semipermeabel. Membran sel

membatasi segala kegiatan yang terjadi di dalam sel sehingga tidak mudah terganggu

oleh pengaruh dari luar karena membran sel berfungsi sebagai pintu gerbang yang dilalui

zat, baik menuju atau meninggalkan sel.

8. Gen adalah urutan nukleotida dalam DNA yang dapat menghasilkan suatu produk.

Produk apa yang dihasilkan gen?

Jawaban:

Produk yang dihasilkan oleh gen adalah utamanya protein, kemudian polipeptida dan

seuntai RNA.

9. Tidak seluruh urutan nukleotida dalam DNA merupakan gen. urutan nukleotida yang

merupakan gen dalam DNA dikenal dengan nama : urutan penyandi. (coding sequences).

Urutan ini dapat dikenal karena menunjukkan ciri khas. Apakah ciri khas urutan

penyandi tersebut?

Jawaban:

ciri khas urutan penyandi tersebut yaitu urutan nukleotida dapat menentukan urutan asam

amino pada protein dan juga urutan nukleotida pada mRNA.

10. Gen eukariota mengandung dua jenis urutan nukleotida yang disebut intron dan ekson.

Apa perbedaan keduanya?

Jawaban:

Intron adalah urutan nukleotida yang terdapat dalam gen antara ekson. Urutan

nukleotida ini tidak mengkode untuk protein, dan itu berarti intron tidak terlalu penting

pada proses sintesis protein. Ketika untai RNA messenger (mRNA) dibuat melalui

transkripsi DNA pada gen, urutan nukleotida intron dikecualikan. Pengecualian dari

urutan intron dari untai mRNA terjadi melalui proses yang disebut RNA splicing; bisa

juga melalui cis-splicing yang terjadi ketika hanya ada satu intron digabungkan dengan

gen, sedangkan trans- splicing terjadi ketika ada dua atau lebih intron terkait dengan gen.

Sehelai mRNA matang, siap untuk mengkode protein, yang dibentuk setelah

mengeluarkan intron dari untai. Karena kedua DNA dan RNA mengandung urutan non-

coding ini, istilah intron bisa disebut sebagai urutan nukleotida non-coding DNA dan

urutan yang sesuai dalam RNA. Hal ini penting untuk melihat bahwa RNA ribosom

(rRNA) dan RNA transfer (tRNA) mengandung gen dengan intron, tetapi mereka akan

dihapus ketika gen diekspresikan. Dengan kata lain, intron melalui transkripsi, tetapi

tidak melalui translasi. Oleh karena itu, ini disebut urutan translasi DNA.

Ekson adalah urutan nukleotida gen yang diekspresikan, dan mereka ditemukan di kedua

sisi intron. Dalam istilah sederhana, dapat dinyatakan bahwa ekson benar-benar dasar

dalam ekspresi gen atau dalam sintesis protein. Polipeptida untai dibentuk berdasarkan

urutan nukleotida dalam ekson. Ketika molekul mRNA matang terbentuk melalui

transkripsi DNA dan kemudian splicing RNA terjadi, itu adalah koleksi ekson.

Perbedaan antara intron dan ekson:

o Keduanya urutan nukleotida gen, tetapi ekson yang paling sering diekspresikan saat

intron diam.

o Ekson ditemukan di kedua ujung gen sementara intron selalu ditemukan di dalam

gen.

o Ketika mutasi terjadi, intron kadang-kadang memberikan kontribusi nukleotida

tetapi biasanya tidak sebaliknya.

o Baik DNA dan RNA mengandung intron dan ekson, tetapi RNA matang hanya

mengandung ekson dan tidak mengandung intron.

o Fungsi segera ekson adalah untuk mengekspresikan gen, sedangkan untuk intron

tidak jelas.

11. Struktur DNA ditemukan oleh dua ilmuwan, yaitu : Watson dan Crick yang

menyebabkan keduanya mendapat hadiah Nobel. Struktur DNA berupa dua rantai ganda

polideoksinukleotida yang bersifat antiparallel dan komplementer. Jelaskan apa yang

dimaksud dengan dua istilah tersebut.

Jawaban:

Kedua stran (rantai polideoksinukleotida) anti paralel artinya suatu rantai mempunyai

arah yang berlawanan dengan rantai pasangannya. Misalnya suatu stran berakhir dengan

gugus 5 fosfat sedang rantai pasangannya berakhir dengan gugus 3 OH (hidroksil).

Artinya, ujung 5’ akan berhadapan dengan ujung 3’ rantai pasangannya.

Kedua rantai polinukleotida komplementer artinya urutan nukleotida pada suatu rantai

menentukan urutan nukleotida pada rantai pasangannya. Misalnya A selalu berpasangan

dengan T dan G berpasangan dengan C.

12. Bila sel membelah, maka dua anak sel akan memiliki DNA yang tepat sama seperti DNA

sel induknya. Jelaskan mekanismenya.

Jawaban:

Ketika sel mengalami pembelahan, masing-masing anak sel akan menerima satu rantai

DNA dari sel induknya yang kemudian membentuk rantai yang baru. Pembentukan

rantai yang baru ini sesuai dengan kaidah watson dan crick yaitu apabila pada rantai lama

terdapat urutan A-T-G-C maka akan berhadapan dengan rantai lama disusul dengan

rantai yang baru dengan urutan T-A-C-G yang merupakan urutan nukleotida

pasangannya. Dengan demikian, hal ini dapat menjamin bahwa urut-urutan nukleotida

pada sel anak akan tepat sama dengan induk sel, cara ini yang disebut replikasi semi

konservatif.

Ada beberapa tahap dalam mekanisme pembelahan sel, yaitu:

Tahap Interfase

Sel dianggap istirahat dari proses pembelahan, sebenarnya tahap interfase merupakan

tahap yang aktif dan penting untuk mempersiapkan pembelahan. Persiapan berupa

replikasi DNA

Fase gap-1 (G1) Sel-sel belum mengadakan replikasi DNA, sehingga DNA masih

berjumlah 1 salinan (1c) dan diploid (2n)

Fase sintesis (S) DNA dalam inti mengalami replikasi sehingga menghasilkan 2

salinan DNA dan diploid (2c, 2n)

Fase gap-2 (G2) Replikasi DNA telah selesai, dan sel bersiap-siap mengadakan

pembelahan.

