Arsip Blog

Biomol – transkripsi

G bisa tidur yaudah nulis ini aja (yawn)

Transkripsi

Seperti biasa sebelum kita mulai bahas dkk, pertama kita harus kenalan dulu ama materi yg akan dibahas. Lalu siapa atau apa sih transkripsi itu?

Transkripsi adalah proses penyalinan kode2 genetik yang ada pada urutan DNA menjadi molekul RNA

Nah masih inget kan dogma sentral pada biomol? Kan jg nyebutin tentang pembentukan mRNA dari DNA. dimana nantinya akan ada proses lebih lanjut. Trus ntr dimana sih transkripsi itu terjadi? Kan DNA ada 2 untai. yg bisa ditranskripsiin cuma antisense

Mekanisme dasar

baik transkripsi di eukariot maupun prokariot sama2 melalui tahapan berikut:

  1. Penempelan faktor2 pengendali transkripsi di promotor, misalnya RNA polimerase (Inisiasi)
  2. Pembentukan kompleks promotor terbuka (open promotor complex). G seperti replikasi dmn DNA bener2 dibuka pada transkripsi pilinan DNA dibuka namun masih tetep di dalam RNA polimerase
  3. RNA polimerase membaca DNA template dan melakukan pengikatan nukleotida yg komplementer (Elongasi)
  4. Setelah pemanjangan untaian RNA, diikuti dengan terminasi yang ditandai dengan lepasnya RNA polimerase dari DNA yang ditranskripsi (Terminasi)

Prinsip pada Transkripsi

Selain mekanisme dasar yg hampir sama, pada eukariot dan prokariot keduanya memiliki prinsip sama pada proses transkripsinya:

  1. Prekursor untuk sintesis RNA ada 4 macam: 5′-trifosfat ATP, GTP, CTP, dan UTP ( g ada thymine pada RNA)
  2. Reaksi polimerisasi atau pemanjangan RNA sama ama replikasi DNA yaitu dengan arah 5′ -> 3′
  3. Urutan nukleotida RNA hasil sintesis ditentukan oleh urutan DNA template
  4. Untai DNA yang berperan sebagai cetakan hanya salah satu untai
  5. Hasil transkripsi berupa RNA untai tunggal

Transkripsi pada Prokariot

Salah satu ciri dari prokariot adalah adanya struktur operon. Operon adalah organisasi dari beberapa gen yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promotor. Misal operon lac, pada metabolisme laktosa pada bakteri E.coli. Pada waktu ditranskripsi operon lac akan menghasilkan satu mRNA yang membawa kode2 genetik untuk polipeptida berbeda yang disebut dengan mRNA polisistronik.

Sesuai gambar di atas, pada operon lac punya 3 gen struktural yaitu lac Z, lac Y dan lac A. Masing2 dr gen itu punya start codon dan stop codon sendiri2 namun ekspresinya tetep dikendaliin ama operon yg sama. Trus waktu ditranskripsi hasilnya 1 mRNA yg bawa kodon2 untuk 3 macam polipeptida yg beda. Trus translasinya? nanti akan jd 3 polipeptida yang independen :D

Struktur Gen Prokariot

Pada prokariot gennya secara umum tersusun atas promotor, bagian struktural, dan terminator

Promotor

Promotor adalah urutan DNA spesifik yang berperan dalam mengendalaikan transkripsi gen struktural dan terletak di daerah upstream (hulu) dari bagian struktural gen.

  • Fungsi promotor? Sebagai tempat awal pelekatan enzim RNA polimerase yang nantinya melakukan transkripsi pada bagian struktural

Pada prokariot bagian penting promotornya disebut sebagai Pribnow box pada urutan nukleotida -10 dan -35. Biasanya berupa TATA box.

  • Apa fungsi dari pribnow box? Pribnow box merupakan daerah tempat pembukaan heliks DNA untuk membentuk kompleks promotor terbuka. Jadi di TATA box itulah DNA dipisahkan dan kalo di luar TATA box helix DNAnya tetep berikatan (beda ama replikasi kan?)

