Dokumen tersebut membahas proses transkripsi, translasi, dan replikasi DNA. Transkripsi adalah proses sintesis RNA dari DNA menggunakan enzim RNA polimerase. Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik pada mRNA menjadi urutan asam amino. Replikasi DNA adalah proses penyalinan DNA selama proses pembelahan sel.

1. Tugas Biologi Sel
TRANSKRIPSI, TRANSLASI DAN REPLIKASI
Oleh
Afifi Rahmadetiassani (083112620150008)
FAKULTAS BIOLOGI
UNIVERSITAS NASIONAL, JAKARTA
2010

2. TRANSKRIPSI, TRANSLASI DAN REPLIKASI
DNA (DEOXYRIBO NUCLEIC ACID)
DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN)
merupakan tempat penyimpanan informasi. Pada tahun 1953, Frances Crick dan
James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks
beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick. DNA
merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang
berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA heliks ganda dan berpilin ke
kanan. .Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu (Aryulina, 2007) :
• Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
• Basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenine = A) dan
guanin (guanine = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C)
dan timin (thymine = T)
• Gugus fosfat
2

3. Gambar 1. Struktur kimia komponen penyusun DNA
Baik purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuk
suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang
merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.Prekursor merupakan suatu
unsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugus
fosfat membentuk nukleotida atau deoksiribonukleotida. DNA tersusun dari empat
jenis monomer nukleotida (Aryulina, 2007).
Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama
rata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama dengan
jumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitosin (C) selalu sama.
Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff. Adenin (A) selalu berpasangan dengan
timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selalu
berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G) (Ayu,
2007).
3

4. Gambar 2. Susunan basa nitrogen pada DNA. Adenin berpasangan dengan timin
sedangkan guanin berpasangan dengan sitosin.
Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan ikatan
hidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut. Karena perubahan jumlah
hidrogen ini, tidak mengeherankan bahwa ikatan C ≡ G memerlukan tenaga yang
lebih besar untuk memisahkannya. DNA merupakan makromolekul yang struktur
primernya adalah polinukleotida rantai rangkap berpilin.Sturktur ini diibaratkan
sebagai sebuah tangga.Anak tangganya adalah susunan basa nitrogen, dengan ikatan
A-T dan G-C. Kedua “tulang punggung tangganya” adalah gula ribosa
(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/).
Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimia
melalui ikatan fosfodiester. DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu
polaritas. Polaritas tersebut dikarenakan salah satu ujung rantai DNA merupakan
gugus fosfat dengan karbon 5’-deoksiribosa pada ujung terminal nukleotidanya.
Kemudian ujung rantai DNA lain merupakan gugus hidroksil dengan karbon 3’-
deoksiribosa. Dengan demikian, rantai polinukleotida merupakan suatu polaritas atau
bidireksionalitas polinukleotida 3’----------5’ dan 5’--------------3’
(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/).
Polaritas heliks gamda berlawanan orientasi satu sama lain. Kedua rantai
polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara anti paralel (Ayu,
2007).
RNA (RIBO NUCLEIC ACID)
RNA ( Ribo Nucleic Acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul
yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik. RNA sebagai
penyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan
4

5. retrovirus. RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasi
untuk sintesis protein. RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim ) yang
dapat mengkatalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain
(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/).
RNA merupakan rantai tungga polinukleotida. Setiap ribonukleotida terdiri
dari tiga gugus molekul, yaitu
(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/) :
• 5 karbon (ribosa)
• Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan
golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)
• Gugus fosfat
Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul
yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar
untuk sintesis DNA. Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk
suatu nukleotida atau ribonukleotida. RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu
fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek
dibandingkan DNA (http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-
dan-rna/).
RNA dibedakan menjadi dua kelompok utama yaitu RNA genetik dan RNA
non-genetik. RNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai
pembawa keterangan genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup
tertentu yang tidak memiliki DNA, misalnya virus. 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. Dalam hal ini fungsi
RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam
mengatur aktivitas sel (http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/).
5

6. RNA non-genetik tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetik
sehingga RNA jenis ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA.
Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA (
messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt
( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal )
(http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/).
mRNA (messenger RNA) atau RNAd (RNA duta)
RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan)
dengan salah satu urutan basa rantai DNA. RNA jenis ini merupakan polinukleotida
berbentuk pita tunggal linier dan disintesis di dalam nukleus. Panjang pendeknya
RNAd berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun.
Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodon
yang terdapat di dalam molekul RNAd yang bersangkutan. RNAd bertindak sebagai
pola cetakan pembentuk polipeptida. RNAd membawa kode-kode genetik
komplemen dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. RNAd ini
dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam
plasma (http://substansigenetika.net/wp/tag/e-rna/).
6

