Powered By Blogger

Selasa, 08 November 2011

Biologi Genetik

tags: sintesa, sintesis, translasi, transkripsi

Biologi Molekuler

Pendahuluan

1. Latar Belakang
Protein merupakan komponen penting atau komponen utama sel hewan atau
manusia. Oleh karena sel itu merupakan pembentuk tubuh kita, maka protein yang
terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan
pertumbuhan tubuh. Kita memperoleh protein dari makanan yang berasal dari hewan atau
tumbuhan

2. Rumusan Makalah

3. Judul Makalah ‘SINTESA   PROTEIN´

4. Tujuan 
1- Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian sintesa protein dan tahap-tahap sintesa
protein
2- Mengetahui  pengertian Translasi, tahap-tahap translasi dan proses translasi


Pembahasan
Sintesa Protein


Sintesa protein adalah penyusunan amino pada rantai polipeptida. Dalam proses tersebut melibatkan DNA (Timin”T”,Adenine”A”,Sitosin”C”,Guanin”G”)dan RNA (Urasil”U”,Adenin”A”,Sitosin”C”,Guanin”G”) . DNA berfungsi sebagai bahan genetic untuk sel baik prokariot maupun eukariot, karena prokariot tidak memiliki system internal,
DNA tidak terpisahkan dari inti sel lainnya. Pada Eukariot DNA terletak di inti dipisahkan dari sitoplasma oleh selubung inti. Proses sintesis protein terbagi atas transkripsi dan translasi. Seperti kita ketahui DNA sebagai media untuk proses transkripsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh protein histon. Saat menjelang proses transkripsi berjalan, biasanya  didahului signal  dari luar akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang dibutuhkan untuk proses pertumbuhan, perkembangan, metabolisme, dan fungsi  lain di tingkat  sel maupun jaringan.           
Pertumbuhan karakter menempuh reaksi reaksi kimia yang kompleks. Reaksi kimia selalu  dilancarkan  oleh  enzim dimana  enzim adalah  protein.  Oleh  karena itu sintesa protein menentukan karakter. R diperlukan dalam proses sintesa protein untuk  membawa  informasi  yang  dibawa  oleh  gen  ke  tempat  sintesis  protein dalam sitoplasma.
1.   Pencetakan m-RNA melalui proses transkripsi. 
2.   Penterjemahan  informasi  genetis  berupa  urutan   asam   amino  melalui  proses  translasi.3
prosesnya :
1. replikasi : yang terjadi seperti pada sel membelah waktu mitosis
2. transkripsi :informasi genetic pada DNA, di salin oleh mRNA
3. translasi : mRNA ke sitoplasma ke reticulum

Pada makalah ini kami akan membahas khusus tentang translasi saja.Translasi Ialah proses penerjemahan urutan nukleotida  yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian-rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.
Hanya molekul mRNa saja yang mengalami translasi Sedangkan Rrna dan Trna tidak mengalami translasi.Molekul mRNA merupakan transkrip(salinan) dari urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF(Open Reading Frame).
Suatu ORF dicirikan oleh :
1.Kodon inisiasi translasi ,yaitu urutan ATG(pada DNA) atau AUG(Pada mRNA )
2.Serangkaian urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon
3. Kodon terminasi translasi,yaitu TAA (UAA pada mRNA ),TAG(UAG pada mRNA) atau TGA (UGA  pada mRNA).
Pada RNA tidak ada basa thymine (T) melainkan dalam bentuk uracil(U)
Kodon(kode genetic) adalah urutan nukleotida yang terdiri atas 3 nukleotida berurutan sehingga disebut triplet kodon yang menyandi suatu asam amino tertentu.misal ATG(AUG pada mRNA) mengkode asam amino metionin.
Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin yang mengawali struktur suatu polipeptida(protein).Dalamn proses translasi,rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino dan pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pada DNA atau AUG pada mRNA).
Translasi berlangsung diribosom.Ribosom disusun oleh molekul-molekul rRNA dan beberapa macam protein.Ribosom tersusun atas 2 subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil.
Letak ribosom      :Pada prokaryot,ribosom tersebar diseluruh bagian sel ,
Pada eukaryote ribosom terletak disitoplasma,khususnya pada bagian permukaan membrane reticulum endoplasma.
Waktu translasi prokariot dan eukariot.
Pada jasad prokaryot,translasi sudah dimulai sebelum proses transkripsi (sintesis mRNA) selesai dilakukan.sehingga prosesnya berlangsung secara hamper serentak.
Pada jasad eukaryote,proses translasi baru dapat berlangsung jika proses transkripsi (sintesis mRNA yang matang) sudah selesei dilakukan,ini dikarenakan oleh perbedaan dalam hal struktur sel antara prokaryot dan eukaryote

