LKM 1 – PERTEMUAN 3
GEN, DNA, KROMOSOM, dan sintesis protein
Jawablah pertanyaan berikut berdasarkan hasil review literatur yang sudah Anda baca.
1. Jelaskan kedudukan perbedaan antara Gen, DNA, dan kromosom dengan dilengkapi gambar
 Gen
Gen adalah bagian DNA yang membawa informasi tentang sifat tertentu, misalnya warna kulit,
golongan darah dan lainya. Setiap gen menentukan sifat makhluk hidup dengan mengkodekan
pembuatan protein tertentu dengan menentukan bagaimana urutan asam amino harus
digabungkan.

DNA
DNA (Deoxyribose Nucleid Acid) adalah struktur berbentu heliks ganda di dalam kromosom. DNA
membawa kode genetik atau gen yang menentukan karakteristik makhluk hidup.

Kromosom
Inti sel berisi struktur yang disebut dengan kromosom. Kromosom terbuat dari molekul yang disebut
dengan DNA dan juga protein lain, keduanya bergabung membentuk kromatin
2. Mengapa ada bermacam-macam variasi tanaman di dalam spesies yang sama, apa yang
menyebabkan? Jelaskan dengan memberikan contoh.
JAWAB :
Keanekaragaman dari makhluk hidup dapat terjadi karena ada perbedaan warna, ukuran,
bentuk, jumlah, tekstur, penampilan, dan sifat.
 Keanekaragaman tingkat gen
Keanekaragaman gen merupakan variasi genetic dalam satu spesies. Tingkat
tersebut timbul karena setiap individu mempunyai bentuk gen yang khas. Gen pada
setiap individu meskipun perangkat dasar penyusunannya sama tapi susuannya
berbeda-beda bergantung pada masing-masing induknya.
Contoh :
 Padi (Oryza Sativa) dengan varietas: padi rojolele, padi ciherang, padi
ciliwung, dll.
 Mangga (Mangifera indica) dengan varietas: mangga arumanis, mangga
manalagi, mangga golek, dll.
 Durian (Durio zibethinus) dengan varietas: durian petruk, durian bawor,
durian monthong, dll.
 Keanekaragaman tingkat jenis
Keanekaragaman jenis adalah variasi dalam satu genus atau family yang sama.
Misalnya di lingkungan sekitar banyak dijumpai berbagai jenis tumbuhan dengan
berbagai ciri-ciri fisiknya seperti bentuk dan ukuran tubuh, warna, dan kebiasaan
hidup.
Contoh :
 Genus Citrus: jeruk bali (Citrus maxima), jeruk nipis (Citrus aurantifolia),
dan jeruk manis (Citrus nobilis).
 Genus Musa: pisang buah (Musa paradisiaca) dan pisang serat (Musa
textilis).
 Famili Poaceae: padi (Oryza sativa), jagung (Zea mays), dan alang-alang
(Imperata cylindrical).
 Famili Zingiberaceae: kunyit (Curcuma domestica) dan jahe (Zingiber
officinalis).
 Keanekaragaman ekosistem
Disebabkan karena komponen abiotic mempengaruhi komponen biotik. Hubungan
timbal balik menimbulkan keserasian hidup di dalam satu ekosistem. Perbedaan
letak gografis antara lain merupakan factor yang menimbulkan berbagai bentuk
ekosistem.
Contoh :
 Ekosistem lumut yang terletak di wilayah sekitar puncak gunung atau di
daerah dingin sekitar kutub dan didominasi oleh tumbuhan lumut. Hewan
yang dapat dijumpai di dalamnya ialah hewan-hewan berbulu tebal seperti
beruang kutub.
 Ekosistem hutan konifer yang didominasi oleh tumbuhan yang berdaun
seperti jarum, misalnya pinus atau cemara. Di dalamnya, terdapat hewan
juga, salah satunya yaitu beruang.
 Ekosistem hutan hujan tropis yang ditumbuhi beragam pohon, liana, dan
epifit. Hewan yang hidup di dalamnya misalnya kera.
 Ekosistem gurun yang memiliki perbedaan suhu mencolok antara siang dan
malam, angin kencang, iklim panas, dan hujan yang sangat sedikit serta
didominasi oleh kelompok tumbuhan xerofit seperti kaktus. Hewan yang
dapat dijumpai di dalamnya adalah reptil dan mamalia kecil.
 Ekosistem padang rumput yang terdapat di wilayah kering di ketinggian
sekitar 4000 mdpl dan didominasi oleh rumput-rumputan. Pada ekosistem
ini, hidup mamalia besar, karnivora, dan herbivora.
3. Jelaskan macam dan tipe kromosom dilengkapi dengan gambar.

