Makalah Post Translasi Dan Pengendalian Ekspresi

8/18/2019 Makalah Post Translasi Dan Pengendalian Ekspresi

1/34

POST-TRANSLASI DAN PENGENDALIAN EKSPRESI GEN

( Post-translation and Gene Regulation)

MAKALAHUntuk Memenuhi Tugas Matakuliah Biokimia

Yang dibina oleh Prof. Dr. Subandi, M.Si dan Suhari,M.Si, Ph.D

Oleh:Hanie Vidya Christie (14!!1""#"4$%ka Budi Yuliastini (14!!1""#"&$

!NI"ERSITAS NEGERI MALANG

PROGRAM PAS#ASAR$ANA

PROGRAM ST!DI PENDIDIKAN KIMIA

Mar% &'


2/34

*A* I

PENDAH!L!AN

A. Laar *%+aan

'ada embahasan tentang asam nukleat telah di)elaskan bah*a gen

mengandung in+ormasi,in+ormasi genetik yang akan di*ariskan dari suatu

organisme atau dieksresikan dalam *u)ud si+at,si+at yang daat diamati ada

suatu organisme- .en meruakan segmen atau bagian dari molekul /0

(deoxyribonucleic acid $ yang mengandung semua in+ormasi genetik yang

dierlukan untuk sintesis roduk- 2ebagai materi genetika3 gen dalam /0

memiliki beberaa +ungsi3 yaitu1- 5ungsi .enoti: enyiman in+ormasi genetika yang akan diturunkan dari

induk keada keturunannya dari generasi ke generasi yang akan menentukan

eksresi karakteristik tertentu (+enoti$ dari keturunannya- 5ungsi ini

dilaksanakan melalui relikasi /06- 5ungsi 5enoti: /0 ber+ungsi untuk mengatur erkembangan +enoti

organisme- si+at yang mun7ul meruakan hasil interaksi gen dengan +aktor

lingkungannya- 5ungsi ini dilaksanakan melalui eksresi gen-!- 5ungsi 5ungsi e8olusioner: /0 harus mamu berubah se*aktu,*aktu

sehingga organisme yg bersangkutan daat beradatasi dengan kondisi

lingkungannya yang terus berubah-

9ksresi gen adalah rangkaian roses ener)emahan in+ormasi genetik

(dalam bentuk urutan basa ada /0 atau 0$ men)adi roduk sintesis berua

rotein atau olietida3 dan lebih )auh lagi +enotie- %n+ormasi yang

diba*a bahan genetik tidak bermakna aa un bagi suatu organisme aabila tidak

dieksresikan- 'roses eksresi gen akan menentukan si+at yang mun7ul dari suatuorganisme- 2i+at yang dimiliki oleh suatu organisme meruakan hasil roses

metabolisme yang ter)adi di dalam sel- 2el se7ara teat mamu mengatur eksresi

gen- 2el rokariot dan eukariot mamu mengatur ola eksresi gen dalam

mereson erubahan kondisi lingkungan-

2e7ara umum3 roses eksresi gen terdiri atas tahaan transkrisi /0 dan

translasi m0 menghasilkan rotein- 'rotein meruakan meruakan roduk dari

aliran in+ormasi genetik- ;ebih lan)ut roses eksresi gen terdiri dari tahaan yang

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Basa_nitrogen&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Basa_nitrogen&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/wiki/DNAhttps://id.wikipedia.org/wiki/RNAhttps://id.wikipedia.org/wiki/Proteinhttps://id.wikipedia.org/wiki/Fenotipehttps://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_genetikhttps://id.wikipedia.org/wiki/DNAhttps://id.wikipedia.org/wiki/RNAhttps://id.wikipedia.org/wiki/Proteinhttps://id.wikipedia.org/wiki/Fenotipehttps://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_genetikhttps://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Basa_nitrogen&action=edit&redlink=1


3/34

lebih sesi+ik3 antara lain transkrisi /0 (menghasilkan rimary 0$3 post

transcription modification (menghasilkan m0$3 translasi m0

(menghasilkan olietida$3 dan post translation modification (menghasilkan

olietida +ungsional$- 2etelah mengalami roses translasi3 sebagian besar

olietida mengalami suatu roses lebih lan)ut sebelum men)adi rotein

+ungsional (taha ost,translasi$- 'roses ost,translational adalah satu komonen

yang enting dari tahaan eksresi genom3 dan menguraikan +itur kun7i dari

liatan rotein3 engolahan rotein oleh embelahan roteolitik dan modi+ikasi

kimia3 dan intein enyambung- Hal ertama kali adalah olietida akan

diarahkan ke berbagai ma7am komonen selular- im3 melalui enghentian gen enyandinya-

egulasi eksresi gen ada bakteri dimulai dari roses transkrisi- %ni artinya )ika

suatu rotein (yang dikodekan oleh gen$ dierlukan3 rotein akan ditranskrisi-2edangkan )ika suatu rotein (yang dikodekan oleh gen$ tidak dierlukan3 maka

rotein tidak akan roduksi-

Organisme eukariotik dan rokariotik mengatur eksresi gennya se)ak

eriode erkembangannya- 2etia organisme multisel yang tumbuh berasal dari

satu sel yang identik yang berarti memiliki kandungan in+ormasi genetik yang

identik- Melalui roses di+erensiasi dihasilkan berbagai )aringan dan organ yang

memunyai bentuk dan +ungsi yang berbeda,beda- /alam suatu organ disintesis


4/34

suatu roduk3 sedangkan organ lain disintesis roduk yang lain- Hal ini hanya

mamu dilakukan dengan mengendalikan eksresi gen- 2aat suatu gen akti+

mensintesis rotein yang dibutuhkan3 gen lainnya daat tidak akti+ (tidak

dieksresikan$3 meskiun berasal dari satu sel genetik yang sama- ?adi *alauun

sebagian besar sel dalam suatu organisme memiliki rangkaian genetik yang sama

atau identik3 hanya se)umlah ke7il gen yang dieksresikan ada *aktu yang

bersamaan dan ada organ tertentu-

*. Ruu/an Ma/a+ah

/alam makalah ini dirumuskan beberaa masalah sebagai berikut:1- a sa)a tie,tie modi+ikasi ost translasi@6- Bagaimana erbedaan ost translasi ada .olongan /arah O3 3 B dan B@

