Telomer Penentu Umur Sel

Telomer

Telomer adalah Sekuens DNA yang berulang pada ujung kromosom. Telomer hanya dimiliki oleh sel eukariotik. Sel-sel prokariotik tidak memiliki telomer. Hal Tersebut disebabkan karena sel prokariotik memiliki genom sirkular yang tidak ada ujungnya. Genom sirkular pada prokariot tidak membutuhkan telomer karena struktur genomnya yang sirkular tidak memiliki ujung-ujung kromosom seperti yang terdapat pada kromosom eukariotik yang linier. Dalam genom sirkular, ujung kromosomnya saling berhubungan dan terikat membentuk struktur lingkaran.

Pada prokariotik, replikasi DNA dimulai dari satu titik pada lingkaran genom dan berlanjut hingga bertemu lagi di titik awal. Dengan begitu, genom sirkular dapat mereplikasi dan mempertahankan stabilitas genomnya tanpa membutuhkan telomer. Proses replikasi pada genom sirkular juga lebih sederhana dibandingkan dengan genom linier yang membutuhkan telomer untuk melindungi ujung kromosomnya.

Telomer merupakan urutan DNA yang berulang. Pada manusia contohnya, terdapat 5 nukelotida yaitu TTAGGG yang berulang-ulang hingga 1000 kali.

Telomer Melindungi DNA

Telomer adalah struktur pelindung yang terletak di ujung-ujung kromosom. Setiap kali sel membelah, telomer memendek karena proses replikasi DNA yang tidak sempurna. Jika telomer menjadi terlalu pendek, maka DNA dapat rusak dan menyebabkan masalah kesehatan.

Telomer berfungsi untuk melindungi DNA dengan dua cara utama. Pertama, telomer membantu mencegah kehilangan informasi genetik yang penting pada ujung-ujung kromosom. Kedua, telomer membantu menjaga stabilitas kromosom selama proses replikasi DNA.

Ketika telomer memendek, sel biasanya memasuki masa senescence atau menghentikan pertumbuhan. Namun, beberapa sel seperti sel kanker dapat mengaktifkan enzim telomerase untuk memperpanjang telomer mereka dan memungkinkan pertumbuhan terus berlanjut. Oleh karena itu, penelitian tentang telomer dan telomerase saat ini sedang berkembang sebagai potensi terapi kanker.

Pemendekan Telomer

Mekanisme pemendekan telomer terjadi saat sel membelah dan proses replikasi DNA tidak sempurna. Karena ujung-ujung kromosom tidak dapat direplikasi dengan sempurna pada setiap pembelahan sel, maka telomer di ujung kromosom akan memendek setiap kali sel membelah.

Hal ini terjadi karena enzim DNA polimerase, yang bertanggung jawab untuk mereplikasi DNA, tidak dapat menyalin ujung kromosom yang terletak pada ujung 5' DNA (5' end) dengan sempurna. Akibatnya, setiap kali sel membelah, telomer di ujung kromosom akan memendek sekitar 50-100 pasangan basa DNA.

Proses Pemendekan Telomer

Pemendekan telomer juga dapat terjadi karena faktor-faktor lingkungan dan gaya hidup yang tidak sehat, seperti stres kronis, merokok, kurangnya aktivitas fisik, dan polusi lingkungan. Hal ini dapat mempercepat pemendekan telomer dan mempercepat penuaan seluler.

Namun, ada juga sel yang dapat menghasilkan enzim telomerase, yang berfungsi untuk memperpanjang telomer. Enzim ini biasanya ditemukan pada sel yang memerlukan pembelahan yang sering, seperti sel embrio dan sel kanker. Pemendekan telomer juga dapat dicegah dengan gaya hidup yang sehat, seperti mengonsumsi makanan yang sehat, berolahraga teratur, dan mengurangi stres.

Telomer Menentukan Umur Sel

Telomer diyakini mempunyai peran penting dalam menentukan umur sel karena setiap kali sel membelah, telomer di ujung kromosom akan menjadi lebih pendek. Hal ini terjadi karena selama proses replikasi DNA, sebagian kecil ujung telomer tidak dapat disalin dengan sempurna. Akibatnya, setiap kali sel membelah, telomer akan menjadi lebih pendek hingga mencapai batas kritis yang menyebabkan sel tidak dapat membelah lagi, atau mengalami apoptosis (kematian sel).

