MAKALAH
SINTESIS PROTEIN
 |
|||||
 |
|||||
 |
|||||
DISUSUN OLEH
NAMA : OSKAR
PONGARANG
NIM : 914
04 004
JURUSAN AGROTEKNOLOGI
SEKOLAH TINGGI PERTANIAN WUNA RAHA
2015
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sintesis protein terjadi di dalam sel, yaitu di dalam ribosom.
Struktur dan aktivitas protein ditentukan oleh urutan asam amino yang
menyusunnya. Setiap macam protein mempunyai urutan asam-asam amino yang
spesifik.
Emil Fisher merupakan orang yang pertama berhasil menyusun
molekul protein dengan cara menggandeng-gandengkan 15 molekul glisin dengan
molekul leusin sehingga diperoleh suatu polipeptida. Asam amino yang satu
dengan asam amino yang lain dihubungkan dengan suatu ikatan yang disebut ikatan
peptida.
Potein adalah bagian dari sel makhluk hidup dan
merupakan bagian terbesar tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh adalah
protein, setengahnya ada dalam otot, seperlima ada dalam tulang dan
tulang rawan, sepersepuluhnya ada di dalam kulit, selebihnya ada di dalam
cairan lain dan cairan tubuh. Semua enzim, berbagai hormon, pengangkut zat –zat
gizi dan darah, matriks intraselular dan sebagainya adalah protein. Di samping
itu asam amino yang membentuk protein bertindak sebagai prekursor (senyawa yang
mendahului senyawa laindalam jalur metabolisme) sebagian besar koenzim hormon,
asam nukleat, dan molekul-molekul yang esensial untuk kehidupan. Protein
memiliki fungsi khas yang tidak dapat digantikan oleh zat gizi lain, yaitu
pembangun serta memelihara sel-sel dan jaringan tubuh.
Potein merupakan satu-satunya makronutrien yang
mengandung unsur nitrogen (N). Selain itu apabila dibandingkan dengan
makronutrien lain seperti lemak dan karbohidrat, protein jauh lebih kompleks
karena selain mengandung karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O) adapula
sebagian protein yang mengandung S. Bahkan terkadang ada pula yang mengandung
P,Fe, dan Cu.
B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam makalah
ini adalah :
1.
Apa pengertian sintesa protein dan tahap-tahap sintesa protein
2.
Apa maksud dari Replikasi DNA dan proses replikasi DNA
3.
Apa pengertian transkripsi, tahap-tahap transkripsi dan proses transkripsi
4. Apa pengertian Translasi,
tahap-tahap translasi dan proses translasi
C. T ujuan
Penulisan
Tujuan
makalah ini adalah :
1. Mengethui pengertian sintesa protein dan tahap-tahap
sintesa protein
2. Mengetahui maksud dari Replikasi DNA dan proses
replikasi DNA
3. Mengetahui pengertian transkripsi, tahap-tahap transkripsi dan proses
transkripsi.
4. Mengetahui pengertian Translasi, tahap-tahap translasi dan proses
translasi.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Sintesis protein
Sebagian besar pada akhirnya diekspresikan sebagai protein. Proses pengerjaannya disebut ekspresi gen. pertama-tama sekuens deoksinukleotida ditranskripsi dari DNA kedalam sekuens ribonukleotida (RNA kurir atau mRNA). Kemudian sekuens ini ditranslasi kedalam sekuens asam amino untuk membentuk polipeptida. Sekuens asam amino menentukan bagaimana cara molekul melipat untuk menghasilkan protein yang aktif secara biologis.
Dalam sel bakteri,tidak ada membrane
yang mengelililngi DNA dan proses transkripsimaupun proses translasi
berlangsung pada kompartemen sel tunggal. Dalam eukariot,inti sel diselungi
dengan membrane. Proses transkripsi berlangsung dalam inti sel, dan mRNA harus
masuk kedalam sitoplasma untuk ditraslantasikan. Seringkali,hasil polipeptida
yang terbentuk segera termodifikasi setelah proses translasi.
