Translasi

TRANSLASI
Sintesis Protein
TRANSLASI
• 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 -----
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
Liar
Sinar-X
Media
minimum
+ Arginin
Spora ditumbuhkan
pada media komplit
Media minimum
+ asam amino/
vitamin
Hipotesis Satu Gen Satu Enzim (polipeptida)
Mutan
Arg-1
Arg-2
Arg-3
Ornitin
+
Arg E
Arg F
Enzim e Enzim f
N-asetil
Ornitin
Ornitin
Sitrulin
+
+
-
Arginin
+
+
+
Arg G
Arg H
Enzim g
Enzim h
Sitrulin
Arginin
Suksinat
Arginin
Keparalelan Gen dengan Polipeptida
Hemoglobin Normal
Val
His
Leu
Thr
Pro
Glu
Glu
Val
His
Leu
Thr
Pro
Val
Glu
Hemoglobin Sel Sabit
Asam amino, Polipeptida, Protein
R1
I
HN -C-C
H
R2
I
HN -C-C
H
R1
R2
I
I
HN -C-C - N -C-C
H
H
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
Phe
Tyr
Gly
Asam
Ser
Ala
Val
Ile
Leu
Met
Pro
Asp
Glu
Thr
Lys
Asn
Arg
Gln
Cys
Polar,Netral
His
Basa
Perangkat Translasi :
mRNA sebagai model Protein
• 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
Ruas Penyandi Translasi :
diapit kodon awal dan kodon akhir
5’
mRNA Prokariot (poligen)
AUG
UAA
Shine-Dalgarno
Kodon awal
3’
AUG
UAG
Kodon akhir
5’
3’
AUG
UGA
mRNA Eukariot (monogen)
AAAAAAAA
tRNA : penterjemah kodon dan
pengangkut asam amino
Ujung 3’ACC
penerima
asam amino
Simpul
antikodon
Sintetase
aminoasiltRNA membuat
pasangan khas
satu jenis asamamino dengan
satu jenis tRNA,
membentuk
kompleks
aminoasil-tRNA
Ribosom : tempat penterjemahan
kodon menjadi asam amino
tRNA
mRNA
Komponen
Ribosom
Subunit
kecil
Prokariot
Subunit
besar
Eukariot
rRNA
5S
23S
30-38 protein
16S
rRNA
18S
5S
5.8S
45-50 protein
28S
Struktur dan
Fungsi Ribosom
Situs mRNA :
mRNA dikenali
oleh rRNA16S
yang terdapat
pada subunit
kecil
Situs P: tempat
peptidil-tRNA
Situs enzim
peptidiltransferase
Situs A:
tempat
aminoasiltRNA.
Struktur dan
Fungsi Ribosom
Situs P: tempat
peptidil-tRNA
Situs A:
tempat
aminoasiltRNA.
Proses Translasi
1
Inisiasi
translasi
pada
kodon
awal
Pertumbuhan
polipeptida
Sintesis
2 perpanjangan
polipeptida
Akhir translasi
3 pada kodon akhir
Insiasi Translasi
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
SD
30S
Kodon
awal
Kompleks
translasi
Intensitas Inisiasi :
ditentukan oleh
keserasian Shine
Dalgarno- rRNA16S
Aminoasil
-tRNA
Situs A
Sintesis
Perpanjangan
Polipeptida
Amino asil-tRNA
masuk ke situs A,
Perangkaian
asam-amino dari
situs P ke situs A,
Pergeseran
ribosom
membaca kodon
berikutnya
Reaksi Transpeptidasi
Situs P
Situs A
Asam amino/peptida di situs P dilepas dari tRNA
dan disambungkan ke asam amino di situs A
Proses Akhir Translasi
Asam
amino
Polipeptida
A
Kodon akhir
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
Riwayat Pemahaman Sandi Genetik
• Awal pemahaman Sandi Genetik
• Karya Niremberg
– Penyandian dengan Polinukleotida Sintetik
– Perpasangan Kodon Triplet dengan AminoasiltRNA
• Karya Khorana
– Pengujian dengan mRNA Sintetik
– Penentuan Kodon Awal dan Kodon Akhir
Sifat Sandi
Genetik
• 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
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 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
Lembaran β
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 merupakan 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
Tidak
aktif
Enzim
aktif
Urea 8M
memutus
Hilangkan urea
ikatan
S=S
Tanpa oksigen
Tidak aktif
Aktif
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 kemampuan katalisasi
Imunoglobulin (Antibodi) : Protein
Pengenal Antigen
Situs penempelan antigen
Fleksibel
Komplementer terhadap
bentuk antigen
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
Protein
Penyangga
Struktur
Mikrofibril
Helaian rambut
disusun oleh
protein keratin α
Makrofibril
Sel
Kolagen (protein
penyangga
jaringan), tersusun
tiga heliks
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