!- Bagaimana meran7ang er7obaan untuk membedakan keemat golongandarah@

4- Bagaimana sistem eksresi gen ada sel rokariotik dan eukariotik #- Bagaimana roses engendalian eksresi gen bagi sel@&- Bagaimana mekanisme engendalian lac operon ada bakteri@A- Bagaimana alikasi engendalian eksresi gen dalam bioteknologi@

#. Tu0uan

Tu)uan enulisan makalah ini adalah:

1- Men)elaskan tie,tie modi+ikasi ost translasi6- Men)elaskan erbedaan ost translasi ada .olongan /arah O3 3 B dan B!- Meran7ang er7obaan untuk membedakan keemat .olongan /arah4- Mengetahui sistem eksresi gen ada sel rokariotik dan eukariotik #- Men)elaskan entingnya engendalian eksresi gen bagi sel-&- Men)elaskan mekanisme engendalian la7 oeron ada bakteriA- Memberikan 7ontoh alikasi engendalian eksresi gen dalam bidang

bioteknologi-


5/34

*A* II

PEM*AHASAN

A. Po/ Tran/+a/i

'rotein adalah olimer yang ber+ungsi sebagai enyususn rotolasma danstruktur tubuh lainnya3 yang daat berua en>im atau hormon- Mekanisme sintesis

ada rotein ter)adi melalui dua taha utama yaitu transkrisi dan translasi-

Transkrisi adalah en7etakan m0 oleh /03 sedangkan translasi adalah

ener)emahan kode oleh t0 berua urutan yang dikehendaki- Translasi ada

sintesis rotein menga7u ada +ase erakitan rotein dalam sel yang melibatkan

ribosom di mana 0 diter)emahkan untuk menghasilkan rantai asam

amino-Translasi bukan akhir )alur eksresi genom- 'olietida hasil translasi tidak langsung akti+3 untuk men)adi rotein akti+ atau +ungsional dalam sel maka rotein

harus diroses sekurang kurangnya satu satu dari emat tie emrosesan ada

ost translasi-. D%fini/i Po/ Tran/+a/i

Modi+ikasi ost translasi adalah erubahan yang ter)adi ada struktur

rotein setelah menyelesaikan dan eleasan olietida dari ribosom- 'olietida

mun7ul dari ribosom non,akti+3 dan sebelum menerima erannya yang aling

+ungsional di dalam sel itu harus mengalami sedikitnya satu dari emat tie roses ost,translational yaitu: 1$'rotein 5olding ('eliatan 'rotein$3 2) Proteolytic

cleavage (pemotonganproteolitik), 3) Chemi7al modi+i7ation

(modi+ikasikimia$3 dan 4$ %ntein sli7ing (embuanganintein$-

Gabar. Ti1% 1ro/%/ 1o/ran/+a/i

a. Pro%in 2o+din (P%+i1aan Pro%in)

'olietida adalah non,akti+3 samai diliat ke dalam struktur tersiernya

yang benar-'rotein +olding mengu)i emat tingkat struktur rotein (rimer3


6/34

sekunder3 tersier3 dan kuartener$ dan semua in+ormasi suatu oloetida

memerlukan struktur tiga dimensional yang di dalamnya berisi sekuen asam

amino-2ekuens asam amino ada rotein menentukan roses eliatannya-

Banyak rotein yang butuh bantuan untuk men7egah salah eliatan (mis+olding$

sebelum sintesis selesai3 dan terliat se7ara teat

'rotein +olding dimediasi oleh rotein lain3 molekul rotein yang

membantu roses +olding adalah Chaeron molekuler yaitu mengikat dan

menstabilkan rotein yang belum diliat (un+olded rotein$3 sehingga tidak

beragregat dengan rotein lain-

Chaeronin membantu roses eliatan rotein dalam sel (in 8i8o$- Begitu

dieroleh kondisi yang sesuai3 kebanyakan olietida akan segera meliatmen)adi struktur tersier yang teat karena biasanya struktur tersier ini meruakan

kon+ormasi dengan energi yang aling rendah- kan tetai3 se7ara in 8i8o

eliatan yang teat seringkali dibantu oleh rotein,rotein tertentu yang disebut

Chaeron-

Gabar .& P%r+auan 1ro%in fo+din d%nan 3aria/i on/%nra/i ur%a

/enaturasi dan naturasi kembali se7aras ontan dari suatu rotein ke7il-


7/34

(1$ Moti+ struktural sekunder rantai olietida membentuk mili detik selama

denaturasi-

(6$ Moti+ struktural sekunder saling berhubungan satu dengan yang lain dan

struktur tersier se7ara berangsur,angsur terbentuk- /engan kata lain3 rotein

mengikuti suatu tahaan eliatan- ;ebih dari satu tahaan yang mungkin

diikuti suatu rotein daat untuk terhubung se7ara benar ada struktur liatan

(ad+ord3 6$- ?ika satu struktur yang salah tidak stabil menyebabkan

struktur terbuka3 menyebabkan rotein kedua meneruskan rute yang rodukti+

ke arah kon+ormasi yang benar (.ambar 1-!$-

Gabar .4 Pro%in fo+din

'ada gambar diatas daat di)elaskan bah*a anah yang biru menun)ukkan

tahaan liatan yang benar3 ita ada sebelah kiri me*akili liatan rotein yang

salah dan sebelah kanan meruakan rotein yang akti+- 'anah yang merah

menun)ukkan arah satu kon+ormasi liatan yang salah tetai kon+ormasi ini tidak

stabil dan rotein mamu membentang se7ara arsial3 dan kembali ke liatan

tahaan yang benar3 ada akhirnya daat meneruskan kon+ormasi yang akti+-

b. #+%a3a%1ro%o+ii(P%b%+ahan Pro%o+ii)