Kondisi ini biasanya terjadi pada sel-sel yang telah berusia lanjut, sehingga telomer juga sering dikaitkan dengan proses penuaan. Selain itu, penelitian juga menunjukkan bahwa adanya kerusakan pada telomer juga dapat berkontribusi pada terjadinya berbagai penyakit degeneratif seperti kanker, penyakit jantung, dan diabetes.

Proses penuaan sel yang disebabkan oleh pengikisan telomer ini dikenal sebagai teori penuaan oleh pengikisan telomer. Dalam teori ini, semakin pendek telomer, semakin besar kemungkinan sel untuk mengalami penuaan dan gangguan fungsi seluler yang berhubungan dengan penuaan seperti gangguan sistem kekebalan tubuh dan risiko penyakit kronis.

Demikian postingan tentang Telomer Penentu Umur Sel. Semoga bermanfaat.

Read more

Penyebab Penyakit Kanker (Oncogen, Proto-oncogen dan Tumor-Suppressor Gen )

Seperti yang telah kita ketahui bersama bahwa kanker adalah suatu penyakit yang terjadi karena suatu sel terus – menerus membelah tidak terkontrol. Sel-sel tersebut mengalami gangguan dalam mekanisme kontrol ekspresi gennya. Pembelahan sel pada orgainsmne dikendalikan oleh berbagai gen, seperti gen yang mengkodekan aktivator, reseptor, growth factors dan gen – gen lain. Mutasi yang terjadi pada gen – gen tersebut dapat memicu trejadinya kanker. Banyak hal yang menyebabkan terjadinya mutasi pada gen, diantaranya adalah bahan – bahan kimia karsinogenik, sinar X, radiasi dan virus.

Oncogen dan Proto-oncogen

Para peneliti telah menemukan sebuah gen dan dapat menyebabkan kanker. Gen tersebut dinamakan dengan oncogen. Oncogen ditemukan pada virus. Gen yang mirip dengan oncogen juga ditemukan pada genom manusia dan hewan yang disebut dengan proto-oncogen. Proto-oncogen adalah gen pengkode protein yang menstimulasi pertumbuhan dan pembelahan sel.

Proto-oncogen pada manusia dan hewan tersebut dapat berubah menjadi oncogen. Ada tiga penyebab utama terjadinya perubahan proto-oncogen menjadi oncogen yaitu perubahan posisi DNA dalam suatu genom (translokasi atau transposisi), amplifikasi proto-oncogen, dan point mutation (mutasi titik) pada proto-oncogen atau pada kontrol elemen nya. Perubahan proto-oncogen menjadi oncogen tersebut tentunya akan menstimulasi suatu sel untuk berkembang menjadi sel kanker.

Gambar 1. Perubahan genetik (mutasi) dapat menyebabkan proto-oncogen menjadi oncogen.

Contoh dari proto-oncogene adalah gen ras yang mengkodekan protein Ras. Protein Ras merupakan protein G yang berfungsi memfasilitasi penyampaian signal (rangsangan) dari reseptor growth factor yang ada di membran plasma pada protein kinase. Growth factor biasanya merupakan hormone pertumbuhan yang akan merangsang sel untuk membelah. Growth factor tidak dapat masuk ke dalam sel. Namun ada protein reseptor growth factor yang ada pada membran sel. Reseptor yang telah ditempeli oleh growth factor (hormon) akan menghasilkan GTP. Kemudian GTP mengaktifkan protein Ras yang kemudian mengaktifkan serangkain protein kinase. Protein kinase tersebut akan mengaktifkan transkripsi dari gen gen yang bertanggung jawab unntuk pembelahan sel.

Normalnya, protein Ras akan aktif jika ada growth factor (hormon) yang melekat pada reseptor. Namun jika terjadi mutasi, gen ras akan aktif dan memicu pembelahan sel walapun tidak ada growth factor (hormon) sehingga muncul sel sel kanker.

Gambar 2. (a). Protein ras hanya akan aktif jika ada growth factor (hormon) yang terikat pada reseptor; (b). Jika gen ras termutasi, protein ras akan aktif / walaupun tidak ada growth factor (hormon) yang memempel pada reseptor,

Tumor-Suppressor Genes

Selain mempunyai gen yang bertanggung jawab untuk memicu pembelahan, sel juga mempunyai gen yang bertanggung jawab dalam menghambat pembelahan. Gen tersebut dinamakan dengan tumor-suppressor genes.

