genetika dan PCR

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...........................................                   Vii

DAFTAR ISI.....................................................                                 Viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang............................................                             

1.2 Rumusan Masalah.......................................                            

1.3 Tujuan.........................................................                           

BAB II PEMBAHASAN

2.1 pengertian genetika dan PCR (Polymerase ChaReaction)........

2.2 sejarah perkembangan genetika dimasa awal  .......................

2.3 tahap-tahap PCR

2.4 manfaat PCR..................................................................... 

2.5 para ahli melakukan penemuan dan percobaan genetika.......        

2.6 masa depn genetika molekuler...............................................                   

2.7 hubungan DNA dan RNA..........................................................

2.8 perbedaan DNA dan RNA........................................................                  

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan...............................................................................               

DAFTAR FUSTAKA...........................................................................                           

                                    Kata pengantar

                Puji syukur kami panjatkan kepada tuhan yang maha esa karna atas limpahan rahmatnya kami mampu menyelesaikan makalah ini dangan tepat waktu, makalah ini berisi tantang materi PCR (Polymerase ChaReaction), sejarah perkembangan awal Genetika Molekuler, tahap-tahap PCR, Hubungan DNA dan RNA, dan perbedaan DNA dan RNA.

Semoga makalah ini dapat berfaat bagi semuanya.

                 Akhir kata dari kami “tidak ada gading yang tak retak, demikian pula dengan makalah ini oleh karna itu keritikan dan saran yang membangun tetap kami mantikan demi kesempurnaan makalah ini.

                                                                                   Bengkulu ,10 maret 2015

                                                                                                   penulis

BAB I

 PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini berkembang semakin pesat. Bioteknologi merupakan pemanfaatan berbagai prinsip ilmiah dan rekayasa terhadap organisme , sistem , atau proses biologis untuk menghasilkan atau meningkatkan  potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia . secara umum bioteknologi di kelompokan menjadi dua, biteknologi tradisional dan bioteknologi modern.

Biteknologi tradisional merupakan yang memanfaatkan mokroba, proses biokimia, dan proses genetik. Dengan ditemukannya struktur DNA dan berkembangnya ilmu pengetahuan tentang DNA , muncul lah istilah bioteknologi modern. Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA.

Dalam aplikasinya ,bioteknologi merupakan berbagi macam disiplin ilmu disebut antara lain perkembangan genetika molekuler, PCR (Polymerase Chain Reaction),RNA dan DNA.

PCR adalah suatu metode in vitro untuk menghasikan sejumlah pragmen DNA spesifik dengan panjang dan jumlah skuens yang telah ditentukan dari jumlah kecil.

Ada pun sejarah perkembangan gentika, ada pun sejumlah percobaan terdokumentasi yang terkait dengan gentika yang dilakukan dalam percobaan persilangan dalam setiap individu dengan sifatnya berkembang dalam genetika monukoler dan secara efisien memuncuklan filasopi baru dalam metediologi genetika, sehingga ditemukan model struktur DNA dan RNA.

      Genetika disebut juga ilmu keturunan, berasal dari kata genos (bahasa latin), artinya suku bangsa-bangsa atau asal-usul. Secara itomilogi kata genetika disebut bahasa genus dalam bahasa latin yang berarti asal mula kejadian. Genetika adalah ilumu yang mempelajari tentang informasi hayati dari generi-kegenerasi. Dalam ilmu ini mempelajari bagaimana sifat keturunan yang diwariskan kepada anak cucu serta varisi yang mungkin timbul didalamnya, Seluruh mengalami perubahan berangsur atau mendadak sehingga seluruh mahluk bumi menglami evolusi karena perubahan bahan sifat keturunan.

Dalam sejarah perkembangan genetika ilmu dimulai menjelang abad ke-19, ketika seorang Biarawan Austria bernama Gregor Johann Mendel berhasil melakukan analisa dalam percobaan persilangan papa tanaman kacang ercis, sejak abad ke-19 tersebut perkembangan genetika semakin pesat.

1.2 RUMUSAN MASALAH

1.      Apa yang dimaksud  dengan PCR (Polymerase Chain Reaction) ?

2.      Sebutkan Tahapan-tahapan dari PCR (Polymerase Chan Reaction) ?

3.      Jelaskan sejarah perkembangan awal Genetika Molekuler ?

4.      Jelaskan perbedaan DNA dan RNA ?

5.      Apa hubungan antara DNA dan RNA ?

1.3 TUJUAN

TUJUAN DARI MAKLAH INI ADALAH SEBAGAI BERIKUT :

1.      Agar kita dapat mengetahui tentang PCR

2.      Agar kita dapat mengetahui tentang tahapan-tahapan PCR

3.      Agar kita dapat mengetahui dan mempelajari tentang sejarah perkembangan Genetika Monekuler

4.      Agar kita dapat mengetehui dan memahami tentang perbedaan DNA dan RNA

5.      Dan juga agar kita dapat mempelajari dan mengetahui tentang hubungan DNA dan RNA.

BAB II

 PEMBAHASAN

2.1 Pengertian PCR(Polymerase ChaReaction) ( dan Genetika

                       PCR (Polymerase Chain Reaction) merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. DNA dapat dihasilkan dalam jumlah besar dengan waktu relatif singkat sehingga memudahkan berbagai teknik lain yang menggunakan DNA. Penerapan PCR banyak dilakukan di bidang biokimia dan biologi molekular karena relatif murah dan hanya memerlukan jumlah sampel yang kecil. Polymerase Chain Reaction (PCR), merupakan suatu proses sintesis enzimatik untuk mengamplifikasi nukleotida secara in vitro. Kunci utama pengembangan PCR adalah menemukan bagaimana cara amplifikasi hanya pada urutan DNA target dan meminimalkan amplifikasi urutan non-target (Fatchiyah, 2006 dalam Sandra, R.N., 2011).

