EKSPRESI GEN DAN KODE GENETIK

1
EKSPRESI GEN DAN KODE GENETIK

• Bambang Irawan

2
KOMPETENSI

• Dapat menjelaskan dan mengambar bagan alir
  ekspresi gen
• Dapat menyebutkan peran ARN pada ekspresi gen
• Dapat menjelaskan pengertian dogma sentral
• Dapat memahami pengertian kode genetik dan
  memberikan contohnya
• Dapat menterjemahkan urutan nukleotida menjadi
  urutan asam amino dengan menggunakan kode genetik

3
PENGANTAR

• Berdasar berbagai laporan penelitian maka
  disimpulkan bahwa ADN adalah bahan genetik.
• Berarti pada ADN terdapat banyak informsi biologi
• Informasi tersebut supaya berfungsi harus
  diekpresikan
• Ekspresi informasi tersebut ternyata memiliki
  beberapa tahap yang rumit.
• Pada bab ini kita hanya akan membicarakan garis
  besar ekspresi, sedang pembahasan lebih rinci
  pada masing-masing tahap akan dibicarakan pada
  bab tersendiri.

4
TAHAPAN EKSPRESI GEN

• Ekspresi informasi genetik merupakan suatu proses
  yang sangat kompleks, tetapi pada dasarnya dapat
  dibagi menjadi dua tahap utama yaitu transkripsi
  dan translasi.
• Pada tahap transkripsi informasi yang dikandung
  oleh ADN ditulis ulang dalam bahasa ARN.
• Di ribosom terjadi penerjemahan dari urutan
  nukleotida ke urutan asam amino, peristiwa ini
  juga dinamakan translasi (translation).

5
TRANSKRIPSI

• Pembuatan salinan informasi dalam ADN ke ARN
  dilakukan dengan cara membentuk pita baru
  pasangan ADN yaitu pita ARN
• Segmen ADN yang digunakan sebagai cetakan pita
  ARN disebut ADN templat (template DNA).
• ARN hasil transkripsi akan dilepas dari pita ADN
  dan kemudian bermigrasi ke sitoplasma

6
SKEMA TRANSKRIPSI
7
RIWAYAT SELANJUTNYA

• Setelah pita ARN lepas dari ADN maka ARN tersebut
  akan bermigrasi menembus membran inti menuju
  sitoplasma dan bergabung dengan ribosom.
• ARNd menempel pada ribosom untuk dibaca pesan
  yang dibawanya
• ARN t akan membawa asam amino yang sesuai dan
  masuk ke dalam ribosom bergantian sesuai dengan
  urutan nukleotida ARNd.
• Di dalam ribosom asam amino yang dibawa ARNt akan
  digabung dengan asam amino yang dibawa ARNt
  berikutnya.
• Dengan demikian di ribosom terjadi penerjemahan
  dari urutan nukleotida ke urutan asam amino
• Penerjemahan dalam bahasa Inggris disebut
  translation, oleh karena itu peristiwa ini juga
  dinamakan translasi (translation).

8
SKEMA KERJA ARN
9
BAGAN ALIR EKSPRESI GEN
10
DOGMA SENTRAL

• BAGAN ALIR MENUNJUKKAN BAHWA
• Proses sintesis protein dimulai dari ADN.
• ADN akan mensintesis ARN, dan selanjutnya ARN
  akan mensintesis protein.
• Tidak ada gambaran bahwa proses tersebut akan
  terbalik protein mensintesis ARN, dan ARN akan
  mensintesis ADN.
• Proses inilah merupakan dasar bagi dogma sentral
  dalam genetika molekuler (central dogma of
  molecular genetics) ADN membuat ARN, dan ARN
  membuat protein.

11
DOGMA SENTRAL SEBAGAI DASAR BERPIKIR GENETIKA
MOLEKULER

• Ada virus yang bahan genetiknya hanya ARN, tetapi
  dogma sentral tetap digunakan sebagai dasar
  berpikir dalam bidang genetika molekuler.
• Memang virus tersebut akan mensintesis ADN,
  tetapi selanjutnya tetap mengikuti dogma sentral.
  

12
KODE GENETIK

• Pada akhir dasawarsa 1950an, ketika belum
  diketahui bahwa ARNd (mRNA) bertindak sebagai
  perantara perubahan informasi genetik ke protein,
  ADN dianggap berpartisipasi secara langsung dalam
  sintesis protein.
• ADN bergabung dengan ribosom, dan selanjutnya
  informasi genetik dibaca selama proses sintesis.
• Pertanyaan yang muncul adalah bagaimana kombinasi
  empat nukleotida dapat mengkode 20 jenis asam
  amino.

13
INFORMASI DISIMPAN DALAM BENTUK KODE GENETIK

• Seandainya satu nukleotida hanya mengkode satu
  asam amino tentu akan kurang, kemungkinan lain
  adalah tumpang tindih.
• Dugaan yang paling mungkin adalah bahwa setiap
  nukleotida merupakan bagian dari satu kata yang
  mengkode asam amino.
• Tahun 1961 François Jacob dan Jacques Monod
  mempostulasikan keberadaan messenger RNA (mRNA
  atau ARNd).
• Begitu ARNd ditemukan maka menjadi jelas bahwa
  sekalipun informasi genetik tersimpan dalam ADN,
  kode tersebut selanjutnya dipindahkan ke ARN dan
  kemudian ditranslasi (diterjemahkan) menjadi
  protein.

