Ekspresi gen adalah proses dimana kode genetik diubah menjadi protein yang beroperasi di dalam sel, terdiri dari transkripsi RNA dan translasi protein. RNA berperan sebagai penghantar informasi genetik dari DNA ke protein."

1. BIOTEKNOLOGI

2. PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI
• Bio : Hayati
• Logi : Ilmu
• Tekno : Terapan
Suatu cabang ilmu terapan yang
menggunakan makluk hidup dalam
pengaplikasiannya ,guna menghasilkan
produk unggul bagi manusia
Hayati : Sebagai agen proses ,bagian MH. Yang
termasuk organ ,jaringan,sel, molekul, atau
bahan ang dihasilkan MH seperti : enzim,
hormon, dll.
Terapan : Yang bisa diaplikasikan dalam
kehidupan sehari hari

3. CIRI CIRI BIOTEKNOLOGI
• Memberikan kepastian
• Ada sifat unggul
• Selalu melibatkan manusia
• Selalu berkembang
• Memanfaatkan makluk hidup
Contoh Bioteknologi
1. Kultur Jaringan
2. stripping/bayi tabung

4. GEN
Gen Menyesuaikan Terhadap Lingkunganya
Gen
Lingkungan
Phenotype

5. FENOTIPE
Fenotipe adalah suatu karakteristik (baik struktural, biokimiawi, fisiologis, dan perilaku) yang dapat diamati dari
suatu organisme yang diatur oleh genotipe danlingkungan serta interaksi keduanya.
Pengertian fenotipe mencakup berbagai tingkat dalam ekspresi gen dari suatu organisme. Pada tingkat organisme,
fenotipe adalah sesuatu yang dapatdilihat/diamati/diukur, sesuatu sifat atau karakter. Dalam tingkatan ini, contoh
fenotipe misalnya warna mata, berat badan, atau ketahanan terhadap suatu penyakittertentu. Pada tingkat biokimiawi,
fenotipe dapat berupa kandungan substansi kimiawi tertentu di dalam tubuh. Sebagai misal, kadar gula darah atau
kandungan protein dalam beras. Pada taraf molekular, fenotipe dapat berupa jumlah RNA yang diproduksi atau
terdeteksinya pita DNA atau RNA pada elektroforesis.
Fenotipe ditentukan sebagian oleh genotipe individu, sebagian oleh lingkungan tempat individu itu hidup, waktu,
dan, pada sejumlah sifat, interaksi antara genotipe dan lingkungan. Waktu biasanya digolongkan sebagai aspek lingkungan
(hidup) pula. Ide ini biasa ditulis sebagai P = G + E + GE, dengan P berarti fenotipe, G berarti genotipe, E berarti
lingkungan, dan GE berarti interaksi antara genotipe dan lingkungan bersama-sama (yang berbeda dari pengaruh G dan E
sendiri-sendiri.

6. GEN
• Gen (dari bahasa Belanda: gen) adalah unit pewarisan sifat
bagi organisme hidup.
• Bentuk fisiknya adalah urutan DNA, yang menyandi suatu
protein, polipeptida, atau seuntai RNA yang memiliki
fungsi bagi organisme yang memilikinya.
• Batasan modern gen adalah suatu lokasi tertentu pada
genom yang berhubungan dengan pewarisan sifat dan
dapat dihubungkan dengan fungsi sebagai regulator
(pengendali), sasaran transkripsi, atau peran-peran
fungsional lainnya.

7. SEJARAH
Gregor Mendel telah berspekulasi tentang adanya suatu bahan yang terkait dengan suatu sifat atau karakter di
dalam tubuh suatu individu yang dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ia menyebutnya
'faktor'. Oleh Hugo de Vries, konsep yang serupa ia namakan pangen (baca: "pan-gen") pada buku karangannya
Intracellular Pangenesis (terbit 1889). Belum membaca tulisan Mendel, de Vries mendefinisikan pangen sebagai
"partikel terkecil yang mewakili satu penciri terwariskan". Wilhelm Johannsen lalu menyingkatnya sebagai gen dua
puluh tahun kemudian. Pada 1910, Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen terletak di kromosom.
Selanjutnya, terjadi 'perlombaan' seru untuk menemukan substansi yang merupakan gen. Banyak penghargaan
Nobel yang kemudian jatuh pada peneliti yang terlibat dalam subjek ini. Pada saat itu DNA sudah ditemukan dan
diketahui hanya berada pada kromosom (1869), tetapi orang belum menyadari bahwa DNA terkait dengan gen.
Melalui penelitian Oswald Avery terhadap bakteri Pneumococcus (1943), serta Alfred Hershey dan Martha Chase
(publikasi 1953) dengan virus bakteriofag T2, barulah orang mengetahui bahwa DNA adalah bahan genetik.

