PENGATUR GENETIK SINTESIS PROTEIN,FUNGSI SEL DAN REPRODUKSI SEL
1.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[1][2]. Penggunaan "gen" dalam percakapan
sehari-hari (misalnya "gen cerdas" atau "gen warna rambut")
sering kali dimaksudkan untuk alel: pilihan variasi yang tersedia oleh
suatu gen. Meskipun ekspresi alel dapat serupa, orang lebih sering menggunakan
istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipik berbeda. Gen diwariskan oleh satu individu kepada
keturunannya melalui suatu proses reproduksi, bersama-sama dengan DNA yang membawanya. Dengan
demikian, informasi yang menjaga keutuhan bentuk dan
fungsi kehidupan suatu organisme dapat terjaga
2. KODE GENETIK
Telah kita ketahui bahwa sel
menstimulir DNA untuk membetuk protein tertentu. Satu molekul protein tersusun
atas berbagai kombinasi dari 20 jenis asam amino.masing-masing asam amino.
Masing-masin asam amino mempunyai kode tertentu,sehingga diperlukan minimal 20
kode. Beadle dan tatum membuat hipotesis “triplet basa”. Satu triplet basa
adalah 3 molekul basa nitrogen yang terletak berurutan pada rantai DNA dan
merupakan kode bagi satu jenis asam amino tertentu. Triplet basa ini disebut
kodon yang merupakan kode genetik.
3. KODE DNA DI TRANSFER KE KODE
RNA – PROSES TRANSKRIPSI
Perlu kita ingat dan yakin bahwa segala
aktivitas (seperti metabolisme,reproduksi dan perkembangan) dipengaruhi oleh
enzim. Jika tubuh kekurangan salah satu enzim maka sel akan menanggapinya dan
menstimulir DNA untuk membuat enzim yang diperlukan.
Pembentuakan RNA yang sfesifik oleh
suatu segmen DNA yang spesifik (gen) disebut transkripsi.Transkripsi memerlukan
enzim RNA polymerase,triposfat ribonukleosida yang tepat (ATP,GTP,dan UTP) dan
cetakan DNA.DNA mentarnskripsi kod genetiknya pada pembentukan RNA yakni kode-kode yang merupakan rumusan urutan
asam amino dan protein yang akan disintesis.ketika melakukan trankripsi ,suatu
segmen dan “double helikx” DNA terbuka.segmen DNA ini adalah gen yang akan
diekspresikan.salah satu rantai DNA yang telah terbuka melakukan
transkripsi.Rantai DNA ini disebut “antisense strand” rantai pasangannya yang
sudah terbuka disebut “sense strand”.
Proses transkripsi berjalan sebagai
berikut : enzim RNA polymerase melekatkan diri pada bagian khusus dari molekul
DNA yang membuka spiral ganda .kemudian kedua rantai yang terjadinya
membentuk double helix terpisah pada
ikatan atom H yang berhubungan kedua basa N.
RNA polymerase ini bergerak melalui antisense
strand dari arah 3-5,sambil memasang ribonukleotida (terdapat di medium
sekitarnya dalam bentuk trifosfat,misalnya ATP) pada rantai RNA yang sedang
terbentuk dengan urutan basa N yang komplementer dengan urutan basa N pada
rantai “antisense strand” dan DNA. Dengan demikian setiap C pada DNA yang di
trankskripsikan akan disisipkan G kerantai mRNA,setiap G pada DNA disisipkan C
ke mRNA,setiap A pada DNA disisipkan U pada mRNA,dan setiap T pada DNA
disisipkan A pada RNA.
Setelah selasai,RNA melepaskan diri dari
rantai DNA yang telah ditranskripsi pada eukariot terlebih dahulu mengalami
pematangan atau prosesing,yakni pemotongan bagian-bagian tertentu dari RNA yang
tidak diperlukan dalam proses translasi. Bagian yang tidak diperlukan dan di
potong keluar ini disebut intron,sedang yang tersisa bertaut kembali membentuk
ekson.Ekson dan mRNA keluar dari nucleus masuk ke dalam sitoplasma dan mulai
berfungsi dalam proses translasi.
·
Jenis dan fungsi mRNA ada
tiga jenis RNA yang diuraikan disini,yakni:
a.Messenger (duta) RNA = mRNA
b. RNA riboisom = RNA
c. transfer RNA = tRNA
·
RNA terutama berfungsi
pada sintesis protein,yakni:
a. Bertindak
sebagai pembawa pesan ( messenger ).informasi genetik atau intruksi yang
tersandi di dalam DNA ke tempat sintesis protein ribosom. RNA berfungsi ini
ialah mRNA.
b. RNA
yang berfungsi memungkinkan tempat sintesis protein di ribosom, ialah rRNA dan
beberapa jenis protein. Ribosom di ukur dengan satuan S ( Svedberg ).
RNA
yang mengikat asam amino dalam sitoplasma dan membawanya ke posisi yang tepat
di ribosom.di mana sintesis protein berlangsung, ialah tRNA.
4. SINTESIS RNA
Enzim yang
diperlukan dalam transkripsi DNA menjadi RNA adalah RNA polymerase. Reaksi
enzimatik tersebut menghasilkan polimerase RNA dan ribonukleotida. Sekuen
nukleotida pada DNA merupakan templat atau cetakan untuk membuat sekuen
nukleotida pada RNA. RNA polimerase ada yang tidak membutuhkan templat atau
cetakan seperti poli (A) polimerase yang penting dalam ekspresi gen. Penambahan
nukleotida pada saat sintesis RNA mengikuti aturan pasangan basa: A berpasangan
dengan U; G berpasangan dengan C. Setiap penambahan satu nukleotida, ß- dan
γ-fosfat dihilangkan dari nukleotida yang baru datang, dan gugus hidroksil
dihilangkan dari ujung 3-karbon pada nukleotida, sama seperti polimerisasi DNA.
RNA polimerase merupakan komponen pusat dari kompleks inisiasi transkripsi. Setiap kali suatu gen di transkrip, suatu kompleks baru digabungkan segera pada daerah upstream dari gen. Kompleks inisiasi disusun pada posisi yang sesuai dan tidak pada sembarang tempat di genom karena lokasi target ditandai dengan sekuen nukleotida khusus yang disebut promotor yang hanya terdapat di daerah upstream dari gen. Promotor bakteria dapat langsung dikenali oleh enzim RNA polimerase, tetapi pada eukariot dan archaea suatu protein intermediet yang mengikat ke DNA diperlukan dan membentuk platform tempat RNA polimerase mengikat.
RNA polimerase merupakan komponen pusat dari kompleks inisiasi transkripsi. Setiap kali suatu gen di transkrip, suatu kompleks baru digabungkan segera pada daerah upstream dari gen. Kompleks inisiasi disusun pada posisi yang sesuai dan tidak pada sembarang tempat di genom karena lokasi target ditandai dengan sekuen nukleotida khusus yang disebut promotor yang hanya terdapat di daerah upstream dari gen. Promotor bakteria dapat langsung dikenali oleh enzim RNA polimerase, tetapi pada eukariot dan archaea suatu protein intermediet yang mengikat ke DNA diperlukan dan membentuk platform tempat RNA polimerase mengikat.