Protein yang dihasilkan oleh tumor-suppressor genes mempunyai fungsi untuk memperbaiki kerusakan DNA. Akumulasi kerusakan DNA merupakan penyebab mutasi sehingga dengan adanya protein yang dihasilkan oleh tumor-suppressor genes  terjadinya mutasi dapat dikurangi.

 Fungsi lain dari protein yang dihasilkan oleh tumor-suppressor genes adalah menjaga atau mengontrol perlekatan antar sel atau sel ke matrik ekstraseluller. Sel yang normal selalu mempunyai perlekatan yang baik dengan sel lain atau matrik ekstraseluller.

Selain kedua fungsi tersebut, protein yang dihasilkan oleh tumor-suppressor genes merupakan komponen cell-signaling pathways yang menghambat siklus sel.

Jika mutasi terjadi pada tumor-suppressor genes, ketiga fungsi protein tersebut tidak dapat terjadi dan akan memicu terjadinya kanker. 

Contoh dari tumor-suppressor genes adalah p53 tumor-suppressor gene. Gen tersebut mengkodekan protein p53 yang dapat memicu (aktivator) gen lain untuk menghasilkan protein penghambat siklus sel. Disebut protein p53 karena karena protein itu mempunyai berat molekul 53.000.

Transkripsi DNA pada p53 tumor-suppressor gene hanya terjadi jika terdapat kerusakan pada DNA. Misalnya terjadi kerusakan DNA karena terkena radiasi sinar ultra violet. Protein p53 yang mengaktifkan gen p21. Protein yang dihasilkan oleh gen p21 bertanggung jawab menunda pembelahan sel (siklus sel) sehingga memberi waktu pada sel untuk memperbaiki kerusakan DNA. Jika kerusakan DNA tidak dapat diperbaiki, protein p53 akan mengaktifkan gen suicide yaitu gen yang memicu apoptosis. Apoptosis adalah mekanisme penghancuran suatu sel. Dengan adanya fungsi dari protein p53 yang memicu perbaikan sel atau apoptosis, perubahan genetik yang memicu terbentuknya sel kanker dapat dikurangi.

Namun, jika gen p21 (p53 tumor-suppressor gene) mengalami mutasi, protein p21 yang dihasilkan tidak fungsional atau bahkan tidak diproduksi protein p21. Akibatnya, sel – sel yang mengalami kerusakan DNA akan terus membelah diri dan memicu terjadinya kanker.

Gambar 3. (a). Kerusakan DNA akan mengaktifkan protein p53 yang kemudian memicu sintesis protein penghambat silkus sel (pembelahan sel), (b). Mutasi pada gen p53 menyebabkan protein p53 menjadi malfungsi sehingga protein protein penghambat silkus sel (pembelahan sel) tidak bisa disintesis.

Tahapan terjadinya kanker pada suatu organ

Suatu organ yang terkena kanker disebabkan oleh akumulasi mutasi genetik pada sel selnya. Sebagai contoh adalah kanker usus. Kanker usus diawali dengan tumbuhnya polip kecil pada permukaan usus. Polip tersebut tampak normal meskipun mengalami pembelahan yang tidak wajar. Semakin lama polip (tumor) tumbuh dan berkembang sehingga menjadi ganas yang kemudian menyerang sel – sel di sekitarnya. Tumbuh dan berkembangnya polip (tumor) tersebut terjadi karena akumulasi mutasi genetik yang terjadi pada sel sel usus sehingga mengubah proto-oncogene menjadi oncogen dan menonaktikan tumor-suppressor gene.

Gambar 4. Perkembangan kanker usus (kanker colon) yang terjadi karena mutasi pada  proto-oncogene dan tumor-suppressor gene

Demikian postingan kali ini tentang Penyebab Penyakit Kanker. Semoga bermanfaat.

Baca Juga :

Penentuan Jenis Kelamin, Pola Pewarisan Kromosom Sex dan Gen yang Terpaut Kromosom Sex

Regulasi Ekspresi Gen Pada Eukariotik

Siklus Sel (Pembelahan Sel) pada Eukariotik



Kata Kunci :

penyebab terjadinya kanker, penyebab berubahnya proto-oncogen menjadi oncogen, mutasi pada Tumor-Suppressor Genes menyebabkan kanker,  mutasi pada gen ras (proto-oncogene), gen p21 (p53 tumor-suppressor gene), mutasi pada gen p21 (p53 tumor-suppressor gene) dapat menyebabkan kanker, Tahapan terjadinya kanker pada suatu organ, perkembangan kanker usus (kanker colon), bagaimana bisa muncul kanker?, penyebabkan kanker.