8. SEJARAH
Pada tahun 1940an, George Beadle dan Edward Tatum mengadakan percobaan dengan
Neurospora crassa. Dari percobaan tersebut, Beadle dan Tatum dapat menarik hipotesis bahwa
gen mengkode enzim, dan mereka menyimpulkan bahwa satu gen menyintesis satu enzim (one
gene-one enzyme theory). Beberapa puluh tahun kemudian, ditemukan bahwa gen mengkode
protein yang tidak hanya berfungsi sebagai enzim saja, dan beberapa protein tersusun dari dua
atau lebih polipeptida. Dengan adanya penemuan-penemuan tersebut, pendapat Beadle dan
Tatum, one gene-one enzyme theory, telah dimodifikasi menjadi teori satu gen-satu polipeptida
(one gene-one polypetide theory).

9. STRUKTUR GEN
Pada sel eukariot, gen terdiri dari:
 domain regulasi inisiasi transkripsi, yang terdiri antara lain dari:[5] deret GCCACACCC, ATGCAAAT, kotak GC, kotak
CCAAT dan kotak TATA.
 intron
 ekson, merupakan area kodikasi protein yang dapat ditranskripsi secara overlapping atau
nonoverlapping.[6] Sebagai contoh, pada kode dengan tiga deret nukleotida (kodon triplet) AUU GCU CAG, dapat secara
dibaca nonoverlapping sebagai AUU GCU CAG atau dibaca secara overlapping sebagai AUU UUG UGC GCU CUC CAG.
Walaupun pada sekitar tahun 1961, telah diketahui bahwa asam amino dikodikasi oleh kodon secara nonoverlapping, telah
ditemukan protein berbeda hasil transkripsi dengan pergeseran overlapping kodon.[7]
 domain regulasi akhir transkripsi

10. ”
“ Ekspresi gen
Ekspresi gen adalah proses dimana kode-kode
informasi yang ada pada gen diubah menjadi proteinprotein
yang beroperasi hanya di dalam sel. Ekspresi
gen terdiri dari dua tahap:
1. Transkripsi, proses pembuatan salinan RNA.
2. Translasi, proses sintesis polipeptida yang spesifik
di dalam ribosom.

11. RNA (ASAM RIBONUKLEAT)
Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) adalah satu dari tiga makromolekul
utama (bersama dengan DNA dan protein) yang berperan penting dalam segala bentuk
kehidupan. Asam ribonukleat berperan sebagai pembawa bahan genetik dan memainkan peran
utama dalam ekspresi genetik. Dalam genetika molekular, RNA menjadi perantara antara
informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.

12. STRUKTUR RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah
nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa
nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida
dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga
dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa.[1] Basa nitrogen pada
RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada
empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida. Selain itu, bentuk
konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan
fungsinya.

13. TIPE-TIPE RNA
RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang
pita (Inggris
double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan, pada eukariota terdapat
tiga tipe
RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:
• 1. RNA-kurir (bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase I.
• 2. RNA-ribosom (bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase
II
• 3. RNA-transfer (bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase III

14. Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam
bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi. Dalam pengaturan ekspresi genetik orang
sekarang mengenal RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam "peredaman gen" atau gene
silencing dan small-interfering RNA (siRNA) yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap
serangan virus

15. FUNGSI RNA
Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan
informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA
yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan
virus-virus baru.
Namun, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses
ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai
salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk
'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino
(atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih
lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang
menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme
hidup memakai DNA.

16. INTERFERENSI RNA
Suatu gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20 adalah adanya mekanisme
peredaman (silencing) dalam ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa RNA tidak
diterjemahkan (translasi) menjadi protein oleh tRNA. Ini terjadi karena sebelum sempat
ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan oleh suatu mekanisme yang disebut sebagai
"interferensi RNA". Mekanisme ini melibatkan paling sedikit tiga substansi (enzim dan protein
lain). Gejala ini pertama kali ditemukan pada nematoda Caenorhabditis elegans tetapi
selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme hidup.