Struktur sel prokaryot sangat sederhana dan belum ada pembagian ruang sehingga molekul DNA genom berada di dalam sitoplasma bersama-sama dengan komponen sel yang lain.sehingga molekul mRNA hasil transkripsi dapat langsung melakukan kontak dengan ribosom sebelum untaian mRNA tersebut selesai disintesis.Sebaliknya struktur sel eukaryote jauh lebih kompleks karena sudah ada pembagian ruang,termasuk sudah ada inti sel yang jelas.DNA genom terletak dalam inti sel sehingga terpisah dari komponen sel yg lain.Proses transkripsi pada eukaryote berlangsung didalam inti sel,sedangkan translasi berlangsung dalam ribosom yg ada di dalam sitoplasma.sehingga proses transkripsi harus diselesaikan terlebih dahulu sebelum translasi dimulai.setelah sintesis mRNA selesai,lalu mRNA keluar dari inti sel menuju sitoplasma untuk bergabung dengan ribosom.

Ada tiga tahapan :
1.Inisiasi(initation)
2.Pemanjangan (elongation) poli-asam amino
3.Pengakhiran(termination) translasi.
                Sebelum inisiasi dilakukan diperlukan tRNA(aminoasil tRNA) yang berfungsi membawa asam amino spesifik.masing-masing asam amino diikatkan pada tRNA yang spesifik melalui proses tRNA charging(penambahan muatan berupa asam amino).selain pengikatan asam amino pada tRNA,tahapan pra-inisiasi lainnya adalah disosiasi ribosom menjadi dua subnit yaitu  subunit besar dan sub unit kecil.
                Tahap pertama dalam proses translasi pada prokaryot adalah penggabungan mRNA, subunit 30S, dan formilmetionil-tRNAf (fMet-tRNAf) membentuk kompleks inisiasi 30S. Pembentukan kompleks ini memerlukan GTP (guanosin trifosfat) dan beberapa protein yang disebut faktor inisiasi (initiation factor). Secara garis besar, tahapan inisiasi translasi pada prokaryot adalah sebagai berikut :
1.                   Disosiasi ribosom 70S menjadi subunit 50S dan 30S dengan menggunakan faktor IF-1
2.                   Pengikatan IF-3 pada subunit 30S
3.                   Pengikatan IF-1, IF-2, dan GTP bersama-sama dengan IF-3
4.                   Pengikatan mRNA dan fMet-tRNAfMet untuk membentuk kompleks inisiasi 30S
5.                   Pengikatan subunit 50S, IF-1 dan IF-3 terlepas
6.                   IF-2 terlepas dari kompleks bersamaan dengan hidrolisis GTP sehingga terbetuk kompleks inisiasi 70S yang siap melakukan proses pemanjangan polipeptida
Ada beberapa perbedaan dalam proses inisiasi translasi antara prokaryot dan eukaryote. Pada eukaryote, kodon inisiasi adalah metionin (bukan formil metionin seperti pada prokaryot) tetapi tRNA yang melakukan inisiasi berbeda dari tRNA yang menambahkan metionin pada bagian polipeptida. Molekul tRNA inisiator disebut tRNAiMet. Selain itu, pada eukaryote tidak ada sekuens Shine-Dalgarno seperti yang ada pada prokaryot. Fungsi sekuens ini, yang akan menuntun ribosom untuk menentukan kodon inisiasi, dilakukan oleh struktur tudung (cap) berupa 7metil guanosin.
Ribosom bersama-sama dengan tRNAiMet dapat menemukan kodon awal dengan cara berikatan dengan ujung 5’, kemudian melakukan pelarikan (scanning) transkip ke arah hilir (dengan arah 5’à 3’) sampai menemukan kodon awal (AUG). Ribosom akan melewati satu atau dua AUG sebelum melakukan inisiasi translasi. Sekuens AUG yang dikenali sebagai kodon inisiasi adalahsekuens yang terletak pada sekuens consensus CCRCCAUGG (R adalah purin: A atau G). Pengenalan sekuens AUG sebagai kodon inisiasi banyak ditentukan oleh tRNAiMet. Perubahan antikodon pada tRNAiMet menyebabkan dikenalinya kodon lain sebagai kodon inisiasi.
Pada eukaryote, factor inisiasi translasi yang diperlukan adalah eIF-1, -2, -3, -5, dan -6 (e=eukaryot). eIF-3 mengubah subunit kecil eukaryot (40S) menjadi bentuk yang siap untuk menerima amioasil-tRNA pertama. Setelah amino-asil tRNA yang pertama melekat, dengan bantuan eIF-2, terbentuklah kompleks 43S. Selanjutnya, dengan bantuan eIF-4, mRNA melekat ke kompleks 43S membentuk kompleks 48S. Akhirnya, factor eIF-5 membantu subunit besar (60S) untuk melekat pada kompleks 48S sehingga dihasilkan kompleks 80S yang siap untuk melakukan translasi mRNA. Faktor eIF-6 adalah suatu factor anti-asosiasi yangmencegah subunit 60S untuk berasosiasi dengan subunit 40S sebelum  terbentuk kompleks inisiasi. eIF-4 adalah suatu factor yang melekat pada struktur tudung pada ujung 5’. Faktor ini terdiri atas 3 bagian, yaitu eIF-4E, eIF-4A, dan eIF-4G. Bersama-sama dengan eIF-4E, eIF-3, dan poly[A]-binding protein, factor eIF-4G menarik subunit 40S ke mRNA sehingga menstimulasi inisiasi translasi.