Operator

Operator merupakan urutan nukelotida yang terletak di antara promotor dan bagian struktural dan merupakan tempat pelekatan protein represor (penekan atau penghambat ekspresi gen). Jika ada represor yang melekat di operator maka RNA polimerase g bisa jalan trus ekspresi gen tidak bisa berlangsung.

Kalo di gambar di atas operator disimbolkan dengan warna ungu yg berada di antara promotor (merah) dan structural gene (hijau).

Selain adanya supresor ada juga yg namanya enhancer. kalo supresor untuk menghambat nah enhancer kebalikannya, dia malah meningkatkan transkripsi dengan meningkatkan jumlah RNA polimerase. Namun letaknya tidak pada lokasi yg spesifik spt operator, ada yg jauh di upstream atau bahkan downstream dari titik awal transkripsi.

Coding Region

Gen struktural merupakan bagian yang mengkode urutan nukleotida RNA. Transkripsi dimulai dari sekuens inisiasi transkripsi (ATG) sampai kodon stop (TAA / TGA / TAG).

Pada prokariot tidak ada sekuens intron (yg tidak dapat diekspresikan) sehingga semuanya berupa ekson. Namun kadang pada archaebacteria dan bakteriofag ada yg memiliki intron.

Terminator

Dicirkan dengan struktur jepit rambut / hairpin dan lengkungan yang kaya yang akan urutan GC yang terbentuk pada molekul RNA hasil transkripsi.

RNA Polimerase

RNA polimerase merupakan enzim yang mengkatalisis proses transkripsi. Kalo susunannya lengkap α2ββ’σ disebut holoenzim. Kalo g ada σ cuma α2ββ’ disebut core-enzyme.

Fungsi subuni2 itu:

α = diduga berfungsi dalam penyusunan enzim

β = berfungsi dalam pengikatan nukleotida

β’ = berfungsi dalam penempelan DNA

σ = berfungsi untuk mengarahkan agar RNA polimerase menempel pada promotor.

Mekanisme Transkripsi

Inisiasi


  • Pembentukan kompleks promoter tertutup

RNA polimerase menuju ke promoter atas bantuan faktor σ. Lalu kalo kata pak kus sih diibaratkan pesawat, sigma itu antenanya. Trus promotor itu bandaranya. Kan pesawat selalu mendarat di bandara, dibantu ama signal.

  • Pembentukan kompleks promoter terbuka

Bagian DNA yang berikatan dengan RNA polimerase membentuk struktur gelembung transkripsi (transcription bubble) yang stabil.

  • Penggabungan beberapa nukleotida awal

Dalam transkripsi nukleotida RNA digabung hingga membentuk transkrip RNA. Pada walanya basa2 RNA yang digabung membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA cetakan

  • Pelepasan subunit σ dan perubahan konformasi holoenzim jadi core enzyme

Setelah inisiasi terjadi, subunit σ terlepas dari enzim inti dan dapat digunakan oleh enzim inti RNA polimerase lain.

Elongasi

Dalam elongasi, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3′ molekul RNA yg baru terbentuk (RNA baru terbentuk dgn arah 5′ -> 3′) pake ikatan fosfodiester. Nukleotida RNA yg ditambahkan bersifat komplementer dgn nukleotida untai DNA cetakan.

Terminasi

Penghentian transkripsi atau terminator ada 2:

  1. Rho-independent yaitu terminasi ditentukan urutan nukleotida.  DIcirikan struktur jepit rambut / hairpin yang kaya akan basa GC. Mekanisme pemisahan? Akibat struktur itu, RNA polimerase ntr berhenti dan meruka bagian dari sambungan (hibrid) DNA-RNA. lalu sisa hibridnya merupakan urutan oligo U (rU) yg tidak cukup stabil berpasangan dengan A (dA) -> ikatan hidrogen cuma 2. Akibatnya Lepasnya ikatan lemah tersebut dan RNA hasil transkripsi lepas :)
  2. Rho-dependent yaitu terminasi memerlukan protein rho. Faktor rho terikat pada RNA transkrip kemudian ngikut RNA polimerase sampe ke daerah terminator. Nah baru si faktor rho bikin destabilisasi ikatan RNA-DNA hingga RNA terlepas

Transkripsi pada Eukariot

Struktur gen

Secara umum hampir sama ama prokariot ada promotor, bagian struktural dan terminator. Yg beda pada bagian strukturalnya

Bagian struktural pada eukariot

Nah kenapa bagian struktural/coding region nya beda? karena kalo di eukariot ada bagian intron dan ekson.


