Replikasi DNA Tahapan Sintesis Protein

84 Biologi Kelas XII Protein-protein yang terbentuk akan menyusun sebagian besar komponen di dalam tubuh. Contoh protein sebagai komponen pe- nyusun tubuh adalah miosin, aktin, keratin, kolagen, hemoglobin, dan insulin. Variasi dari 20 macam asam amino yang ada, dapat memben- tuk protein yang berbeda-beda. Oleh karena itu, setiap individu akan mempunyai bermacam-macam protein yang berbeda pula satu sama lain. Lalu, bagaimana hubungan sintesis protein dengan sifat-sifat indi- vidu? Nah, seperti telah disebutkan sebelumnya, protein akan menyu- sun komponen tubuh. Setiap komponen yang berbeda tentunya akan menghasilkan sifat dan fungsi yang berbeda pula. Dengan demikian, protein dikatakan dapat mengekspresikan sifat pada individu. Sebagai contoh, individu yang mempunyai kadar hemoglobin yang rendah akan menunjukkan sifat atau ciri yang berbeda dengan individu yang berkadar hemoglobin tinggi. Apa sajakah tahapan dalam sintesis pro- tein?

1. Tahapan Sintesis Protein

Pada tahun 1950, Paul Zamecnik melakukan percobaan un- tuk mengetahui tahapan dan tempat terjadinya sintesis protein. Paul menginjeksikan asam amino radioaktif ke tubuh tikus dan berhasil menjelaskan tempat terjadinya sintesis protein, yaitu di dalam ribo- som. Selanjutnya, penelitian dilakukan bersama dengan Mahlon dan menyimpulkan bahwa molekul RNA pemindah RNA t berperan dalam sintesis protein. Akhirnya, Francis Crick menemukan bahwa RNA pemindah harus mengenali urutan nukleotida untuk disusun se- bagai asam amino sesuai pemesanan, yang kemudian dibawa oleh RNA pembawa pesan. Tahapan sintesis protein mengikuti aturan dogma sentral, dimana informasi genetik dipindahkan dari DNA ke DNA melalui tahap replikasi. Dari DNA ke RNA melalui tahap transkripsi. Selanjutnya dari RNA ke protein melalui sintesis protein. Sebelum terjadi sintesis protein, DNA pada struktur nukleosom akan lepas dari protein histon oleh bantuan kerja enzim polimerase. Secara umum, proses sintesis protein meliputi tiga tahapan utama, an- tara lain:

