the biomol
Post on 26-Jan-2016
240 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Nama : Alfi Syahrin
NIM : 011414153017
Ilmu Kedokteran Dasar/Minat FAAL
UJIAN AKHIR SEMESTER
BIOLOGI MOLEKULER
(Take Home Exam)
Bagian I
1. Apa yang dimaksud dengan paradigma (alur pikir) biologi molekuler?
Jawaban:
Setiap organisme terdiri dari sel, dan sel terdiri dari sejumlah besar molekul, sehingga
baik struktur maupun fungsinya yang ditunjukkan oleh suatu organisme termasuk fungsi-
fungsi yang menunjukkan bahwa organisme ditentukan oleh molekul-molekul tersebut.
Oleh karena itu, dokter zaman sekarang mendalami suatu penyakit hingga tingkat
molekuler yang diharapkan dapat membantu dalam mengatasi suatu penyakit yang
sebenarnya timbul karena terjadi perubahan dalam molekul-molekul yang terdapat dalam
tubuh manusia.
2. Makhluk hidup dibedakan dari benda mati karena memiliki apa yang disebut sebagai
fungsi-fungsi kehidupan (life function) yang diperlukan guna menjamin kelangsungan
hidup (survival) setiap organisme hidup mulai bakteri sampai manusia.
Jelaskan apa yang dimaksud dengan fungsi-fungsi kehidupan dan jelaskan pula peran
masing-masing fungsi untuk menjamin kelangsungan hidup setiap jenis organisme
Jawaban:
Fungsi-fungsi kehidupan adalah bahw setiap makhluk hidup menunjukkan 4 ciri khas
yang tidak dimiliki oleh benda mati yaitu reproduksi, tumbuh kembang, metabolisme dan
homeostasis
Reproduksi. Setiap makhluk hidup memberikan keturunan yang sesuai dengan induknya
yaitu seperti manusia maka keturunannya manusia, jika hewan maka keturunan juga
hewan yang sejenis.
Tumbuh Kembang. Pada organela satu sel memulai kehidupannya setelah sel induk
membelah kemudian akan menghasilkan dua anak sel. Masing-masing anak sel tak akan
membelah lagi sebelum tumbuh menjadi sebesar induknya. Pada organisme multiseluler
seperti manusia, fungsi kehidupan dimulai dari fertilisasi yaitu terjadi pertemua antara sel
sperma dengan sel ovum yang menghasilkan zygot. Zygot kemudian membelah berkali-
kali dan berdifferensiasi.
Metabolisme. suatu organisme memerlukan energi dan energi didapatkan dalam bentuk
ATP yang dihasilkan oleh reaksi-reaksi kimia dalam tubuh. selain itu, makhluk hidup
memerlukan beberapa molekul untuk bertahan hdiup, baik berupa molekul-molekul
fungsional seperti enzim atau hormon atau molekul-molekul struktural yang membentuk
kerangka sel. Semua itu tidak tersedia diluar tubuh, namun dapat dihasilkan oleh
organisme dengan mengubab molekul yang berasal dari luar.
Homeostasis. Setiap makhluk hidup agar dapat bertahan hidup harus dapat
mempertahankan keadaan internal tubuhnya dengan batas-batas tertentu.
3. Melalui pengamatan menggunakan mikroskop cahaya (mikroskop “biasa” segera dapat
diketahui apakah suatu sel merupakan sel prokariota atau sel eukariota. Jelaskan apa
perbedaannya.
Jawaban:
Perbedaan utama antara sel prokariota dan eukariota yaitu didasarkan pada ukuran dan
struktur sel yang berbeda.
o Prokariota memiliki ciri-ciri selnya tidak memiliki nukleus, materi genetiknya
terkonsentrasi pada suatu daerah yang disebut nukleoid, tetapi tidak ada membran
yang memisahkan daerah ini dari bagian sel lainnya. Sedangkan, pada eukariota
memiliki nukleus sejati yang dibungkus oleh selubung nukleus, seluruh daerah di
antara nukleus dan membran yang membatasi sel disebut sitoplasma. Didalamnya
terletak organel-organel sel yang mempunyai bentuk dan fungsi terspesialisasi yang
sebagian organel tersebut tidak ditemukan pada prokariotik.
o Flagel pada eukariotik lebih lebar sedangkan pada prokariotik memiliki flagell
sepersepuluh flagel eukariotik.
o Organisasi seluler dan genetik prokariota berbeda secara mendasar dari organisme
eukariota, prokariota memiliki genom yang lebih kecil dan lebih sederhana, kurang
lebih prokariota memiliki genom seperseribu DNA eukariota.
o Membran prokariota telah mengalami spesialisasi, yakni adanya lipatan-lipatan ke
arah dalam oleh membran plasma hasil sisa krista-krista mitokondria yang berfungsi
dalam respirasi seluler prokariota aerobik. Sel eukariota memiliki beberapa kromosom
linear di dalam nukleus, di dalamnya terdapat sederet molekul DNA yang sangat
panjang yang terbagi dalam paket-paket yang dipisahkan oleh histon dan protein yang
lain
o Genom prokariota hanya sebuah molekul DNA sirkular untai ganda, sedangkan
eukariota memiliki molekul DNA linear yang berasosiasi dengan protein.
Perbedaan lebih jelasnya dibawah ini:
PROKARIOTA EUKARIOTA
Definisi Adalah organisme yang
terdiri dari sel-sel yang
tidak memiliki inti sel atau
organel terbungkus
membran.
Adalah Organisme yang
terdiri atas sel-sel yang
memiliki inti yang terikat
membran serta organel
yang terikat membran.
Nukleus (Inti) tidak memiliki inti. Memiliki inti sejati, yang
dibatasi oleh membran
ganda.
Pengaturan DNA Memiliki lingkaran
melingkar
Bentuk linear
Ukuran Sel-sel kecil (<5 pM) Sel besar (<10 pM)
Sel Selalu Uniseluler Sebagian besar multiseluler
Dinding Sel Struktur kimia kompleks
dialam
Struktur kimia sedehana
dialam
Protein tidak mengandung protein
dalam DNA-nya.
berisi protein dalam DNA
untuk membentuk
kromatin.
Ribosom Berisi ribosom kecil Berisi ribosom besar
Pembelahan sel Pembelahan sel dengan
pembelahan biner
Pembelahan sel dengan
pembelahan mitosis
Reproduksi Selalu aseksual Dengan aseksual atau
seksual
Jalur metabolisme Berbagai macam jalur
metabolik
Jalur metabolisme umum
Flagela Terdiri dari dua blok kompleks secara alami dan
bangunan protein terdiri dari beberapa
mikrotubulus
Bentuk multiseluler Langka Umum dengan
pembentukan jaringan yang
luas
Mesosom Mereka melakukan fungsi-
badan Golgi dan
mitokondria, dan juga
membantu dalam
pemisahan kromosom
Tidak ada
Membran plasma Tidak ada karbohidrat dan
tidak memiliki sterol
Ada Sterol dan karbohidrat,
Contoh Bakteri dan Archaea Sel hewan dan tumbuhan
4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan ikatan kovalen, ionic dan hidrogen.
Jawaban:
Ikatan Kovalen. Ikatan yang terbentuk karena pemakaian pasangan elektron secara
bersama oleh 2 atom yang berikatan. Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah
1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non
logam).