Pada dasarnya reaksi PCR adalah tiruan dari proses replikasi DNA in vivo, yaitu dengan adanya pembukaan rantai DNA (denaturasi) utas ganda, penempelan primer (annealing) dan perpanjangan rantai DNA baru (extension) oleh DNA polimerase dari arah terminal 5’ ke 3’. Hanya saja pada teknik PCR tidak menggunakan enzim ligase dan primer RNA. Secara singkat, teknik PCR dilakukan dengan cara mencampurkan sampel DNA dengan primer oligonukleotida, deoksiribonukleotida trifosfat (dNTP), enzim termostabil Taq DNA polimerase dalam larutan DNA yang sesuai, kemudian menaikkan dan menurunkan suhu campuran secara berulang beberapa puluh siklus sampai diperoleh jumlah sekuens DNA yang diinginkan.

                      Menurut Erlich (1989) PCR adalah suatu metode in vitro yang digunakan untuk mensintesis sekuens tertentu DNA dengan menggunakan dua primer oligonukleotida yang menghibridisasi pita yang berlawanan dan mengapit dua target DNA. Oligonukleotida ini digunakan sebagai primer (primer PCR) untuk memungkikan DNA template dikopi oleh DNA polimerase. Untuk mendukung terjadinya annealing primer ini pada template pertama kali diperlukan untuk memisahkan untaian DNA substrat melalui pemanasan.

Hampir semua aplikasi PCR mempekerjakan DNA polimerase yang stabil terhadap panas, seperti polimerase Taq.  Awalnya enzim diisolasi dari bakteri Aquaticus Thermus.

        Sebagian besar metode PCR menggunakan siklus termal , yaitu, bergantian pemanasan dan pendinginan sampel PCR untuk serangkaian langkah pasti suhu. Langkah-langkah siklus termal yang diperlukan pertama yang secara fisik memisahkan dua helai dalam heliks ganda DNA pada suhu tinggi dalam proses yang disebut DNA leleh .

2.2 SEJARAH PERKEMBANGAN AWAL GENETIKA

Sejarah perkembangan genetika sebagai ilmu pengetahuan dimulai menjelang akhir abad ke-19 ketika seorang biarawan Austria bernama Gregor Johann Mendel berhasil melakukan analisis yang cermat dengan interpretasi yang tepat atas hasil-hasil percobaan persilangannya pada tanaman kacang ercis (Pisum satifum).

Percobaan-percobaan itu misalnya adalah sebagai berikut:

v Pembuatan Raphanobrassica melalui persilangan lobak dan kubis pada abad ke-17 oleh Köhlreuter, seorang pemulia sayuran berkebangsaan Jerman,

v  Penemuan dan penjelasan tentang pembuahan berganda pada tumbuhan berbunga (Magnoliophyta) oleh E. Strassburger (1878) dan S. Nawaschin (1898),

v Percobaan terhadap ribuan persilangan oleh Charles Darwin pada abad ke-19 yang hasilnya diterbitkan pada 1896 dengan judul The variation of animals and plants under domestication) dan berhasil mengidentifikasi adanya penurunan penampilan pada generasi hasil perkawinan sekerabat

v Usaha menjelaskan kemiripan antara orang tua dan anak oleh Karl Pearson melalui metode regresi (yang malah menjadi dasar dari banyak teknikstatistika modern).

Sebenarnya, Mendel bukanlah orang pertama yang melakukan percobaan-percobaan persilangan. Mendel pun diakui sebagai bapak genetika.

Pada masa pra-Mendel, orang belum mengenal gen dan kromosom (meskipun DNA sudah diekstraksi namun pada abad ke-19 belum diketahui fungsinya).

DNA pada tahun1953 oleh J.D.Watson dan F.H.C. Crick dimulailah era genetika yang baru, yaitu genetika molekuler.Perkembangan penelitian genetika molekuler terjadi demikian pesatnya. Sebenarnya, Mendel bukanlah orang pertama yang melakukan percobaan-percobaan persilangan. Akan tetapi, berbeda dengan para pendahulunya yang melihat setiap individu dengan keseluruhan sifatnya yang kompleks, Mendel mengamati pola pewarisan sifat demi sifat sehingga menjadi lebih mudah untuk diikuti.

Pada masa pra-Mendel, orang belum mengenal gen dan kromosom

(meskipun DNA sudah diekstraksi namun pada abad ke-19 belum diketahui fungsinya). Saat itu orang masih beranggapan bahwa sifat diwariskan lewat sperma .

