Memahami Proses Sintesa Protein Lengkap



Mengenal Langkah Langkah Proses Sistesis Protein dalam Biologi


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.

kode genetik

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.


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.


Diberdayakan oleh Blogger.