Download - Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

Transcript
Page 1: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

Abstrak

Perbedaan replikasi antara dua organism prokariot dan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepata kompleksitas replikasi DNA. Pada organism eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesis dalam siklus pembelahan sel.

Transkripsi RNA Prokaryotik tidak harus pemrosesan ataupun berkumpul pada ruang sel untuk menjadi kompeten untuk translasi. Namun untuk Transkripsi RNA Prokaryotik harus memroses dan berkumpul pada ruang sel

Kata Kunci : DNA, Relikasi, RNA, Transkripsi

Page 2: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

PembahasanAsama Nukleat

Pada tahun 1968 Kornberg mendemonstrasikan sintesis DNA dan jurnalnya juga dipublikasikan dengan topic biological chemistry yang kemudian Kornberg mendapatkan penghargaan Nobel pada tahun 1959 atas karyanya tersebut.

Replikasi DNA

Replikasi DNA merupakan suatu pembelahan suatu sel secara mitosis, dan setiap dari hasil pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti induknya. Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama. Kemungkinan terjadinya replikasi dapat melalui tiga model.

1. Model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah. Fungsi dari model ini adalah sebagai cetakan untuk dua rantai DNA baru.

2. Model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.

3. Model dipersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru.

Dari tiga model tersebut, model semikonservatif merupakan model yang tepat untuk proses replikasi DNA. Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku bagi organism prokariot maupun eukariot. Perbedaan replikasi antara dua organism prokariot dan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepata kompleksitas

Page 3: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

replikasi DNA. Pada organism eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesis dalam siklus pembelahan sel.

Replikasi DNA sel Eukariotik

Struktur garpu replikasi dalam eukariot pada intinya adalah sama seperti dalam prokariot. Pertumbuhan rantai adalah kontinu pada untai leading dan diskontinu pada untai lagging. Terdapat ekuivalen polimerase, helikase, primase, SSB, dan sebagainya. Tetapi terdapat perbedaan yang jelas. Contohnya, dua polimerase berbeda yakni DNA polimeraseδ dan DNA polimerase α. Berfungsi pada untai leading dan untai lagging. Selain itu, mitokondria juga mempunyai DNA polimerasenya tersendiri.Replikasi DNA dimulai dari awal fase S dan selesai sebelum masuk kedalam fase G2. Mitosis (fase M) relatif pendek dan didalamnya termasuk langkah-langkah yang menimbulkan pemisahan kromosom dan partisi menjadi dua sel turunan. Ujung kromosom eukariot (telomer) memiliki struktur khusus yang unik, karena cara replikasi diskontinu untai lagging pada garpu replikasi yang melibatkan pembentukan dan penghapusan primer DNA, maka tidaklah mungkin bagi garpu untuk bereplikasi langsung menuju ujung dupleks DNA linear. Masalah ini telah diatasi oleh adanya perulangan (ratusan) urutan heksamer yang kaya akan GC pada ujung-ujung tersebut dan adanya suatu mekanisme untuk replikasinya. Suatu enzim khusus yakni telomerase mengandung molekul RNA yang menyediakan templat untuk elongasi untai 5’-3’ yang kaya akan G. Seperti yang terlihat pada gambar 3, ketika ujung 3’ telah cukup dielongasi maka untai lagging kiranya diselesaikan oleh DNA polimerase yang mengandung primase sebagai salah satu subunitnya. Karenya banyaknya jumlah tandem berulang yang membentuk telomer, jumlah persisnya bervariasi dari satu kromosom ke kromosom lainnya.

DNA dalam eukariot berkaitan erat dengan histon dalam unit nukleosom. Jelas bahwa nukleosom baru harus tersusun atas replikasi DNA. Histon disintesis selama fase S DNA baru kemudian dimasukkan kedalam nukleosom segera ketika replikasi. Terdapat bukti yang menunjukkan bahwa oktamer histon induk ditransfer dengan cepat dari depan garpu yang dipercepat menuju ke DNA yang baru direplikasi. Pada awalnya dikira bahwa oktamer induk ditransfer secara khusus menuju hanya satu dari dupleks turunan yang baru, tetapi hal ini belum dapat dipastikan secara ilmiah.

Page 4: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)
Page 5: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

Replikasi DNA sel prokariotik dibagi dalam tiga tahap yakni inisiasi, elongasi dan terminasi. Selama fase elongasi, pertumbuhan rantai DNA berlangsung pada garpu replikasi. Enzim yang bertanggung jawab untuk sintesis rantai DNA baru pada garpu replikasi adalah enzim DNA polimerase. Enzim ini memakai DNA untai tunggal yang terbuka gulungannya sebagai templat. Terdapat tiga macam DNA polimerase pada prokariotik. Yaitu DNA polimerase I, II, dan III. DNA polimerasi I adalah yang paling melimpah, dan DNA polimerase III adalah yang paling sedikit. Kedua enzim ini memiliki peran penting dalam replikasi DNA. Peranan DNA polimerase II belum diketahui dengan jelas (Ngili : 2013). Inisiasi yakni pembentukan garpu-garpu replikasi pada molekul awal. Elongasi, menggambarkan perkembangan garpu-garpu ini mengelilingi kromosom, serentak dengan sintesis DNA atau pertumbuhan rantai. Terminasi yakni penggabungan garpu-garpu yang saling mendekati, menghasilkan dua kromosom sempurna yang dapat berpisah satu sama lain.