Karya Mendel tentang pola pewarisan sifat tersebut dipublikasikan pada tahun 1866 diProceedings of the Brunn Society for Natural History .Kajian genetika klasik dimulai dari gejala fenotipe(yang tampak oleh pengamatan manusia) lalu dicarikan penjelasan genotipiknya hingga ke aras gen. Berkembangnya teknik-teknik dalam genetika molekular secara cepat dan efisien memunculkan filosofi baru dalam metodologi genetika, dengan membalik arah kajian. Karena banyak gen yang sudah diidentifikasi sekuensnya, orang memasukkan atau mengubah suatu gen dalam kromosom lalu melihat implikasi fenotipik yang terjadi. Teknik-teknik analisis yang menggunakan filosofi ini dikelompokkan dalam kajian genetika arah-balikatau reverse genetics, sementara teknik kajian genetika klasik dijuluki genetika arah-majuatau forward genetics.

pada awal abad ke-20 ketika biokimia mulai berkembang sebagai cabang ilmu pengetahuan baru, para ahli genetika tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang hakekat materi genetik, khususnya mengenai sifat biokimianya. Pada tahun 1920-an, dan kemudian tahun 1940-an, terungkap bahwa senyawa kimia materi genetika adalah asam dioksiribonekleat (DNA). Dengan ditemukannya model struktur molekul DNA pada tahun1953 oleh J.D.Watson dan F.H.C. Crick dimulailah era genetika yang baru, yaitu genetika molekuler.

2.3TAHAP-TAHAP PCR (Polymerase Chain Reactions)

Proses PCR terdiri dari tiga tahapan, yaitu denaturasi DNA templat, penempelan (annealing) primer, dan polimerisasi (extension) rantai DNA.

Penjelasan ringkas tentang setiap siklus reaksi PCR adalah sebagai berikut:

·        Denaturasi.

Selama proses denaturasi, DNA untai ganda akan membuka menjadi dua untai tunggal. Hal ini disebabkan karena suhu denaturasi yang tinggi menyebabkan putusnya ikatan hidrogen diantara basa-basa yang komplemen.

·        Penempelan Primer.

Pada tahap penempelan primer (annealing), primer akan menuju daerah yang spesifik yang komplemen dengan urutan primer. Pada proses annealing ini, ikatan hidrogen akan terbentuk antara primer dengan urutan komplemen pada templat. Proses ini biasanya dilakukan pada suhu 50oC – 60oC. Selanjutnya, DNA polymerase akan berikatan sehingga ikatan hidrogen tersebut akan menjadi sangat kuat dan tidak akan putus kembali apabila dilakukan reaksi polimerisasi selanjutnya, misalnya pada 72oC.

·        Reaksi Polimerisasi (extension).

Umumnya, reaksi polimerisasi atau perpanjangan rantai ini, terjadi pada suhu 72oC. Primer yang telah menempel tadi akan mengalami perpanjangan pada sisi 3’nya dengan penambahan dNTP yang komplemen dengan templat oleh DNA polimerase.

Sehingga perubahan ini akan berlangsung secara eksponensial. PCR dengan menggunakan enzim Taq DNA polimerase pada akhir dari setiap siklus akan menyebabkan penambahan satu nukleotida A pada ujung 3’ dari potongan DNA yang dihasilkan. Sehingga nantinya produk PCR ini dapat di kloning dengan menggunakan vektor yang ditambahkan nukleotida T pada ujung-ujung 5’-nya. Proses PCR dilakukan menggunakan suatu alat yang disebut thermocycler.

Proses Amplikasi Secara Eksponensial.

Selain ketiga proses tersebut, secara umum PCR didahului dan diakhiri oleh tahapan berikut:

·        Pra-Denaturasi

Dilakukan selama 1-9 menit di awal reaksi untuk memastikan kesempurnaan denaturasi dan mengaktifasi DNA Polymerase (jenis hot-start alias baru aktif kalau dipanaskan terlebih dahulu).

·        Final Elongasi

Biasanya dilakukan pada suhu optimum enzim (70-72oC) selama 5-15 menit untuk memastikan bahwa setiap utas tunggal yang tersisa sudah diperpanjang secara sempurna. Proses ini dilakukan setelah siklus PCR terakhir.

Siklus Polymerase Chain Reactions (PCR)

2.4 Manfaat PCR

Adapun manfaat PCR (polymerase Chain Reaction):

ü  Amplifikasi urutan nukleotida

ü  Menentukan kondisi urutan nukleotida suatu DNA yang mengalami mutasi

ü  Bidang kedokteran forensik

ü  Melacak asal-usul seseorang dengan membandingkan “finger print”

Saat ini PCR sudah digunakan secara luas untuk berbagai macam kebutuhan diantaranya:

Ø  Isolasi Gen

Kita ketahui bahwa DNA makhluk hidup memiliki ukuran yang sangat besar , DNA manusia .fungsi utama DNA adalah sebagai sandi genetik.

Ø  DNA Sequencing

Urutan basa suatu DNA dapat ditentukan dengan teknik DNA sequencing,metodeyang umum digunakan saat ini adalah metode sanger.

