gambar bakteri

ada yang marah

gado gado

green force

METABOLISME DAN GENETIKA KUMAN

METABOLISME DAN GENETIKA KUMAN

 

METABOLISME

1.      Jelaskan untuk apa energi bagi makhluk hidup dan dari mana energi itu diperoleh!

Untuk bisa hidup sel bakteri membutuhkan energi.

Fungsi energi adalah :

·         Untuk bergerak (bagi kuman yang motil)

·         Menghasilkan panas

·         Untuk sintesis:

·         Molekul penyusun sel

·         Molekul biologis (enzim molekul pengakut)

·         Energi yang diperoleh berasal dari:

·         Cahaya, merupakan energi diperoleh melalui proses fotosintesis

·         Reaksi oksidasi reduksi senyawa organis atau anorganis

 

2.      Sebutkan dan jelaskan pembagian bakteri atas dasar kebutuhan akan karbon dan energi! Gambarkan juga dalam bentuk tabel!

Atas dasar kebutuhan karbon dan energi bakteri terbagi atas:

a.       Autotropic bacteria (lithotropic) membutuhkan CO₂ sebagai sumber karbon. Energi berasal dari cahaya atau oksidasi material organic. Golongan ini terbagi:

·      fotosynthetic authotrof (photolithotrops): memperoleh energy dari aktifitas sintetik dengan popyrin yang sejenis dengan klorofil pada tumbuhan hijauan daun.

·      chomosynthetic autotrops (chemolitotrops): memperoleh energy dari reaksi oksidasi reduksi menggunakan electron donor dari senyawa anorganis sederhana H2, H2S, S, NH3.

b.      Heterotropic bacteria (oreganotrophic): tidak bisa menggunakan CO₂ sebagai sumber karbon. Karbon berasal dari mol organic kompleks seperti glukosa sebagai donor elektron.

	AUTHOTROPHS	HETEROTROPHS
Kebutuhan akan CO2	Membutuhkan CO2 sebagai sumber karbon.	Tidak membutuhkan CO2  sebagai sumber karbon
Sumber energi	Cahaya atau oksidasi material organic	Mol  organic kompleks seperti glukosa sebagai donor elektron

 

3. Apa yang dimaksud dengan metabolisme dan sebutkan serta jelaskan pembagian metabolisme tersebut?

Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang dilakukan oleh sel yang menghasilkan energi dan yang menggunakan energi untuk sintesis komponen-komponen sel dan untuk kegiatan-kegiatan seluler, seperti pergerakan. Metabolisme dibagi menjadi 2 yakni katabolisme dan anabolisme. Katabolisme merupakan reaksi perubahan dari molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Contohnya adalah pemecahan protein menjadi asam amino. Sedangkan anabolisme merupakan peristiwa perubahan dari molekul sederhana menjadi molekul kompleks contohnya sintesis protein, sintesis lemak, dan glukogenesis.

 

4.  Hitung berapa ATP yang dihasilkan dalam suatu reaksi oksidasi bila pada reaksi tersebut dihasilkan 720 kalori?

1 ATP bila difosforilasi akan menghasilkan 8000 kalori. Jadi 720 kalori dalam suatu reaksi oksidasi dihasilkan :

1/8000 = ATP/720

ATP = 720/8000 = 0,09 kalori

 

5.     Beri contoh reaksi oksidasi reduksi dari bahan:

a.    Organic

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ ¨ CO₂  + 6H₂O + 675Kcal

(Glukosa)

b.   Anorganik

H₂S + 2O₂ ¨ H₂SO₄ + E

 

6.     Jelaskan tentang reaksi oksidasi dihubungkan dengan elekteron-energy-atom hydrogen!

Dalam sel, reaksi oksidasi reduksi berlangsung dengan spontan, dan energi kimia yang menyertai reaksi kimia diubah menjadi energi listrik. Bila potensial diberikan pada sel dalam arah kebalikan dengan arah potensial sel, reaksi sel yang berkaitan dengan negatif potensial sel akan diinduksi. Salah satu penyebab kerusakan sel/jaringan adalah akibat  pembentukan radikal bebas. Radikal bebas adalah produk antara yang terbentuk dalam berbagai proses reaksi dari metabolisme sel Radikal bebas juga adalah suatu atom, gugus atom atau molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbital paling luar

 

7.     Sebutkan senyawa-senyawa kimia yang kaya energy?

-      ATP

-      ADP

-      AMP

-      NTP (Nukleusida Triphosphat )

