Memahami Proses Sintesa Protein Lengkap
Sebelum kita memasuki pembahasan mengenai proses sistesis protein, mari kita lihat mengenai penemuan awal protein. Protein telah diyakini
sebagai molekul pengatur metabolisme pada suatu sel jauh sebelum DNA dinyatakan
sebagai materi genetik yang berperan dalam unit pewarisan sifat.
Ketika itu, protein dikenal sebagai molekul organik penting
yang berperan dalam proses perubahan suatu molekul kecil menjadi molekul
kompleks. Tahun 1878, teminologi enzim digunakan untuk menyebut katalis biologi
yang berperan untuk mempercepat proses biokimia pada sel.
Kemudian di tahun 1900, seorang ahli biokimia dari Jerman, Emil
Fischer, menyebut enzim sebagai protein atau bagian dari protein. Berikutnya,
penemuan struktur komponen asam nukleat sebagai materi genetik oleh Watson dan
Crick pun semakin memudahkan penelitian tentang molekul-molekul materi genetik.
Penelitian lain yang dilakukan oleh Weisman dan DeVries
menunjukkan konsep awal mengenai proses pengatur aktifitas di dalam sel yang terletak
pada sitoplasma. Awal 1900-an, Driesch,
Verwon, dan Wilson juga berhasil menunjukkan bahwa inti sel merupakan tempat
berkumpulnya enzim dan menjadi pusat aktifitas protein.
Apa itu Protein?
Baiklah, mari kita berlanjut untuk menjawab apa itu protein.
Protein adalah senyawa organik penting yang hadir dalam setiap organisme hidup.
Protein ini memiliki peran (berikut ini kebutuhan protein bagi makhluk hidup) yang sangat penting di hampir semua fungsi sel. Ya,
ada pula protein spesifik yang terlibat dalam fungsi tertentu dalam setiap sel.
Protein terdiri dari rantai panjang asam amino, baik yang
diatur dalam pola linear atau dilipat dalam bentuk struktur yang kompleks.
Berdasarkan kompleksitas struktural, struktur protein dapat diklasifikasikan ke
dalam empat jenis, yakni primer, sekunder, tersier dan kuaterner. Protein yang
di dalamnya termasuk jenis asam amino ini juga memainkan peran penting dalam
menentukan ekspresi gen.
Sintesis protein
Sintesis protein terkadang juga disebut sebagai sintesa
protein. Jadi, sintesa protein maupun sistesis protein pada dasarnya sama yang
dimaksudkan. Dalam bahasa Inggris, hal ini disebut protein synthesis. Sistesis protein ini dalam ilmu biologi
terkadang juga disebut sebagai biosintesis protein.
Jadi, apa itu sistesis protein? Sistesis protein adalah
prosedur biologis sebagai proses pembentukan partikel protein yang dilakukan
oleh sel-sel hidup untuk membuat protein dengan melibatkan sistesis RNA yang
dipengaruhi oleh DNA (ADN).
Proses sintesis protein ini secara rinci memang sangat
kompleks. Proses sistesa protein ini dimulai dari produksi asam amino yang
berbeda, dari yang beberapa berasal dari sumber makanan.
Dalam proses sintesa protein, molekul ADN adalah sumber
pengkodean asam nukleat untuk menjadi asam amino yang menyusun protein. Namun, ADN
tidak terlibat secara langsung dalam prosesnya tersebut.
Molekul DNA pada suatu sel ditranskripsi menjadi molekul
RNA. Nah, molekul RNA inilah yang kemudian ditranslasi menjadi asam amino
sebagai penyusun protein. Jadi, dapat dikatakan bahwa sebenarnya, molekul RNA
lah yang terlibat secara langsung dalam proses sintesis protein.
Hubungan antara molekul DNA, RNA, dan asam amino dalam
proses pembentukan protein dikenal pula dengan istilah "Dogma sentral
biologi”. Dogma sentral biologi ini merupkana rangkaian proses DNA membuat DNA
dan RNA dan RNA membuat protein, yang dinyatakan dalam persamaan DNA >>
RNA >> Protein.
Dogma ini memang tidak berlaku mutlak karena terdapat pula pengecualian
pada proses pembentukan protein. Dogma ini akhirnya disebut sebagai aturan.
Pengaruh DNA terhadap Sifat Genetis
Secara garis besar, DNA sebagai bahan genetis mengendalikan
sifat individu melalui proses sintesis protein.
Terdapat dua kelompok protein yang dibuat DNA, yaitu protein
struktural dan protein katalis.