Ø  Identifikasi forensik

Dalam pengujian DNA adalah pilihan yang tepat .DNA dapat diambil dari bagian tubuh manapun.

Ø  Diagnosa penyakit

Penyakit influenza yang sebelumnya disebut flubabi sedang mewabah saat ini, bahkan fase lagi dari pandemi .penyakit memerlukan diagnosa yang cepat dan akurat .PCR merupakan teknik yang sering digunakan.teknologi saat ini memngkinkan diagnosa dalam hitungan jam dengan hasil akurat .disebut akurat kerena PCR mengaplikasikan daerah tertentu DNA yang merupakan ciri khas influenza.

2.5         PENEMUAN DAN PERCOBAAN PARA AHLI MENGENAI GENETIKA

Ø  Penemuan dan percobaan mengenai kecerdasan yang dilakukan Jensen(1969) diantaranya:

-          membandingkan anak kembar yang berasal dari satu telur (identical twins)

-          membandingkan anak kembar dari dua telur (fratenal twins)

Menurut Jensen IQ yang diukur dengan tes kecerdasan yang baku merupakan indikator kecerdasan yang baik. Karena pendapatnya tersebut, banyak ahli yang mengkritiknya. Menurut ahli lain tes IQ hanya menyentuh sebagian kecil saja dari kecerdasan. Cara individu berinteraksi dengan lingkungan sosial, menyesuaikan diri dengan lingkungan kerja, dan cara memecahkan masalah sehari-hari merupakan aspek kecerdasan penting yang tak terukur oleh tes kecerdasan baku yang digunakan oleh Jensen.

Jensen berpendapat bahwa pengaruh keturunan terhadap kecerdasan individu sebesar 80%. Memang kecerdasan dipengaruhi oleh faktor keturunan tetapi kebanyakan ahli menyatakan pengaruhnya hanya sekitar 50% saja.

ü  Penelitian dan percobaan mengenai anak-anak yang Tempramental, ada tiga tipe dasar temperamen menurut Thomas & Chess (1991) yaitu:

              •Mudah. Anak yang mudah umumnya mempunyai suasana hati yang positif, mudah menyesuaikan diri dengan pengalaman baru dan dengan cepat membentuk kebiasaan yang teratur.

 •Sulit. Anak yang sulit cenderung bereaksi secara negatif, sering menangis, dan lambat menyesuaikan diri dengan pengalaman baru.

 •Lambat. Anak yang lambat bersikap negatif, tingkat kegiatannya rendah, dan lambat untuk menyesuaikan diri dengan pengalaman baru.

2.6MASA DEPAN GENETIKA

  Akan timbul beberapa penyakit dimasa depan genetika yang akan ditemukan oleh para ahli, contoh beberapa penyakit yang akan timbul dimasa depan genetika

1.      Penyakit celiac

2.      Penyakit degenerasi makula

3.      Penyakit gangguan bipolar

4.      Penyakit psoriasis

5.      Penyakit parkinson

2.6HUBUNGAN DNA DAN RNA

DNA dan RNA adalah asam nukleat yang memainkan peran pelengkap dalam sel hidup. Salah satu jenis asam ribonukleat (RNA) merupakan bagian dari struktur ribosom, sedangkan dua jenis RNA hanya hadir dalam sel ketika mereka sedang digunakan untuk membuat protein baru.

Gen adalah bagian dari DNA agar kode untuk sifat-sifat tertentu dalam organisme. Pada tingkat sel, gen memberitahu sel untuk membuat protein tertentu. DNA dan RNA bekerja sama untuk memproduksi protein ini menggunakan kode genetik sel.

enzim yang disebut RNA polimerase menggunakan gen dalam DNA sebagai template untuk membuat untai RNA (mRNA). RNA polimerase pada dasarnya membuka ritsleting bagian dari DNA yang akan disalin, sehingga sementara dalam dua alur tunggal.

DNA dan RNA masing-masing memiliki empat molekul dasar, dari yang tiga adalah sama. DNA mengandung adenin (A), guanin (G), timin (T), dan sitosin (C). RNA juga mengandung basa A, G, dan C, tetapi memiliki urasil (U) sebagai pengganti timin. Dalam DNA, A berikatan dengan T, dan G berikatan dengan C. Ketika polimerase RNA menciptakan untai RNA berdasarkan template DNA, untai mRNA akan memiliki A di mana DNA memiliki T; U dimana DNA memiliki A; G mana DNA memiliki C, dan C dimana DNA memiliki G.

2.7 Perbedaan DNA dan RNA

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Perkembangan akhir dan awal genetika molekuler yang termasuk PCR adalah PCR (Polymerase Chain Reaction) merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organism

Ada pun berbagai hubungan beserta perbedaan  DNA dan RNA .