·
Pemrosesan
prekursor RNA
Kebanyakan RNA, terutama pada eukariot, awalnya disintesis
sebagai prekursor atau pre-mRNA yang harus diproses sebelum bisa menjalankan
fungsinya. Berikut ini adalah garis besar pemrosesan pre-RNA.
Modifikasi akhir terjadi selama sintesis mRNA eukariot dan archaea yang umumnya dengan penambahan nukleotida pada ujung 5′ yang disebut cap dan ekor poli A pada ujung 3′. Keduanya terlibat dalam penggabungan kompleks inisiasi translasi dari mRNA ini.
Splicing adalah penghilangan intron dari prekursor RNA. Banyak gen-gen pengkode protein pada eukariot mengandung intron dan intron ini dikopi saat gen di transkrip. Intron dihilangkan dari pre-mRNA dengan reaksi pemotongan dan penggabungan. Pre-mRNA yang tidak mengalami penghilangan intron membentuk fraksi RNA nuklear yang disebut heterogenous nuclear RNA (hnRNA). Beberapa pre-rRNA dan pre-tRNA eukariot juga mengandung intron, sama seperti transkrip pada archaea, tetapi hal tersebut jarang terdapat pada bakteri.
Pemotongan merupakan peristiwa yang penting dalam pemrosesan rRNA dan tRNA. Kebanyakan diantaranya awalnya disintesis dari unit transkripsi yang mengkhususkan diri pada lebih dari satu molekul. Oleh karena itu, pre-rRNA dan pre-tRNA harus dipotong kecil-kecil untuk menghasilkan RNA yang matang. Tipe pemrosesan ini terdapat baik pada prokariot maupun eukariot.
Modifikasi kimia dilakukan pada rRNA, tRNA, dan mRNA. rRNA dan tRNA pada semua organisme dimodifikasi dengan penambahan gugus kimia baru yang ditambahkan ke nukleotida tertentu dalam setiap RNA. Modifikasi kimia mRNA disebut RNA-editing, seperti yang terlihat pada bermacam-macam eukariot.
Pemrosesan mRNA emmpunyai pengaruh yang penting pada komposisi transkriptom. RNA editing, sebagai contoh, dapat menghasilkan suatu pre-mRNA tunggal yang diubah menjadi dua mRNA berbeda yang mengkode protein yang sangat berbeda. Peristiwa itu nampaknya tidak umum, tetapi splicing alternatif, dimana satu pre-mRNA menghasilkan dua atau lebih mRNA dengan cara penggabungan exon dengan kombinasi yang berbeda sangat umum terjadi. Dengan mekanisme ini, jumlah gen yang sedikit bisa menghasilkan protein yang lebih banyak
Modifikasi akhir terjadi selama sintesis mRNA eukariot dan archaea yang umumnya dengan penambahan nukleotida pada ujung 5′ yang disebut cap dan ekor poli A pada ujung 3′. Keduanya terlibat dalam penggabungan kompleks inisiasi translasi dari mRNA ini.
Splicing adalah penghilangan intron dari prekursor RNA. Banyak gen-gen pengkode protein pada eukariot mengandung intron dan intron ini dikopi saat gen di transkrip. Intron dihilangkan dari pre-mRNA dengan reaksi pemotongan dan penggabungan. Pre-mRNA yang tidak mengalami penghilangan intron membentuk fraksi RNA nuklear yang disebut heterogenous nuclear RNA (hnRNA). Beberapa pre-rRNA dan pre-tRNA eukariot juga mengandung intron, sama seperti transkrip pada archaea, tetapi hal tersebut jarang terdapat pada bakteri.
Pemotongan merupakan peristiwa yang penting dalam pemrosesan rRNA dan tRNA. Kebanyakan diantaranya awalnya disintesis dari unit transkripsi yang mengkhususkan diri pada lebih dari satu molekul. Oleh karena itu, pre-rRNA dan pre-tRNA harus dipotong kecil-kecil untuk menghasilkan RNA yang matang. Tipe pemrosesan ini terdapat baik pada prokariot maupun eukariot.
Modifikasi kimia dilakukan pada rRNA, tRNA, dan mRNA. rRNA dan tRNA pada semua organisme dimodifikasi dengan penambahan gugus kimia baru yang ditambahkan ke nukleotida tertentu dalam setiap RNA. Modifikasi kimia mRNA disebut RNA-editing, seperti yang terlihat pada bermacam-macam eukariot.
Pemrosesan mRNA emmpunyai pengaruh yang penting pada komposisi transkriptom. RNA editing, sebagai contoh, dapat menghasilkan suatu pre-mRNA tunggal yang diubah menjadi dua mRNA berbeda yang mengkode protein yang sangat berbeda. Peristiwa itu nampaknya tidak umum, tetapi splicing alternatif, dimana satu pre-mRNA menghasilkan dua atau lebih mRNA dengan cara penggabungan exon dengan kombinasi yang berbeda sangat umum terjadi. Dengan mekanisme ini, jumlah gen yang sedikit bisa menghasilkan protein yang lebih banyak
5.PEMASANGAN MOLEKUL RNA DARI NUKLEOTIDA
YANG DIAKTIFKAN DENGAN
MENGGUNAKAN RANTAI DNA SEBAGAI
CETAKAN – PROSES TRASKRIPSI
Transkripsi
merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan atau
sense,sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense .Rentangan DNA
yang ditranskripsi melalui moleku RNA disebut uni transkripsi. INformasi dari
DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA dihasiklan dari aktivitas enzim
mRNA polymerase.Enzim polymerase membuka pilinan kedua rantai DNA hingga
terpisah dan merangkaikan nukleotida RNA. Enzim RNA polymerase merangkai
nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5’ ? 3’,saat terjadi perpasangan basa
disepanjang cetakan DNA .urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA dimana
transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri.
6. TRANSFER RNA -
ANTIKODOM
·
tRNA.
