Mekanisme sintesis protein(Replikasi,Transkripsi,Translasi)

1.Replikasi dan perbaikan DNA

a) REPLIKASI

Replikasi terjadi pada setiap pembelahan sel pada interfase,tepat nya pada fase S (sintesis DNA).Pengertian Replikasi itu sendiri adalah penkopian atau penggandaan DNA .mengapa untaian tersebut bisa mengganda ?

Kedua untaian bersifat komplementer,setiap untai menyimpan informasi yang diperlukan untuk menyusun kembali pasangan untaian lainnya.Ketika sebuah sel menyalin satu molekul DNA,setiap untai berfungsi sebagai pola cetakan untuk menyusun nukleotida-nukleotida menjadi satu untaian komplementer yang baru.Ditempat yang sebelumnya hanya ada satu molekul DNA untai-ganda pada awal proses.Sekarang ada dua,setiap untai merupakan replica dari molekul induknya.

Model replikasi DNA yaitu model semikonservatif.dimana masing-masing dari kedua molekul anak akan mempunyai satu untai lama,berasal dari molekul induk.Prinsip dasar replikasi DNA ternyata sangat sederhana.Meskipun demikian,proses sebenarnya melibatkan ketrampilan BIOKIMIA yang sangat kompleks.

-Permulaan : Pangkal Replikasi

Replikasi molekul DNA dimulai pada tempat-tempat khusus yang disebut pangkal replikasi (origin of replikasi). Protein yang memulai replikasi DNA mengenali urutan ini dan menempel pada DNA,memisahkan kedua untaian dan membuka sebuah “gelembung” replikasi. Ada ratusan atau ribuan pangkal replikasi.Gelembung-gelembung replikasi terbentuk dan akhirnya menyatu,sehingga mempercepat penyalinan molekul DNA yang sangat panjang. Replikasi DNA berjalan dalam dua arah dari setiap pangkal.Di setiap ujung gelembung replikasi terdapat cabang replikasi (replikasi fork),suatu daerah berbentuk Y dimana untai-untai DNA baru mulai memanjang.

-Pemanjangan untai DNA baru

Pemanjangan DNA baru pada cabang replikasi dikatalisis oleh enzim-enzim yang disebut DNA polymerase.Namun enzim ini tidak seutuh nya berperan dalam proses pemanjangan ini. RNA primer ikut berperan didalam nya.DNA polymerase tidak dapat memulai untai polinukleotida,polymerase ini hanya dapat menambahkan nukleotida pada ujung 3’dari untai yang sudah dimulai.RNA Primer adalah segmen pendek RNA yang didisintesis oleh suatu enzim yang disebut primase menggabungkan nukleotida-nukleotida RNA untuk membentuk primer.

DNA polymerase memanjangkan untai hanya dalam arah 5’→3’.Salah satu untai baru yang terus memanjang secara berkelanjutan kearah 3’ ketika arah replikasi disebut leading strand . Tetapi untai baru DNA lainnya,Lagging strand harus tumbuh secara menyeluruh dalam arah 3’→5’.akibat nya terbenruk segmen-segmen pendek,yang disebut segmen okazaki.DNA ligase berperan nantinya untuk menymbungkan segmen-segmen okazaki pada lagging strand untuk membentuk satu untai tunggal.

Ezim dan Protein yang membantu menjadi sebuah tim dalam proses ini.

Helikase membuka helix ganda

SSPB menjaga agar helix tetap terpisah

Sintesis leading strand

-Pemprimeran(primase)

-Pemanjangan(DNA polymerase)

-Penggantian primer RNA oleh DNA (DNA polymerase)

Sintesis lagging strand

-pemprimeran(primase)

-Pemanjangan (DNA polymerase)

-Penggantian primer RNA oleh DNA (DNA polimerae)

-Penggabungan fragmen (ligase)

b) Perbaikan DNA

Selama replikasi DNA polymerase sendirilah yang melakukan perbaikan salah pasang.Perbaikan salah-pasang (mismatch repair),memperbaiki kesalahan-kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin.Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangan nya tidak benar,polymerase memindahkan nukleotida tersebut kemudian melanjutkan kembali sintesis. Biasanya, satu segmen dari untai yang mengandung kerusakan dipotong habis dan dibuang (dieksisi,excised). Oleh suatu enzim pemotong DNA – Nuklease – dan celah yang terbentuk diisi dengan nukleotida-nukleotida yang pasangannya sesuai dengan nukleotida yang terdapat di dalam untai yang tidak rusak. Enzim yang terlibat dala pengisian celah ini adalah DNA polymerase dan DNA ligase.Perbaikan DNA tipe ini disebut perbaikan eksisi.