Menurut Erlich (1989) PCR adalah suatu metode in vitro yang digunakan untuk mensintesis sekuens tertentu DNA dengan menggunakan dua primer oligonukleotida .Mendel bukanlah orang pertama yang melakukan percobaan-percobaan persilangan. Dan Mendel pun diakui sebagai bapak genetika,Genetika disebut juga ilmu keturunan, berasal dari kata genos (bahasa latin), artinya suku bangsa-bangsa atau asal-usul. Secara itomilogi kata genetika disebut bahasa genus dalam bahasa latin yang berarti asal mula kejadian. Genetika adalah ilumu yang mempelajari tentang informasi hayati dari generi-kegenerasi. Dalam ilmu ini mempelajari bagaimana sifat keturunan yang diwariskan kepada anak cucu serta varisi yang mungkin timbul didalamnya, Seluruh mengalami perubahan berangsur atau mendadak sehingga seluruh mahluk bumi menglami evolusi karena perubahan bahan sifat keturunan.

sintesis protein

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. Pada akhir tahun 1970-an para ahli biologi menemukan bahwa gen sering di pantau oleh rangkaian-rangkaian panjang disebut interon. Peran interon tampak tak berarti meskipun disalin ke RNA oleh enzim sebelum RNA digunakan untuk membuat protein. Beberapa ilmuan menduga interon mempunyai peran tersembunyi,menurut pemikiran terakhir, interon dapat membentuk system pengecekan kesalahan, untuk memastikan gen di salin secara benar.

DNA merupakan rantai ganda dan atom-atom karbon mempunyai aturan diatas untuk mengikat basa nitrogen dan gugus fosfat maka satu rantai DNA terlihat berdiri tegak sedangkan rantai pasangannya justru terbalik. Maka pada notasi penulisan kode genetik DNA, ditulis 5’-kode genetik-3’, sedangkan untuk rantai pasangannya justru ditulis 3’-kode genetik-5’. Pada Sintesis protein, salah satu rantai DNA akan dikodekan oleh mRNA. Rantai yang dikodekan tersebut disebut DNA Sense atau DNA template, sedangkan rantai pasangannya yang tidak dicetak disebut DNA Antisense atau DNA Komplementer. Triplet kode-kode genetik DNA yang dikodekan oleh mRNA disebut kodogen.

1.2 Tujuan

Tujuan penyusunan makalah ini adalah untuk mengetahui berbagai rangkaian aktivitas sel dalam sintesis protein.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Sintesis protein.

Protein mempunyai peranan penting dalam organisasi struktural dan fungsional dari sel. Protein struktural menghasilkan beberapa komponen sel dan beberapa bagian diluar sel seperti kutikula,serabut dan sebagainya. Protein fungsional (enzim dan hormon) mengawasi hamper semua kegiatan metabolisme , biosintesis, pertumbuhan, pernapasan dan perkembangbiakan dari sel. Namun demikian sebuah sel tidak mungkin membuat protein yang dibutuhkan oleh individu yang bersel banyak.

Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom.

Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik. Menurut (Suryo, 2008:59-61) DNA merupakan susunan kimia makromolekular yang komplek, yang terdiri dari tiga macam molekul yaitu : Gula pentose yang dikenal sebagai deoksiribosa, Asam pospat, dan Basa nitrogen, dibedakan atas dua tipe dasar yaitu : pirimidin {sitosin (S) dan timin (T)} dan purin {adenine (A) dan guanine (G)}Suatu konsep dasar hereditas yang mampu menentukan ciri spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA ke asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahap pertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi mRNA. Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode genetik pada RNA menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut.

                                DNA ^transkripsi RNA ^translasi Protein

2.2 Pengertian Transkripsi dan Translasi

Gen memberi perintah untuk membuat protein tertentu. Tetapi gen tidak membangun protein secara langsung. Jembatan antara DNA dan sintesis protein adalah RNA. RNA secara kimiawi serupa dengan DNA, terkecuali bahwa RNA mengandung ribose, bukan deoksiribosa, sebagai gulanya dan memiliki basa nitrogen urasil, dan bukan timin.

Transkripsi merupakan sintesis RNA berdasarkan arahan DNA. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama, dan informasinya tinggal ditranskripsikan atau disalin, dari satu molekul ke molekul lain. Molekul RNA yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari instruksi-instruksi pembangun-protein dari gen itu. Jenis molekul RNA ini disebut RNA mesenjer (mRNA), karena molekul ini membawa pesan dari DNA ke peralatan pensintesis-protein dari sel tersebut.

Translasi merupakan sintesis polipeptida yang sesungguhnya, yang trejadi berdasarkan arahan mRNA. Selama tahapan ini terdapat perubahan bahasa: Sel tersebut harus menerjemahkan (mentranslasi) urutan basa molekul mRNAke dalam urutan asam amino polipeptida. Tempat-tempat translasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeprtida.

Walaupun mekanisme dasar transkripsi dan translasi serupa untuk prokariota dan eukariota, terdapat suatu perbedaan penting dalam aliran informasi genetik di dalam sel-sel tersebut. Karena bakteri tidak memiliki nukleus, DNA-nya tidak tersegregasi dari ribosom dan perlengkapan pensintasis-protein lainnya. Transkripsi dan translasi dikopel (dipasangkan), dengan ribosom menempel pada ujung depan molekul mRNA sewaktu transkripsi masih terus berlangsung.