-      NADH

 

8.     Atas dasar kebutuhan akan oksigen dan sinar matahari untuk memproduksi energi bakteri terbagi 3, sebutkan! Uraikan masing-masing jalur metabolisme yang dilalui ke 3 cara bakteri memperoleh energi tersebut!

             a)       Bakteri obligat anaerob

Metabolisme hanya fermentatif, tidak mempunyai enzim superoxida dismutase (SOD), dikultur dengan menggunakan sungkup anaerob seperti choppet meal dan  thioglikolat. Contoh : Clostridium tetani.

            b)       Bakteri aerotoleran anaerob

Tidak mati dengan paparan oksigen karena mempunyai SOD yang mencegah akumulasi ion superoxide.

Contoh : Clostridium histolyticum

             c)       Bakteri fakultatif anaerob

Bisa hidup baik pada kondisi aerob atau anaerob dan mempunyai enzim katalase. Pada aerob metabolisme dilakukan secara respirasi dan electron aseptor terminalnya adalah oksigen. Sedangkan pada anaerob metabolisme dilakukan secara fermentative dan electron aseptornya bukan oksigen.

Contoh : Enterobacteriaceae

            d)       Bakteri obligat aerob

Bakteri yang memerlukan oksigen untuk tumbuh dan mempunyai enzim SOD juga katalase.

Contoh : Pseudomonas aeruginosa non fermentative Aerobic bacilli

             e)       Bakteri mikroaerofilik

Bakteri yang tumbuh baik pada tekanan oksigen rendah, pada tekanan oksigen tinggi maka pertumbuhannya terhambat. Dikultur menggunakan sungkup lilin.

Contoh : Neisseria gonorrhoeae

 

9.     Dalam proses fermentasi telah terjadi reaksi apa dengan apa dan menjadi apa? Senyawa kaya energy yang digunakan dalam reaksi tersebut berasal dari mana?

Melalui glikolisis

1 molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul asam piruvat disertai pembentukan 2NADH+H⁺

Asam piruvat diubah menjadi asam laktat dalam reaksi berikut:

COOH                                                   COOH

2C = O + 2NADH + 2H⁺              2H       C         OH + 2NAD⁺

CH₃                                                          CH₃

(asam piruvat)                                     (asam laktat)

senyawa kaya energi yang digunakan dalam reaksi tersebut berasal dari sumber-sumber karbohidrat. Misalnya : ketela dan umbi-umbian.

 

 

10. Asam piruvat yang dihasilkan pada reaksi glikolisis menghasilkan 2 NADH2. Dalam keadaan ada oksigen NADH2 tersebut diapakan hasilnya apa dan berapa? Dalam keadaan tidak ada oksigen NADH2 tersebut diapakan?

Dalam keadaan ada oksigen, NADH2 dibawa ke siklus dekarboksilasi oksidatif dan krebs menghasilkan 6 ATP. Dalam keadaan tidak ada oksigen, NADH2 digunakan sebagai proses fermentasi yang menghasilkan 2 ATP.

Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.

2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD

Piruvat dehidrogenase

Energi yang terbentuk dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

 

11.Sebutkan berapa jumlah ATP, NADH, dan FADH yang dihasilkan pada proses Siklus Kreb (TCA) dan  berapa jumlah ATP yang dihasilkan dari Glikolisis, dan berapa jumlah ATP dihasilkan pada seluruh proses metabolisme sel!

Tempat Proses                                     Produk                        Setara ATP                  Total ATP

Dalam Sitoplasma

            -Glikolisis                                            2 ATP              2 ATP                          2 ATP

Dalam Mitokondria

            -Dari Glikolisis                                    2 NADH         6 ATP                          6 ATP

            -Dari Respirasi Asam  1 NADH         3 ATP (2X)     6 ATP

             Piruvat asetil Ko-A

Siklus Krebs                                              3 NADH         9 ATP

                                                                        1 FADH          2 ATP (2X)                 24 ATP

                                                                        1 ATP              1 ATP

Total                                                                                                                      38 ATP                       

 

 

12. Kenapa asam piruvat disebut pusat fermentasi KH? Pada metabolism lebih lanjut asam piruvat akan menjadi apa saja oleh bakteri apa saja?

Karena dalam proses fermentasi karbohidrat yang menentuka tipe dan hasil fermentasi yang terjadi adalah penggunaan asam piruvat yang terbentuk.