17. DNA
DNA merupakan polimer linier (polinukleotida) yang tersusun dari subunit
atau monomer nukleotida.
Komponen penyusun nukleotida terdiri dari tiga jenis molekul, yaitu gula
pentosa (deoksiribosa), basa nitrogen, dan gugus fosfat. Basa nitrogen
terdiri dari basa purin [adenin (A) dan guanin (G)] dan basa pirimidin
[cytosin (C) dan tymin (T)]. Jumlah adenosin sama dengan jumlah timin,
sedangkan jumlah guanin sama dengan jumlah sitosin. Monomer
nukleotida mempunyai gugus hidroksilpada posisi karbon 3’, gugus fosfat
pada posisi karbon 5’ dan basa pada posisi karbon 1’ molekul gula.

18. Basa purin atau pirimidin yang berikatan dengan gugus gula disebut nukleosida, sedangkan
nukleotida merupakan ester dari asam fosfaat dan nukleosida. Nukleotida satu dengan yang lainnya
berikatan melalui ikatan fosfodiester antara gugus 5’fosfat dengan gugus 3’hidroksil yang akan
menjadi
Masing-masing basa purin dan pirimidin dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Meskipun ikatan-ikatan
hidrogen ini sangat lemah, namun setiap nukleotida mengandung begitu banyak basa
sehingga rantai-rantai komplementernya tidak pernah terpisah secara spontan pada kondisi
fisiologis. Akan tetapi, jika DNA terkena pengaruh suhu yang mendekati titik didih, maka banyak
pasangan DNA yang putus sehingga heliks gandanya terbelah menjadi rantai-rantai
komplementernya (denaturasi).tulang punggung DNA membentuk struktur asam nukleat. Guanin
berikatan dengan Citosin dengan 3 ikatan hidrogen, dan Adenosin berikatan dengan Timin dengan 2
ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen inilah yang mempengaruhi energi yang dibutuhkan untuk
denaturasi, sehingga, pada saat desain primer untuk PCR , penentuan melting point dilihat dari
komposisi G-C nya.

19. Proses transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi
mRNA menjadi sebuah polipeptida disebut dogma
sentral (central dogma). Dogma sentral berlaku pada
prokariot dan eukariot. Namun, pada eukariot ada
tahap tambahan yang terjadi di antara transkripsi dan
translasi yang disebut tahap pre-mRNA. Tahap premRNA
adalah untuk menyeleksi mRNA yang akan
Proses penyeleksian mRNA
dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan di ribosom.
Ekson merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan
intron merupakan mRNA yang akan tetap berada di dalam nukleus karena kemungkinan mRNA
tersebut akan membentuk protein yang tidak fungsional (tidak berguna) jika ditranslasikan.
Intron kemudian akan terurai kembali untukmembentuk rantai mRNA baru.
Ketahui pula bahwa beberapa kesalahan yang disebut mutasi dapat terjadi pada proses ekspresi
gen ini.

20. REPLIKASI DNA
Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda
DNA. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan
sel. Prokariota terusmenerus melakukan replikasi DNA.
Pada eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah
diatur, yaitu pada fase S siklus sel, sebelum mitosis atau
meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim
DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan
antara nukleotidanukleotida penyusun polimer DNA.
Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam
proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR).
Replikasi DNA yang terjadi,
disebut replikasi semikonservatif,
karena masing-masing dari kedua
rantai DNA induk bertindak
sebagai cetakan/templat untuk
pembuatan dua rantai DNA dengan
untai ganda yang baru.

