Makalah Replikasi Transkripsi Dna - Biosel' [PDF]

Citation preview

MAKALAH BIOLOGI SEL REPLIKASI DAN TRANSKRIPSI DNA



Disusun Oleh : KELOMPOK 2 Dilla Yuniza (173110047) Maryanto (173110108) Ketut Sutiyane (173110034) Thara Yunita Asry (173110189) Ivan Ardiyansyah (173110084) Rizki Faizal (173110164)



JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS TULANG BAWANG 2017



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam memahami proses replikasi dan transkripsi DNA. Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepanya dapat lebih baik lagi. Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami miliki sangat kurang. Oleh kerena itu kami harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.



Penulis Kelompok 2



BAB I PENDAHULUAN



A.



LATAR BLAKANG



Sel merupakan unit struktur dan fungsional terkecil makhluk hidup. Sel dikendalikan oleh suatu organel yaitu nucleus. Nukleus merupakan organel yang penting karena nucleus sebagai pengendali semua kegiatan sel, tanpa adanya nucleus maka kegiatan-kegiatan sel tidak dapat berlangsung. Tidak dapat berlangsungnya kegiatan di sel tentu akan mengganggu fungsi jaringan serta organ dalam tubuh kita, serta tanpa adanya nucleus maka sel tidak akan dapat hidup dalam waktu yang lama. Inti sel atau nukleus adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linier panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein. Gen di dalam kromosomkromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola



ekspresi



gen.



Selain



itu,



nukleus



juga



berfungsi



untuk



mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri. Nukleus adalah organel pertama yang ditemukan, yang pertama kali dideskripsikan oleh Franz Bauer pada 1802 dan dijabarkan lebih terperinci oleh ahli botani Skotlandia, Robert Brown, pada tahun 1831. Pada satu sel umumnya ditemukan hanya satu nukleus. Namun demikian, beberapa jaringan tertentu, atau beberapa spesies tertentu memiliki lebih daripada satu nukleus. Inti-inti dalam sel multinuklei ini dapat memiliki peran yang saling mengganti atau saling mengkhususkan diri. Pada Paramecium, terdapat dua inti sel: makronukleus (inti



besar) dan mikronukleus (inti kecil). Makronukleus menjamin keberlangsungan hidup, sedangkan mikronukleus bertanggung jawab terhadap reproduksi.



B.



RUMUSAN MASALAH



1.



Bagaimanakah proses yang terjadi saat replikasi dan transkripsi DNA



C.



TUJUAN



1.



Untuk mengetahui apa yang di maksud dengan Replikasi, Transkripsi



DNA. 3.



Mengetahui pengertian replikasi, transkripsi



4.



Memahami proses selama terjadi replikasi, transkripsi



BAB II TINJAUAN PUSTAKA a.



Pengertian Replikasi



Setiap sel dapat memperbanyak diri dengan cara membelah. Sebuah sel membelah menjadi 2 sel, 2 sel membelah menjadi 4 sel, 4 sel membelah menjadi 8 sel dan seterusnya. Sebelum sel membelah, terjadi perbanyakan komponen-komponen di dalam sel termasuk DNA. Perbanyakan DNA dilakukan dengan cara replikasi. Dengan demikian, replikasi adalah proses pembuatan (sintesis) DNA baru atau penggandaan DNA di dalam nukleus. Dengan kata lain replikasi merupakan Proses perbanyakan bahan genetic. Pada saat replikasi berlangsung, DNA induk membentuk kopian DNA anak yang sama persis sehingga DNA induk berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan DNA baru. Replikasi merupakan tahapan rumit yang mengawali sintesis protein. Replikasi bahan genetik dapat dikatakan sebagai proses yang mengawali pertumbuhan sel, meskipun sebenarnya pertumbuhan merupakan suatu resultan banyak proses yang saling berkaitan satu sama lain. Sel mempunyai mekanisme replikasi bahan genetik yang dilengkapi dengan system penyutingan (editing) yang sangat akurat sehingga bahan genetik yang diturunkan kepada sel anakan (progeny) mempunyai komposisi yang sangat identik dengan komposisi bahan genetik sel induk. Replikasi bahan genetik diikuti oleh pembentukan sel-sel anakan yang membawa duplikat bahan genetik hasil replikasi. Sehingga kesalahan dalam proses replikasi bahan genetik dapat mengakibatkan perubahan pada sifatsifat sel anakan. Mekanisme replikasi bahan genetik sangat kompleks dan melibatkan banyak protein yang masing-masing mempunyai peranan spesifik. Protein-protein yang



terlibat di dalam proses replikasi bahan genetik dikode oleh gen-gen yang terdapat di dalam bahan genetik itu sendiri. Oleh karena itu, ada kaitan fungsional yang sangat erat dan tidak terpisahkan antara proses replikasi bahan genetik dengan proses ekspresi genetik dan metabolisme sel secara keseluruhan. Hambatan yang terjadi pada proses metabolisme, misalnya penghambatan produksi energy, dapat pula mempengaruhi proses replikasi karena replikasi juga memerlukan pasokan energy.