Berbentuk daun semanggi (tangkai dengan tiga jari). [1] Pada
ujung 3' terdapat rangkaian basa ACC yang merupakan penerima asam amino (acceptor
stem), dan di simpul yang berlawanan merupakan simpul antikodon (anticodon
loop) untuk membaca kodon mRNA. [1]
·
Transfer RNA (transfer-Ribonucleic acid) atau asam ribonukleat transfer
adalah molekul Yang menginterpretasikan pesan genetik berupa
serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA dengan cara mentransfer asam-asam amino ke ribosom dalam proses translasi. [2] Dengan kata lain, tRNA merupakan molekul pembawa asam-asam amino yang akan
disambungkan menjadi rantai polipeptida. [3] Hal ini karena kemampuan tRNA dalam
membentuk kompleks dengan asam-asam amino. [1] Asam amino yang dibawa tRNA
spesifik, oleh karena itu ada sekitar 20 macam tRNA yang masing-masing membawa
asam amino yang spesifik karena di alam ada sekitar 20 asam amino yang menyusun protein. [3] Asam amino yang dibawa oleh tRNA
sesuai dengan
antikodon yang merupakan komplemen dari kodon mRNA dan akan berpasangan secara antiparalel saat translasi. [1] Saat translasi, dua molekul tRNA
akan menempel pada ribosom untuk satu molekul mRNA, dan dua asam amino yang
dibawa oleh kedua tRNA tersebut akan dirangkaikan menjadi polipeptida.[1] Inilah prinsip sintesis rantai
polipeptida. [1]
tRNA ialah salah satu dari molekul-molekul RNA selain mRNA dan rRNA yang
dimiliki oleh semua organisme selular dan berperan dalam ekspresi gen [1]. tRNA dan rRNA adalah molekul RNA
yang bukan genom (bukan molekul yang diterjemahkan). [1] Struktur primer tRNA merupakan rantai nukleotida linear dengan ukuran panjang 73
sampai 93 nukleotida dengan berat molekul total antara 25 sampai 30 kilo dalton. [1] Pada molekul tRNA terdapat
jenis-jenis basa yang tidak umum atau termodifikasi. [1] Misalnya pseudourasil dan
dihidrourasil yang merupakan modifikasi dari basa urasil. [1
7.RIBOSOMAL RNA
rRNA (Ribosome-ribonucleic acid)atau asam
ribonuklead ribosomal adalah molekul utama penyusun ribosom.rRNA dan protein
secara bersama membangun subunit-subunit ribosom yang terdiri dari subunit
kecil dan sibunit besar untuk kemudian bergabung membentuk ribosom fungsional
ketika dua subunit terikat pada mRNA saat translasi.pada prokaryot,subunit
kecil mempunyai koefisien sedimentasi sebesar 30S (unit Svedberg ) sedangkan
subunit besar mempunyai ukuran sebesar 50S,akan tetapi saat bergabung koefisien
sedimentasinya adalah 70S ( terdiri dari RNA 16S,5S,dan 32S ).pada eukaryot
subunit kecil berukuran 40S sedangkan subunit besar berukuran 60S akan tetapi
sebagai suatu kesatuan,ribosom eukaryot memiliki koefisien sedimentasi sebesar
80S (terdiri dari 18S,5S, 5,8S dan 28S ).
rRNA merupakan salah satu type dari kelompok
RNA.RNA ini merupakan RNA terbanyak yang di kandung oleh suatu sel yaitu
sekitar 83% dari RNA yang terdapat dalam suatu sel ( menyusun Ribosom ).
Ribosom terdapat di dalam sel dalam jumlah yang cukup banyak, yaitu sekitar
200.000 Ribosom yang menyusun sekitar 25% berat kering total selnya.dan sekitar
60% dari berat suatu ribosom adalah rRNA.Besarnya jumlah di pengaruhi
strukturnya yang stabil dan ukurannya yang besar.
Ribosom adalah komponen sel yang merakir
molekul tertentu dua puluh asam amino untuk membentuk protein tertentu molekul
di tentukan oleh urutan nukleotida dari sebuah RNA salah satu prinsip utama
dari biologi, sering di sebut sebagai dogma sentral dari biologi molekuler,
adalah bahwa DNA di gunakan untuk membuat RNA,yang di gunakan untuk membuat
protein. Urutan DNA dalam gen di salin
ke RNA(mRNA).Ribosom kemudian membaca informasi dalam mRNA ini dan menggunakannya
dalam membuat protein. Proses ini di kenal sebagai translasi;ribosom
menerjemahkan informasi genetic ke RNA ke protein.Ribosom melakukan ini dengan
mengikat mRNA dan menggunakannya sebagai template untuk menentukan urutan yang
benar dari asam amino dalam protein tertentu.Asam amino yang melekat pada RNA
transfer (tRNA)molekul,yang masuk salah satu bagian dari ribosom dan mengikat
keurutan menssengger RNA.asam-asam amino
kemudian bergabung terlampir bersama bagian lain dari ribosam.bergerak ribosom
sepanjang mRNA,” membaca ” urutan dan memproduksi rantai asam amino yang
sesuai.
Ribosom
di buat dari kompleks RNA dan protein yang di sebur ribonucleuproteins.Ribosom
di bagi menjadi dua subunit.subunit kecil mengikat mRNA,sedangkan subunit yang
lebih besar mengikat tRNA dan asam amino.ketika selesai membaca mRNA
ribosom,kedua subunit terpecah. Ribosom telah diklasifikasikan sebagai ribozim,
karena RNA ribosom tampaknya paling penting untuk beraktifitas transferase
peptidil yang menghubungkan asam amini bersama-sama.
Ribosom
dari bakteri archaea dan eukariota( tiga domain kehidupan di bumi ), memiliki
struktur secara segnifikan berbeda dan urutan RNA. Perbedaan-perbedaan dalam
struktur memungkinkan beberapa antibiotic dalam membunuh bakteri dengan
menghambat ribosom mereka, sementara meninggalkan ribosom manusia tidak
terpengaruh. Ribosom di dalam mitokonria sel eukariotik funsional menyerupai
banyak fitur yang ada di bakteri, mencerminkan asal-usul evolusi kemungkinan
mitokonria [2] [3] Ribosom berasl dari kata asam ribonukleat dan dalam bahasa yunani
:.soma( tubuh makna ).
8. PEMBENTUKAN PROTEIN PADA RIBOSOM – PROSES TRANSLASI
Ekspresi gen merupakan proses d imana informasi yang dikode di dalam gen
diterjemahkan menjadi asam amino selama pembentukan protein pada ribosom.selama
ekspresi gen,informasi genetik di transfer secara akurat dari DNA mealui RNA
untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik .Ekspresi
gen brupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu transkripsi dan
translasi.
a.Transkripsi Transkripsi
merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA,transkripsi terdiri dari 3
tahap yaitu :
1. Inisiasi (permulaan),Daerah DNA di mana RNA
polymerase melekat dan mengawali
transkripsi disebut sebagai promoter.suatu promoter menentukan di mana
transkripsi dimulai,juga menentukan yang mana dari kedua untai helix yang
digunkan sebagai cetakan.
2.
elongasi (emanjangan),saat RNA bergerak di sepanjang DNA,RNA membuka pilinan
helix ganda DNA,sehingga terbentuk molekul RNA yang akan lepas dari cetakan
DNA-nya.
3.
terminasi (pengakhiran) rantai mRNA,transkripsi berlangsung sampai RNA
polymerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator.terminator yang
ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA
yangberfungsi sebagai sinyal terminator yang sesungguhnya.pada sel prokariotik
,transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi,yaitu
polymerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA.sebaliknya sel
eukariotik polymerase terus melewati sinyal terminasi ,suatu urutan AAUAAA di
dalam mRNA ke titik yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida,mRNA ini
dipotong hingga erlepas dari titik tersebut.
b. Translasi
Dalam proses translasi,sel
menginterpretasikan suatu proses genetik dan membentuk protein yang
sesuai.pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul
mRNA,interpreternya adalah transfer.setiap tipe molekul tRNA menghubungkan
kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu ketika tiba di ribosom,molekul
tRNA membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya.pada ujung lain
terdapat triplet nukleotida yang disebut
antikodon,yang
berdasarkan aturan pemasangan basa,mengikatkan diri pada kodon komplementer di
mRNA.tRNAmentransfer asam amino – asam amino dari sitoplasma ke
ribosom.asosiasi kodon dan antikodon harus didahului oleh pelekatan yang benar
antara antara tRNA dengan asam amino.tRNA yang mengikatkan diri pada kodon mRNA
yang menentukan asam amino tertentu,hanya membawa asam amino tersebut ke
ribosom.tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim
spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase(aminoacil-tRNA sythesa).ribosom
memudahkan pelekatan yang sesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA
selama sintesis protein.sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan
molekul-molekul RNA yang disintesis RNA ribosomal.translasi dibagi menjadi 3
tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiai,elongasi,dan terminasi.semua
tahapan ini memerlukan factor-faktor protein yang membantu mRNA ,tRNA,dan
ribosom sesuai proses translasi.inisii dan elongasi rantai polipeptida juga
membutuhkan sejumlah energy.energi disediakan oleh GTP (guanosin
triphosphat),suatu molekul yang mirip ATP.