Tahap Kariokinesis

Kariokinesis adalah tahap pembelahan inti sel, Tahap ini terdiri dari fase atau tahap-

tahap yang lebih rinci.

A. Profase

o DNA mulai dikemas atau di paket menjadi kromosom. Profase merupakan tahap

paling lama dalam mitosis.

o Pada profase awal, kromosom mulai tampak lebih pendek serta menebal, pada

sel hewan, sentriol membelah dan masing-masing bergerak ke kutub yang

berlawanan pada nukleus, lalu terbentuk benang-benang spindel (benang

mikrotubulus).

o Pada profase akhir, masing-masing kromosom terlihat terdiri dari 2 kromatid

yang terikat pada sentromer.

o Pada tahap ini kromosom terletak bebas di dalam sitoplasma.

B. Metafase

o Kromosom bergerak ke bidang ekuator benang spindel (bidang pembelahan).

o Kromosom terletak di bidang ekuator dengan tujuan agar pembagian jumlah

informasi DNA yang akan diberikan kepada sel anakan yang benar-benar rata

dan sama jumlahnya.

C. Anafase

o Merupakan tahap yang singkat dalam mitosis.

o Masing-masing sentromer yang mengikat kromatid membelah bersamaan.

o Kromatid bergerak menuju kutub pembelahan

o Kromatid dapat bergerak ke arah kutub pembelahan karena terjadinya kontraksi

benang spindel, pada saat kontraksi benang spindel memndek kemudian

menarik kromatid menjadi dua bagian kedua kutub yang berlawanan.

o Menghasilkan salinan kromosom berpasangan (1c, 2n)

D. Telofase

o Kromatid telah disebut kromosom.

o Membran inti mulai terbentuk dan nukleous kembali muncul.

o Kromosom membentuk benang-benang kromatin.

o Telofase akhir terjadi pembelahan sitoplasma dengan proses yang disebut

sitokinesis.

Tahap Sitokinesis

Terjadi pembelahan sitoplasma dan pembentukan sekat sel yang baru. Pada sel hewan

tahap sitokinesis di mulai saat telofase berakhir, terjadi penguraian benang-benang

spindel, lalu terbentuk cincin mikrofilamen yang menyempit di daerah bekas bidang

ekuator, terjadi kontraksi yang membagi sel menjadi dua lalu terbentuk 2 sel anakan.

13. Ekspresi gen sehingga menghasilkan protein berlangsung melalui dua tahap, yaitu

transkripsi dan translasi. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kedua istilah tersebut.

Jawaban:

Fase Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetika yang ada pada urutan

DNA menjadi molekul RNA. Transkripsi adalah bagian dari rangkaian ekspresi genetik

yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe, berlangsung di dalam inti sel (nukleus) atau

di dalam matriks pada mitokondria dan plastida.

Fase Translasi adalah proses sintesis protein dengan menggunakan mRNA sebagai

acuan dimana urutan nukleotida pada mRNA menentukan urutan dari asam amino pada

protein. Proses ini berlansung pada suatu partikel ribonukleoprotein yang disebut

ribosom dan terbagi dalam tiga tahap yaitu tahap inisiasi (awal), tahap elongasi

(perpanjangan rantai), dan tahap terminasi (akhir).

14. Pada tahap ekspresi gen, dibentuk tiga jenis RNA, yaitu mRNA, tRNA, rRNA, yang

kemudian akan berperan pada proses berikutnya, yaitu translasi. Apa peran ketiga jenis

RNA tersebut dalam proses translasi?

Jawaban:

mRNA berperan sebagai pembawa sandi yaitu membawa informasi DNA dari inti sel ke

ribosom, Pesan-pesan ini berupa triplet basa yang ada pada mRNA yang disebut kodon.

tRNA berperan mengenali kodon dan menerjemahkannya menjadi asam amino di

ribosom, Urutan basa nitrogen pada tRNA disebut antikodon.

rRNA berperan sebagai tempat pembentukan protein yang 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.

15. mRNA prokariota disebut bersifat polikistronik, sedangkan mRNA eukariotik disebut

monokistronik. Apa arti keduanya?

Jawaban:

Prokariot disebut polikistronik karena hasil dari satu proses trankripsi yang hasil

transkripsinya terdiri atas beberapa gen.

Eukariot disebut monokistronik karena mRNA hanya membawa urutan satu gen

struktural yaitu satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu macam produk

ekspresi.

16. Semua jenis sel dalam tubuh manusia mengandung perangkat gen (genoma yang sama.

Jelaskan mengapa demikian?

Jawaban:

Karena sel dalam organisme multiseluler seperti manusia berasal dari fertilisasi yaitu

pertemuan ovum dengan sperma yang menghasilkan sel tunggal yaitu zigot.

17. Walaupun semua sel mengandung genoma yang sama, hanya sebagian yang mengalami

ekspresi. Sebagai contoh, sel hepatosit mengandung gen penyandi protein albumin yang

terekspresi, sedangkan penyandi protein keratin tidak. Sebaliknya, pada keratosit, gen

penyandi protein keratin terekspresi sedangkan gen penyandi protein albumin tidak.

Jelaskan mekanismenya.

Jawaban:

Ekspresi gen tertentu akan terhenti bila terjadi metilasi pada core promoter. Metilasi

yang terjadi pada lokasi tertentu yang menunjukkan urutan:

5’-C-G-C-G-C-G-C-G-3’

3’-G-C-G-C-G-C-G-C-5’

Urutan nukleotida seperti diatas menunjukkan ciri khas, yaitu urutan nukleotida pada

rantai menunjukkan urutan ulang yang sama apabila dibaca dari ujung 5’ ke arah ujung

3’ (urutan G-C). Urutan seperti itu ditemukan pada sejumlah lokasi pada promoter yang

dikenal sebagai CpG island. Disebut pulau CpG dan bukan pulau CG, disebabkan karena

kedua nukleotida pada rantai DNA selalu dihubungkan melalui ikatan fosfodiester.