Sebaliknya, sel eukariotik, selubung nukleus memisahkan transkripsi dan translasi dalam ruang dan waktu. Transkripsi terjadi di nukleus, dan mRNA dikirim ke sitoplasma, di mana translasi terjadi. Tetapi sebelum mRNA itu meninggalkan nukleus, transkrip-transkrip RNA eukariotik dimodifikasi dengan berbagai cara untuk menghasilkan mRNA akhir yang fungsional. Dengan demikian, dalam proses dua-langkah ini, transkrip gen eukariotik menghasilkan pra-mRNA, dan pemrosesan RNA menghasilkan mRNA akhir.

Gambar Perbedaan sintesis protein (a) prokariotk dan (b) eukariotik

2.3 Triplet Nukleutida dalam kode genetik

Triplet basa nukleotida merupakan unit terkecil dengan panjang seragam yang dapat mengkode seluruh asam amino. Jika setiap susunan yang terdiri dari tiga basah berurutan menentukan satu asam amino, akan ada 64 kemungkinan kata kode yang lebih dari cukup untuk menentukan semua asam amino tersebut. Aliran informasi dari gen ke protein didasarkan pada kode triplet :perintah genetic untuk rantai poipeptida ditulis dalam DNA sebagai satu deret yang terdiri dari kata-kata tiga nukleotida.

Sel tidak dapat secara langsung mentranslasi gen menjadi asam amino. Langkahnya adalah transkripsi, dimana selama transkripsi gen tersebut menentukan ururtan triplet basa disepanjang molekul mRNA. Untaian ini disebut untaian cetakan, karena untaian ini memberikan cetakan untuk menata urutan nukleotida dalam transkrip RNA. DNA yang ada dapat menjadi untaian cetakan dibeberapa daerah dalam suatu molekul DNA, sementara di daerah lain di sepanjang heliks ganda untai komplementerlah yang berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis RNA.

Molekul mRNA lebih merupakan komplementer daripada identik dengan cetakan DNA nyakarena basa RNA disusun pada cetakan tersebut berdasarkan aturan pemasangan basa. Pasangan ini serupa dengan pasangan yang terbentuk selama replikasi DNA, kecuali bahwa U, RNAuntuk mengganti T, berpasangan dengan A. Dengan demikian, apabiala untai DNA ditranskripsi, triplet basa ACC dalam DNA menyediakan cetakan uintuk UGG dalam molekulmRNA terasebut. Triplet basa mRNA ini disebut kodon.

 Gambar Kode triplet

Gambar Kamus  Kode genetik

2.4 Sintesis dan Pemrosesan RNA

RNA mesenjer, pembawa informasi dari DNA ke peralatan pensintesis-protein sel, ditranskripsi dari untai cetakan suatu gen. enzim yang disebut RNA polimerase membuka pilinan kedua untai DNA sehingga terpisah dan mengaitkannya bersama-sama nukleotida pasangan-basa pada saat nukleotida- nukleotida ini membentuk pasangan-basa di sepanjang cetakan DNA. RNA polimerase dapat menambahkan hanya ke ujung 3’ dari polimer yang sedang tumbuh. Dengan demikian, molekul RNA memanjang dalam arah 5’→ 3’. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA menandai di mana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri. Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit traskripsi.

Bakteri hanya memiliki satu tipe RNA polimerase yang mensintesis tidak saja mRNA tetapi juga tipe RNA lain yang berfungsi dalam sintesis protein. Sebaliknya, eukariota memiliki tiga tipe RNA polimerase dalam nukleusnya, diberi nomor I, II, dan III. Tipe yang digunakan untuk sintesis mRNA ialah RNA polimerase II.

Transkripsi memiliki tiga tahapan sebagai berikut:

A. Pengikatan RNA polimerase dan inisiasi transkripsi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut promoter. Suatu promoter mencakup titik-awal transkripsi dan biasanya membentang beberapa lusin pasangan nukleotida “upstream” dari titik-awal. Promoter ini juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.

Dalam prokariota, RNA polimerase itu sendiri secara khusus mengenali dan mengikatkan dirinya dengan promoternya. Sebaliknya, dalam eukariota, suatu kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi menjadi perantara antara pengikatan polimerase dan insiasi transkripsi. Hanya setelah faktor transkripsi tertentu diikat pada promoter barulah RNA polimerase mengikatkan diri pada promoter tersebut. Susunan yang lengkap antara faktor transkripsi dan RNA polimerase yang mengikatkan diri pada promoter disebut kompleks inisiasi transkripsi. Begitu polymerase terikat kuat pada DNA promoter, kedua untai DNA mengulur dan enzim mulai mentranskripsi untai cetakannya.

Gambar inisial transkripsi pada promoter eukariotik

                                     

B. Elongasi untai RNA

Pada saat Rna bergerak di sepanjang DNA, RNA it uterus membuka pilinan heliks-ganda tersebut, memperlihatkan kira-kira 10-20 basa DNA sekaligus untuk berpasangan dengan nukleotida RNA.  Enzim ini menambahkan nukleotida ke ujung 3’ dari molekul RNA yang sedang tumbuh begitu enzim itu berlanjut di sepanjang heliks-ganda tersebut. Pada saat sintesis RNA berlangsung, heliks-ganda DNA terbentuk kembali dan molekul RNA batu akan lepas dari cetakan DNA-nya. Transkripsi berlanjut pada laju kira-kira 60 nukleotida per detik pada eukariota.