Contoh : bakteri asam laktat          : streptococcus

                                                         Lactobacilus

               bakteri asam propionat    : Propionin bacterium

                                                         veillanella

               bakteri aseton                  : clostodium

                                                         bacillin

 

13. Uraikan proses metabolism lipid (lemak) sehingga menghasilkan energi!

Lemak (triserilgliserol) ditambah air terbentuk gliserol dan asam lemak dengan bantuan enzim lipase.

Kemudian gliserol diubah menjadi intermediate lintasan glikolitik melalui reaksi

                               glikokinase

gliserol + ATP                                 ADP + gliserol  - 3  - fosfat

                                          Mg²⁺

                                                       gliserildehidrosinase

gliserol  - 3  - fosfat + NAD⁺                                         diehidrogenaseton fosfat + NADH

      Asam lemak dioksidasi melalui penguraian fragmen berkarbon dalam membentuk asetil KOA. Asetil KOA memasuki siklus kreb, sedangkan atom hidrogen masuk rantai transport elektron untuk kemudian diubah menjadi energi (ATP).

 

14. Uraikan proses metabolisme protein sehingga menghasilkan energi!

Protein merupakan molekul yang besar oleh karena itu harus dipecah menjadi peptide dengan bantuan enzim protease. Selanjutnya peptide diubah menjadi asam amino. Asam amino dikatabolisme lebih lanjut sesuai dengan jenis asam amino, bakteri dan jalurnya. Asam amino diurai secara oksidatif senyawa yang dapat masuk ke dalam TCA cycle, dapat melalui asetil Co-A, asam amino ketoglutarat, asam suksinat, asam fumarat, asam oksaloasetat.

 

15. Apa yang dimaksud fotosintetik siklik dan fotosintetik non siklik

Fotosintetik non siklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I, dan fotositem II

Fotosintetik siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan 1 fotosistem.  

 

 

GENETIKA KUMAN

1.     Apa beda sel prokaryotic dan sel eukaryotic? Sel bakteri termasuk golongan mana, kenapa?

Perbedaan sel prokaryotic dan sel eukaryotic :

Sel prokaryotic

-          Pembawa sifatnya terdapat pada molekul DNA dan tidak mempunyai inti yang jelas.

-          Tidak mempunyai organel.

-          Ribosomnya berukuran kecil dan tersebar di dalam cytoplasma.

-          Alat geraknya adalah flagel.

-          Ukuran sel lebih kecil daripada sel eukaryotic.

-          Dinding selnya mengandung peptidonglycan.

-          Tidak melakukan mitosis ataupun meiosis

-          Proses pernapasannya terjadi pada membrane sitoplasma.

Sel eukaryotic

-          Pembawa sifatnya tersusun di dalam chromosome.

-          Intinya terlihat jelas terbungkus suatu membrane.

-          Semua organelnya (mitochondrian, chloroplast, badan golgi, lysosome dan endoplasmic reticulum) masing –masing terbungkus suatu membran.

-          Dinding selnya tidak mengandung peptidoglycan.

-          Alat geraknya flagel, cilia atau bergerak seperti amoeba.

-          Ribosomnya besar, terdapat di dalam endoplasmic reticulum.

-          Melakukan moticitosis dan meiosis.

-          Proses pernapasannya terjadi pada mitochondria

Sel bakteri termasuk golongan sel prokaryotic karena mempunyai inti yang terdiri dari DNA yang terbuka dan tidak terbungkus dalam suatu selaput atau membran.

 

2.     Sebutkan unsur – unsur kimia yang membangun asam nuklead! Apa beda DNA dan RNA?

Unsur – unsure kimia asam nuklead

Asam nukleat (asam inti) merupakan bentuk polimer nukleotida dengan fungsi sangat spesifik di dalam sel. Setiap nukleotida terdiri atas gula pentose, fosfat, dan basa nitrogen.

Secara umum, dikenal dua tipe nukleotida, yaitu ribosa nukleotida (mengandung gula ribose) dan deokribosa nukleotida (mengandung gula deokribosa). Deokribosa nukleotida berikatan pada empat basa nitrogen; adenine (A), guanine (G), dan timin M. Begitu juga ribose nukleotida berikatan pada basa nitrogen; adenin, guanine, sitosin, dan urasil (U), suatu pengganti timin.