9. SINTESIS ZAT-ZAT LAIN DALAM SEL
Beribu-ribu protein enzim yang dibentuk dengan cara
seperti yang baru dibicarakan, pada hakekatnya mengtawasi semua reaksi-reaksi
kimia lain yang berlangsung dalam sel. Enzim-enzim ini meningkatkan sintesis
lipid, ghlikogen, purin, pirimidin, dan berate-ratus zat lainnya.
SINTESIS TRIGLISERIDA
DARI KARBOHIDRAT
Bila
karbohidrat yang masuk tbuh lebih banyak dari pada yang dapat digunakan denag
segera untuk energy atau disimpan dalam bentuk glikogen, maka kelebihannya
dengan cepat di ubah menjadi trigliserida dan kemudian disimpan dalam bentuk
tersebut didalam jaringan adipose. Sebagian besar sintesia trigliserida tejadi
dalam hati, tetapi dalm jumlah yang lebih sedikit jugs di sintesis dalam jaringan adipose.
Trigliserida yang dibentulk dalam hati kemudian terutama di transport oleh
lipprotein kejaringan adipose, tempat mereka juga disimpan sampai dibutuhkan
untuk energy.
Perubahan
asetil-KoA menjadi asam lemak. Langkah pertama pada sintes trigliserida adalah
perubahan karbohidrat menjadi asetil-KoA. Oleh karena itu tanpa memperinci
reaksi kimia denag mudah dipahami bagaimana asetil-KoA dapat di ubah menjadi
asam lemak, dikarenakan karenakjan selama degradasi normal glukosa oleh system
gliko asam lemak sebenarnya merupakan polimer besar bagian kecil dari asetil-KoA.
Penggabungan asam lemak dan α-gliserofosfat untuk membentuk trigliserida.
Setelah rantai asam lemak yang disintesis telah tumbuh mengandung 14-18 atom
karbon. Kemudian mereka berikatan dengan gliseron membentuk trigliserida. Makna
nyata dari mekanisme pembentukan trigliserida ini adalah bahwa selurah proses
diatur dalam arti yang luas oleh konsentrasi α-gliserofosfat.
Kepentingan
sintesis dan penyimpanan lemak . sintesis lemak dari karbohidrat khususnya
penting karna 2 alasan :
1.
Kemampuan berbagai sel tubuh
untuk menyimpan karbohidrat dalam bentuk glikogen umumnya rendah; hanya
beberapa ratus gram glikogen disimpan dalam hati, otot rangka, dan semua
jaringan tubuh lain bersama-sama. Oleh karna itu, sintesis lemak merupakan cara
energy karbohidrat, yang di makan berlebihan (dan protein juga), dapat disimpan
untuk digunakan kemudian.
2.
Setiap gram lemak
mengandung sekitar 2/4 kali kalori energy dibandingkan setiap gram glikoge.
Oleh karena itu, untuk berat bada tertentu, orang dapat menyimpan jauh lebih
banyak energy dalam bentuk lemak dari pada dalm bentuk karbihidrat, yang akan
penting artinya bila harus banyak bergerak.
SINTESIS GLISERIDA DARI
SEL
Banyak
asam amino dapat diubah menjadi asetil-KoA, seperti yang akan dibicarakan dalam
pembahasan ini. Protein dapat diubah menjadi trigliserida. Oleh karena itu,
bila seseorang mempunyai terlalu banyak protein dalam dietnya daria pada yang
jaringannya dapat digunakan sebagai protein atau langsung untik energy,
kelebihan protein tersebut disimpan dalam bentuk lemak.
10. PENGAWASAN FUNGSI GENETIK DAN
AKTIVITAS BIOKIMIA SEL
Pada dasarnya terdapat 2 cara
pengawasan aktivitas biokimia sel yang berbeda. Salah satu diantaranya dapat
disebut sebagai pengaturan genetik, tempat aktivitas gen-gen itu sendiri diawasi, dan lainnya dapat disebut pengaturan enzimatik,
tempat kecepatan aktivitas enzin dalam sel diawasi.
A.
PENGAWASAN AKTIVITAS ENZIM
Dengan cara yang sama inhibitor dan aktifator dapat
mempengaruhi sistem pengaturan genetik, demikian juga enzim-enzim sendiri dapat
diawasi secara langsung oleh inhibitor atau aktivator lain. Hal ini
menggambarkan mekanisme kedua tempat fungsi biokimia sel dapat di awasi.
Penghambatan enzim. Sangat banyak zat kimia yang di
bentuk di dalam sel mempunyai umpan balik langsung pada sistem enzim yang
mensintesis enzim-enzim tersebut. Hampir selalu produk yang disintesis bekerja
pada enzim berikutnya. Dengan mudah dapat disadari pentingnya penghambatan
enzim pertama ini untuk mencegah pembentukan produk antara yang tidak akan
digunakan. Proses penghambatan enzim ini adalah contoh lain pengawasan umpan
balik negatif . proses ini bertanggung jawab pada pengawasan konsentrasi
beberapa asam amino intra sel yang tidak di awasi oleh mekanisme genetik
seperti konsentrasi purin, pirimidin, vitamin, dan zat-zat lain.
Ringkasnya, terdapat dua cara tempat sel mengawasi
perbandingan dan jumlah yang tepat berbagai unsur pokok sel :
1.
Mekanisme
pengaturan genetik dan
2.
Mekanisme
pengaturan enzim.
Gen dapat di
aktifkan atau dihambat, dan juga enzim dapat di aktifkan atau dihambat. Paling
sering mekanisme pengatur ini bekerja sebagai sistem pengaturan umpan balik
yang terus-menerus mengawasi susunan biokimia sel dan memperbaikinya bila mana
perlu. Tetapi, kadang-kadang zat-zat yang bukan sel juga mengatur reaksi
biokimia intrasel dengan mengaktifkan atau menghambat satu sistem pengatur
intra sel atau lebih.
11. PENGATURAN GENETIK PENGENDALIAN FUNGSI INTRA
SELULER MELALUI REGULASI ENZIM
Fungsi gen diawasi dalam berbagai jalan. Beberapa gen
dalam keadaan normal tidak aktif, tetapi dapat diaktifkan oleh zat induser. Gen
lain secara alamiah aktif, tetapi dapat di hambat oleh zat represor.