Read more

Penyebab Point Mutation (Mutasi titik) pada DNA

Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada materi genetik baik yang terjadi pada DNA atau RNA ataupun pada kromosom. Point mutation (mutasi titik) adalah mutasi atau perubahan yang terjadi pada satu atau beberapa basa nitrogen dalam suatu rangkaian DNA. Ada beberapa penyebab Point mutation (mutasi titik) diantaranya adalah :

Read more

Kontrol ekspresi gen pada Bakteri

Gen adalah urutan nukleotida yang menyandikan suatu protein / polipeptida. Dalam suatu genom terdapat banyak sekali gen. Namun gen-gen tersebut tidak diekspresikan secara bersamaan. Gen hanya diekspresikan ketika protein yang dikodekan dibutuhkan oleh spesies tersebut. Ada gen yang hanya sekali diekspresikan, bahkan juga ada gen yang sama sekali tidak diekspresikan. Oleh karena itu, sel memerlukan suatu kontrol atau regulasi untuk mengatur kapan suatu gen akan diekspresikan dan kapan harus berhenti diekspresikan. Ada beberapa kontrol ekspresi gen pada Bakteri, yaitu :

Read more

Kode Genetik, Central Dogma (Tanskripsi dan Translasi)

Kode Genetik

Telah kita ketahui bersama bahwa urutan basa nitrogen dari suatu DNA merupakan tempat penyimpanan informasi genetik. Informasi genetik yang ada dalam DNA selanjutnya akan diterjemahkan untuk merangkai asan amino sehingga membentuk suatu polipeptida (protein).

Pada tahun 1961, Francis Crick dan rekannya membuat suatu hipotesis bahwa kode genetik yang tersimpan dalam DNA berupa berupa beberapa kombinasi dari basa nitogen. Kombinasi basa nitrogen tersebut dikenal dengan sebutan Kodon. Dan tiap kodon menyandikan asam amino tertentu.

Pada DNA, ada 4 macam basa nitrogen yaitu adenin (A), sitosin (C), guanin (G) dan Timin (T) sedangkan jumlah asam amino ada 20 macam. Hipotesis selanjutnya dari Francis Crick menyatakan bahwa kodon hanya mungkin terdiri dari 3 kombinasi basa nitrogen (triplet) sehingga dapat terbentuk 64 kombinasi karena jika kodon terdiri 2 basa nitrogen, hanya terbentuk 16 kombinasi, padahal ada 20 asam amino yang harus disandikan.

Susunan  kodon dalam rangkaian nukleotida berjajar terus-menerus tanpa diselingi oleh nukleotida yang tidak menyandikan kodon. Jika digambarkan dengan suatu susunan kata-kata, susunan kodon dalam suatu rangkaian nukleotida seperti susunan kata-kata dalam kalimat tanpa spasi. Hal tersebut juga dibuktikan oleh Francis Crick yang melakukan penelitian dengan menghilangkan atau menghapus 1 hingga 3 basa nitrogen pada rangkaian nukleotida. Ketika 1 basa nitrogen pada rangkaian nukleotida dihapus / dihilangkan menggunakan suatu senyawa kimia, basa nitrogen selanjutnya pada rangkaian nukleotida tersebut menjadi nonsense atau tidak menyandikan asam amino. Hal yang sama terjadi ketika 2 basa nitrogen dihapus / dihilangkan. Namun ketika 3 basa nitrogen  dihapus / dihilangkan, basa nitrogen selanjutnya pada rangkaian nukleotida tersebut menjadi sense atau tetap menyandikan asam amino. Hasil penelitian itu hanya dapat terjadi jika kodon-kodon yang ada pada nukleotida tersusun tanpa ada jeda atau spasi. Berikut ilustrasinya :

 

Gambar 1. penelitian tentang susunan kodon dengan melakukan menghapusan  1 dan 3 basa; terlihat bahwa dengan menghapus 3 basa dan susunan dianggap tanpa spasi/ jeda, basa nitrogen setelah basa penghapusan tetap mempunyai arti (sense) 