21. GARPU REPLIKASI
Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi.
Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua
untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari
sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian
DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru
dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut primer.
DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida—dalam hal ini,
deoksiribonukleotida—ke ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain,
rantai DNA baru disintesis dari arah 5'→3', sedangkan DNA polimerase bergerak pada DNA "induk“ dengan arah
3'→5'. Namun demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'→5', sementara untaian
lainnya berorientasi 5'→3', dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5'→3'. Oleh karena
itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut

22. Pembentukan leading strand
Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading
strand) ialah untaian DNA yang disintesis dengan
arah 5'→3'
secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA
polimerase mampu membentuk DNA
menggunakan ujung 3'-
OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA
berlangsung secara berkesinambungan, searah
dengan arah pergerakan garpu replikasi.
Pembentukan lagging strand
Lagging strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi
yang berseberangan dengan leading strand pada garpu
replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmensegmen yang
disebut fragmen Okazaki. Pada untaian ini, primase
membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian
dapat menggunakan gugus OH 3‘ bebas pada primer RNA
tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'→3'.
Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya
dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan
deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi
celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu
menyambungkan fragmenfragmen Okazaki tersebut
sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap.

23. Replikasi DNA. Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal olehenzim helikase
(9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA. Untaian DNA tunggal
dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda
kembali. Primase (6) membentuk oligonukleotida RNA yang disebut primer (5) dan molekul DNA
polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut
memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebut leading strand (2) dan
lagging strand (1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus mensintesis segmen-segmen
polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4) kemudian menyambungkan
potongan-potongan lagging strand tersebut.

24. REKAYASA GENETIKA
Istilah rekayasa genetika sering digunakan untuk menggambarkan organisme
yang diubah secara genetik atau direkayasa. Ilmu rekayasa genetika
dikembangkan dengan tujuan membangun gen untuk transformasi genetik.
Sistem transformasi genetik memiliki tiga komponen utama:
1) Sebuah mekanisme untuk pengenalan DNA asing ke dalam sel target.
2) Sebuah sel atau jaringan yang cocok untuk transformasi.
3) Sebuah metode untuk identifikasi dan seleksi sel berubah atau individu.

25. DINAMIKA PADA GARPU REPLIKASI
Bukti-bukti yang ditemukan belakangan ini menunjukkan bahwa enzim dan protein yang terlibat dalam
replikasi DNA tetap berada pada garpu replikasi sementara DNA membentuk gelung untuk mempertahankan
pembentukan DNA ke dua arah. Hal ini merupakan akibat dari interaksi antara DNA polimerase, sliding clamp, dan
clamp loader. Sliding clamp pada semua jenis makhluk hidup memiliki struktur serupa dan mampu berinteraksi
dengan berbagai DNA polimerase prosesif maupun non-prosesif yang ditemukan di sel. Selain itu, sliding clamp
berfungsi sebagai suatu faktor prosesivitas. Ujung-C sliding clamp membentuk gelungan yang mampu berinteraksi
dengan protein-protein lain yang terlibat dalam replikasi DNA (seperti DNA polimerase dan clamp loader). Bagian
dalam sliding clamp memungkinkan DNA bergerak melaluinya. Sliding clamp tidak membentuk interaksi spesifik
dengan DNA. Terdapat lubang 35A besar di tengah clamp ini. Lubang tersebut berukuran sesuai untuk dilalui DNA
dan air menempati tempat sisanya sehingga clamp dapat bergeser pada sepanjang DNA. Begitu polimerase
mencapai ujung templat atau mendeteksi DNA berutas ganda (lihat di bawah), sliding clamp mengalami perubahan
konformasi yang melepaskan DNA polimerase.

26. Clamp loader merupakan protein bersubunit banyak yang mampu menempel pada sliding clamp
dan DNA polimerase. Dengan hidrolisis ATP, clamp loader terlepas dari sliding clamp sehingga DNA
polimerase menempel pada sliding clamp. Sliding clamp hanya dapat berikatan pada polimerase
selama terjadinya sintesis utas tunggal DNA. Jika DNA rantai tunggal sudah habis, polimerase
mampu berikatan dengan subunit pada clamp loader dan bergerak ke posisi baru pada lagging
strand. Pada leading strand, DNA polimerase III bergabung dengan clamp loader dan berikatan
dengan sliding clamp.