'embelahan roteolitik memunyai dua +ungsi dalam roses translasi dari

rotein- Yang ertama untuk memindahkan otongan endek dari daerah terminal

0 dan C olyetida3 menyisakan molekul tunggal diendekkan yang terliat

dalam rotein akti+-


8/34

segmen,segmen3 sebagian atau seluruhnya meruakan rotein akti+- 'eristi*a

ini biasa ter)adi ada eukariotik tetai )arang ter)adi ada bakteri-

Gabar .5 P%b%+ahan 1ro%o+ii

'engolahan rotein dengan embelahan roteolitik- 'ada sisi kiri3 roteindiroses dengan memindahkan segmen terminal 0- 'ada beberaa rotein )uga

ter)adi ada terminal C- 'ada sisi kanan3 olyrotein diroses untuk menghasilkan

tiga rotein yang berbeda- 'roses roteolitik rotein berua rotein matur tunggal-'oses roteolitik rotein berua rotein matur tunggal- Hal ini tidak selalu

ter)adi- Beberaa rotein ada a*alnya disintesis sebagai olirotein3

olietida an)ang yang terdiri dari rangkaian rotein matur- 'embelahan

olirotein menghasilkan rotein tunggal yang memiliki +ungsi yang berbeda satusama lain-


9/34

.ambar 1-#- 'roses Translasi dengan embelahan roteolitik-($ mekanisme romelittin dalam sengatan lebah- 'anah menun)ukkan

adanya sisi yang terotong- (B$ mekanisme reroinsulin-

6. Modifia/i Kiia

Modi+ikasi kimia sederhana melibatkan enambahan kelomok kimia

ke7il (asetil3 metil atau osat$ ada satu rantai asam amino atau gugus karboksil

dari asam amino terminal di olietida (7ontoh lihat Bradsha* et al -31"$-

Modi+ikasi kimia memunyai eran regulator enting3 sebagai 7ontoh ter)adinya

osorilasi untuk mengakti+kan beberaa rotein yang terlibat dalam sinyal

tranduksi-

Tab%+ . #onoh dari 1o/-ran/+aiona+ odifia/i iia


10/34

Berikut ini adalah 7ontoh ost translasional modi+ikasi kimia dari anak 2ai

Gabar&.7 #onoh ofia/i iia 1ada ana /a1i

.ambar diatas meruakan ost translational modi+ikasi kimia dari anak

sai- Terdaat lima modi+ikasi yang ter)adi yaitu tiga metilasi dan dua asetilasi-

Metilasi dan asetilasihiston untuk menentukan struktur kromatin-

?enis lebih komlek dari modi+ikasi adalah +io/i+a/i- 'emasangan dari

sisi rantai karbohidrat besar dengan olietida (/ri7kamer and Taylor3 1"$-

da dua )enis umum glikosilasi (gambar 1-&$ :

• O,linked gly7osylation : emasangan dari suatu rantai saming gula le*at

kelomok hidroksil dari serin atau trionin asam amino-• 0,linked gly7osylation : melibatkan emasangan melalui gugus amino ada

rantai saming asaragin-


11/34

Gabar ..$%ni/-0%ni/ G+io/i+a/i

($ O,linked gly7osylation- 2truktur dihubungkan dengan asam amino serina atau

treonina- (B$ glikosilasi 0,linked gly7osylation mengakibatkan struktur gula lebih besar dibanding O,linked glikosilasi-

d. S1+i6in Pro%in (In%in 1%n8abun)

?enis terakhir dari roses ost,translational yaitu intein enyambung

(sli7ing rotein$- %ntein enyambung (sli7ing rotein$ adalah sebuah

osttranslational roses di mana sebuah intein3 olietida urutan yang dikodekan

oleh suatu inter8ensi urutan gen3 )ustru diotong dari olietida yang baru lahir-

.ambar 1-A- %ntein 'enyambung


12/34

Terdaat /ua +itur inteins ('ietroko8ski3 61$3 yaitu:

1- 2truktur dari dua intein ditentukan oleh kristalogra+i D,ray (/uan et al -3 1A


13/34

Gabar .; In%in dan E


14/34

a- %ndi8idu dengan golongan darah memiliki sel darah merah dengan antigen

di ermukaan membran selnya dan menghasilkan antibody terhada

antigen B dalam serum darahnya- 2ehingga3 orang dengan golongan darah ,

negati+ hanya daat menerima darah dari orang dengan golongan darah ,

negati+ atau O,negati+- b- %ndi8idu dengan golongan darah B memiliki antigen B ada ermukaan sel

darah merahnya dan menghasilkan antibody terhada antigen dalam serum

darahnya- 2ehingga3 orang dengan golongan darah B,negati+ hanya daat

menerima darah dari orang dengan golongan darah B,negati+ atau O,negati+-7- %ndi8idu dengan golongan darah B memiliki sel darah merah dengan

antigen dan B serta tidak menghasilkan antibody terhada antigen

mauun B- 2ehingga3 orang dengan golongan darah B,ositi+ daat

menerima darah dari orang degan golongan darah BO aaun dan disebut

resiien uni8ersal- 0amun3 orang dengan golongan darah B,ositi+ tidak

daat mendonorkan darah ke7uali ada sesama B,ositi+-d- %ndi8idu dengan golongan darah O memiliki sel darah tana antigen3 tai

memroduksi antiodi terhada antigen dan B- 2ehingga3 orang dengan

golongan darah O,negati+ daat mendonorkan darahnya keada orang dengan

golongan darah 3B3O aaun dan disebut donor Uni8ersal- 0amun3 orangdengan golongan darah O,negati+ hanya daat menerima darah dari sesame