1. Transkripsi
Sebagian besar DNA yang ditranskripsi menghasilkan
mRNA,yang kemudian ditranslasi menjadi protein. Namun demikian ,spesi RNA yang
paling melimpah adalah RNA ribosom(rRNA)dan RNA transfer(tRNA),yang
tidakmengkode protein,tetapi berfungsi dalam proses translasi. Transkripsi
semua gen dilakukan oleh RNA polymerase,yang menggunakan keempat ribonukleosida
trifosfat (ATP,GTP,UTP,dan CTP)untuk membentuk rantai RNA,yaitu sekuens yang
ditentukan oleh untai cetakan pada DNA. Penambahan nukleotida menjadi
bertahap,ikatan fosfodiester terbentuk melalui mekanisme yang sama seperti
dijelaskan untuk DNA polymerase. Pertumbuhan rantai RNA terjadi pada arah
5’ à 3’. Untuk mentranskripsikan bagian sekuens tertentu ,RNA polymerase
terikat pada tapak DNA yang disebut promoter ,tepat dihulu (misalnya,pada
sisi 5’) pada tapak awal transkripsi.
Pada eukariot,RNA polymerase memerlukan factor-faktor
tambahan untuk melangsungkan transkripsi secara aktif. Beberapa diantara
factor-faktor ini diperlukan oleh semua promoter dan disebut factor transkripsi
dasar,dan factor lainnya bersifat spesifik untuk gen tertentu atau beberapa
jenis sel dan terlibat dalam pengaturan yang tepat dari promoter-promoter itu.
Factor-faktor transkripsi harus mengenal dan mengikat sekuens-sekuens DNA
target yang spesifik dan juga mengaktifkan proses transkripsi.
2. Perjuangan Hasil Transkripsi
Pada prokariot,hasil trankripsi (transkrip)primer
memberikan mRNA fungsional,yang siap untuk melakukan proses translasi. Pada
eukariot,hasil transkripsi dimodifikasi secara kimiawi sebelum terbentuk
sebagai mRNA fungsional. Hal ini dikarenakan gen eukariotik yang akan
diekspresikan sebagai protein mengandung sekuens-sekuens penghalang yang tidak
ditranslasi yang disebut intron. Intron tersebut dieksisi,atau
dipotong,sehingga tersisa sekuen-sekuen yang berhubungan dengan segmen-segmen
yang akan ditranslasi,atau ekson, mRNA.
Selain pemotongan,ujung 5’ pada hasil transkripsi
harus diberi tudung dengan nukleotida guanine termetilasi. Poliadenilasi akan
menghasilkan penambahan ekor poli(A) yang terdiri dari 40 -200 residu pada
ujung 3’ hasil transkripsi.
3. Perlengkapan Translasi
Sekuens nukleotida dalam mRNA diubah melalui
perlengkapan translasi menjadi sekuens asam amino yang menyusun suatu
polipeptida. Perlengkapan ini antar lain tRNA dari ribosom(yang mengandung tRNA
dan kumpulan protein yang unik). Fungsi tRNA adalah sebagai pengadaptasi
antara kodon dan asam amino. RNA transfer mengandung kira-kira 80 nukleotida
dan mempunyai jenis struktur sekunder yang umum (daun semanggi)dimana
rantainya melipat kebelakang untuk menghasilkan jumlah perpasangan basa
intramolekularyang maksimal.
Walaupun sedikitnya terdapat satu tRA untuk setiap
asam amino,tidak ada pemisahan satu untuk setiap kodon. Hipotensi goyangan
(wobble hypothesis) penyebabkan pembentukan pasangan basa yang tidak biasa
antara basa pada posisi ketiga kodon (ujung 3’ triplet) dengan posisi pertama
antikodon. Kemungkinan terbentuknya lebih dari satu jenis pasangan pada
posisi ini menjelaskan fakta bahwa bila terdapat lebih dari satu kodon untuk
suatu asam amino tunggal,maka pebedaannya biasanya pada posisi ketiga. Perekatan
asam amino ke tRNA yang tepat dikerjakan dengan bantuan aminoasil-tRNA
sintetase dan hidrolisis ATP. Setiap asam amino mempunyai enzim yang spesifik
yang berbeda dengan enzim untuk asam amino lainnya,dan enzim ini akan mengenali
semua tRNA untuk asam amino tersebut. Tahap pertama,yaitu aktivasi asam
amino,menghasilkan pembentukan antara zat aminoasil-AMP-enzim. Pada tahap
kedua,gugus aminoasil dipindahkan ke tRNAnya yang sesuai,asam amino dihubungkan
dengan tRNA ini melalui ikatan ester. RNA kurir dan tRNA teraminoasilasi
(bermuatan) berinteraksi dalam ribosom. Ribosom terdiri dari subunit kecil dan
besar. Subunit kecilnya mempunyai peranan khusus dalam menginisiasi
sintesis polipeptida.
