makalah dna

13
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.

Upload: niluh-komang-tri-andyani

Post on 13-Aug-2015

170 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Makalah DNA

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

Page 2: Makalah DNA

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)

Page 3: Makalah DNA

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

Page 4: Makalah DNA

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

Page 5: Makalah DNA

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.

Page 6: Makalah DNA

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..

Page 7: Makalah DNA

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.

Page 8: Makalah DNA

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.

Page 9: Makalah DNA

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 ).

Page 10: Makalah DNA

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

Page 11: Makalah DNA