O,negati+-

2e7ara umum3 golongan darah O adalah yang aling umum di )umai di

dunia meskiun di beberaa 0egara seerti 2*edia dan 0or*egia3 golongan darah

lebih dominan- ntigen lebih umum di )umai dibanding dengan antigen B-


15/34

Tab%+ 1%=ari/an o+onan darah %1ada ana

IbuA8ah

O A * A*

O O O3 O3 B 3 B

A O3 O3 O3 3 B3 B 3 B3 B

* O3 B O3 3 B3 B O3 B 3 B3 B

A* 3 B 3 B3 B 3 B3 B 3 B3 B

?enis enggolongan darah lain yang 7uku dikenal adalah dengan

meman+aatkan factor Rhesus atau factor Rh. 0ama ini dieroleh dari monyet )enis

hesus yang diketahui memiliki +a7tor ini ada tahun 14 oleh


16/34

I , , G OG


17/34

.ol-/arahresiien

/onor

O, OG , G B, BG B, BG

O, N

OG , N G B, N BG

B, N BG

Tab%+ . K%6o6oan 1+a/a

esiien /onor O B BO N NB N

B

*. EKSPRESI GEN

.en meruakan unit molekul /0 atau 0 dengan an)ang molekul

tertentu yang memba*a in+ormasi mengenai urutan asam amino yang lengka

suatu rotein atau yang menentukan struktur lengka suatu molekul r0 atau

t0- .en mengandung in+ormasi genetik yang daat di*ariskan dan

dieksresikan- 9ksresi gen adalah rangkaian roses ener)emahan in+ormasi

genetik men)adi roduk sintesis berua rotein atau olietida- ;ebih )auh lagi3

eksresi gen adalah roses enentuan si+at (+enoti$ dari suatu organisme oleh

gen- 2i+at yang diunyai oleh suatu organisme meruakan hasil roses

metabolisme yang ter)adi di dalam sel- 2el se7ara teat mamu mengatur eksresi

gen- 2el rokariot dan eukariot mamu mengatur ola eksresi gen dalam

mereson erubahan kondisi lingkungan- 'roses eksresi gen digunakan

organisme untuk mengatur erkembangan +enoti organisme dari genotinya3

beradatasi terhada reson lingkungan3 tanda ter)adinya kelainan dalam tubuh3

dan digunakan dalam di++erensiasi sel3 serta +ungsi biologis lainnya-


18/34

9ksresi gen dilakukan dua taha yaitu transkrisi dan translasi- 'roses

transkrisi ter)adi di dalam inti sel3 sedangkan translasi berlangsung di

sitolasma3 sehingga 0 harus dikeluarkan dari inti sel ke sitolasma- Tahaan

eksresi gen3 yaitu :

Gabar &.> Pro/%/ E/1r%/i G%n

0amun roses regulasi dan eksresi gen meruakan roses aliran

in+ormasi genetika yang komleks- gar gen daat dieksresikan3 gen dalam

/0 harus melalui serangkaian tahaan enting3 yaitu (1$ transkrisi3 dimana

/0 yang mengandung intron dan ekson harus ditranskrisikan untuk

menghasilkan primary transcript 03 (6$ modi+ikasi as7a transkrisi ( primary

0 yang mengalami sliting dan menghasilkan mature-0F m0$3 (!$

translasi m0 (menghasilkan rantai olietida rimer$3 (4$ ost translasi yang

meliuti roses emotongan3 modi+ikasi kimia*i untuk menghasilkan olietida

+ungsional dan engangkutan ke tu)uan seluler3 dan (#$ taha degradasi rotein

men)adi asam amino,asam amino yang dibutuhkan sebagai roduk akhir eksresi

gen- 2el,sel organisme eukariotik dan rokariotik mamu mengatur eksresi

gennya se)ak eriode erkembangan- Meskiun sel,sel dalam tubuh organisme

bera*al dari satu sel yang identik yang berarti memiliki kandungan in+ormasi

genetik yang identik3 namun +aktanya sel,sel tersebut mamu dieksresikan

men)adi berbagai bentuk organ3 )aringan3 dan si+at yang berbeda- /alam satu

organ daat disintesis suatu roduk3 sedangkan ada organ lain disintesis roduk

yang berbeda- Hal ini hanya mamu dilakukan dengan adanya engendalian

eksresi gen dalam sel,sel tubuh organisme-

5. P%n%nda+ian E/1r%/i G%n bai S%+


19/34

'engendalian eksresi gen meruakan asek enting bagi )asad hidu

(rokariot dan eukariot$- Tana sistem engendali yang e+isien3 sel akan

kehilangan banyak energi yang merugikan )asad hidu- /alam rokariot atau

eukariot ada dua sistem engakti+an eksresi gen yaitu eksresi gen se7ara

konstituti+ dan se7ara indukti+- .en,gen yang dieksresikan se7ara konstituti+

selalu dieksresikan dalam keadaan aaun- 2edangkan gen,gen dieksresikan

ada keadaan yang memungkinkan atau ada sesuatu yang menginduksi maka

dikenal dengan eksresi gen induksi-

A. S%+ Proario /alam sel rokariot3 se7ara umum tersusun atas atas tiga bagian utama yaitu

: daerah engendali yang disebut romoter3 bagian struktural dan terminator-'romoter adalah bagian gen yang bereran dalam mengendalikan roses

transkrisi dan terletak ada u)ung- Bagian struktural adalah bagian yang terletak

ada hilir dari romoter- Bagian inilah yang mengandung urutan /0 sesi+ik

yang akan ditranskrisi- Terminator adalah bagian gen yang terletak di sebelah

hilir dari bagian struktural yang bereran dalam engakhiran roses transkrisi-

2e7ara umum struktur gen digambarkan sebagai berikut :

