REGULASI PADA EUKARIOT
Bagian terbesar dari eukariot adalah makhluk bersel banyak. Regulasi ekspresi gen berjalan pada berbagai tingkatan, mulai dari tingkat gen sampai tingkat jaringan. Regulasi ini berjalan sehubungan dengan proses diferensiasi sel, dalam rangka pembentukan berbagai jaringan dan organ, dan juga berjalan karena ada kebutuhan tertentu, yang berhubungan dengan siklus biologi.
Regulasi pada Tingkat Struktur Kromosom
Diferensiasi sel merupakan hasil pemilihan gen-gen yang diekspresikan atau tidak diekspresikan pada sel. Munculnya sel yang terspesialisasi merupakan hasil dari pemilihan gen-gen yang harus berekspresi dan gen-gen yang tidak diaktifkan. Regulasi ekspresi gen pada eukariot berlangsung pada beberapa tingkat, mulai dari tingkat struktur kromosom sampai pada tingkat pascatranslasi.
Kromosom eukariot tersusun atas dua komponen yaitu DNA dan protein histon. DNA mengandung informasi untuk mengendalikan kehidupan, dan histon berfungsi untuk melindungi DNA dari kerusakan mekanik, misalnya putus saat bergerak pada waktu mitosis dan meiosis. Kromosom yang nampak di bawah mikroskop cahaya pada saat mitosis atau meiosis merupakan hasil penggulungan DNA pada histon. Penggulungan ini berlangsung melalui beberapa tingkat. Kromosom yang berada dalam fase di luar mitosis atau meiosis secara umum berada dalam keadaan tidak tergulung. Sedangkan kromosom yang berada dalam keadaan tergulung gennya tidak berekspresi. Gen-gen yang secara permanen tidak diekspresikan pada suatu jaringan, kemungkinan besar DNAnya berada dalam keadaan tergulung.
Studi morfologi kromosom di bawah mikroskop cahaya memperlihatkan adanya pita heterokromatin dan eukromatin. Heterokromatin merupakan wilayah dengan DNA tergulung sangat kompak, sehingga bila diwarna akan terlihat lebih pekat, sedangkan pada eukromatin gulungannnya lebih longgar sehingga warnanya lebih terang. Pada wilayah heterokromatin, terdapat gen-gen yang tidak aktif berekspresi, sedangkan gen-gen yang aktif berekspresi terdapat pada wilayah eukromatin.
Kromosom dari jaringan yang berbeda dan dari tahapan perkembangannya yang berbeda menunjukkan bahwa wilayah heterokromatin dapat berubah menjadi eukromatin. Sebaliknya eukromatin juga dapat berubah menjadi heterokromatin. Hal ini menunjukkan bahwa antar jaringan terdapat perbedaan gen yang aktif berekspresi, dan juga menunjukkan bahwa diferensiasi sel merupakan tahapan penentuan jenis gen yang secara permanen diekspresikan atau tidak diekspresikan pada setiap jenis sel.
Pengaktifan gen dengan pembentukan heterokromatin dapat berlangsung tidak hanya pada wilayah tertentu, tetapi juga dapat terjadi pada keseluruhan kromosom. Sebagai contoh, penginaktifan satu kromosom-X yang terjadi pada individu betina. Telah diketahui bahwa pada Lalat buah (Drosophila) jantan memiliki satu kromosom-X yang terkondensasi tersebut dikenal sebagai Barr-Body. Namun demikian, kromosom yang inaktif akibat terkondensasi masih dapat terurai kembali dalam pembelahan sel (mitosis). Proses penginaktifan berjalan pada awal perkembangan sel.
Pemilihan satu dari dua kromosom-X yang diinaktifkan berjalan secara acak sehingga bila pada kromosom-X terdapat sel-sel dengan alel yang berbeda-beda. Sebagai contoh, warna bulu kucing dikendalikan oleh sepasang alel dominan resesif yang terpaut kromosom-X, adanya alel yang berbeda-beda menghasilkan bulu kucing yang bercampur pada suatu jaringan antara hitam dan cokelat.
