TRANSLASI Sintesis Protein
TRANSLASISintesis 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
SuksinatArginin
Arg E
Enzim e Enzim f
Arg F
Enzim g
Arg G
Enzim h
Arg H
Mutan Ornitin Sitrulin ArgininArg-1 + + +Arg-2 - + +Arg-3 - - +
(polipeptida)
Keparalelan Gen dengan Polipeptida
GluGluProThrLeuHisVal
ThrVal His Leu Pro Val Glu
Hemoglobin Normal
Hemoglobin Sel Sabit
Asam amino, Polipeptida, Protein
R1
-C-CHNH
IR2
-C-CHNH
I
R1
-C-C -HNH
IR2
-C-CNH
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
AsamPhe
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
UAAAUG
Shine-Dalgarno
UAGAUG
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
rRNA5S23S 16S
30-38 protein
Eukariot
18S 5.8S28S
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 enzimpeptidil-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
23
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
PolipeptidaAmino 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
PolipeptidaAsam 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 kodonBasa antikodon Basa kodon
U A atau GC GA UG C atau UI 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-βpada satu molekul protein
Struktur Tersier ProteinBentuk 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 SignalRuas 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 : ototOtot 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
StrukturHelaian 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