Gambar 1. Tahapan replikasi DNA. Proses replikasi dimulai pada beberapa daerah spesifik dari rantai DNA, disebut pangkal replikasi. Beberapa tahapan dan enzim yang berperan dalam sintesis protein, antara lain: 1) 2)



DNA helikase, berfungsi untuk membuka rantai ganda DNA induk. Enzim primase, membentuk primer yang merupakan segmen pendek dari



RNA sebagai pemula untuk terjadinya sintesis protein. 3)



Dari ujung 3´ RNA primer, DNA polimerase menambahkan pasangan basa



nitrogen (dari nukleotida-nukleotida) pada rantai tunggal DNA induk dan terbentuk rantai DNA yang bersambungan secara kontinyu (tanpa terpisah-pisah) yang disebut leading strand.



4)



Pada rantai tunggal DNA induk yang lain, DNA polimerase membentuk



lagging strand (merupakan keseluruhan rantai kopian DNA yang pertumbuhannya tidak kontinyu) dengan memperpanjang RNA primer-RNA primer di beberapa tempat sehingga membentuk segmen-segmen DNA baru yang saling terpisah. Segmen-segmen itulah yang disebut fragmen Okazaki. 5)



DNA polimerase yang lainnya, menggantikan RNA primer dengan DNA



dan enzim ligase menghubungkan segmen-segmen okazaki, sehingga terbentuk salinan DNA baru. Nah, DNA baru yang telah terbentuk (identik dengan DNA induk) akan melanjutkan tahapan untuk mensintesis protein yaitu tahapan transkripsi dan translasi. b.



Tahapan Replikasi



Proses replikasi DNA merupakan suatu masalah yang kompleks, dan melibatkan rangkaian protein dan enzim yang secara kolektif merakit nukleotida dalam urutan yang telah ditentukan. Dalam menanggapi isyarat molekul yang diterima selama pembelahan sel, molekul-molekul ini melakukan replikasi DNA, dan mensintesis dua untai baru menggunakan helai yang ada sebagai template atau ‘cetakan’. Masing-masing menghasilkan dua, molekul DNA yang identik terdiri dari satu untai baru dan salah satu DNA lama. Oleh karena itu proses replikasi DNA disebut sebagai semi-konservatif. Rangkaian peristiwa yang terjadi selama replikasi DNA prokariotik telah dijelaskan di bawah ini. 1)



Inisiasi



Replikasi DNA dimulai pada lokasi spesifik disebut sebagai asal replikasi, yang memiliki urutan tertentu yang bisa dikenali oleh protein yang disebut inisiator DnaA. Mereka mengikat molekul DNA di tempat asal, sehingga mengendur untuk perakitan protein lain dan enzim penting untuk replikasi DNA. Sebuah enzim yang



disebut



helikase



direkrut



ke



lokasi



untuk



unwinding



penguraian/seperti membuka resleting) heliks dalam alur tunggal.



(proses



Helikase melepaskan ikatan hidrogen antara pasangan basa, dengan cara yang tergantung energi. Titik ini atau wilayah DNA yang sekarang dikenal sebagai garpu replikasi (Garpu replikasi atau cabang replikasi adalah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi). Setelah heliks yang terbuka, protein yang disebut untai tunggal mengikat protein (SSB) mengikat daerah terbuka dan mencegah mereka untuk menempel kembali. Proses replikasi sehingga dimulai, dan garpu replikasi dilanjutkan dalam dua arah yang berlawanan sepanjang molekul DNA. Pelepasan untai DNA 2)