Gabar &.9 Sruur %n Proario

.en,gen yang bertanggung )a*ab dalam )alur kimia tertentu biasanya

diorganisasikan dalam struktur oeron- Oeron adalah organisasi beberaa gen

struktural yang eksresinya dikendalikan satu romoter yang sama- /alam oeronterdaat oerator3 yaitu urutan nukleotida yang terletak diantara romoter dan

bagian struktural dan meruakan temat elekatan rotein reresor- Masing,

masing gen struktural tersebut mengkode rotein yang berbeda3 tetai rotein

tersebut digunakan untuk rangkaian roses metabolisme yang sama-

'engelomokkan gen,gen dalam oeron membuat sel lebih e+isien dalam

melakukan roses genetik- (ada eukariot tidak ada sistem organisasi oeron

karena setia gen struktural diatur oleh romoter sendiri$-


20/34

da dua sistem engendali genetik ada rokariot yaitu engendali ositi+

dan engendali negati+- 'engendali ositi+ adalah oeron yang daat diakti+kan

oleh roduk eksresi gen regulator (akti+ator$- 2edangkan engendali negati+

adalah oeron yang dinonakti+kan oleh roduk eksresi gen regulator (reresor$-

'roduk eksresi gen (akti+ator atauun reresor$ beker)a dengan 7ara menemel

ada sisi engikatan rotein regulator ada daerah romoter gen yang diatur-

'engikatan ini ditentukan oleh molekul e+ektor- Molekul e+ektor berua molekul

ke7il seerti asam amino3 gula atau metabolit serua- da dua )enis molekul

e+ektor yaitu induser (engakti+ eksresi gen$ dan reresor (enekan eksresi

gen$- 'engendalian ositi+ dan negati+ dibedakan men)adi dua sistem yaitu sistem

yang daat diinduksi dan sistem yang direresi-a- 2istem regulasi negati+ ada sistem eksresi gen rokariot

/ari gambar diatas daat di)elaskan bah*a ada engendalian negati+

dilakukan oleh rotein reresor yang dihasilkan oleh gen regulator- 'ada

gambar (1$ reresor ini menemel ada oerator- 'enemelanmenyebabkan 0 olimerase tidak daat melakukan transkrisi gen,

gen struktural3 sehingga oeron mengalami reresi (enekanan$- 'roses

ini akan ter)adi se7ara terus menerus selama tidak ada induser di dalam

sel- %ni disebut dengan mekanisme e+isiensi seluler karena sel tidak erlu

mengakti+kan oeron )ika memang tidak ada induser sehingga energi

seluler daat dihemat- 'ada gambar (6$ men)elaskan )ika ada induser

maka3 induser melekat ada bagian reresor dan mengubah struktur dari


21/34

reresor3 sehingga mengubah allosterik kon+ormasi molekul reresor- Hal

ini mengakibatkan reresor tidak daat menemel lagi ada oerator dan

reresor tidak mamu menghambat transkrisi3 sehingga 0

olimerase akan terus ber)alan- 'ada gambar (!$ reresor yang dihasilkan

ada gen regulator tidak berikatan dengan ko,reresor akan men)adi tidak

akti+ dan transkrisi un akan teta ber)alan- .ambar (4$ reresor yang

berikatan dengan ko,reresor ada sisi allosteriknya akan menghambat

transkrisi-

b- 2istem regulasi ositi+ ada sistem eksresi rokariot

Gabar &.; Si/% Indu/i dan R%1r%/i Pada Proario

Berdasarkan gambar diatas daat di)elaskan bah*a engendalian ositi+

oeron diakti+kan oleh roduk eksresi gen regulator- 'ada gambar (1$

men)elaskan bah*a gen regulator menghasilkan suatu akti8ator yang belum

akti+3 sehingga transkrisi tidak bisa ber)alan- 'ada gambar (6$ men)elaskan bah*a akti8ator yang dihasilkan oleh gen berikatan dengan rotein induser

sehingga akti8ator akan mengalami reakti8asi dan transkrisi un ber)alan-

'ada gambar (!$ gen regulator yang menghasilkan akti8ator yang sudah akti+

dan transkrisi un ber)alan- 'ada gambar (4$ men)elaskan bah*a akti8ator

akan berikatan dengan ko,reresor sehinggan men)adi tidak akti+3 sehingga

tidak akan ter)adi transkrisi-


22/34

'ada sel rokariot engontrolan eksresi gen memungkin indi8idu

bakteri untuk daat menyesuaikan metabolismenya dengan erubahan

lingkungan- Bakteri sangat mudah beradatasi dengan adatasi re8olusioner

(seleksi alam$ atau dengan enyesuaian +isiologis terhada erubahan

lingkungan oleh masing,masing bakteri- 2eleksi alam dari generasi ke

generasi daat meningkatkan roorsi bakteri yang beradatasi dengan

lingkungan baru-

Contoh :

Bakteri E.coli meruakan salah satu 7ontoh )asad hidu rokariotik

yang aling banyak diela)ari asek +isiologi dan molekulernya- /alam

sistem molekulernya bakteri ini memunyai sistem engendalian eksresigenetik yang menentukan kaan suatu gen tertentu diakti+kan dan

dieksresikan untuk menghasilkan suatu roduk eksresi- 2el 9- Coli yang

hidu di lingkungan yang tidak menentu dalam kolon manusia akan

menggantungkan nutriennya ada kebiasaan makan yang tidak menentu dari

inangnya- Bakteri membutuhkan asam amino trytoan untuk bertahan hidu-

?ika tidak terdaat asam amino trytoan maka bakteri akan mereson

dengan 7ara mengakti+kan )alur metabolisme untuk membuat trytoansendiri dari bahan lain- ?ika sel inang (manusia$ memakan makanan yang

mengandung asam amino trytoan3 sel bakteri berhenti memroduksi asam

amino trytoan dengan sendirinya dengan begitu sel tidak menghambur,

hamburkan energinya untuk memroduksi substansi yang daat diambil dari

larutan sekitarnya dalam bentuk yang belum )adi- ?ika lingkungan terus,menerus menyediakan seluruh tryroan yang

dibutuhkan sel3 engaturan eksresi gen )uga mulai ikut bereran serta ada

kondisi sel berhenti membuat en>im,en>im yang terdaat ada )alur

trytoan- 'engontrolan roduksi en>im ini ter)adi ada tingkat transkrisi3

sintesis m0 yang mengkode en>im,en>im ini-

*. *ai /%+ %uarioi 'engontrolan eksresi gen daat ter)adi ada setia langkah dalam )alur

dari gen ke rotein +ungsional dengan kata lain egulasi eksresi gen ada

sel eukariot dilakukan ada banyak titik engendali mulai dari transkrisi


23/34

samai as7a translasi- egulasi eksresi gen daat ditin)au dari tiga sesi3

yaitu :1- 'engendalian eksresi genetik daat ditin)au dari ! sisi3 yaitu :

