Modul Pembelajaran Biologi XII IPA

Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL _________________________________________________________ 1
DAFTAR ISI _______________________________________________________________ 2
DAFTAR GAMBAR _________________________________________________________ 3
DAFTAR TABEL ___________________________________________________________ 4
BAGIAN ISI
I.
Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar _____________________________ 5
II.
Apersepsi _________________________________________________________ 5
III.
Pemahaman Konsep_________________________________________________ 5
a. DNA ________________________________________________________ 6
b. Struktur DNA ________________________________________________ 6
c. RNA ________________________________________________________ 7
d. Sintesa Protein_______________________________________________ 8
e. Transkripsi __________________________________________________ 9
f.
Translasi ____________________________________________________ 9
g. Simulasi Sintesa Protein _______________________________________ 10
IV.
Latihan ____________________________________________________________ 11
REFERENSI ______________________________________________________________ 13
2 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 1. Ilustrasi Struktur DNA ________________________________________ 6
2. Gambar 2. Ilustrasi Struktur Nukleotida dan Nukleosida ______________________ 6
3. Gambar 3. Ilustrasi Ikatan Basa pada DNA ________________________________ 8
3 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
DAFTAR TABEL
Tabel Kode Sintesa Asam Amino _____________________________________________ 9
4 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
MODUL PEMBELAJARAN BIOLOGI XII IPA
TAHUN PEMBELAJARAN 2012/2013
SMA NEGERI 1 NUNUKAN SELATAN
JUDUL
SINTESIS POLIPEPTIDA
Oleh
SUPARMUJI
STANDAR KOMPETENSI
“Memahami konsep-konsep dasar dan prinsip-prinsip hereditas serta implikasinya pada saling temas.”
KOMPETENSI DASAR
“Menjelaskan hubungan gen DNA-RNA-polipeptida dan proses sintesis protein.”
I.
APERSEPSI
Kita pasti telah mengenal Protein, yang lebih kita kenal sebagai suatu zat yang berperan
dalam membangun tubuh dan menggantikan sel-sel tubuh yang rusak. Protein banyak terdapat pada
makanan seperti kacang-kacangan, daging, susu ataupun telur. Protein merupakan salah satu jenis
makanan yang mutlak diperlukan oleh makhluk hidup terutama hewan dan manusia, kekurangan zat
tersebut dapat berakibat sangat fatal bagi tubuh manusia, busung lapar merupakan salah satu penyakit
yang diakibatkan kurangnya asupan protein pada tubuh.
Protein merupakan suatu zat yang dibangun dari rantaian asam amino yang membentuk suatu
struktur yang dinamakan rantai polipeptida, sehingga seringkali protein juga disebut sebagai rantai
polipeptida. Asam amino adalah dasar penyusunan rantai polipeptida menjadi suatu jenis protein, asam
amino terbentuk dari rangkaian proses penterjemahan kode-kode yang berasal dari DNA dan RNA. Dan
serangkaian proses tersebut yang akan dibahas dalam modul ini.
II.
PEMAHAMAN KONSEP
Seperti yang kita pahami bersama bahwa :
Gen adalah sebuah “letak/posisi” pada kromosom yang memuat struktur yang bertanggung
jawab terhadap pewarisan sifat. Struktur yang dimaksud adalah DNA, yaitu salah satu jenis asam
nukleat yang wajib terdapat pada setiap makhluk hidup dan sering disebut sebagai zat dasar penyusun
makhluk hidup.
5 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
DNA (deoxiribosa nucleat acid)
Merupakan molekul hidup karena dapat melakukan proses penggandaan diri (replikasi) dan
berdasarkan dari proses inilah proses pembentukan protein dapat terjadi. DNA merupakan struktur
yang berbentuk rantai yang panjang tersusun atas pensenyawaan phosphat, gula ribosa dan basa
nitrogen, DNA terdiri atas dua rantai yang saling berpilin, sering dingkat dengan sebutan berpilin ganda
(double helix).