Ikatan Ionik. Ikatan kimia yang terjadi akibat gaya tarik-menarik elektrostatis antara
atom bermuatan positif (kation) dengan atom bermuatan negatif (anion), atau akibat
adanya serah terima elektron dari satu atom ke atom lain. pada umumnya terjadi antara
atom-atom yang mempunyai energi ionisasi rendah dengan atom-atom yang mempunyai
afinitas elektron yang besar.
Ikatan Hidrogen. Terbentuk bila suatu atom hidrogen seakan-akan dimiliki oleh 2 atom.
Ikatan hidrogen adalah interaksi yang melibatkan atom hidrogen yang terletak antara
sepasang atom lain yang memiliki afinitas elektron tinggi; ikatan tersebut lebih lemah
dari ikatan kovalen atau ikatan ion, tetapi lebih kuat dari gaya van der Waals. Ikatan
hidrogen dapat terjadi antara atom-atom dalam molekul yang berbeda atau dalam bagian-
bagian dari molekul yang sama.
5. Jelaskan mengapa ikatan hidrogen sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap
organisme.
Jawaban:
Karena hidrogen adalah unsur terbanyak penyusun kehidupan. Mereka terikat dengan
oksigen sehingga membentuk air. Sebagian besar susunan makluk hidup terdiri dari air.
Hidrogen juga menjalin ikatan dengan karbon membentuk senyawa organik yang
menyusun tubuh organisme dibumi. Jika molekul-molekul air tidak terjadi ikatan dengan
hidrogen maka pada tekanan 1 atm air akan mendidih pada suhu 1000C, sehingga tidak
memungkinkan organisme untuk hidup dibumi. Selain itu, Ikatan hidrogen juga sangat
penting karena ikatan inilah yang mengikat 2 struktur komplementer rantai DNA
(double-helix) yang sangat penting untuk informasi genetik.
6. Jelaskan apa yang dimaksud dengan senyawa ampifilik. Berikan 3(tiga) contoh senyawa
ampifilik.
Jawaban:
Senyawa Ampifilik merupakan senyawa yang memiliki sifat khas yaitu sebagian
molekulnya bersifat hidrofobik (gugus ekor/tail) yang non-polar, sisanya bersifat
hidrofilik (gugus kepala/head group) yang polar.
Contohnya kolesterol, gliserolipid dan sfingolipid.
7. Jelaskan mengapa senyawa ampifilik sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap
organisme.
Jawaban:
Senyawa ampifilik sangat penting karena merupakan molekul-molekul pembentuk
membran sel. Membran sel adalah selaput yang terletak paling luar dan tersusun dari
senyawa kimia lipoprotein, bersifat selektif permeabel (hanya dapat
memasukkan/dilewati molekul tertentu saja) atau semipermeabel. Membran sel
membatasi segala kegiatan yang terjadi di dalam sel sehingga tidak mudah terganggu
oleh pengaruh dari luar karena membran sel berfungsi sebagai pintu gerbang yang dilalui
zat, baik menuju atau meninggalkan sel.
8. Gen adalah urutan nukleotida dalam DNA yang dapat menghasilkan suatu produk.
Produk apa yang dihasilkan gen?
Jawaban:
Produk yang dihasilkan oleh gen adalah utamanya protein, kemudian polipeptida dan
seuntai RNA.
9. Tidak seluruh urutan nukleotida dalam DNA merupakan gen. urutan nukleotida yang
merupakan gen dalam DNA dikenal dengan nama : urutan penyandi. (coding sequences).
Urutan ini dapat dikenal karena menunjukkan ciri khas. Apakah ciri khas urutan
penyandi tersebut?
Jawaban:
ciri khas urutan penyandi tersebut yaitu urutan nukleotida dapat menentukan urutan asam
amino pada protein dan juga urutan nukleotida pada mRNA.
10. Gen eukariota mengandung dua jenis urutan nukleotida yang disebut intron dan ekson.
Apa perbedaan keduanya?
Jawaban:
Intron adalah urutan nukleotida yang terdapat dalam gen antara ekson. Urutan
nukleotida ini tidak mengkode untuk protein, dan itu berarti intron tidak terlalu penting
pada proses sintesis protein. Ketika untai RNA messenger (mRNA) dibuat melalui
transkripsi DNA pada gen, urutan nukleotida intron dikecualikan. Pengecualian dari
urutan intron dari untai mRNA terjadi melalui proses yang disebut RNA splicing; bisa
juga melalui cis-splicing yang terjadi ketika hanya ada satu intron digabungkan dengan
gen, sedangkan trans- splicing terjadi ketika ada dua atau lebih intron terkait dengan gen.
Sehelai mRNA matang, siap untuk mengkode protein, yang dibentuk setelah
mengeluarkan intron dari untai. Karena kedua DNA dan RNA mengandung urutan non-
coding ini, istilah intron bisa disebut sebagai urutan nukleotida non-coding DNA dan
urutan yang sesuai dalam RNA. Hal ini penting untuk melihat bahwa RNA ribosom
(rRNA) dan RNA transfer (tRNA) mengandung gen dengan intron, tetapi mereka akan
dihapus ketika gen diekspresikan. Dengan kata lain, intron melalui transkripsi, tetapi
tidak melalui translasi. Oleh karena itu, ini disebut urutan translasi DNA.
Ekson adalah urutan nukleotida gen yang diekspresikan, dan mereka ditemukan di kedua
sisi intron. Dalam istilah sederhana, dapat dinyatakan bahwa ekson benar-benar dasar
dalam ekspresi gen atau dalam sintesis protein. Polipeptida untai dibentuk berdasarkan
urutan nukleotida dalam ekson. Ketika molekul mRNA matang terbentuk melalui
transkripsi DNA dan kemudian splicing RNA terjadi, itu adalah koleksi ekson.
Perbedaan antara intron dan ekson:
o Keduanya urutan nukleotida gen, tetapi ekson yang paling sering diekspresikan saat
intron diam.
o Ekson ditemukan di kedua ujung gen sementara intron selalu ditemukan di dalam
gen.
o Ketika mutasi terjadi, intron kadang-kadang memberikan kontribusi nukleotida
tetapi biasanya tidak sebaliknya.
o Baik DNA dan RNA mengandung intron dan ekson, tetapi RNA matang hanya
mengandung ekson dan tidak mengandung intron.
o Fungsi segera ekson adalah untuk mengekspresikan gen, sedangkan untuk intron
tidak jelas.
11. Struktur DNA ditemukan oleh dua ilmuwan, yaitu : Watson dan Crick yang
menyebabkan keduanya mendapat hadiah Nobel. Struktur DNA berupa dua rantai ganda
polideoksinukleotida yang bersifat antiparallel dan komplementer. Jelaskan apa yang
dimaksud dengan dua istilah tersebut.
Jawaban:
Kedua stran (rantai polideoksinukleotida) anti paralel artinya suatu rantai mempunyai
arah yang berlawanan dengan rantai pasangannya. Misalnya suatu stran berakhir dengan
gugus 5 fosfat sedang rantai pasangannya berakhir dengan gugus 3 OH (hidroksil).
Artinya, ujung 5’ akan berhadapan dengan ujung 3’ rantai pasangannya.