Regulasi Ekspresi pada Tingkat Transkripsi
Penggulungan dan pengudaran gulungan DNA pada kromosom memberikan arahan penentuan gen-gen mana yang akan diekspresikan dan gen mana yang tidak akan diekspresikan. Namun demikian masih ada sistem berikutnya yang mengatur berjalannya proses ekspresi. Hanya sebagian kecil gen-gen pada sel tipikal pada tanaman dan hewan yang diekspresikan yaitu gen-gen yang diperlukan untuk fungsi yang telah terspesialisasi. Namun gen-gen yang produknya secara rutin dimanfaatkan oleh semua sel, seperti glikolisis, akan selalu dalam keadaan terekspresi setiap saat.
Pada eukariot tidak dikenal adanya operon seperti yang terdapat pada prokariot, tiap gen mempunyai promotor dan terminator masing-masing. Pada eukariot terdapat lebih banyak protein dan lebih banyak ruas DNA yang terlibat dalam regulasi, protein-protein ini disebut faktor transkripsi. Lebih lanjut pada eukariot protein-protein tersebut kelihatan lebih banyak yang berperan sebagai aktivator ketimbang sebagai represor.
Aktivator pada aktivitasnya akan berinteraksi dengan ruas-ruas DNA yang disebut ruas pemacu (enchancer). Berbeda dengan operator prokariot, ruas pemacu mempunyai jarak yang cukup jauh dari promotor, mungkin berada di sebelah hilir atau sebelah hulu dari gen. Aktivator mungkin juga berinteraksi dengan protein yang lain, ramuan besar dari protein ini meningkatkan ketepatan penempelan transkriptase pada promotor dan inisiasi transkripsi. Beberapa ruas pemicu ikut terlibat dalam proses regulasi.
Faktor transkripsi lainnya yaitu represor berperan menghambat atau mencegah terjadinya transkripsi. Proses kerjanya mirip dengan aktivator, yaitu berinteraksi dengan ruas pengendali yang disebut silencer, dan mencegah transkriptase melakukan inisiasi transkripsi.
Pada eukariot sering terdapat gen-gen penyandi enzim untuk lintasan metabolisme yang sama terdapat secara tepencar pada berbagai kromosom. Koordinasi ekspresi gen kelihatannya sangat bergantung pada asosiasi antara ruas-ruas pemacu dengan gen-gen yang terpencar tersebut. Sejumlah faktor translasi yang mengenali runtutan basa dari ruas tersebut akan menempel pada ruas-ruas tersebut dan secara serempak menjalankan transkripsi dari gen-gen tersebut (Jusuf, 2003).
Regulasi Tingkat Pascatranskripsi
Struktur mRNA eukariot tidak sama dengan RNA prokariotik. Pada hnRNA sebagai molekul hasil transkripsi terdapat ruang intron dan ekson. Bagian intron akan dipotong dan hanya bagian eksonnya yang dipertahankan untuk membentuk membentuk mRNA. Pemilihan ruas intron dan ekson dapat merupakan salah satu cara regulasi. Dengan cara memilih ruas hnRNA mana yang akan diambil (sebagai ekson) atau akan dibuang (sebagai intron), maka dari satu ruas gen yang sama dapat disandikan dua jenis mRNA atau polipepetida.
Sebagai contoh pada tikus, enzim amilase yang dihasilkan oleh kelenjar ludah dengan yang dihasilkan pada hati. Pada lalat buah, perbedaan antara lalat jantan dan betina ditentukan oleh gugus protein, yang satu khas pada jantan dan yang lain pada betina. Kedua protein ini disandikan oleh gen yang sama, yang berbeda hanya pada cara pemilihan intron dan eksonnya.
Regulasi pada Tingkat Translasi
Setelah mRNA masuk ke dalam sitoplasma akan terjadi proses translasi menghasilkan protein. Regulasi dapat terjadi pada tahapan ini, yang meliputi berbagai cara termasuk pendegradasian mRNA, inisiasi translasi, pengaktifan protein, dan degradasi protein.