Berdasarkan letak sentromernya, kromosom dibagi menjadi
empat tipe:
 Tipe metasentrik dengan sentromer tepat berada di tengah-tengah kromatid
dan membaginya sama panjang seperti huruf V.
 Tipe akrosentrik dengan sentromer terletak di ujung kromatid dan
menyebabkan satu kromatid lebih panjang dari yang lain, seperti huruf J.
 Tipe submetasentrik dengan sentromer tidak tepat di tengah-tengah kromatid
dan tidak membaginya sama panjang, seperti huruf L.
 Tipe telosentrik dengan sentromer terletak di ujung kromatid sehingga hanya
ada satu kromatid, seperti huruf l.

Berdasarkan jumlah sentromernya, kromosom dibagi menjadi
empat tipe:





Asentrik, apabila kromosom tidak memiliki sentromer.
Monosentrik, apabila kromosom memiliki satu sentromer.
Disentrik, apabila kromosom memiliki dua sentromer.
Polisentrik, apabila kromosom memiliki banyak sentromer.
Berdasarkan bentuknya, kromosom dibagi menjadi enam tipe:







Tipe bulat
Tipe cerutu
Tipe koma
Tipe batang
Tipe huruf V
Tipe huruf L
Berdasarkan fungsinya, kromosom dibagi menjadi dua tipe:


Autosom atau kromosom tubuh.
Gonosom atau kromosom kelamin yang terbagi menjadi gonosom X dan
gonosom Y.
4. Bedakan antara proses transkripsi, translasi, dan replikasi dilengkapi dengan gambar.
a. Replikasi

Replikasi : proses perbanyakan bahan genetik (genom : DNA dan RNA)

Proses yg mengawali pertumbuhan sel

Replikasi akan diikuti oleh pembentukan sel-sel anakan yg membawa duplikat bahan genetik
hasil replikasi.

Komposisi bahan genetik sel anakan sangat identik dengan komposisi genetik sel induk.
Fungsi replikasi ini merupakan fungsi genotipik.

Kesalahan dalam replikasi bahan genetik dpt mengakibatkan perubahan pada sifat sel-sel
anakan

Perbedaan struktural molekul bahan genetik (DNA) menyebabkan perbedaan mekanisme
replikasi pada prokariot dan eukariot

Replikasi pada prokariot dimulai dari satu situs awal replikasi (ORI) dan berlangsung ke dua
arah menuju daerah terminasi Replikasi pada eukariot dimulai dari banyak ORI, bergerak ke
dua arah
Gambar Replikasi DNA
(Sumber : http://www.forumsains.com/biologi/bagaimana-dna-mengatur-sifat/)
Ada 3 hipotesis mengenai replikasi DNA yaitu semikonservatif, konservatif dan dispersif
1. Hipotesis semikonservatif : setiap molekul untai ganda DNA anakan terdiri atas satu untaitunggal DNA induk dan satu untai tunggal DNA hasil sintesis baru.
2. Konservatif : DNA untai ganda induk tetap bergabung sedangkan kedua untaian DNA anakan
terdiri atas molekul hasil sintesis baru.
3. Dispersif : molekul DNA induk mengalami fragmentasi sehingga DNA anakan terdiri atas
campuran molekul lama (induk) dan molekul hasil sintesis baru
(Sumber : http://dc383.4shared.com/doc/xpuHcay6/preview.html)
Diantara ketiga cara replikasi DNA yang diusulkan tersebut, hanya cara semikonservatif yang dapat
dibuktikan kebenarannya melalui percobaan yang dikenal dengan nama sentrifugasi seimbang dalam
tingkat kerapatan atau equilibrium density-gradient centrifugation.
Model replikasi semikonservatif memberikan gambaran bahwa untaian DNA induk berperan sbg
cetakan (template) bagi pembentukan untaian DNA baru . Dengan demikian, salah satu bagian yg
sangat penting dalam proses replikasi DNA adalah denaturasi awal untaian DNA yg meerupakan
proses enzimatis. Denaturasi awal terjadi pd bagian DNA yg disebut ORI. Untaian DNA membuka
membentuk struktur yang disebut garpu replikasi (replication fork).
Garpu replikasi akan bergerak sehingga molekul DNA induk membuka secara bertahap . Masingmasing untaian DNA yang sudah terpisah, berfungsi sebagai cetakan untuk penempelan nukleotidanukleotida yang akan menyusun molekul DNA baru. Sekuens basa nitrogen DNA baru sesuai dengan
sekuens basa cetakan DNA komplementernya.
Replikasi DNA berlangsung dalam 5 tahapan : 1) denaturasi (pemisahan) untaian DNA induk; 2).
peng”awal”an (inisiasi) sintesis DNA; 3). Pemanjangan untaian DNA; 4). Ligasi fragmen DNA; 5)
peng”akhir”an (terminasi) sintesis DNA.
Sintesis untaian DNA yg baru akan dimulai segera setelah ke dua untaian DNA induk terpisah
membentuk garpu replikasi.
Pemisahan dilakukan oleh enzim DNA helikase. Kedua untaian DNA induk menjadi cetakan dalam
orientasi 5’-P ke arah 3’-OH .Jadi, ada dua untaian DNA cetakan yg orientasinya berlawanan .Garpu
replikasi akan membuka secara bertahap , Sintesis untaian DNA baru yang searah dengan
pembukaan garpu replikasi akan dapat dilakukan dilakukan tanpa terputus (kontinyu) : untaian DNA
awal (leading strand)
Sebaliknya, tahap demi tahap (diskontinyu) : untaian DNA lambat (lagging strand) .Mekanisme
replikasi DNA berlangsung secara semidiskontinyu karena ada perbedaan mekanisme dalam proses
sintesis kedua untaian DNA . Fragmen-fragmen DNA hasil replikasi diskontinyu (fragmen Okazaki)
akan disambung (ligasi) dengan enzim DNA ligase
Polimerisasi DNA hanya dapat dimulai jika tersedia molekul primer : molekul yg digunakan untuk
mengawali proses polimerisasi untai DNA