1$ sinyal engendali eksresi6$ le8el engendalian eksresi!$ mekanisme engendalian

6- 2inyal engendali eksresi meliuti semua molekul yang bereranan

dalam roses engendalian eksresi3 misalnya +aktor transkrisi dan

rotein regulator khusus!- ;e8el engendalian eksresi ter)adi ada tahaan :

1$ inisiasi transkrisi dan eran)angan transkri6$ engakhiran (terminasi$ transkrisi!$ engendalian as7a,transkrisi dan

4$ engendalian selama roses translasi dan as7a translasi4- Mekanisme engendalian eksresi gen membahas roses rin7i

engendalian eksresi genetik yang meliuti interaksi antar sinyal

engendali eksresi

Gabar &.'

Rina/an

%/%+uruhan 1ro/%/

dari %/1r%/i %n

1ada /%+ %uario.

Tia le8el engendalian yangdisa)ikan ada gambartersebut meruakan

engendali otensialdimana eksresi gendaat di on atau o++,kan3 dier7eat ataudierlambat-


24/34

'engaturan eksresi gen )uga sangat enting ada sesialisasi sel

eukariot yang tersusun atas berma7am,ma7am tie sel dengan +ungsi yang

berbeda- Untuk daat men)alankan +ungsi ini3 sel harus mamu men)aga

rogram sesi+ik eksresi gen dimana gen,gen tertentu dieksresikan

sedangkan gen,gen yang lain tidak-

/alam keseluruhan organisme3 titik engendalian eksresi gen

berada ada taha transkrisi (engendalian dalam le8el transkrisi

seringkali meruakan reson dari lingkungan eksternal sel seerti hormon

atau signal molekul lainnya$-

7. P%n%nda+ian O1%ron Pada *a%ri

'engendalian atau regulasi eksresi gen daat diahami ada mekanisme

yang ter)adi ada bakteri- 2istem regulasi ertama adalah sistem regulasi Oeron

la7 ada bakteri 9- Coli oleh ?a7ob dan Monod dan dibantu rthur ada akhir

tahun 1#,an- egulasi yang umum ter)adi ada bakteri ada dua yaitu :

a- Oeron Indusible (Operon lac$9ksresi gen yang diatur ada tingkat romotor yaitu mengatur kontak

dengan romotor dengan en>im transkritase (engendali transkrisi$- b- Oeron Represible (Operon trp$

9ksresi gen yang diatur dengan 7ara menghentikan transkrisi bila

roduk transkrisi (trito+an$ sudah men7aai )umlah yang dibutuhkan-

M%ani/% 1%n%nda+ian O1%ron +ao/a 1ada 1roario

Oeron ;a7 meruakan sistem engendali eksresi gen,gen yang

bertanggung )a*ab dalam metabolisme laktosa- ?ika bakteri 9- Coli ditumbuhkan

dalam medium yang mengandung sumber karbon glukosa dan laktosa se7ara

bersama,sama maka 9- Coli akan menun)ukkan ertumbuhan yang sesi+ik seerti


25/34

ditun)ukkan dalam kur8a berikut-

Gabar &.4 Kur3a 1%rubuhan ba%ri d%nan 1o+a diau/i

'ada kur8a diatas menun)ukkan ada dua +ase eksonesial

1- 9- Coli menggunakan glukosa sebagai sumber karbon samai habis

sehingga 9- Coli men7aai stasioner ertama6- 9- Coli menggunakan laktosa samai habis

'ada +ase stasioner ertama sebenarnya yang ter)adi roses adatasi ke dua

karena mulai ter)adi roses induksi sistem oeron yang digunakan untuk

melakukan metabolisme laktosa- 'ola ini disebut ola ertumbuhan diauksik-

5ase stasioner ertama3 oeron la7 yang terdiri dari beberaa gen yang

diatur (struktural$ diakti+kan- .en struktural utama terdiri dari gen la7,J

(mengkode β,galaktosidase untuk menghidrolisis laktosa men)adi glukosa dan

galaktosa$3 la7,Y (mengkode ermease yaitu rotein membran yang mengangkut

laktosa ke dalam sel$ dan la7, (mengkode transasetilase thiogalaktosida dimana

+ungsi dalam metabolisme laktosa belum )elas-


26/34

A. R%u+a/i o1%ron +a6 /%6ara n%aif

egulasi ini dilakukan oleh rotein reresor yang dikode oleh gen ;a7

%- eresor ;a7 % (rotein tetrametrik yang tersusun atas 4 olietida yang

identik$- eresor ini menemel ada oerator la7- 'enemelan inimenyebabkan 0 olimerase tidak daat melakukan transkrisi ada gen,

gen struktural (la7 J3 la7 Y dan la7 $- sehingga oeron la7 mengalami

reresi- 'eristi*a ini disebut sebagai mekanisme e+isiensi seluler karena sel

tidak erlu mengakti+kan oeron la7 )ika laktosa tidak tersedia sehingga

energi selular daat dihemat-?ika terdaat glukosa dan laktosa maka sel akan 7enderung