Metilasi selalu terjadi pada basa sitosin (C)

CH3 CH3 CH3

5’-C-G-C-G-C-G-3’

3’-G-C-G-C-G-C-5’

CH3 CH3 CH3

Jadi, misalnya jika pada sel A gen X mengalami ekspresi, maka promoter gen tersebut

tidak mengalami metilasi. Sebaliknya pada sel B gen X tidak terekspresi maka promoter

gen tersebut akan mengalami metilasi. Pada keadaan tertentu, misalnya pada beberapa

jenis kanker tertentu gen yang seharusnya tidak terekspresi menjadi terekspresi karena

promoternya mengalami demetilasi.

18. Jelaskan apa yang dimaksud dengan operon.

Jawaban:

Operon adalah sekelompok gen yang diapit secara bersamaan oleh sepasang terminator

dan promotor. Operon merupakan sekelompok gen yang produk-produknya memiliki

fungsi-fungsi yang berhubungan dan ditranskripsi bersama-sama sebagai suatu kesatuan.

Daerah operon merupakan daerah yang berperan dalam regulasi ekspresi gen. Sistem

regulasi yang pertama diketahui adalah sistem regulasi operon laktosa pada bakteri E.

coli oleh Yacob dan Monod.

19. Baik pada organisme prokariota maupun eukariota ada kemungkinan bahwa sejumlah

gen diekpresi pada saat bersamaan. Namun mekanisme yang terjadi berbeda antara

prokariota dan eukariota. Jelaskan mekanisme pada masing-masing organisme tersebut.

Jawaban:

Pada prokariot pengendalian ekspresi gen hanya terjadi pada arah transkripsi sedangkan

pada eukariot pengendalian ekspresi gen mulai dari transkripsi sampai pasca translasi.

Ekspresi gen dimulai dari aktivitas RNA polimerase dalam mentranskrip DNA.

Pengikatan RNA polimerase ke DNA terjadi di lokasi khusus yang disebut promotor.

Promotor kuat mampu berinteraksi dengan RNA polimerase dan menginisiasi transkripsi

dengan cepat. Hal sebaliknya terjadi pada promotor lemah. Transkripsi berjalan dari

3’5’ DNA template atau mRNA disintesis dari 5’3’. Transkripsi berakhir ketika

RNA polimerase mencapai daerah penghentian atau terminasi. Kemudia RNA

polimerase keluar dari DNA, sehingga diperoleh 1 pita mRNA lengkap. Satu mRNA

dapat mengkode 1 atau lebih polipeptida. mRNA yang dapat mengkode lebih dari 1

polipeptida disebut mRNA polisistronik. mRNA polisistronik ditranslasi menghasilkan

beberapa polipeptida terpisah dalam sekali translasi. Translasi berlangsung di dalam

ribosom. Setelah ditranslasi mRNA akan terdegradasi dengan cepat dalam beberapa

menit. Regulasi ekspresi gen adalah suatu pengendalian gen yang berfungsi untuk

memunculkan fenotipe dari genotipe. Proses pengaturan ini dilakukan dengan cara

menghentikan produksi enzim, melalui penghentian gen penyandinya.

Pengendalian suatu gen melibatkan aktivitas gen regulator. Secara umum dikenal dua

sistem pengendalian ekspresi gen, yaitu: pengendalian positif dan negatif. Pengendalian

positif pada suatu operon artinya operon diaktifkan oleh produk gen regulator.

Sebaliknya, pengendalian negatif berarti operon tersebut dinonaktifkan oleh produk

ekspresi gen regulator. Pengendalian positif membutuhkan protein untuk terjadinya

transkripsi, sedangkan pengendalian negatif membutuhkan protein untuk menghambar

terjadinya transkripsi.

Produk gen regulator ada dua macam yaitu : aktivator dan represor. Aktivator berperan

dalam pengendalian secara positif, dan represor berperan dalam pengendalian secara

negatif. Produk gen regulator bekerja dengan cara menempel pada sisi pengikatan protein

regulator pada daerah promoter gen yang diaturnya. Pengikatan aktivator atau represor

pada promoter ditentukan oleh keberadaan molekul efektor yang biasanya berupa

molekul kecil seperti asam amino, gula dan metabolit serupa lainnya. Molekul efektor

yang mengaktifkan ekspresi gen disebut induser. Sedangkan yang bersifat menekan

ekspresi gen disebut represor. Lebih jauh pengendalian positif dan negatif dapat

dibedakan menjadi dua sistem yaitu sistem yang dapat diinduksi (inducible system) dan

sistem yang dapat ditekan (repressible system).

Tahap Inisiasi

Tahapan proses inisiasi transkripsi meliputi 4 langkah yaitu: (1) pembentukan kompleks

promoter tertutup, (2) pembentukan kompleks promoter terbuka, (3) penggabungan

beberapa nukleotida awal (sekiatar 10 nukleotida), dan (4) perubahan konfirmasi RNA

polimerase karena subunit σ dilepaskan dari kompleks holoenzim. Subunit σ tersebut

selanjutnya dapat digunakan lagi dalam proses inisiasi transkripsi selanjutnya. Bagian

DNA yang terbuka setelah RNA polimerase menempel biasanya terjadi pada daerah

sekitar -9 sampai +3 sehingga menjadi struktur untai tunggal. Bagian DNA yang

berkaitan dengan RNA polimerase membentuk suatu struktur gelembung transkripsi

(transcription bubble) sepanjang kurang lebih 17 pasang basa. Setelah struktur promoter

terbuka secara stabil, maka selanjutnya RNA polimerase melakukan proses inisiasi

transkripsi dengan menggunakan urutan DNA cetakan sebagai panduannya. Dalam

proses transkripsi, nukleotida RNA digabungkan sehingga membentuk transkrip RNA.