DNA berperan dalam pembentukan RNA yang memiliki struktur rantai yang lebih pendek dan
tunggal. Baik DNA maupun RNA memiliki 2 (dua) pasangan basa nitrogen, yaitu : Basa Purin dan Basa
Pirimidin. Pada DNA basa purin dan pirimidin terdiri atas :
A. Basa Purin, terdiri atas Adenin (A) dan Guanin (G),
B. Basa Pirimidin, terdiri atas Timin (T) dan Sitosin (C)
Gambar 1. Ilustrasi Struktur DNA
Struktur DNA
Rantai DNA merupakan rantai yang berbentuk panjang serta berpilin ganda, pada rantai
tersebut terdapat ikatan Nukleotida dan Nukleosida. Perbedaan antara keduanya adalah pada gugus
phosphat yang tidak terdapat pada Nukleosida. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat dari gambar ilustrasi
berikut :
Phosphat
Gula
Ribosa
Nukleotida
Basa
Nitrogen
Nukleosida
Gambar 2. Ilustrasi Struktur Nukleotida dan Nukleosida
6 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
Sehingga, Nukleotida terdiri atas rangkaian struktur phosphat sebagai “rangka” DNA yang
berikatan dengan struktur Gula Ribosa dan selanjutnya mengikat salah satu basa nitrogen, purin
ataupun pirimidin. Sedangkan Nukleosida terdiri atas ikatan Gula Ribosa dan Salah satu Basa Nitrogen,
purin ataupun pirimidin.
Basa nitrogen tersebut selalu berpasangan antara basa purin dan basa pirimidin, basa purin
Adenin (A) selalu berpasangan dengan pasangan basanya Timin (T) dan basa purin Guanin (G) dan
begitu juga sebaliknya. Masing-masing pasangan basa tersebut berikatan antara satu dengan yang
lainnya oleh atom hidrogen, Adenin dan Timin saling berikatan dengan 2 atom hidrogen sedangkan
ikatan antara guanin dan sitosin dihubungkan dengan 3 atom hidrogen. Dan untuk memecahkan atau
memutuskan ikatan-ikatan tersebut diperlukan suatu struktur protein lain yang disebut RNA Polimerase.
Beberapa sifat rantai DNA antara lain :
1. Memiliki jumlah pasangan basa yang sama.
2. Urutan dan Pasangan DNA tiap spesies berbeda
3. Bersifat stabil
4. Menyimpan gen
5. Terdapat fragmen-fragmen yang berulang.
Proses sintesa protein dimulai dengan pemecahan atau pemutusan DNA oleh RNA
Polimerase, yang kemudian rantai DNA tersebut dikode oleh RNA m, serangkaian kode DNA yang
diterjemahkan tersebut dinamakan rantai DNA Sense atau Template.
RNA (Ribosa Nucleat Acid)
Dalam rangkaian pembentukan Protein melalui proses penterjemahan kode, setelah
pemotusan atau pemotongan rantai DNA maka langkah selanjutnya adalah proses penterjemahan yang
dilakukan oleh RNA atau ribosa nucleat acid.
RNA adalah Asam nukleat yang terbentuk dari proses penterjemahan rantai sense DNA,
memiliki struktur rantai yang lebih pendek daripada DNA karena hanya memuat 3 kode triplet pada tiap
rangkaian rantainya. Rantainya juga tidak berstruktur ganda, hanya berstruktur tunggal. Sama-sama
memiliki 2 pasangan basa yaitu basa purin dan basa pirimidin, hanya terdapat perbedaan pada salah
satu jenis basa pirimidinnya. Pasangan Basa pada Rantai RNA antara lain :
A. Basa Purin, terdiri atas Adenin (A) dan Guanin (G)
B. Basa Pirimidin, terdiri atas Urasil (U) dan Sitosin (C)
7 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
RNA terbagi menjadi 3 macam, yaitu :
1. RNA messenger/duta, rantai RNA yang terbentuk sebagai hasil terjemahan dari rantai DNA
sense dalam nukleus.
2. RNA transfer, RNA yang bertugas menterjemahkan rantai RNA messenger/duta.
3. RNA ribosom, adalah RNA yang berperan dalam menterjemahkan kodon RNA transfer
menjadi rangkaian asam amino.