Regulasi pada tingkat mRNA
Panjang pendeknya umur mRNA akan menentukan kuantitas protein yang disintesis, mRNA yang berumur panjang akan menghasilkan protein lebih banyak daripada yang dihasilkan mRNA berumur pendek. Bakteri mempunyai mRNA yang berumur sangat pendek, dalam beberapa menit akan didegradasi oleh enzim. Oleh karena itu, bakteri sangat mudah mengubah proteinnya sehubungan dengan penyesuaian diri dengan perubahan lingkungan. Berbeda dengan bakteri, mRNA eukariot berumur panjang, beberapa jam bahkan sampai beberapa minggu. Contoh mRNA yang berumur panjang adalah mRNA yang terdapat pada sel darah merah vertebrata. Pada sel darah merah avertebrata, mRNA berperan sebagai pabrik pembuat protein hemoglobin. Pada sebagian besar spesies vertebrata, mRNA hemoglobin sangat stabil, mungkin berumur sama dengan sel darah merah yang mengandungnya. Pada burung, mRNA berumur sekitar satu bulan. Lebih panjang lagi pada reptil, amphibi, dan ikan dimana mRNAnya dipakai berulang untuk translasi.
Regulasi pada Inisiasi Translasi
Terdapat sejumlah protein yang berfungsi mengatur jalannya translasi. Contohnya, sel darah merah mempunyai protein yang berfungsi sebagai inhibitor terhadap inisiasi translasi mRNA hemoglobin. Protein inhibitor ini akan menjadi tidak aktif bila ada senyawa heme. Senyawa heme yaitu senyawa penyusun hemoglobin yang berfungsi untuk mengikat Fe. Bila ada heme maka polipeptida penyusun hemoglobin dapat disintesis, dan kemudian akan berasosiasikan dengan heme membentuk molekul hemoglobin.
Regulasi Pasca Translasi
Sebelum menjadi protein aktif atau fungsional, polipeptida hasil transkripsi akan mengalami suatu pemrosesan agar dapat membentuk struktur fungsionalnya. Pemrosesan ini melibatkan pemotongan rantai polipeptida atau penambahan asam amino baru atau senyawa lain seperti karbohidrat pada rantai polipeptida. Sebagai contoh polipeptida yang akan ditranspor melewati membran akan mengandung ruas signal transpor dibagian hulu rantainya. Ruas signal transpor akan berperan membawa polipeptida melewati pori-pori membran. Ruas signal ini akan dipotong setelah polipeptida melewati membran. Insulin aktif mengandung dua rantai asam amino, namun kedua rantai tersebut berasal dari satu polipeptida hasil transkripsi. Translasi menghasilkan prapreinsulin yang mengandung ruas signal dan ruas preinsulin. Insulin akan ditranspor melewati membran. Setelah melalui membran ruas signal dipotong sehingga menyisakan ruas preinsulin. Selanjutnya preinsulin dipotong kembali menghasilkan dua rantai insulin fungsional.
TRANSFORMASI UNSUR
Jumat, 06 Mei 2011
TRANSFORMASI UNSUR
Transformasi Karbon
Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer terutama disebabkan oleh pembakaran bahan bakar dari fosil dan pembakaran hutan. Selain itu, CO2 juga terus menerus dihasilkan oleh organism heterotrof di biosfer. Di lain pihak, CO2 ditambat oleh organism autotrof melalui proses fotosintesis. Walaupun jumlah cadangan karbon global sangat besar (lebih dari 10 ton), hanya sebagian kecil yang terlibat aktif dalam siklus karbon. Sebagian besar karbon di bumi ini dalam bentuk terikat (terutama dalam bentuk karbonat), baik dalam batuan induk maupun karbon fosil. Pada tanah mineral, bahan organic tanah merupakan cadangan karbon global yang jumlahnya bias mencapai 2 kali di atmosfer. Oleh karena itu segala perubahan pada pool bahan organik tanah akan sangat memepengaruhi kadar CO2 global.
Mikroorganisme tanah menggunakan komponen sisa organik sebagai subsrat untuk energi dan sumber karbon dalam sintesis sel baru. Energi diberikan ke sel mikroba melalui oksidasi senyawa organik. Hasil akhir berupa CO2 yang dilepas kembali ke atmosfer. Secara keseluruhan, dekomposisi (disebut juga respirasi mokroba atau mineralisai) merupakan salah satu bagian dari siklus karbon (Gambar VIII.1). Pool CO2 atmosfer tanaman dan organisme autotrof lainnya (yakni bakteri fotosintesis dan khemoautotrof) menambat karbon menjadi bentuk organik. Penambatan karbon tersebut diimbangi oleh dekomposisi heterotrofik yang dilakukan oleh mikroorganisme tanah.