Nukleotida pertama yang digabungkan hampir selalu berupa molekul purin. Kajian pada

88 promoter menunjukkan bahwa 51% molekul RNA diawali dengan basa A, 42%

diawali dengan G, 5% diawali dengan C, dan 2% diawali dengan U. pada awalnya basa-

basa RNA yang digabungkan membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA cetakan,

sehingga jika urutan DNA cetakan adalah ATG, maka basa RNA yang digabungkan

adalah UAC.

Subunit σ mempunyai peranan dalam menstimulasi inisiasi transkripsi tetapi tidak

mempercepat laju pertambahan untaian RNA. Proses inisiasi transkripsi merupakan

proses yang menentukan laju transkrpisi.

Setelah proses inisiasi transkripsi terjadi, selanjutnya subunit σ terlepas dari enzim inti

dan dapat digunakan oleh enzim inti RNA polimerase yang lain. Jika transkripsi

berlangsung pada kekuatan ionic yang rendah, maka RNA polimerase inti tidak terlepas

dari DNA cetakan pada ujung suatu gen. Hal ini menyebabkan inisiasi transkrisi

berhenti. Jika ke dalam sistem tersebut dimasukkan RNA polimerase inti yang baru

maka, transkripsi kemudian berjalan kembali. Keadaan ini menunjukkan bahwa RNA

polimerase inti yang baru tersebut kemudian bergabung dengan subunit σ yang

sebelumnya telah dilepaskan dari enzim RNA polimerase inti lainnya.

Elongasi

a. Elongasi Eukariotik

Tahapan pemanjangan (elongasi) adalah selang selama enzim RNA polimerase II

bergerak sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA dengan membuka

rantai ganda DNA dan menyalin sandi yang terdapat pada DNA membentuk molekul

hibrida RNA-DNA. Proses ini diikuti dengan kembali berpasangannya rantai tunggal

DNA yang terbuka membentuk rantai ganda dengan pasangan aslinya. RNA

kemudian muncul sebagai rantai tunggal yang bebas, yang ujung pemanjangannya

masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim. RNA polimerase bergerak

sepanjang DNA menyalin urutan spesifik DNA ke dalam urutan spesifik molekul

baru RNA (sintesis RNA), gelembung transkripsi juga bergerak bersama. Gelembung

transkripsi merupakan bagian DNA yang mengalami pembukaan heliks. Bergeraknya

gelembung transkripsi bersamaan dengan gerakan maju RNA polimerase karena

ketika RNA polimerase bergerak di sepanjang DNA cetakan, gelembung transkripsi

mendenaturasi untai ganda DNA di bagian depan gelembung dan merenaturasi

kembali dibagian belakang gelembung. Panjang gelembung transkripsi kurang lebih

18 pb, tetapi panjang daerah hibrida RNA-DNA di dalam gelembung itu lebih

pendek.

Pembentukan kompleks pra-inisiasi transkripsi pada eukariot

Transkripsi gen kelas II dilakukan oleh RNA polimerase II yang dibantu oleh

beberapa faktor transkripsi umum. Penyusunan kompleks faktor transkripsi umum

dan RNA polimerase II pada daerah promotor membentuk kompleks pra inisiasi

yang akan segera mengawali transkripsi jika ada nukleotida. Ikatan semacam ini

membuat daerah promotor menjadi terbuka sehingga RNA polimerase II dapat

membaca urutan DNA pada cetakan. Faktor transkripsi umum yang berperan dalam

mengarahkan RNA polimerase II ke promotor adalah TFIIA, TFIIB, TFIID,TFIIE,

TFIIF, TFIIH dan TFIIJ. Faktor-faktor transkripsi tersebut akan menempel ke daerah

promotor secara beratahap sebelum akhirnya terbentuk kompleks pra inisiasi.

Penempelan faktor transkripsi tersebut terjadi dengan urutan:

o pertama-tama TFIID menempel pada bagian kotak TATA pada promotor,

yang dibantu oleh faktor TFIIA sehingga membentuk kompleks DA.

o kemudian diikuti oleh penempelan TFIIB,

o TFIIF selanjutnya menempel diikuti oleh penempelan RNA polimerase II

o akhirnya faktor TFIIE akan menempel diikuti oleh TFIIH dan TFIIJ.

Kompleks pra inisiasi yang terbentuk disebut kompleks DABPolFEH.

Setelah terbentuk kompleks pra inisiasi RNA polimerase II siap untuk melakukan

proses transkripsi jika ada nukleotida. Faktor transkripsi yang penting untuk

mengawali inisiasi proses transkripsi adalah TBP, TFIIB, TFIIF, dan RNA

polimerase II tanpa adanya TFIIE dan TFIIH, sebenarnya sudah dapat terjadi

transkripsi namun tidak sempurna. Pembentukan transkripsi yang tidak sempurna

tersebut menandakan telah terbentuknya kompleks inisisasi termasuk terjadinya

pembukaan DNA secara lokal dan pembentukan ikatan pospodiester pertama. Dalam

hal ini faktor TFIIE dan TFIIH tidak diperlukan dalam proses inisiasi melainkan

diperlukan dalam proses pelepasan dari promotor yang menandai dimulainya

transkripsi (pemanjangan transkip) secara aktif. Pelepasan dari promotot tersebut

dikatalisis oleh aktifitas DNA helikase yang dimiliki oleh TFIIH sehingga

menyebabkan terbukanya DNA pada daerah promotor. Hal ini dilakukan dengan cara

memuntir DNA di daerah hilir dari bagian yang berikatan dengan faktor transkripsi

yang lain sehingga terbentuk gelembung transkripsi. Pembentukan gelembung

transkripsi memunkinkan RNA polimerase untuk memulai transkripsi dan bergerak

dari hilir sepanjang 10-12 nukleotida. Pergerakan RNA polimerase tersebut dibantu

oleh aktifitas TFIIH yang menyebabkan pemanjangan gelembung transkripsi. Bentuk

RNA polimerase IIO inilah yang selanjutnya melakukan proses pemanjangan

transkripsi. Fosforilasi terjadi pada asam-asam amino pada bagian CTD yang ada

pada subunit RNA polimerase II yang paling besar. Dengan demikian dapat

dikatakan bahwa proses fosforilasi RNA polimerase II menjadi inisiasi dan

selanjutnya terjadi pemanjangan transkripsi. fosforilasi pada RNA polimerase II

menyebabkan terjadinya komfirmasi kompleks inisiasi menjadi bentuk yang siap

untuk melakukan pemanjangan transkripsi. Pemanjangan transkripsi tersebut dapat

terjadi karena fosforilasi RNA polimerase II menyebabkan ikatan antara CTD dan

TBP menjadi lemah. Dengan adanya nukleotida maka kompleks pemanjangan

(elongation kompleks) dapat meneruskan pemanjangan transkrispi (RNA).