Proses translasi suatu pesan RNA kedalam rantai
polipeptida terjadi melalui tiga tahap: inisiasi,elongasi,dan terminasi.
Inisiasi melibatkan interaksi dari subunit 30S didaerah terdepan (leader) pada
mRNA,yaitu sekitar 20 atau lebih nukleutida sebelum kodon inisiasi,AUG.tRNA
inisiator khusus dimuati dengan metionin menempati tapak peptidil (tapak p)
pada ribosom. GTP yang terikat kedalam kompleks inisiasi 30S terhidrolisis
menjadi terlepas ketika berikatan dengan subunit 50S . pada tahap ini,tapak
aminoasil-tRNA (tapak A),yang mampu menampung aminoasil-tRNA,menjadi kosong.
Tahap berikutnya melibatkan elongasi
(pemanjangan)rantai polipeptida salah satu komponen dari subunit 50S adalah
peptidiltransferase,yang mengirimkan Met pertama (dan pada reaksi
selanjutnya,mengirimkan peptide) dari tapak P ke tapak A. untuk melakukan
hal ini,ikatan ester menghubungkan Met dengan tRNA –nya terputus dan aminoasil
– tRNA yang berdekatan (AA2 –taRNA).
Protein merupakan polimer yang panjang dari asam-asam
amino. Suatu protein biasanya mengandung sampai 20 asam amino yang
berbeda-beda.asam. asam amino kecuali glycin mengandung satu atom yang tidak
simetris yang dihubungkan dengan empat gugusan yang berbeda. Biasanya protein
mengandung 100-1000molekul asam amino dan mempunyai berat molekul
16000-1000000,yang masing-masing berikatan kovalen yang disebut peptide. Masing
–masing ikatan peptide mengandung gugusan karbosil bebas diujung yang satu dan
gugus asam amino d ujung lainnya, sedangkan yang lebih dari dua asam amino di
sebut polipeptida.
B. Hubungan antara Kromosom, Gen, dn DNA dengan Sintesis
Dalam setiap tubuh makhluk hidup terdapat berjuta –
juta sel. Sel merupakan komponen terkecil penyusun makhluk hidup.Dalam setiap
sel terdapat nukleus.Dalam nukleus terdapat benda – benda yang mengatur seluruh
kegiatan metabolisme tubuh.Benda – benda tersebut disebut kromosom. Kromosom
adlah struktur padat yang terdiri atas dua kompenen molekul , yaitu protein dan
asam nukleat. Asam nukleat terdiri atas DNA dan RNA .pada DNA terdapat gen yang
mengatur metabolisme dalam tubuh.
1. Kromosom
Kromosom terdiri dari benang –
benang kromatin yang mudah menyerap warna. Kromosom mudah diamati menggunakan
mikroskop saat sel mengalami pembelahan pad tahap metafase.
Kromatid adalah salah satu dari dua
lengan hasil replikasi kromosom.Kromonema merupakan benang – benang spiral
kromatid yang terlihat selama profase atau kadang – kadang terlihat pada tahap
metafase.Kromer adalah struktur berbentuk manik – manik yang merupakan
akumulasi mteri kromatin yang kadang – kadang terlihat saat interfase.
Sentromer adalah bagian yang
menyempit atau daerah pelekukan pada kromosom.Pada sentromer terdapat
kinetokor.Kinetokor adalah bagian kromosom yang merupakan tempat melekatnya
benang – benang spindel selama pembelahan inti.Satelit adalah bagian ujung
kromosom yang berbentuk bulat.Tidak semua kromosom memiliki satelit.Telomer
adalah bagian terujung kromosom yang berfungsi untuk menjaga agar DNA didaerah
tersebut tidak terurai.