  • Intro (intervening sequences) merupakan sekuens yg tidak mengkode asam amino. Kalo di gambar yg warnanya biru muda agak ijo. Ntr bagian ini akan dibuang saat pematangan RNA
  • Ekson sekuens yg nantinya dikode jd asam amino. kalo di gambar warnanya merah

Mekanisme Transkripsi

Kalo di eukariot RNA polimerasenya beda2 ada RNA polimerase I, II dan III. Ntr penggunaannya dalam sintesis molekul beda.

Sebelum RNA polimerase nempel di promotor, ada faktor transkripsi yang bantu ng-guide si RNA polimerase. Kalo RNA polimerase I guidenya SL1 dan UBF, RNA polimerase II dibantu ama TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH dan TFIIJ (banyak banget ==”). kalo RNA polimerase III dipandu ama TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC ama protein TBP.

Nah fyi aja faktor TBP merupakan protein yg diperlukan kalo gen2 g punya TATA box.

Trus setelah si RNA polimerase dibantu ama faktor transkripsi (TF) ke TATA box baru terjadi proses elongasi dan berhenti sampe ketemu terminator.

Proses pasca-transkripsi

Yep karena adanya intron pada eukariot, makanya mRNA yg dihasilkan g bisa langsung dikeluarin ke sitosol untuk ditranslasi namun harus diolah dulu. Caranya?

  1. Splicing

Merupakan proses pembuangan intron dan penyambungan ekson. Awalnya RNA hasil transkripsi pd eukariot disebut pre-mRNA karena masih ada intronnya. Trus intron akan dipotong dan ekson2 disambung menjadi mRNA matang (mature mRNA).  Untuk lebih jelasnya:

Intron dipotong pake spliceosome. lalu penyambungan ekson2 pake enzil ligase.

2.  Poliadenilasi

Merupakan proses penambahan poliA (rantai AMP) pada ujung 3′ nukleotida mRNA. Fungsinya? untuk meningkatkan stabilitas mRNA dan meningkatkan efisiensi translasinya.

3. Capping

Penambahan tudung mRNA berupa molekul 7-metilguanosin. Fungsinya ada 4:

  • Melindungi mRNA dari degradasi
  • Meningkatkan efisiensi translasi mRNA
  • Meningkatkan pengangkutan mRNA dari nukelus ke sitoplasma
  • Meningkatkan efisiensi proses splicing

Sekian dulu ya yg transkripsi. mohon koreksi kalo ada yg salah ^^b

Biomol – Replikasi DNA

Sambungan dari posting sebelumnya. Kali ini tentang replikasi DNA, tp secara overview jadi maaf kalo g lengkap. kalo ada salah mohon dikoreksi ya ^^

Replikasi DNA?

Ya penggandaan rantai DNA

 

Model Replikasi

Setelah dibuktikan secara eksperimental oleh Matthew Meselson dan Franklin Stahl hipotesis mengenai model replikasi DNA yang dipakai adalah semikonservatif.

Gimana semikonservatif itu? Menurut meodel replikasi ini setiap molekul untaian ganda DNA hasil replikasi akan terdiri dari 1 untai DNA induk dan 1 untai DNA baru. Untuk lebih jelasnya liat digambar ini:

Jadi DNA awalnya yang warnanya merah. Trus dibentuk untaian DNA baru yang warnanya biru. Jadi hasil transkripsi akhirnya selang-seling merah dan biru.