Masih di tahun 1961, Marshall Nirenberg berhasil menemukan 1 kode genetik untuk asam amino polyphenylalanine. Kemudian pada tahun 1964, beberapa ilmuwan mampu menemukan 64 kode genetik, Berikut table  kode genetik secara lengkap :

Gambar 2. Kode genetik; Daftar kodon dan asam amino yang disandikan

Central Dogma

Seperti yang telah kita ketahui bersama bahwa DNA adalah suatu senyawa atau komponen yang dimiliki oleh setiap makhluk hidup dan berfungsi untuk menyimpan informasi genetik. Informasi genetik tersebut selanjutnya akan diterjemahkan untuk menghasilkan suatu protein tertentu. Suatu rangkaian DNA (nukleotida) yang menyandikan suatu protein tertentu disebut dengan gen. Proses ekspresi gen menjadi protein disebut dengan istilah Central Dogma. Rangkaian Central Dogma meliputi proses penyalinan DNA menjadi RNA (Transkripsi) dan proses penerjamahan RNA menjadi protein (Translasi).

Gambar 3. Central Dogma yang merupakan proses ekspresi gen; DNA ditranskripsi menjadi RNA dan RNA ditranslasikan sehingga terbentuk protein

1. Transkripsi

Ada 3 jenis RNA yang dihasilkan dari proses transkripsi, yaitu ribosomal RNA  (rRNA), messenger RNA (mRNA), dan transfer RNA (tRNA). rRNA adalah RNA yang berada pada ribosom berperan membantu proses translasi. mRNA adalah RNA yang akan ditranslasikan menjadi protein. tRNA adalah RNA yang mengikat nukleotida dan membawanya ke ribosom untuk dirangkai menjadi protein.

Hanya 1 strand dari DNA double helix yang ditranskripsi menjadi RNA. Strand DNA yang ditranskripsi menjadi RNA disebut dengan template atau antisense. Sedangkan Strand DNA yang tidak  ditranskripsi menjadi RNA disebut dengan coding strand atau Sense.

Tahap pertama dalam Central Dogma atau ekspresi gen  adalah Transkripsi. Proses transkripsi diawali dengan menempelnya RNA polimerase pada suatu sequen yang disebut dengan promotor.

Promotor merupakan sequen DNA yang pertama kali ditempeli oleh RNA polimerase. Contoh promoter yang sering dijumpai pada bakteri memiliki urutan sequen TTGACA dan TATAAT. Promotor dengan sequen TTGACA disebut juga dengan -35 sequence karena berjarak 35 sequen dari sequen dimulainya transkripsi. Sedangkan Promotor dengan sequen TATAAT disebut juga dengan -10 sequence karena berjarak 10 sequen dari sequen dimulainya transkripsi. Promotor yang sering dijumpai pada eukariotik memiliki urutan sequen TATAAA. Promotor tersebut lebih dikenal dengan TATA box, berjarak 25 sequen dari sequen dimulainya transkripsi

Bakteri hanya mempunyai 1 RNA polimerase, sedangkan eukariotik mempumyai 3 RNA polimerase, yaitu RNA polimerase I, RNA polimerase II, RNA polimerase III. RNA polimerase I mengkatalisis sintesis rRNA dalam nucleolus, RNA polimerase II mengkatalisis sintesis mRNA dan , RNA polimerase III mengkatalisis sintesis tRNA.

Setelah RNA polimerase menempel pada promotor, RNA polimerase kemudian meluruskan dan membuka ikatan double stranded DNA, membentuk suatu kompleks yang disebut dengan transcription bubble sepanjang 17 urutan basa nitrogen.

Di dalam transcription bubble, RNA polimerase melakukan sintesis RNA dengan urutan yang komplementer dengan DNA template. Setiap 12 basa nukleotida RNA yang disintesis awalnya berikatan dengan DNA menbentuk ikatan DNA-RNA . Kemudian transcription bubble akan bergerak membelah ikatan nukleotida double stranded DNA didepannya, sedangkan ikatan DNA-RNA paling belakang akan terputus. Demikian seterusnya hingga sampai proses transkripsi berakhir. Transcription bubble bergerak pada double stranded DNA dengan kecepatan 50 nukleotida per detik.

