TRANSLASI. Sintesis Protein

TRANSLASI

Sintesis Protein

• TRANSLASI : adalah proses penterjemahan informasi genetik yang ada pada mRNA

kedalam rantai polipeptida/protein

• Informasi genetik pada mRNA berupa rangkaian basa atau kodon, akan

diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino pada rantai polipeptida

• ---- AGU UCG CAC GAC UUC UCU GAG ----

• ---- Ser - Thr - His - Asp - Phe - Ser - Glu ---

TRANSLASI

Hubungan Gen dengan Protein

• Pada penderita penyakit yang bersifat genetis terdapat kelainan enzim

• Percobaan mutasi menunjukan bahwa pada mutan terjadi perubahan enzim

• Pada hemoglobin penderita anemia terlihat perubahan asam amino dari rantai

hemoglobin β

Mutasi gen Arginin N.crassa

Beadle & Tatum

Sinar-X Liar

Media minimum

Spora ditumbuhkan pada media komplit

Media minimum + asam amino/

vitamin

+ Arginin

Hipotesis Satu Gen Satu Enzim

N-asetil

Ornitin Ornitin Sitrulin Arginin

Suksinat Arginin

Arg E

Enzim e Enzim f Arg F

Enzim g Arg G

Enzim h Arg H

Mutan Ornitin Sitrulin Arginin Arg-1 + + +

Arg-2 - + + Arg-3 - - +

(polipeptida)

Keparalelan Gen dengan Polipeptida

Glu Glu

Pro Thr

Leu His

Val

Thr

Val His Leu Pro Val Glu

Hemoglobin Normal

Hemoglobin Sel Sabit

Asam amino, Polipeptida, Protein

R₁ -C-C HN

H I

R₂ -C-C HN

H I

R₁

-C-C - HN

H I

R₂ -C-C N

H I

Asam amino : molekul dasar

penyusun protein Polipeptida: rangkaian asam amino

Protein : molekul yang telah berfungsi tersusun dari satu atau lebih

polipeptida

20 asam amino dalam translasi

Polar,Netral Basa Asam Phe

Gly Ala

Val Ile

Leu Met Pro

Tyr Ser

Thr

Asn Gln Cys

Asp

Glu Lys

Arg His

• Polipeptida dibentuk dengan menggunakan rangkaian basa mRNA sebagai modelnya

• Rangkaian basa mRNA mengandung informasi yang akan diterjemahkan menjadi rangkaian

asam amino pada rantai polipeptida

• ---- AGU UCG CAC GAC UUC UCU GAG ----

• ---- Ser - Thr - His - Asp - Phe - Ser - Glu ---

• Setiap satu asam amino disandikan oleh satu kombinasi tiga basa yang disebut kodon

Perangkat Translasi :

mRNA sebagai model Protein

AAAAAAAA

5’ 3’

5’ 3’

Ruas Penyandi Translasi :

diapit kodon awal dan kodon akhir

Kodon awal Kodon akhir

UAA AUG

Shine-Dalgarno

UAG AUG

AUG UGA

mRNA Prokariot (poligen)

mRNA Eukariot (monogen)

tRNA : penterjemah kodon dan pengangkut asam amino

Simpul antikodon

Ujung 3’ACC penerima

asam amino

Sintetase aminoasil-

tRNA

^membuat

pasangan khas satu jenis asam- amino dengan satu jenis tRNA,

membentuk kompleks

aminoasil-tRNA

Ribosom : tempat penterjemahan kodon menjadi asam amino

tRNA

mRNA

Komponen

Ribosom

^Subunit

kecil

Subunit besar Prokariot

5S rRNA

23S 16S

30-38 protein

Eukariot

18S 5.8S

28S

5S rRNA

45-50 protein

Struktur dan Fungsi Ribosom

Situs mRNA : mRNA dikenali oleh rRNA16S yang terdapat pada subunit kecil

Situs P: tempat peptidil-tRNA

Situs A:

tempat

aminoasil- tRNA.

Situs enzim peptidil-

transferase

Situs P: tempat peptidil-tRNA

Situs A:

tempat

aminoasil- tRNA.