Operon dan pengaturannya pada sintesis biokimia. Sintesis
hasil-hasil biokimia sel biasanya memerlukan serangkaian reaksi, dan
masing-masing reaksi dikatalisis oleh enzim tertentu. Pembentukan semua enzim
yang diperlukan untuk proses sintesis, selanjutnya diatur oleh serangkaian gen
yang semua terletak berurutan pada utas DNA kromosom yang sama. Daerah utas DNA
ini di namakan operon, dan gen yang bertanggung jawab untuk pembentukan
masing-masing enzim di namakan gen struktural. Kecepatan operon berfungsi untuk
transkripsi RNA, dan karna itu menggerakkan sistem enzimatik untuk proses
biokimia, ditentukan oleh adanya 2 segmen kecil lain pada utas DNA yang
masing-masing di namakan promoter dan operator. Masing-masing segmen ini
merupakan urutan nukleutida DNA spesifik, tetapi mereka sendiri tidak
berperanan sebagai template untuk pembentukan RNA. Sebagai gantinya mereka
semata-mata berfungsi sebagai unit
pengatur operon.
Mula-mula
promoter berikatan dengan RNA polimerase, yang merupakan enzim yang bergerak
sepanjang operon, untuk menyebabkan transkripsi messenger RNA yang sesuai. Akan
tetapi, terletak antara promoter dan GEN struktural adalah operator. Bila pintu
gerbang terbuka, RNA polimerase akan bergerak sepanjang operon, dan menyebabkan
proses transkripsi. Tetapi bila pintu gerbang tertutup, RNA polimerase tertahan
pada tingkat promoter dan operon tetap tidak aktif.
Mekanisme lain
untuk pengaturan transkripsi oleh operon. Variasi pada mekanisme dasar
pengaturan operon telah ditemukan dengan cepat dalam beberapa tahun terakhir
ini. Beberapa mekanisme pengaturan :
1.
Suatu zat induser
dari luar sel kadang-kadang mengaktifkan operator.
2.
Suatu gen regulator
yang terdapat di tempat lain dalam inti sel kadang-kadang mengatur operator.
3.
Inhibitor atau
induser kadang-kadang mengatur banyak operator pada saat yang sama.
4.
Beberapa proses
sintetik tidak di atur pada tingkat DNA tetapi pada tingkat RNA untuk mengatur
proses translasi pembentukan protein oleh messenger RNA.
12.SISTEM DNA – GENETIK JUGA
MENGENDALIKAN REPRODUKSI SEL
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 haliks
ganda dan berpilin ke kanan.Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul,
yaitu :
- Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
- basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (guanini = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
- gugus fosfat
Berikut susunan 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.DNA tersusun dari empat jenis monomer nukleotida.
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 sitisin(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).
- Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
- basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (guanini = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
- gugus fosfat
Berikut susunan 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.DNA tersusun dari empat jenis monomer nukleotida.
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 sitisin(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).
Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan
ikatan hidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut.karean perubahan
jumlah hidrogen ini, tidak mengehrankan 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.Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimia melalui ikatan fosfodiester.
DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu polaritas.Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain.Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antipararel.Jika digambarkan sebagai berikut :
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.Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimia melalui ikatan fosfodiester.
DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu polaritas.Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain.Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antipararel.Jika digambarkan sebagai berikut :
Replikasi DNA
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 pembelahan dimulai.Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama.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.
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 pembelahan dimulai.Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama.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.
Berikut adalah gambaran replikasi yang terjadi terhadap DNA
:
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.Perbedaan replikasi antara organisme prokariot dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA.Pada organisme eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesisdalam siklus pembelahan sel.
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.Perbedaan replikasi antara organisme prokariot dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA.Pada organisme eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesisdalam siklus pembelahan sel.
13.REPRODUKSI
SEL DIMUAI DENGAN REPLIKASI DNA
Reproduksi Sel
merupakan contoh lain bagi peranan yang terdapat dimana-mana, bahwa sistem
genetik DNA memegang semua proses kehidupan. Terdapat mekanisme pengaturan gen
dan pengaturan interna yang menentukan sifat pertumbuhan sel dam juga kapan
atau apakah sel-sel ini akan membelah untuk membentuk sel-sel baru. Dengan cara
ini, semua sistem genetik yang penting ini mengatur setiap stadium perkembangan
manusia dari satu sel ovum yang dibuahi sampai seluruh tubuh yang berfungsi.
Jadi, tema pokok untuk hidup adalah sistem geneti DNA.
Seperti kenyataan hampir pada semua peristiwa dalam sel, reproduksi juga
mulai pada inti itu sendiri. Langkah pertama adalah replikasi ( duplikasi )
motosis semua DNA dalam kromosom. Langkah selanjutnya yang mula-mula terdiri
dari pembelahan 2 pasang DNA antara dau inti yang membelah. Dan kedua adalah
pembelahan sel itu sendiri untuk membentuk dua anak sel baru.
Siklus kehidupan lengkap sel yang tidak dihambat sekitar 10-30 jam dari
pembelahan ke pembelahan, dan periode motosis berakhir kira-kira 1 ½ jam.
Periode antara 2 mitosis dinamakan interfase. Akan tetapi, dalam tubuh hampir
selalu terdapat pengawasan penghambatan yang memperlambat atau menghentikan
siklus hidup sel yang tidak dihambat dan mengakibatkan periode siklus hidup sel
bervariasi dari 10 jam, bagi sel-sel sumsum tulang yang terangsang, sampai
seluruh kehidupan tubuh manusia bagi sel-sel saraf dan otot lurik
REPLIKASI DNA. DNA mulai dibentuk sekitar 5 jam sebelum berlangsung
mitosis, membentuk 2 tiruan dari semua DNA, yang masing-masing menjadi DNA pada
2 anak sel yang baru dibentuk pada mitosis.,
Peristiwa kimia dan fisik. DNA mengalami duplikasi dengan jalan yang hampir
sama, dimana RNA dibentuk dari DNA. Pertama, dua utas heliks DNA gen ini saling
menjauhi. Kedua, tiap-tiap utas berikatan dengan keempat jenis nukleotida
deoksiribosa, dan utas komplemen DNA terbentuk.
Tahap pertama adalah replikasi (duplikasi)
semua DNA didalam kromosom. Hanya setelah tahap ini dimulai, maka mitosis dapat
berlangsung.
DNA dapat berduplikasi 5 sampai 10 jam
sebelum mitosis, dalam proses ini diselesaikan dalam .waktu 4 samapi 8 jam. DNA
hanya berproduksi sekali saja, sehingga hasil terakhir adalah tetap replikat
dari semua DNA. Replikasi ini selanjutnya menjadi DNA dari kedua sel anak yang
akan terbentuk sewaktu metosis. Setelah replikasi DNA, masih ada waktu 1 sampai 2 jam sebelum
mitosis dimulai dengan tiba-tiba. Bahkan selama metode ini, perubahan-perubahan
awal sudah mulai berlangsung yang akan
nantinya dimulai pada proses mitosis.
PERISTIWA
KIMIAWI DAN FISIK REPLIKASI DNA.