14
KODE GENETIK ADALAH TRIPLET

• Pada awal tahun 1960an, Sidney Brenner mengajukan
  pendapat bahwa kode genetik harus triplet
• Bila tersusun dari kombinasi dua nukleotida hanya
  menghasilkan 16 macam kode.
• Bila triplet akan ada 64 kode, jumlah yang
  melebihi dari 20 kode yang diperlukan
• Bila menggunakan kombinasi empat nukleotida akan
  ada 256 macam kode, sangat berlebihan.

15
DAFTAR KODE GENETIK
16
INFORMASI TAMBAHAN

• Hanya 61 yang merupakan kode bagi asam amino
• Tiga kode lainnya berfungsi untuk memberi tanda
  akhir kode, bukan kode spesifik untuk asam amino.
• Kode genetik ditulis linear dengan menggunakan
  basa yang menyusun ARNd A, C, G, dan U.
• Dengan diketahuinya kode genetik maka sekarang
  dapat menentukan protein yang dibentuk bila
  urutan nukleotida pada ADN template diketahui
• Sebaliknya bila urutan asam amino pada protein
  tersebut diketahi maka dapat mencari gennya.

17
Aliran informasi genetik dari ADN sehingga
menjadi protein
18
Kode genetik tidak tumpang tindih dan tanpa koma

• Penelitian para ahli lmenghasilkan kesimpulan
  bahwa kode genetik tidak dapat tumpang tindih.
• Antara tahun 1958 1960 informasi yang
  berhubungan dengan kode genetik terus terkumpul.
• Crick mengajukan hipotesis bahwa kode genetik
  tidak mengenal tanda koma.

19
TIGA ALASAN MENGAPA TIDAK TUMPANG TINDIH

• Bila kode tumpang tindih maka secara teoritis
  hanya akan ada 16 kombinasi kode yang di
  tengah(24). Kenyataannya asam amino yang di
  tengah lebih dari 16 jenis
• Bila kode tersusun tumpang tindih, maka bila ada
  mutasi satu nukleotida pasti akan mengubah
  seluruh nukleotida. Kenyataannya hanya satu asam
  amino saja yang berubah.
• Ditinjau dari segi kemungkinan terjadinya ikatan
  kimia antara kecocokan urutan nukleotida dengan
  asam amino.
• Konsep bahwa susunan kode genetik tidak tumpang
  tindih tanpa kecuali tidak mendapat penolakan,
  semua bukti dan argumen mendukungnya.

20
Degenerasi kode dan Wobble hypothesis

• Dari kamus kode genetik tampak bahwa satu asam
  amino dapat memiliki lebih dari satu kode,
  kecuali metionin dan triptofan.
• Perhatikan lebih teliti lagi Hampir semua kode
  genetik yang mengkode asam amino sama memiliki
  urutan dua nukleotida pertama yang sama.
• Berarti yang menentukan sebagai kode adalah
  nukleotida pertama dan kedua dari tiga
  nukleotida.
• Berdasar hal di atas Crick mengajukan postulat
  yang dikenal dengan Wobble hypothesis.

21
HIPOTESIS CRICK

• Hipotesis Crick ini menduga bahwa dua
  ribonukleotida pertama dari kode triplet lebih
  penting dalam menarik ARNt yang tepat
  dibandingkan dengan ribonukleotida ke tiga.
• Dia berpendapat bahwa ikatan hidrogen pada
  ribonulrotida ketiga antara kodon (bagian pada
  ARNd) dan antikodon (bagian dari ARNt) tidak
  begitu erat, karena itu disebut wobble (arti
  harfiahnya berayun).
• Dengan demikian antikodon dari ARNt dapat
  berpasangan dengan lebih dari satu jenis triplet
  pada ARNd. Dengan demikian U pada posisi pertama
  (ujung 5) dari triplet antikodon dapat
  berpasangan dengan G atau A pada posisi ke tiga
  (ujung 3) dari triplet pada ARNd.

22
Kode Genetik tidak bersifat Umum (tidak universal)

• Antara tahun 1960 sampai tahun 1978 diasumsikan
  bahwa kode genetik bersifat umum.
• Pada tahun 1979 ditemukan bahwa ADN mitokondria
  (mtDNA) dari ragi dan manusia memiliki bahasa
  yang berbeda.
• Sejak itu diteliti kemungkinan kode yang berbeda
  pada berbagai jenis organisme.
• Perhatikan bahwa pada umumnya pola alternatif itu
  melibatkan posisi nukleotida ke tiga (posisi
  wobble), misalnya AUA merupakan kode untuk
  isoleusin pada sitoplasma, tetapi menjadi kode
  untuk metionin pada mitokondria.

23
Pengecualian arti kode universal