Laporan Praktikum Genetika Acara 12 Ekspresi gen

Laporan Praktikum Genetika

Acara 12

Ekspresi gen

Disusun Oleh :

Nama                           : Riski Meliya Ningsih

NPM                            : E1J014147

Hari/Tanggal                : Senin, 18 Mei  2015

Shift                             : Senin (10:00-12:00)

Kelompok                    : 3

Dosen Pembimbing     : Dwi Wahyuni Ganevianti

Co-As                          : Paulina Situmorang

LABORATORIUM AGRONOMI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS BENGKULU

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Dasar Teori

Gen adalah segmen segmen DNA, bahwa DNA adalah suatu polimer yang terdiri dariempat jenis monomer yang berbeda yang dinamkan nukleotida. Penurunan sifat sifat herediter memiliki basisi molekuler yaitu raplikasi persis DNA, dan menghasilkan salina salinan gen yangdapat diteruskan dari orang tua ke keturunannya. DNA dari suatu sel eukarotik dibagi lagi menjadi kromosom di dalam nucleus tersebut (Campbell, 2000).

Salah satu fungsi dasar yang harus dijalankan oleh DNA sebagai materi genetik adalah fungsi fenotipik. Artinya, DNA harus mampu mengatur pertumbuhan dan diferensiasi individu organisme sehingga dihasilkan suatu fenotipe tertentu. Fenotipe organisme sangat ditentukan oleh hasil interaksi protein-protein di dalam sel. Setiap protein tersusun dari sejumlah asam amino dengan urutan tertentu, dan setiap asam amino pembentukannya disandi (dikode) oleh urutan basa nitrogen di dalam molekul DNA. Rangkaian proses ini, mulai dari DNA hingga terbentuknya asam amino, dikenal sebagaidogma sentral genetika molekuler (Campbell, 2003).

Perubahan urutan basa di dalam molekul DNA menjadi urutan basa molekul RNA dinamakan transkripsi, sedangkan penerjemahan urutan basa RNA menjadi urutan asam amino suatu protein dinamakan translasi. Jadi, proses tanskripsi dan translasi dapat dilihat sebagai tahap-tahap ekspresi urutan basa DNA. Namun, tidak semua urutan basa DNA akan diekspresikan menjadi urutan asam amino. Urutan basa DNA yang pada akhirnya menyandi urutan asam amino disebut sebagai gen. Dengan demikian, secara kimia gen adalah urutan basa nitrogen tertentu pada molekul DNA yang dapat dieskpresikan melalui tahap-tahap transkripsi dan translasi menjadi urutan asam amino tertentu (Hasmar. 2009).

Di atas telah kita katakan bahwa sejumlah asam amino dengan urutan (sekuens) tertentu akan menyusun sebuah molekul protein. Namun, setiap molekul protein sendiri dapat dilihat sebagai gabungan beberapa subunit yang dinamakan polipeptida.

Dalam perkembangan berikutnya, setelah diketahui bahwa sebagian besar enzim tersusun dari beberapa polipetida, dan masing-masing polipeptida merupakan produk gen yang berbeda, maka konsep terbaru tentang gen yang dianut hingga kini adalah satu gen – satu polipeptida. Sebagai contoh, enzim triptofan sintetase pada Escherichia coli terdiri atas dua buah polipeptida, yaitu polipeptida α dan polipeptida β. Polipeptida α merupakan produk gen trpA, sedangkan polipeptida β merupakan produk gen trpB (Ari. 2009).

Tahap pertama ekspresi gen adalah transkripsi atau sintesis molekul RNA dari DNA (gen). Sintesis RNA mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa dengan sintesis DNA, yaitu:

1.      Adanya sumber basa nitrogen berupa nukleosida trifosfat. Bedanya dengan sumber basa untuk DNA hanyalah pada molekul gula pentosanya yang tidak berupa deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa timin tetapi tetapi digantikan oleh urasil. Jadi, keempat nukleosida trifosfat yang diperlukan adalah adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin.

2.      Adanya molekul cetakan berupa untai DNA. Dalam hal ini hanya salah satu di antara kedua untai DNA yang akan berfungsi sebagai cetakan bagi sintesis molekul RNA. Untai DNA ini mempunyai urutan basa yang komplementer dengan urutan basa RNA hasil transkripsinya, dan disebut sebagai pita antisens. Sementara itu, untai DNA pasangannya, yang mempunyai urutan basa sama dengan urutan basa RNA, disebut sebagai pita sens.

3.      Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti halnya arah sintesis DNA.

4.      Gugus 3’- OH pada suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 5’- trifosfat pada nukleotida berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester dengan membebaskan dua atom pirofosfat anorganik (PPi) (Kimball. 1994).

Tahap-tahap transkripsi

Transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi. Masing-masing akan dijelaskan sebagai berikut.