DNA direplikasi dengan cara yang
sebagian besar sama dengan transkripsi RNA dan DNA kecuali untuk beberapa perbedaan penting:
1.Kedua
rantai DNA pada setiap kromosom direplikasi, tidak hanya 1 rantai saja
2.Kedua rantai heliks DNA seluruhnya direplikasikan
dari ujung-ke ujung dan bukan hanya beberapa bagian dari rantai, seperti yang
terjadi pada transkripsi RNA oleh gen
3. Enzim utama pada reprikasi DNA adalah sebuah
kompleks dari beberapa emzim yang disebut DNA polimerase, yang sebanding dengan
RNA polimerase. DNA polinerase melekat dan bergerak sebagai rantai cetakan DNA,
sementara enzim lain DNA ligase, menyebabkan pengikatan nekleutida berikutnya
satu sama lain, menggunakan ikatan fospat berenergi tinggi untuk memberi energi
pelekatan tersebut
4.Pembentukan setiap rantai DNA baru terjadi secara
bersamaan beratus-ratus segmen sepanjang setiap dua rantai spiral sampai
seluruh rantai direplikasi. Kemudian akhir subunitdi gabung bersama – sama oleh
ensim DNA lidase
5.Setiap rantai DNA yang baru di bentuk tetap
dilekatkan oleh ikakatan hidroden longgar dengan rantai DNA asli,yang digunakan
sebagai cetakan. Oleh karena itu kedua rantai heliks DNA yang baru dibentuk
merupakan duplikat dari masing-masing rantai DNA dan masih terikat bersama.
6.Karena rantai heliks DNA dalam sebuah kromosom
kira-kira 6 cm panjangnya dan memiliki bejuta-juta dalam setiap heliks, kedua
rantai heliks DNA yang baru dibentuk ini tidak mungkin dapat diuraikan satu
sama lain bila tidak menggunakan mekanisme khusus. Penguraian ini dapat dicapai
oleh enzim yang secara periodik memotong setiap helik pada seluh panjangnya,
dan kemudian menyambung kembali heliks tadi. Jadi, kedua heliks yang baru
dibentuk menjadi terurai
PERBAIKAN DNA
“KOREKSI CETAKAN”DNA.selama beberapa jam
diantara reprikasi DNA dapat dimulainya mitosis, terdapat satu masa dimana
terjadi perbaikan yang sangat aktif, dan “pengkorek siang cetakan” dari rantai
DNA. Jadi, bila ada nukleotida DNA yang tidak tepat dipasangkan dengan nukleotida
yang tepat dipasangkan dengan nukleotida yang terdapat pada rantai asli, maka
akan ada suatu enzim khusus yang akan memotong daerah yang cacat tersebut, dan
menggantikannya dengan nukleotida pelengkap yang tepat. Proses ini dilakukan
oleh DNA polimerase dan DNA ligase yang sama, yang dipakai pada proses
replikasi. Proses pebaikan ini disebut sebagai bukti cetak DNA.
Oleh
karena perbaikan dalam koreksi ini, maka proses transkripsi jarang sekali
melakukan kesalaha. Tetapi bila terjadi kesalahan, ini yang disebut mutasi;
mutasi ini kemudian akan menyebabkan pembentukan beberapa protein yang
dibutuhkan, yang sering kali menjurus kepada fungsi sel yang abnormal, dan
bahkan kadang –kadang menyebabkan kematian sel. Namun, bila seseorang menyadari
bahwa ada 100.000 atau lebih gen di dalam genom manusia bahwa periode dari satu
generasi manusia kegenerasi lain kira-kira 30 tahun, seseorang masih akan
mengharapkan mutasi sebanyak 10 kali
atau lebih dalam penerimaan genom dari orang tua keanak. Akan tetapi,karena
masi ada proteksi lebih lanjut, setiapgenom manusia di wakili oleh dua
perangkap kromosom yang terpisah dari gen yang hampir identik. Oleh karena itu,
satu masi fungsional dari setiap pasang kromosom hampir selalu tersedia untuk
anak, walau pun mutasi.
14. KROMOSON dan REPLIKASINYA
Masing-masing
heliks DNA yang terdapat didalam nukleus dikemas sebagai kromosom tunggal. Sel
manusia mengandung 46 kromosom yang tersusun dalam 23 pasang. Kebanyakan gen
dalam kedua kromosom dari setiap pasang itu identik atau hampir identik satu
antara lainnya, sehingga dikatakan bahwa gen yang berbeda juga terdapat dalam
pasangan, walaupun pernyataan ini bukan pada tempatnya.
Selain DNA
yang terdapat dalam kromosom, juga di jumpai banyak sekali protein, yang
terutama terdiri atas banyak sekali molekul-molekul kecil yang bermuatan
fositif yang disebut histon. Histon ini tersusun menjadi inti kecil, yang
menyerupai kumparan. Segmen kecil dari setiap heliks DNA secara berurutan
mengelilingi inti satu persatu. Selama mitosis, ini berikutnya dikemas oleh
inti yang lain, sehingga memungkinkan terbentuknya molekul DNA yang sangat
panjang. Dengan panjang linear 6 cm dan berat molekul kira-kira 60 bilium, yang
dikemas dalam bentuk kromosom kitotik dan yang tergulung dan yang terlipat,
sehingga panjangnya hanya beberapa meter 1/10.000 dari panjang DNA yang di
rengangkan.
Inti
histon, seperti yang telah dibahas sebelumnya, memainkan peranan penting dalam
regurasi aktifitas DNA karena selama DNA di kemas secara ketat, DNA tidak dapat
berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan RNA atau reprikasi DNA yang baru.
Lebih lanjut, beberapa protein pengatur dapat mencairkan segmen-segmen kecil
membentuk RNA pada suatu waktu.
Beberapa
rotein nonhiston juga merupakan komponen utama kromosom, berfungsi sebagai
protein sruktural kromosom dan, hubungan dengan mesin pengatur genetik, sebagai
aktivator, inhibitor, dan enzim.
Replikasi
kromosom secara keseluruhan terjadi selama beberapa menit berikutnya selama
replikasi rantai heliks DNA; rantai heliks DNA mengumpulkan molekul-molokul
protein yang baru dibutuhkan. Kedua kromosom yang baru terbentuk tetap melekat
secara temporer satu sama lain (sampi waktu mitosis) pada tempat yang disebut
sentromer, terletak dengan pusatnya. Duplikat ini , walau pun masih merupakan
kromosom yang melekat disebut sebagai kromatip.
15.
MITOSIS
Mitosis adalah proses pembahagian genom yang telah digandakan oleh sel ke
dua sel identik yang dihasilkan oleh pembelahan sel. Mitosis
umumnya diikuti sitokinesis yang membagi sitoplasma danmembran sel.
Proses ini menghasilkan dua sel anak yang identik, yang memiliki distribusi
organel dan komponen sel yang nyaris sama. Mitosis dan sitokenesis merupakan
fasa mitosis (fase
M) pada siklus sel,
di mana sel awal terbagi menjadi dua sel anakan yang memiliki genetik yang sama
dengan sel awal.
Mitosis terjadi
hanya pada sel eukariot. Pada
organisme multisel, sel somatik mengalami mitosis, sedangkan sel kelamin (yang akan menjadi sperma pada jantan atau sel telur pada betina) membelah diri melalui
proses yang berbeda yang disebut meiosis. Sel prokariot yang tidak memiliki nukleus menjalani
pembelahan yang disebut pembelahan biner.
Karena sitokinesis umumnya terjadi setelah mitosis,
istilah "mitosis" sering digunakan untuk menyatakan "fase
mitosis". Perlu diketahui bahwa banyak sel yang melakukan mitosis dan
sitokinesis secara terpisah, membentuk sel tunggal dengan beberapa inti. Hal
ini dilakukan misalnya oleh fungi dan slime moulds. Pada hewan,
sitokinesis dan mitosis juga dapat terjadi terpisah, misalnya pada tahap
tertentu pada perkembangan embrio lalat buah.
Hasil utama dari
mitosis adalah pembagian genom sel awal kepada dua sel anakan. Genom terdiri
dari sejumlah kromosom, yaitu kompleks DNA yang berpilin rapat yang mengandung
informasi genetik vital untuk menjalankan fungsi sel secara benar. Karena tiap
sel anakan harus identik secara genetik dengan sel awal, sel awal harus
menggandakan tiap kromosom sebelum melakukan mitosis. Proses penggandaan
terjadi pada pertengaha intefase, yaitu fase sebelum fase mitosis pada siklus sel.
Setelah
penggandaan, tiap kromosom memiliki kopi identik yang disebut sister chromatid, yang
berlekatan pada daerah kromosom yang disebut sentromer. Sister chromatid itu sendiri tidak dianggap sebagai
kromosom.
Pembelahan mitosis
Pembelahan mitosis menghasilkan sel anakan yang
jumlah kromosomnya sama dengan jumlah kromosom sel induknya, pembelahan mitosis
terjadi pada sel somatic (sel penyusun tubuh).
Sel – sel tersebut juga memiliki kemampuan yang berbeda – beda dalam melakukan pembelahannya, ada sel – sel yang mampu melakukan pembelahan secara cepat, ada yang lambat dan ada juga yang tidak mengalami pembelahan sama sekalisetelah melewati masa pertumbuhan tertentu, misalnya sel – sel germinatikum kulit mampu melakukan pembelahan yang sangat cepat untuk menggantikan sel – sel kulit yang rusak atau mati. Akan tetapi sel – sel yang ada pada organ hati melakukan pembelahan dalam waktu tahunan, atau sel – sel saraf pada jaringan saraf yang sama sekali tidak tidak mampu melakukan pembelahan setelah usia tertentu. Sementara itu beberapa jenis bakteri mampu melakukan pembelahan hanya dalam hitungan jam, sehingga haya dalam waktu beberapa jam saja dapat dihasilkan ribuan, bahkan jutaan sel bakteri. Sama dnegan bakteri, protozoa bersel tunggal mampu melakukan pembelahan hanya dalam waktu singkat, misalkan amoeba, paramecium, didinium, dan euglena.
Pada sel – sel organisme multiseluler, proses pembelahan sel memiliki tahap – tahap tertentu yang disebut siklus sel. Sel – sel tubuh yang aktif melakukan pembelahan memiliki siklus sel yang lengkap. Siklus sel tersebut dibedakan menjadi dua fase(tahap ) utama, yaitu interfase dan mitosis. Interfase terdiri atas 3 fase yaitu fase G, ( growth atau gap), fase S (synthesis), fase G2(growth atau Gap2).
Pembelahan mitosis dibedakan atas dua fase, yaitu kariokinesis dan sitokinesis, kariokinesis adalah proses pembagian materi inti yang terdiri dari beberapa fase, yaitu Profase, Metafase, dan Telofase. Sedangkan sitokinesis adalah proses pembagian sitoplasma kepada dua sel anak hasil pembelahan.
Sel – sel tersebut juga memiliki kemampuan yang berbeda – beda dalam melakukan pembelahannya, ada sel – sel yang mampu melakukan pembelahan secara cepat, ada yang lambat dan ada juga yang tidak mengalami pembelahan sama sekalisetelah melewati masa pertumbuhan tertentu, misalnya sel – sel germinatikum kulit mampu melakukan pembelahan yang sangat cepat untuk menggantikan sel – sel kulit yang rusak atau mati. Akan tetapi sel – sel yang ada pada organ hati melakukan pembelahan dalam waktu tahunan, atau sel – sel saraf pada jaringan saraf yang sama sekali tidak tidak mampu melakukan pembelahan setelah usia tertentu. Sementara itu beberapa jenis bakteri mampu melakukan pembelahan hanya dalam hitungan jam, sehingga haya dalam waktu beberapa jam saja dapat dihasilkan ribuan, bahkan jutaan sel bakteri. Sama dnegan bakteri, protozoa bersel tunggal mampu melakukan pembelahan hanya dalam waktu singkat, misalkan amoeba, paramecium, didinium, dan euglena.
Pada sel – sel organisme multiseluler, proses pembelahan sel memiliki tahap – tahap tertentu yang disebut siklus sel. Sel – sel tubuh yang aktif melakukan pembelahan memiliki siklus sel yang lengkap. Siklus sel tersebut dibedakan menjadi dua fase(tahap ) utama, yaitu interfase dan mitosis. Interfase terdiri atas 3 fase yaitu fase G, ( growth atau gap), fase S (synthesis), fase G2(growth atau Gap2).
Pembelahan mitosis dibedakan atas dua fase, yaitu kariokinesis dan sitokinesis, kariokinesis adalah proses pembagian materi inti yang terdiri dari beberapa fase, yaitu Profase, Metafase, dan Telofase. Sedangkan sitokinesis adalah proses pembagian sitoplasma kepada dua sel anak hasil pembelahan.
1. Kariokinesis
Kariokinesis selama mitosis menunjukkan cirri yang berbeda – beda pada tiap
fasenya. Beberapa aspek yang dapat dipelajari selama proses pembagian materi
inti berlangsung adalah berubah – ubah pada struktur kromosom,membran inti,
mikro tubulus dan sentriol. Cirri dari tiap fase pada kariokinesis adalah:
a) Profase
1. Benang – benang kromatin berubah menjadi kromosom. Kemudian setiap kromosom membelah menjadi kromatid dengan satu sentromer.
2. Dinding inti (nucleus) dan anak inti (nucleolus) menghilang.
3. Pasangan sentriol yang terdapat dalam sentrosom berpisah dan bergerak menuju kutub yang berlawanan.
4. Serat – serat gelendong atau benang – benang spindle terbentuk diantara kedua kutub pembelahan.
a) Profase
1. Benang – benang kromatin berubah menjadi kromosom. Kemudian setiap kromosom membelah menjadi kromatid dengan satu sentromer.
2. Dinding inti (nucleus) dan anak inti (nucleolus) menghilang.
3. Pasangan sentriol yang terdapat dalam sentrosom berpisah dan bergerak menuju kutub yang berlawanan.
4. Serat – serat gelendong atau benang – benang spindle terbentuk diantara kedua kutub pembelahan.
b) Metafase
Setiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatida menuju ketengah sel dan berkumpul pada bidang pembelahan (bidang ekuator), dan menggantung pada serat gelendong melalui sentromer atau kinetokor.
Setiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatida menuju ketengah sel dan berkumpul pada bidang pembelahan (bidang ekuator), dan menggantung pada serat gelendong melalui sentromer atau kinetokor.
c) Anafase
Sentromer dari setiap kromosom membelah menjadi dua dengan masing – masing satu kromatida. Kemudian setiap kromatida berpisah dengan pasangannya dan menuju kekutub yang berlawanan. Pada akhir nanfase, semua kroatida sampai pada kutub masing – masing.
d) Telofase
Pada telofase terjadi peristiwa berikut:
1.
Kromatida yang berada jpada kutub berubah menjasadi benang –
benangkromatin kembali.
2.
Terbentuk kembali dinding inti dan nucleolus membentuk dua inti
baru.