27. REPLIKASI DI PROKARIOTA
Replikasi DNA kromosom prokariota, khususnya bakteri, sangat berkaitan dengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada E.
coli, misalnya, berisi empat buah tempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masingmasing panjangnya 9 pb. Sintesis
protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi replikasi juga sejalan dengan laju pertumbuhan
bakteri. Pada laju pertumbuhan sel yang sangat tinggi; DNA kromosom prokariota dapat mengalami reinisiasi replikasi pada
dua ori yang baru terbentuk sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir. Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan
menerima kromosom yang sebagian telah bereplikasi.
Protein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40 buah molekul, yang masing-masing akan terikat
pada molekul ATP. Daerah ori akan mengelilingi kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisi superkoiling
negatif DNA (pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka). Superkoiling negatif akan menyebabkan pembukaan
tiga sekuens repetitif sepanjang 13 pb yang kaya dengan AT sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein DnaB,
yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang
kedua untai DNA dan memisahkannya.
Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi oleh protein pengikat untai tunggal atau single-stranded
binding protein (Ssb) untuk melindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. Enzim DNA
primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer yang pendek untuk memulai atau menginisiasi
sintesis pada untai pengarah. Agar replikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB. Hal ini
karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa superkoiling positif. Superkoiling negatif yang
terjadi secara alami ternyata tidak cukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu topoisomerase tipe II
yang disebut dengan DNA girase. Enzim DNA girase ini merupakan target serangan antibiotik sehingga pemberian antibiotik
dapat mencegah berlanjutnya replikasi DNA bakteri.

28. Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA terjadi baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai
tertinggal suatu kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan interval 1.000 hingga
2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNA primase.
Primer baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal akan mengalami elongasi dengan bantuan holoenzim
DNA polimerase III. Kompleks multisubunit ini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah dan separuh
lainnya bekerja pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada kedua untai akan berjalan dengan kecepatan yang
sama.
Masing-masing bagian dimer pada kedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang mempunyai fungsi polimerase
sesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai fungsi penyuntingan berupa eksonuklease 3’– 5’. Selain itu, terdapat
subunit b yang menempelkan polimerase pada DNA.
Begitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase III, mereka akan segera dibuang dan celah yang
ditimbulkan oleh hilangnya primer tersebut diisi oleh DNA polimerase I, yang mempunyai aktivitas polimerase 5’ – 3’,
eksonuklease 5’ – 3’, dan eksonuklease penyuntingan 3’ – 5’. Eksonuklease 5’ - 3’ membuang primer, sedangkan
polimerase akan mengisi celah yang ditimbulkan. Akhirnya, fragmen-fragmen Okazaki akan dipersatukan oleh enzim DNA
ligase. Secara in vivo, dimer holoenzim DNA polimerase III dan primosom diyakini membentuk kompleks berukuran besar
yang disebut dengan replisom. Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan 900 pb tiap
detik.
Kedua garpu replikasi akan bertemu kira-kira pada posisi 180 °C dari ori. Di sekitar daerah ini terdapat sejumlah
terminator yang akan menghentikan gerakan garpu replikasi. Terminator tersebut antara lain berupa produk gen tus,
suatu inhibitor bagi helikase DnaB. Ketika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masih menyatu. Pemisahan
dilakukan oleh enzim topoisomerase IV. Masing-masing lingkaran hasil replikasi kemudiandisegregasikan ke dalam kedua
sel hasil pembelahan.

29. REPLIKASI DNA EUKARIOTA
Pada eukariota, replikasi DNA hanya terjadi pada fase S di dalam interfase. Untuk memasuki fase S diperlukan
regulasi oleh sistem protein kompleks yang disebut siklin dan kinase tergantung siklin atau cyclin-dependent
protein kinases (CDKs), yang berturut-turut akan diaktivasi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapai permukaan
sel. Beberapa CDKs akan melakukan fosforilasi dan mengaktifkan protein-protein yang diperlukan untuk inisiasi
pada masing-masing ori.
Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi pada eukariota bergerak hanya dengan
kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukan penyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada garpu
replikasi sehingga gerakan garpu replikasi akan diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan kecepatan
seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA kromosom pada kebanyakan
mamalia.
Sederetan sekuens tandem yang terdiri atas 20 hingga 50 replikon mengalami inisiasi secara serempak pada
waktu tertentu selama fase S. Deretan yang mengalami inisasi paling awal adalah eukromatin, sedangkan deretan
yang agak lambat adalah heterokromatin. Daerah sentromer dan telomer dari DNA bereplikasi paling lambat.
Pola semacam ini mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktor inisiasi.