Kedua rantai polinukleotida komplementer artinya urutan nukleotida pada suatu rantai
menentukan urutan nukleotida pada rantai pasangannya. Misalnya A selalu berpasangan
dengan T dan G berpasangan dengan C.
12. Bila sel membelah, maka dua anak sel akan memiliki DNA yang tepat sama seperti DNA
sel induknya. Jelaskan mekanismenya.
Jawaban:
Ketika sel mengalami pembelahan, masing-masing anak sel akan menerima satu rantai
DNA dari sel induknya yang kemudian membentuk rantai yang baru. Pembentukan
rantai yang baru ini sesuai dengan kaidah watson dan crick yaitu apabila pada rantai lama
terdapat urutan A-T-G-C maka akan berhadapan dengan rantai lama disusul dengan
rantai yang baru dengan urutan T-A-C-G yang merupakan urutan nukleotida
pasangannya. Dengan demikian, hal ini dapat menjamin bahwa urut-urutan nukleotida
pada sel anak akan tepat sama dengan induk sel, cara ini yang disebut replikasi semi
konservatif.
Ada beberapa tahap dalam mekanisme pembelahan sel, yaitu:
Tahap Interfase
Sel dianggap istirahat dari proses pembelahan, sebenarnya tahap interfase merupakan
tahap yang aktif dan penting untuk mempersiapkan pembelahan. Persiapan berupa
replikasi DNA
Fase gap-1 (G1) Sel-sel belum mengadakan replikasi DNA, sehingga DNA masih
berjumlah 1 salinan (1c) dan diploid (2n)
Fase sintesis (S) DNA dalam inti mengalami replikasi sehingga menghasilkan 2
salinan DNA dan diploid (2c, 2n)
Fase gap-2 (G2) Replikasi DNA telah selesai, dan sel bersiap-siap mengadakan
pembelahan.
Tahap Kariokinesis
Kariokinesis adalah tahap pembelahan inti sel, Tahap ini terdiri dari fase atau tahap-
tahap yang lebih rinci.
A. Profase
o DNA mulai dikemas atau di paket menjadi kromosom. Profase merupakan tahap
paling lama dalam mitosis.
o Pada profase awal, kromosom mulai tampak lebih pendek serta menebal, pada
sel hewan, sentriol membelah dan masing-masing bergerak ke kutub yang
berlawanan pada nukleus, lalu terbentuk benang-benang spindel (benang
mikrotubulus).
o Pada profase akhir, masing-masing kromosom terlihat terdiri dari 2 kromatid
yang terikat pada sentromer.
o Pada tahap ini kromosom terletak bebas di dalam sitoplasma.
B. Metafase
o Kromosom bergerak ke bidang ekuator benang spindel (bidang pembelahan).
o Kromosom terletak di bidang ekuator dengan tujuan agar pembagian jumlah
informasi DNA yang akan diberikan kepada sel anakan yang benar-benar rata
dan sama jumlahnya.
C. Anafase
o Merupakan tahap yang singkat dalam mitosis.
o Masing-masing sentromer yang mengikat kromatid membelah bersamaan.
o Kromatid bergerak menuju kutub pembelahan
o Kromatid dapat bergerak ke arah kutub pembelahan karena terjadinya kontraksi
benang spindel, pada saat kontraksi benang spindel memndek kemudian
menarik kromatid menjadi dua bagian kedua kutub yang berlawanan.
o Menghasilkan salinan kromosom berpasangan (1c, 2n)
D. Telofase
o Kromatid telah disebut kromosom.
o Membran inti mulai terbentuk dan nukleous kembali muncul.
o Kromosom membentuk benang-benang kromatin.
o Telofase akhir terjadi pembelahan sitoplasma dengan proses yang disebut
sitokinesis.
Tahap Sitokinesis
Terjadi pembelahan sitoplasma dan pembentukan sekat sel yang baru. Pada sel hewan
tahap sitokinesis di mulai saat telofase berakhir, terjadi penguraian benang-benang
spindel, lalu terbentuk cincin mikrofilamen yang menyempit di daerah bekas bidang
ekuator, terjadi kontraksi yang membagi sel menjadi dua lalu terbentuk 2 sel anakan.
13. Ekspresi gen sehingga menghasilkan protein berlangsung melalui dua tahap, yaitu
transkripsi dan translasi. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kedua istilah tersebut.
Jawaban:
Fase Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetika yang ada pada urutan
DNA menjadi molekul RNA. Transkripsi adalah bagian dari rangkaian ekspresi genetik
yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe, berlangsung di dalam inti sel (nukleus) atau
di dalam matriks pada mitokondria dan plastida.
Fase Translasi adalah proses sintesis protein dengan menggunakan mRNA sebagai
acuan dimana urutan nukleotida pada mRNA menentukan urutan dari asam amino pada
protein. Proses ini berlansung pada suatu partikel ribonukleoprotein yang disebut
ribosom dan terbagi dalam tiga tahap yaitu tahap inisiasi (awal), tahap elongasi
(perpanjangan rantai), dan tahap terminasi (akhir).
14. Pada tahap ekspresi gen, dibentuk tiga jenis RNA, yaitu mRNA, tRNA, rRNA, yang
kemudian akan berperan pada proses berikutnya, yaitu translasi. Apa peran ketiga jenis
RNA tersebut dalam proses translasi?
Jawaban:
mRNA berperan sebagai pembawa sandi yaitu membawa informasi DNA dari inti sel ke
ribosom, Pesan-pesan ini berupa triplet basa yang ada pada mRNA yang disebut kodon.
tRNA berperan mengenali kodon dan menerjemahkannya menjadi asam amino di
ribosom, Urutan basa nitrogen pada tRNA disebut antikodon.
rRNA berperan sebagai tempat pembentukan protein yang terdiri dari 2 sub unit, yaitu:
1) Sub unit kecil yang berperan dalam mengikat mRNA. 2) Sub unit besar yang berperan
untuk mengikat tRNA yang sesuai.
15. mRNA prokariota disebut bersifat polikistronik, sedangkan mRNA eukariotik disebut
monokistronik. Apa arti keduanya?
Jawaban:
Prokariot disebut polikistronik karena hasil dari satu proses trankripsi yang hasil
transkripsinya terdiri atas beberapa gen.
Eukariot disebut monokistronik karena mRNA hanya membawa urutan satu gen
struktural yaitu satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu macam produk
ekspresi.
16. Semua jenis sel dalam tubuh manusia mengandung perangkat gen (genoma yang sama.
Jelaskan mengapa demikian?
Jawaban:
Karena sel dalam organisme multiseluler seperti manusia berasal dari fertilisasi yaitu
pertemuan ovum dengan sperma yang menghasilkan sel tunggal yaitu zigot.
17. Walaupun semua sel mengandung genoma yang sama, hanya sebagian yang mengalami
ekspresi. Sebagai contoh, sel hepatosit mengandung gen penyandi protein albumin yang
terekspresi, sedangkan penyandi protein keratin tidak. Sebaliknya, pada keratosit, gen
penyandi protein keratin terekspresi sedangkan gen penyandi protein albumin tidak.
Jelaskan mekanismenya.
