Aliran Informasi

Pada Bakteri

Kelompok 1Kelas C PPs Biologi

Ciri utama makhluk hidup:• Transformasi energi • Aliran informasi

molekul yang terlibat dalam langkah aliran informasi makromolekul

Proses molekul dalam aliran informasi 1. Replikasi2. Transkripsi3. Translasi

1. Replikasipenggandaan DNA dan informasi genetik tetap ada

2. Transkripsipembentukan RNA komplementer dengan salah satu utas DNA

3. Translasipengubahan sekuen nukleotida dari RNA menjadi asam amino

Transkripsi• Langkah awal dari ekspresi gen• Merupakan proses sintesis RNA

RNA identik dalam sekuen dengan 1 utas DNA (utas penyandian),

Komplementer dengan utas lainnya (template=tempat sintesis)

Antisensesekuen DNA/RNA yang komplemen dengan mRNA

Sintesis RNA Dikatalis o/ enzim RNA Polimerase Dimulai saat RNA pol mengikat ke promotor (basa pertama yg

ditranskripsi ke RNA RNA pol akan terus mensintesis RNA hingga bertemu dengan

terminator Arah sintesis mRNA 5’ 3’ hingga terminator (menghasilkan

produk utama yg disebut transkripsi primer Terjadi di gelembung transkripsi (utas DNA terbuka menjadi

utas tunggal dan salah satu utas sebagai template RNA pol akan membuka ikatan DNA di depan dan di belakang

gelembung transkripsi

Asam nukleat disintesis dari prekusor nukleotida 5’ trifosfat

Proses: 1. Reaksi kondensasi antara gugus 5’ trifosfat nukleotida baru

dengan gugus 3’ OH nukleotida akhir2. Nukleotida baru kehilangan 2 gugus fosfat terminal (α dan β)3. α digunakan pada ikatan fosfodiester ke rantai4. Kecepatan 40 nukleotida/detik; 37ᵒC

Tahapan Transkripsi1. Pengenalan template: pengikatan RNA pol ke utas ganda DNA

terpisah gelembung transkripsi (sekuen DNA untuk pengikatan polymerase= promotor)

2. Inisiasi: sintesis ikatan nukleotida pertama di RNA (selesai jika panjang nukleotida tercapai)

3. Elongasi: enzim berjalan sepanjang DNA penambahan nukleotida secara kovalen pada ujung 3’ dari RNA

4. Terminasi: pengenalan titik yg tidak terjadi penambahan basa gelembung transkripsi runtuh DNA membentuk duplex, enzim RNA lepas (sekuen disebut terminator)

Mekanisme Transkripsi Prokariot

RNA Polimerase pada Bakteri Bakteri: 1 tipe mRNA, tRNA, rRNA, 7000RNA pol Holeonzim Faktor sigma awal transkripsi, 8-9 basa terbentuk faktor

sigma dilepas dan elongasi Rifampisin menghambat inisiasi, streptiydigine menghambat

perpanjangan rantai mengganggu pengikatan nukleotida Heparin menghambat transkripsi RNA pol tidak ada koreksi rantai polinukleotida yg dibentuk

Pengenalan promotorBerdasarkan afinitasnya dibedakan:

Promotor kuat (Sering ditranskripsi , pada E.coli setiap 2 detik)

Promotor lemah (tiap 10 menit)Ciri konservatif promotor1. Start point > 90% adalah purin (G atau A)2. Upstream startpoint dikenali o/ semua promotor, bentuk

heksamer3. Daerah yg terkonservasi

Kontrol o/ struktur RNA: Terminal Adanya ikatan hidrogen u/ menahan hibrid RNA/DNA diputus DNA

membentuk utas ganda Membentuk sifat konformasi alternatif RNA regulasi terminasi

transkripsi mengijinkan atau tidak terjadinya terminasi Terminasi tergantung dari produk RNA dan bukan hanya dari

sekuen DNA saat ditranskripsi

Terminator pada E.coli

Berdasarkan butuh tidaknya faktor lain1. Rho independen = terminator intrinsik

terminasi terjadi tanpa adanya bantuan faktor lain2. Rho dependen

memerlukan faktor Rho in vitro (adanya mutasi)