30. Seperti halnya pada prokariota, satu atau beberapa DNA helikase dan Ssb yang disebut dengan protein
replikasi A atau replication protein A (RP-A) diperlukan untuk memisahkan kedua untai DNA. Selanjutnya,
tiga DNA polimerase yang berbeda terlibat dalam elongasi. Untai pengarah dan masing-masing fragmen untai
tertinggal diinisiasi oleh RNA primer dengan bantuan aktivitas primase yang merupakan bagian integral enzim
DNA polimerase a. Enzim ini akan meneruskan elongasi replikasi tetapi kemudian segera digantikan oleh DNA
polimerase d pada untai pengarah dan DNA polimerase e pada untai tertinggal. Baik DNA polimerase d
maupun e mempunyai fungsi penyuntingan. Kemampuan DNA polimerase d untuk menyintesis DNA yang
panjang disebabkan oleh adanya antigen perbanyakan nuklear sel atau proliferating cell nuclear antigen
(PCNA), yang fungsinya setara dengan subunit b holoenzim DNA polimerase III pada E. coli. Selain terjadi
penggandaan DNA, kandungan histon di dalam sel juga mengalami penggandaan selama fase S.
Mesin replikasi yang terdiri atas semua enzim dan DNA yang berkaitan dengan garpu replikasi akan
diimobilisasi di dalam matriks nuklear. Mesin-mesin tersebut dapat divisualisasikan menggunakan mikroskop
dengan melabeli DNA yang sedang bereplikasi. Pelabelan dilakukan menggunakan analog timidin, yaitu
bromodeoksiuridin (BUdR), dan visualisasi DNA yang dilabeli tersebut dilakukan dengan imunofloresensi
menggunakan antibodi yang mengenali BUdR

31. Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak ada DNA yang dapat menggantikan
RNA primer yang dibuang dari ujung 5’ untai tertinggal. Dengan demikian, informasi genetik dapat hilang dari
DNA. Untuk mengatasi hal ini, ujung kromosom eukariota (telomer) mengandung beratus-ratus sekuens repetitif
sederhana yang tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3’ melampaui ujung 5’. Enzim telomerase
mengandung molekul RNA pendek, yang sebagian sekuensnya komplementer dengan sekuens repetitif tersebut.
RNA ini akan bertindak sebagai cetakan (templat) bagi penambahan sekuens repetitif pada ujung 3’.
Hal yang menarik adalah bahwa aktivitas telomerase mengalami penekanan di dalam sel-sel somatis pada
organisme multiseluler, yang lambat laun akan menyebabkan pemendekan kromosom pada tiap generasi sel.
Ketika pemendekan mencapai DNA yang membawa informasi genetik, sel-sel akan menjadi layu dan mati.
Fenomena ini diduga sangat penting di dalam proses penuaan sel. Selain itu, kemampuan penggandaan yang
tidak terkendali pada kebanyakan sel kanker juga berkaitan dengan reaktivasi enzim telomerase

32. Keberhasilan dalam transformasi spesies apapun tergantung pada tiga komponen tersebut. Jelas,
masing-masing harus dioptimalkan dan, oleh karena itu, karena teknologi berkembang, transformasi
harus menjadi aktivitas yang lebih rutin. Tujuan akhir dalam transformasi adalah pengenalan sifat baru
dalam individu. Ketika sifat yang diinginkan ada di setiap individu lain yang kompatibel secara seksual,
alternatif pertama harus mentransfer sifat melalui persilangan dan seleksi, seperti yang telah dilakukan
dalam pemuliaan konvensional sejak abad ke-19. Kedelai Modern, jagung, kapas, dan varietas gandum,
serta babi, sapi, dan jalur unggas yang digunakan dalam pertanian untuk memberi makan dunia, pada
awalnya diperoleh dengan metode tradisional persilangan dan seleksi.
Salah satu keterbatasan utama perbaikan genetik konvensional adalah bahwa peternak terbatas
pada ciri-ciri di antara spesies yang kompatibel secara seksual. Misalnya, dalam bidang kacang adalah
spesies kaya akan asam amino yang mengandung sulfur. Namun, kacang-kacangan secara alami
kekurangan dalam lisin. Di sisi lain, beras alami kaya lisin, tetapi kekurangan asam amino yang
mengandung sulfur. Hal ini tidak mungkin untuk secara alami persilangan spesies ini, sehingga pemulia
tanaman konvensional tidak mampu untuk mengembangkan ladang kacang varietas baru dengan tingkat
lisin tinggi atau kultivar padi kaya akan asam amino yang mengandung sulfur. Transformasi genetik
memungkinkan pertukaran gen antara organisme yang sebelumnya dibatasi oleh ketidakcocokan seksual.

