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
1. Pengertian
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.
Tahapan sintesa protein adalah :
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
2. TRANSLASI
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.
moga bermanfaat buat kalian n beri coment yaaa dddddddddd
BalasHapus