Advertisement

PENGATURAN TINDAKAN GEN, Segala informasi yang akhirnya bertanggung jawab atas metabolisme, pertumbuhan, dan perkembangan sel disimpan dalam molekul DNA. Meskipun sebagian besar DNA sel ada dalam kromosom, karena beberapa sifat pada tumbuhan tertentu yang diwariskan melalui sitoplasmanya, terdapat bukti tak langsung bahwa beberapa bahan genetika berada di luar inti. Kromoplas dan mitokondria berisi DNA, dan organel-organel ini sampai derajat tertentu adalah otonom yang sesuai dengan penyimpanan beberapa informasi genetika dirinya. Memang DNA kloroplas kini diketahui memberi kode beberapa (tetapi tidak semua) proteinnya. Setiap sel menerima satu komplemen penuh informasi primer pada waktu pembelahan selnya. Dengan demikian masalah tentang mengapa sel-sel satu dan lainnya berbeda struktur dan fungsinya telah hilang dengan sendirinya yang kemudian berubah menjadi pertanyaan bagaimana informasi genetika itu diseleksi. Pada satu saat tertentu dalam daur hidup suatu organisme yang sedang berkembang, informasi yang cocok harus diseleksi oleh setiap sel yang sedang tumbuh dan yang sedang membelah diri, sehingga setiap organ dalam semua bagian tumbuhan atau hewan berkembang dengan cara yang benar. Segala informasi yang tidak relevan dan tidak perlu harus ditekan atau disimpan, sehingga informasi ini tidak dengan segera dapat dijangkau. Penyediaan informasi yang relevan secara tak langsung berarti pengaktifan gen-gen yang cocok untuk membentuk mRNA, yang akan mengendalikan sintesis enzim khusus yang diperlukan pada tempat tertentu dan pada waktu yang tertentu pula. Perkembangan menghendaki agar gen-gen diaktifkan dalam urutan yang tepat sekali, yaitu gen-gen harus ‘diprogram’, sehingga setiap tahap perkembangan dapat mengaktifkan tahap berikutnya.

Suatu contoh yang mudah diperagakan untuk memulai atau menghentikan tindakan gen yang sesuai dengan lingkungan luar adalah pembentukan enzim 13-galaktosidase yang dirangsang oleh Escherichia coli. Enzim ini mengkatalisis hidrolisis laktosa menjadi galaktosa dan glukosa, dan enzim ini diperlukan oleh bakteri jika hendak mencerna laktosa. Jika E. coli yang normal ditumbuhkan pada medium yang berisi laktosa, bakteri itu akan menghasilkan sejumlah besar 13-galaktosidase agar dapat memanfaatkan laktosa itu. Telah diketahui dengan pasti bahwa 13-galaktosidase hanya akan disintesis jika ada laktosa, yang kemudian bertindak sebagai satu perangsang enzim atau sebagai substrat itu sendiri. Enzim-enzim yang demikian disebut enzim adaptif atau enzim yang dapat dirangsang, yang berbeda dari enzim konstitutif, yang disintesis terus-menerus, tanpa memandang ada tidaknya substrat dan diperlukan atau tidak oleh sel. Berlawanan dengan p-galaktosidase dalam E. coli normal, enzim-enzim bakteri ini yang memecahkan glukosa adalah enzim-enzim konstitutif.

Advertisement

Mekanisme umum tentang bagaimana pelaksanaan peng-aturan tindakan gen ( 17.7) telah diajukan oleh ilmuwan Perancis Jacob dan Monod. Mereka berpendapat bahwa suatu satuan fungsional dari satu atau lebih gen yang bertautan erat, yang disebut gen struktural, menghasilkan RNA kurir untuk enzim tertentu. Baik dalam keadaan aktif atau terbuka, maupun dalam keadaan nonaktif atau tertutup, satuan ini tersimpan oleh pengaruh pengaturan gen operator tunggal. Kombinasi antara sekelompok gen struktural dan satu gen operator disebut satu operon. Pada gilirannya gen operator itu sendiri diatur menurut satu atau dua cara. Gen operator dapat dihentikan oleh molekul protein pengatur yang disebut represor yang dihasilkan oleh gen pengatur. Gen pengatur itu bukan bagian dari operon meskipun berkaitan, dan bahkan tidak perlu terletak dekat dengan operon itu. Represor dapat dibuat tidak aktif oleh satu molekul yang disebut perangsang, yang kehadirannya memungkinkan gen operator memasuki keadaan terbuka, sehingga operon itu menjadi aktif. Alternatif lain adalah, bila satu gen operator aktif, satu macam molekul lain yang disebut ko-represor dapat bergabung dengan represor tidak aktif, sehingga yang tersebut terakhir itu diaktifkan, gen operator tertutup, dan operon menjadi tidak aktif. Molekul perangsang dan korepresor itu mungkin berupa metabolit sederhana yang datang dari dalam atau dari luar sel.

Model operon di atas menyajikan suatu penjelasan yang masuk akal tentang bagaimana berbagai gen dapat aktif pada waktu yang berbeda-beda dan dalam jaringan yang berlainan. Tidaklah sulit untuk dibayangkan misalnya, bahwa beberapa keaktifan metabolisme yang berkaitan dengan pembentukan dinding sel mungkin menghasilkan molekul suatu zat yang kecuali merupakan perantara dalam pembentukan dinding sel, berfungsi pula sebagai suatu perangsang salah satu operon yang bertanggung jawab atas pembentukan RNA kurir yang mensintesis enzim-enzim sitoplasma. Enzim-enzim ini sendiri dapat menghasilkan metabolit-metabolit yang merangsang pembentukan komponen-komponen struktural. Pada suatu tahap satu metabolit mungkin juga bertindak sebagai satu ko-represor dari satu operon sebelumnya dalam urutan itu, dan dengan demikian mengakhiri urutan reaksi. Jadi suatu pola yang teratur dari perangsangan dan represi mungkin berupa suatu rekan-imbangan (counterpart) molekul dari suatu proses pertumbuhan dan perkembangan yang teratur, yang tampak dengan mata telanjang. Akan tetapi perlu ditekankan bahwa konsep urutan operon itu hanya menunjukkan satu kemungkinan penjelasan tentang diferensiasi. Contoh khusus tentang perangsangan dan represi enzim terdapat dalam E. coli, seperti yang terlibat dalam pembentukan P-galaktosidase, meskipun belum diketahui tentang mekanismenya yang tepat bagaimana pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan berbunga diprogramkan. Diperkirakan bahwa hormon tertentu atau zat yang mirip hormon mungkin bertindak untuk merangsang enzim (pembentukan hidrolase yang dipicu oleh asam giberelat selama perkecambahan biji “barley” telah diuraikan dalam halaman 171, dan juga bahwa komponen protein kromosom memiliki peranan yang khusus pada penyetelan atau penghentian berbagai gen. Walaupun demikian, perincian mengenai sifat program perkembangan pada tingkat molekul, dan bagaimana cara kerjanya, baru mulai dipahami.

 

 

Advertisement