Bentuk rantai panjang dari deokribosa nukleotida dikenal sebagai asam deokribonukleat (ADN). Perlu kalian ketahui, satu molekul ADN dapat mengandung ratusan ribu sampai jutaan nukleotida. ADN ditemukan di dalam kromosom makhluk hidup. Susunan nukleotida molekul tersebut antara lain berfungsi untuk mengontrol proses pembentukan protein dari setiap makhluk hidup. Rantai dari ribosa nukleotida disebut asam ribonukleat (ARN),yaitu suatu salinan ADN di dalam inti sel. ARN berperan dalam membawa kode genetika ADN ke sitoplasma sehingga terjadi proses pembentukan protein.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.     Perbedaan nukleotid, nukleosid, dan asam nuklead!

Nukleotid adalah

Molekul-molekul DNA yang mengandung basa nitrogen dari purin (adenin, guanin) dan pirimidin (Sitosin, timin) serta gula (deoksiribosa dan fosfat)

Nukleosid adalah

                Rangkaian nukleotida atau kumpulan Nukleotid

Asam Nukleat adalah

                Kode genetik yang dikelilingi protein yang banyak mengandung lipid dan gula

 

4.     Jelaskan apa yang dimaksud dengan ikatan fosfodiester 3’ – 5’ dan sebaliknya 5’ - 3’

Ikatan fosfodiester 3’-5’ atau sebaliknya 5’-3’ maksudnya ialah ikatan dua rantai DNA yang masing-masing rantai DNA tersebut, baik ikatan 3’-5’ ataupun 5’-3’ berjalan dengan system antiparalel. Jadi ikatan ini berjalan dari ikatan fosfodiester 3’ sampai ke 5’, sedangkan rantai pasangannya dari 5’ menuju ke 3’.

 

5.     Perbedaan basa – N antara DNA dan RNA. Basa purin pada DNA dan RNA apa saja, basa pirimidin yang terdapat pada DNA dan RNA apa saja?

 

1.      Susunan basa-N DNA                      : ATGC
Basa Purin                            : Adenine (A)
                                              : Guanine (G)
Basa Pirimidin                      : Thymine (T)
                                              : Cytosine (C)

2.      Susunan basa-N RNA                      : AUGC
Basa Purin                            : Adenine (A)
                                              : Guanine (G)
Basa Pirimidin                      : Uracyl (U)
                                              : Cytosine (C)

 

6.     Sebutkan nama dan banyaknya ikatan antara :

a.       A – T

b.      A – U

c.       C – G

 

A-T, banyak ikatan = 2, ikatan hidrogen.

A-U, banyak ikatan = 2, ikatan hidrogen.

C-G, banyak ikatan = 3, ikatan hidrogen

 

7.     Nama kimia untuk : Adenin; Guanin; Citosin; thymin dan Urasil

Nama Kimia

1.      Adenin      :

a.       Nama kimia                : 9H-purin-6-amina

b.      Nama alternative        : 6-aminopurin

c.       Rumus kimia             : C₅H₅N₅

2.      Guanin

a.       Nama kimia                : 2-amino-1H-purin-6(9H)-on

b.      Nama alternative        : 2-amino-6-okso-purin

c.       rumus kimia                : C₅H₅N₅O

3.      Citosin      

a.       Nama kimia                : 4-aminopirimidin-2(1H)-ona

b.      Rumus kimia              : C₄H₅N₃O

4.      Timin        

a.       Nama kimia                : 5-metilpirimidin-2,4(1H,3H)-dion

b.      Nama alternative        : 5-metilurasil

c.       Rumus kimia              : C₅H₆N₂O₂

5.      Urasil                                

a.       Nama kimia                : Pirimidin-2,4(1H,3H)-diona

b.      Rumus kimia              : C₄H₄N₂O₂

 

 

 

8.      Beda ribose dan deoksiribosa

RIBOSE	DEOKSIRIBOSA
Berperan sebagai cetakan untuk sintesisnya sendiri	Berperan untuk cetakan sintesis protein
Bagaian terpenting di dalam RNA	Bagaian terpenting di dalam DNA
Dikenal sebagai d-ribosa	Dikenal sebagai d-deoksiribosa dan 2-deoksiribosa
Masa molar 150.13	Masa molar 134.13
Untai ganda	Untai tunggal
Rumus molekul C5H10O5	Rumus molekul C5H10O4
Titik didih 990C, 372K, 2100F	Titik didih 910C, 364K, 1960F

 

