Sintesis Protein

Pengertian Sintesis Protein

Kode genetik yang diekspresikan ke dalam bentuk sintesis protein. Sintesis protein juga membutuhkan bahan dasar asam amino dan berlangsung dalam ribosom.

Sintesis protein (bahasa inggris: protein synthesis) yang disebut juga sebagai biosintesis protein adalah suatu proses pembentukan partikel protein dalam bahasan biologi molekuler yang didalamnya melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA.

Dalam proses sintesis protein, molekul DNA adalah sumber pengkodean pada asam nukleat untuk menjadi asam amino yang menyusun protein tetapi tidak terlibat secara langsung dalam prosesnya.

Sintesis protein adalah suatu proses pencetakan protein dalam sel. Sifat enzim (protein) adalah sebagai pengendali dan penumbuh karakter makhluk hidup ditentukan oleh jumlah jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya. Sintesis ini juga melibatkan DNA, RNA, dan ribosom.

  

Tahapan Proses Sintesis Protein

Secara garis besar ekspresi gen berlangsung melalui 3 tahap, yakni :

1. Replikasi DNA

Setiap sel dapat juga memperbanyak diri dengan cara membelah. Sebuah sel yang membelah menjadi 2 sel, 2 sel membelah menjadi 4 sel, 4 sel membelah menjadi 8 sel dan seterusnya.

Sebelum sel membelah, terjadi perbanyakan suatu komponen-komponen di dalam sel termasuk DNA. Perbanyakan DNA yang dilakukan dengan cara replikasi. Dengan demikian, replikasi adalah suatu proses pembuatan (sintesis) DNA baru atau penggandaan DNA di dalam nukleus.

Pada saat replikasi akan berlangsung, DNA induk membentuk kopian DNA anak yang sama persis sehingga DNA induk berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan DNA baru. RNA Virus dapat juga membentuk DNA.

Menurut Baltimore, Mizushima, dan Temin (1970), beberapa virus hanya dapat mensintesis DNA dari RNA hasil cetakan yang berantai tunggal. Enzim yang berperan disebut juga DNA polimerase bergantung RNA atau Transkriptase Sebaliknya.

Proses replikasi yang dimulai pada beberapa daerah spesifik dari rantai DNA, disebut pangkal replikasi.

Beberapa tahapan dan enzim yang berperan dalam sintesis protein, antara lain adalah :

1. DNA helikase yang berfungsi untuk membuka rantai ganda DNA induk.
2. Enzim primase yang membentuk primer yang merupakan segmen pendek dari RNA sebagai pemula untuk terjadinya sintesis protein.
3. Dari ujung 3´ RNA primer, DNA polimerase telah menambahkan pasangan basa nitrogen (dari nukleotida-nukleotida) pada rantai tunggal DNA induk dan terbentuk rantai DNA yang bersambungan secara kontinyu (tanpa terpisah-pisah) yang disebut sebagai leading strand.
4. Pada rantai tunggal DNA induk yang lain, DNA polimerase akan membentuk lagging strand (merupakan keseluruhan rantai kopian DNA yang pertumbuhannya tidak kontinyu) dengan memperpanjang RNA prime.
5. RNA primer di beberapa tempat akan membentuk segmen-segmen DNA baru yang saling terpisah.
6. Segmen-segmen itulah yang disebut juga sebagai fragmen Okazaki.
7. DNA polimerase yang lainnya, akan menggantikan RNA primer dengan DNA dan enzim ligase menghubungkan segmen-segmen okazaki, sehingga terbentuk salinan DNA baru. DNA baru yang telah terbentuk (identik dengan DNA induk) akan melanjutkan tahapan untuk mensintesis protein yaitu suatu tahapan transkripsi dan translasi.

2. Transkripsi

Informasi genetik ini dicetak dalam bentuk kode oleh DNA di dalam inti sel. Pembawa informasi atau kode ini adalah suatu mRNA (messenger RNA) atau RNA duta.