Jawaban:
Ekspresi gen tertentu akan terhenti bila terjadi metilasi pada core promoter. Metilasi
yang terjadi pada lokasi tertentu yang menunjukkan urutan:
5’-C-G-C-G-C-G-C-G-3’
3’-G-C-G-C-G-C-G-C-5’
Urutan nukleotida seperti diatas menunjukkan ciri khas, yaitu urutan nukleotida pada
rantai menunjukkan urutan ulang yang sama apabila dibaca dari ujung 5’ ke arah ujung
3’ (urutan G-C). Urutan seperti itu ditemukan pada sejumlah lokasi pada promoter yang
dikenal sebagai CpG island. Disebut pulau CpG dan bukan pulau CG, disebabkan karena
kedua nukleotida pada rantai DNA selalu dihubungkan melalui ikatan fosfodiester.
Metilasi selalu terjadi pada basa sitosin (C)
CH3 CH3 CH3
5’-C-G-C-G-C-G-3’
3’-G-C-G-C-G-C-5’
CH3 CH3 CH3
Jadi, misalnya jika pada sel A gen X mengalami ekspresi, maka promoter gen tersebut
tidak mengalami metilasi. Sebaliknya pada sel B gen X tidak terekspresi maka promoter
gen tersebut akan mengalami metilasi. Pada keadaan tertentu, misalnya pada beberapa
jenis kanker tertentu gen yang seharusnya tidak terekspresi menjadi terekspresi karena
promoternya mengalami demetilasi.
18. Jelaskan apa yang dimaksud dengan operon.
Jawaban:
Operon adalah sekelompok gen yang diapit secara bersamaan oleh sepasang terminator
dan promotor. Operon merupakan sekelompok gen yang produk-produknya memiliki
fungsi-fungsi yang berhubungan dan ditranskripsi bersama-sama sebagai suatu kesatuan.
Daerah operon merupakan daerah yang berperan dalam regulasi ekspresi gen. Sistem
regulasi yang pertama diketahui adalah sistem regulasi operon laktosa pada bakteri E.
coli oleh Yacob dan Monod.
19. Baik pada organisme prokariota maupun eukariota ada kemungkinan bahwa sejumlah
gen diekpresi pada saat bersamaan. Namun mekanisme yang terjadi berbeda antara
prokariota dan eukariota. Jelaskan mekanisme pada masing-masing organisme tersebut.
Jawaban:
Pada prokariot pengendalian ekspresi gen hanya terjadi pada arah transkripsi sedangkan
pada eukariot pengendalian ekspresi gen mulai dari transkripsi sampai pasca translasi.
Ekspresi gen dimulai dari aktivitas RNA polimerase dalam mentranskrip DNA.
Pengikatan RNA polimerase ke DNA terjadi di lokasi khusus yang disebut promotor.
Promotor kuat mampu berinteraksi dengan RNA polimerase dan menginisiasi transkripsi
dengan cepat. Hal sebaliknya terjadi pada promotor lemah. Transkripsi berjalan dari
3’5’ DNA template atau mRNA disintesis dari 5’3’. Transkripsi berakhir ketika
RNA polimerase mencapai daerah penghentian atau terminasi. Kemudia RNA
polimerase keluar dari DNA, sehingga diperoleh 1 pita mRNA lengkap. Satu mRNA
dapat mengkode 1 atau lebih polipeptida. mRNA yang dapat mengkode lebih dari 1
polipeptida disebut mRNA polisistronik. mRNA polisistronik ditranslasi menghasilkan
beberapa polipeptida terpisah dalam sekali translasi. Translasi berlangsung di dalam
ribosom. Setelah ditranslasi mRNA akan terdegradasi dengan cepat dalam beberapa
menit. Regulasi ekspresi gen adalah suatu pengendalian gen yang berfungsi untuk
memunculkan fenotipe dari genotipe. Proses pengaturan ini dilakukan dengan cara
menghentikan produksi enzim, melalui penghentian gen penyandinya.
Pengendalian suatu gen melibatkan aktivitas gen regulator. Secara umum dikenal dua
sistem pengendalian ekspresi gen, yaitu: pengendalian positif dan negatif. Pengendalian
positif pada suatu operon artinya operon diaktifkan oleh produk gen regulator.
Sebaliknya, pengendalian negatif berarti operon tersebut dinonaktifkan oleh produk
ekspresi gen regulator. Pengendalian positif membutuhkan protein untuk terjadinya
transkripsi, sedangkan pengendalian negatif membutuhkan protein untuk menghambar
terjadinya transkripsi.
Produk gen regulator ada dua macam yaitu : aktivator dan represor. Aktivator berperan
dalam pengendalian secara positif, dan represor berperan dalam pengendalian secara
negatif. Produk gen regulator bekerja dengan cara menempel pada sisi pengikatan protein
regulator pada daerah promoter gen yang diaturnya. Pengikatan aktivator atau represor
pada promoter ditentukan oleh keberadaan molekul efektor yang biasanya berupa
molekul kecil seperti asam amino, gula dan metabolit serupa lainnya. Molekul efektor
yang mengaktifkan ekspresi gen disebut induser. Sedangkan yang bersifat menekan
ekspresi gen disebut represor. Lebih jauh pengendalian positif dan negatif dapat
dibedakan menjadi dua sistem yaitu sistem yang dapat diinduksi (inducible system) dan
sistem yang dapat ditekan (repressible system).
Tahap Inisiasi
Tahapan proses inisiasi transkripsi meliputi 4 langkah yaitu: (1) pembentukan kompleks
promoter tertutup, (2) pembentukan kompleks promoter terbuka, (3) penggabungan
beberapa nukleotida awal (sekiatar 10 nukleotida), dan (4) perubahan konfirmasi RNA
polimerase karena subunit σ dilepaskan dari kompleks holoenzim. Subunit σ tersebut
selanjutnya dapat digunakan lagi dalam proses inisiasi transkripsi selanjutnya. Bagian
DNA yang terbuka setelah RNA polimerase menempel biasanya terjadi pada daerah
sekitar -9 sampai +3 sehingga menjadi struktur untai tunggal. Bagian DNA yang
berkaitan dengan RNA polimerase membentuk suatu struktur gelembung transkripsi
(transcription bubble) sepanjang kurang lebih 17 pasang basa. Setelah struktur promoter
terbuka secara stabil, maka selanjutnya RNA polimerase melakukan proses inisiasi
transkripsi dengan menggunakan urutan DNA cetakan sebagai panduannya. Dalam
proses transkripsi, nukleotida RNA digabungkan sehingga membentuk transkrip RNA.
Nukleotida pertama yang digabungkan hampir selalu berupa molekul purin. Kajian pada
88 promoter menunjukkan bahwa 51% molekul RNA diawali dengan basa A, 42%
diawali dengan G, 5% diawali dengan C, dan 2% diawali dengan U. pada awalnya basa-
basa RNA yang digabungkan membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA cetakan,
sehingga jika urutan DNA cetakan adalah ATG, maka basa RNA yang digabungkan
adalah UAC.
Subunit σ mempunyai peranan dalam menstimulasi inisiasi transkripsi tetapi tidak
mempercepat laju pertambahan untaian RNA. Proses inisiasi transkripsi merupakan
proses yang menentukan laju transkrpisi.
