Ribosom & Sintesis Protein

Ribosom

• Pabrik utk sintesis protein

• Dibangun dr molekul2 protein & rRNA

• Pd sel prokariot, ribosom tdpt bebas dlm sitosol. Dlm sel eukariot ribosom tdpt bebas di sitosol, matriks mitokondria, stroma kloroplas, atau menempel pd permukaan selaput RE

• RE kasar adl RE yg dilekati bnyk ribosom, RE halus tidak mengandung ribosom

Ribosom

• Ribosom tdr atas 2 bag tdk sama besar

• Ukuran ribosom ditentukan dg analisis sedimentasi dg mengukur laju pengendapan dlm larutan kental (mis sukrosa) dg pemusingan kecepatan tinggi.

• Koefisien sedimentasi ditentukan dg S (Svedberg) nama penemu ultracentrifuge

• Ribosom prokariot memiliki koefisien sedimentasi 70S, ribosom eukariot memiliki koefisien sedimentasi 80S

Ribosom

Ribosom

• Ribosom prokariot tdr atas sub unit besar 50S & sub unit kecil 30S

• Ribosom eukariot tdr atas sub unit besar 60S & sub unit kecil 40S

• Ribosom mitokondria & kloroplas juga tdr atas 2 sub unit. Ribosom mitokondria bervariasi dr ukuran 55S pd hewan sampai 80S pd bbrp protozoa & jamur. Ribosom kloroplas adalah 70S pd semua sel hijau

Karakteristik ribosom sitoplasma (* rRNA pd subunit 60S hewan adl 28S, sementara pd tanaman, jamur & protista adl 25-26S)

Sumber Ribosom Unit ribosom

rRNA dlm subunit

No. Protein dlm subunit

Prokariot 70S 30S

50S

16S

23S, 5S

21

32-34

Eukariot 80S 40S

60S*

18S

25-28S,5S, 5,8S

~30

~50

Ribosom organelSumber Ribosom

monomerSubunit kecil

Subunit besar

rRNA dari

Subunit kecil

Subunit besar

Mitokondria- hewan- tumb bunga- jamur- protista TetrahymenaEuglena

55-60S78S

80S

80S71S

30-35S44S

40S

55S32S

40-45S60S

52S

55S50S

12-13S-

14-17S

14S + 21S16S

16-17S-

21-24S

Sama23S

KloroplasSpesies lain

70S 30S 50S 16S 23S, 5S

Ribosom

• Peranan ribosom dlm sintesis protein : – Sub unit kecil mengikat mRNA & tRNA– Sub unit besar berperan dlm pbtk ikatan peptida

Sintesis protein - DNA• Molekul DNA tdr dr 2 rantai pjg yg saling berlekatan 1 sama lain

oleh pasangan basa yg saling komplementer.

• Tdpt 4 mcm subunit penyusun DNA yaitu deoxyribonucleotides yg mengandung basa : Adenin (A), cytosin (C), guanin (G) & Thymin (T).

• Gugus 5’-hidroksil dari gula dpt bebas atau mengikat atom fosfat, ini dikenal dg nama 5’-terminal

• Gula yang mempunyai gugus 3’ hidroksil bebas atau mengikat atom fosfat dinamakan 3’-terminal dari suatu asam nukleat.

• Nukleotida 1 dg yg lain dihubungkan ikatan fosfodiester yang menggabungkan karbon 5’ dari deoxyribose yg satu dg karbon 3’ dari deoxyribose berikutnya.

DNA• Gambaran untaian ganda DNA oleh Watson & Crick :

– Masing2 untai berjalan dg arah berlawanan (anti paralel)5’-AGGTC……TAGTT-3’ I3’-TCCAG……ATCAA-5’ II

Arah ikatan internukleotida untai I dari kiri ke kanan (5’ 3’) & untai II dari kiri ke kanan (3’ 5’). Untai tsbt berputar mengelilingi 1 poros & searah jarum jam

– Basa purin (adenin & guanin) & pirimidin (sitosin & timin) tdpt didlm heliks, sedangkan unit deoksiribosa & fosfat di bagian luar.

– A berpasangan dg T dg 2 ikatan Hidrogen, G berpasangan dg C dg 3 ikatan hidrogen.