·
Protein struktural membentuk sel, jaringan, dan
organ hingga penampakan fisik suatu individu. Protein struktural inilah yang
menyebabkan ciri fisik tiap orang berbeda satu sama lain.
·
Protein katalis membentuk enzim dan hormon yang
berpengaruh besar terhadap proses metabolisme. Pada akhirnya, hal ini
berpengaruh terhadap sifat psikis, emosi, kepribadian, atau kecerdasan
seseorang.
Proses sintesis protein
Ada tiga hal penting untuk diketahui dalam mekasnisme
sintesis protein. Ketiga hal tersebut adalah:
(1) lokasi
berlangsungnya sintesis protein pada sel;
(2) mekanisme
berpindahnya informasi atau hasil transformasi dari DNA ke tempat terjadinya
sintesis protein;
(3) mekanisme
asam amino penyusun protein pada suatu sel berpisah membentuk protein-protein
yang spesifik.
Proses ini melibatkan tiga hal. Zat yang terlibat dalam
proses sintesa protein yakni :
(1) asam
ribonukleat (RNA),
a. asam
ribonukleat messenger (mRNA),
b. asam
ribonukleat ribosom (rRNA)
c. transfer
asam ribonukleat (tRNA)
(2) asam
deoksiribonukleat (DNA)
(3) satu
set enzim.
Semua jenis asam ribonukleat, mRNA, rRNA, dan tRNA
diperlukan untuk sintesis protein.
Sintesis protein berlangsung di dalam ribosom dengan
menghasilkan protein yang non-spesifik atau sesuai dari m-RNA yang di
translasi. Jadi, ada dua bagian utama dalam proses sistesa protein ini, yakni
transkripsi dan translasi.
Tahap pertama adalah transkripsi yaitu pencetakan ARNd oleh
ADN yang berlangsung di dalam inti sel. ARNd inilah yang kemudian membawa kode
genetik dari ADN. Tahap kedua adalah translasi yaitu penerjemahan kode genetik
yang dibawa ARNd oleh ARNt.
Okay, sebelum lanjut ke pembahasan proses sistesa protein
yang cukup rumit ini, ada baiknya kamu memahami beberapa poin penting terkait
langkah sistesa protein berikut ini :
Tempat berlangsung
|
: Ribosom
|
Perancang jenis protein
|
: ADN
|
Pelaksana proses sintesis
|
: ARNd, ARNt, dan ARNr
|
Sumber energi
|
: Adenosin Tri Phosphat (ATP)
|
Bahan sintesis protein
|
: asam amino
|
Enzim yang diperlukan untuk transkripsi
|
: ARN polimerase
|
Transkripsi
Transkripsi adalah bagian pertama dalam proses sintesis
protein. Transkripsi berlangsung di dalam inti sel, di mana asam
deoksiribonukleat (DNA) bertempat di kromosom. Perlu diketahui bahwa DNA adalah
struktur heliks ganda, yang mana masing-masing untaiannya berperan terpisah.
Transkripsi DNA mencakup tiga langkah yakni :
(1) inisiasi,
(2) elongasi
(3) terminasi.
mRNA Yang baru ditranskripsi dilepaskan oleh enzim
polimerase, yang kemudian bermigrasi ke sitoplasma untuk menyelesaikan proses
sintesis protein.
Untuk lebih jelasnya, berikut langkah transkripsi yang
berlangsung :
(1) Sebagian
rantai ADN membuka,
(2) kemudian
disusul oleh pembentukan rantai ARNd. (Rantai ADN yang mencetak ARNd disebut
rantai sense/template, dan pasangan rantai sense yang tidak mencetak ARNd
disebut rantai antisense)
(3) Pada
rantai sense ADN didapati pasangan tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut
kodogen.
(4) Triplet
ini kemudian mencetak triplet pada rantai ARNd yang disebut kodon.
(5) Kodon
inilah yang disebut kode genetika yang berfungsi untuk mengkodekan jenis asam
amino tertentu yang diperlukan dalam sintesis protein.
(6) Selanjutnya
ARNd atau kodon itulah yang merupakan kode genetika.
(7) Setelah
terbentuk, ARNd keluar dari inti sel melalui pori-pori membran inti menuju ke
ribosom dalam sitoplasma.
Untuk setiap satu molekul protein yang dibentuk akan selalu
dimulai dengan kodon inisiasi atau kodon start yaitu AUG. Kodon inilah yang
mengkodekan asam amino metionin atau berupa kode asam amino.