Setelah proses inisiasi transkripsi terjadi, selanjutnya subunit σ terlepas dari enzim inti
dan dapat digunakan oleh enzim inti RNA polimerase yang lain. Jika transkripsi
berlangsung pada kekuatan ionic yang rendah, maka RNA polimerase inti tidak terlepas
dari DNA cetakan pada ujung suatu gen. Hal ini menyebabkan inisiasi transkrisi
berhenti. Jika ke dalam sistem tersebut dimasukkan RNA polimerase inti yang baru
maka, transkripsi kemudian berjalan kembali. Keadaan ini menunjukkan bahwa RNA
polimerase inti yang baru tersebut kemudian bergabung dengan subunit σ yang
sebelumnya telah dilepaskan dari enzim RNA polimerase inti lainnya.
Elongasi
a. Elongasi Eukariotik
Tahapan pemanjangan (elongasi) adalah selang selama enzim RNA polimerase II
bergerak sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA dengan membuka
rantai ganda DNA dan menyalin sandi yang terdapat pada DNA membentuk molekul
hibrida RNA-DNA. Proses ini diikuti dengan kembali berpasangannya rantai tunggal
DNA yang terbuka membentuk rantai ganda dengan pasangan aslinya. RNA
kemudian muncul sebagai rantai tunggal yang bebas, yang ujung pemanjangannya
masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim. RNA polimerase bergerak
sepanjang DNA menyalin urutan spesifik DNA ke dalam urutan spesifik molekul
baru RNA (sintesis RNA), gelembung transkripsi juga bergerak bersama. Gelembung
transkripsi merupakan bagian DNA yang mengalami pembukaan heliks. Bergeraknya
gelembung transkripsi bersamaan dengan gerakan maju RNA polimerase karena
ketika RNA polimerase bergerak di sepanjang DNA cetakan, gelembung transkripsi
mendenaturasi untai ganda DNA di bagian depan gelembung dan merenaturasi
kembali dibagian belakang gelembung. Panjang gelembung transkripsi kurang lebih
18 pb, tetapi panjang daerah hibrida RNA-DNA di dalam gelembung itu lebih
pendek.
Pembentukan kompleks pra-inisiasi transkripsi pada eukariot
Transkripsi gen kelas II dilakukan oleh RNA polimerase II yang dibantu oleh
beberapa faktor transkripsi umum. Penyusunan kompleks faktor transkripsi umum
dan RNA polimerase II pada daerah promotor membentuk kompleks pra inisiasi
yang akan segera mengawali transkripsi jika ada nukleotida. Ikatan semacam ini
membuat daerah promotor menjadi terbuka sehingga RNA polimerase II dapat
membaca urutan DNA pada cetakan. Faktor transkripsi umum yang berperan dalam
mengarahkan RNA polimerase II ke promotor adalah TFIIA, TFIIB, TFIID,TFIIE,
TFIIF, TFIIH dan TFIIJ. Faktor-faktor transkripsi tersebut akan menempel ke daerah
promotor secara beratahap sebelum akhirnya terbentuk kompleks pra inisiasi.
Penempelan faktor transkripsi tersebut terjadi dengan urutan:
o pertama-tama TFIID menempel pada bagian kotak TATA pada promotor,
yang dibantu oleh faktor TFIIA sehingga membentuk kompleks DA.
o kemudian diikuti oleh penempelan TFIIB,
o TFIIF selanjutnya menempel diikuti oleh penempelan RNA polimerase II
o akhirnya faktor TFIIE akan menempel diikuti oleh TFIIH dan TFIIJ.
Kompleks pra inisiasi yang terbentuk disebut kompleks DABPolFEH.
Setelah terbentuk kompleks pra inisiasi RNA polimerase II siap untuk melakukan
proses transkripsi jika ada nukleotida. Faktor transkripsi yang penting untuk
mengawali inisiasi proses transkripsi adalah TBP, TFIIB, TFIIF, dan RNA
polimerase II tanpa adanya TFIIE dan TFIIH, sebenarnya sudah dapat terjadi
transkripsi namun tidak sempurna. Pembentukan transkripsi yang tidak sempurna
tersebut menandakan telah terbentuknya kompleks inisisasi termasuk terjadinya
pembukaan DNA secara lokal dan pembentukan ikatan pospodiester pertama. Dalam
hal ini faktor TFIIE dan TFIIH tidak diperlukan dalam proses inisiasi melainkan
diperlukan dalam proses pelepasan dari promotor yang menandai dimulainya
transkripsi (pemanjangan transkip) secara aktif. Pelepasan dari promotot tersebut
dikatalisis oleh aktifitas DNA helikase yang dimiliki oleh TFIIH sehingga
menyebabkan terbukanya DNA pada daerah promotor. Hal ini dilakukan dengan cara
memuntir DNA di daerah hilir dari bagian yang berikatan dengan faktor transkripsi
yang lain sehingga terbentuk gelembung transkripsi. Pembentukan gelembung
transkripsi memunkinkan RNA polimerase untuk memulai transkripsi dan bergerak
dari hilir sepanjang 10-12 nukleotida. Pergerakan RNA polimerase tersebut dibantu
oleh aktifitas TFIIH yang menyebabkan pemanjangan gelembung transkripsi. Bentuk
RNA polimerase IIO inilah yang selanjutnya melakukan proses pemanjangan
transkripsi. Fosforilasi terjadi pada asam-asam amino pada bagian CTD yang ada
pada subunit RNA polimerase II yang paling besar. Dengan demikian dapat
dikatakan bahwa proses fosforilasi RNA polimerase II menjadi inisiasi dan
selanjutnya terjadi pemanjangan transkripsi. fosforilasi pada RNA polimerase II
menyebabkan terjadinya komfirmasi kompleks inisiasi menjadi bentuk yang siap
untuk melakukan pemanjangan transkripsi. Pemanjangan transkripsi tersebut dapat
terjadi karena fosforilasi RNA polimerase II menyebabkan ikatan antara CTD dan
TBP menjadi lemah. Dengan adanya nukleotida maka kompleks pemanjangan
(elongation kompleks) dapat meneruskan pemanjangan transkrispi (RNA).
Proses pemanjangan transkripsi akan berjalan sampai RNA polimerase II mencapai
daerah terminator. Terminasi transkripsi dapat terjadi karena adanya aktifitas
fosfatase yang spesifik untuk CTD sehingga mengembalikan RNA polimerase II
menjadi bentuk yang tidak mengalami fosoforilasi. Dalam keadaan tidak mengalami
fosforilasi RNA polimerase II dapat digunakan lagi untuk proses transkripsi
berikutnya.
b. Elongasi Prokariot
Prokariotik memiliki satu RNA polymerase yang mentranskripsikan semua jenis
RNA. Polymerase I mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S.
Polymerase ini sering kali ditemukan berasosiasi dengan kromosom di dalam
nukleolus. Polymerase II melakukan transkripsi dari promotor yang mengontrol
sistesis pra-mRNA yang masih mengandung pengkode (ekson) dan daerah bukan
pengkode (intron). Polymerase III hanya mengenali promotor yang mengontrol
sintesis RNA yang relatif pendek, misalnya tRNA dan rRNA 5S dan sebagainya.