 

Komponen yang harus ada

Pada proses replikasi ada beberapa komponen vital yang harus ada:

  1. DNA template            : molekul DNA yang akan direplikasi
  2. Molekul nukleotida : komponen basa purin/pirimidin + deoksiribosa + fosfat = dATP, dTTP, dCTP, dan dGTP
  3. DNA polimerase       : enzim utama yang mengkatalisis polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNA
  4. Enzim primase          : mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA. Kalo di E.coli namanya primosom. Primer digunakan untuk menempelkan nukleotida pertama pada untaian DNA baru.
  5. Enzim Girase             : enzim topoisomerase yang memutar untaian DNA sehingga ketegangan pilinan menurun
  6. Enzim helikase          : untuk membuka untai DNA
  7. SSB                                : single stranded binding protein molekul protein yang menstabilkan untaian DNA yang udah kebuka biar g nutup lagi
  8. enzim DNA ligase    : untuk menyambung fragmen2 DNA

 

Proses Replikasi DNA

1. Pemisahan untaian DNA

Ada 3 enzim yang berperan : Helikase, girase (topoisomerase) dan SSB

Pemisahan untai DNA dimulai dengan enzim helikase yang memutus ikatan2 hidrogen yang nyatuin 2 untai DNA. Trus kalo pilinannya pertamanya terlalu kenceng ada enzim DNA girase yang motong sementara ikatan hidrogen pada salah satu / kedua untaian DNA trus diputer hingga ketegangan pilinannya berkurang.

Trus kalo SSB? Sesuai namanya SSB berperan untuk menjaga agar bagian DNA yang sekarang jomblo (single binded) supaya g berikatan lagi.

2. Pembentukan ‘garpu’ replikasi

Setelah kedua untai DNA kepisah dan ditahan oleh SSB, maka terbentuk struktur garpu replikasi.

ntr masing2 untai diberi nama : leading strand (arah replikasi searah ama pembukaan untai DNA) dan lagging strand (arah replikasi berlawanan arah ama pembukaan untai DNA)

3. Polimerisasi DNA

Replikasi DNA hanya dapat dimulai jika terdapat molekul primer. Molekul primer ini pada E.coli merupakan suatu kompleks protein yang disebut primosom yang terdiri atas enzim primase dan protein2 lain. Fungsi primer sendiri adalah untuk menempelkan nukelotida pertama pada untaian DNA baru. Nah kalo di lagging strand dia butuh primer lebih dari 1. Kenapa?

Seperti yg udah dijelasin sebelumnya kalo ntr pada replikasi ada 2 macam untai DNA:

  1. Leading strand : sintesis untaian DNA baru searah dengan pembukaan garpu replikasi , dilakukan tanpa terputus atau kontinu
  2. Lagging strand: sintesis untaian DNA berlawanan dengan pembukaan garpu replikasi, dilakukan secara tahap demi tahap (diskontinu) dan karenanya membentuk fragmen yang disebut okazaki fragmen

Kalo lagging strand kan arahanya berlawanan ama pembukaan garpu replikasi, sehingga polimerisasi untaian DNA baru bisa dilakuin kalo DNA cetakannya membuka seiring dgn membukanya garpu replikasi. Akibatnya si lagging strand akan disintesis secara diskontinu dan karenanya butuh primer lebih dari 1 untuk tiap fragmennya.

Proses polimerisasi DNA dikatalisis oleh enzim DNA polimerase III. Dimana DNA Polimerase III ini nanti beraksi di leading strand sekalian untuk ngoreksi kalo ada salah2/proof reading. trus kalo DNA polimerase III nyampe ke primer dia digantiin ama DNA polimerase I. Nah tugas DNA polimerase I ini lebih berat. Kenapa? Karena dia tugasnya selain untuk membentuk DNA baru, dia juga motong primer dan diganti dengan DNA trus jg ngelakuin proofreading. Kalo bahasnya pak Kus sih DNA polimerase I ini kaya ibu karena tugasnya lebih banyak dari ayah (DNA polimerase III) hehe

nih kalo lebih jelasnya pake gambar:

atau lebih jelas lagi video ini ^^

4. Penyambungan DNA pada lagging strand

Kan tadi pada lagging strand dia bentuknya fragmen2. nah walau RNA disana udah diubah ama DNA polimerase I jadi DNA, fragmen2 disana masih belum nyambung satu sama lain. Trus karenanya ada enzim DNA ligase yang kemudian merekatkan fragmen2 tersebut.