Struktur dan

Fungsi Ribosom

Proses Translasi

Inisiasi translasi pada

kodon

awal Sintesis

perpanjangan polipeptida

Pertumbuhan polipeptida

Akhir translasi pada kodon akhir

2

3 1

Insiasi Translasi

SD

30S

Dimulai dengan penempelan subunit kecil ribosom kecil pada situs Shine Dalgarno, penempelan tRNA-met

inisiator pada kodon awal (situs P), dan pempelan subunit besar ribosom

Kodon awal Kompleks translasi

Intensitas Inisiasi :

ditentukan oleh

keserasian Shine

Dalgarno- rRNA16S

Sintesis

Perpanjangan Polipeptida

Amino asil-tRNA masuk ke situs A, Perangkaian

asam-amino dari situs P ke situs A, Pergeseran

ribosom

membaca kodon berikutnya

Aminoasil -tRNA

Situs A

Asam amino/peptida di situs P dilepas dari tRNA dan disambungkan ke asam amino di situs A

Reaksi Transpeptidasi

Situs P Situs A

Proses Akhir Translasi

Bila ribosom mencapai kodon akhir tidak ada tRNA yang cocok. Akan masuk RF di situs A, reaksi dengan H2O, dan pembebasan

polipeptida, mRNA, tRNA dan ribosom

A

Kodon akhir

Polipeptida Asam

amino

Riwayat Pemahaman Sandi Genetik

• Awal pemahaman Sandi Genetik

• Karya Niremberg

– Penyandian dengan Polinukleotida Sintetik

– Perpasangan Kodon Triplet dengan Aminoasil- tRNA

• Karya Khorana

– Pengujian dengan mRNA Sintetik

– Penentuan Kodon Awal dan Kodon Akhir

• Kodon disusun oleh tiga basa yang berdampingan

• Antara dua kodon tidak ada penyelang

• Terdapat 61 kodon

• penyandi 20 asam amino;

dan tiga kodon stop

• Satu kodon menyandi satu asam amino, satu asam

amino dapat disandi oleh lebih dari satu kodon

• Kodon-kodon yang

menyandi satu asam amino yang sama disebut kodon sinonim

Sifat Sandi

Genetik

Hipotesis Wobble

• Beberapa kodon sinonim dapat dibaca oleh satu antikodon yang sama

• Basa ketiga antikodon tidak mengikuti aturan chargaff dalam membaca basa kodon

Basa antikodon Basa kodon

U A atau G

C G

A U

G C atau U

I U,C atau A

Hipotesis Wobble : Diperlukan 31 antikodon

untuk membaca 61 kodon

Sandi Genetik Hampir Universal

• Keuniversalan sandi genetik terlihat dari kesamaan sandi antara berbagai spesies, misal antara bakteri dan tumbuhan

• Ketidak universalan terlihat bahwa antara gen mitokondria dengan gen inti terdapat perbedaan sandi genetik

Sandi Genetik Mitokondria Khamir

Sandi Genetik Mitokondria Mamalia

Hierarkhi Struktur Protein

• Struktur primer : berbentuk rantai asama amino linear sebagaimana polipeptida yang dihasilkan oleh suatu translasi

• Struktur sekunder : perkembangan berupa pelipatan dari struktur primer akibat adanya ikatan hidrogen antar asam amino (tiap 5 aa)

• Struktur tersier: bentuk tiga dimensi hasil

pelipatan struktur sekindar berkat ikatan ion, ikatan disulfida antar gugus R asam-amino

• Struktur kuartener: Gabungan beberapa poliprptida berstruktur tersier

Pelipatan Polipeptida

Karbon Cα

berfungsi sebagai engsel sehingga asam-asam

amino akan bebas

berorientasi dan melipat

Struktur Sekunder

Heliks α Lembaran β

Heliks-α terbentuk

akibat munculnya ikatan hidrogen antara gugus NH dengan CO antara 2 asam amino (tiap 5 aa) Lembaran β terbentuk ikatan hidrogen antara dua utas peptida yang berdampingan