Kode-kode ini tercermin pada susunan atau urutan basa nitrogen yang teratur dalam mRNA. Ini berarti kode atau informasi yaitu mRNA sendiri. Pencetakan mRNA (kode) ini berdasarkan DNA cetakan disebut transkripsi.

Transkripsi adalah suatu pembentukan mRNA dari salah satu pita DNA (DNA cetakan) dengan bantuan enzim RNA polimerase.

** Proses Transkripsi ialah sebagai berikut :

• RNA polimerase yang melekat pada molekul DNA sehingga menyebabkan sebagian dari double helix terbuka.
• Akibat terbukanya pita DNA, basa-basa pada salah satu pita akan menjadi bebas, sehingga memberi kesempatan pada basa-basa pasangannya menyusun mRNA. Misalnya pada Timin (T) dari DNA akan membentuk Adenin (A) pada mRNA, Sitosin (C) dari DNA akan membentuk Guanin (G) pada mRNA, dan seterusnya. Oleh karena itu enzim RNA polimerase bergerak di sepanjang pita DNA yang menjadi model. DNA yang akan melakukan transkripsi adalah DNA sense/template.
• mRNA yang sudah selesai dicetak akan meninggalkan inti sel dan akan menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. Ribosom adalah granula-granula dalam sitoplasma yang juga berperan dalam sintesis protein. Biasanya berderet 4 atau 5 dan disebut juga polisom.
• Transkripsi ini juga mirip dengan replikasi DNA.

** Perbedaan antara Transkripsi dengan Replikasi DNA :

• Basa Urasil RNA akan mengganti Timin DNA.
• mRNA yang terbentuk tidak tinggal berpasangan lagi dengan pita DNA pembuatnya, tetapi melepaskan diri meninggalkan inti sel.
• Replikasi DNA yang memberikan hasil yang tetap di dalam genom, sedangkan pembentukan molekul RNA berlangsung dan hasilnya digunakan langsung dalam waktu singkat untuk sintesis protein.

** Transkripsi meliputi 3 tahapan yakni :

1. Inisiasi (Permulaan)

Jika pada suatu proses replikasi dikenal daerah pangkal replikasi, pada transkripsi ini dikenal promoter, yaitu daerah DNA sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk memulai transkripsi. RNA polimerase akan melekat atau berikatan dengan promoter, setelah promoter berikatan dengan kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi.

Kumpulan antara promoter, RNA polimerase, dan faktor transkripsi ini disebut juga kompleks inisiasi transkripsi. Selanjutnya, RNA polimerase membuka rantai ganda DNA.

2. Elongasi (Pemanjangan)

Setelah membuka pilinan rantai ganda DNA, RNA polimerase ini kemudian akan menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dengan arah 5´ ke 3´.

Pada tahap elongasi ini, RNA akan mengalami pertumbuhan memanjang seiring dengan pembentukan pasangan basa nitrogen DNA. Pembentukan pada RNA analog dengan pembentukan pasangan basa nitrogen pada replikasi.

Pada RNA tidak terdapat juga basa pirimidin timin (T), melainkan urasil (U). Oleh karena itu, RNA akan membentuk pasangan yang basa urasil dengan adenin pada rantai DNA. Tiga macam basa yang lain, yakni adenin, guanin, dan sitosin dari DNA yang akan berpasangan dengan basa komplemennya masing-masing sesuai dengan pengaturan pemasangan basa. Adenin berpasangan juga dengan urasil dan guanin dengan sitosin.

3. Terminasi (Pengakhiran)

Penyusunan suatu untaian nukleotida RNA yang telah dimulai dari daerah promoter berakhir di daerah terminator. Setelah transkripsi selesai, rantai DNA yang menyatu kembali seperti semula dan RNA polimerase segera terlepas dari DNA. Akhirnya, RNA akan terlepas dan terbentuklah RNA m yang baru.