1.      Enzim RNA polimerase mengikat untai DNA cetakan pada suatu daerah yang mempunyai urutan basa tertentu sepanjang 20 hingga 200 basa. Daerah ini dinamakan promoter.

2.      Setelah mengalami pengikatan oleh promoter, RNA polimerase akan terikat pada suatu tempat di dekat daerah promoter, yang dinamakan tempat awal polimerisasi. Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan di tempat ini dan sintesis RNA pun segera dimulai.

3.      Selama sintesis RNA berlangsung RNA polimerase bergerak di sepanjang molekul DNA cetakan sambil menambahkan nukleotida demi nukleotida kepada untai RNA yang sedang diperpanjang.

4.      Molekul RNA yang baru saja selesai disintesis, dan juga enzim RNA polimerase, segera terlepas dari untai DNA cetakan begitu enzim tersebut mencapai urutan basa pengakhir (terminasi) (Tjitrasam. 1983).

Transkripsi DNA menghasilkan molekul RNA yang kemudian akan mengalami diferensiasi struktur sesuai dengan fungsinya masing-masing. Kita mengenal tiga macam RNA, yaitu

1.      RNA duta atau messenger RNA (mRNA), yang mempunyai struktur linier kecuali bagian ujung terminasinya yang berbentuk batang dan kala. Urutan basa yang dinamakan urutan penyandi (coding sequences) ini dibaca tiga demi tiga.

2.      RNA pemindah atau transfer RNA (tRNA), yang strukturnya mengalami modifikasi hingga berbentuk seperti daun semanggi. Pada salah satu kalanya, tRNA membawa tiga buah basa yang komplemeter dengan triplet kodon pada mRNA. Ketiga basa ini dinamakan antikodon. Sementara itu, pada ujung 3’-nya terdapat tempat pengikatan asam amino tertentu.

3.      RNA ribosomal atau ribosomal RNA (rRNA), yang strukturnya merupakan bagian struktur ribosom. Molekul rRNA, dan juga tRNA, dapat dikatakan sebagai RNA struktural dan tidak ditranslasi menjadi asam amino/protein. Akan tetapi, mereka adalah bagian mesin sel yang menyintesis protein (Ari. 2009).

Translasi

Bila dibandingkan dengan transkripsi, translasi merupakan proses yang lebih rumit karena melibatkan fungsi berbagai makromolekul. Oleh karena kebanyakan di antara makromolekul ini terdapat dalam jumlah besar di dalam sel, maka sistem translasi menjadi bagian utama mesin metabolisme pada tiap sel.

Translasi, atau pada hakekatnya sintesis protein, berlangsung di dalam ribosom, suatu struktur organel yang banyak terdapat di dalam sitoplasma. Molekul mRNA ditranslasi dengan arah 5’→ 3’, tetapi tidak dari ujung 5’ hingga ujung 3’. Polipeptida disintesis dari ujung amino ke ujung karboksil dengan menambahkan asam-asam amino satu demi satu ke ujung karboksil (Campbell, 2000).

Kode genetik

Penetapan triplet kodon pada mRNA sebagai pembawa informasi genetik atau kode genetik yang akan menyandi pembentukan suatu asam amino tertentu berawal dari pemikiran bahwa macam basa nitrogen jauh lebih sedikit dari pada macam asam amino. Basa nitrogen pada mRNA hanya ada empat macam, sedangkan asam amino ada 20 macam. Oleh karena itu, jelas tidak mungkin tiap asam amino disandi oleh satu basa. Begitu juga, kombinasi dua basa hanya akan menghasilkan 42 atau 16 macam duplet, masih lebih sedikit daripada macam amino yang ada. Kombinasi tiga basa akan menghasilkan 43 atau 64 triplet, melebihi jumlah macam asam amino. Dalam hal ini, satu macam asam amino dapat disandi oleh lebih dari satu macam triplet kodon.

Basa I (5’)	Basa II				Basa III (3’)
	U	C	A	G	U
U	Phe	Ser	Tyr	Cys
	Phe	Ser	Tyr	Cys	C
	Leu	Ser	Stop	Stop	A
	Leu	Ser	Stop	Trp	G
C	Leu	Pro	His	Arg	U
	Leu	Pro	His	Arg	C
	Leu	Pro	Gln	Arg	A
	Leu	Pro	Gln	Arg	G
A	Ile	Thr	Asn	Ser	U
	Ile	Thr	Asn	Ser	C
	Ile	Thr	Lys	Arg	A
	Met	Thr	Lys	Arg	G
G	Val	Ala	Asp	Gly	U
	Val	Ala	Asp	Gly	C
	Val	Ala	Glu	Gly	A
	Val	Ala	Glu	Gly	G

Tabel Kode genetik

Keterangan :

phe = fenilalanin              ser = serin        his = histidin               glu = asam glutamat
leu = leusin                       pro = prolin    gln = glutamin             cys = sistein
ile = isoleusin                   thr = treonin   asn = asparagin            trp = triptofan
met = metionin                 ala = alanin      lys = lisin                    arg = arginin
val = valin                        tyr = tirosin     asp = asam aspartat     gly = glisin 

(Kimball. 1994)

1.2    Tujuan

Mahasiswa mampu mengetahui ekspresi yang diakibatkan oleh gen-gen yang melibatkan sinsetis protein.