9.     Beda Citosin dan Urasil; Urasil dan Thymin; Adenin; dan Guanin.

Citosin; salah satu dari basis lima yang utama menemukan di dalam DNA dan RNA. Ini Merupakan Suatu pyrimidine derivative, dengan suatu [cincin/arena] berbau harum heterocyclic dan dua substituents memasang (suatu amina menggolongkan pada posisi 4 dan suatu keto menggolongkan pada posisi 2). Nucleoside dari cytosine adalah cytidine. Di dalam Watson-Crick dasar [yang] memasangkan, sehingga  membentuk tiga ikatan hidrogen dengan guanine

Urasil; Urasil merupakan satu dari dua basa N pirimidin yang dijumpai pada RNA. Urasil hampir-hampir tidak terdapat pada DNA

Thymin;  thymin hanpir sama dengan urasil merupakan satu dari dua basa N pirimidin yang dijumpai pada RNA. Urasil hampir-hampir tidak terdapat pada DNA. Sebagaimana timin (5-metilurasil),

Adenin; Adenin adalah salah satu dari dua basa N purin yang digunakan dalam membentuk nukleotida dari asam nukleat DNA dan RNA.

Guanin; Guanin adalah salah satu basa purin yang terdapat pada untaian DNA, memiliki beberapa pusat nukleofil yang dapat diserang oleh zat pengalkil.

 

10. Apa nama ikatan antara pentose dan basa – N?

Ø  Ikatan glikosidik

a.         Untuk basa purin ikatan terjadi antara atom apa nomor berapa dari pentose dengan atom apa nomor berapa dari purin

Ikatan terjadi antara atom C-1 dari pentose dengan atom N no.9 dari basa purin.

b.         Untuk basa pirimidin ikatan terjadi antara atom apa nomor berapa sari pentose dengan atom apa nomor berapa dari basa pirimidin

Ikatan terjadi antara atom C-1 dari pentose dengan atom N no.1 dari basa pirimidin

 

11.  Jelaskan bagaimana  DNA dikemas dalam kromosom!

Suatu DNA dikemas dalam kromosom berupa  suatu rantai rangkap bersifat berbentuk helix kekanan yang terdiri dari gugus gula pentose, basa nitrogen, dan phosphate. Gula pentose untuk DNA berupa Deoksiribosa. Sedangkan basa nitrogennya berupa purin dan pirimidin (A, C, T, G).

 

12. Jelaskan mengenai replikasi secara lengkap serta protein atau enzim apa saja yang terlibat dalam replikasi dan apa saja peranan enzim tersebut!

Replikasi adalah pemisahan dari kedua untaian heliks ganda, dan selanjutnya masing-masing untaian bertindak sebagai cetakan untuk pembentukan sebuah molekul DNA baru. Proses pemisahan dari kedua untaian heliks ganda diperankan oleh berbagai enzim. Pada pembentukan untai baru DNA, setiap adenine hanya berikatan dengan timin, dan setiap sitosin hanya berikatan dengan guanin. Dengan demikian hanya satu untai yang berfungsi sebagai cetakan bayangan cermin atau disebut juga mirror-image template bagi untai lainnya yang diperlukan untuk mereplikasi keseluruhan heliks ganda. Pada perlangsungan replikasi untaian heliks ganda, kadang-kadang terjadi kesalahan dan untuk memperbaiki kesalahan tersebut, dan apabila kesalahan tersebut tidak dapat diperbaiki atau lolos dari pengoreksian maka akan terjadi mutasi DNA. Keadaan inilah yang menjadi dasar terjadinya kelainan pada sel yang menimbulkan manifestasi tertentu yang dapat diamati secara klinis.

Replikasi bersifat semikonservatif yaitu ADN hasil replikasi akan memiliki satu pita lama dan satu pita baru. Pita ganda ADN membelah menjadi 2 pita dan masing-masing pita tersebut membentuk pita ADN baru sebagai pasangannya. Jadi setiap pita ganda ADN baru akan tersusun dari satu pita yang semuanya lama dan satu pita yang semuanya hasil sintesis baru.

Enzim yang berperan :

A.    RNA polimerase berperan mensintesis suatu pancing atau pemula untuk mengawali replikasi DNA.

B.     DNA polimerase berperan menambahkan nukleotida pada ujung hidroksil- 3’ utasan atau utasan-utasan DNA yang sedang bereplikasi, jadi mensintesis utasan-utasan DNA dengan arah 5’ ke 3’.