Dalam setiap sel tubuh , kromosom
selalu berpasangan. Pasangan kromosom itu disebut kromosom homolog.
Kromosom homolog bersifat diploid karen terdiri atas dua sel kromosom. Kromosom
dalam sel kelamin tidak berpasangan sehingga bersifat haploid
( 1 set kromosom ).
Ada dua tipe kromosom dalam setiap
sel tubuh, yaitu autosom dan gonosom.
1. Autosom (kromosom tubuh) : tidak menentukan jenis
kelamin dan umumnya disingkat A
2. Gonosom (kromosom kelamin) : menentukan jenis
kelamin dan terdiri atas kromosom X dan Y.Gonosom ini berfungsi untuk
menentukan jenis kelamin individu yang bersangkutan.
Setiap
nukleus manusia mempunyai kromosom berjumlah 46 yang terdiri atas 44 autosom
dan 2 gonosom. Penulisan simbol kromosom pada laki – laki = 22 AA + XY,
sedangkan pada perempuan = 22 AA + XX atau 44 A + XX, Jumlah kromosom pada sel
telur yaitu 22 A + X dan jumlah kromosom pada sperma yaitu 22 A + X atau 22 A +
Y. penyusun kromosom berdasarkan panjang , jumlah , dan bentuk kromosom disebut
kariotipe.2.
Gen dan Alel
Apabila diamati menggunakan
mikroskop elektron kromosom terdiri atas substansi genetik yang dapat
menentukan sifat individu.Substansi tersebut terdiri atas DNA dan RNA.DNA dan
RNA membawa informasi genetik berupa basa – basa nitrogen. Segmen DNA tertentu
akan mengkode sifat – sifat tertentu. Segmen – segmen DNA tersebut dinamakan
gen.
Gen merupakan satuan terkecil
substansi genetik. Gen terletak pada kromosom secara teratur dalam satu
deretan , Gen berfungsi :
a. Mengatur proses metabolisme individu
b. Menyampaikan informasi genetik dari suatu generasi ke generasi berikutnya.
Gen terletak dalam lokus kromosom
yang tersusun berderet secara linear. Gen – gen yang terletak pada lokus yang
bersesuaian pada pasangan kromosom homolog disebut alel. Setiap gen bertanggung
jawab mengontrol satu sifat khusus. Suatu gen biasanya dituiskan dengan simbol
huruf. Huruf kapital untuk gen pembawa sifat dominan dan huruf kecil untuk
pembawa sifat resesif. Susunan gen dalam suatu individu disebut genotip,
sedangkan sifat yang tampak disebut fenotip.
3. Asam Nukleat
Kromosom terdiri atas asam nukleat
dan protein.Ada dua macam asam nukleat, yaitu DNA dan RNA.
a. DNA
(Deoxyribonucleic Acid)
DNA terdiri dari banyak nukleotida
(polinukleotida).Setiap nukleotida terdiri atas tida bagian.
1) Gugusan gula ( gula
pentosa yang dikenal sebagai deoksiribosa).
2) Asam fosfat
(penghubung dua gugusan gula)
3) Basa nitrogen (adenin dan guanin dari
golongan purin serta sitosin dan timin dari olongan pirimidin).
DNA merupakan dua rantai polinukleotida yang saling
terpilin membentuk double helix. Dalam rantai DNA tersebut, sitosis (C ) selalu
dihubungkan dengan guanin (G) oleh tiga ikatan hidrogen. Adenin (A)selalu
dihubungkan dengan tmin (T) oleh dua ikatan hidrogen.
Basa nitrogen membentuk rangkaian persenyawaan kimia
dengan deoksiribosa menjadi suatu molekul yang disebut nukleosida atau
deoksiribonukleusosida.Nukleosida ini berperan sebagai prekursor elementer
untuk sintesis DNA.Akan tetapi, sebelum nukleosida membentuk suatu molekul DNA,
nukleosida harus bergabung dengan gugus fosfat untuk membentuk suatu nukleotida
atau deoksiribonukleotida.
DNA dapat bersifat heterokatalitik.DNA bersifat
heterokatalitik karena mampu membentuk RNA melalui sintesis protein.DNA
bersifat autokatalitik karena dapat melakukan replikasi mengasilkan DNA baru.