Proses pemanjangan transkripsi akan berjalan sampai RNA polimerase II mencapai

daerah terminator. Terminasi transkripsi dapat terjadi karena adanya aktifitas

fosfatase yang spesifik untuk CTD sehingga mengembalikan RNA polimerase II

menjadi bentuk yang tidak mengalami fosoforilasi. Dalam keadaan tidak mengalami

fosforilasi RNA polimerase II dapat digunakan lagi untuk proses transkripsi

berikutnya.

b. Elongasi Prokariot

Prokariotik memiliki satu RNA polymerase yang mentranskripsikan semua jenis

RNA. Polymerase I mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S.

Polymerase ini sering kali ditemukan berasosiasi dengan kromosom di dalam

nukleolus. Polymerase II melakukan transkripsi dari promotor yang mengontrol

sistesis pra-mRNA yang masih mengandung pengkode (ekson) dan daerah bukan

pengkode (intron). Polymerase III hanya mengenali promotor yang mengontrol

sintesis RNA yang relatif pendek, misalnya tRNA dan rRNA 5S dan sebagainya.

Semua RNA polymerase memiliki mekanisme kerja yang sama, namun mengenali

jenis promotor yang berbeda. Jika inisiasi berhasil, RNA polimerase melepaskan

faktor s, dan bersama-sama dengan DNA dan RNA nasen (RNA yang baru

disintesis), akan membentuk kompleks terner atau kompleks yang terdiri atas tiga

komponen. Dengan adanya kompleks terner ini RNA polimerase dapat berjalan di

sepanjang molekul DNA. Artinya, promoter akan ditinggalkannya untuk kemudian

ditempati oleh holoenzim RNA polimerase berikutnya sehingga terjadi reinisiasi

transkripsi. Bagian DNA yang mengalami pembukaan heliks, atau disebut dengan

gelembung transkripsi (transcription bubble), akan terlihat bergeser di sepanjang

molekul DNA sejalan dengan gerakan RNA polimerase. Panjang bagian DNA yang

mengalami pembukaan heliks tersebut relatif konstan, yakni sekitar 17 pb sedangkan

ujung 5’ molekul RNA yang disintesis akan membentuk heliks hibrid dengan pita

antisens DNA sepanjang lebih kurang 12 pb. RNA polimerase membuka heliks DNA

di depan gelembung transkripsi dan menutup heliks DNA di belakangnya. Dengan

demikian, heliks hibrid RNA-DNA harus berputar setiap kali terjadi penambahan

nukleotida pada RNA nasen.

Pemrosesan mRNA

Mekanisme-mekanisme yang kompleks memastikan disingkirkannya intron-intron

dari pra-mRNA (transkrip primer) dan disambung-sambungkannya ekson dalam

urutan yang benar. Setelah itu, pra-mRNA eukariota mengalami sejumlah modifikasi

kovalen sebelum dilepaskan dari nucleus sebagai molekul-molekul pembawa pesan

(mesenger) dewasa. Enzim poli-A polimerase menambahkan (tanpa cetakan)

rentangan panjang nukleotida adenin ke ujung 3’ masing-masing pra-mRNA

sehingga terbentuklah ekor poli-A. Ujung-ujung 5’ memperoleh “tudung” (cap) dari

nukleotida guanin yang tidak biasa (3’-G-5’ ppp5’-N-3’p). Sebuah gugus metil

ditambahkan sesudahnya ke tudung guanin yang terbalik itu. Dengan demikian, baik

ujung 5’ maupun ujung 3’ kebanyakan mRNA eukariotik memiliki gugus-gugus 2’-

OH dan 3’-OH bebas pada gula-gula ribosa terminalnya. Ribosom eukariotik

biasanya berikatan ke tudung mRNA dan kemudian bergerak menghilir sepanjang

mRNA hingga menemukan kodon inisiasi AUG pertama dan memulai translasi

disana.

Terminasi

Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau

terlepasnya enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA

cetakan. Begitu pula halnya dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika

RNA polimerase mencapai urutan basa tertentu yang disebut dengan

terminator.Terminasi transkripsi dapat terjadi oleh dua macam sebab, yaitu terminasi

yang hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi diri) dan

terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus (protein rho). Di antara

keduanya terminasi diri lebih umum dijumpai. Terminasi diri terjadi pada urutan

basapalindrom yang diikuti oleh beberapa adenin (A). Urutan palindrom adalah

urutan yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh karena urutan

palindom ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka molekul RNA

yang dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan kala (loop)

Inisiasi transkripsi tidak harus menunggu selesainya transkripsi sebelumnya. Hal ini

karena begitu RNA polimerase telah melakukan pemanjangan 50 hingga 60

nukleotida, promoter dapat mengikat RNA polimerase yang lain. Pada gen-gen yang

ditranskripsi dengan cepat reinisiasi transkripsi dapat terjadi berulang-ulang sehingga

gen tersebut akan terselubungi oleh sejumlah molekul RNA dengan tingkat

penyelesaian yang berbeda- beda.

Transkripsi akan berakhir pada saat RNA polimerase mencapai ujung gen yang

disebut terminator.