5. Terminasi Replikasi

 

Proofreading

Proofreading merpakan sistem koreksi pembacaan yang dilakukan oleh DNA polimerase III dan DNA polimerase I. DNA polimerase III akan memotong nukleotida yang salha tersebut dengan aktivitas eksonuklease 3′ -> 5′

 

Biomol – introduction

Sebenernya aku g jarang merhatiin kalo lg kuliah biomol dan jg masih dalam tahap mencoba menyukai wkwk. Tp nyoba menuangkan apa yg sudah dipelajari aja ya. Kalo ada yang salah mohon dikoreksi ya ^^

Dogma Sentral Biologi Molekuler

Rasanya kurang afdhol kalo kita mau bahas ttg biomol tp g ngerti apa dogma sentralnya.

Jadi nanti yg bakal dibahas di biomol sendiri itu mulai mulai replikasi DNA, Transkripsi dan Translasi jadi protein yg tersusun dari asam2 amino.

Rakyat Biomol

Gen

Gen adalah unit molekul DNA atau RNA yang membawa informasi mengenai urutan asam amino lengkap suatu protein. Terlibat dalam mengkode protein dan mewariskan keturunan

Karenanya jika ada sepotong molekul DNA yang tidak membawa informasi genetik yang lengkap, berarti tidak bisa disebut gen. Tapi hanya sebuah fragmen DNA.

Struktur Gen

Secara umum gen pada prokariot dan eukariot terdiri dari 3 bagian:

  1. Promoter                  : Bagian gen yang berfungsi sebagai pengatur proses ekspresi genetik. Bagian yg pertama kali dikenalioleh RNA polimerase dan protein regulator sebelum transkripsi
  2. Coding sequence : Bagien gen yang membawa kode-kode genetik, yang ditranskripsi menjadi mRNA
  3. Terminator              : Berperan dalam penghentian transkripsi

Perbedaan gen prokariot dan eukariot

Di coding sequence dari eukariot ada bagian intron dan ekson. Intron adalah sekuens nukleotida yang tidak ada terjemahan proteinnya sedangkan ekson sekuens yang akan diterjemahkan. Jadi kalo di eukariot setelah di transkripsi, bagian intron akan dipotong baru jadi mRNA. Nah kalo di prokariot smuanya langsung ekson.

Selain itu di prokariot ada satu ciri khas yang namanya Operon. Operon merupakan sekelompok gen struktural yang letaknya berdekatan dan dikendalikan oleh satu promoter yang sama. Dengan adanya operon maka mRNA hasil transkripsi gen prokariot bersifat polisistronik karena satu molekul mRNA mengkode lebih dari satu protein.

Genom

Genom adalah satu kesatuan gen yang secara alami dimiliki oleh satu sel atau virus

Errr agaknya kalimatnya agak bingungin ya. Langsung ke contoh konkritnya:

Jadi yang disebut genom pada eukariot adalah semua unit gen yang ada pada kromosom, termauk gen yang ada pada bahan genetik ekstra di mitokondria maupun kloroplas

Kalo pada prokariot selain pada DNAnya kadang kala ada bada juga bahan genetik tambahan atau plasmid. Jika plasmidnya merupakan plasmid alami (bukan dimasukkan secara sengaja di dalam lab) dan sifat genetisnya vital, maka juga dianggap merupakan bagian genom.

DNA

Pasti udah tau yg namanya DNA kan. DNA / deoxyribonucleic acid merupakan materi genetik yang terdapat pada semua organisme hidup. Terdiri dari 3 macam komponen yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa dan basa nitrogen (adenine, guanine, cytosine dan thymine) yang semuanya disebut nukleotida. Antara satu nukleotida dengan nukleotida lain dihubungan dengan ikatan fosfodiester antara fosfat dengan deoksiribosa (arah 5′ -> 3′)

Antara kedua helix tersebut dihubungkan oleh ikatan hidrogen dimana ikatan hidrogen A-T cuma 2 sementara ikatan C-G ada 3. Jadi semakin banyak C-G pada DNA itu maka DNA nya semakin kuat.