Beberapa enzim yang berperan dalam replikasi DNA ,
sebagai berikut :
1. Helikase berfungsi untuk menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi
dua rantai tunggal mononukleotida.
2. Polimerase berfungsi untuk merangkai rantai – rantai mononukleotida untuk
membentuk DNA baru.
3. Ligase berfungsi untuk menymbung ulir tunggal DNA yang terbentuk.
b. RNA ( Ribonucleic Acid )
RNA merupakan rantai tunggal yang terdiri dari molekul
gula D-ribosa (pentosa), gugus fosfat, dan basa nitrogen.Basa nitrogen dalam
RNA terdiri atas basa purin yang meliputi adenin (A) dan guanin (G) serta basa
primidin yang meliputi urasil (U) dan sintosin (C). Ada tiga tipe RNA sebagai
berikut :
1. rRNA (Ribosoma RNA) atau RNA Ribosom rRNA terdapat dalam sitoplasma dan berfungsi
dalam sintesin protein. rRNA dapat mencapai 80% dari jumlh RNA sel. rRNA
berfungsi untuk mempermudah perkataan yang spesifik antara antikodon trna
dengan kodom Mrna selama sitesis protein.
2. mRNA (Messenger RNA) atau RNA Duta mRNA berupa rantai tunggal yang reatif
panjang. mRNA dibentuk dalam nukleus dan berfugsi membawa kode genetik (kodon)
dari DNA ke ribosom.
3. tRNA (Transfer RNA ) atau Rantai Terpendek tRNA terdapat dalam
sitoplasma dan berfungsi menerjemahkan kodon dari mRNA menjadi asam amino. Asam
amino dibawa oleh tRNA ke ribosom.Pada salah satu ujung tRNA terdpat tiga
rangkaian basa pendek disebut antikodon. Salah satu asam amino tertentu akan
melekat pada ujung tRNA yang berseberangan dengan ujung antikkodon. Pelekatan
ini merupakan cara agar tRNA berfungsi. Pengurutan asam amino sesuai dengan
urutan kodon pada mRNA.
4. Kode Genetik
Kode genetik adalah cara pengkodean urutan nukleotida
pada DNA atau RNA untuk menentukan urutan asam amino pada saat sintesis
protein. Informasi pada kode genetik ditentukan oleh basa nitrogen pada rantai
DNA yang akan menentukan sususan asam amino. Namun, para ahli Genetika
memandang bahwa komponen – komponen kode genetiks berupa molekul – molekul
mRNA. Kode genetika bersifat degeneratif karena 18 dari 20 macam asam amino
ditentukan oleh lebih dari satu kodon yang disebut kodon sinonimus.Hanya
metionin dan triptofan saja yang memiliki kodon tunggal.
Ekspresi gen merupakan proses penerjemahan en menjadi
urutan asam amino. Peristiwa ini terjadi pada saat sintesis protein.Ada dua
tahap dalam sintesis protein.Tahap pertama, kode genetika dalam DNA disalin dan
menghasilkan satu rantai molekul RNA. Proses ini disebut transkripsi.
Transkripsi berlangsung di dalam inti sel. Tahap kedua merupakan sintesis
polipeptida dengan urutan spesifik berdasarkan rantai RNA yang dibuat pada
tahap pertama, proses ini disebut translasi.
a. Transkripsi
Sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yang disebut
sense (rantai cetakan). Adapun rantai DNA komplomennya disebut rantai
antisense.Rentangan DNA yang di transkripsi menjadi molekul RNA disebut unit
transkripsi.Transkripsi terdiri atas tiga tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan
terminasi.
1) Inisiasi (Permulaan)
Inisiasi dimulai dari prometer yaitu
daerah DNA yang merupakan tempatmelekatnya RNA polimerase. Promoter mencakup
titik awal (start point) transkripsi yaitu adanya nukleotida yang menunjukkan
dimulainya sintesis protein (kodon start). Promoter berfungsi untuk menentukan
tempat dimulainya transkripsi dan menentukan satu rantai DNA yang akan
digunakan sebagai cetakan.