menggunakan glukosa terlebih dahulu karena meruakan gula yang

sederhana sehingga langsung daat diman+aatkan dalam roses

metabolisme- 2etelah glukosa habis3 maka sel akan men7ari alternati+

sumber karbon yang tersedia yaitu melakukan metabolisme laktosa yang ada

dengan mengakti+kan sistem oeron la7- 'roses engakti+an ini disebut

induksi- %nduksi oeron la7 ter)adi dalam sel bakteri- ;aktosa dalam medium

ertumbuhan diangkut kedalam sel menggunakan en>im ermease

galaktosida- 2ehingga laktosa daat diubah men)adi allolaktosa (ikatan β,

13&$- llolaktosa ini yang bereran sebagai induser yang mengakti+kan

oeron laktosa- Meskiun belum dalam kondisi induksi seenuhnya3 roduk

eksresi oeron (β,galaktosidase dan ermease$ sudah ada *alauun dalam

)umlah sedikit-(a$ Tana laktosa : reresi eksresi gen (reresor akti+3 oeron o++$

(b$ da laktosa : deresi eksresi gen (reresor inakti+3 oeron on$


27/34

Gabar &.5 O1%ron La6 ? Sin%/i/ En@i Indu/ib%+ an T%raur2elama tidak ada roses induksi3 molekul reresor yang dikode la7 %

akan menemel ada oerator la7- danya molekul induser maka molekul

ini akan menemel ada reresor- 'enemelan ini merubah kon+ormasimolekul reresor sehingga reresor tidak menemel ada oerator la7-

/aerah oerator la7 men)adi bebas sehingga daat dile*ati oleh 0

olimerase untuk melakukan transkrisi gen la7 J3 la7 Y dan la7 -

im

tersebut ditranslasi menghasilkan β,galaktosidase3 ermease dan

transasetilase- 2elan)utnya β,galaktosidase dan ermease digunakan untuk

metabolisme laktosa-*. R%u+a/i o1%ron +a6 /%6ara 1o/iif 'ada regulasi ini3 oeron la7 diakti+kan kembali setelah ditekan samai

aras aling dasar (basal le8el$- egulasi ini memberi keuntungan bagi sel

karena oeron la7 teta dalam keadaan non akti+ selama masih tersedia

glukosa dalam )umlah banyak- 'ada oeran la73 enghilangan reresor dari

oerator tidak 7uku untuk mengakti+kan oeron sehingga dierlukan suatu

sistem yang beker)a se7ara ositi+ (memer7eat$ roses engakti+an

oeron-9- Coli ditumbuhkan dalam medium yang mengandung dua ma7am

karbon yang berbeda (glukosa dan laktosa$ maka sel tidak erlu

mengakti+kan oeron la7 karena dalam sel masih tersedia glukosa- 'roses ini

)uga ter)adi dalam ekserimen 9- Coli yang ditumbuhkan dalam medium

yang mengandung suksinat dan %'T. (%soroil thiogalaktosida$- 2truktur

%'T. memiliki struktur yang hamir sama dengan laktosa sehingga %'T.

ber+ungsi sebagai induser oeran la7- 'ada saat a*al %'T. tersedia3 β,


28/34

galaktosidase daat dieksresikan- Tetai ketika ditambahkan glukosa maka

sintesis en>im ini mengalami enurunan yang ta)am- /ugaan a*al roses ini

ter)adi disebabkan adanya katabolit glukosa (roduk eme7ah glukosa$

sehingga +enomena ini dikenal r%1r%/i aabo+i atau %f% +uo/a-

0amun3 ketika nukleotida 7M' ditambahkan bersama glukosa roses

reresi sintesis β,galaktosidase tidak ter)adi-eresi katabolit ada oeron la7 dilakukan melalui rotein

regulator yang dikenal C' (Catabolite activator protein atau C'$ dan

suatu e+ektor 7M'- 'ada 9- Coli konsentrasi 7M' yang disintesis oleh

en>im adenil siklase berkebalikan dengan konsentrasi glukosa dalam sel-

?ika konsentrasi glukosa tinggi3 maka konsentrasi 7M' rendah dan C'akan leas dari oeron la7-

Gabar &.7 Ada +ao/a, ada +uo/a (adar 6AMP r%ndah) ?

RNA La6 di/in%/i/ da+a 0u+ah %6i+

2ebaliknya3 )ika konsentrasi glukosa rendah maka konsentrasi

7M' meningkat- 'ada saat 7M' meningkat3 7M' akan berikatan

dengan C' dan mengakti+kan oeron la7- 'romoter la7 memunyai sisi

engikatan yang berbeda yaitu sisi engikatan untuk 0 olimerase dansisi engikatan untuk komleks C',CM'- 'engikatan komleks C',

CM' ada romoter membantu 0 olimerase untuk terikat ada

romoter- /iduga rotein C' mamu melakukan erubahan ada

struktur /0 dengan membengkokkan /0 sehingga mendekatkan

hubungan antara komleks C',CM' dengan 0 olimerase-

/idukung hiotesis yang menyatakan komleks C',CM' dan 0

olimerase saling bersentuhan karena keduanya melekat ada sisi yang


29/34

berdekatan di romoter-


30/34

6- 'rotein tersebut akan direson oleh sel,sel +oli7el dengan mengeksresikan

gen yang menghasilkan rotein yang bereran menentukan osisi 7alon

keala ada telur tersebut

!- 'rotein akan masuk dalam telur dan meregulasi eksresi gen,gen yangmenghasilkan m0 keala3 m0 tersebut akan berkumul ada sisi

yang akan men)adi 7alon keala- 2etelah ter)adi embuahan sel telur

berubah men)adi >igot dan ter)adi serangkaian mitosis dan eksresi gen4- Mula,mula 3m0 akan ditranslasikan menghasilkan rotein3 yang akan

