Transfer materi genetik

Replikasi DNA

Materi genetik (DNA) direplikasi setiap kali sel bermitosis ® informasi dalam DNA ditransfer ke sel generasi baru berikutnya dengan materi (content) yang sama seperti sel mula-mula (induk).

Replikasi DNA berlangsung secara semikonservatif (dibuktikan oleh Messelson dan Stahl): - kedua untai DNA berpisah (unwinding) untai ganda (dsDNA) ¾® untai tunggal (ssDNA)- kedua ssDNA berlaku sebagai template (cetakan) untuk sintesis DNA baru komplemennya.- DNA generasi baru adalah dsDNA terdiri dari satu untai DNA asal dan satu untai DNA baru hasil sintesis ® keduanya identik dengan DNA mula-mula (parent DNA).

Percobaan Messelson dan Stahl yang memakai e-coli. E-coli yang dibiakan dlm medium yg diberi N15 (normalnya N14).

Mekanisme replikasi DNA

Di dalam sel (in vivo) replikasi DNA melibatkan beberapa enzim dan protein spesifik :

1. DNA helicase (protein atau enzim yang berfungsi untuk membuka DNA) membuka dsDNA, menghasilkan 2 ssDNA yang membentang 5’ – 3’ (lagging strand) dan 3’ – 5’ (leading strand). Kedua ssDNA distabilkan oleh single strand binding protein (SSB) ¾® ssDNA menjadi lurus & tidak membengkok (agar lebih mudah dicapai oleh enzim polymerase) ¾® penting untuk kerja enzim yang mensintesis untai DNA baru.

2. DNA polimerase mensintesis untai DNA baru dengan menginkorporasikan dNTP ke ujung OH 3’ primer (oligonukleotida yang berkomplementasi pada ujung OH 3’) atau nascent DNA(DNA yang diperpanjang) ® membentuk ikatan diester fosfat antara hidroksil 3’ polinukleotida yang sudah terbentuk (nascent DNA) dengan fosfat 5’ nukleotida yang diinkorporasikan DNA polimerase mensintesis untai baru dari 5’ – 3’ & membaca template dari 3’ – 5’.

Pada lagging strand,sintesis DNA berlangsung berlawanan arah dengan pembukaan DNA. Caranya dgn membentuk fragmen okazaki. Fragmen-fragmen ini akan dihubungkan dengan DNA ligase.

Transkripsi

Informasi yang dibawa DNA ditransfer /distribusi ke RNA pada waktu transkripsi.

Transkripsi : sintesis RNA dengan menggunakan informasi pada DNA template ® membuat poliribonukleotida yang basa-basa nukleotidanya berkomplementasi dengan DNA template.

Struktur molekul RNA :- untai tunggal- komponen gula nukleotida — ribosa- basa purin T pada DNA — disubstitusi U- mempunyai 3P bebas pada ujung 5’ dan OH bebas pada ujung 3’.- dapat terjadi komplementasi basa N intramolekul ® membentuk dsRNA dalam molekul

sendiri.

Reaksi-reaksi yang terjadi selama transkripsi :

1. Pembukaan dsDNA oleh RNA polimerase hingga dihasilkan ssDNA — salah satu ssDNA (sense DNA) berfungsi sebagai cetakan (template) untuk sintesis RNA. ssDNA yang lain (komplemen) adalah nonsense DNA.2. RNA polimerase menginkorporasikan ribonukleotida tri P/NTP (A, U, C, G) ke OH 3’ bebas dengan membaca sikuens nukleotida pada template DNA. A ditranskripsi menjadi U.3. Transkrip (RNA) akan diproses menjadi RNA matur sebelum sampai ke situs translasi di dalam sitoplasma : - splicing — mengeliminasi noncoding sequence (intron) di dalam nukleus. - penambahan poli A pada ujung 3’ di dalam sitoplasma - modifikasi beberapa nukleotida di dalam sitoplasma.

Translasi : Pemindahan/penterjemahan informasi genetik pada mRNA menjadi sikuens asam amino polipeptida (protein) ¾® dideterminasi pada sintesis protein.

Tahap akhir expresi gen adalah translasi kode genetik menjadi untai polipeptida pada proses sintesis protein.

Transkripsi dan replikasi terjadi di nucleus. Translasi di sitoplasma.

Mekanisme sintesis protein (terjadi di ribosom) :

Melibatkan komponen sel di dalam sitoplasma :a. mRNA ¾ transkrip yang membawa kopi informasi genetik pada DNA dan telah dideterminasi dalam bentuk kodonb. tRNA ¾ ssRNA yang membentuk beberapa dsRNA dengan komplementasi basa-basa nukleotida

didalam untai RNA itu sendiri sehingga membentuk struktur “clover leaf”. - mempunyai P bebas pada ujung 5’

- mempunyai antikodon pada salah satu terminal dsRNA ¾ dapat berkomplementasi dengan kodon pada mRNA sesuai dengan asam amino yang dibawanya.

- mempunyai sikuens CCA nonkomplementer pada ujung 3’. Nukleotida A (adenilat) pada ujung 3’ mempunyai OH bebas yang mengikat gugus karboksil asam amino.

Tahap-tahap sintesis protein

1. AktivasitRNA mengikat asam amino spesifik pada nukleotida adenilat ujung 3’, dikatalisa oleh aminoasil tRNA sintetase spesifik® tRNA mendeterminasi asam amino sesuai dengan antikodonyang dibawanya.

2. InisiasiSintesis protein dimulai dengan perlekatan (attachment)met-tRNA ke kodon inisiasi (start kodon) AUG. Setelah perlekatan met-tRNA membuat kompleks dengan ribosom 40S dan disusul bergabungnya ribosom 60S. Met-tRNA (mengikat met pada tahap sebelumnya) menempati situs P pada ribosom 60S.

3. Elongasi

tRNA baru yang telah membawa asam amino (activated tRNA) bergabung pada situs A ® terjadi transfer met. ke gugus amino dari asam amino yang dibawa tRNA pada situs A ®terbentuk ikatan peptida met. dan asam amino baru — proses ini dikatalisa oleh peptidil transferase.

Ribosom yang telah membawa peptida met-aa bergeser kearah 3’ ¾ tRNA yang telah melepas asam amiano (uncharge tRNA) meninggalkan ribosom, sedang peptida-tRNA bergeser ke situs P & tRNA baru yang membawa asam amino sesuai dengan kodon berikutnya bergabung ke situs A ¾® reaksi berulang kembali seperti sebelumnya, dst.

4. TerminasiBila situs A bertemu kodon stop (UAA, UAG, UGA) ® release factor (e-RF) bergabung ke situs A (bukan activated tRNA). Peptidil transferase melepaskan uncharge tRNA & protein-(e-RF) yang menginduksi disosiasi ribosom.

Satu mRNA dapat ditranslasi oleh lebih dari satu ribosom pada waktu yang sama ® membentuk mRNA besar yang ditempati banyak sekali ribosom (multiple ribosome) terangkai dari 5’ – 3’. Struktur ini disebut poliribosom atau polisom.