Gambar 4. Transcription buble adalah kompleks yang terbentuk saat terjadi transkripsi DNA

Proses transkripsi berakhir ketika ketika RNA polimerase melewati stop sequence atau stop signal. Contoh stop sequence paling sederhana adalah serangkaian pasangan basa GC yang diikuti oleh serangkaian basa AT. Namun bagaimana  stop sequence dapat menghentikan transkripsi? Berikut mekanisme terjadinya terminasi transkripsi :

 Stop sequence ditranskripsi oleh RNA polimerase menghasilkan rangkaian RNA dengan basa nitrogen guanin (G) dan sitosin (C) yang diikuti oleh beberapa basa nitrogen urasil (U). Basa nitrogen G dan C saling berikatan membentuk harpain sedangkan serangkaian RNA dengan basa nitrogen U akan membentuk ikatan RNA-DNA namun ikatan antara basa nitrogen U pada RNA dengan basa nitrogen adesin (A) pada DNA merupakan ikatan yang lemah sehingga ikatan tersebut akan putus menyebabkan RNA terlepas dari transcription bubble dan akhirnya proses transkripsi berhenti.

Gambar 5. Struktur hairpain mRNA yang dihasilkan oleh stop sequence menyebabkan translasi DNA berhenti

Pada eukariotik, RNA hasil transkripsi harus keluar dari inti sel menuju sitoplasma karena proses selanjutnya yaitu proses translasi terjadi di sitoplasma. Sebelum menuju sitoplasma RNA pada eukariotik harus melalui beberapa modifikasi, yaitu modifikasi di ujung 5’ atau yang sering disebut dengan 5’ Cap dan modifikasi pada ujung 3’ atau yang sering disebut dengan 3′ poly-A tail.

Pada RNA hasil tanskripsi (primary RNA transcript) dari eukariotik terdapat dua bagian yaitu intron dan ekson (exon). Intron adalah bagian RNA yang tidak menyandikan suatu polipeptida sedangkan ekson (exon) bagian RNA yang menyandikan suatu polipeptida sedangkan ekson (exon). Dalam primary RNA transcript, intron dan ekson (exon) tersusun berselang seling. Sebelum proses translasi berlangsung, intron  pada primary RNA transcript harus dihilangkan / dibuang terlebih dahulu. Proses penghilangan intron tersebut dikenal dengan istilah intron spicing menghasilkan serangkaian RNA yang hanya tersusun dari intron dan dikenal dengan mRNA.

Gambar 6. Modifikasi post transkripsi DNA yaitu penambahan 5' cap -3' tail dan intron splicing

2. Translasi

Setelah DNA ditranskripsikan menjadi RNA dan diproses menjadi mRNA, mRNA selanjutnya akan diterjemahkan menjadi protein. Proses tersebut dikenal dengan nama translasi. Pada prokariotik proses translasi hampir bersamaan dengan proses transkripsi karena sesaat setelah terbentuk, mRNA langsung di tempeli oleh ribosom, suatu organel sel yang berfungsi untuk sintesis protein (translasi). Sedangkan pada eukariotik, mRNA harus dimodifikasi terdahulu dan ditransfer ke sitoplasma, seperti yang telah dibahas diatas.

Proses translasi diawali dengan adanya tRNA yang mengikat dan membawa asam amino yang dikenalinya. Pengikatan tRNA pada asam amino tersebut dikatalisis oleh enzim aminoacyl-tRNA synthetase yang ada pada tiap-tiap asam amino.

Ada 4 tahapan dalam proses translasi, yaitu inisiasi, elongasi, translokasi dan terminasi, berikut penjelasannya :

a. inisiasi

Sebelum membahas tahapan inisiasi proses translasi, perlu diketahui bahwa proses translasi atau sintesis protein terjadi di ribosom. Ribosom mempunyai 2 sub unit, yaitu sub unit besar dan sub unit kecil. Ribosom juga diketahui mempunyai 3 situs pengikatan yaitu P site  (peptidyl), A site (aminoacyl) , dan E site (exit).

Gambar 7. bagian bagian ribosom

Inisiasi proses translasi pada prokariotik ditandai dengan tRNA yang membawa asam amino N-formylmethionine (tRNA^fMet) mengikat sub unit kecil dari ribosom. Protein yang disebut dengan initiation factor menempatkan tRNA^fMet pada P site. 

Gambar 8. Ikatan antara asam amino dan tRNA dikatalisis oleh activating enzim

Setelah tRNA^fMet menempel pada P site, segera terbentuk A site dan E site yang keduanya mengapit P site sehingga membentuk suatu kompleks yang disebut dengan initiation complex. Initiation complex tersebut kemudian mengikat codon AUG pada mRNA.