20. Suatu mutase umumnya digambarkan sebagai perubahan urutan nukleotida pada RNA.

Contoh : UUG leu menjadi UUC phe. Pengertian ini disebabkan karena asam

amino disandi oleh urutan ribonukleotida. Namun sebenarnya mutase diseabkan oleh

terjadinya perubahan urutan deoksiribonukleotida pada DNA

Pada mutase UUG UUC, perubahan apa yang terjadi pada DNA? Ingat bahwa DNA

terdiri dari dua rantai, yaitu (+) dan rantai (-). Perubahan apa yang terjadi pada kedua

rantai tersebut?

Jawaban:

Akan terjadi mutasi titik yaitu pergantian 1 nuleotida dengan nukleotida yang lain (ex:

DNA: TTGTTC), dimana terjadi perubahan pada asam amino yang menyebabkan

terjadinya perubahan fungsi protein sehingga berakibat:

a. Tanpa gangguan fungsi protein yang terjadi karena diketahui fungsi protein

ditentukan hanya oleh urutan asam amino tertentu saja dalam keseluruhan molekul

protein.

b. Fungsi menjadi menurun dan terganggu

c. Protein akan kehilangan fungsinya sama sekali

21. Apa yang dimaksud dengan mutase tersembunyi (silent mutation) ? berikan suatu contoh.

Jawaban:

Mutasi tersembunyi (silent mutation) adalah perubahan suatu pasangan basa dalam gen

(pada posisi 3 kodon) yang menimbulkan perubahan satu kode genetik tetapi tidak

mengakibatkan perubahan atau pergantian asam amino yang dikode. Mutasi diam

biasanya disebabkan karena terjadinya mutasi transisi dan tranversi.

Contoh Silent mutation :

TACAACGTCACCATT

Untai sense mRNA

AUGUUGCAGUGGUAA

Metionin-fenilalanin-glisin-triptofan

TACAAgGTCACCATT

Untai sense mRNA

AUGUUcCAGUGGUAA

Metionin-fenilalanin-glisin-triptofan

22. Ada dua jenis mutasiyang dikenal dengan nama delesi dan insersi. Apa maksud kedua

istilah tersebut?

Jawaban:

Delesi adalah pengurangan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen

Insersi adalah penambahan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen

23. Delesi dan insersi dikenal juga dengan istilah “mutase perubahan kerangka baca” (frame-

shift mutation). Apa maksud istilah tersebut.

Jawaban:

Mutasi Pergeseran Kerangka/perubahan rangka kaca (frameshift mutation). Mutasi

ini merupakan akibat penambahan atau kehilangan satu atau lebih nukleotida di dalam

suatu gen. Hal ini mengakibatkan bergesernya kerangka pembacaan. Selama

berlangsungnya sintesis protein, pembacaan sandi genetis dimulai dari satu ujung acuan

protein yaitu mRNA, dan dibaca sebagai satuan tiga basa secara berurutan. Karena itu

mutasi pergeseran kerangka pada umumnya menyebabkan terbentuknya protein yang

tidak berfungsi sebagai akibat disintesisnya rangkaian asam amino yang sama sekali baru

dari pembacaan rangkaian nukleotida mRNA yang telah bergeser kerangkanya (yang

ditranskripsikan dari mutasi pada DNA sel).

24. Mutase pada intron biasanya tak merugikan, sebab urutan nukleotida pada intron tak

mengalami translasi. Namun pada penyakit β-talasemia. Mutase terjadi pada intron gen

penyandi protein globin β.

Dikenal 2 jenis β-talasemia, yaitu β(+) dan β(0). Pada talasemia β(+) masih ditemukan

protein β globin, walaupun dalam kadar yang lebih rendah dibanding normal.

Sebaliknya, pada bentuk talasemia β (-) protein β-globin sama sekali tak ditemukan

kesimpulan apa yang dapat diambil mengenai dampak yang terjadi karena mutasi pada

intron gen penyandi globin? Jelaskan.

Jawaban:

Mutasi pada gen penyandi β-globin tak mengubah urutan asam amino pada β-globin,

tetapi mengurangi kuantitas dari globin yang terbentuk, dari kuantitas yang berkurang

sama sekali tidak ditemukan perubahan secara kualitatif melainkan perubahan kuantitatif.

Pada kasus β-globin yang tidak terbentuk maka disitu terbentuklah mRNA yang

abnormal akibat dari mutasi lokasi putus sambung.

Nama : Alfi Syahrin

NIM : 011414153017

Ilmu Kedokteran Dasar/Minat FAAL

Bagian II

25. Mutasi spontan dapat terjadi karena adanya tautomer, yaitu dua isomer yang tak dapat

dipisahkan dan selalu ditemukan dalam keadaan keseimbangan. Salah satu contoh adalah

asam amino sitosin (C) yang ditemukan dalam bentuk isomer keto dan enol

Jelaskan mengapa karena adanya dua isomer sitosin, mutase dapat terjadi secara spontan.

Bagaimana mekanismenya ?

Jawaban:

Mutasi spontan ialah mutasi (perubahan materi genetik) yang terjadi akibat adanya

sesuatu pengaruh yang tidak jelas, baik dari lingkungan luar maupun dari internal

organisme itu sendiri. Mutase spontan juga dapat terjadi karena terbentuknya pasangan

goyah (wobble)

Mekanisme mutase akibat terpasangnya tautomer abnormal sitosin (C) adalah:

a. Replikasi pertama

b. Pemasangan tautomer imino (C*) pada rantai (-)

c. Replikasi kedua

d. Tautomer imino pada rantai (-) berubah menjadi bentuk yang normal yaitu: C

(amino); C*C

e. Pemasangan G pada rantai (+)

26. Bila salah satu rantai DNA pada suatu lokasi tertentu putus, maka kerusakan DNA dapat

dengan mudah disambung kembali oleh enzim DNA ligase. Namun, bila pada suatu

lokasi tertentu kedua rantai DNA terputus, kerusakan ini masih dapat disambung kembali

dengan ditemukannya apa yang disebut sebagai kawasan mikrohomologi

(microhomology domain). Jelaskan apa yang dimaksud dengan kawasan mikrohomologi?