Sintesis Primer



Sintesis baru, untai komplementer DNA menggunakan untai yang ada sebagai template yang dibawa oleh enzim yang dikenal sebagai DNA polimerase. Selain replikasi mereka juga memainkan peran penting dalam perbaikan DNA dan rekombinasi. Namun, DNA polimerase tidak dapat memulai sintesis DNA secara independen, dan membutuhkan 3′ gugus hidroksil untuk memulai penambahan nukleotida komplementer. Ini disediakan oleh enzim yang disebut DNA primase yang merupakan jenis DNA dependent-RNA polimerase. Ini mensintesis bentangan pendek RNA ke untai DNA yang ada. Ini segmen pendek disebut primer, dan terdiri dari 9-12 nukleotida. Hal ini memberikan DNA polimerase platform yang diperlukan untuk mulai menyalin sebuah untai DNA. Setelah primer terbentuk pada kedua untai, DNA polimerase dapat memperpanjang primer ini menjadi untai DNA baru. Pembukaan resleting DNA dapat menyebabkan supercoiling (bentukan seperti spiral yang mengganggu) di wilayah garpu berikutnya. Ini superkoil DNA dibuka oleh enzim khusus yang disebut topoisomerase yang mengikat ke bentangan DNA depan garpu replikasi. Ini menciptakan memotong pada untai DNA dalam rangka untuk meringankan supercoil tersebut. Sintesis DNA Primer



3)



Sintesis leading strand



DNA polimerase dapat menambahkan nukleotida baru hanya untuk ujung 3′ dari untai yang ada, dan karenanya dapat mensintesis DNA dalam arah 5′ → 3′ saja. Tapi untai DNA berjalan di arah yang berlawanan, dan karenanya sintesis DNA pada satu untai dapat terjadi terus menerus. Hal ini dikenal sebagai untaian pengawal (leading strand). Replikasi DNA untaian pengawal (leading strand) Di sini, DNA polimerase III (DNA pol III) mengenali 3′ OH ujung RNA primer, dan menambahkan nukleotida komplementer baru. Saat garpu replikasi berlangsung, nukleotida baru ditambahkan secara terus menerus, sehingga menghasilkan untai baru. 4)



Sintesis lagging Strand (untai tertinggal)



Pada untai berlawanan, DNA disintesis secara terputus dengan menghasilkan serangkaian fragmen kecil dari DNA baru dalam arah 5 ‘→ 3′. Fragmen ini disebut fragmen Okazaki, yang kemudian bergabung untuk membentuk sebuah rantai terus menerus nukleotida. Untai ini dikenal sebagai lagging Strand (untai tertinggal) sejak proses sintesis DNA pada untai ini hasil pada tingkat yang lebih rendah. sintesis lagging Strand Di sini, primase menambahkan primer di beberapa tempat sepanjang untai terbuka. DNA pol III memperpanjang primer dengan menambahkan nukleotida baru, dan jatuh ketika bertemu fragmen yang terbentuk sebelumnya. Dengan demikian, perlu untuk melepaskan untai DNA, lalu bergeser lebih lanjut kebagian atas untuk memulai perluasan primer RNA lain. Sebuah penjepit geser memegang DNA di tempatnya ketika bergerak melalui proses replikasi. 5)



Penghapusan Primer



Meskipun untai DNA baru telah disintesis primer RNA hadir pada untai baru terbentuk harus digantikan oleh DNA. Kegiatan ini dilakukan oleh enzim DNA polimerase I (DNA pol I). Ini khusus menghilangkan primer RNA melalui ‘5→ 3′ aktivitas



eksonuklease



nya,



dan



menggantikan



mereka



dengan



deoksiribonukleotida baru dengan 5 ‘→ 3′ aktivitas polimerase DNA. Menghilangkan primer RNA 6)



Ligasi



Setelah penghapusan primer selesai untai tertinggal masih mengandung celah antara fragmen Okazaki berdekatan. Enzim ligase mengidentifikasi dan menyumbat celah tersebut dengan menciptakan ikatan fosfodiester antara 5 ‘fosfat dan 3′ gugus hidroksil fragmen yang berdekatan. Ligasi 7)



Terminasi (pemutusan)



Replikasi ini terhenti di lokasi terminasi khusus yang terdiri dari urutan nukleotida yang unik. Urutan ini diidentifikasi oleh protein khusus yang disebut tus yang mengikat ke situs tersebut, sehingga secara fisik menghalangi jalur helikase. Ketika helikase bertemu protein tus itu jatuh bersama dengan untai tunggal protein pengikat terdekat.



4.



Transkripsi



Pada tahapan ini, DNA akan membentuk RNA dengan cara menerjemahkan kodekode genetik dari DNA. Proses pembentukan RNA ini disebut transkripsi, yang menghasilkan 3 macam RNA seperti yang telah kalian ketahui sebelumnya, yaitu mRNA, tRNA, dan rRNA. Transkripsi terjadi di dalam sitoplasma dan diawali dengan membukanya rantai ganda DNA melalui kerja enzim RNA polimerase. Sebuah rantai tunggal berfungsi sebagai rantai cetakan atau rantai sense, rantai yang lain dari pasangan DNA ini disebut rantai anti sense. Tidak seperti halnya



pada replikasi yang terjadi pada semua DNA, transkripsi ini hanya terjadi pada segmen DNA yang mengandung kelompok gen tertentu saja. Oleh karena itu, nukleotida-nukleotida pada rantai sense yang akan ditranskripsi menjadi molekul RNA dikenal sebagai unit transkripsi.