Pada sel prokariotik, RNA hasil transkripsi dari DNA, akan langsung berperan sebagai RNA m. Sementara itu, RNA hasil transkripsi gen pengkode protein pada sel eukariotik, akan menjadi RNA m yang fungsional (aktif) setelah malalui suatu proses tertentu terlebih dahulu.

Dengan demikian, pada rantai tunggal RNA m terdapat beberapa urut-urutan basa nitrogen yang merupakan suatu komplemen (pasangan) dari pesan genetik (urutan basa nitrogen) DNA. Setiap tiga macam urutan basa nitrogen pada nukleotida RNA m hasil transkripsi ini disebut juga sebagai triplet atau kodon.

3. Translasi

Ribosom akan membaca kode yang ada pada mRNA dengan bantuan RNA lain, yakni pada RNA transfer (tRNA). Di dalam sitoplasma banyak terdapat tRNA, asam-asam amino dan lebih dari 20 enzim-enzim amino dari hasil sintetase.

** Proses Translasi ialah sebagai berikut :

• Pemindahan asam amino dari sitoplasma ke ribosom akan dilakukan oleh tRNA. Asam amino terlebih dahulu diaktipkan dengan ATP (Adenosin Trifosfat), proses ini dapat dipengaruhi oleh enzim amino asil sintetase. Hasilnya juga berupa Aminoil Adenosin Monofosfat (AA-AMP) dan fosfat organik.
• AA-AMP diikat oleh tRNA untuk dibawa menuju ke ribosom.
• Ujung bebas tRNA akan mengikat asam amino tertentu yang telah diaktifkan. Di bagian lengkungan terdapat tiga basa nukleotida yang disebut juga antikodon, yang nantinya berpasangan dengan tiga basa yang disebut kodon pada pita mRNA.
• Dalam ribosom terdapat situs (tempat) yang melekatnya mRNA dan dan dua situs tRNA (P site dan A site). Anti kodon pada tRNA harus sesuai juga dengan pasangan basa dari kodon pada mRNA. Jika asam-asam amino yang terdapat pada P site telah bergabung ke asam amino yang terdapat pada tRNA di A site maka ribosom akan bergerak langsung sepanjang mRNA ketiga basa berikutnya.
• tRNA yang telah melepaskan asam amino kemudian akan meninggalkan ribosom, bebas dalam sitoplasma untuk selanjutnya mampu mengikat asam amino lain semacam yang telah diaktifkan oleh ATP, sedangkan tRNA dengan suatu rantai asam amino menempati P site, tRNA berikutnya dengan asam amino akan datang ke ribosom ke P site. Demikian seterusnya sehingga dalam polisom yang terangkai bermacam-macam asam amino dan tersusun menjadi rangkaian polipeptioda yang selanjutnya akan membentuk suatu protein fungsional.
• Proses translasi ini akan berakhir jika sampai ke kodon akhir. Perlu diingat bahwa pada setiap tahap akan diperlukan enzim dan dua tahap pertama memerlukan energi. Jadi dalam ribosom akan berlangsung penerjemahan urutan nukleotida DNA ke protein.

** Urutan singkat Sintesis Protein Fungsional yaitu sebagai berikut :

• DNA akan membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa N-nya.
• mRNA akan meninggalkan inti, pergi ke ribosom dalam sitoplasma.
• tRNA akan datang membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh mRNA. tRNA ini akan bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya yang seharusnya.
• Asam–asam amino akan berjajar-jajar dalam suatu urutan yang sesuai dengan kode sehingga terbentuklah rangkaian polipeptoda yang selanjutnya membentuk protein fungsional.
• Protein yang telah terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan reproduksi.

** Tahapan Proses Translasi ialah sebagai berikut :

1. Inisiasi Translasi

Ribosom sub unit kecil yang mengikatkan diri pada mRNA yang telah membawa sandi bagi asam amino yang akan dibuat, serta mengikat pada bagian inisiator tRNA. Selanjutnya, molekul besar ribosom juga akan ikut terikat bersama ketiga molekul tersebut membentuk kompleks inisiasi.