BAB II

METODOLOGI

2.1  Alat dan Bahan

1.      OHP

2.      Laptop

3.      ATK

2.2  Cara Kerja

Cara kerja untuk praktikum kali ini adalah dengan memperhatikan apa yang dijelaskan oleh dosen pembimbing, dan mengerjakan soal-soal yang telah disediakannya sebagai lembar kerja praktikum sepentara untuk praktikum mengenai ekspresi gen ini.

BAB III

HASIL

Koding            : T-A-C-T-T-T-T-A-C-G-C-G

1.      Templet           : A-T-G-A-A-A-A-T-G-C-G-C

2.      mRNA            : U-A-C-U-U-U-U-A-C-G-C-G

3.      Start kodon

4.      Metionin

5.      Stop kodon

6.      Tir-Gli-Sis

7.      His-Arg-Val

8.      UAC UUU UAC GCG = Tidak ada start kodon

9.      Tyr-Phe-Tyr-Ala

BAB IV

PEMBAHASAN

Dalam praktikum kali ini praktikan memperhatikan penyampaian materi yang disampaikan oleh dosen pengampu lewat laptop dan OHP yang di gunakan dan dipaparkan ke dinding. Setelah pemaparan para praktikanmengerjakan soal yang diberikan dengan koding yang sebelumnya telah ditentukan terlebih dahulu. Untuk kelompok kami menggunakan koding T-A-C-T-T-T-T-A-C-G-C-G lalu membuat templetnya sesuai koding yang telah ditentukan yaitu A-T-G-A-A-A-A-T-G-C-G-C. Setelah kami menentukan tempelate berdasakan koding masing-masing, kami menentukan mRNA-nya yaitu U-A-C-U-U-U-U-A-C-G-C-G .

Kemudian kami menentukan apakah AUG adalah start kodon atau bukan, dan jawabannya adalah start kodon dan menghasilkan protein metionin. Lalu kami menentukan macam-macam stop kodon yaitu UAA, UAG dan UGA.

Lalu berdasarkan materi yang telah diajarkan dikelas, kami menentukan kode protein yang di koding dari triplet basa yaitu ACG-UAG-GCA yaitu protein yang terbentuk adalah Treonine-Stop Kodon-Alanine. Dan juga untuk koding CAU-CGG-GUA yaitu protein yang terbentuk adalah Hiktidin-Arghinine-Valine.

Dan terakhir kami menentukan apakah ada stop kodon dan atau start kodong yang didapat dari masing-masing mRNA yang didapatkan oleh masing-masing kelompok tadi. Sedangkan di dalam kelompok kami yang menghasilkan mRNA yaitu U-A-C-U-U-U-U-A-C-G-C-G yang jika membentuk triplet basa menjadi UAC-UUU-UAC-GCG tidak menghasilkan start kodong dan ataupun stop kodon, namun membentuk protein  Tirosine-Phenilalanine-Tirosine-Alanine.

BAB V
PENUTUP

5.1  Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat ditarik dari praktikum kali ini ialah praktikan dapat mengetahui ekspresi-ekspresi yang diakibatkan oleh penerjemahan kodon genetik dan protein apa-apa saja yang dimunculkan oleh basa triplet yang telah di rubah dari DNA menjadi RNA dan akhirnya dapat menerjemahkan kode tersebut menjadi protein.

5.2  Saran

Kami mengucapkan terima kasih kepada dosen pengampu serta pihak-pihak yang membantu terselesainya laporan ini, semoga bermanfaat bagi para pembaca dan kami mengharapkan kritik dan saran demi sempurnanya laporan ini

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, dkk. 2000. Biologi Edisi Kelima Jilid 3. Erlangga: Jakarta

____________. 2003. Biologi. Erlangga: Jakarta

Kimball, Jhon W. 1994. Biologi Jilid II. Erlangga: Jakarta

Rusmendro, Hasmar. 2009. Penuntun Praktikum Genetika Tumbuhan. Fakultas
Biologi Universitas Nasional: Jakarta

Sulistyorini, Ari. 2009. Biologi 1. Balai Pustaka: Jakarta

Tjitrasam. 1983. Botani umum I. Angkasa: Bandung