Gambar 3. Tahapan transkripsi RNA. Transkripsi meliputi 3 tahapan, yaitu tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi. a.



Inisiasi (Permulaan)



Jika pada proses replikasi dikenal daerah pangkal replikasi, pada transkripsi ini dikenal promoter, yaitu daerah DNA sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk memulai transkripsi. RNA polimerase melekat atau berikatan dengan promoter, setelah promoter berikatan dengan kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi. Nah, kumpulan antara promoter, RNA polimerase, dan faktor transkripsi ini disebut kompleks inisiasi transkripsi. Selanjutnya, RNA polimerase membuka rantai ganda DNA. enzim RNA polymerase menyalin gen, sehingga pengikatan RNA polymerase terjadi pada tempat tertentu yaitu tepat didepan gen yang akan ditranskripsi. Tempat pertemuan antara gen (DNA) dengan RNA polymerase disebut promoter.



Kemudian RNA polymerase membuka double heliks DNA. Salah satu utas DNA berfungsi sebagai cetakan.



b.



Elongasi (Pemanjangan)



Setelah membuka pilinan rantai ganda DNA, RNA polimerase ini kemudian menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dengan arah 5´ ke 3´. Pada tahap elongasi ini, RNA mengalami pertumbuhan memanjang seiring dengan pembentukan pasangan basa nitrogen DNA. Pembentukan RNA analog dengan pembentukan pasangan basa nitrogen pada replikasi. Pada RNA tidak terdapat basa pirimidin timin (T), melainkan urasil (U). Oleh karena itu, RNA akan membentuk pasangan basa urasil dengan adenin pada rantai DNA. Tiga macam basa yang lain, yaitu adenin, guanin, dan sitosin dari DNA akan berpasangan dengan



basa



komplemennya



masing-masing



sesuai



dengan



pengaturan



pemasangan basa. Adenin berpasangan dengan urasil dan guanin dengan sitosin (Gambar 2).



Gambar 2. Tahap elongasi transkripsi. c.



Terminasi (Pengakhiran)



Penyusunan untaian nukleotida RNA yang telah dimulai dari daerah promoter berakhir di daerah terminator. Setelah transkripsi selesai, rantai DNA menyatu kembali seperti semula dan RNA polimerase segera terlepas dari DNA. Akhirnya, RNA terlepas dan terbentuklah RNA m yang baru. Pada sel prokariotik, RNA hasil transkripsi dari DNA, langsung berperan sebagai RNA m. Sementara itu, RNA hasil transkripsi gen pengkode protein pada sel eukariotik, akan menjadi RNA m yang fungsional (aktif) setelah malalui proses tertentu terlebih dahulu. Dengan demikian, pada rantai tunggal RNA m terdapat beberapa urut-urutan basa nitrogen yang merupakan komplemen (pasangan) dari pesan genetik (urutan basa nitrogen) DNA. Setiap tiga macam urutan basa nitrogen pada nukleotida mRNA hasil transkripsi ini disebut sebagai triplet atau kodon.



BAB III PENUTUP A.



Kesimpulan



Di dalam inti sel terdapat DNA yang bertugas dalam pewarisan sifat serta sintesis protein. Dalam melaksanakan fungsinya DNA mengalami bebrapa proses seperti replikasi, transkripsi dan translasi. Replikasi merupakan penggandaan DNA. Transkripsi adalah proses pembentukan RNA dari DNA.



B.



Saran



Adapun saran yang bisa penyusun berikan antara lain: 1.



Selalu berusaha untuk meningkatkan pengetahuan demi menjadi insan yang



berilmu dan berfikir 2.



Belajar tidak hanya dari bangku pendidikan tapi bisa dari lingkungan sekitar



3.



Ilmu adalah cahaya, maka bukalah dan bersihkan hati agar ilmu bisa masuk



DAFTAR PUSTAKA



Rochmah, S. N., Sri Widayati, Mazrikhatul Miah. 2009. Biologi : SMA dan MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282. Yuwono, Triwibowo. 2005. Biologi Molekuler. Jakarta: Penerbit Erlangga