Jawaban:

Kawasan mikromohologi adalah lokasi sepanjang rantai DNA yang membantu

menyambung kembali suatu rantai DNA yang terputus.

27. Berkat ditemukannya mikrohomologi, kedua potongan DNA tersebut dapat disambung

kembali walaupun disertai delesi. Jelaskan bagaimana proses penyambungan kembali

tersebut terjadi.

Jawaban:

Proses penyambungan kerusakan untai ganda DNA dimulai dari pertama terdapat dua

protein yang berperan dalam penyatuan kembali non homolog suatu untai ganda. Suatu

heterodimer subunit 70 kDa 86 kDa yang disebut Ku berikatan dengan ujung-ujung

bebas DNA aktvitas helicase dependen-ATP laten. Kemudian heterodimer Ku yang

berikatan dengan DNA mengikat suatu unit protein kinase, yaitu protein kinase dependen

DNA (DNA PK). DNA-PK memiliki satu ikatan ujung-ujung bebas DNA dan satu

tempat ikatan untuk dsDNA di bagian ujung-ujung unit. Oleh karena itu, enzim-enzim

tersebut memungkinkan aproksimasi kedua ujung yang terpisah. Ujung bebas kompleks

DNA-Ku-DNA-PK kemudian membangkitkan aktivitas kinase pada ujung-ujung

terpisah. Secara timbal balik DNA-PK memphosporilasi Ku dan molekul DNA-PK yang

lain pada untai berlawanan, ditrans, DNA-PK selanjutnya terlepas dari DNA dan Ku dan

menyebabkan aktivasi Ku helikase. Hal ini menyebabkan penguraian kedua ujung DNA.

Kemudian, DNA yang telah diurai dan diaproksimasi membentuk pasangan basa;

kelebihan ekor nukleotida dibuang oleh eksonuklease; dan celah yang ada kemudian diisi

dan di tutup oleh DNA ligase dan disertai delesi.

28. Dikenal dua jenis molekul sinyal tergantung pada keakuratannya. Reseptor molekul

sinyal yang hidrofilik berupa reseptor transmembrane, karena molekul sinyal tersebut tak

dapat menembus membrane sel. Sebaliknya, molekul sinyal yang hidrofobik dapat

menembus membrane sel sehingga reseptor berada dalam sitosol. Dampak yang

ditimbulkan oleh molekul sinyal hidrofobik memerlukan waktu jauh lebih lama

dibandingkan dengan molekul sinyal yang hidrofilik karena memerlukan ekspresi gen.

jelaskan bagaimana mekanismenya.

Jawaban:

Molekul sinyal adalah molekul yang disintesis dan disekresi oleh suatu sel, sel penerbit

sinyal (transmitter cell) dan masuk ke dalam cairan ekstrasel (termasuk darah) yang

kemudian ditangkap oleh sel lain, sel sasaran (target cell) melalui suatu reseptor yang

lokasinya dapat berada di permukaan sel (reseptor trasnmembran) untuk molekul sinyal

hidrofilik, atau berada disitosol (reseptor sitosolik) untuk molekul yang hidrofobik

seperti senyawa senyawa turunan kolesterol, misalnya progesteron, kortison, testosteron

dan estradiol. Dalam hal tertentu, yaitu bila kedua sel terletak bersebelahan, misalnya

pada awal perkembangan embrio, atau pada organisme dewasa pada sel pembentuk

epitel, maka molekul sinyal tersebut dapat masuk ke sel sebelah melalui suatu lubang

yang menembus membran kedua sel yang disebut gap junction.

Mekanisme molekul sinyal hidrofobik (biasanya pada hormon berbasis gugus steroid)

setelah menembus membran plasma, akan berikatan dengan reseptornya di sitoplasma

dan akan merubah bentuk struktural reseptor (konformasi) sehingga terbentuklah area

pengikatan DNA atau yang biasa disebut DNA Binding site. Setelah proses konformasi,

reseptor dan molekul sinyal kemudian akan menembus membran nukleus melalui suatu

nukleuporus. Setelah berada di dalam nukleus, reseptor beserta molekul sinyalnya akan

berikatan dengan utas DNA melalui DNA binding site pada situs yang disebut signal

response element (SRE). Area SRE yang telah berikatan dengan kompleks

reseptor-,olekul sinyal ini akan bertindak sebagai enhancer (pemicu)bbagi proses

transkripsi pada gen-gen struktural penyandi protein yang diharapkan sebagai keluaran

respon seluler.

29. Proto-onkogen adalah sejumlah gen normal, yang apabila mengambil mutase akan

berakibat timbulnya kanker. Apa sebenarnya fungsi protein yang disandi oleh gen-gen

tersebut?

Jawaban:

Fungsi protein yang disandi oleh gen yang mengalami mutase adalah sebagai

penghantar isyarat didalam sel yang tidak sempurna, yang terus menerus menghantarkan

isyarat meskipun tidak ada rangsangan dari luar sel. Protein kemudian berikatan

langsung dengan inti yang merangsang pembelahan sel sehingga mengalami menjadi

stimulan pertumbuhan yang bekerja secara hiperaktif atau resisten degradasi.

30. Jelaskan apa yang dimaksud dengan gen pencegah tumor (tumor suppressor gen nama

lama : anti oncogene).

Jawaban:

Tumor supressor gene/anti-oncogene adalah gen yang bekerja menghambat

pertumbuhan dan merangsang differensiasi sel. Beberapa anti-onkogen ialah gen p53, Rb

(retinoblastoma), APC (adenomatous polyposis coli), WT (wiliam’s Tumor), DCC dan

NF-2. Dari beberapa antionkogen tadi,yang sering ditemukan mengalami mutasi adalah

p53 dan Rb yang akan mengakibatkan pembelahan sel secara neoplastik.

31. Jelaskan mengapa gen penyandi protein yang berfungsi pada proses perbaikan DNA

termasuk gen pencegah tumor.