C.     DNA ligase berperan menggabungkan fragmen-fragmen kecil yang bernama fragmen Okazaki dengan arah 5’ ke 3’.

 

13. Jelaskan mengenai transkripsi secara lengkap! Komponen apa saja yang terlibat dalam replikasi dan apa peranan enzim tersebut?

Transkripsi adalah langkah pertama dalam ekspresi genetis. Proses ini menyangkut pemisahan kedua utasan DNA, salah satu diantaranya berfungsi sebagai acuan bagi sintesis utasan mRNA yang komplementer oleh RNA polimerase yang bergantung pada DNA

Transkripsi juga merupakan suatu proses yang memerlukan enzim RNA Polimerase. Substrat enzim ini adalah ribonukleotida. Secara keseluruhan permulaan reaksi SRN dapat diringkas sebagai berikut :

                 DNA

n(NTP)                   (NMP)_n + n(PP_i)

enzim

Pada reaksi di atas nukleotida trifosfat (NTP) merupakan susbtrat yang akan diubah menjadi nukleotida monofosfat (NMP) dengan melepas dua fosfat. Reaksi pelepasan fosfat ini memerlukan enzim sebagai katalisator. Tetapi ada 4 jenis NTP, yaitu adenosin, guanosin, sitosin dan timidin. NTP mana yang akan dipilih ditentukan oleh nukleotida yang ada pada molekul DNA. Jenis NTP yang akan ditambahkan bergantung pada jenis nukleotida pada molekul DNA, karena itu DNA masih memegang peran. Setiap NTP baru akan ditambahkan pada ujung bebas atom C 3’ dari NMP yang sudah melekat pada DNA templat. Penambahan NTP pada NMP yang telah ada akan berlansung terus sampai menemui kodon tertentu sehingga enzim melepaskan diri dari molekul DNA.

Peristiwa berikutnya, rantai polinukleotida RNA tersebut akan dilepas dari molekul DNA templat. Selanjutnya RNA baru ini akan menjalani proses modifikasi atau editing dan bermigrasi ke sitoplasma.

Proses transkripsi dibagi 3 tahap yaitu :

1.      Inisiasi

Langkah inisiasi dimulai ketika subunit s dari holoenzim ARN polimerase menempel pada urutan tertentu dari serangkaian nukleotida ADN. Tempat tertentu ini secara umum disebut promoter. Setelah sampai ke promoter maka holoenzim akan menempel pada sekitar 60 pasang nukleotida dari heliks ADN, 40 pasang diantaranya ada di huku (sebelum) titik awal transkripsi. Begitu enzim menempel maka di daerah yang ditempeli ADN akan mengalami denaturasi, menjadi tidak saling memilin dan pita pasangan terpisah.hal ini memungkinkan ADN templat untuk menerima enzim berikutnya.

Struktur yang pertama kali dibentuk oleh ARN polimerase dengan ADN dinamakan ikatan promoter tertutup. Pada ikatan ini enzim tersebut menutup sekitar 60 pasang basa dari tepat di hulu-35 sampai di hilir-10. Daerah -10 adalah daerah ADN yang pasangannya basanya terurai dan merupakan tempat pertama  terbentuknya ADN yang tidak melilit, struktur ini disebut ikatan promoter terbuka.

Bila ikatan promoter terbuka sudah terbentuk, subunit s akan berdesosiasi sehingga holoenzim menjadi core enzim. Pada saat yang bersamaan dua ribonukleotida dapat berpasangan dengan pita templat pada posisi +1 dan +2, dan ikatan fosfodiester pertama dari molekul ARN disintesis. Selanjutnya adalah memanjangkan rantai molekul ARN melalui proses elongasi.

2. Elongasi atau Pemanjangan

Setelah ARN polimerase menempel pada promoter maka enzim ini akan terus bergerak sepanjang molekul ADN, mengurai dan meluruskan heliks. Peristiwa ini diikuti menempelnya ribonukleotida bebas pada ujung 3’ dati molekul ARN yang sedang tumbuh. Basa ADN templat dari gen yang ditranskip menentukan jenis ribonukleotida yang akan ditambahkan secara berurutan

Proses sintesis ini berjalan dengan arah 5’ ke 3’, hasilnya adalah pita ganda ADN – ARN yang bersifat antiparalel. Kelak pita ganda ini akan memisah. ARN polimerase akan terus bergerak sepanjang pita ADN templat untuk melakukan sintesis ARN sampai menemui urutan nukleotida khas yang bertindah sebagai pemberi tanda terminasi.