Proses pemanjangan polipeptida disebut sebagai proses elongation. Proses pemanjangan terjadi dalam tiga tahapan, yaitu: (1) pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A yang ada di ribosom, (2) pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P kea rah sisi A dengan membentuk ikatan peptide, dan (3) translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A.
Di dalam kompleks ribosom, molekul fMet-tRNAfMet menempati sisi P (peptidil). Sisi yang lain pada ribosom, yaitu sisi A (amnoasil), masih kosong pada saat awal sisntesis protein. Molekul tRNA pertama tersebut (fMet-tRNAfMet) berikatan dengan kodon AUG (atau GUG) pada mRNA melalui antikodonnya. Tahap selanjutnya adalah penyisipan aminoasil-tRNA pada sisi A. Macam tRNA (serta asam amino yang dibawa) yang masuk pada sisi A tersebut tergantung pada kodon yang terletak pada sisi A. Penyisipan aminoasil-tRNA yang masuk ke posisi A tersebut dilakukan oleh suatu protein yang disebut factor pemanjangan Tu. Penyisipan ini dibantu dengan proses hidrolisis GTP menjadi GDP.
Setelah sisi P dan A terisi, maka tahap selanjutnya adalah pembentukan ikatan peptidil yang dikatalisis oleh enzim peptidil transferase. Molekul fMet-tRNAfMet yang ada pada sisi P dipindahkan ke sisi A sehingga terbentuk dipeptidil-tRNA.Setelah  tahap ini sisi P hanya berisi tRNA yang kosong sedangkan sisi A berisi dipeptidil tRNA .Selanjutnya terjadi proses translokasi yaitu pemindahan didil peptil tRNA dari sisi A ke sisi P,sedangkan molekul tRNA kosong yang tadinya menempati sisi P dtranslokaisi ke sisi E.pada proses translokasi ini mRNA bergerak disepanjang tiga nukleotida sehingga kodon berikutnya terletak pada posisi A untuk menunggu masuknya aminoasil-tRNA berikutnya.Proses translokasi memerlukan GTP dan factor pemanjangan G .
Proses pemanjangan polipeptida berlangsung sangat cepat.
Ribosom membaca kodon-kodon pada mRNA dari ujung 5’à3’.hasil proses translasi adalah molekul polipeptida yang mempunyai ujung amno dan ujung karboksil.ujung amino adalah ujung yang pertama kali disintesis dan merupakan hasil penerjemahan kodon yang terletak pada ujung 5’ pada mRNA,sedangkan ujung yg terakhir disintesis adalah gugus karboksil.Ujung karboksil merupakan hasil penerjemahan kodon yang terletak pada ujung 3’ pada mRNA.oleh karena itu,sintesis protein berlangsung dari ujung amino ke ujung karboksil.
Translasi akan nerakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi(UAA, UGA, UAG) yang pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dalam keadaan normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino sesuai dengan ketiga kodon tersebut. Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon teraminasi tersebut, maka proses translasi berakhir. Pada E coli, ketiga sinya penghenntian proses translasi tersebut dikenali oleh suatu protein, yang disebut release factor (RF), misalnya RF-1 yang mengennali kodon UAA atau UAG, atau RF2 mengenali kodon UAA atau UGA. Sebaliknya, pada eukariot hanya ada satu release factor, yaitu eRF, yang mengenali ketiga kodon teraminasi tersebut. Penempelan protein RF pada kodon teraminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida dengann tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA yang kosong mengalami translokasi ke sisi E. Polipeptida yang sudah dipotong dari tRNa tersebut selanjutnya lepas dari ribosom. Setelah itu, subnit 30S dan subnit 50S akan terdisosiasi sehingga dapat digunakan untuu proses  sintesis protein berikutnya. Secara umum proses translasi pada jasad eukariot berlangsung dengan mekanisme serupa dengan yang terjadi pada jasad prokariot. Berikut scara skematisnya.