a. Replikasi DNA

Setiap sel dapat memperbanyak diri dengan cara membelah. Se- buah sel membelah menjadi 2 sel, 2 sel membelah menjadi 4 sel, 4 sel membelah menjadi 8 sel dan seterusnya. Sebelum sel membelah, ter- jadi perbanyakan komponen-komponen di dalam sel termasuk DNA. Perbanyakan DNA dilakukan dengan cara replikasi. Dengan demikian, replikasi adalah proses pembuatan sintesis DNA baru atau penggan- daan DNA di dalam nukleus. Pada saat replikasi berlangsung, DNA induk membentuk kopian DNA anak yang sama persis sehingga DNA induk berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan DNA baru. K i l a s Pada pelajaran biologi kelas XI tentang sistem pencernaan makanan, protein merupakan senyawa senyawa organik berukuran besar yang tersusun oleh monomer-monomer berupa asam amino. Asam amino yang satu dengan asam amino yang lain membentuk molekul peptida. Peptida- peptida tersebut akhirnya membentuk polipeptida yang kemudian membentuk protein. Di unduh dari : Bukupaket.com Genetika 85 Setelah Watson dan Crick menemukan model DNA yang berupa heliks ganda terpilin pada tahun 1953, munculah 3 macam hipotesis tentang cara atau model DNA bereplikasi Gambar 3.11, antara lain: 1 Model Konservatif Menurut hipotesis ini, rantai ganda DNA induk langsung mem- bentuk salinan berupa rantai ganda DNA baru tanpa ada pemisahan rantai ganda DNA induk terlebih dahulu. Replikasi pertama meng- hasilkan dua rantai ganda DNA, terdiri dari satu rantai ganda DNA in- duk dan satu rantai ganda DNA yang benar-benar baru. Pada replikasi kedua, masing-masing rantai ganda DNA tersebut langsung memben- tuk salinan DNA yang baru lagi. Akhirnya, menghasilkan empat buah DNA. Satu DNA tetap merupakan DNA induk yang utuh dan tiga DNA merupakan DNA baru. 2 Model Semi Konservatif Hipotesis model semi konservatif ini dikemukakan oleh Watson dan Crick, menyatakan bahwa rantai ganda DNA induk membuka atau memisah terlebih dahulu sehingga terbentuk dua buah rantai tunggal DNA. Masing-masing rantai tunggal tersebut berfungsi sebagai cetakan untuk membentuk rantai tunggal DNA baru, melalui pembentukan pasangan basa yang komplementer dengan basa nitrogen DNA induk. Dengan demikian, hasil replikasi pertama adalah dua buah DNA. Masing-masing DNA terdiri dari satu rantai tunggal induk dan satu rantai tunggal yang baru. Pada replikasi kedua, masing-masing rantai ganda DNA tersebut membuka kembali sehingga dihasilkan empat buah DNA. Dua buah DNA mengandung rantai tunggal induk dan dua buah DNA yang lain merupakan rantai DNA baru. 3 Model Dispersif Rantai ganda DNA hasil replikasi pertama maupun replikasi ke dua dari DNA induk mengandung segmen campuran antara ran- tai DNA induk dan rantai DNA baru. Artinya, rantai ganda DNA salinannya terdiri dari dua rantai tunggal DNA yang masing-masing mengandung segmen bagian atau potongan DNA induk dan segmen DNA baru. Pada akhir tahun 1950-an, Mat- thew Meselson dan Franklin Stahl melakukan percobaan untuk mengu- ji ketiga hipotesis tersebut. Ternyata, hasil percobaannya mendukung hipo- tesis atau ide dari Watson dan Crick yaitu model semi konservatif. Gambar 3.11 Tahapan transkripsi RNA a. konservatif b. semi konservatif c. dispersif Galeri RNA Virus dapat Membentuk DNA Menurut Baltimore, Mizushi- ma, dan Temin 1970, bebe- rapa virus dapat mensintesis DNA dari RNA hasil cetakan yang berantai tunggal. Enzim yang berperan disebut DNA polimerase bergantung RNA atau Transkriptase Seba- liknya. Suryo, Genetika, hlm. 101 a b c Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 305 Di unduh dari : Bukupaket.com 86 Biologi Kelas XII Gambar 3.12 Tahapan replikasi DNA Replikasi merupakan tahapan rumit yang mengawali sintesis pro- tein. Oleh karena itu, kalian perlu menyimak dengan saksama. Proses replikasi dimulai pada beberapa daerah spesifi k dari rantai DNA, disebut pangkal replikasi. Beberapa tahapan dan enzim yang berperan dalam sintesis protein, antara lain: a DNA helikase, berfungsi untuk membuka rantai ganda DNA induk. b Enzim primase, membentuk primer yang merupakan segmen pendek dari RNA sebagai pemula untuk terjadinya sintesis protein. c Dari ujung 3´ RNA primer, DNA polimerase menambahkan pasang- an basa nitrogen dari nukleotida-nukleotida pada rantai tunggal DNA induk dan terbentuk rantai DNA yang bersambungan secara kontinyu tanpa terpisah-pisah yang disebut leading strand. d Pada rantai tunggal DNA induk yang lain, DNA polimerase membentuk lagging strand merupakan keseluruhan rantai kopian DNA yang pertumbuhannya tidak kontinyu dengan memper- panjang RNA primer-RNA primer di beberapa tempat sehingga membentuk segmen-segmen DNA baru yang saling terpisah. Seg- men-segmen itulah yang disebut fragmen Okazaki. e DNA polimerase yang lainnya, menggantikan RNA primer de- ngan DNA dan enzim ligase menghubungkan segmen-segmen okazaki, sehingga terbentuk salinan DNA baru. Nah, DNA baru yang telah terbentuk identik dengan DNA in- duk akan melanjutkan tahapan untuk mensintesis protein yaitu tahap- an transkripsi dan translasi.

b. Transkripsi