Sumber Karbon dalam Tanah
Sumber karbon yang utama adalah CO2 atmosfer yang ditambat oleh tanaman dan organisme fotoautotrof lainnya. CO2 atmosfer ditambat menjadi bentuk karbon organik penyusun jaringan tanaman melalui reaksi: CO2+H2O CH2O+O2. Jaringan tanaman kemudian dikonsumsi oleh hebivora. Sisa tanaman merupakan sumber karbon langsung untuk tanah, sedangkan tubuh hewan herbivora dan limbahnya merupakan sumber karbon yang tidak langsung. Selain sisa tanaman dan hewan, beberapa organisme tanah seperti sianobakteri dan beberapa bakteri fotoautotrof dan khemoautotrofjuga memberikan sumbangan karbon ke dalam tanah karena kemampuannya menambat CO2.
Selain sumber karbon tersebut di atas, karbon juga dapat masuk ke tanah dalam bentuk hidrokarbon aromatik polisiklik dari pembakaran bahan bakar fosil dan dalam bentuk produk industri seperti pestisida. Pada ekosistem yang produktif, pergantian (turnover) karbon umumnya berjalan cepat. Misalnya, hutan tropika basah mempunyai pool karbon tanah lima kali lebih besar daripada ekosistem pertanian. Semakin tidak produktif suatu ekosistem semakin rendah kecepatan turnover karbon dalam tanah.
Ozon sebagai Gulma Kimia
Kadang gulma didefinisikan sebagai tumbuhan yang tumbuh di tempat yang salah, tetapi kebanyakan dia tumbuh di berbagai tempat yang tidak kamu inginkan (misal: di taman). Sumber- sumber yang penting untuk kita dan semua kehidupan adalah ketika ozon dalam keadaan posisi normal dalam lingkaran / perdaran yang dapat menyebabkan gangguan bagi manusia ketika jumlah mereka bertambah atau ketika mereka muncul dari tempat yang salah sebagai hasil dari aktifitas manusia. Ozon merupakan sesuatu yang penting bagi kita, kita tidak bisa hidup tanpanya tetapi kita dia berada di tempat yang salah bias membahayakan bagi kita atau kita sebut sebagai “ Gulma (rumput liar) kimia”
Ozon terbentuk secara alamai di dalam statosfer sebagai hasil dari radiasi solar yang berinteraksi dengan oksigen. Seperti yang diuraikan pada bab 3, lapisan ozon yang berada di atas atmosfer merupakan pelindung bagi kita dari radiasi ultraviolet yang mematikan dan memungkinkan cepat pembetukannya di dalam bumi untuk menyusun bagiannya. Tentu saja mereka merupakan bahan pengotor udara, khususnya pada klorofil karbon dari aerosol dan bisa juga emisi pesawat jet, balon, zeppelin yang sedang terbang dapat menimbulkan kerusakan pada pelindung mereka. Keterbatasan mereka kemungkinan bias menakutkan pada produksi klorofokarbon yang mana terjadi pada tahun 1970, hasil dari 17% produksi gas. Beberapa pabrik industri sengaja menggantungkan mereka. Bagaimana pun juga pengurangan terbatas di AS tidak cukup untuk menghentikan ancaman global yang mana menunjukkan sedikit pengurangan pada zaman sekarang khususnya di benua antartika.
Pada saat yang sama kami berusaha untuk memelihara ozon di tempat yang sesuai, ketika ozon berada di atmosfer yang agak rendah menjadi oksidan photochemical berpolusi di tanah rendah. Riset penelitian baru- baru ini menunjukkan ketika ozon berada pada konsentrasi 0,02-0,14 PPM di area yang jauh dapat berpindah ke area- area yang luas, pengurangan fotosintesis dapat mengurangi hasil panen dan rasa tanaman (Reich & Amundson 1985) mengemukakan level ozon tanah kemungkinan bias menjadi lebih besar ancamannya untuk mendukung kelangsungan hidup kita daripada hujan asam. Atau kita bisa mengira keduanya dapat bersinergi. Kneese (1984) dalam kajian ekonomi tentang manfaat udara bersih dan air diperhitungkan ketika pengurangan ozon sangat kecil di level rendah pada konsentrasi 0,01 PPM menghasilkan jutaan penyebab penyakit pernapasan kronik dalam kekuatan kerja, menghasilkan manfaat untuk bisnis dengan hasil yang lebih besar daripada jutaan dolar per tahun.
