makalah dna
TRANSCRIPT
1. Gambarkan hubungan RNA polimerisasi dengan gen struktural Lac Operon atau jelaskan maksud gen RNA pada transkripsi?
Jawab :
Hubungan RNA polimerisasi dengan gen struktural Lac Operan ialah :
RNA polimerisasi adalah enzim yang mengkaalisis proses transkripsi sedangkan
gen struktural Lac Operon terdiri dari Lac dan Operon. Operon adalah organisasi dari
beberapa gen yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promoto, dan Lac berartikan
laktosa. Karakteristik organisme prokariotik adalah adanya operon. Operon sangat
berperan pada proses ekspresi gen, dimana semua gen dalam satu operon diekspresikan
sebagai unit tunggal. Model yang dikenal sebagai operon ada dua unsur yang mengatur
ekspresi gen struktural penyandi enzim yaitu gen regulator (repressor) dan operator
yang letaknya berdekatan dengan gen-gen struktural yang diaturnya.
Salah satu contoh operon yang pertama kali ditemukan adalah operon lac.
Operon lac merupakan suatu kumpulan tiga gen (lacZ, lacY, dan lacA) yang mengkode
enzim yang terlibat pada penggunaan laktosa oleh bakteri Eschericia coli, dimana
Operon lac dapat mempercepat ekspresi gen. LacY mengkode laktosa permease yang
mentransport laktosa ke dalam sel, sedangkan lacZ dan lacA berfungsi mengkode enzim
yang memisahkan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Ekspresi gen tidak dapat
berjalan atau inaktif apabila tidak terdapat operon yang menginduksinya. Hal ini
didukung dengan adanya laktosa yang mengaktivasinya sehingga gen dapat
terekspresikan. Operon mengkonversi disakarida berupa laktosa menjadi monosakarida
berupa glukosa dan galaktosa. Monosakarida hasil konversi ini merupakan substrat
untuk penghasil energi pada jalur glikolitik. Hal ini berarti bahwa gen-gen pada operon
lac adalah untuk mengkonversi laktosa ke dalam bentuk yang dapat digunakan oleh
bakteri E.colisebagai sumber energi.
Laktosa bukan merupakan komponen umum bakteri E.coli yang terdapat di
alam, dimana operon tidak dapat diekspresikan dan penggunaan enzim pada
penggunaan laktosa tidak diproduksi oleh bakteri tersebut. Laktosa yang telah tersedia
dapat mengekspresikan (switch on) operon. Hal ini mengakibatkan ketiga gen yang
terdapat di dalam operon lac dapat terekspresikan secara bersama dan hasilnya akan
mengkordinasi sintesis laktosa dengan penggunaan enzim.
Maksud dari gen transkripsi :
Transkripsi adalah proses penyalinan kode2 genetik yang ada pada urutan DNA menjadi
molekul RNA.
Mekanisme transkripsi berdasarkan gambar :
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 template4. Untai DNA yang berperan sebagai cetakan hanya salah satu untai5. Hasil transkripsi berupa RNA untai tunggal
2. Gambarkan bagaimana model sintesis enzim oleh mikroorganisme yang bersifat induser atau non induser ( inducible) ?
Jawab :
Fenomena induksi, represor dari gen yang menghasilkan enzim secara
normal berada dalam keadan aktif, misalnya penguraian karbohidrat. Represor ini
akan d inaktivasi oleh inducer. Sebagai contoh penguraian laktosa
memerlukan beta galak‐ tosidase. Pembetukan enzim ini biasanya dihambat,
tetapi bila ada laktosa (induser) maka represor diinaktivasi sehingga
terjadi induksi dari gen struktural untuk mensintesis enzim yang diperlukan untuk
penguraian laktosa.
Represi enzim, represor dari gen yang menghasilkan enzim secara normal
berada dalam keadaan inaktif. Enzim ini diaktivasi oleh hasil akhir (end product).
Gen regulator pada model induksi (Gambar 7a) menghasilkan suatu model
represor yang dapat mencegah produksi enzim. Bila ada penginduksi, penginduksi
akan berikatan dengan represor membentuk komplek tidak aktif, yang tidak
mengganggu transkripsi DNA selanjutnya. Pada model represi (Gambar 7b) gen
regulator harus membentuk kompleks dengan molekul lain untuk menghasilkan
represi yang menyebabkan terganggunya transkripsi mRNA. Sebagai contoh
tanpa korepresor (histidin dalam contoh diatas) sintesis terus berlanjut.
Gambar 7. (a). Suatu penginduksi berperan mengaktifkan represor sehingga represor tidak terikat pada gen operator dan mencegah sintesis gen struktural.(b). Suatu (ko) represor bergabung dengan aporepresor membentuk represor aktif yang dapat mencegah ekspresi gen struktural dengan
cara bergabung pada gen represor. Denagn cara ini sintesa enzim represibel dikendalikan.