Primer : molekul DNA, RNA atau protein spesifik

Pada transkripsi : tidak diperlukan primer.

Dlm replikasi DNA in vivo, primer berupa molekul RNA berukuran 10-12 nukleotida

In vitro, misal pada Polymerase Chain Reaction (PCR) : diperlukan DNA sebagai molekul
primer

Fungsi primer : menyediakan ujung 3’-OH yg akan digunakan untuk menempelkan molekul
DNA pertama dlm proses polimerisasi

Sintesis RNA primer dilakukan oleh kompleks protein yg disebut primosom (primase+bbrp
protein lain)

Diperlukan lebih dari 1 primer untuk proses sintesis pada untaian DNA lambat (lagging
strand)

Pada prokariot, polimerisasi dikatalisis DNA polimerase III

Dissosiasi enzim ini dari DNA cetakan terjadi saat bertemu dengan ujung 5’-P RNA primer yg
menempel pd bagian lain
RNA primer pada fragmen Okazaki, didegradasi oleh aktivitas eksonuklease yg ada pd enzim DNA
polimerase I.
(Sumber : http://biologigonz.blogspot.com/2009/11/sintesa-protein-2.html)
Bagian RNA yang terdegradasi, diisi oleh molekul DNA, meskipun antar fragmen masih ada
celah (takik = nick) .Celah terbentuk karena belum ada ikatan fosfodiester antara ujung 3’OH pada nukleotida terakhir yang disintesis oleh DNA polimerase I dengan ujung 5’-P
fragmen DNA yang ada didekatnya
Takik ini akan disambung oleh DNA ligase dengan menggunakan NAD atau ATP sebagai
sumber energi . Pada untai DNA awal (leading strand) : hanya diperlukan satu molekul
primer pada titik awal replikasi. Untaian DNA baru disintesis dengan aktivitas DNA
polimerase III secara kontinyu.
Replikasi dapat berlangsung ke dua arah yg berlawanan : replikasi dua arah (bidirectional
replication). Replikasi 2 arah terjadi pada prokariot maupun eukariot . Replikasi pada
plasmid colE1 : satu arah . Proses pemisahan untaian DNA dilakukan oleh enzim DNA
helikase
Selain helikase, enzim lain yg berperan dlm pemisahan untaian DNA adalah enzim DNA
girase. DNA girase adalah salah satu enzim topoisomerase : suatu enzim yg dpt mengubah
topologi molekul DNA yakni dengan memutus ikatan hidrogen . Protein SSb menjaga agar
bagian DNA yang sudah terpisah tidak berikatan lagi sehingga dpt digunakan sebagai
cetakan . Protein ini mempunyai sifat kooperatif, artinya pengikatan satu molekul protein
pada untai tunggal DNA akan meningkatkan kekuatan ikat (affinity) molekul yang lain
beberapa ribu kali.
b. Transkripsi
Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetik yang ada pada urutan DNA menjadi
molekul RNA. Merupakan proses yang mengawali ekspresi sifat-sifat genetik yang nantinya muncul
sebagai fenotip. RNA: selalu “single stranded” . Pada proses transkripsi hanya 1 untai DNA yang
disalin DNA dan RNA. Sintesis RNA : 5’ ® 3’.
Gambar Transkripsi DNA
(Sumber
: http://oblktirupifabiounsoed.wordpress.com/2009/03/29/gambaran-umum-materiolimpiade-biologi/c7177btrans cription/)
Inisiasi Transkripsi
Pembentukan kompleks promoter tertutup. Pembentukan kompleks promoter terbuka.
Penggabungan beberapa nukleotida awal (sekitar 10 nukeotida). Perubahan konformasi RNA
polimerase karena subunit/faktor σ dilepaskan dari kompleks holoenzim.