Semua RNA polymerase memiliki mekanisme kerja yang sama, namun mengenali
jenis promotor yang berbeda. Jika inisiasi berhasil, RNA polimerase melepaskan
faktor s, dan bersama-sama dengan DNA dan RNA nasen (RNA yang baru
disintesis), akan membentuk kompleks terner atau kompleks yang terdiri atas tiga
komponen. Dengan adanya kompleks terner ini RNA polimerase dapat berjalan di
sepanjang molekul DNA. Artinya, promoter akan ditinggalkannya untuk kemudian
ditempati oleh holoenzim RNA polimerase berikutnya sehingga terjadi reinisiasi
transkripsi. Bagian DNA yang mengalami pembukaan heliks, atau disebut dengan
gelembung transkripsi (transcription bubble), akan terlihat bergeser di sepanjang
molekul DNA sejalan dengan gerakan RNA polimerase. Panjang bagian DNA yang
mengalami pembukaan heliks tersebut relatif konstan, yakni sekitar 17 pb sedangkan
ujung 5’ molekul RNA yang disintesis akan membentuk heliks hibrid dengan pita
antisens DNA sepanjang lebih kurang 12 pb. RNA polimerase membuka heliks DNA
di depan gelembung transkripsi dan menutup heliks DNA di belakangnya. Dengan
demikian, heliks hibrid RNA-DNA harus berputar setiap kali terjadi penambahan
nukleotida pada RNA nasen.
Pemrosesan mRNA
Mekanisme-mekanisme yang kompleks memastikan disingkirkannya intron-intron
dari pra-mRNA (transkrip primer) dan disambung-sambungkannya ekson dalam
urutan yang benar. Setelah itu, pra-mRNA eukariota mengalami sejumlah modifikasi
kovalen sebelum dilepaskan dari nucleus sebagai molekul-molekul pembawa pesan
(mesenger) dewasa. Enzim poli-A polimerase menambahkan (tanpa cetakan)
rentangan panjang nukleotida adenin ke ujung 3’ masing-masing pra-mRNA
sehingga terbentuklah ekor poli-A. Ujung-ujung 5’ memperoleh “tudung” (cap) dari
nukleotida guanin yang tidak biasa (3’-G-5’ ppp5’-N-3’p). Sebuah gugus metil
ditambahkan sesudahnya ke tudung guanin yang terbalik itu. Dengan demikian, baik
ujung 5’ maupun ujung 3’ kebanyakan mRNA eukariotik memiliki gugus-gugus 2’-
OH dan 3’-OH bebas pada gula-gula ribosa terminalnya. Ribosom eukariotik
biasanya berikatan ke tudung mRNA dan kemudian bergerak menghilir sepanjang
mRNA hingga menemukan kodon inisiasi AUG pertama dan memulai translasi
disana.
Terminasi
Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau
terlepasnya enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA
cetakan. Begitu pula halnya dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika
RNA polimerase mencapai urutan basa tertentu yang disebut dengan
terminator.Terminasi transkripsi dapat terjadi oleh dua macam sebab, yaitu terminasi
yang hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi diri) dan
terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus (protein rho). Di antara
keduanya terminasi diri lebih umum dijumpai. Terminasi diri terjadi pada urutan
basapalindrom yang diikuti oleh beberapa adenin (A). Urutan palindrom adalah
urutan yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh karena urutan
palindom ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka molekul RNA
yang dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan kala (loop)
Inisiasi transkripsi tidak harus menunggu selesainya transkripsi sebelumnya. Hal ini
karena begitu RNA polimerase telah melakukan pemanjangan 50 hingga 60
nukleotida, promoter dapat mengikat RNA polimerase yang lain. Pada gen-gen yang
ditranskripsi dengan cepat reinisiasi transkripsi dapat terjadi berulang-ulang sehingga
gen tersebut akan terselubungi oleh sejumlah molekul RNA dengan tingkat
penyelesaian yang berbeda- beda.
Transkripsi akan berakhir pada saat RNA polimerase mencapai ujung gen yang
disebut terminator.
20. Suatu mutase umumnya digambarkan sebagai perubahan urutan nukleotida pada RNA.
Contoh : UUG leu menjadi UUC phe. Pengertian ini disebabkan karena asam
amino disandi oleh urutan ribonukleotida. Namun sebenarnya mutase diseabkan oleh
terjadinya perubahan urutan deoksiribonukleotida pada DNA
Pada mutase UUG UUC, perubahan apa yang terjadi pada DNA? Ingat bahwa DNA
terdiri dari dua rantai, yaitu (+) dan rantai (-). Perubahan apa yang terjadi pada kedua
rantai tersebut?
Jawaban:
Akan terjadi mutasi titik yaitu pergantian 1 nuleotida dengan nukleotida yang lain (ex:
DNA: TTGTTC), dimana terjadi perubahan pada asam amino yang menyebabkan
terjadinya perubahan fungsi protein sehingga berakibat:
a. Tanpa gangguan fungsi protein yang terjadi karena diketahui fungsi protein
ditentukan hanya oleh urutan asam amino tertentu saja dalam keseluruhan molekul
protein.
b. Fungsi menjadi menurun dan terganggu
c. Protein akan kehilangan fungsinya sama sekali
21. Apa yang dimaksud dengan mutase tersembunyi (silent mutation) ? berikan suatu contoh.
Jawaban:
Mutasi tersembunyi (silent mutation) adalah perubahan suatu pasangan basa dalam gen
(pada posisi 3 kodon) yang menimbulkan perubahan satu kode genetik tetapi tidak
mengakibatkan perubahan atau pergantian asam amino yang dikode. Mutasi diam
biasanya disebabkan karena terjadinya mutasi transisi dan tranversi.
Contoh Silent mutation :
TACAACGTCACCATT
Untai sense mRNA
AUGUUGCAGUGGUAA
Metionin-fenilalanin-glisin-triptofan
TACAAgGTCACCATT
Untai sense mRNA
AUGUUcCAGUGGUAA
Metionin-fenilalanin-glisin-triptofan
22. Ada dua jenis mutasiyang dikenal dengan nama delesi dan insersi. Apa maksud kedua
istilah tersebut?
Jawaban:
Delesi adalah pengurangan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen
Insersi adalah penambahan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen
23. Delesi dan insersi dikenal juga dengan istilah “mutase perubahan kerangka baca” (frame-
shift mutation). Apa maksud istilah tersebut.
Jawaban:
Mutasi Pergeseran Kerangka/perubahan rangka kaca (frameshift mutation). Mutasi
ini merupakan akibat penambahan atau kehilangan satu atau lebih nukleotida di dalam
suatu gen. Hal ini mengakibatkan bergesernya kerangka pembacaan. Selama
berlangsungnya sintesis protein, pembacaan sandi genetis dimulai dari satu ujung acuan
protein yaitu mRNA, dan dibaca sebagai satuan tiga basa secara berurutan. Karena itu
mutasi pergeseran kerangka pada umumnya menyebabkan terbentuknya protein yang
tidak berfungsi sebagai akibat disintesisnya rangkaian asam amino yang sama sekali baru
dari pembacaan rangkaian nukleotida mRNA yang telah bergeser kerangkanya (yang
ditranskripsikan dari mutasi pada DNA sel).
24. Mutase pada intron biasanya tak merugikan, sebab urutan nukleotida pada intron tak
mengalami translasi. Namun pada penyakit β-talasemia. Mutase terjadi pada intron gen
penyandi protein globin β.
Dikenal 2 jenis β-talasemia, yaitu β(+) dan β(0). Pada talasemia β(+) masih ditemukan
protein β globin, walaupun dalam kadar yang lebih rendah dibanding normal.
