Terjemahan (Biologi): Definisi, Langkah, Diagram

DNA(asam deoksiribonukleat) adalah materi genetik dari semua kehidupan yang diketahui mulai dari bakteri bersel satu yang paling sederhana hingga gajah seberat lima ton yang paling menakjubkan di dataran Afrika. "Materi genetik" mengacu pada molekul yang mengandung dua set instruksi penting: satu untuk membuat protein untuk kebutuhan sel saat ini, dan yang lainnya untuk membuat salinan dari diri mereka sendiri, atau replikasi, sehingga kode genetik yang sama persis dapat digunakan oleh sel generasi mendatang.

Menjaga sel hidup cukup lama untuk bereproduksi membutuhkan banyak produk protein ini, yang dipesan oleh DNA melalui mRNA (asam ribonukleat pembawa pesan) yang dibuatnya sebagai utusan ke ribosom, tempat protein sebenarnya disintesis.

Pengkodean informasi genetik oleh DNA menjadi RNA pembawa pesan disebut transkripsi, sedangkan pembuatan protein berdasarkan arahan dari mRNA disebut terjemahan.

Penerjemahan melibatkan penggabungan bersama dari protein melalui ikatan peptida untuk membentuk rantai panjang

Sintesis protein dalam translasi melibatkan pertemuan terkoordinasi dari mRNA, kompleks aminoasil-tRNA dan sepasang subunit ribosom, di antara pemain lainnya.

Asam nukleat terdiri dari subunit berulang, atau monomer, yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen yang berbeda: a ribosa (lima karbon) gula, satu hingga tiga gugus fosfat dan basa nitrogen.

Setiap asam nukleat memiliki salah satu empat kemungkinan basis dalam setiap nukleotida, dua di antaranya adalah purin dan dua di antaranya adalah pirimidin. Perbedaan basa antara nukleotida inilah yang memberikan nukleotida yang berbeda karakter esensialnya.

Nukleotida dapat berada di luar asam nukleat, dan pada kenyataannya, beberapa nukleotida ini merupakan pusat dari semua metabolisme. Nukleotida adenosin difosfat (ADP) dan adenosin trifosfat (ATP) berada di jantung persamaan di mana energi untuk penggunaan seluler diekstraksi dari ikatan kimia nutrisi.

Nukleotida dalam asam nukleat, bagaimanapun, hanya memiliki satu fosfat, yang digunakan bersama dengan nukleotida berikutnya dalam untai asam nukleat.

Pada tingkat molekuler, DNA berbeda dari RNA dalam dua cara. Salah satunya adalah bahwa gula dalam DNA adalah deoksiribosa, sedangkan dalam RNA itu adalah ribosa (maka nama masing-masing). Deoksiribosa berbeda dari ribosa dalam hal, alih-alih memiliki gugus hidroksil (-OH) pada posisi karbon nomor-2, ia memiliki atom hidrogen (-H). Jadi deoksiribosa adalah satu atom oksigen yang kekurangan ribosa, maka "deoksi."

Perbedaan struktural kedua antara asam nukleat terletak pada komposisi basa nitrogen. DNA dan RNA keduanya mengandung dua basa purin adenin (A) dan guanin (G) serta basa pirimidin sitosin (C). Tetapi sementara basa pirimidin kedua dalam DNA adalah timin (T) dalam RNA, basa ini adalah urasil (U).

Seperti yang terjadi, dalam asam nukleat, A mengikat dan hanya ke T (atau U, jika molekulnya adalah RNA), dan C mengikat dan hanya ke G. Ini spesifik dan unik and pasangan basa komplementer pengaturan diperlukan untuk transmisi yang tepat dari informasi DNA ke informasi mRNA dalam transkripsi dan informasi mRNA ke informasi tRNA selama translasi.

Pada tingkat yang lebih makro, DNA beruntai ganda sedangkan RNA beruntai tunggal. Secara khusus, DNA berbentuk heliks ganda, yang seperti tangga yang dipelintir ke arah yang berbeda di kedua ujungnya.

Untaian terikat pada setiap nukleotida oleh basa nitrogen masing-masing. Ini berarti bahwa nukleotida yang mengandung "A" hanya dapat memiliki nukleotida yang mengandung "T" pada nukleotida "pasangannya". Ini berarti bahwa secara keseluruhan, dua untai DNA adalah yang saling melengkapi untuk satu sama lain.