C. Terminasi transkripsi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi yakni, suatu urutan RNA berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; ketika polimerase mencapai titik tersebut polimerase melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariota polymerase ini terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam pra-mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10-35 nukleotida, pra-mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut. Tempat pemotongan pada RNA juga merupakan tempat untuk penambahan ekor poli(A)−salah satu langkah pemrosesan RNA.

 Gambar transkripsi

2.5 Pemrosesan RNA

Enzim-enzim dalam nukleus eukariotik memodifikasi pra-mRNA dalam berbagai cara sebelum pesan genetiknya disampaikan ke sitoplasma. Selama pemrosesan RNA ini, kedua ujung transkrip primer biasanya diganti.

Setiap ujung molekul pra-mRNA dimodifikasi dengan cara tertentu. Ujung 5’, ujung yang pertama dibuat selama transkripsi, segera ditutup dengan bentuk nukleotida guanin (G) yang termodifikasi. Ujung 5’ ini memiliki sedikitnya dua fungsi penting. Pertama, ujung unu melindungi mRNA dari perombakan oleh enzim hidrolitik. Kedua, setelah mRNA mencapai sitoplasma, ujung 5’ ini berfungsi sebagai bagia dari tanda “lekatkan di sini” untuk ribosom.

Ujung lain molekul mRNA, ujung 3’, juga dimodifikasi sebelum pesannya meninggalkan nukleus. Pada ujung 3’ ini suatu enzim menambahkan ekor poli(A) yang terdiri atas 30 hingga 200 nukleotida adenin. Seperti tutup 5’, Ekor poli(A) ini menghambat (menginhibisi) degradasi RNA dan membantu ribosom melekat padanya. Ekor poli(A) ini juga tampaknya mempermudah ekspor mRNA dari nukleus. Tahap yang paling mengagumkan dari pemrosesn RNA di dalam nucleus eukariotik adalah pemindahan sebagian besar molekul RNA yang mula-mula disintesis−pekerjaan potong dan−tempel yang disebut penyambungan RNA (RNA splicing). Panjang rata-rata unit transkripsi di sepanjang moleku DNA eukariotik adalah 8000 nukleotida, sehingga transkrip RNA primer juga di sepanjang itu. Tetapi hanya dibutuhkan kira-kira 1200 nukleotida untuk mengkode protein yang ukuran rata0rata asam aminonya 400. Ini berarti bahwa sebagian besar gen eukariotik dan transkrip RNA-nya memiliki rentangan nukleotida bukan-pengkode, disebut intron. Daerah lain disebut ekson, karena daerah ini akhirnya diekspresikan−artinya ditranslasi menjasi asam amino.

RNA polymerase mentranskripsi intron maupun ekson dari DNA, yang menciptakan molekul terlalu besar. Intron dipotong dan ekson bergabung menjadi satu untuk membentuk suatu molekul mRNA dengan urutan pengkode yang kontinu.

Sinyal-sinyal untuk penyambungan RNA merupakan urutan nukleotida pendek pada ujung-ujung intron. Partikel yang disebut ribonukleoprotein nukleus kecil (snRNP), mengenali tempat-tempat penyambungan ini. RNA dalam partikel snRNP disebut RNA nukleus kecil (snRNA).

2.6 Translasi

Dalam proses translasi suatu sel menginterpretasi suatu pesan genetic dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang mRNA, interpreternya adalah RNA transfer (tRNA). Fungsi tRNA adalah mentrasfer asam – asam amino dari kolam sitoplasma ke ribosom. Ribosom menambahkan tiap asam amino yang dibawa tRNA keujung rantai polipeptida yang sedang tumbuh.

Beriku gambar proses translasi:

                                              

a. Struktur dan Fungsi tRNA

Seperti mRNA dan tipe RNA seluler lain, molekun RNA transfer ditranskripsi dari cetakan DNA. Pada sel eukariotik, seperti mRNA, tRNA dibuat di dalam nucleus dan harus diangkut dari nucleus ke sitoplasma, tempat terjadinya translasi. Baik pada sel prokariotik maupun eukariotik, tiap molekul tRNA digunakan berulang kali, mengambil desain asam aminonya dalam sitosol, menyimpan muatan ini di ribosom, dan meningglkan ribosom untuk mengambil muatan lainnya.