Mekanisme transkripsi pada eukariot pada dasarnya menyerupai mekanisme pada prokariot

Proses transkripsi diawali (diinisiasi) oleh proses penempelan faktor-faktor transkripsi dan
kompleks enzim RNA polimerase pd daerah promoter

Berbeda dengan prokariot, RNA polimerase eukariot tidak menempel secara langsung pada
DNA di daerah promoter, melainkan melalui perantaraan protein-protein lain, yang disebut
faktor transkripsi (transcription factor = TF) .

TF dibedakan 2, yaitu : 1) TF umum dan 2) TF yang khusus untuk suatu gen n TF umum dalam
mengarahkan RNA polimerase II ke promoter adalah TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH,
TFIIJ
Produk Transkripsi
1. mRNA (messenger RNA) : salinan kode genetik pada DNA’ yang pada proses translasi
akan diterjemahkan menjadi urutan asam amino yang menyusun suatu polipeptida
atau protein tertentu.
2. tRNA (transfer RNA) : berperanan membawa asam amino spesifik yang akan
digabung pada proses translasi (sintesis protein). rRNA (ribosomal RNA) : digunakan
untuk menyusun ribosom sebagai tempat sintesis protein .
Faktor transkripsi

Diperlukan untuk sintesis semua mRNA

Mengenali urutan promoter basal spesifik

Menentukan situs inisiasi transkripsi

Menginstruksikan RNA polimerase II ke tempat tersebut

Bersama-sama dengan RNA polimerase dan promoter basal membentuk Kompleks inisiasi
Transkripsi

Pada prokariot, proses transkripsi dan translasi berlangsung hampir secara serentak, artinya
sebelum transkripsi selesai dilakukan, translasi sudah dpt dimulai

Pada eukariot, transkripsi berlangsung di dlm nukleus , sedangkan translasi berlangsung di
dlm sitoplasma (ribosom)

Dengan demikian, ada jeda waktu antara transkripsi dengan translasi, yg disebut sebagai
fase pasca-transkripsi

