Sintesis protein adalah proses dua langkah, yaitu transkripsi dan translasi. Selama transkripsi, informasi dari DNA dikodekan ke dalam mRNA (RNA-d). Selama translasi, mRNA bekerja dengan ribosom dan tRNA untuk mensintesis protein. Adapun urutan proses sintesis protein secara ringkasnya:
- DNA melakukan transkripsi (mencetak RNA-d) untuk membawa kode-kode membentuk protein berdasarkan pada urutan basa nitrogennya.
- RNA-d melepaskan diri dari DNA dan membawa kode-kode genetik (kodon) keluar dari nukleus menuju ke ribosom di dalam sitoplasma. RNA-d bertindak sebagai cetakan (matriks). Di ribosom ini RNA-d melekat pada RNA ribosom (RNA-r).
- RNA-t yang ada di dalam sitoplasma datang dengan membawa asam amino yang selesai dengan kode-kode yang dibawa oleh RNA-d. RNA-t ini melekat (berpasangan) dengan RNA-d sesuai dengan pasangan-pasangan basa nitrogennya (dengan tripel RNA-t).
- Asam-asam amino yang dibawa oleh RNA-t akan saling bergandengan dan membentuk rangkaian rantai polipeptida sampai terbentuk protein yang diharapkan di dalam ribosom.
Transkripsi terjadi di dalam nukleus. Selama transkripsi, sebagian DNA terurai oleh enzim helikase. Ini menghasilkan rantai nukleotida tunggal yang akan disalin. RNA polimerase membaca untai DNA dari arah 3 ‘ke 5’ dan mensintesis untai komplementer RNA messenger dalam arah 5 ‘ke 3’.
Untai DNA yang ditranskripsi disebut sebagai untai cetakan.
Nukleotida pada untai RNA saling melengkapi dengan nukleotida pada untai DNA. Pasangan sitosin DNA dengan guanin RNA, pasangan guanin DNA dengan sitosin RNA, pasangan timin DNA dengan RNA adenin dan pasangan adenin DNA dengan RNA urasil. Setelah mRNA disintesis, ia diangkut ke sitoplasma di mana ia terikat dengan ribosom.
Ribosom adalah situs sintesis protein. Ribosom memiliki tiga situs pengikatan penting, satu untuk mRNA dan dua (situs A dan situs P) untuk tRNA. Mulai kodon metionin menempati situs P dan kodon kedua menempati situs A.
Molekul tRNA yang antikodonnya saling melengkapi dengan mRNA membentuk pasangan basa dengan mRNA di situs A. Ikatan peptida terbentuk antara asam amino yang melekat pada tRNA di situs A dan metionin di situs P. Ribosom kemudian meluncur turun mRNA sedemikian rupa sehingga tRNA di situs A pindah ke situs P dan kodon baru menempati situs A.
Proses ini berlanjut sampai salah satu dari tiga kodon perhentian menempati situs A. Pada titik itu, rantai protein yang terhubung ke tRNA di situs P dilepaskan dan terjemahan selesai.
Sintesis protein adalah proses di mana sel membuat protein. Ini terjadi dalam dua tahap: transkripsi dan translasi.
Transkripsi adalah transfer instruksi genetik dalam DNA ke mRNA dalam nukleus. Ini termasuk langkah-langkah inisiasi, perpanjangan, dan pengakhiran. Setelah mRNA diproses, ia membawa instruksi ke ribosom di sitoplasma.
Translasi terjadi pada ribosom, yang terdiri dari rRNA dan protein. Dalam terjemahan, instruksi dalam mRNA dibaca, dan tRNA membawa urutan asam amino yang benar ke ribosom. Kemudian rRNA membantu ikatan terbentuk antara asam amino, menghasilkan rantai polipeptida.
Setelah rantai polipeptida disintesis, mungkin akan diproses lebih lanjut untuk membentuk protein jadi.
Pengertian Sintesis Protein
Apa Itu Sintesis Protein? Sintesis protein adalah sebuah proses pengubahan asam amino yang melibatkan sintesis RNA dan dipengaruhi DNA menjadi partikel protein (bahasa biologi “molekuler”).
Selama proses sintesis protein (biosintesis protein), molekul DNA (sumber pengkodean asam nukleat) akan menjadi asam amino.
Asam amino tersebutlah yang akan menyusun protein. Tapi proses tersebut terjadi secara tidak langsung
Jadi prosesnya adalah molekul DNA pada sel akan menjadi molekul RNA melalui proses transkripsi, selanjutnya molekul RNA inilah yang akan terlibat langsung selama proses sintesis protein.
Sehingga dalam sintesis protein ada tiga komponen yang terlibat yaitu molekul DNA, RNA juga asam amino, hubungan ketiga komponen tersebut dalam proses sintesis protein dikenal dengan “ Dogma sentral biologi”.