Sebaliknya, pada bentuk talasemia β (-) protein β-globin sama sekali tak ditemukan
kesimpulan apa yang dapat diambil mengenai dampak yang terjadi karena mutasi pada
intron gen penyandi globin? Jelaskan.
Jawaban:
Mutasi pada gen penyandi β-globin tak mengubah urutan asam amino pada β-globin,
tetapi mengurangi kuantitas dari globin yang terbentuk, dari kuantitas yang berkurang
sama sekali tidak ditemukan perubahan secara kualitatif melainkan perubahan kuantitatif.
Pada kasus β-globin yang tidak terbentuk maka disitu terbentuklah mRNA yang
abnormal akibat dari mutasi lokasi putus sambung.
Nama : Alfi Syahrin
NIM : 011414153017
Ilmu Kedokteran Dasar/Minat FAAL
Bagian II
25. Mutasi spontan dapat terjadi karena adanya tautomer, yaitu dua isomer yang tak dapat
dipisahkan dan selalu ditemukan dalam keadaan keseimbangan. Salah satu contoh adalah
asam amino sitosin (C) yang ditemukan dalam bentuk isomer keto dan enol
Jelaskan mengapa karena adanya dua isomer sitosin, mutase dapat terjadi secara spontan.
Bagaimana mekanismenya ?
Jawaban:
Mutasi spontan ialah mutasi (perubahan materi genetik) yang terjadi akibat adanya
sesuatu pengaruh yang tidak jelas, baik dari lingkungan luar maupun dari internal
organisme itu sendiri. Mutase spontan juga dapat terjadi karena terbentuknya pasangan
goyah (wobble)
Mekanisme mutase akibat terpasangnya tautomer abnormal sitosin (C) adalah:
a. Replikasi pertama
b. Pemasangan tautomer imino (C*) pada rantai (-)
c. Replikasi kedua
d. Tautomer imino pada rantai (-) berubah menjadi bentuk yang normal yaitu: C
(amino); C*C
e. Pemasangan G pada rantai (+)
26. Bila salah satu rantai DNA pada suatu lokasi tertentu putus, maka kerusakan DNA dapat
dengan mudah disambung kembali oleh enzim DNA ligase. Namun, bila pada suatu
lokasi tertentu kedua rantai DNA terputus, kerusakan ini masih dapat disambung kembali
dengan ditemukannya apa yang disebut sebagai kawasan mikrohomologi
(microhomology domain). Jelaskan apa yang dimaksud dengan kawasan mikrohomologi?
Jawaban:
Kawasan mikromohologi adalah lokasi sepanjang rantai DNA yang membantu
menyambung kembali suatu rantai DNA yang terputus.
27. Berkat ditemukannya mikrohomologi, kedua potongan DNA tersebut dapat disambung
kembali walaupun disertai delesi. Jelaskan bagaimana proses penyambungan kembali
tersebut terjadi.
Jawaban:
Proses penyambungan kerusakan untai ganda DNA dimulai dari pertama terdapat dua
protein yang berperan dalam penyatuan kembali non homolog suatu untai ganda. Suatu
heterodimer subunit 70 kDa 86 kDa yang disebut Ku berikatan dengan ujung-ujung
bebas DNA aktvitas helicase dependen-ATP laten. Kemudian heterodimer Ku yang
berikatan dengan DNA mengikat suatu unit protein kinase, yaitu protein kinase dependen
DNA (DNA PK). DNA-PK memiliki satu ikatan ujung-ujung bebas DNA dan satu
tempat ikatan untuk dsDNA di bagian ujung-ujung unit. Oleh karena itu, enzim-enzim
tersebut memungkinkan aproksimasi kedua ujung yang terpisah. Ujung bebas kompleks
DNA-Ku-DNA-PK kemudian membangkitkan aktivitas kinase pada ujung-ujung
terpisah. Secara timbal balik DNA-PK memphosporilasi Ku dan molekul DNA-PK yang
lain pada untai berlawanan, ditrans, DNA-PK selanjutnya terlepas dari DNA dan Ku dan
menyebabkan aktivasi Ku helikase. Hal ini menyebabkan penguraian kedua ujung DNA.
Kemudian, DNA yang telah diurai dan diaproksimasi membentuk pasangan basa;
kelebihan ekor nukleotida dibuang oleh eksonuklease; dan celah yang ada kemudian diisi
dan di tutup oleh DNA ligase dan disertai delesi.
28. Dikenal dua jenis molekul sinyal tergantung pada keakuratannya. Reseptor molekul
sinyal yang hidrofilik berupa reseptor transmembrane, karena molekul sinyal tersebut tak
dapat menembus membrane sel. Sebaliknya, molekul sinyal yang hidrofobik dapat
menembus membrane sel sehingga reseptor berada dalam sitosol. Dampak yang
ditimbulkan oleh molekul sinyal hidrofobik memerlukan waktu jauh lebih lama
dibandingkan dengan molekul sinyal yang hidrofilik karena memerlukan ekspresi gen.
jelaskan bagaimana mekanismenya.
Jawaban:
Molekul sinyal adalah molekul yang disintesis dan disekresi oleh suatu sel, sel penerbit
sinyal (transmitter cell) dan masuk ke dalam cairan ekstrasel (termasuk darah) yang
kemudian ditangkap oleh sel lain, sel sasaran (target cell) melalui suatu reseptor yang
lokasinya dapat berada di permukaan sel (reseptor trasnmembran) untuk molekul sinyal
hidrofilik, atau berada disitosol (reseptor sitosolik) untuk molekul yang hidrofobik
seperti senyawa senyawa turunan kolesterol, misalnya progesteron, kortison, testosteron
dan estradiol. Dalam hal tertentu, yaitu bila kedua sel terletak bersebelahan, misalnya
pada awal perkembangan embrio, atau pada organisme dewasa pada sel pembentuk
epitel, maka molekul sinyal tersebut dapat masuk ke sel sebelah melalui suatu lubang
yang menembus membran kedua sel yang disebut gap junction.
Mekanisme molekul sinyal hidrofobik (biasanya pada hormon berbasis gugus steroid)
setelah menembus membran plasma, akan berikatan dengan reseptornya di sitoplasma
dan akan merubah bentuk struktural reseptor (konformasi) sehingga terbentuklah area
pengikatan DNA atau yang biasa disebut DNA Binding site. Setelah proses konformasi,
reseptor dan molekul sinyal kemudian akan menembus membran nukleus melalui suatu
nukleuporus. Setelah berada di dalam nukleus, reseptor beserta molekul sinyalnya akan
berikatan dengan utas DNA melalui DNA binding site pada situs yang disebut signal
response element (SRE). Area SRE yang telah berikatan dengan kompleks
reseptor-,olekul sinyal ini akan bertindak sebagai enhancer (pemicu)bbagi proses
transkripsi pada gen-gen struktural penyandi protein yang diharapkan sebagai keluaran
respon seluler.
29. Proto-onkogen adalah sejumlah gen normal, yang apabila mengambil mutase akan
berakibat timbulnya kanker. Apa sebenarnya fungsi protein yang disandi oleh gen-gen
tersebut?