Transformasi Karbon
Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer terutama disebabkan oleh pembakaran bahan bakar dari fosil dan pembakaran hutan. Selain itu, CO2 juga terus menerus dihasilkan oleh organism heterotrof di biosfer. Di lain pihak, CO2 ditambat oleh organism autotrof melalui proses fotosintesis. Walaupun jumlah cadangan karbon global sangat besar (lebih dari 10 ton), hanya sebagian kecil yang terlibat aktif dalam siklus karbon. Sebagian besar karbon di bumi ini dalam bentuk terikat (terutama dalam bentuk karbonat), baik dalam batuan induk maupun karbon fosil. Pada tanah mineral, bahan organic tanah merupakan cadangan karbon global yang jumlahnya bias mencapai 2 kali di atmosfer. Oleh karena itu segala perubahan pada pool bahan organik tanah akan sangat memepengaruhi kadar CO2 global.
Mikroorganisme tanah menggunakan komponen sisa organik sebagai subsrat untuk energi dan sumber karbon dalam sintesis sel baru. Energi diberikan ke sel mikroba melalui oksidasi senyawa organik. Hasil akhir berupa CO2 yang dilepas kembali ke atmosfer. Secara keseluruhan, dekomposisi (disebut juga respirasi mokroba atau mineralisai) merupakan salah satu bagian dari siklus karbon (Gambar VIII.1). Pool CO2 atmosfer tanaman dan organisme autotrof lainnya (yakni bakteri fotosintesis dan khemoautotrof) menambat karbon menjadi bentuk organik. Penambatan karbon tersebut diimbangi oleh dekomposisi heterotrofik yang dilakukan oleh mikroorganisme tanah.
Sumber Karbon dalam Tanah
Sumber karbon yang utama adalah CO2 atmosfer yang ditambat oleh tanaman dan organisme fotoautotrof lainnya. CO2 atmosfer ditambat menjadi bentuk karbon organik penyusun jaringan tanaman melalui reaksi: CO2+H2O CH2O+O2. Jaringan tanaman kemudian dikonsumsi oleh hebivora. Sisa tanaman merupakan sumber karbon langsung untuk tanah, sedangkan tubuh hewan herbivora dan limbahnya merupakan sumber karbon yang tidak langsung. Selain sisa tanaman dan hewan, beberapa organisme tanah seperti sianobakteri dan beberapa bakteri fotoautotrof dan khemoautotrofjuga memberikan sumbangan karbon ke dalam tanah karena kemampuannya menambat CO2.
Selain sumber karbon tersebut di atas, karbon juga dapat masuk ke tanah dalam bentuk hidrokarbon aromatik polisiklik dari pembakaran bahan bakar fosil dan dalam bentuk produk industri seperti pestisida. Pada ekosistem yang produktif, pergantian (turnover) karbon umumnya berjalan cepat. Misalnya, hutan tropika basah mempunyai pool karbon tanah lima kali lebih besar daripada ekosistem pertanian. Semakin tidak produktif suatu ekosistem semakin rendah kecepatan turnover karbon dalam tanah.
Ozon sebagai Gulma Kimia
Kadang gulma didefinisikan sebagai tumbuhan yang tumbuh di tempat yang salah, tetapi kebanyakan dia tumbuh di berbagai tempat yang tidak kamu inginkan (misal: di taman). Sumber- sumber yang penting untuk kita dan semua kehidupan adalah ketika ozon dalam keadaan posisi normal dalam lingkaran / perdaran yang dapat menyebabkan gangguan bagi manusia ketika jumlah mereka bertambah atau ketika mereka muncul dari tempat yang salah sebagai hasil dari aktifitas manusia. Ozon merupakan sesuatu yang penting bagi kita, kita tidak bisa hidup tanpanya tetapi kita dia berada di tempat yang salah bias membahayakan bagi kita atau kita sebut sebagai “ Gulma (rumput liar) kimia”
Ozon terbentuk secara alamai di dalam statosfer sebagai hasil dari radiasi solar yang berinteraksi dengan oksigen. Seperti yang diuraikan pada bab 3, lapisan ozon yang berada di atas atmosfer merupakan pelindung bagi kita dari radiasi ultraviolet yang mematikan dan memungkinkan cepat pembetukannya di dalam bumi untuk menyusun bagiannya. Tentu saja mereka merupakan bahan pengotor udara, khususnya pada klorofil karbon dari aerosol dan bisa juga emisi pesawat jet, balon, zeppelin yang sedang terbang dapat menimbulkan kerusakan pada pelindung mereka. Keterbatasan mereka kemungkinan bias menakutkan pada produksi klorofokarbon yang mana terjadi pada tahun 1970, hasil dari 17% produksi gas. Beberapa pabrik industri sengaja menggantungkan mereka. Bagaimana pun juga pengurangan terbatas di AS tidak cukup untuk menghentikan ancaman global yang mana menunjukkan sedikit pengurangan pada zaman sekarang khususnya di benua antartika.