DNA

• Stabilitas struktur DNA terbentuk oleh ikatan hidrogen antar pasangan basa yg komplementer. Pasangan basa G-C lebih stabil dibanding pasangan basa A-T.

Struktur DNA

RNA

• RNA (Asam ribonukleat) tdr atas ribonukleotida yg dirangkai dg ikatan fosfodiester 3’-5’.

• Polinukleotida RNA berbeda dg DNA dlm 2 komponen penyusun yaitu :

– Residu gula dlm RNA adalah ribosa, sedangkan pd DNA adalah deoksiribosa

– Salah 1 basa pd RNA adalah urasil, sedangkan pd DNA adalah timin.

– Basa RNA adl G, C, A & U, sedangkan dlm DNA adl G, C, A & T.

RNA

• 3 macam RNA :– Messenger RNA (mRNA) : berperan dlm membawa

pesan genetik dr DNA ke proses sintesis protein pada ribosom

– Ribosomal RNA (rRNA) & transfer RNA (tRNA) berperan dlm sintesis protein (translasi)

• Molekul RNA umumnya bbtk untai tunggal & ikatan hidrogen tdk hanya tbtk antar pasangan basa A-U & G-

C, namun jg antar lipatan.

Struktur RNA

Sintesis protein (gene expression)

• Replikasi DNA• Transkripsi DNA mRNA• Translasi protein

Replikasi DNA

• 5 tahap replikasi :

– Pengelokoran (unwinding) DNA dupleks– Sintesis oligonukleotida pemula (primer)– Pertumbuhan rantai DNA baru dg arah 5’3’– Pelepasan primer– Penyambungan antar fragmen DNA baru & pematrian

(sealing) dg pembentukan ikatan fosfodiester

Replikasi DNA

• Pengelokoran superkoil DNA dupleks

– Replikasi tjd pd bag DNA yg kedua untainya terpisah & mbtk huruf Y (garpu relikasi = replication fork)

– 3 enzim yg berperan pd awal replikasi adl helikase (rep protein /DNA unwinding enzyme), helix-destabilizing protein (HD) atau ssb (single strand binding protein) atau dnaB & DNA girase (topoisomerase)

– Topoisomerase (DNA girase) mengendorkan tegangan dg pemotongan DNA dupleks sblm tjd proses pengelokoran sehingga mengurangi lilitan DNA, helikase mengelokorkan DNA dg menghidrolisis ATP & melepas ikatan hidrogen antar basa & ssb menstabilkan DNA untai tunggal dg menjaga basa2 pd untai tunggal tdk berpsgan dg yg lain

Replikasi DNA

• Sintesis oligonukleotida pemula (primer)

– Protein dnaB menempel & mengikat DNA untai tunggal pada tapak awal proses replikasi utk menstabilkan DNA

– Protein dnaG (primase) mensintesis primer

Replikasi DNA

• Pertumbuhan rantai DNA baru dg arah 5’3’, dikatalisis oleh enzim DNA polimerase

– DNA polimerase III mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara gugus 3’OH- dari ujung DNA yg tumbuh (pd primer) & gugus 5’fosfat dr nukleotida trifosfat yg akan diletakkan dg arah 5’ 3’

– Dlm proses replikasi tjd replikasi kontinu (untai penuntun = leading strand) pd 1 untai DNA & replikasi diskontinu pd untai DNA yg lain yg arahnya berlawanan (untai potongan = lagging strand). Fragmen2 pdk pd untai potongan dsbt fragmen Okazaki.

Replikasi DNA

• Perpanjangan untai DNA dimulai dr ujung 5’ ke 3’ berdasar pd 3 ketentuan sbb :

– Semua DNA polimerase menambahkan deoksiribonukleosida 5’fosfat pd gugus 3’-OH untai DNA yg sdg tumbuh

– Tdk ada enzim lain yg mengkatalisis polimerisasi deoksiribonukleosida 3’-trifosfat

– Kedua untai anak menunjukkan pertumbuhan dg arah 5’ 3’

Replikasi DNA

• Pelepasan primer, dikatalisis oleh enzim DNA polimerase I

• Penyambungan antar fragmen DNA baru (pengisian gap), dikatalisis oleh enzim DNA polimerase I

• Penyambungan fragmen dg cara pematrian (sealing) dg pembentukan ikatan fosfodiester yg dikatalisis oleh enzim DNA ligase

Gene Expression