Terminasi Rho independen

Karakteristik: bentuk hairpin pada struktur sekunder Hairpinkarena pasangan ulanagn basa terbalik

membentuk stem yg dipisahkan jarak terdekat dan membentuk loop

Menyebabkan transkripsi istirahat tapi tak menyebabkan terminasi

Terminasi bergantung faktor rho

Ditemukan sbg protein bila ditambahkan pada sistem in vitro membuat RNA pol

Terminasi pada situs tertentu molekul RNA dengan akhir 3’ yang unik

Rho Merupakan protein esensial yg ada di genom fage

Mekanisme faktor rho bekerja

Hanya bekerja pada terminasi Protein dengan 46 kDa Aktif sebagai heksamer Mempunyai aktivitas ATPase yang bergantung RNA Rho berjalan sepanjang transkripsi lebih cepat

daripada RNA pol

Matriks mRNA

• Matriks mRNA pada prokariot sulit diisolasi karena waktu hidupnya yang singkat

• mRNA disintesis dari DNA melalui mekanisme transkripsi

Perbedaan produksi mRNA pada prokariot dan Eukariot: Transkripsi mRNA dan translasi terjadi pada satu

kompartemen mRNA bakteri menerjemahkan beberapa protein mRNA bakteri tidak stabil waktu translasi pendek

• Ketika transkripsi dimulai, ribosom mendekati akhir ujung 5’ mRNA dan memulai translasi sebelum proses transkripsi selesai

• Translasi bakteri berjalan efisien dan dalam prosesnya, mRNA ditranslasi oleh banyak ribosom

INSTABILITAS MRNA BAKTERI SANGAT BESAR

• Sebelum akhir ujung 3’ disintesis, penguraian mRNA yang dimulai dari ujung 5’, namun kecepatannya setengah dari kecepatan transkripsi/translasi

• Stabilitas mRNA mempengaruhi jumlah protein yang ditranslasi

• Stabilitas = waktu paruh mRNA (bakteri 2 menit)

• Endonuklease cenderung melakukan aktivitasnya dari ujung 3’ OH bebas

• Pemecahan oleh endonuklease menghasilkan akhir 3’ dengan sensitivitas yang berbeda thd eksonuklease

• mRNA bakteri menyandikan protein dalam jumlah yg bervariasi

• Monocistronik menyandikan 1 gen, policistronik lebih dari 1 gen

• Kelompok gen membentuk operon (satuan genetik)• Semua mRNA mempunyai 2 tipe coding, dimulai dari

sekuen AUG, dan berakhir pd kodon terminal• mRNA lebih panjang dri sekuen yang di-sandikan

• Tipe monocistronik pada ujung 5’ ada tambahan sekuen yg disebut leader, dan sekuen tambahan setelah signal terminasi (ujung 3’) yg disebut trailer (keduanya tidak ditranskripsi)

• Daerah intercistronik ukuran bervariasi (mis. 30 nukleotida) membedakan terminasi dan inisiasi kodon berikutnya

Peranan gen akan nampak dalam hasil ekspresinya yg berupa proteinTranslasi, menurut Crick, terjadi melalui molekul tRNA (75—85 basa)

Karakter tRNA: Membawa 1 asam amino yg terikat scr kovalen Mengandung 3 nukleotida (antikodon) tRNA yg membawa as.amino aminoacyl-tRNA

Sintesis Protein

• Ribosom partikel protein ribonukleat (2 subunit)

• Tiap subunit terdiri atas beberapa protein yg terikat pd molekul RNA

• Ribosom melekatkan diri pada mRNA pada ujung 5’ atau didekatnya

• Arah gerak ribosom : 5’ 3’• Poliribosom : 1 mRNA

dibaca oleh beberapa ribosom sekaligus dan masg2 bersifat independen

Proses Translasi: Inisiasi reaksi pembentukan 2 asam amino pertamaInisiasi: Pengenalan mRNA melalyu pelekatan dua subunit

kecil ribosom membentuk kompleks inisiasi Penggabungan subunit besar membentuk ribosom Pembacaan dimulai saat subunit kecil ribosom ada di

mRNA, aminoacyl-tRNA yg mjd bag kompleks inisiasi inisiator tRNA

Elongasi pembentukan ikatan peptida

Terminasi pelepasan polipeptida,ribosom dari MRNA

Translasi

Terminasi Translasi