Jika satu molekul protein telah terbentuk akan selalu
diakhiri dengan tanda berupa kodon stop atau kodon terminasi, yaitu UGA, UAA,
atau UAG.
Ada beberapa konsep penting dalam transkripsi yang perlu
kamu pahami, yakni :
(1) pasangan
tiga basa nitrogen disebut triplet.
(2) triplet
yang terdapat pada rantai sense ADN yang mencetak ARNd disebut kodogen.
(3) triplet
yang terdapat pada ARNd disebut kodon.
(4) triplet
yang terdapat pada ARNt disebut antikodon.
Baca juga: Peranan Karbohidrat untuk Tubuh
Translasi
Bagian utama kedua dari proses sintesa protein ini adalah
terjemahan. Berbeda dengan transkripsi yang terjadi di dalam inti, terjemahan
berlangsung di dalam sitoplasma sel. Bagian ini dimulai segera setelah mRNA
ditranskripsi memasuki sitoplasma.
Berikut tiga fase utama dalam Translansi :
(1) fase
inisiasi
Ribosom yang hadir dalam
sitoplasma segera melekat pada mRNA pada situs tertentu, yang disebut kodon
start. Hasil tRNA amino juga mengikat pada untai mRNA.
(2) Fase
elongasi
Ketika ribosom bergerak sepanjang
untai mRNA, amino asil tRNA membawa asam amino satu per satu.
(3) Fase
terminasi
ribosom membaca kodon terakhir
dari untai mRNA.
Bagian terjemahan ini pun selesai dan rantai polipeptida
dilepaskan. Dalam fase terjemahan, ribosom dan tRNA menempel pada mRNA, yang
membaca informasi kode dalam rantai tersebut. Dengan demikian sintesis protein
dari urutan asam amino tertentu terjadi.
Secara keseluruhan, proses sintesis protein melibatkan
transkripsi DNA untuk mRNA, yang kemudian diterjemahkan menjadi protein. Dengan
demikian, kita telah melihat proses sintesis protein memerlukan koordinasi yang
tepat dari RNA, DNA, enzim dan ribosom.
Masih bingung? Mari kita lihat lagi prosesnya secara
menyeluruh :
(1) Setelah
ARNd keluar dari dalam inti, ia bergabung dengan ribosom dalam sitoplasma.
(2) Berikutnya
terjadi penerjemahan kode genetik (kodon) yang dilakukan oleh ARNt.
(3) Caranya,
ARNt mengikat asam amino tertentu sesuai yang dikodekan oleh kodon,
(4) membawa
asam amino tersebut lalu dibawa untuk bergabung dengan ARNd yang telah ada di
ribosom.
(5) Langkah
tersebut dilakukan secara bergantian oleh banyak ARNt yang masing-masing
mengikat satu jenis asam amino yang lain.
(6) Setelah
asam amino dibawa, ARNt bergabung dengan ARNd di ribosom
(7) Selanjutnya
akan terjadi ikatan antar asam amino membentuk polipeptida.
(8) Protein
akan terbentuk setelah berlangsung proses polimerisasi.
Pertanyaannya, apakah mungkin ARNt keliru membawakan jenis
asam amino sehingga tidak sesuai dengan kodon? Kemungkinan hal ini terjadi sangatlah
kecil, kecuali terjadi mutasi.
Hal ini karena setiap ARNt yang membawa asam amino akan
berpasangan tepat sama dengan ARNd membentuk pasangan kodon – antikodon. Dengan
cara ini, sangat kecil kemungkinan ARNt ‘salah membawa’ asam amino.
Ada beberapa konsep penting yang perlu kamu pahami dalam
translasi sistesa protein ini, yakni :
(1) ARNt
memiliki triplet yang merupakan pasangan kodon dan disebut antikodon.
(2) setiap
ARNt hanya dapat mengikat satu jenis asam amino sesuai yang dikodekan oleh
kodon.
(3) Dalam
translasi terjadi penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd (kodon) oleh ARNt
(antikodon) dengan cara ARNt mengikat satu asam amino yang sesuai.
Kesimpulan langkah sintesis protein
Okay, agar lebih jelas, mari kita simpulkan langkah sistesa
protein ini secara lebih ringkas :
(1) ADN
mencetak ARNd dalam proses transkripsi yang berlangsung di dalam inti.
(2) ARNd
keluar dari dalam inti dan bergabung dengan ribosom di sitoplasma.
(3) datang
ARNt membawa asam amino yang sesuai dengan kodon.
(4) terjadi
ikatan antar asam amino sehingga terbentuk protein.