33. Dengan rekayasa genetika dan transformasi, adalah mungkin untuk
mentransfer gen antara bakteri, hewan, tumbuhan, dan virus. Bahkan,
salah satu bidang penelitian di bidang bioteknologi adalah perbaikan
profil nutrisi pada tanaman. Kacang yang baru, lebih banyak gizi dan
varietas beras sekarangdapat dikembangkan melalui kemajuan dalam
rekayasa genetika. Alat dasar untuk transformasi genetik enzim restriksi,
yang digunakan untuk memotong DNA pada situs tertentu, dan ligases,
yang mengkatalisis penggabungan fragmen DNA. Menggunakan enzim
restriksi yang tepat, adalah mungkin untuk memotong lingkaran DNA
plasmidbakteri, menyebabkan ia melinearisasi. Denganligase, adalah
mungkin untuk menambahkan fragmen DNA yang mengandung gen yang
diinginkan dan bergabung dengan mereka ke plasmid linierisasi. Dalam
kondisi yang tepat, ujungujung plasmid, sekarang dengan fragmen DNA
ditambahkan, bergabung untuk menciptakan sebuah plasmid lingkaran
baru dengan beberapa modifikasi DNA. Plasmid baru dapat
diperkenalkan ke bakteri tertentu melalui proses yang disebut
elektroporasi, dan bakteri kemudian dapat digunakan untuk mentransfer
transgen ke spesies sasaran. Jika DNA plasmid terintegrasi ke dalam
genom spesies penerima dan gen ditransfer telah diekspresikan, individu
dianggap diubah atau transgenik.
Transformasi genetik pada bakteri

34. PERCOBAAN GRIFFITH
Percobaan Griffith, dilakukan pada tahun 1928
oleh Frederick Griffith, adalah salah satu
percobaan pertama yang menunjukkan bahwa
bakteri dapat memindahkan informasigenetik
melalui proses yang disebut transformasi, Griffith
menggunakan dua galur Pneumococcus (yang
menginfeksi tikus), galur tipe III-S dan tipe II-R.
Galur III-S memiliki kapsul polisakarida yang
membuatnya tahan terhadap sistem kekebalan
inangnya sehingga mengakibatkan kematian
inang, sementara galur II-R tidak memiliki kapsul
pelindung tersebut dan dapat dikalahkan oleh
sistem kekebalan tubuh inang.
Percobaan Griffith menemukan "prinsip
transformasi"dalam bakteri pneumococcus

35. Dalam eksperimen ini bakteri galur III-S dipanaskan hingga mati, dan sisa-sisanya ditambahkan ke
bakteri galurII-R. Meskipun tikus tidak akan mati bila terkena baik sisa-sisa bakteri galur III-S (yang
sudah mati) ataupun galur II-R secara terpisah, gabungan keduanya mengakibat kematian tikus inang.
Griffith berhasil mengisolasi baik galur pneumococcus II-R hidup maupun III-S hidup dari darah tikus
mati ini. Griffith menyimpulkan bahwa bakteri tipe II-R telah tertransformasikan menjadi galur III-S
oleh sebuah prinsip transformasi yang entah bagaimana menjadi bagian bakteri galur III-S yang mati.
Kini kita mengetahui bahwa prinsip pentransformasi yang diamati oleh Griffith adalah DNA bakteri
galur IIIS. Meskipun bakteri itu telah mati, DNA-nya bertahan dari proses pemanasan dan diambil oleh
bakteri galur IIR. DNA galur III-S mengandung gen yang membentuk kapsul perlindungan. Dilengkapi
dengan gen ini, bakteri galur II-R menjadi terlindung dari sistem kekebalan inang dan dapat
membunuhnya. Verifikasi DNA sebagai prinsip pentransformasi ini dilakukan dalam percobaan oleh
Avery, McLeod dan McCarty dan oleh Hershey dan Chase.

36. SEKIAN
TERIMA KASIH THANK YOUMATOR SUWON