3.      Terminasi atau pengakhiran

Sebagaimana inisiasi, penutupan atau pengakhiran transkrip juga tidak terjadi secara random. Transkrip akan berakhir bila mnemui urutan nukleotida tertentu, urutan ini biasanya memiliki panjang sekitar 40 pasang basa. Pada prokariota segmen ini sangat penting karena terletak sangat dekat dengan akhir gen dan awal gen berikutnya.

Pada titik terminasi ARN akan dilepas dari ADN dan enzim polimerase akan berdesosiasi. Selanjutnya core enzyme akan bergabung lagi dengan subunit s dan mulai melakukan transkripsi lagi pada gen yang sama atau gen lain. Transkripsi ARN selanjutnya siap memainkan perannya baik sebagai produk akhir dari suatu gen, ataupun sebagai duta untuk mensintesis protein melalui proses translasi. Beberapa ARN harus menjalani proses modifikasi sebelum berfungsi.

Komponen yang terlibat dalam transkripsi tersebut terdiri dari :

§  DNA – Dependent RNA polymerase

Sebagai enzim yang mentranskripsi DNA menjadi RNA

§  Promotor

Proses transkripsi dimiliki ketika enzim RNA polymerase berkontak dengan protein pada DNA. Promotor hanya mengkode untuk mentranskripsi satu nilai DNA saja.

§  Operator

Ketika enzim polymerase bergabung dengan promotor

§  Terminator

Ketika RNA polymerase mencapai basa urutan tertentu

 

14. Jelaskan mengenai Translasi secara lengkap! Apa yang dimaksud dengan codon; anticodon; mRNA; tRNA; Ribosom dan keterlibatan masing-masing komponen tersebut dalam translasi!

§  Kodon (kode genetik) :  Urutan nukleotida yang  terdiri atas 3 nukleotida berurutan (triplet codon) yang menjadi suatu asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pd mRNA) mengkode asam amino metionin.

§  Antikodon:  sebuah molekul tRNA yang terdiri dari 3 nukleotida yang berurutan yang meluruskan di bawah pengaruh sebuah kodon khusus di mRNA di dalam ribosom, jadi pembawa asam amino dari tRNA berguna untuk pertumbuhan  rantai protein.

§  mRNA:  Molekul RNA sitoplasma  yang berfungsi sebagai pembawa pesan (messeger) yang mengangkut informasi  dalam sebuah gen kepada mesin pembuat protein, tempat masing-masing anggota bertindak sebagai cetakan, dan pada cetakan ini terjadi polimerisasi rangkaian asam amino spesifik sehingga terbentuk molekul protein yang spesifik pula, produk akhir gen.

§  tRNA:  Molekul RNA yang bertindak sebagai adapter (Penyelaras) tranlasi informasi di dalam rangkaian nukleotida mRNA menjadi asam amino yang spesifik.

§  Ribosom: Strukur nukleoprotein sitoplasma yang bertindak sebagai mesin pembentukan protein dari cetakan mRNA.

 

Translasi :

·         Proses penerjemahan urutan nukleotida yg ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.

Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino. Pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pd DNA atau AUG pd mRNA).

•         Proses translasi: 1. Inisiasi (penggabungan mRNA); 2. pemanjangan poli-asam amino (elongasi) dan 3. pengakhiran (terminasi) translasi. Proses translasi membutuhkan tRNA (aminoasil tRNA) yang berfungsi membawa asam amino spesifik

•         Proses pemanjangan terjadi dalam 3 tahapan: 1). pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A yg ada di ribosom; 2). pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yg ada pada sisi P ke arah sisi A dengan membentuk ikatan peptide dan 3). Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada disisi A.

•          Hasil translasi adalah molekul polipeptida dengan ujung amino dan karboksil

•         Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminal (UAA, UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom

•         Mekanisme translasi mempunyai sistem koreksi jika ada kesalahan (proofreading)

•         Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang sesuai yang tdpt pada molekul tRNA

•         Kodon metionin (AUG) mempunyai komplemen dalam bentuk antikodon UAC yang terdapat pada tRNA

•         Pada saat tRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuai yang ada pada sisi A tersebut.

•         Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yang disambungkan ke dalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam ribosom

•         Ada beberapa kodon (kode genetik) yang berbeda untuk satu asam amino yang sama.