Pada fase ini, terjadi proses : 1). Pemotongan dan penyambungan RNA (RNA-splicing); 2).
Poliadenilasi (penambahan gugus poli-A pada ujung 3’mRNA); 3). Penambahan tudung (cap)
pada ujung 5’ mRNA dan 4). Penyuntingan mRNA
c. Translasi
Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik oleh tRNA ke dalam urutan asam amino.
Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.
Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom
selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi.
Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.
Gambar Langkah-langkahTranslasi
(Sumber : http://biology.unm.edu/ccouncil/Biology_124/Summaries/T&T.html)
Inisiasi
Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam
amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. mRNA yang keluar dari nukleus menuju
sitoplasma didatangi oleh ribosom, kemudian mRNA masuk ke dalam “celah” ribosom. Ketika mRNA
masuk ke ribosom, ribosom “membaca” kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3
urutan basa hingga selesai seluruhnya.
Sebagai catatan ribosom yang datang untuk mebaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan
beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk satu, di mana
tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan
kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG),
tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah
ribosom.
Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA
dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan
molekul-molekul RNA ribosomal.
Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu pada asam
amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar mRNA lebih masuk, guna membaca kodon
II. Misalnya kodon II UCA, yang segera diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil
membawa asam amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan
dengan serine membentuk dipeptida.
Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG, segera diterjemahkan oleh
antikodon CUC sambil membawa asam amino glisin. tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam amino
glisin dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida.
Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribobom, yang
diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru
masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino
akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA
dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan
peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.
Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom.
Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino
melainkan bertindak sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian
“diproses” menjadi protein
5. Apa yang akan ditempuh oleh sel Ketika akan melakukan proses sintesis protein. Jelaskan
dari proses di DNA sampai terbentuk protein.
JAWAB :
Proses pembuatan protein atau sintesis protein ini dibagi menjadi dua langkah, yaitu
transkripsi dan translasi.
 Transkripsi
Transkripsi merupakan proses pembentukan RNA dari salah satu pita cetakan DNA
(DNA sense). Pada tahap ini, akan menghasilkan 3 jenis RNA, yaitu mRNA, tRNA dan
rRNA. Tahap ini dapat berlangsung di dalam sitoplasma dengan diawali proses
pembukaan rantai ganda yang dimiliki oleh DNA dengan bantuan enzim RNA
polimerase. Pada tahap ini, ada rantai tunggal yang bertugas sebagai rantai sense,
sedangkan rantai lain yang berasal dari pasangan DNA dinamakan rantai anti sense.
Tahap transkripsi sendiri dibagi menjadi 3, yaitu :
1) Inisiasi
RNA polimerase terikat pada untaian DNA, yang disebut promoter, yang
ditemukan didekat awal dari suatu gen. Setiap gen mempunyai promoternya
tersendiri. Setelah terikat, RNA polimerase memisahkan untaian ganda DNA,
menyediakan template atau cetakan untaian tunggal yang siap untuk
ditranskripsi.
2) Elongasi
Satu untaian DNA, untaian cetakan, bertindak sebagai cetakan untuk
digunakan oleh enzim RNA polimerase. Sambil ‘membaca’ cetakan ini, RNA
polimerase membentuk molekul RNA keluar dari nukleotida, membuat
sebuah rantai yang tumbuh dari 5′ ke 3′. RNA transkripsi membawa
informasi yang sama dari untaian DNA non-template (coding).
3) Terminasi
Urutan ini memberikan sinyal bahwa transkripsi RNA telah selesai. Setelah
ditranskripsi, RNA polimerase melepaskan hasil transkripsi RNA.

Translasi
Translasi merupakan proses urutan nukleotida dalam mRNA yang diterjemahkan ke
dalam urutan asam amino dari rantai polipeptida. Selama proses ini, sel ‘membaca’
informasi pada messenger RNA (mRNA) dan menggunakannya untuk membuat
sebuah protein. Ada setidaknya 20 macam jenis asam amino yang dibutuhkan untuk
dapat membentuk protein yang berasal dari terjemahan kodon mRNA. Pada sebuah
mRNA, instruksi untuk membuat polipeptida adalah RNA nukleotida (Adenine,
Uracil, Cytosine, Guanine) yang dibaca dalam kelompok tiga nukleotida, kelompok
tiga ini disebut kodon.
Proses translasi sendiri terbagi atas 3 tahap:
1) Inisiasi
Pada tahap ini ribosom merakit di sekitar mRNA untuk dibaca dan tRNA pertama
yang membawa asam amino metionin (yang cocok dengan start kodon, AUG).
Bagian ini diperlukan agar tahap translasi bisa dimulai.
2) Elongasi
Ini adalah tahap di mana rantai asam amino diperpanjang. Disini mRNA dibaca
satu kodon sekali, dan asam amino yang sesuai dengan kodon ditambahkan ke
rantai protein. Selama elongasi, tRNA bergerak melewati situs A, P, dan E dari
ribosom. Proses ini diulang terus-menerus saat kodon baru dibaca dan asam
amino baru ditambahkan ke rantai.
3) Terminasi
Ini adalah tahap dimana rantai polipeptida dilepaskan. Proses ini dimulai ketika
stop kodon (UAG, UAA atau UGA) memasuki ribosom, membuat rantai
polipeptida terpisah dari tRNA dan lepas keluar dari ribosom.
Setelah itu, terbentuk protein sesuai kode genentik.
Kunci : DNA Cetakan : A - T dan G - S
RNA massanger : U - A dan S - G
RNA Transfer : A - U dan G - S
SELAMAT BELAJAR
Kelas PKC 2020
Nama : 1. Ayu Vina Agustin
(20030194014)
2. Reta Nareswari Rachmadaniar
(20030194037)
3. Muhammad Rizki Aulia
(20030194040)
4. Lestari Rachma Oktaviani
(20030194060)