2. TRANSKRIPSI

Enzim yang bertanggung jawab atas transkripsi adalah RNA polymerase. Yang bergerak sepanjang dari promoternya (hijau) sampai persis dbelakang terminator-nya(merah).RNA polymerase menyusun molekul RNA dengan urutan nukleotida yang berkomplementer dengan

untai cetakan gen tersebut. Rentangan DNA yang benar-benar ditranskripsi disebut unit transkripsi.

Proses transkripsi terdiri dari tiga tahapan, (initiation=permulaan), (Elongasi=pemanjangan), (termination=pengakhiran).

a) Initiation

Setelah terikat dengan promoter,RNA polymerase mengulur kedua untai DNA dan mengawali sintesis RNA pada titik awal (Start) pada untai cetakan tersebut. Urutan nukleotida didalam prometer menentukan kearah mana RNA polymerase itu menghadap dan karena itu menentukan untai mana yang digunakan sebagai cetakannya.

b) Elongasi

RNa polymerase bekerja “downstream” dari promoter,mengulur DNA dan memanjang kan RNA yang tumbuh dalam arah 5’ → 3’. Bersamaan setelah transkripsi,untai DNA membentuk kembali helix-ganda.

c) Terminasi

Akhirnya RNA polymerase mentranskripsi terminator,suatu urutan nukleotida disepanjang DNA yang menandakan akhir dari unit transkripsi tersebut.Segera setelah itu,RNA-nya dilepas, polymerase berpisah dari DNA.

Penggantian ujung-ujung mRNASetiap ujung molekul pra-mRNA dimodifikasi dengan cara tertentu.Ujung 5’, ujung

pertama yang dibuat selama transkripsi,segera ditutup dengan bentuk nukleotida guanine (G) yang termodifikasi. Ujung 5’ ini memiliki sedikitnya dua fungsi penting.Pertama, Ujung ini melindungi mRNA dari perombakan (degradasi) oleh enzim hidrolitik.Kedua, setelah mRNA mencapai sitoplasma, ujung 5’ ini berfungsi sebagai tanda “letakkan disini” untuk ribosom.Ujung lain molekul 3’ dimodifikasi juga,Pada ujung 3’ ini suatu enzim menambahkan ekor poli (A).Ekor ini berfungsi menghambat (menginhibisi) degradasi RNA dan membantu ribosom melekat pada nya.Pemisahan gen dan penyambungan RNA

Penyambungan RNA (RNA splincing) adalah pemindahan sebagian besar molekul RNA yang mula-mula disintesis – potong-tempel.Tidak semua hasil transkripsi diterjemah,karena terdapat segmen yang bukan pengkode gen yang disebut intron yang terletak berselingan dengan segmen yang merupakan penkode gen yang disebut ekson.Karena tidak semua hasil transkripsi merupakan pengkode gen.Maka,terjadilah pembuangan segmen intron guna membentuk suatu molekul mRNA yang dapat dtranslasi.Dengan bantuan snRNP (small nuclear ribonukleoprotein) mengenali tempat-tempat penyambungan.snRNP ini ditempatkan dalam nucleus sel dan tersusun atas molekul RNA dan protein.Beberapa snRNP yang berbeda bergabung dengan protein tambahan untuk membentuk susunan yang bahkan lebih besar yang disebut spliosom,yang hamper sebesar ribosom.Didalam spliosom,RNA dan snRNP tertentu membentuk pasangan basa dengan nukleotida di ujung-ujung intron,transkripsi RNA dipotong untuk melepaskan intron itu,dan ekson disambung menjadi satu. Spliosom kemudian pecah,melepaskan mRNA yang hanya terdiri dari segmen ekson,untuk dilanjutkan ketahap selanjutnya.

3. TRANSLASISetelah mRNA ditranskripsi,mRNA akan dikeluarkan dari nucleus ke dalam

sitoplasma,dan diteruskan ke dalam ribosom.Dalam proses translasi,suatu sel menginterprestasi suatu pesan genetic dan membentuk protein yang sesuai.pesan tersebut berupa serangkaian kodon disepanjang molekul mRNA.Interpreternya adalah tRNA.Fungsinya adalah mentransfer asam-asam amino dari kolam asam amino sitoplasmanya ke ribosom.Kunci untuk menstranlasikan pesan genetic menjadi urutan asam amino spesifik adalah setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon mRNA tertentu dengan asam amino tertentu.Ketika di ribosom,molekul tRNA membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya.Pada ujung lainnya terdapat triplet nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan,aturan pemasangan basa,mengikat diri pada kodon komplementer di mRNA.

Struktur dan fungsi tRNA