Jawaban:

Gen penyandi protein memiliki fungsi pada proses perbaikan DNA termasuk pada

kelompok tumor supressor gene karena perbaikan DNA adalah suatu rangkaian dalam

proses pembelahan sel dengan mekanisme pemotongan basa (base excision),

pemotongan nukleotida (nucleotide excision) dan mismatch repair atau perbaikan yang

tidak berpasangan. Maka, gen pernyandi protein memperlambat pembelahan sel yang

berdasarkan pada 3 mekanisme DNA repair.

32. Jelaskan mengapa onkogen bersifat dominan, sedangkan gen pencegah tumor bersifat

resesif.

Jawaban:

Onkogen bersifat dominan apabila protein yang sakit (inaktif) mengikat protein yang

sehat (aktif) sehingga membuatnya dominan negatif dan tidak dapat berfungsi.

Gen pencegah tumor bersifat resesif dikarenakan tumor hanya timbul apabila kedua alela

mengalami inaktifasi yang membuatnya menghambat transformasi. Selain itu, terjadi

delesi pada 1 alela tetapi alela lain yang masih mengandung anti-onkogen masih

menghasilkan produk.

33. Apa yang dimaksud dengan oksidan dan apa yang dimaksud dengan radikal bebas?

Jawaban:

Oksidan adalah suatu bahan kimia elektrofil yang bersifat sangat reaktif dan dapat

memindahkan elektron dari molekul lain serta menghasilkan oksidasi pada produk

tersebut. Suatu molekul tidak stabil yang merupakan electron acceptors.

Radikal bebas adalah atom atau molekul yang memiliki satu atau lebih elektron tunggal

(elektron yang tak berpasangan), bersifat sangat reaktif bila bereaksi dengan berbagai

senyawa.

34. Mengapa ion Fe3+ merupakan contoh suatu oksidan?

Jawaban:

Karena Ion Fe adalah suatu oksidator yang merupakan electron acceptors untuk oksidan

yang mampu direduksi dari Fe3+ menjadi Fe2+.

35. Mengapa radikal bebas dikelompokkan sebagai oksidan?

Jawaban:

Radikal bebas di kelompokkan menjadi oksidan karena radikal bebas bisa menarik suatu

elektron, terutama pada elektron yang tidak berpasangan.

36. Mengapa radikal bebas sebagai oksidan jauh lebih berbahaya dibanding oksidan yang

bukan radikal bebas seperti ion Fe3+

Jawaban:

Karena radikal bebas memiliki reaktifitas yang tinggi dan cenderung memicu reaksi yang

berantai.

37. Definisi oksidan menurut ilmu kimia dan ilmu hayati (biologi dan ilmu kedokteran)

berbeda. Apa definisi antioksidan menurut ilmu kimia dan apapula definisinya menurut

biologi dan ilmu kedokteran?

Jawaban:

Antioksidan menurut kimia adalah penyedia atau pemberi electron

Antioksidan menurut biologi (ilmu kedokteran) adalah suatu substansi yang

mencegah pembentukan dan aktivitas dari oksidan.

38. Di bidang ilmu-ilmu hayati, termasuk ilmu kedokteran, dikenal istilah anti-oksidan

hidrophilic dan lipofilik. Apa yang dimaksud dengan kedua istilah tersebut, dan berikan

contoh dua senyawa untuk masing-masing jenis.

Jawaban:

Antioksidan lipofilik merupakan antioksidan yang dapat larut, yaitu molekul yang larut

lemak, bersifat hidrofobik, dan bertindak pada membran sel.

Contohnya tocopherols (vitamin E), β carotene (provitamin A)

Antioksidan hidrofilik merupakan molekul yang larut dalam air, bersifat hidrofilik,

bertindak pada sitosol dan E.C.F

Contohnya asam askorbat (vitamin C), Glutathion

39. Dikenal dua jenis kematian sel yang hasil akhirnya berbeda, yaitu apoptosis dan nekrosis,

Pada proses apoptosis, sel akan terbelah-belah menjadi kepingan-kepingan yang masih

dibatasi oleh membrane sel yang utuh (kepingan-kepingan apoptik, apoptotic bodies),

sedangkan pada nekrosis, sel akan pecah (mengalami lisis)). Apa penyebab nekrosis, dan

jelaskan mekanismenya mengapa pada akhirnya sel akan pecah.

Jawaban:

Beberapa penyebab nekrosis yaitu:

o Iskemia : kekeurangan oksigen, gangguan metabolik lain

o Agen biologis : bakteri, virus dll

o Agen Kimia : contohnya pada konsentrasi tinggi dari natrium dan glukosa akibat

gangguan keseimbangan kosmotik sel

o Agen fisik: trauma, suhu yang sangat ekstream baik panas maupun dingin, tenaga

listrik, cahaya matahari dan radiasi sinar X.

o Hipersensitifitas : misalnya pada seseorang yang hipersensitif terhadap obat-

obatan sulfa sehingga menimbulkan reaksi secara imunologik pada epitel tubulus

ginjal.

Mekanisme pecahnya sel pada kematian nekrotik misalnya pada keadaan hipoksia.

Oksigen diperlukan oleh mitokondria untuk fosforilasi oksidatif dan pembentukan ATP,

tanpa oksigen proses ini tidak dapat terjadi. Pada saat sel kekurangan ATP, sel tersebut

tidak dapat mempertahankan fungsi selulernya, termasuk fungsi transport natrium

kalium, sel akan mulai menimbun natrium karena natrium berdifusi ke dalam sel

mengikuti penurunan gradien konsentrasi dan gradien listrik. Potensial listrik yang

melintasi membran mulai turun seiring dengan penumpukan natrium sebuah ion positif,

intrasel. Tekanan di dalam sel meningkat, sehingga terjadi penarikan air ke dalam sel. Sel

iskemik mulai membengkak sehingga terjadi dilatasi retikulum endoplasma, penurunan

fungsi mitokondria dan peningkatan permeabilitas membran intrasel. Sel yang

mengalami pembengkakan menyebabkan pecahnya vesikel lisosom, sehingga

melepaskan enzim-enzim mereka dan terjadilah lisis sel.