7. Gambar 3. Struktur RNAd
tRNA (transfer RNA) atau RNAt (RNA transfer)
RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke
ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian basa pendek yang
disebut dengan antikodon. Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang
berseberangan dengan ujung antikodon. Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya
RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis
protein, yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd
(Ayu,2007).
7

8. Gambar 4. Struktur RNAt
rRNA (ribosomal RNA) atau RNAr (RNa ribosomal)
RNA ini disebut ribosomal RNA karena RNAr merupakan komponen
struktural yang utama di dalam ribosom. Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46%
molekul RNAr dan 70 – 80% protein
(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/).
8

9. Gambar 5. Struktur RNAr
PERBEDAAN ANTARA DNA DAN RNA
DNA dan RNA memiliki perbedaan, hal ini dapat dilihat tabel ringkasannya
sebagai berikut (http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-
rna/) :
Parameter DNA RNA
Komponen :
• Gula Deoksiribosa Ribosa
• Basa nitrogen :
- Purin Adenin, Guanin Adenin, Guanin
9

10. - Pirimidin Timin, Sitosin Urasil, Sitosin
Bentuk Rantai panjang, ganda, dan Rantai pendek, tunggal, dan
berpilin (double helix) tidak berpilin.
Letak Di dalam nukleus,kloroplas, Di dalam nukleus,kloroplas,
mitokondria mitokondria, sitoplasma.
Kadar Tetap Tidak tetap
SINTESIS PROTEIN
Semua aktivitas sel dikendalikan oleh aktivitas nukleus. Cara pengendalian ini
berkaitan dengan aktivitas nukleus memproduksi protein, dimana protein ini
merupakan penyusun utama dari semua organel sel maupun penggandaan kromosom.
Contoh protein yang dapat dihasilkan seperti protein struktural yang digunakan
sebagai penyusun membran sel dan protein fungsional (misalnya enzim) yang
digunakan sebagai biokatalisator untuk berbagai proses sintesis dalam sel
(http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/).
Protein adalah polipeptida (gabungan dari beberapa asam amino). Maka untuk
membentuk suatu protein diperlukan bahan dasar berupa asam amino. Polipeptida
dikatakan protein jika paling tidak memiliki berat molekul kira-kira 10.000. Di dalam
ribosom, asam amino-asam amino dirangkai menjadi polipeptida dengan bantuan
enzim tertentu. Polipeptida dapat terdiri atas 51 asam amino (seperti pada insulin)
sampai lebih dari 1000 asam amino (seperti pada fibroin, protein sutera). Macam
molekul polipeptida tergantung pada asam amino penyusunnya dan panjang
pendeknya rantai polipeptida (http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/).
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
10

11. menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik
(http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/).
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 RNAd menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan secara
skematis sebagai berikut (http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/).
Gambar 6. Dogma genetik
TRANSKRIPSI
Transkripsi adalah proses sintesa RNA dari sekuen DNA sebuah gen oleh
enzim RNA polimerase. RNA diproduksi dengan menggunakan template/anti-
sense/non-coding strand. Selama proses transkripsi, RNA disintesa melalui
polimerase NTPs. 3 - OH dari satu nukleotida bereaksi dengan 5 - fosfat dari
nukleotida yang lain, sehingga membentuk ikatan fosfodiester
(http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html).
11

12. Sintesa RNA yang diarahkan oleh DNA terjadi pada sel prokariota dan
eukriota. Pada sel prokariota, transkripsi terhenti tepat fase terminasi, ketika enzim
polimerase mencapai titik tersebut polimerase melepas RNA dan DNA. Pada sel
eukriota enzim-enzim memodifikasi kedua ujung melekul pra-mRNA. Tutup terdiri
guonosin trifosfat yang sudah dimodifikasi ditambahkan ke ujung 5  segera setelah
RNA dibuat (http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-
transkripsi.html).
Ekor poli (A) yang mengandung hingga 200 nukleotida adenin dilekatkan
pada ujung 3 , ujung yang terbentuk pemotongan di arah downstream dari terminasi
sinyal pengakhir AAUAA. Ujung-ujung termodifikasi ini membantu melindungi
RNA dari dagradasi, dan ekor poli (A) dapat mempermudah ekspor mRNA dari
nukleus Ketika mRNA mencapai sitoplasma, ujung-ujng termodifikasi bersama
protein sitoplasma tertentu mensinyal ribosom untuk melekat pada mRNA
(http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html).
DNA melakukan transkripsi agar gen asli tetap terlindung di dalam inti sel,
sementara hasil kopinya ditugaskan untuk melaksanakan pesan-pesan yang
dikandungnya dalam proses sintesis protein. Jika RNA rusak, maka akan segera
diganti dengan hasil kopian yang baru. Proses transkripsi ini terjadi di dalam inti sel
(nukleus). DNA tetap berada di dalam nukleus, sedangkan hasil transkripsinya
dikeluarkan dari nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. Namun pada
sel tumbuhan, transkripsi terjadi di dalam matriks pada mitokondria dan plastida
(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).
Pada proses transkripsi, rantai DNA digunakan untuk mencetak rantai tunggal
mRNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Enzim tersebut menempel pada
bagian yang disebut promoter, yang terletak sebelum gen. Pertama-tama, ikatan
hidrogen di bagian DNA yang akan disalin terbuka. Akibatnya, dua rantai DNA
berpisah. Salah satu DNA berfungsi sebagai pencetak atau sense, yang lain sebagai
antisense. Misalnya pencetak memiliki urutan basa G-A-G-A-C-T, dan pasangan
komplemen memiliki urutan C-T-C-T-G-A. Karena pencetaknya G-A-G-A-C-T,
12