Heliks-α dan lembar-β pada satu molekul protein

Struktur

Tersier Protein

Bentuk 3 dimensi yang dihasilkan berkat

terbentuknya ikatan antar gugus R

berbagai asam amino

Ikatan hidrogen, ikatan ion, atau ikatan disulfida antar dua sistein

Struktur ini juga dibentuk oleh orientasi gugus R, internal

atau eksternal

Contoh Orientasi Gugus R dalam

pembentukan kantong heme mioglobin

Kantong heme meru- pakan situs tempat

heme, yang berfungsi sebagai tempat

oksigen

Kantong heme

terbentuk oleh sejumlah asam amino hidrofob

(orientasi internal)

Struktur Kuartener Protein,

merupakan gabungan dari beberapa polipeptida berstruktur tersier

Hemoglobin TMV

Hubungan Struktur dengan Fungsi Protein

• Fungsi protein ditentukan oleh strukturnya;

contoh: fungsi enzim ditentukan situs aktifnya, fungsi antibodi ditentukan oleh situs pengenal antigen

• Struktur yang menentukan fungsi adalah struktur akhir; struktur tersier untuk protein

monomer, dan struktur kuartener untuk protein oligomer

• Struktur akhir ditentukan oleh runtunan asam amino struktur primer; dan runtunan asam

amino ditentukan oleh runtunan basa gen penyandinya

Perubahan Struktur dapat

menghilangkan daya aktif enzim

Enzim aktif

Urea 8M memutus ikatan

S=S

Tidak aktif Aktif

Tidak aktif Hilangkan urea

Tanpa oksigen

Proses Pascatranslasi

• Modifikasi rantai asam amino

– Modifikasi asam amino: pada protein ditemukan

adanya jenis asam amino yang tidak terdapat pada translasi; asam aminonya lebih dari 20

– Penambahan asam amino : kemungkinan berhubungan dengan regulasi

– Penambahan karbohidrat

– pembentukan ikatan silang antar polipeptida

• Pemotongan rantai asam amino

– Praprotein→protein aktif

– Pembuangan ruas signal (protein ekstraselular)

Pemotongan Ruas Signal

Ruas signal trasport dipotong setelah protein menembus membran

Retikulum endoplasma

Signal dipotong

Klasifikasi protein berdasarkan fungsinya

• Enzim

• Hormon

• Protein Toksin

• Antibodi

• Protein Sistem Transfortasi

• Protein Sistem Kontraksi

• Protein Penyimpan dan Cadangan

• Protein Penyangga Struktur

Enzim : Protein Katalisator

Enzim merupakan katalisator spesifik semua reaksi

biokimia dalam sel Kemampuan

katalisasi

ditentukan oleh situs aktifnya

Perubahan situs

aktif menyebabkan kehilangan kemam- puan katalisasi

Imunoglobulin (Antibodi) : Protein Pengenal Antigen

Situs penem- pelan antigen

Komplementer terhadap bentuk antigen

Fleksibel

Mioglobin: Protein pengangkut oksigen dalam darah

Oksigen akan terikat pada Fe dalam heme,

yang berada pada kantong heme

Protein Sistem Kontraksi : otot

Otot disusun oleh filamen tebal/miosin & filamen tipis (aktin), yang meluncur pada yang lain

Keratin α

Mikro- fibril Makro- fibril

Sel

Kolagen (protein penyangga

jaringan), tersusun tiga heliks

Protein

Penyangga Struktur

Helaian rambut disusun oleh

protein keratin α

Protein, Mutasi dan Keragaman Hayati

• Perubahan struktur gen atau mutasi akan menyebabkan terjadinya perubahan protein yang disandikannya

– Perubahan susunan nukleotida DNA akan

menyebabkan perubahan susunan asam amino protein

• Perubahan protein/enzim akan menybabkan perubahan metabolisme, dan akhirnya akan menyebabkan perubahan fenotipe organisme

• Keragaman genetik, dan protein merupakan dasar keragaman hayati

Keragaman Protein Inhibitor Tripsin

Kedelai sebagai Hasil Mutasi Gen

Terima Kasih