menyebar keseluruh sel embrio3 tetai karena m0 keala lebih

terkonsentrasi ada u)ung bagian keala maka rotein yang dihasilkan

akan lebih banyak terdaat ada sel,sel bagian keala- 'rotein ini akan

meregulasi eksresi gen ada sel,sel embrio3 tetai adanya erbedaan

konsentrasi rotein menyebabkan ter)adinya erbedaan )umlah dan )enis

eksresikan ada sel,sel yang sesuai dengan deretan embrio tersebut- /ari

kasus ini akan terlihat adanya eksresi gen,gen sesi+ik sean)ang sumbu

dari bagian dean ke beklakang-#- /ari eksresi gen,gen tersebut akan dihasilkan se)umlah rotein yang

men)alankan metabolisme ada sel,sel (karena adanya Perbedaan eksresi

gen,gen sesi+ik sean)ang sumbu dari dean ke belakang maka akanter)adi erbedaan metabolisme dalam sel,sel berdasarkan osisi menurut

sumbu muka belakang- ntar sel ter)adi signal untuk membantu

berlangsungnya roses erkembangan sel,sel tetangganya-&- Hasil dari di++erensiasi roses ada sel,sel tersebut menghasilkan sel,sel

yang berbeda dan )uga sel,selyuang miri dan akhirnya membentuk

segmen,segmen tubuh yang mengelomokkan sel yang sama- 'roses

embentukan semen meruakan dasar untuQk di++erensiasi berikutnya- /ari

semen tersebut ada erkembangan lebih alan)ut akan membentuk organ

tubuh seerti kaki dan saya- .en,gen yang se7ara khusus bereksresi

ada masing,masing segmen selan)utnya akan membangkitkan eksresi

gen,gen lainnya yang tentunya men)adi khas untuk setia segmen- .en,

gen tersebut dinamakan gen homeotik3 yaitu gen utama yang menentukan

bagian tubuh aa yang akan terbentuk dari masing,masing segmen- .en

ini meruakan gen engontrol utama yang akan mengontrol eksesi suatu

rentetan gen yang sesungguhnya men7itakan identitas anatomis dari


31/34

bagian tubuh- Contoh ada /rosohila disebut anntenaedia3 akan

mengontrol embentukan antena serta kaki ada bagian keala dan

torsaks- .ugus gen ini tidak akan bereksresi ada bagian tubuh yang lain-

danya tangga eksresi gen3 rotein yang disintesis oleh suatu genakan mengontrol eksresi gen yang laindan se7ara berurutan mengontrol

eksresi gen untuk taha berikutnya3 meruakan aliran yang ter)adi ada

ertumbuhan dan erkembangan- Banyak ula rotein yang tidak bereran

se7ara langsung terhada gen dalam sel tersebut3 melainkan bereran

sebagai sinyal molekular yang berinteraksi memi7u eksresi gen ada sel

tetangganya-

*A* III

PEN!T!P

Berdasarkan uraian embahasan dalam makalah ini daat disimulkan

beberaa hal3 yaitu:1- 'roses ost translasi dari rotein meruakan satu komonen yang enting

dari tahaan eksresi genom3 dan daat menguraikan +itur kun7i dari

liatan rotein3 engolahan rotein oleh embelahan rotoelitik dan

modi+ikasi kimia-2. Untuk menetahui post transaltion pada olonan darah pada manusia

yan memiliki dua system yaitu system !"O yaitu olonan darah !# "#

!"# dan O dan sistem Rhesus yaitu Rhesus $ositif %Rh&' dan Rhesus

(eatif %Rh-'.


32/34

). Untuk penentuan denan menunakan sistem !"O dapat dilakukan

denan menunakan serum !nti ! %alfa'# !nti " %beta'# !nti !" %alfa-

beta'# dan !nti * %Rhesus'. +elain itu dapat menetahui olonan darah

mana yan dapat sebaai pendonor dan sebaai penerima.

4- 'engendalian eksresi gen meruakan asek enting bagi )asad hidu

(rokariot dan eukariot$- Tana sistem engendali yang e+isien3 sel akan

kehilangan banyak energi yang merugikan )asad hidu-a- Bagi sel rokariot engontrolan eksresi gen memungkin indi8idu

bakteri untuk daat menyesuaikan metabolismenya dengan erubahan

lingkungan- b- Bagi sel eukariotik3 engontrolan eksresi gen daat ter)adi ada

setia langkah dalam )alur dari gen ke rotein +ungsional#- Oeron ;a7 meruakan sistem engendali eksresi gen,gen yang

bertanggung )a*ab dalam metabolisme laktosa- Oeron la7 dikendalikan

se7ara negati+ dan ositi+-&- likasi 9ksresi gen ada lalat buah- danya tangga eksresi gen3

rotein yang disintesis oleh suatu gen akan mengontrol eksresi gen yang

lain dan se7ara berurutan mengontrol eksresi gen untuk taha

berikutnya3 meruakan aliran yang ter)adi ada ertumbuhan dan

erkembangan- Banyak ula rotein yang tidak bereran se7ara langsung

terhada gen dalam sel tersebut3 melainkan bereran sebagai sinyal

molekular yang berinteraksi memi7u eksresi gen ada sel tetangganya-


33/34

DA2TAR P!STAKA

Cambell3 0--3 ee7e3 ?-B-3 K Mit7hell3 ;-.- Tana Tahun- "ioloi Edisi ,elima ilid +atu- Ter)emahan ahayu ;estari- 66- ?akarta: 9rlangga-

htt:FFbiologimoelaoran6-blogsot-7omF61!F6Fraktikum,golongan,darah-html di akses ada hari sabtu tanggal 6& Maret 61&

htt:FFid-*ikiedia-orgF*ikiF.olonganIdarah di akses ada hari sabtu tanggal 6&Maret 61&

htt:FFlaoranraktikumbiologi1-blogsot-7omF di akses ada hari sabtu tanggal6& Maret 61&

0gili3 Y- 6- "iokimia +truktur dan /unsi "iomolekul - Yogyakarta: .raha%lmu

'age3 /a8id 2-- 1"- 'rinsi,'rinsi Biokimia 9disi


34/34

Documents

Makalah Post Translasi Dan Pengendalian Ekspresi