Rangkaian prosesnya secara singkat yaitu DNA -> RNA -> Protein, DNA membuat RNA dan DNA, kemudian RNA membuat protein.
Selanjutnya berdasarkan bukti-bukti penguatan dogma tersebut yang telah ditemukan, akhirnya dogma diatas disebut sebagai aturan.
Selain memerlukan DNA dan RNA pada proses sintesis protein juga dibantu oleh enzim.
Enzim merupakan biomolekul yang berupa protein berfungsi sebagai katalis artinya senyawa yang membantu mempercepat pada proses reaksi dan tanpa habis bereaksi yang terjadi dalam sebuah reaksi kimia organik.
Proses Sintesis Protein
Awal mula proses sintesis protein dilakukan oleh Paul Zamecnik yang melakukan percobaan pengamatan proses tersebut pada tikus pada tahun 1950-an.
Pada saat itu, Paul menggunakan asam amino radioaktif yang dimasukkan ke dalam tubuh tikus. Kemudian ditemukanlah dimana tempat terjadinya proses sintesis protein.
Kemudian setelah itu, Paul bersama Mahlom melakukan penelitian dan diperoleh kesimpulan bahwa yang berperan dalam proses sintesis adalah molekul RNA pemindah/ RNAt.
Sebelum RNAt membawa asam amino, terlebih dahulu RNAt mengenal urutan dari nukleotida sehingga dapat disusun sebagai asam amino. Hal ini dibuktikan dalam sebuah penelitian oleh Francis Crick.
Baiklah untuk memperjelas pemahaman mengenai proses sintesis berikut kami sampaikan tiga tahap proses sintesis protein.
Tahapan-Tahapan Sintesis Protein
Tahap 1 : Replika DNA
Sebagaimana kita ketahui bahwa makhluk hidup dalam melakukan pertumbuhan dan berkembangbiakan, tiap sel pada tubuh makhluk hidup akan melakukan pembelahan sel, baik itu secara mitosis maupun meiosis.
Tahukah sahabat sekalian, ternyata ada proses penggandaan komponen dalam sel sebelum melakukan pembelahan.
Salah satunya yaitu penggandaan DNA yang dalam istilah biologi sering disebut proses replikasi.
Dengan demikian replikasi merupakan sebuah proses yang terjadi di dalam nukleus sel dimana DNA baru telah dihasilkan dari DNA induk dan proses replikasi ini dibantu oleh enzim helikase.
Enzim helikase pada proses replikasi DNA berperan untuk melepaskan basa dan juga ikatan hidrogen yang terdapat pada rangkaian ikatan DNA di dalam nukleus sel.
Dengan bantuan enzim helikase dalam proses replikasi DNA maka induk DNA akan melakukan penggandaan menghasilkan DNA baru yang bentuknya sama dengan induknya.
Selain enzim helikase ada juga enzim yang membantu proses replikasi DNA yang terjadi pada beberapa virus yaitu enzim polimerase.
Pendapat ini disampaikan oleh Baltimore, Temin dan Muzushima pada tahun 1970 yang menyampaikan ada beberapa virus dapat melakukan proses sintesis DNA berasal dari RNA yang menghasilkan rantai tunggal dengan bantuan enzim yang disebut DNA polimerase.
Tahap 2 : Transkripsi
Tahap selanjutnya adalah transkripsi. Pada tahap ini terjadi penguraian kode genetik DNA yang terjadi di dalam sitoplasma dan membentuk tiga jenis RNA yaitu mRNA, tRNA dan rRNA.
Tahap transkripsi terjadi di sitoplasma dengan bantuan enzim RNA polimerase.
Dengan bantuan enzim tersebut, proses transkripsi ini diawali dengan proses pembukaan rantai ganda pada DNA dan menghasilkan rantai tunggal yang mempunyai peran sebagai rantai sense dan rantai yang lain yang berasal dari pasangan DNA berperan sebagai rantai anti sense.
Pada tahap transkripsi terbagi lagi menjadi tiga tahap sebagai berikut :
(1) Tahap Permulaan ( Inisiasi )
Pada proses replikasi kita mengenal terdapat daerah pangkal replikasi, pada transkripsi ini kita akan mengenal promoter.
Promoter merupakan daerah DNA tempat melekatnya RNA polimerase sehingga dapat melakukan proses transkripsi.
Setelah RNA melekat pada promoter, kemudian promoter melakukan pengikatan terhadap sekumpulan protein. Proses inilah yang disebut sebagai faktor transkripsi.
Ketiga komponen yaitu promoter, RNA polimerase dan faktor transkripsi dalam proses transkripsi disebut sebagai kompoleks inisiasi transkripsi, yang mana RNA polimerase mempunyai peran sebagai pembuka rantai ganda pada DNA.