Molekul tRNA terdiri atas untai tunggal RNA yang panjangnya hanya 80 nukleotida. Untai RNA melipat ke belakang terhadap dirinya sendiri membentuk molekul dengan struktur tiga dimensi yang diperkuat interaksi antara bagian-bagian yang berbeda dari rantai nukleotida. Basa-basa nukleotida di daerah tertentu dari untai tRNA membentuk ikatan hydrogen dengan basa-basa komplementer dari daerah lain. Berikut meru[akan gambar RNA transfer :

b. Sintetase tRNA Aminoasil

Pengikatan kodon-antikodon sebenarnya merupakan bagian kedua dari dua tahap pengenalan yang dibutuhkan untuk translasi suatu pesan genetic yang akurat. Prngikatan ini harus didahului oleh pemasangan yang benar antara tRNA dengan asam amino. tRNA yang mengikatkan diri pada kodon mRNA yang menentukan asam amio tertentu, harus membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom. Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim spesifikyang disebut sintetase tRNA-aminoasil. Tempat aktif dari tiap tipe sintetase tRNA aminoasil hanya cocok untuk kombinasi asam amino dan tRNA yang spesifik. Enzim sintetase ini mengkatalisis penempelan kovalen dari asam amino pada tRNA-nya dalam suatu proses yang digerakkan oleh hidrolisis ATP. tRNA aminoasil yang dihasilkan dilepaskan dari enzim tersebut dan membawa asam aminonya ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh didalam ribosom.

Berikut merupakan gambar sintetase tRNA-aminoasil menggabungkan asam amino spesifikke tRNA:

Gambar Sintetase tRNA-aminoasil

                                                                                   

c. Ribosom

Ribosom memudahkan pemasangan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Ribosom tersusun dari subunit kecil dan subunit besar, subunit tersebut dibangun oleh protein-protein dan molekul RNA yang disebut RNA ribosom. Pada eukariotik, subunit tersebut disintesis di nucleus. Gen RNA ribosom pada DNA kromosomal ditranskripsi, dan RNA tersebut diproses dan disusun dengan protein-protein yang diambil dari sitoplasma. Sub unit ribososm yang dihasilkan kemudian diekspor melaui pori-pori nucleus ke sitoplasma. Baik pada eukariota maupun prokariota, subunit besar dan kecil bergabung untuk membentuk ribosom fungsional hanya ketika kedua subunit tersebut terikat pada molekul mRNA. Karena sebagian sel mengandung ribuan ribosom, rRNA merupakan tipe RNA yang paling banyak.

Walaupun ribosom eukariota dan prokariota mirip dalam struktur dan fungsinya, ribosom eukariota sedikit lebih besar dan sedikit berbeda dengan ribosom prokariota dalam komposisi molekulernya. Perbedaan tersebut memiliki pengaruh medis yang penting. Obat-obat tertentu dapat melumpuhkan ribosom prokariota tanpa menghambat kemampuan ribosom eukariota membuat protein. Obat ini termasuk tetrasiklin dan streptomisin, digunakan sebagai antibiotic untuk melawan infeksi bakteri.

Struktur suatu ribosom mereflesikan fungsinya untuk mengumpulkan mRNA dengan tRNA pembawa asam amino. Selain satu tempat pengikatan pengikatan untuk mRNA, tiap ribosom memiliki tiga tempat pengikatan untuk tRNA. Berikut merupakan gambar anatomi ribosom:

d. Tiga Pembentukan Polipeptida

1) Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi membawa bersama-sama mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua subunit ribosom. Pertama subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus.

 Berikut Gambar Inisiasi translasi

2) Elongasi

Pada tahap ini asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama. Tiap penambahan mengakibatkan partisipasi beberapa protein yang disebut factor elongasi. Berikut merupakan tahapan atau siklus elongasi transkripsi:

Gambar siklus elongasi translasi

                                                                                     

3) Terminasi                                                                                                              

    Merupakan tahap akhir translasi. Berikut merupakan gambar dari tahap terminasi

1. ketika suatu ribosom mencapai suatu kodon terminasi pada untai mRNA, tempat A pada ribosom itu menerima suatu protein yang disebut paktor pelepas sebagai ganti tRNA.

2. Faktor pelepasan menghidrolisis antara ikatan tRNA didalam tempat P dan asam amino terakhir dirantai polipeptida. Polipeptida ini kemudian dilepaskan dari ribosom.

3. Kedua submit ribosom dan komponen penyusun yang lain terdisosiasi.

                      

BAB III

KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Transkripsi memiliki tiga tahapan, yaitu pengikatan RNA polymerase dan inisiasi, elongasi untai RNA, dan terminasi transkripsi.

2. RNA mesenjer, pembawa informasi dari DNA ke peralatan pensintesis-protein sel, ditranskripsi dari untai cetakan suatu gen. enzim yang disebut RNA polimerase membuka pilinan kedua untai DNA sehingga terpisah dan mengaitkannya bersama-sama nukleotida pasangan-basa pada saat nukleotida- nukleotida ini membentuk pasangan-basa di sepanjang cetakan DNA.

3. Translasi memiliki tiga tahapan, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.

4. Pada tahap elongasi translasi terdapat tiga faktor elongasi, yaitu pengenalan kodon, pembentukan ikatan peptida, dan translokasi.

DAFTAR PUSTAKA

 http://id.wikipedia.org/wiki/Sintesis_protein

 Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. 2008. Biologi 1 Ed. 8. Jakarta: Erlangga

Wapedia. 2009. Perbedaan DNA RNA. Blog Info Sehat. Selasa 25 Agustus 2009 jam 05.00. Manado

Adam. 2009. Protein. Www.Ad4msan.Com.  Manado

Campbell, N.A, J.B. Reece, and L.G. Mitchell, 2000. Biology. 6^th ed. Addison Wesley Longman Inc.