3.
Serat – serat gelendong menghilang.
4.
Terjadi pembelahan sitoplasma (sitokenesis) menjadi dua bagian,
dan terbentuk membrane sel pemisah ditengah bidang pembelahan. Akhirnya ,
terbentuk dua sel anak yang mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan kromosom
induknya.
Hasil mitosis:
1. Satu Sel induk yang diploid (2n) menjadi 2 sel anakan yang masing – masing diploid.
2. Jumlah kromosom sel anak sama dengan jumlah kromosom sel induknya.
1. Satu Sel induk yang diploid (2n) menjadi 2 sel anakan yang masing – masing diploid.
2. Jumlah kromosom sel anak sama dengan jumlah kromosom sel induknya.
2 Sitokinesis
Selama sitokinesis berlangsung, sitoplasma sel hewan dibagi menjadi dua melalui
terbentuknya cincin kontraktil yang terbentuk oleh aktin dan miosin pada bagian
tengah sel. Cincin kontraktil ini menyebabkan terbentuknya alur pembelahan yang
akhirnya akan menghasilkan dua sel anak. Masing – masing sel anak yang
terbentuk ini mengandung inti sel, beserta organel – organel selnya. Pada
tumbuhan, sitokinesis ditandai dengan terbentuknya dinding pemisah ditengah –
tengah sel. Tahap sitokinesis ini biasanya dimasukkan dalam tahap telofase.
Keterangan:
(a) Sitokinesis pada hewan
(b) Sitokinesis pada tumbuhan
16.PENGENDALIAN
PERTUMBUHAN SEL DAN REPRODUKSI
Kita semua mengetahui bahwa sel-sel tertentu tumbuh dan bereproduksi setiap
waktu, seperti sel-sel pembentuk darah dari sumsum tulang, lapisan germinativum
kulit, dan epitel usus. Akan tetapi, banyak sel lain, seperti sel otot polos, mungkin
tidak bereproduksi selama bertahun-tahun. Beberapa sel, seperti neuron dan sebagian besar sel otot lurik, tidak bereproduksi sepanjang kehidupan seseorang, keduali selama masa kehidupan fetus. Pada beberapa jaringan, insufisiensi dari beberapa jenis sel menyebabkan sel-sel ini tumbuh dan bereproduksi dengan cepat sampai jumlah sel yang sesuai tersedia kembali. Sebagai contoh, tujuh perdelapan hati dapat diangkat melalui pembedahan, dan sel-sel sisa yang berjumlah seperdelapan akan tumbuh dan membelah sampai massa hati kembali hampir normal. Hal yang sama terjadi untuk hampir semua sel kelenjar, sel sumsum tulang, jaringan subkutan, epitel intestinal, dan hampir jaringan lain apapun kecuali sel yang berdiferensi baik, seperti sel saraf dan sel otot. Kita hanya mengetahui sedikit mengenai mekanisme yang mempertahankan
jumlah berbagai jenis sel yang berbeda dalam tubuh dengan tepat. Akan tetapi, penelitian telah menunjukkan paling sedikit ada tiga cara pengendali pertumbuhan.
1. Faktor-faktor pertumbuhan yang berasal dari bagian tubuh yang lain. Beberapa faktor pertumbuhan ini bersirkulasi dalam darah, tetapi yang lain berasal dari jaringan yang berdekatan. Sebagai contoh, sel epitel daari beberapa kelenjar, seperti pankreas, akan gagal tumbuh tanpa fakktor pertumbuhan dari jaringan penyambung yang terletak di bawah kelenjar.
2. Sebagian besar sel akan berhenti tumbuh bila sel kehabisan ruangan untuk tumbuh. Keadaan ini terjadi saat sel tumbuh dalam kultur jaringan. Sel tumbuh sampai sel berkontak dengan benda padat dan kemudian pertumbuhan berhenti.
3. Sel yang tumbuh dalaam kultur jaringan sering berhenti tumbuh bila sejumlah kecil sekret sel sendiri terkumpul dalam medium kultur.
Pengaturan Ukuran Sel
Ukuran sel ditentukan hampir seluruhnya oleh jumlah DNA yang berfungsi di
dalam sel. Bila replikasi DNA tidak terjadi, sel tumbuh sampai ukuran tertentu dan selanjurnya bertahan pada ukuran tersebut. Sebaliknya, dengan menggunakan bahan kimia kolkisin, pencegahan pembentukan gelendong mitosis dapat dimungkinkan dan oleh karena itu, dapat mencegah mitosis walaupun replikasi DNA berlanjut terus. Pada kejadian ini, nukleus mengandung jumlah DNA yang jauh lebih besar dari jumlah normal dan sel tumbuh lebih besar menurut perbandingan. Diduga bahwa keadaan ini semata-mata dihasilkan dari peningkatan produksi RNA dan protein sel, yang selanjutnya akan menyebabkan sel tumbuh lebih besar.
17.DEFERENSIASI
SEL KANKER
Hal-hal yang dapat disimpulkan dari diferensiasi sel adalah :
Karakteristik khusus pertumbuhan sel dan pembelahan sel adalah direrensiasi sel,
yang berarti perubahan sifat fisik dan fungsi sel sewaktu sel berproliferasi dari embrio untuk membentuk struktur tubuh yang berbeda-beda.
Teori yang paling awal dan paling sederhana untuk menjelaskan diferenssiasi
adalah bahwa kemposisi genetik dari nukleus mengalami perubahan selama generasi sel berikutnya dalam cara yang sedemikian rupa sehingga satu sel anak mewarisi sebuah perangkat gen yang berbeda dari sel anak yang lain.
Teori ini sekarang sudah disangkal dalam banyak hal tetapi dilukiskan paling baik
khususnya melalui penelitian sederhana berikut ini. Nukleus dari sebuah sel mukosa intestinal kodok, bila diimplantasikan melalui pembedahan ke dalam ovum kodok dimana nukleus yang sebenarnya telah diangkat, sering menyebabkan pembentukan kodok yang normal. Hal ini mendemonstrasikan bahwa bahkan sel mukosa intestinal, yang merupakan sel yang berdiferensiasi baik, masih membawa semua informasi genetik yang dibutuhkan untuk perkembangan semua struktur yang dibutuhkan dalam tubuh kodok.
Oleh karena itu, sudah jelas bahwa diferensiasi tidak dihasilkan dari hilangnya
gen tetapi dari penekanan secara selektif operon genetik yang berbeda. Sesungguhnya, dengan mikrograaf elektron dapat diduga bahwa beberapa segmen rantai heliks DNA yang bergulung di sekitar inti histon menjadi begitu padat sehingga rantai heliks DNA tidak akan terurai lagi untuk membentuk molekul RNA. Satu dugaan penyebab efek ini adalah sebagai berikut :Diduga bahwa genom sel berawal pada tahap diferensiasi sel tertentu untuk menghasilkan sebuah protein regulator yang kemudian akan menekan sekelompok gen terseleksi selamanya. Oleh karena itu, gen yang ditekan tidak akan berfungsi lagi. Tanpa memperhaatikan mekanismenya, sebagian besar sel manusia yang matang menghasilkan kira-kira 8000 sampai 10.000 protein, namun bila seluruh gen aktif
maka dapat dihasilkan protein sebanyak 100.000 atau lebih.