Molekul DNA dapat berupa ribuan basa (atau lebih tepatnya, pasangan basa) panjang. Bahkan, manusia a kromosom tidak lebih dari satu untaian DNA yang sangat panjang yang digabungkan dengan banyak protein. Molekul RNA dari semua jenis, di sisi lain, cenderung relatif kecil.

Juga, DNA ditemukan terutama di inti eukariota tetapi juga di mitokondria dan kloroplas. Sebagian besar RNA, di sisi lain, ditemukan di nukleus dan sitoplasma. Juga, seperti yang akan segera Anda lihat, RNA hadir dalam berbagai jenis.

RNA datang dalam tiga jenis utama. Yang pertama adalah mRNA, yang dibuat dari cetakan DNA selama transkripsi di dalam nukleus. Setelah selesai, untai mRNA keluar dari nukleus melalui pori-pori di selubung nukleus dan akhirnya mengarahkan pertunjukan di ribosom, tempat terjemahan protein.

Jenis RNA yang kedua adalah mentransfer RNA (tRNA). Ini adalah molekul asam nukleat yang lebih kecil dan hadir dalam 20 subtipe, satu untuk setiap asam amino. Tujuannya adalah untuk memindahkan asam amino yang "ditetapkan" ke tempat translasi pada ribosom sehingga dapat ditambahkan ke rantai polipeptida (protein kecil, sering dalam proses) yang sedang tumbuh.

Jenis RNA yang ketiga adalah RNA ribosom (rRNA). Jenis RNA ini membentuk fraksi yang signifikan dari massa ribosom dengan protein khusus untuk ribosom yang membentuk sisa massa.

"Dogma sentral" biologi molekuler yang sering dikutip adalah DNA ke RNA ke protein. Diutarakan lebih ringkas, mungkin saja transkripsi ke terjemahan. Transkripsi adalah langkah definitif pertama menuju sintesis protein dan merupakan salah satu kebutuhan berkelanjutan dari setiap sel.

Proses ini dimulai dengan pelepasan molekul DNA menjadi untaian tunggal sehingga enzim dan nukleotida yang berpartisipasi dalam transkripsi memiliki ruang untuk pindah ke tempat kejadian.

Kemudian, di sepanjang salah satu untai DNA, untai mRNA dirakit dengan bantuan enzim RNA polimerase. Untai mRNA ini memiliki urutan basa komplementer dengan untai cetakan, kecuali fakta bahwa U muncul di mana pun T akan muncul dalam DNA.

• Misalnya, jika urutan DNA yang menjalani transkripsi adalah ATTCGCGGTATGTC, maka untai mRNA yang dihasilkan akan menampilkan urutan UAAGCGCCAUACAG.

Ketika untai mRNA sedang disintesis, panjang DNA tertentu, yang disebut intron, akhirnya disambungkan keluar dari urutan mRNA karena mereka tidak mengkode produk protein apa pun. Hanya bagian untai DNA yang benar-benar mengkode sesuatu, yang disebut ekson, yang berkontribusi pada molekul mRNA akhir.

Berbagai struktur diperlukan di tempat sintesis protein agar translasi berhasil.

Ribosom: Setiap ribosom terbuat dari subunit ribosom kecil dan subunit ribosom besar. Ini hanya ada sebagai pasangan setelah terjemahan dimulai. Mereka mengandung sejumlah besar rRNA serta protein. Ini adalah salah satu dari sedikit komponen sel yang ada pada prokariota dan eukariota.

mRNA: Molekul ini membawa instruksi langsung dari DNA sel untuk memproduksi protein tertentu. Jika DNA dapat dianggap sebagai cetak biru seluruh organisme, untaian mRNA hanya berisi informasi yang cukup untuk membuat satu komponen penentu organisme itu.

tRNA: Asam nukleat ini membentuk ikatan dengan asam amino pada basis satu-ke-satu untuk membentuk apa yang disebut kompleks aminoasil-tRNA. Ini hanya berarti bahwa taksi (tRNA) saat ini membawa penumpang yang dituju dan satu-satunya (asam amino spesifik) dari antara 20 "jenis" orang di sekitarnya.

Asam amino: Ini adalah asam kecil dengan amino (-NH₂), gugus asam karboksilat (-COOH), dan rantai samping yang terikat pada atom karbon pusat bersama dengan atom hidrogen. Yang penting, kode untuk masing-masing dari 20 asam amino dibawa dalam kelompok tiga basa mRNA yang disebut kodon triplet.