Pada saat yang sama kami berusaha untuk memelihara ozon di tempat yang sesuai, ketika ozon berada di atmosfer yang agak rendah menjadi oksidan photochemical berpolusi di tanah rendah. Riset penelitian baru- baru ini menunjukkan ketika ozon berada pada konsentrasi 0,02-0,14 PPM di area yang jauh dapat berpindah ke area- area yang luas, pengurangan fotosintesis dapat mengurangi hasil panen dan rasa tanaman (Reich & Amundson 1985) mengemukakan level ozon tanah kemungkinan bias menjadi lebih besar ancamannya untuk mendukung kelangsungan hidup kita daripada hujan asam. Atau kita bisa mengira keduanya dapat bersinergi. Kneese (1984) dalam kajian ekonomi tentang manfaat udara bersih dan air diperhitungkan ketika pengurangan ozon sangat kecil di level rendah pada konsentrasi 0,01 PPM menghasilkan jutaan penyebab penyakit pernapasan kronik dalam kekuatan kerja, menghasilkan manfaat untuk bisnis dengan hasil yang lebih besar daripada jutaan dolar per tahun.
Translasi
Selasa, 03 Mei 2011
TRANSLASI
Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. mRNA membawa informasi urutan asam amino.
Proses translasi berlangsung di ribosom. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom
Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang mengkode suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di antikodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA mengkode asam amino tertentu.
Proses translasi dibagi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.
Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.
1. Inisiasi
Pada prokariot maupun eukariot, proses translasi selalu dimulai pada kode genetika AUG, oleh karena itu kode tersebut disebut sebagai kode genetika inisiasi. Dalam hubungan ini protein yang baru terbentuk pertama kali pada eukariot maupun prokariot selalu diawali dengan methionin.
Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam kompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.
2. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida. Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribosom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.
3. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein.
PERTANYAAN
1. Jelaskan bagaimana proses translasi itu berlangsung?
Jawab : Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asam amino tertentu. Proses translasi dirangkum dalam tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi (pemanjangan) dan terminasi (penyelesaian). Translasi pada mRNA dimulai pada kodon pertama atau kodon inisiasi translasi berupa ATG pada DNA atau AUG pada RNA. Penerjemahan terjadi dari urutan basa molekul (yang juga menyusun kodon-kodon setiap tiga urutan basa) mRNA ke dalam urutan asam amino polipeptida. Banyak asam amino yang dapat disandikan oleh lebih dari satu kodon. Tempat-tempat translsasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom. Pada proses pemanjangan ribosom akan bergerak terus dari arah 5'3P ke arah 3'OH sepanjang mRNA sambil merangkaikan asam-asam amino. ] Proses penyelesaian ditandai denga bertemunya ribosom dengan kodon akhir pada mRNA.
2. Apakah perbedaan pembentukan kompleks inisiasi translasi di kalangan eukariot dibandingkan dengan yang terjadi di kalangan prokariot?
Jawab : keduanya berbeda pada macam serta jumlah protein faktor inisiasi serta methionin sebagai asam amino pertama. Macam faktor inisiasi translasi pada eukariot disebut eIF, jumlahnya lebih banyak pada eukariot dibanding pada prokariot. Asam amino pertama translasi pada eukariot adalah methionin sedangkan pada prokariot berupa formyl methionin.
3. Bagaimanakah tahap-tahap inisiasi translasi yang terjadi pada kalangan eukariot?
Jawab:
1. Tahap pertama meliputi pembentukan kompleks pre‐inisiasi (pre‐initiation complex). Struktur ini terdiri dari subunit 40S ribosom, ‘ternary complex' yang tersusun dari faktor inisiasi eIF‐2 yang terikat tRNAMet inisiator, molekul GTP, dan tiga faktor eIF‐1, eIF‐1A, eIF‐3.