(2) Tahap Pemanjangan ( Elongasi )
Selanjutnya setelah terjadi pembukaan rantai ganda DNA oleh RNA plomerase, akan terjadi penyusunan untaian nukleotida-nukleotida RNA oleh RNA dengan ketentuan arah 5’ ke arah 3’.
Kemudian pada tahap ini akan terjadi pemanjangan RNA yang sejalan dengan proses terbentuknya pasangan DNA dengan basa nitrogen.
Kemudian karena RNA tidak mempunyai basa pirimidin (T) tapi mempunyai urasil (T), selanjutnya RNA akan membentuk pasangan urasil (U) dengan dibantu oleh adenin (basa yang terdapat dalam rantai DNA).
Sehingga pada rantai RNA terdapat tiga jenis basa antara lain sitosin, guanin dan adenin yang akan berpasangan dengan basa komplemen.
Sesuai dengan aturan pasangan basa antara lain adenin berpasangan dengan urasil dan guanin berpasangan dengan sitosin.
(3) Tahap Akhir ( Terminasi )
Pada tahap ini akan terjadi penyatuan kembali rantai DNA seperti semula. Kemudian RNA polimerase akan terlepas dari rantai DNA dan akan membentuk RNA m yang baru.
Untuk Sel prokariotik yaitu sel yang tidak mempunyai nukleus (inti sel terbungkus oleh membran), RNA hasil dari proses transkripsi akan aktif berperan menjadi RNA m setelah melalui tahap tertentu.
Akhirnya RNA m akan mempunyai tiga jenis urutan basa nitrogen yaitu pada nukleotida RNA m dari hasil transkripsi yang disebut sebagai kodon (triplet)
Tahap 3: Translasi
Pada tahap ini terjadi proses translasi, yaitu proses penerjemahan. Kode kodon yang berasal dari RNA m diterjemahkan sehingga menjadi asam amino yang akan membentuk protein.
Kode-kode yang berbeda dari masing-masing urutan pada basa nitrogen akan diterjemahkan menjadi asam-asam amino yang berbeda pula.
Sebagai contoh penerjemahan yang terjadi pada asam amino fenilalanin yang merupakan hasil penerjemahan dari kodon tiga basil urasil (UUU).
Asam amino glisin merupakan hasil penerjemahan dari kode CGC, asam amino serin merupakan hasil penerjemahan dari kode UCA, dan asam amino triptofan merupakan hasil penerjemahan dari kode UGG.
Pada tahap ini setidaknya untuk menghasilkan protein yang berasal dari penerjemahan kodon mRNA membutuhkan 20 macam jenis asam amino.
Selanjutnya akan dihasilkan rantai polipeptida yang spesifik dari beberapa asam amino sehingga pada tahap ini akan terbentuk protein yang spesifik pula.
Dalam proses translasi terdapat tiga tahap sebagai berikut :
(1) Tahap Permulaan ( Inisiasi )
Pada tahap ini terjadi pengikatan oleh bagian terkecil ribosom pembawa kode genetik asam amino yang kemudian akan dibuat dan mengikat pada mRNA dan pada inisiator tRNA.
Kemudian terjadi pembentukan komplek inisiasi dari molekul ribosom yang mengikat secara bersama tiga molekul tersebut.
Kemudian molekul tRNA akan melakukan pengikatan dan pemindahan asam amino yang dari sitoplasma ke bagian ribosom tentunya dengan bantuan enzim dan juga energi GTP (guanosin trifosfat).
Dalam pemindahan ini pada ujung masing-masing tRNA membawa satu antikodon dan satu asam amino.
Terakhir pada tahap ini terjadi pengaktifan asam amino oleh tRNA dan pada mRNA akan dihubungkan antara kodon dan antikodon.
(2) Tahap Pemanjangan ( Elongasi )
Tahap selanjutnya setelah asam amino sudah aktif, terjadi penghubungan oleh ikatan peptida yang akan terbentuk ikatan polipeptida pada ujung tRNA pembawa asam amino.
Sebagai contoh asam amino fenilalanin akan dibawa oleh tRNA yang antikodonnya adalah AAA sehingga kemudian berhubungan pada kodon mRNA UUU.
Selanjutnya rantai ikatan polipetida akan mengalami pemanjangan dikarenakan adanya penambahan asam amino.
(3) Tahap Akhir ( Terminasi )
Selanjutnya pada tahap terminasi, setelah tRNA membawa antikodon dan kemudian antikodon tersebut bertemu dengan kodon UGA, UAA dan juga UAG.
Setelah itu akan terjadi pelepasan rantai ikatan polipeptida yang sudah terbentuk, kemudian setelah terlepas dari ribosom maka akan diolah menjadi protein yang bersifat fiungsional.