Inisiasi proses translasi pada eukariotik ditandai dengan tRNA yang membawa asam amino methionine (tRNA^Met) mengikat sub unit kecil dari ribosom bukan asam amino N-formylmethionine (tRNA^fMet) seperti pada prokariotik namun proses selanjutnya sama seperti pada prokariotik.

Gambar 9. tRNA menempel pada sub unit kecil ribosom, diikuti oleh sub unit besar ribosom

b. elongasi

Setelah initiation complex terbentuk dan mengikat kodon AUG pada mRNA, Sub unit besar ribosom menempel pada sub unit kecil. Ketika ada tRNA (mengikat asam amino) yang memiliki antikodon yang komplementer dengan kodom mRNA pada A site, suatu protein yang disebut dengan elongation factor membantu tRNA tersebut untuk berikatan dengan mRNA pada A site. Kemudian enzim peptidyl transferase akan memutuskan ikatan methionine dan tRNA serta mengkatalisis terjadinya ikatan kimia antara methionine dengan asam amino yang ada di A site.

Gambar 10. Tahapan elongasi pada proses translasi; terjadi penbntukan ikatan kimia antar asam amino yang dikatalisis oleh enzim peptidal transferase

c. translokasi

Pada tahapan translokasi, ribosom bergerak sejauh 3 nukleotida dari arah ujung 5’ ke ujung 3’ menempatkan tRNA dari P site ke E site. tRNA yang berada pada E site kemudian akan terlepas dari ribosom. Pergerakan ribosom tersebut juga menyebabkan A site kosong dan kemudian akan ditempeli lagi oleh tRNA yang komplementer. Tahapan akan terus berulang hingga basa mRNA pada A site adalah stop kodon.

Gambar 11. Tahap translokasi pada translasi; ribosom bergerak sejauh 3 nukleotida dari arah ujung 5’ ke ujung 3’ menempatkan tRNA dari P site ke E site

d. terminasi

Tahapan terminasi akan terjadi jika basa mRNA pada A site adalah stop kodon (nonsense), misalnya UAA. Stop kodon tidak menyandikan protein sehingga tidak akan mengikat mRNA tapi stop kodon tersebut dikenali oleh suatu protein yang disebut dengan release factor. Release factor kemudian akan melepaskan polipeptida / protein yang baru terbentuk dari ribosom. 

Gambr 12. Tahapan terminasi pada translasi

Baca Juga :

Bagaimana Proses Replikasi DNA

Eksperiman yang Mengungkap bahwa Replikasi DNA Berlangsung Secara Semi Konservatif

Rangkaian Penelitian untuk Mengungkap Struktur DNA

Hubungan antara Kanker dan Pembelahan sel

Mekanisme Kontrol pada Pembelahan Mitosis

Read more

Eksperiman Meselson–Stahl tentang replikasi DNA yang bersifat semi konservatif

DNA ada di setiap organisme dan berfungsi untuk membawa materi genetik. Seperti yang telah dibahas pada postingan sebelumnya (Postingan Tentang Struktur DNA), DNA terdiri dari 2 untaian nukleotida yang basa nitrogennya saling berikatan membentuk ikatan hydrogen. Timin berikatan dengan adesin sedangkan guanin berikatan dengan sitosin. DNA hampir ada disetiap sel, tepatnya berada di inti sel. Ketika sel mengalami pembelahan sel, DNA harus direplikasi/ diperbanyak agar masing-masing sel anakan mempunyai DNA yang sama seperti saat sel induk belum membelah. 

Read more

Rangkaian penelitian untuk mengungkap struktur DNA

Pada tahun 1869, seorang ahli kimia Jerman, Friedrich Miescher, menemukan substansi yang saat ini disebut dengan DNA. Friedrich Miescher mengisolasi subtansi yang berwarna putih dari inti sel manusia dan inti sel sperma ikan. Dia berasumsi telah menemukan senyawa baru di sel karena perbandingan nitrogen dan fosfor dalam senyawa tersebut berbeda dengan senyawa lain yang telah diketahui. Friedrich Miescher memberi nama  “nuclein” pada senyawa baru yang telah ditemukan tersebut karena sangat berkaitan dengan nucleus (inti sel). Nuclein sedikit asam, sehingga senyawa tersebut selanjutnya lebih dikenal dengan asam nukleat.