2. Kompleks pre‐inisiasi selanjutnya bergabung dengan ujung 5′ the mRNA. Tahap ini memerlukan kompleks pengikatan tudung (cap binding complex), kadang‐kadang disebut eIF‐4F, yang terdiri dari faktor inisiasi eIF‐4A, eIF‐4E dan eIF‐4G. Faktor inisiasi eIF‐4G berfungsi sebagai jembatan antara eIF‐4E (yang terikat pada tudung) dan eIF‐3 (yang terikat pada kompleks pre‐inisiasi)
3. Setelah kompleks pre‐inisiasi mengikat ujung mRNA, kompleks ini sekarang disebut kompleks inisiasi (initiation complex), harus menggeserkan posisinya (scanning) sepanjang mRNA sampai mencapai kodon inisiasi. Kodon inisiasi, yang biasanya 5′‐AUG‐3′ pada eukariot, dapat dikenali sebab urutan ini terdapat dalam urutan konsensus pendek, 5′‐ACCAUGG‐3′, yang dikenal sebagai konsensus Koza (Kozak consensus).
4. Ketika kompleks inisiasi telah menduduki kodon inisiasi, subunit besar ribosom akan mengikat kompleks inisiasi ini. Tahap ini memerlukan hidrolisis GTP dan pelepasan faktor‐faktor inisiasi. Faktor inisiasi terakhir yang terlibat pada tahap ini adalah eIF‐5 (yang membantu pelepasan faktor‐faktor inisiasi lain) dan eIF‐6 (yang bergabung dengan subunit besar yang tidak terikat dan mencegah untuk menempel pada subunit kecil di dalam sitoplasma).
4. Bagaimanakah tahap-tahap inisiasi translasi yang terjadi pada kalangan prokariot?
Jawab:
1. Proses inisiasi diawali ketika subunit kecil ribosom, bersamaan dengan faktor inisiasi IF3 mengikat pada situs pengikatan ribosom (ribosome binding site)
2. tRNAiMet inisiator dibawa ke subunit kecil ribosom oleh faktor inisiasi kedua, IF‐2, bersama molekul GTP (molekul sebagai sumber energi pada tahap akhir inisiasi). Perlu diingat bahwa tRNAiMet hanya dapat mengenali kodon inisiasi, tRNAiMet tidak dapat mengenali kodon 5′‐AUG‐3′ internal pada mRNA.
3. Tahap inisiasi translasi diakhiri setelah faktor inisiasi, IF‐1, mengikat kompleks inisiasi ini. Peran faktor inisiasi IF‐1 tidak jelas, tetapi diduga memicu perubahan konformasi kompleks inisiasi sehingga memungkinkan subunit besar ribosom menempel pada kompleks ini. Penempelan subunit besar, membutuhkan energi yang diperoleh dari hidrolisis GTP, menyebabkan pelepasan faktor-faktor inisiasi translasi.
Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. mRNA membawa informasi urutan asam amino.
Proses translasi berlangsung di ribosom. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom
Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang mengkode suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di antikodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA mengkode asam amino tertentu.
Proses translasi dibagi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.
Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.
1. Inisiasi
Pada prokariot maupun eukariot, proses translasi selalu dimulai pada kode genetika AUG, oleh karena itu kode tersebut disebut sebagai kode genetika inisiasi. Dalam hubungan ini protein yang baru terbentuk pertama kali pada eukariot maupun prokariot selalu diawali dengan methionin.
Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam kompleks inisisasi, ribosom “membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.
2. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida. Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribosom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.
3. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein.
PERTANYAAN
1. Jelaskan bagaimana proses translasi itu berlangsung?
Jawab : Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asam amino tertentu. Proses translasi dirangkum dalam tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi (pemanjangan) dan terminasi (penyelesaian). Translasi pada mRNA dimulai pada kodon pertama atau kodon inisiasi translasi berupa ATG pada DNA atau AUG pada RNA. Penerjemahan terjadi dari urutan basa molekul (yang juga menyusun kodon-kodon setiap tiga urutan basa) mRNA ke dalam urutan asam amino polipeptida. Banyak asam amino yang dapat disandikan oleh lebih dari satu kodon. Tempat-tempat translsasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom. Pada proses pemanjangan ribosom akan bergerak terus dari arah 5'3P ke arah 3'OH sepanjang mRNA sambil merangkaikan asam-asam amino. ] Proses penyelesaian ditandai denga bertemunya ribosom dengan kodon akhir pada mRNA.