13. maka mRNA hasil cetakannya C-U-C-U-G-A. Jadi, mRNA C-U-C-U-G-A
merupakan hasil kopian dari DNA C-T-C-T-G-A, dan merupakan komplemen dari
pencetak (http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).
Transkripsi terdiri dari tiga tahap, yaitu inisiasi (permulaan), elongasi
(perpanjangan) dan terminasi (pengakhiran) rantai RNA. Transkripsi mensintesis baik
RNAd, RNAt maupun RNAr. Namun hanya basa nitrogen yang terdapat pada RNAd
saja yang nantinya diterjemahkan menjadi asam amino (protein) (Ayu, 2007).
Inisiasi (Permulaan)
Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi
disebut sebagai promoter. Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu
mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua
sub unit ribosom (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/)
Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang
memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam
kompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan
untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang
datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa
ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, di
mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian,
proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca
ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam
amino metionin datang. tRNA masuk ke celah ribosom
(http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).
Elongasi (Pemanjangan)
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu
per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak
dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan
diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan
13

14. komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali
masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida
(http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).
Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya
dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida.
Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam
ribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi
polipeptida (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon
molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul
mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk
mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit
ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan
peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru
tiba (http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/).
Terminasi (Pengakhiran)
Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA
yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA
yang berfungsi sebagai kodon terminasi (kode stop) yang sesungguhnya. Pada sel
prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir kodon terminasi, yaitu
ketika polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA.
Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu
urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang jauh kira-kira 10 hingga 35
nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut
(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).
Sejumlah ATP diperlukan untuk membuat RNA polimerase mulai bergerak
dari ujung 3′ (ujung karboksil) berkas templat ke arah ujung 5′ (ujung amino). RNA
yang terbentuk dengan demikian berarah 5′ → 3′. Pergerakan RNA polimerase akan
14

15. berhenti apabila ia menemui urutan basa yang sesuai dengan kodon berhenti. Setelah
proses selesai, RNA polimerase akan lepas dari DNA
(http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/).
Gambar 7. Tahapan Transkripsi
TRANSLASI
Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada
pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu
polipeptida atau protein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang
menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA,
sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan
salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka.
15

16. mRNA membawa informasi urutan asam amino
(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).
Tempat translasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi
perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang
akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam
amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom
(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).
Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang
terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu.
Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap
tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA
saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asam
amino tertentu (http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).
Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi,
elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang
membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi
rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh
GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP
(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).
Insiasi
Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah
tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom.
Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang
memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam
kompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan
untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya
(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).
16

17. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak
hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk
rangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah
“ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara
berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang
membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah
ribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik
antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit
ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal
(http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).
Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu
per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Kodon RNAd pada ribosom
membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul RNAt yang komplemen
dengannya. Molekul RNAr dari subunit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu
mengkatalis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang
memanjang ke asam amino yang baru tiba. Pada tahap ini, polipeptida memisahkan
diri dari RNAt tempat perlekatannya semula, dan asam amino pada ujung
karboksilanya berkaitan dengan asam amino yang dibwa oleh RNAt yang baru masuk
(Ayu, 2007).
Saat RNA berpindah tempat, antikodonnya tetap berkaitan dengan kodon
RNAt. RNAd bergerak bersama-sama dengan antikodon ini da bergeser ke kodon
berikutnya yang akan ditranslasi. Sementara itu, RNAt sekarang tanpa asam amino
karena telah diikatkan pada polipeptida yang sedang memanjang. Selanjutnya RNAt
keluar dari ribosom. RNAd bergerak melalui ribosom ke satu arah saja, mulai dari
ujung 5’. Hal ini sama dengan ribosom yang bergerak 5’→ 3’ pada RNAd. Hal yang
penting disini adalah ribosom dan RNAd bergerak relatif satu sama lain, dengan arah
yang sama, kodon demi kodon (Ayu, 2007).
17

18. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom
mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon
stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk
menghentikan translasi (http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/).
Gambar 8. Insiasi pada proses tranlasi
Gambar 9. Translasi pada proses translasi
REPLIKASI
Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA. Saat suatu sel membelah secara
mitosis, tiap-tiap sel hasila pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti
induknya.Dengan demikian, DNA harus secara tepat direplikasi sebelum proses
pembelahan dimulai. Hipotesis mengenai replikasi DNA dikemukakan setelah
18

19. muncul model DNA heliks ganda. Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya
sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama (Ayu, 2007).
Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru
yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan. Kemungkinan terjadinya
replikasi dapat melalui tiga model. Model pertama adalah model konservatif, yaitu
dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua dua
rantai DNA baru.
Model kedua disebut model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan
rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA
lama tersebut.Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua
rantai DNA lama digunakan sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru
(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/).
Gambar 10. Model replikasi DNA
19

20. Dari ketiga model replikasi tersebut, model semikonservatif merupakan model
yang tepat untuk proses replikasi DNA. Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku
bagi organisme prokariot maupun eukariot. Pada replikasi semikonservatif tangga
berpilin mengalami pembukaan terlebih dahulu sehingga kedua untai polinukleotida
akan saling terpisah. Namun, masing-masing untai ini tetap dipertahankan dan akan
bertindak sebagai cetakan (template) bagi pembentukan untai polinukleotida baru.
Sementara itu, pada replikasi dispersif kedua untai polinukleotida mengalami
fragmentasi di sejumlah tempat. Kemudian, fragmen-fragmen polinukleotida yang
terbentuk akan menjadi cetakan bagi fragmen nukleotida baru sehingga fragmen lama
dan baru akan dijumpai berselang-seling di dalam tangga berpilin yang baru.
(http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).
Replikasi DNA prokariot
Replikasi DNA kromosom prokariot, khususnya bakteri, sangat berkaitan
dengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada E. coli, misalnya, berisi empat buah
tempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing 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 prokariot 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 (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).
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 ATP sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein
DnaB, yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi
20

21. ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan
memisahkannya (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).
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. 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 (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).
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 (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).
Begitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase III,
mereka akan segera dibuang dan celah yang ditimbulkan oleh hilangnya primer
21

22. 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 (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).
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 kemudian disegregasikan ke dalam kedua sel hasil
pembelahan (http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html).
Replikasi DNA Eukariot
Pada eukariot 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
(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).
Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi pada
eukariot 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
22

23. kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA
kromosom pada kebanyakan mamalia (http://biomol.wordpress.com/bahan-
ajar/replikasi/).
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 eukomatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalah
heterokromatin. DNA sentromir dan telomir bereplikasi paling lambat. Pola semacam
ini mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktor
inisiasi (http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).
Seperti halnya pada prokariot, 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
(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).
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
23

24. dengan imunofloresensi menggunakan antibodi yang mengenali BudR
(http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/).
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 eukariot (telomir) 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 (http://biomol.wordpress.com/bahan-
ajar/replikasi/).
DAFTAR PUSTAKA
Aryulana, Diah,dkk. Biologi 3 SMA dan MA Untuk Kelas XII. Jakarta . 2007
http://barrusweet.blogspot.com/2009/01/tugas-terstruktur-transkripsi.html. Diakses
pada tanggal 13 Desember 2010.
http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/replikasi/. Diakses pada tanggal 12
Desember 2010.
http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/. Diakses pada
tanggal 12 Desember 2010.
24

25. http://meckzozp.blogspot.com/2009/01/replikasi-dna.html. Diakses pada tanggal 12
Desember 2010.
http://substansigenetika.net/wp/tag/inisiasi/. Diakses pada tanggal 13 Desember 2010.
http://substansigenetika.net/wp/tag/f-sintesis-protein/. Diakses pada tanggal 13
Desember 2010.
http://substansigenetika.net/wp/tag/1-transkripsi/. Diakses pada tanggal 13 Desember
2010.
http://substansigenetika.net/wp/tag/2-translasi/. Diakses pada tanggal 13 Desember
2010.
25