Molekul-molekul tRNA akan mengikat dan memindahkan asam amino dari sitoplasma menuju ke ribosom dengan menggunakan energi GTP dan enzim. Bagian ujung tRNA yang satu akan membawa antikodon, berupa triplet basa nitrogen.

Sementara, ujung yang lain akan membawa satu jenis asam amino dari sitoplasma. Kemudian, asam amino tertentu tersebut akan diaktifkan oleh tRNA tertentu pula dengan menghubungkan antikodon dan kodon (pengkode asam amino) pada mRNA.

Kodon pemula pada proses translasi yaitu AUG, yang akan mengkode pembentukan asam amino metionin. Oleh karena itu, antikodon tRNA yang akan berpasangan juga dengan kodon pemula adalah UAC. tRNA tersebut akan membawa asam amino metionin pada sisi pembawa asam aminonya.

2. Elongasi

Tahap pengaktifan asam amino akan terjadi kodon demi kodon sehingga dihasilkan asam amino satu demi satu. Asam-asam amino yang telah diaktifkan oleh kerja tRNA sebelumnya, akan dihubungkan melalui ikatan peptida membentuk polipeptida pada ujung tRNA pembawa asam amino.

Misalnya, tRNA yang membawa asam amino fenilalanin, maka antikodon berupa AAA kemudian yang berhubungan dengan kodon mRNA UUU.

Fenilalanin tersebut akan dihubungkan dengan metionin membentuk peptida. Melalui proses elongasi ini rantai polipeptida yang sedang tumbuh tersebut semakin panjang akibat penambahan asam amino.

Keterangan :

a. tRNA yang membawa antikodon AAA & asam amino (fenilalanin)
b. antikodon AAA akan berpasangan dengan kodon mRNA
c. pembentukan pada ikatan peptida
d. pemanjangan rantai polipeptida & ribosom yang siap menerima tRNA selanjutnya.

3. Terminasi

Proses translasi akan berhenti setelah antikodon yang dibawa tRNA bertemu dengan kodon UAA, UAG, atau UGA. Dengan demikian, rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah untuk membentuk protein fungsional.

---

Tujuan Sintesis Protein

Adapun tujuan dari suatu sintesis protein adalah untuk membentuk protein yang bisa dimanfaatkan oleh tubuh dan protein merupakan suatu komponen penting yang menyusun tubuh makhluk hidup.

Misalnya enzim penyusun utamanya adalah protein, hormon ini juga tersusun dari protein, eritrosit juga memiliki protein yang membantu pengikatan oksigen serta membran sel yang tersusun dari protein.

Dengan adanya 22 asam amino pada suatu proses translasi, yang diantaranya dapat disintesis didalam tubuh, dan beberapa yang lain juga harus diperoleh dari makanan.

Komponen Yang Berperan Dalam Sintesis Protein

Sintesis protein selain melibatkan DNA dan RNA dalam prosesnya, juga harus membutuhkan bahan dasar berupa asam amino yang akan berlangsung di dalam ribosom, sementara dalam pengaturan sintesis protein akan dilakukan oleh DNA di dalam inti.

Sehingga suatu komponen yang berperan dalam sintesis protein adalah DNA, RNA, asam amino, ribosom dan enzim.

• Peran DNA dan RNA dalam suatu proses sintesis protein
• Replika DNA akan membentuk DNA baru
• Transkripsi DNA yang membuat cetakan mRNA.
• Translasi sandi dari cetakan mRNA ke sekuen asam amino yang sangat spesifik suatu protein.
• Tahapan pada Sintesis Protein

Semoga bermanfaat dan dapat menjadi referensi suatu informasi di dalam kehidupan kita. Dan bisa menambah wawasan dan ilmu pengetahuan kita. Sekian dan Terima Kasih.

Sumber