Replikasi DNA prokariotik

Sintesis fase padat DNA

Page 6: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

Transkripsi RNA

Page 7: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

Transkripsi RNA eukariot diawali dengan pengikatan pronomer. Pronomer adalah tempat engikatan enzim RNA polimerase di sisi 5’ dari urutan gen yang akan ditranskripsi. RNA polimerase inti memiliki afinitas nonspesifik terhadap DNA. Namun, begitu faktor δ bergabung dengan enzim inti tersebut hingga terbentuk holoenzim, terjadilah pengurangan aktivitas nonspesifik terhadap DNA hingga 20.000 kali. Faktor δ adalah penurun afinitas enzim inti terhadap tempat nonspesifik pada molekul DNA hingga 104.faktor δjuga meningkatkan pengikatan holoenzim pada tempat pengikatan promoter yang tepat hingga 100 kali. Dengan demikian, akan terjadi peningkatan spesifisitas holoenzim yang tajam dalam mengenali promoter. Contoh prokariot pada genom E. coli holoenzim dapat mencari dan mengikat promoter dengan sangat cepat. Bahkan, karena begitu cepatnya, maka proses ini tidak mungkin terjadi melalui pengikatan dan pelepasan holoenzim dari DNA secara berulang-ulang. Kemungkinanyang masuk akal hanyalah melaluipergeseran holoenzim di sepanjang molekul DNA hingga mencapai urutan promoter. Pada promoter, holoenzim mengenali urutan -35 dan -10. Kompleks awal antara holoenzim dan promoter dikenal sebagai kompleks tertutup(closed complex).Tahap selanjutnya adalah pembukaan heliks, agar pita antisens dapat diakses untuk pasangan basa antara DNA dan RNA yang disintesis, untai ganda (DNA) harus dibuka terlebih dahulu oleh enzim RNA polimerase. Pembukaan awal heliks DNA akan menyebabkan pembentukan kompleks terbuka (open complex) dengan RNA polimerase. Proses ini disebut dengan

Page 8: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

pengikatan ketat. Tahapan selanjutnya adalah inisiasi, Mula-mula RNA polimerase akan menggabungkan dua nukleotida pertama danmembentuk ikatan fosfodiester di antara kedua nukleotida tersebut. Selanjutnya, sembilan basa pertama ditambahkan tanpa disertai pergeseran RNA polimerase di sepanjangmolekul DNA. Pada akhir penambahan masing-masing basa ini akan terdapat peluang yang nyata terjadinya aborsi untai RNA yang baru terbentuk itu. Proses inisiasi abortif mempengaruhi laju transkripsi secara keseluruhan karena proses tersebut memegang peranan utama dalam menentukan waktu yang dibutuhkan oleh RNA polimerase untuk meninggalkan promoter dan memungkinkan RNA polimerase lainnya menginisiasi putaran transkripsi berikutnya. Waktu minimum untuk pengosongan promoter ini adalah 1 hingga 2 detik, suatu waktu yang relatif lama bila dibandingkan dengan waktu untuk tahap-tahap transkripsi lainnya.Tahapan selanjutnya adalah elongasi, RNA polimerase melepaskan faktor δdan bersama-samadengan DNA dan RNA nasen (RNA yang baru disintesis), akan membentuk kompleksterneratau 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.Tahapan terakhir adalah terminasi dengan protein rho, rho merupakan protein heksamer yang akan menghidrolisisATP dengan adanya RNA untai tunggal. Protein ini nampak terikat pada urutan sepanjang 72 basa pada RNA, yang diduga lebih disebabkan oleh pengenalan suatu struktur spesifik daripada karena adanya urutan konsensus. Rho bergerak di sepanjang RNA nasen menuju kompleks transkripsi. Pada kompleks transkripsi ini rhomemungkinkan RNA polimerase untuk berhenti pada sinyal terminator tertentu. Sinyal-sinyal terminator ini, seperti halnya sinyal terminator yang tidak bergantung kepada rho, lebih dikenali oleh RNA daripada oleh DNA cetakannya.

Transkripsi RNA prokariot

Transkripsi RNA Prokaryotik tidak harus pemrosesan ataupun berkumpul pada ruang sel untuk menjadi kompeten untuk translasi.

Page 9: Ltm biologi molekuler (replikasi DNA dan transkrips RNA)

Summary

Perbedaan replikasi antara dua organism prokariot dan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepata kompleksitas replikasi DNA. Pada organism eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesis dalam siklus pembelahan sel.

Transkripsi RNA Prokaryotik tidak harus pemrosesan ataupun berkumpul pada ruang sel untuk menjadi kompeten untuk translasi. Namun untuk Transkripsi RNA Prokaryotik harus memroses dan berkumpul pada ruang sel.

Daftar Pustaka

Campbell, Mitchell, dan Reece. 2002. Biologi . Jakarta : Erlangga

Lodish, Berk dkk. 2007. Molecular Cell Biology Sixth Edition. 2007 : W.H. Freeman and Company

19 Februari 2014 05.20 WIB, http://biology.hunter.cuny.edu, ppt lecturing RNA