Terjemahan didasarkan pada kode triplet yang relatif sederhana. Pertimbangkan bahwa setiap kelompok dari tiga basis berturut-turut dapat mencakup salah satu dari 64 kemungkinan kombinasi (misalnya, AAG, CGU, dll.), karena empat dipangkatkan ke tiga adalah 64.

Ini berarti bahwa ada lebih dari cukup kombinasi untuk menghasilkan 20 asam amino. Bahkan, dimungkinkan lebih dari satu kodon untuk mengkode asam amino yang sama.

Ini adalah kasusnya. Beberapa asam amino disintesis dari lebih dari satu kodon. Misalnya, leusin dikaitkan dengan enam urutan kodon yang berbeda. Kode tripletnya adalah "merosot".

Yang penting, bagaimanapun, tidak mubazir. Itu adalah sama kodon mRNA tidak bisa kode untuk lebih dari satu Asam amino.

Situs fisik terjemahan di semua organisme adalah ribosom. Beberapa bagian dari ribosom juga memiliki sifat enzimatik.

Terjemahan dalam prokariota dimulai dengan inisiasi melalui sinyal faktor inisiasi dari kodon yang disebut kodon START. Ini tidak ada pada eukariota, dan sebaliknya, asam amino pertama yang dipilih adalah metionin, dikodekan oleh AUG, yang berfungsi sebagai semacam kodon START.

Saat setiap strip mRNA tiga segmen tambahan terpapar pada permukaan ribosom, tRNA yang mengandung asam amino yang dipanggil mengembara ke tempat kejadian dan turun dari penumpangnya. Situs pengikatan ini disebut situs "A" dari ribosom.

Interaksi ini terjadi pada tingkat molekuler karena molekul tRNA ini memiliki urutan basa yang saling melengkapi dengan mRNA yang masuk dan dengan demikian mudah mengikat mRNA.

Dalam pemanjangan fase translasi, ribosom bergerak dengan tiga basa, proses yang disebut translasi. Ini memperlihatkan situs "A" lagi dan mengarah ke polipeptida, berapa pun panjangnya dalam eksperimen pemikiran ini, digeser ke situs "P".

Ketika kompleks aminoasil-tRNA baru tiba di situs "A", seluruh rantai polipeptida dikeluarkan dari situs "P" dan melekat pada asam amino yang baru saja disimpan di situs "A", melalui peptida obligasi. Jadi ketika translokasi ribosom ke bawah "jalur" molekul mRNA terjadi lagi, sebuah siklus akan selesai, dan rantai polipeptida yang tumbuh sekarang menjadi lebih panjang dengan satu asam amino.

Dalam penghentian fase, ribosom bertemu salah satu dari tiga kodon terminasi, atau kodon STOP, yang dimasukkan ke dalam mRNA (UAG, UGA dan UAA). Hal ini menyebabkan bukan tRNA tetapi zat yang disebut faktor pelepas berbondong-bondong ke situs, dan ini mengarah pada pelepasan rantai polipeptida. Ribosom terpisah menjadi subunit penyusunnya, dan translasi selesai.

Proses translasi menciptakan rantai polipeptida yang masih perlu dimodifikasi sebelum dapat berfungsi dengan baik sebagai protein baru. Struktur utama dari protein, urutan asam aminonya, hanya mewakili sebagian kecil dari fungsi akhirnya.

Protein dimodifikasi setelah translasi dengan melipatnya menjadi bentuk tertentu, sebuah proses yang sering terjadi spontan karena interaksi elektrostatik antara asam amino di tempat non-tetangga sepanjang rantai polipeptida.

Ribosom adalah pekerja hebat, tetapi mereka bukan insinyur kontrol kualitas. Mereka hanya dapat membuat protein dari template mRNA yang diberikan. Mereka tidak dapat mendeteksi kesalahan dalam template itu. Oleh karena itu, kesalahan dalam penerjemahan tidak dapat dihindari bahkan di dunia dengan ribosom yang berfungsi sempurna.

Mutasi bahwa perubahan satu amino dapat mengganggu fungsi protein, seperti mutasi yang menyebabkan anemia sel sabit. Mutasi yang menambah atau menghapus pasangan basa dapat membuang seluruh kode triplet sehingga sebagian besar atau semua asam amino berikutnya juga akan salah.

Mutasi dapat membuat kodon STOP awal, yang berarti bahwa hanya sebagian dari protein yang disintesis. Semua kondisi ini dapat melemahkan dalam berbagai tingkatan, dan upaya untuk mengatasi kesalahan bawaan seperti ini merupakan tantangan yang berkelanjutan dan kompleks bagi para peneliti medis.