Sekitar 50 tahun setelah ditemukan, seorang ahli biokimia yang bernama P. A. Levene berhasil menemukan penyusun dari asam nukleat. Levene mengungkapkan bahwa asam nukleat tersusun dari gugus fosfat (PO₄), Gula karbon, dan basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri dari purin (Adenin (A), Guasin (G)) dan pirimidin (Timin (T) , Sitosin (C)). Pada RNA Timin digantikan dengan basa Urasil. Gula karbon yang pada DNA adalah Deoxyribose sedangkan  pada RNA adalah Ribose. Tiap-tiap gugus fosfat (PO₄), Gula karbon, dan basa nitrogen membentuk suatu struktur yang disebut dengan nukleotida.

Nukleotida penyusun DNA maupun RNA terdiri dari gugus fosfat, gula karbon dan basa nitrogen (adein, guanin, sitosin timin, urasil). Sumber : Biology: Peter H. Raven et al

Gula karbon pada DNA maupun RNA terdiri dari 5 atom karbon. Empat atom karbon dan 1 oksigen

Read more

Bagaimana proses pembelahan diri pada bakteri ?

Bakteri adalah organisme bersel satu atau tunggal dan tidak memiliki inti sel atau disebut juga dengan prokariotik. Seperti makhluk hidup lainnya, bakteri juga mengalami proses reproduksi atau berkembangbiak. Salah satu cara reproduksi bakteri atau perkembangbiakan bakteri adalah dengan cara membelah diri. Namun bagaimana mekanisme pembelahan diri pada bakteri?

Mari kita bahas bersama…

Mekanisme pembelahan diri pada bakteri disebut dengan binary fission yang diawali dengan pembelahan DNA. Deoxyribonucleic acid (DNA) pada bakteri berbentuk sirkuler dan terdiri dari untaian ganda (double-stranded). Pembelahan DNA bakteri diawali dengan menempelnya DNA yang berbentuk sirkular pada membrane sel. Kemudian suatu protein yang disebut dengan replication origin memulai replikasi DNA. Replication origin adalah protein enzim yang terdiri dari 22 protein yang berbeda dan berfungsi untuk melakukan replikasi DNA. Replication origin memulai replikasi dari satu titik dan terus berjalan sepanjang lingkaran DNA hingga terbentuk 2 salinan DNA bakteri yang identik. 
 

Pembelahan DNA bakteri (prokariotik)

Setelah terbentuk 2 salinan DNA, Bakteri mengalami pertumbuhan yaitu.kira-kira 2 kali dari

Read more

Percobaan Hammerling Tentang Materi Genetik

Percobaan Hammerling Tentang Materi Genetik

Ahli biologi Joachim Hammerling dari Plank Institute for Marine Biology, Berlin pada tahun 1930 melakukan penelitian tentang dimana materi genetic disimpan. Ahli tersebut memilih green alga Acetabularia yang dapat tumbuh hingga 5 cm sebagai bahan model penelitian. Nukleus alga tersebut berada pada bagian kaki. Joachim Hammerling memotong-motong alga tersebut menjadi beberapa bagian. Ketika bagian capdipotong, cap baru terbentuk dari kaki dan batangnya. Namun ketika bagian kaki dipotong, tidak terbentuk bagian kaki lagi dari bagian batangnya. Dari percobaan tersebut Hammerling membuat hipotesis bahwa informasi hereditas tersimpan dalam bagian kaki Acetabularia

Untuk menguji hipotesis tersebut Hammerling memilih dua spesies Acetabularia yang berbeda serta memiliki bentuk yang berbeda pula. A. mediterranea mempunyai cap yang berbentuk disk, sedangkan A. crenulata mempunyai cabang seperti bunga. Hammerling menempelkan batang dari A. crenulata ke kaki A. mediterranea (seperti gambar). Hasilnya adalah cap yang dihasilkan seperti cap pada spesies A. mediterranea. Dari hasil eksperimen tersebut Hammerling menyimpulkan bahwa pembentukan cap pada  Acetabularia dikontrol oleh nucleus yang berada di bagian kaki serta menggunakan yang dikirimkan melewati batang (saat ini dikenal sebagai mRNA).

Gambar model percobaan Hammerling tentang materi genetik

Read more