Catatan :
Lac Z, Y, dan A = Gen-gen struktural dari lac operon. Lac Z mengkodekan Beta-galaktosidase; Lac Y mengkodekan laktose permease; Lac A mengkodekan sebuah transasetilase yang fungsinya masih belum diketahui.
Lac = laktosa, molekul penginduksi. Ketika laktosa beikatan dengan protein represor, maka represor tidak aktif; operon tidak ditekan; transkripsi gen-gen untuk penggunaan laktosa akan muncul.
3. Jelaskan tentang
a. Gen Operator b. Regulator
c. Promotor d. Represor
e. Induser
Jawab :
a. Gen 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. Pada gambar di atas operator disimbolkan dengan warna ungu yg berada di antara promotor (merah) dan gen structural (hijau).
b. Gen Regulator
Gen-gen yang berada pada satu operon mempunyai hubungan fungsi dalam metabolisme Pengaturan ekspresi operon laktosa dilakukan oleh suatu protein regulator yang akan berinteraksi dengan promotor. Protein regulator tersebut akan menentukan inisiasi translasi yang dilakukan oleh transkriptase. Protein pengatur dihasilkan oleh gen regulator, yaitu gen yang produk ekspresinya berperan mengatur ekspresi gen lain. Dalam kasus operon laktosa terdapat dua gen regulator yaitu gen lac-i dan gen crp. Gen Lac i berhubungan dengan kehadiran laktosa, sedangkan gen crp berhubungan dengan kehadiran glukosa. Gen yang diatur tersebut dinamakan gen struktural, sebagai contoh gen lac Z, Lac Y, dan Lac A pada operon laktosa. Jadi gen regulator berperan mengatur ekspresi gen structural..
c. Promotor
Promotor adalah urutan DNA spesifik yang berperan dalam mengendalikan 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
d. Gen Represor
Suatu enzim, yang berikatan pada operator. Dalam proses regulasi,
protein tetramer ini akan menempel pada suatu wilayah promotor yang
disebut operator. Penempelan itu terjadi karena ada kecocokan tertentu antara
runtunan basa operator dengan protein regulator.Akibat adanya protein
regulator yang menempati wilayah operator maka transkriptase tidak dapat
melakukan inisiasi transkripsi, sehingga gen-gen yang terdapat di belakang
promotor menjadi tidak terekspresi.
4. Bagaimana proses Regulasi yang terjadi pada Lac Operon?
Jawab :
Mekanisme yang terjadi pada Lac Operon adalah :
Gen lac-i akan menghasilkan suatu polipeptida, yang kemudian setiap empat polipeptida akan membentuk satu molekul protein tetramer yang berperan sebagai regulator. Dalam proses regulasi, protein tetramer ini akan menempel pada suatu wilayah promotor yang disebut operator. Penempelan itu terjadi karena ada kecocokan tertentu antara runtunan basa operator dengan protein regulator. Akibat adanya protein regulator yang menempati wilayah operator maka transkriptase tidak dapat melakukan inisiasi transkripsi, sehingga gen-gen yang terdapat di belakang promotor menjadi tidak terekspresi. Protein regulator seperti di atas bersifat menghalangi atau menekan terjadinya transkripsi, maka disebut represor. Lawan sifat dari represor disebut aktivator, yaitu yang bersifat mendorong terjadinya ekspresi gen.
Penjelasan Gambar :
1. Keadaan tidak ada Laktosa dalam selBila tidak ada laktosa dalam sel, maka protein repressor tidak ada yang mengblok sisi aktifnya, sehingga mendatangi bagian operator ( Lac O ) atau dengan kata lain protein repressor bisa ditangkap oleh operator. Akhirnya gen Lac Z, Lac Y dan Lac A tidak dapat diekspresikan menjadi protein.
2. Bila di dalam sel dijumpai laktosa, sisi aktif dari protein akan terisi oleh Laktosa tersebut sehingga protein repressor ( Prot I ) menjadi inaktif, karena sisi aktif sudah terisi laktosa, maka protein repressor ini tidak dapat mengblok bagian operator. RNA polimerase ( dapat merangsang terekspresinya gen ) dapat mengblok bagian operator, sehingga selanjutnya masing-masing gen pada operon ditranskripsi menjadi mRNA dan selanjutnya ditranslasikan menjadi protein Z ( beta-galaktosidase ), protein Y ( permease ) dan protein A ( transasetilase ).
5. Apakah mungkin terjadi operasi pada Lac operon?
Jawab :
MUTASI PADA OPERON LAC
Mutasi pada lacZ dan lacY operon tidak terinduksi laktosa
lacZ- → β-gal tidak dihasilkan Laktosa tidak dapat diubah menjadi
allolaktosa
lacY- → Protein M tidak dihasilkan - Laktosa tidak dapat masuk
kedalam sel
-IPGT dapat masuk & berinteraksi
dgn repressor.
lacI- → ekspresi operon konstitutif (+/- Inducer → sintesis β-gal & prot M)
Resesif : diploid parsial (WT x F’ lacI- lacZ- → WT