•         Dikenal 64 macam kodon, 3 diantaranya yaitu TAA (UAA pd mRNA), TAG (UAG pd mRNA) dan TGA (UGA pd mRNA) tidak mengkode asam amino apapun karena ketiga kodon tersebut merupakan kodon untuk mengakhiri (terminasi) proses translasi.

 

15. Uraikan mengenai rekombinasi DNA yang meliputi :

a.       Transduksi

Perpindahan sebagian DNA dari suatu kuman kepada kuman lain dengan perantaraan bakterifage (virus merupakan parasit kuman). Transduksi tidak hanya terbatas pada pemindahan DNA kromosom, episom dan plasmid juga dapat dipindahkan. Plasmid yang menentukan kekebalan terhadap penisilin pada stafilokokus dapat dipindahkan dari satu sel kepada sel lain melalui transduksi.

Transduksi adalah proses pemindafan DNA melalui bakteriofag. beberapa bakteriofag dapat menginfeksi bakteri dan melalui proses lisogeni terjadi integrasi ke kromosom. Jika DNA bakteriofag ini di aktifkan kembalisecara spontan atau diinduksi dengan sinar U.V. maka sel bakteri akan mengalami lisis. Denngan cara bakteriofag kembali, hal ini dapat menginfeksi bakteri yang lain. Beberapa bakteriofag ini membawa gen bakteri. Penggalan DNA bakteri yang tetap berada dalam bakteriofag yang menjadi dewasa (profag) sewaktu melepaskan diri dari kromosom, sel bakteri inilah yang di pindahkan dari satu bakteri ke bakteri yang lainnya melalui bakteriofag dengan cara transduksi. Transduksi hanya memindahkan penggalan kecil DNA karena ukuran bakteriofag yang sangat kecil.

Beberapa sifat-sifat yang dapat ditransduksikan :

»   Antigenik

Kebutuhan zat gizi, kekebalan terhadap obat-obatan diantara Salmonella, Shigella, Escherichia coli dan Staphylococcus pyogenes

b.       Konjugasi

Proses dimana kuman jantan atau kuman donor mengadakan kontak dengan kuman betina/kuman penerima dan memindahkan materi genetic kepadanya. Kemampuan suatu jenis kuman bekerja sebagai donor ditentukan oleh factor seks atau fertilitas pada sitoplasma. Sel ini disebut (F+) atau jantan. Jenis yang tidak mempunyai factor ini bertindak sebagai penerima dan disebut kuman betina.

Sebelum terjadi konjugasi factor F berpindah dari sitoplasma ke kromosom dan menyatu dengannya. Sel jantan itu disebut (HFr). Jika berkontak dengan sel F+, maka materi genetic berpindah kepada sel F- melalui tabung konjugasi dan F- berubah menjadi sel F+ akibat terjadinya pemindahan factor F+.

Proses terjadinya konjugasi

1.      Pengkaitan sel resipen pada ujung pili seks

2.      Retraksi pili seks sehingga terjadi kontak langsung

3.      DNA dipindahkan melalui pili seks, hanya DNA saja yang dapat dipindah, ini berarti pemindahan  bersifat spesifik

4.      Pemindahan berupa DNA berantai tunggal

Fenomena itu dapat diamati pada Escherichia coli, Shigella, Salmonella, Pseudomonas, dan Vibrio cholera.

Contohnya :

1.     Sel dapat membuat antigen permukaan yang khas. Sel-sel serupa ini cenderung untuk melekatkan pada sel-sel F-.

2.      Mengendalikan produksi pilus sex.

3.      Memobilisasi pemindahan kromosom F+

c.        Rekayasa genetik

Rekayasa genetik adalah penerapan teknik-teknik genetika molekuler untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik  yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Beberapa tahapan yang peril dilakukan dalam melakukan rekayasa genetika atau teknologi DNA rekombinan sebagai berikut:

1.      Isolasi DNA yang mengandung gen target atau Gen Of Interest (GOI)

2.      Isolasi plasmid DNA bakteri yang akan digunakan sebagai vector

3.      Manipulasi sekuen DNA melalui penelipan DNA didalam vector

                                      i.      Pemotongan DNA menggunakan enzim retriksiendonuklease

                                    ii.      Penyambungan ke vector menggunakan DNA ligase

4.      Transformasi ke sel mikroorganisme inang

5.      Pengklonan sel-sel dan gen asing

6.      Identifikasi sel inang yang menagandung DNA rekombinan yang di inginkan

7.      Penyimpanan gen hasil klon dalam DNA