Sintesa Protein
Seperti yang telah kita bahas dari awal, bahwa sintesa protein dimulai dari proses replikasi
DNA yang kemudian salah satu rantainya yang lebih dikenal dengan DNA Sense atau DNA Template
yang kemudian diterjemahkan oleh RNA. Lebih Rinci proses tersebut diurai dalam rangkaian proses
sebagai berikut :
Rantai double heliks DNA diputus oleh struktur yang disebut RNA Polimerase, proses tersebut
membagi struktur rantai DNA menjadi 2 bagian yaitu : DNA Sense atau DNA Template dan DNA Anti
sense. Bagian dari rantai DNA yang digunakan pada proses sintesa polipeptida adalah DNA Sense
atau DNA Template yang kemudian diterjemahkan oleh kodon-kodon yang terdapat pada RNA
messenger. Proses ini terjadi di sitoplasma, proses yang mengkode ulang urutan basa pada rantai DNA
sesuai dengan pasangan basanya yang terdapat pada rantai RNA messenger. Secara detail proses
tersebut dapat dilihat dari ilustrasi contoh sebagai berikut :
RNA
Polimerase
3’
5’
A
T
T
A
G
C
T
A
G
C
C
G
G
C
A
T
T
A
T
A
A
T
G
C
5’
3’
8 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
Transkripsi
Transkripsi adalah proses penterjemahan atau pengkodean rantai DNA Sense oleh rantai M RNA
sesuai dengan pasangan basanya yang terdapat pada rantai M RNA. Transkripsi terjadi di dalam
nukleus, setelah proses penterjemahan selesai maka serangkaian M RNA akan keluar menuju
sitoplasma. Dalam sitoplasma M RNA akan segera ditangkap oleh ribosom, yang kemudian akan
melaksanakan proses selanjutnya yaitu Translasi.
Translasi adalah proses pengkodean ulang rantai M RNA oleh T RNA sesuai kode pasangan basanya
masing-masing. Proses ini terjadi pada ribosom, setelah proses translasi terjadi maka proses berikutnya
adalah mensintesis anti kodon dari T RNA oleh R RNA yang selanjutnya berdasarkan kode-kode
tersebutlah sintesa asam amino dilakukan.
Daftar kode sintesa asam amino
9 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
Simulasi Proses Sintesa Asam Amino :
Misalkan urutan Rantai DNA Double Helix
DNA antisense
3’
TAG-CCG-GGA-CTG-GAT-TCG-TAC-CAT-ATC 5’ (Legging strand)
Maka, DNA sense nya :
5’
ATC-GGC-CCT-GAC-CTA-AGC-ATG-GTA-TAG 3’ (Leading strand)
Rantai DNA ganda tersebut, kemudian dipotong oleh RNA polimerase dan yang digunakan adalah DNA
sense :
5’
ATC-GGC-CCT-GAC-CTA-AGC-ATG-GTA-TAG 3’ (Leading strand)
Maka, M RNA (ARN d) sebagai hasil dari Proses Transkripsi :
UAG—CCG—GGA—CUG—GAU—UCG—UAC—CAU—AUC (m RNA)
Kemudian M RNA keluar menuju sitoplasma dan akan ditangkap oleh ribosom, pada ribosom :
UAG—CCG—GGA—CUG—GAU—UCG—UAC—CAU—AUC (m RNA)
Kode tersebut, kemudian ditranslasikan oleh T RNA (ARN t) :
AUC—GGC—CCU—GAC—CUA—AGC—AUG—GUA—UAG (t RNA kodon)
T RNA kodon, dikode ulang menjadi T RNA antikodon :
UAG—CCG—GGA—CUG—GAU—UCG—UAC—CAU—AUC (t RNA antikodon)
T RNA antikodon inilah yang kemudian disintesis menjadi asam amino :
Stop—Prolin—Glisin—Arginin—Asam Aspartat—Serin—Tyrosin—Histidin—Isoleusin
10 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
LATIHAN
NAMA
:
KELAS
:
NISN
:
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut, untuk menguji pemahaman anda mengenai materi yang
dipelajari.
1. Jelaskan konsep protein !
2. Jelaskan definisi dari :
a. Transkripsi
b. Translasi
3. Jelaskan korelasi antara DNA dan RNA !
4. Tuliskan mekanisme terbentuknya asam amino !
5. Simulasikan rantai DNA antisense berikut sehingga terbentuk rangkaian asam amino !
3’
ACT—TAG—GGA—TTC—AGG—CGA—TGC—AGT 5’
11 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
12 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com
Modul Pembelajaran Biologi XII IPA 2012
REFERENSI
1. Wikipedia.com, dengan keyword :
a. DNA sense
b. DNA template
c. Leading Strand
d. Legging Strand
e. Sintesa protein
13 Email : [email protected] --- Blog : biologicasman1nusa.wordpress.com