D.1.2 · Sintesis protein

Lembar kerja ini mencakup topik SL terpilih untuk mata kuliah yang pertama kali dievaluasi pada 2025; ini bukan seluruh silabus.

Prasyarat: struktur DNA dan pasangan basa dari A.1.2, serta enzim dari B.1.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Sebuah gen sepanjang ratusan basa menghasilkan protein yang jauh lebih pendek, dan mutasi satu basa dapat menghancurkan seluruh produk. Bagaimana sel membaca sekuens basa menjadi sekuens asam amino?

Bangun modelnya

• Dalam transkripsi, enzim RNA polimerase membangun untai mRNA yang komplementer dengan satu untai templat DNA. Dalam terjemahan, ribosom membaca mRNA dalam kelompok tiga basa — kodon — dan menggabungkan asam amino yang sesuai menjadi polipeptida.
• Kebanyakan kodon menentukan asam amino. Kode genetik bersifat degeneratif: beberapa kodon dapat menentukan asam amino yang sama. Kodon stop memberi sinyal akhir translasi dan tidak menentukan asam amino. Karena kerangka baca berjalan dalam tiga, menyisipkan atau menghapus satu basa akan menggeser setiap kodon selanjutnya — pergeseran kerangka baca.
• transkripsi: Menyalin urutan DNA gen menjadi mRNA komplementer; translasi: Membaca kodon mRNA di ribosom untuk membangun polipeptida; kodon: Sekelompok tiga basa mRNA yang menentukan asam amino atau sinyal berhenti; kodon stop: Kodon yang mengakhiri rantai tanpa mengkodekan asam amino.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Sekuens basa gen memprediksi sekuens asam amino proteinnya melalui tabel kode; bandingkan gen yang diketahui dan proteinnya untuk memeriksa. Eksperimen pelabelan radioaktif menempatkan asam amino dalam urutan yang ditentukan mRNA — bukti pembacaan kodon, bukan tebakan.
• Mutasi yang mengubah kodon menjadi kodon stop memangkas protein tepat di titik itu, yang dapat diperiksa terhadap sekuens.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: segmen mRNA pengkode memiliki 63 basa, termasuk satu kodon berhenti. Kodon = basa / 3 = 63 / 3 = 21. Kodon berhenti tidak mengkode asam amino, sehingga peptida memiliki 21 − 1 = 20 asam amino.

Contoh:

Segmen pengkode 90 basa mencakup satu kodon berhenti. Temukan panjang peptida menggunakan urutan yang sama: kuantitas diketahui → model → relasi → substitusi → satuan dan interpretasi. (Jawaban: kodon = 90/3 = 30; peptida = 30 − 1 = 29 asam amino. Basa bukan asam amino — bagi tiga terlebih dahulu.)

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Model penghitungan ini hanya mencakup urutan pengkode: gen nyata juga memiliki promotor, daerah tak diterjemahkan, dan, pada eukariota, intron yang dihapus sebelum translasi. Jumlah basa total gen oleh karena itu bukan perhitungan panjang peptida.

Peringatan:

Setiap basa dalam urutan pengkode mengkode satu asam amino. Klaim ini salah: asam amino dikodekan oleh triplet — tiga basa per kodon — dan kodon berhenti tidak menambah apa pun, sehingga segmen 63 basa menghasilkan 20 asam amino, bukan 63.

Kunci:

Sintesis protein: transkripsi menyalin gen menjadi mRNA; translasi membaca kodon secara berkelompok tiga di ribosom. Kodon = basa ÷ 3, dan kodon berhenti tidak mengkode asam amino; penyisipan atau penghapusan satu basa menggeser seluruh kerangka baca.

Tuliskan dari 29 asam amino

• Sebuah daerah pengkodean mRNA terdiri dari 90 basa termasuk satu kodon henti.
• Temukan asam amino: (90 − 3) ÷ 3 = 29 — kodon henti tidak menambah jumlah.

Tulis dari 14 asam amino

• Segmen kedua adalah 45 basa, kembali dengan satu kodon henti di bagian akhir.
• Temukan asam amino: 45 ÷ 3 = 15 kodon, salah satunya stop, sehingga 14.

Tulis dari kerangka bergeser

• Basa 4 dari daerah pengkodean terhapus.
• Jelaskan perubahannya: setiap kodon setelah penghapusan dibaca ulang dalam kerangka baru — satu penghapusan bukan satu perubahan melainkan perubahan seluruh urutan.