2. Apakah perbedaan pembentukan kompleks inisiasi translasi di kalangan eukariot dibandingkan dengan yang terjadi di kalangan prokariot?
Jawab : keduanya berbeda pada macam serta jumlah protein faktor inisiasi serta methionin sebagai asam amino pertama. Macam faktor inisiasi translasi pada eukariot disebut eIF, jumlahnya lebih banyak pada eukariot dibanding pada prokariot. Asam amino pertama translasi pada eukariot adalah methionin sedangkan pada prokariot berupa formyl methionin.
3. Bagaimanakah tahap-tahap inisiasi translasi yang terjadi pada kalangan eukariot?
Jawab:
1. Tahap pertama meliputi pembentukan kompleks pre‐inisiasi (pre‐initiation complex). Struktur ini terdiri dari subunit 40S ribosom, ‘ternary complex' yang tersusun dari faktor inisiasi eIF‐2 yang terikat tRNAMet inisiator, molekul GTP, dan tiga faktor eIF‐1, eIF‐1A, eIF‐3.
2. Kompleks pre‐inisiasi selanjutnya bergabung dengan ujung 5′ the mRNA. Tahap ini memerlukan kompleks pengikatan tudung (cap binding complex), kadang‐kadang disebut eIF‐4F, yang terdiri dari faktor inisiasi eIF‐4A, eIF‐4E dan eIF‐4G. Faktor inisiasi eIF‐4G berfungsi sebagai jembatan antara eIF‐4E (yang terikat pada tudung) dan eIF‐3 (yang terikat pada kompleks pre‐inisiasi)
3. Setelah kompleks pre‐inisiasi mengikat ujung mRNA, kompleks ini sekarang disebut kompleks inisiasi (initiation complex), harus menggeserkan posisinya (scanning) sepanjang mRNA sampai mencapai kodon inisiasi. Kodon inisiasi, yang biasanya 5′‐AUG‐3′ pada eukariot, dapat dikenali sebab urutan ini terdapat dalam urutan konsensus pendek, 5′‐ACCAUGG‐3′, yang dikenal sebagai konsensus Koza (Kozak consensus).
4. Ketika kompleks inisiasi telah menduduki kodon inisiasi, subunit besar ribosom akan mengikat kompleks inisiasi ini. Tahap ini memerlukan hidrolisis GTP dan pelepasan faktor‐faktor inisiasi. Faktor inisiasi terakhir yang terlibat pada tahap ini adalah eIF‐5 (yang membantu pelepasan faktor‐faktor inisiasi lain) dan eIF‐6 (yang bergabung dengan subunit besar yang tidak terikat dan mencegah untuk menempel pada subunit kecil di dalam sitoplasma).
4. Bagaimanakah tahap-tahap inisiasi translasi yang terjadi pada kalangan prokariot?
Jawab:
1. Proses inisiasi diawali ketika subunit kecil ribosom, bersamaan dengan faktor inisiasi IF3 mengikat pada situs pengikatan ribosom (ribosome binding site)
2. tRNAiMet inisiator dibawa ke subunit kecil ribosom oleh faktor inisiasi kedua, IF‐2, bersama molekul GTP (molekul sebagai sumber energi pada tahap akhir inisiasi). Perlu diingat bahwa tRNAiMet hanya dapat mengenali kodon inisiasi, tRNAiMet tidak dapat mengenali kodon 5′‐AUG‐3′ internal pada mRNA.
3. Tahap inisiasi translasi diakhiri setelah faktor inisiasi, IF‐1, mengikat kompleks inisiasi ini. Peran faktor inisiasi IF‐1 tidak jelas, tetapi diduga memicu perubahan konformasi kompleks inisiasi sehingga memungkinkan subunit besar ribosom menempel pada kompleks ini. Penempelan subunit besar, membutuhkan energi yang diperoleh dari hidrolisis GTP, menyebabkan pelepasan faktor-faktor inisiasi translasi.
Langganan:
Postingan (Atom)