Jawaban:
Fungsi protein yang disandi oleh gen yang mengalami mutase adalah sebagai
penghantar isyarat didalam sel yang tidak sempurna, yang terus menerus menghantarkan
isyarat meskipun tidak ada rangsangan dari luar sel. Protein kemudian berikatan
langsung dengan inti yang merangsang pembelahan sel sehingga mengalami menjadi
stimulan pertumbuhan yang bekerja secara hiperaktif atau resisten degradasi.
30. Jelaskan apa yang dimaksud dengan gen pencegah tumor (tumor suppressor gen nama
lama : anti oncogene).
Jawaban:
Tumor supressor gene/anti-oncogene adalah gen yang bekerja menghambat
pertumbuhan dan merangsang differensiasi sel. Beberapa anti-onkogen ialah gen p53, Rb
(retinoblastoma), APC (adenomatous polyposis coli), WT (wiliam’s Tumor), DCC dan
NF-2. Dari beberapa antionkogen tadi,yang sering ditemukan mengalami mutasi adalah
p53 dan Rb yang akan mengakibatkan pembelahan sel secara neoplastik.
31. Jelaskan mengapa gen penyandi protein yang berfungsi pada proses perbaikan DNA
termasuk gen pencegah tumor.
Jawaban:
Gen penyandi protein memiliki fungsi pada proses perbaikan DNA termasuk pada
kelompok tumor supressor gene karena perbaikan DNA adalah suatu rangkaian dalam
proses pembelahan sel dengan mekanisme pemotongan basa (base excision),
pemotongan nukleotida (nucleotide excision) dan mismatch repair atau perbaikan yang
tidak berpasangan. Maka, gen pernyandi protein memperlambat pembelahan sel yang
berdasarkan pada 3 mekanisme DNA repair.
32. Jelaskan mengapa onkogen bersifat dominan, sedangkan gen pencegah tumor bersifat
resesif.
Jawaban:
Onkogen bersifat dominan apabila protein yang sakit (inaktif) mengikat protein yang
sehat (aktif) sehingga membuatnya dominan negatif dan tidak dapat berfungsi.
Gen pencegah tumor bersifat resesif dikarenakan tumor hanya timbul apabila kedua alela
mengalami inaktifasi yang membuatnya menghambat transformasi. Selain itu, terjadi
delesi pada 1 alela tetapi alela lain yang masih mengandung anti-onkogen masih
menghasilkan produk.
33. Apa yang dimaksud dengan oksidan dan apa yang dimaksud dengan radikal bebas?
Jawaban:
Oksidan adalah suatu bahan kimia elektrofil yang bersifat sangat reaktif dan dapat
memindahkan elektron dari molekul lain serta menghasilkan oksidasi pada produk
tersebut. Suatu molekul tidak stabil yang merupakan electron acceptors.
Radikal bebas adalah atom atau molekul yang memiliki satu atau lebih elektron tunggal
(elektron yang tak berpasangan), bersifat sangat reaktif bila bereaksi dengan berbagai
senyawa.
34. Mengapa ion Fe3+ merupakan contoh suatu oksidan?
Jawaban:
Karena Ion Fe adalah suatu oksidator yang merupakan electron acceptors untuk oksidan
yang mampu direduksi dari Fe3+ menjadi Fe2+.
35. Mengapa radikal bebas dikelompokkan sebagai oksidan?
Jawaban:
Radikal bebas di kelompokkan menjadi oksidan karena radikal bebas bisa menarik suatu
elektron, terutama pada elektron yang tidak berpasangan.
36. Mengapa radikal bebas sebagai oksidan jauh lebih berbahaya dibanding oksidan yang
bukan radikal bebas seperti ion Fe3+
Jawaban:
Karena radikal bebas memiliki reaktifitas yang tinggi dan cenderung memicu reaksi yang
berantai.
37. Definisi oksidan menurut ilmu kimia dan ilmu hayati (biologi dan ilmu kedokteran)
berbeda. Apa definisi antioksidan menurut ilmu kimia dan apapula definisinya menurut
biologi dan ilmu kedokteran?
Jawaban:
Antioksidan menurut kimia adalah penyedia atau pemberi electron
Antioksidan menurut biologi (ilmu kedokteran) adalah suatu substansi yang
mencegah pembentukan dan aktivitas dari oksidan.
38. Di bidang ilmu-ilmu hayati, termasuk ilmu kedokteran, dikenal istilah anti-oksidan
hidrophilic dan lipofilik. Apa yang dimaksud dengan kedua istilah tersebut, dan berikan
contoh dua senyawa untuk masing-masing jenis.
Jawaban:
Antioksidan lipofilik merupakan antioksidan yang dapat larut, yaitu molekul yang larut
lemak, bersifat hidrofobik, dan bertindak pada membran sel.
Contohnya tocopherols (vitamin E), β carotene (provitamin A)
Antioksidan hidrofilik merupakan molekul yang larut dalam air, bersifat hidrofilik,
bertindak pada sitosol dan E.C.F
Contohnya asam askorbat (vitamin C), Glutathion
39. Dikenal dua jenis kematian sel yang hasil akhirnya berbeda, yaitu apoptosis dan nekrosis,
Pada proses apoptosis, sel akan terbelah-belah menjadi kepingan-kepingan yang masih
dibatasi oleh membrane sel yang utuh (kepingan-kepingan apoptik, apoptotic bodies),
sedangkan pada nekrosis, sel akan pecah (mengalami lisis)). Apa penyebab nekrosis, dan
jelaskan mekanismenya mengapa pada akhirnya sel akan pecah.
Jawaban:
Beberapa penyebab nekrosis yaitu:
o Iskemia : kekeurangan oksigen, gangguan metabolik lain
o Agen biologis : bakteri, virus dll
o Agen Kimia : contohnya pada konsentrasi tinggi dari natrium dan glukosa akibat
gangguan keseimbangan kosmotik sel
o Agen fisik: trauma, suhu yang sangat ekstream baik panas maupun dingin, tenaga
listrik, cahaya matahari dan radiasi sinar X.
o Hipersensitifitas : misalnya pada seseorang yang hipersensitif terhadap obat-
obatan sulfa sehingga menimbulkan reaksi secara imunologik pada epitel tubulus
ginjal.
Mekanisme pecahnya sel pada kematian nekrotik misalnya pada keadaan hipoksia.
Oksigen diperlukan oleh mitokondria untuk fosforilasi oksidatif dan pembentukan ATP,
tanpa oksigen proses ini tidak dapat terjadi. Pada saat sel kekurangan ATP, sel tersebut
tidak dapat mempertahankan fungsi selulernya, termasuk fungsi transport natrium
kalium, sel akan mulai menimbun natrium karena natrium berdifusi ke dalam sel
mengikuti penurunan gradien konsentrasi dan gradien listrik. Potensial listrik yang
melintasi membran mulai turun seiring dengan penumpukan natrium sebuah ion positif,
intrasel. Tekanan di dalam sel meningkat, sehingga terjadi penarikan air ke dalam sel. Sel
iskemik mulai membengkak sehingga terjadi dilatasi retikulum endoplasma, penurunan
fungsi mitokondria dan peningkatan permeabilitas membran intrasel. Sel yang
mengalami pembengkakan menyebabkan pecahnya vesikel lisosom, sehingga
melepaskan enzim-enzim mereka dan terjadilah lisis sel.
top related