BAB II
ORGANISASI
GENOM
Salah
satu perbedaan fundamental antara jasad prokaryot dan eukaryot adalah organisasi bahan genetiknya. Pada kelompok prokaryot, umumnya hanya ada
satu bahan genetik utama yang membawa semua informasi genetik yang diperlukan
untuk kelangsungan pertumbuhan jasad tersebut. Sebaliknya, pada kelompok eukaryote, bahan genetic utama
terdiri atas beberapa unit independen yang terpisah namun semua unit bahan
genetic merupakan satu kesatuan genom
yang menentukan kelangsungan hidup jasad. Genom
adalah satu kesatuan gen yang secara alami dimiliki oleh satu sel atau virus,
atau satu kesatuan kromosom jasad eukaryotic dalam fase haploid (Yuwono, 2005).
Pada
beberapa jasad, terutama pada kelompok prokaryot, seringkali dijumpai bahan
genetic tambahan selain bahan genetic utamanya. Bahan genetic tambahan/ekstra
semacam ini secara umum disebut sebagai plasmid.
Jika sel jasad tersebut membawa plasmid, maka genom jasad tersebut meliputi
satu kesatuan gen yang ada pada bahan genetic utamanya dan gen yang ada pada
plasmid tersebut. Pada Eukaroyt, selain bahan genetic utama yang ada dalam inti
sel yang disebut sebagai kromosom, juga dijumpai bahan genetic lain yang
terletak di dalam organel yang lain, misalnya molekul DNA pada mitokondria dan
kloroplas. Oleh karena itu pada jasad semacam ini yang dimaksud dengan genom
adalah semua unit gen yang ada pada kromosom dalam fase haploid, termasuk gen
yang ada pada bahan genetic ekstra baik yang ada di mitokondria maupun
kloroplas (Yuwono, 2005:76).
A. ORGANISASI GENOM PADA PROKARYOT
Bahan genetic utama jasad prokaryot pada umumnya terdiri
atas satu unit molekul DNA untai-ganda (double-stranded)
dengan struktur lingkar (circular). Oleh karena itu, jasad
prokaryot bersifat monoploid karena hanya ada satu bahan genetic utama. Bahan
genetic pada jasad prokaryot tidak dikemas di dalam suatu sturktur yang jelas
karena sel prokaryot tidak terdapat inti sel (nucleus). Bahan genetic utama jasad
prokaryot diketahui terikat pada membrane sel sebelah dalam yang diduga
berperanan dalam proses pemisahan DNA pada waktu terjadi pembelahan sel. Oleh
karena struktur bahan genetic utama jasad prokaryot berupa molekul lingkar,
molekul tersebut tidak ada bagian ujungnya.
Ada beberapa
bakteri yang struktur bahan genetic utamanya berupa molekul DNA linear,
misalnya pada bakteri Borrelia burgdorferi dan Streptomyces lividans. Ujung molekul
kromosom S. lividans diketahui berikatan secara kovalen dengan suatu protein.
Protein diujung kromosom seperti ini mempunyai fungsi yang sangat penting dalam
proses inisiasi replikasi DNA. Selain itu juga diketahui ada bakteri yang
mempunyai 2 molekul kromosom yaitu bakteri Rhodobacter sphaeroides.
Selain bahan genetik utama, jasad prokaryot seringkali juga
mempunyai bahan genetic tambahan yang disebut sebagai plasmid. Plasmid pada
jasad prokaryot berupa DNA untai-ganda dengan struktur lingkar. Pada umumnya
plasmid tidak dibutuhkan oleh sel untuk pertumbuhan meskipun seringkali plasmid
membawa gen-gen tertentu yang memberikan keuntungan tambahan bagi sel dalam
keadaan tertentu, misalnya gen ketahanan terhadap antibiotic. Oleh karena itu,
dalam keadaan normal plasmid dapat dihilangkan dengan metode curing
tanpa mengganggu pertumbuhan selnya. Ukuran plasmid sangat bervariasi tetapi
umumnya lebih kecil dari ukuran bahan genetic utama sel prokaryot.