Bentuk

Bentuknya double helix dan kebanyakan putar-kanan. Namun ada juga DNA yang putar kiri (left handed helix) yaitu DNA tipe-Z.

Right handed double helix DNA sendiri ada tipe untaian A, B, dan C yang perbedaannya terletak pada jumlah pasangan basa/putaran dan rotasi/pasangan basa. Kalo DNA tipe Z yg putar kiri dia dapat stabil secara in vivo jika basa cytosine mengalami metilasi jadi 5-methylcytosine

Denaturasi DNA

Untai ganda DNA dapat dipisahkan dengan pake suhu maupun alkali sehingga konformasinya berubah dan terdenaturasi. Ikatan hidrogen yang membentuk struktur untai ganda akan rusak sehingga DNA akan berubah  menjadi molekul untai tunggal / single-stranded. S

Senyawa yang menstabilkan DNA yang terdenaturasi: Urea & Formamid

Renaturasi DNA

DNA yang terdenaturasi dapat dikembaliin dengan proses renaturasi. proses ini berlangsung 2 tahap:

1. Untai tunggal DNA bertemu dengan untai tunggal lainnya (sense ketemu anti sense) secara acak. Karenanya kadang hasil renaturasi bukan pasangan awal, asal pasangan basanya klop. Nah di tahap ini nih yg susah & menentukan waktu renaturasi

2. Jika urutan nukleotidanya komlementer, maka terjadi ikatan Hidrogen pada satu bagian diikuti pada bagian lain secara cepat.

Cara mengepak DNA dalam inti sel

ukuran DNA yang menyusun kromosom sebenernya lebih panjang dibanding selnya. Karenanya DNA pada sel eukariot dikemas dengan menggunakan protein histon. satu kompleks DNA dan histon disebut sebagai nukleosom.


Pada 1 nukleosom, DNA digulung kurang lebih 2 kali dan karenanya pengemasan DNA menjadi lebih padat. Nah kalo ada yg digulung kan brarti ada juga bagian yg g digulung / penghubungnya, DNA yang tidak berikatan dengan histon ini disebut sebagai DNA penghubung / linker DNA. Rangkaian nukleosom jika terpilin dalam jumlah banyak, dia akan menyusun solenoid yang kemudian terkondensasi membentuk kromosom.

Kromosom

Pada metafase struktur kromosom baru dapat diamati dengan jelas setelah dicat pake cat Giemsa. Strukturnya terdiri dari

  1. Lengan           : ada 2 macam yaitu p-arm (petite arm) atau lengan pendek dan q-arm (long arm) atau lengan panjang. di dalam lengan inilah terdapat rangkaian gen. namun yang berupa gen biasanya cuma 10%. Sisanya? Bisa repeat sequence yang tidak berpengaruh terhadap sifat2, penyakit dsb
  2. Sentromer    : adalah bagian tengah kromosom yang berfungsi dalam proses distribusi kromosom waktu pembelahan sel
  3. Telomer        : bagian ujung kromosom.  Fungsinya untuk mencegah pemendekan kromosom. Namun pada sel yang normal, semakin tua maka telomer akan memendek -> akhirnya terdegradasi -> sel mati
  4. Origin replikasi : tempat awal replikasi

RNA

senyawa genetik yang perannya di ekspresi gen (pembentukan protein). struktur hampir sama seperti DNA tp untainya cuma 1 (single stranded) & basa Thymin diganti urasil.

ada 3 macam:

  1. mRNA= messenger RNA . RNA hasil transkripsi yg bawa kodon, dibentuk di inti sel lalu keluar ke sitosol
  2. tRNA = RNA yang ada sisi antikodon dan bawa asam amino. Nanti dia berperan dalam translasi untuk nyocokin kodon yg dibawa mRNA ama asam amino yg dikode
  3. rRNA = RNA ribosomal

Sementara itu dulu, ntr disambung lagi kalo inget & g males hehe

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 2.640 pengikut lainnya.