                Proses pemanjangan polypeptide  dapat dihambat oleh suatu antibiotic yang disebut puromisin. Antibiotik ini mempunyai  struktur yang mirip dengan suatu aminosil-tRNA sehingga dapat melekat pada sisi A ribosom. JIka puroisin padaa sisi A maka selanjutnya  antibiotic ittu dapat membentuk ikatan peptide dengan peptide yang ada pada posisi P dan menghasilkan peptidil puromisin. Peptidil puromisin tidak dapat melekat kuat pada ribosom sehingga akhirnya terlepas. Hal itu menyebabkan terjadinya teraminasi translasi secara premature. Mekanisme inni yang menyebabkan puromisin daapat membunuh bakteri dan sel lainnya. Antibiotik lainnya yang dapa menghambat translasi dengan cara berikatan pada ribosom adalah streptomisin, kloramfenikol, tetrasiklin, eritromisin, dan cyclohexamide.
                Seperti halnya pada replikasi DNA, mekanisme translasi juga mempnyai system untuk melakukan koreksi jika ada kesalahan dalam penggabungan aminoasil-tRNA pada ribosom. Sistem koreksi tersebut dikenal sebagai proofreading. Akurasi system translasi ditentukan terutama oleh dua hal, yaiutu pada saat penambahan muatan tRNA (tRNA changing) dan pada saat aminoasil-tRNA melekat pada sisi A ribosom. Jika terjadi kesalahan pengikatan aminoasil-tRNA, maka tRNA tersebut aakan dikeluarkan  dari ribosom. Meskipun demikian, akurasi system translasi tidak berbanding lurus dengan laju translasinya, demikian pula sebaliknya. Oleh karena itu, ada perimbangan antara akkurasi system translasi dengan laju translasi. Pada E. coli laju kesalahaan pada translasi per asam amino yang ditambahkan mencapai sekitar 0,01%. Antibiotic steptomisin dapat menyebabkan peningkatan kesalahan translasi karena mempunyai system proofreading. Dalam keadaan normal,ribosom hampir selalu mengikat fenil alanin jika ada poli(U) sintetik. Di lain pihak, streptomisin menstimulasi pengikatan isoleusin jika ada poli (U) pada mRNA sehingga menyebabkan peningkatan kesalahan translasi.
                Mutasi pada gen yang mengkode protein ribosom tertentu, misalnya ram, menyebabkan terjadinya peningkatan laju pembentukan ikatan peptide pada waktu pemanjangan polipeptida sedang berlangsung. Hal ini menyebabkan kurangnya waktu untuk melakukan perbaikkan jika terjadi kesalahan penggabungann aminnoasil-tRNA sehingga aminoasil-tRNA yang keliru tidak sempat dikeluarkan dari ribosom. Akibatnya, Akurasi translasi menjadi berkurang. Sebaiknya, pada mutan yang resisten terhadap streptomisin, pembentukan ikatan pepida terjadi dalamm waktu lebih lambat (separuh dari laju normal). Dengan demiikian, ada cukup waktu untuk melakukan perbaikkan (pengeluaran aminoasil-tRNA yang keliru) jika ada kesalahan sehingga translasi pada mutan semacam ini menjadi sangat akurat.


Penutup

1. Kesimpulan
1.  Proses sintesis protein terbagi atas transkripsi dan translasi. Seperti kita ketahui DNA
sebagai media untuk proses transkripsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh
protein histon. Saat menjelang proses transkripsi berjalan, biasanya  didahului signal 
dari luar akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang dibutuhkan untuk proses
pertumbuhan, perkembangan, metabolisme, dan fungsi lain di tingkat  sel maupun 
jaringan.
2. DNA terdiri dari dua sulur/utas polinukleotida yang bersifat antiparalel. Antar 
sulur/utas nukleotida berikatan pada basa N: Ikatan H. 
3.   Agar dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi, DNA harus melakukan replikasi
atau penggandaan DNA. 
4.   Gen merupakan fragmen DNA yang menyandikan protein/enzim. Ekspresi gen
meliputi proses transkripsi dan translasi.
5.  Informasi dalam gen dicetak ke dalam molekul messenger Ri
o Nucleic Acid (mRNA) 
melalui proses trankripsi, mRNA membawa cetakan informasi ke ribosom dalam
sitoplasma, Ribosom kemudian melakukan proses penerjemahan (translation) dengan
menggunakan informasi cetakan tersebut untuk mensintesis protein.

1 komentar: