biosintetis protein

Biosintesis Protein

Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jons Jakob Berzelius pada tahun 1838.  Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

·         melibatkan proses translasi

merupakan proses yang mengubah informasi genetic yang terdapat pada mRNA menjadi polipeptida dengan urutan asam amino tertentu

·         translasi melibatkan suatu sistem

 o yang membawa mRNA dan tRNA bersama-sama

 o mengkatalisis polimerisasi asam amino

    - asam amino menjadi polipeptida

·         komponen yang terlibat:

 o mRNA (messenger RNA)

 o tRNA (transfer RNA)

 o Ribosome

 o Ensim-enzim

·         Pesan yang ada pada mRNA selalu dibaca dengan arah 5’ - 3’

·         Rantai polipeptida yang dihasilkan berawal dari N terminal  dan berakhir dengan C (karboksi) terminal

·         Proses translasi terdiri dari  :

o inisiasi

o elongasi

o terminasi

·         Messenger RNA (mRNA)

Diterjemahkan menjadi protein

_merupakan RNA rantai tunggal yang berisi pesan yang akan pada organisme

Messenger RNA (mRNA) menjadi protein prokaryotic

_ pesan untuk beberapa protein mungkin dibawa atau terdapat pada satu rantai

mRNA : polycistronic message

·         Transfer RNA (tRNA)

Ada 61 kodon yang mengkode 20 asam amino,

_ macam tRNA yg ada kurang dari <61 karena wobble hipotesis

_ tRNA dapat mengidentifikasi lebih dari 1 kodon

_ struktur tRNA  seperti daun waru

_Aminoacyl-tRNA synthetase mampu mengidentifikasi asam amino yang mampu mengidentifikasi asam amino

·       Ribosom

Ribosome terdiri dari multiple protein dan RNA.

_ Untuk prokaryotic 70s terdiri dari : 50s dan 30s

_ Untuk eukaryotic 80s terdiri dari 60s dan 40s

_ Kecepatan Translasi Pada 37ºC, ribosome dari E. coli mampu mensintesis rantai polipeptida yang terdiri dari 300 residu asam amino = 20 detik

Hampir sama dengan kecepatan dari transkripsi, sehingga mRNA dapat ditranslasikan sama cepatnya dengan transkripsinya kadang dalam 1 mRNA dapat ditranslasi oleh banyak ribosom atau polyribosome.

·         Post translasi

Sebelum polipeptida yang baru ditranslasi dapat aktif, harus dilipat membentuk konformasi 3D yang tepat.

_Folding  dapat berlangsung bersamaan dengan proses translasi Atau setelah proses translasi selesai

_ preproinsulin adalah Salah satu contoh preproprotein 

Seperti yang sudah kita ketahui tentang DNA dan RNA, sintese dari biomolekule. polymeric dapat dibedakan menjadi inisiasi, pemanjangan, dan penghentian. Dalam proses sintesis protein tidak ada perkecualian. Pengaktifan precursor asam amino sebelum penggabungan ke dalam polipeptida dan pengolahan post-translational polipeptida yang diselesaikan melembagakan dua hal yang penting dan langkah-langkah terutama tambahan kompleks dalam sintesis protein, dan oleh karena itu memerlukan diskusi terpisah. Komponen selular yang diperlukan untuk masing-masing dari lima langkah-langkah di dalam E.coli dan bakteri lain didaftarkan di Table 26-6. Persyaratan di dalam sel-sel eukariota hampir sama. Satu ikhtisar langkah-langkah ini akan memberikan satu garis besar yang bermanfaat diskusi yang sedang berlangsung.

Langkah 1: Pengaktifan Asam Amino. Selama langkah ini, yang berlangsung didalam sitosol, bukan di ribosom, masing-masing dari 20 asam amino adalahdihubungkan secara kovalen dengan tRNA yang spesifik dengan memakai energiATP. Reaksi ini dikatalisasi oleh kelompok Mg2+ -enzim pengaktif bergantung yangdisebut aminoasil-tRNA synthetases, masing-masing khusus untuk satu asam aminodan tRNA yang sesuai. Di mana dua atau lebih tRNA ada karena asam amino yangdiuji, satu sintetase aminoasil-tRNA secara umum semuanya aminoacylates. tRNAAminoacylated biasanya dikenal sebagai mahluk "yang dibebankan. Variasi Alamidalam Kode Genetik Di dalam biokimia, seperti disiplin ilmu yang lain, perkecualianuntuk aturan-aturan umum dapat menimbulkan permasalahan bagi para pendidik danmembuat frustrasi parasiswa. Pada waktu yand sama hidup mengajar kita bahwahidup adalah kompleks dan mengilhami kita untuk menemukan kejutan yang laintentang hidup. Memahami perkecualian tersebut bahkan dapat menguatkan aturan yang asli dengan cara yang mengejutkan. Hal tersebut akan menunjukkan bahwa adaruang kecil untuk variasi genetik dalam kode genetik. Ingat dari bab 6 dan 7 bahwapenggantian asam amino tunggal dapat mengganggu struktur protein. Umpamakan bahwa di suatu tempat ada suatu sel bakteri di mana salah satu kodonnya menetapkan alanina kemudian tiba-tiba mulai menetapkan arginina; hasil penggantian arginina untuk alanina pada posisi ganda dalam sejumlah protein akan menyebabkan kematikan. Variasi dalam kode terjadi pada beberapa organismae, dan variasi ini adalah menarik dan mengandung banyak pelajaran. Sangat jarang terdapat variasi dan jenis variasi yang terjadi bersamaan memberikan bukti tangguh tentang asal-muasal umum yang evolusiner dari semua makhluk hidup. Mekanisme untuk mengubah kode tersebut langsung: perubahan harus terjadi dalam satu atau lebih banyak tRNA, dengan target yang nyata untuk merubah antikodon. Hal ini akan menjurus pada insersi yang sistematis asam amino pada kodon yang tidak menetapkan asam amino tersebut dalam kode yang normal (Gb. 26-7). Kode genetik, pada hakekatnya, digambarkan oleh antikodon pada tRNA (yang menentukan di mana asam amino ditempatkan di suatu polipeptida yangtumbuh) dan dengan kekhususan enzymes-amino-acyl-tRNA synthetases-yangdilakukan oleh tRNA (yang menentukan identitas asam amino terkait dengan yRNAyang diuji).

Oleh karena perubahan kode katastropik berpengaruh secara mendadak pada protein selular, dapat diprediksi bahwa perubahan kode akan terjadi jika di mana hanya sedikit protein yang terpengaruh. Hal ini bisa terjadi dalam pengkodean genom kecil pada sedikit protein. Konsekuensi biologi dari suatu perubahan kode dapat dibatasi dengan pembatasan pada ketiga kodon penghentian, karena hal tidak secara umum terjadi pada gen (lihat Box 26-1 untuk perkecualian pada aturan ini). Suatu perubahan yang mengkonversi suatu kodon penghentian menjadi penetapan kodon satu asam amino akan mempengaruhi penghentian di dalam produk suatu subset gen, dan kadang gen pelengkap karena beberapa gen ganda (berlebih lebihan) kodon penghentian. Pola ini kenyataannya diamati. Perubahan kode genetik sangat jarang. Variasi kode yang ditandai terjadi di dalam mitokondria, genom yang mengkode hanya10 samapi 20 protein. Mitokondria mempunyai tRNAnya sendiri, variasi kode tidak mempengaruhi banyak genom selualer

Perubahan yang paling umum pada mitokondria, dan satu-satunya perubahan-perubahan

yang diamati pada genom selualer, melibatkan kodon penghentian. Pada mitokondria jenis perubahan bisa dilihat sebagai Streamlining genomik. Hewan bertulang belakang mDNA memiliki gen yang mengkode 13 protein. 2 rRNAs dan 22 tRNA (lihat Fig. 18-29). Satu set aturan wobble mengizinkan 22 tRNA memecah kode ke-64 yang mungkin dari triplet kodon, dibanding 32 tRNAdiperlukan kode yang normal. Empat family kodon (di mana asam amino ditentukan oleh dua nukleotida pertama) dikodekan oleh tRNA dengan U (atau wobble) posisi pada antikodon. dengan empat basa pada posisi ketiga atau "dua dari tiga" mekanisme yang digunakan pada kasus (misalnya, tidak ada pemasangan terjadi di posisi ketiga kodon). tRNA lain mengenali kodon dengan A atau G di dalam posisi yang ketiga, dan menyadari U atau C, sehingga hampir semua mampu menyadari dua atau empat kodon. Pada kode normal, hanya dua asam amino yang ditetapkan oleh kodon tunggal, methiomne dan tryptophan (Tabel 26-4 Jika semua miyokondria tRNA yang menyadari dua kodon. Kodon tambahan Met dan Trp diharapkan ada di mitokondria.Oleh karena variasi kode tunggal umum yang diamati pada spesifikasi UGA, dari"penghentian" Trp. tRNATrp tunggal dapat digunakan untuk mengenali danmenyisipkan residu Trp di kodon UGA dan kodon Trp yang UGG kodon Trp normal.Mengubah AUA dari satu Ile kodon ke kodon Met mempunyai kesamaan pengaruh;kodon Met normal adalah AUG, dan tRNA digunakan untuk kedua kodon. Hal inimenghasilkan banyak variasi umum kode mitokondria. Variasi kode disusun padatable 1. Kembali pada perubahan yang jarang pada kode selular (berbeda denganmitokondria) genome, kita menemukan bahwa a variasi yang hanydikenal padaprokariota adalah pemakaian UGA untuk mengkode residuTrp dalam sel bakteri bebas yang paling sederhana mycoplasmacapricolum. Pada eukaryotik extramitochondrial yang dikenal sebagai pengkode terjadi dalam beberapa jenis ciliaprotista-protista, di mana kodon penghentian UAA dan UAG yang kedua-duanyamenetapkan glutamin. Perubahan di dalam kode harus mutlak- kodon tidak perlu selalu menkode asam amino yang sama. Di dalam E.coli ada dua contoh asam amino.