B. PENGEMASAN DNA PADA SEL PROKARYOT
Jika direntangkan
sebagai molekul linear maka molekul DNA utama pada prokaryot mempunyai ukuran
yang lebih panjang dibandingkan dengan ukuran selnya itu sendiri. Sebagai
contoh, panjang molekul DNA utama pada E.
coli adalah sekitar 1,2 mm sedangkan ukuran selnya sendiri kurang dari 1
mm. Dengan demikian ada mekanisme tertentu di dalam sel yang ukurannya jauh
lebih kecil. Pada E. coli diketahui
bahwa mekanisme pengemasan dilakukan dengan membuat mokekul DNA tersebut
terkondensasi membentuk rangkaian ‘butiran” (beads) seperti tasbih. Setiap butiran tersusun atas molekul DNA
dalam keadaan berpilin (supercolied)
yang berikatan dengan suatu protein (DNA-binding
protein) dan molekul-molekul poliamin. Diameter setiap butiran sekitar 12
mm. Dalam setiap butiran ada sekitar 200-250 bp DNA. Butiran satu dengan
butiran yang lain dipisahkan oleh molekul DNA yang tidak berikatan dengan
molekul molekul protein maupun poliamin, yang disebut sebagai DNA penghubung (linker DNA). Rangkaian butiran tersebut
kemudian membentuk struktur lengkung (loop)
sehingga molekul DNA yang panjang tersebut dapat dikemas dalam struktur yang
kompak.
C. ORGANISASI GEN DALAM GENOM PROKARYOT
Secara umum
struktur lengkap gen pada bakteri terdiri atas tiga bagian utama yaitu : (1)
promoter, (2) bagian structural (coding
region), dan (3) terminator. Promoter adalah bagian gen yang berfungsi sebagai
pengatur proses ekspresi genetic (transkripsi) bagian structural. Bagian ini
adalah bagian yang dikenali pertama kali oleh RNA polymerase dan protein
regulator sebelum proses transkripsi
dimulai. Bagian structural adalah bagian gen yang membawa kode-kode genetic
yang akan ditranskripsi dan kemudian ditranslasi atau hanya ditranskripsi saja.
Bagian terminator adalah bagian gen yang berperanan dalam proses penghentian
transkripsi.
Salah satu
perbedaan utama antara organisasi gen pada prokaryot dengan eukaryote adalah
bahwa bagian structural gen prokaryot
tidak mengandung intron. Intron adalah sekuens nukleotida yang tidak ditemukan “terjemahannya” di dalam
rangkaian asam amino protein yang dikode oleh suatu gen. Intron akan
ditranskripsi tetapi kemudian mengalami pemotongan sehingga tidak akan
menhgalami translasi. Sekuens nukleotida yang diterjemahkan disebut ekson (exon,
berasal dari expressed).
Pada Jasad
prokaryot diketahui ada tiga kelompok utama organisasi gen yaitu : (1) gen
independen, (2) unit transkripsi, (3) kelompok gen (gene cluster), dan (4) operon. Gen independen adalah gen yang
ekspresinya tidak tergantung pada ekspresi gen lain, sehingga gen tersebut akan
diekspresikan terus-menerus (disebut sebagai ekspresi konstitutif) selama selnya
masih tumbuh. Unit transkripsi adalah kelompok gen yang secara fisik terletak
berdekatan dan diekspresikan bersama-sama karena produk ekspresi gen-gen
tersebut diperlukan dalam suatu rangkaian proses fisiologi yang sama. Kelompok
gen adalah beberapa gen yang secara fisik terletak pada lokus yang berdekatan
dan produk ekspresi gen-gen tersebut diperlukan dalam rangkaian proses
fisiologi yang sama, meskipun masing-masing gen tersebut dikendalikan secara
independen, misalnya kelompok gen yang berperanan dalam proses penambatan
nitrogen pada bakteri Rhizobium sp.
Operon adalah sekelompok gen structural yang terletak berdekatan dan
ekspresinya dikendalikan oleh satu promoter yang sama. Masing-masing structural
tersebut mengkode protein yang berbeda.
DAFTAR
PUSTAKA
Yuwono T.
2010. Biologi Molekuler .
Penerbit Erlangga. Jakarta
Adam, Roger L.P. 1991. DNA Replication. IRL Press. Oxford.
Freifelder, David. 1987. Molecular
Biology. Second edition. Jones and Bartlett Publishers Inc., Boston
Tidak ada komentar:
Posting Komentar