2) Elongasi (Pemanjangan)
Elongasi terjadi saat RNA bergerak
di sepanjang DNA ,pilinan ganda Dnterbuka secara berurutan. Enzim RNA
polimerase menambahkan nukleotida dari molekul RNA yang seddang tumbuh
disepanjang rantai DNA, Setelah sintesis RNA selesai, rantai DNA terbentuk
kembali dan molekul RNA bru terlepas dari cetakkannya.
3) Terminasi (Pengakhiran)
Proses transkripsi akan berhenti setelah sampai pada
terminator. Terminator adalah urutan DNA yang berfungsi menghentikan
transkripsi (kodom terminasi)
b. Translasi
Dalam translasi, terjadi pamelekatan antara Trna
dengan asam amino. Tiap asam amino digbungnkan dengan trna yang sesuai oleh
enzim aminoasl-Trna sintetase. Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik
antara anti kodon trna dengan kodon mrna selama sintesi protein .ada tiga tahap
dalam translasi sebagai berikut :
1) Inisiasi
Ribosom kecil mengikatkan diri pada mrna dan trna
inisiator. Ribosom melekat pada salah satu ujung mrna. Di dekat pelekatan
tersebut terdapat kodon start AUG (yang membawa kode untuk membentuk asam amino
metionin). Kodon ini memberikan sinyal dimulainya proses tanslasi.
2) Elongasi
Selanjutnya terbentuk asam – asam
amino yang berikatan dengan metionin. Molekul rrna dari ribosom subunit besar
berfungsi sebagai ezim. Enzim itu mengkatalis pembentukkan ikatan pepida yang
menghubungkan polipeptida ke asam amino yang dibawa trna. Setelah itu, trna
keluar dari ribosom. Ribosom dan mrna bergerak dengan arah yang sama, kodon
demi kodon. Peristiwa ini belangsung sampai terbentuk polipeptida.
3) Terminasi
Elongasi akan berhenti setelah
ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop yaitu UAA, UAG, atau UGA.
Kodon stop bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Selanjutnya ,
polipeptida yang terbentuk lepas ribosom.
C. Pengertian Kode Genetik
genetik ialah
kode yang dibawa oleh ARN duta (ARNd) untuk disampaikan kepada ARN transfer
(ARNt). Kode genetik di bentuk sesuai dengan urutan basa dalam rantai ADN.
Peran ADN selain sebagai pengendali faktor-faktor
keturunan, juga mengatur penyusunan protein yang kegiatannya di atur oleh
enzim-enzim tertentu. Enzim itu sendiri adalah protein yang bekerjanya sangat
khas.
Sebagai tempat membangun protein-protein itu dalah
didalam ribosom. Selanjutnya ADN menyampaikan informasi kepada ribosom untuk
sintesis protein yang di perlukan.
Adapun kode-kode perintah atau informasi yang
tercermin pada urutan dan pengulangan basa-basa nitrogen yang teratur dalam ADN
dibawa oleh ARN. ARN yang menerima perintah dari ADN segera meninggalkan inti
pergi ke ribosom, tempat penyusunan protein.
D. Penemu Kode Genetik
Penemu kode genetik yang pertama adalah Marshall
Warren Nirenberg (pakar biokimia Amerika Serikat)dan Heinrich Matthaei pada
tahun 1960. Eksperimentnya adalah mengamati proses sintesis protein pada
bakteri Escherichia colli. Berdasarkan eksperimen di atas serta
diperkuat oleh pendapat G.H. Khorara, diketahui bahwa kode genetik
merupakan urutan 3 basa nitrogen yang membentuk suatu triple dan disebut
kodogen aau kodon.
Nirenberg dan Matthaei (1960) orang yang pertama kali
telah berhasil mengemukakan hubungan antara ADN dengan ARN dan kemudian memberi
arah kepada pengkodean dengan sistem 3 huruf, dengan mengadakan
percobaan-percobaan.
Caranya adalah sebagai berikut : mereka mencampurkan
urasil (salah satu basa nitrogen pada ARN) dengan enzim pembentuk ARN.
Dari percampuran ini dihasilkan ARN yang terdiri dari
urasil yang disebut poli-U. Selanjutnya bila poli-U dimasukkan ke dalam
campuran berbagai asam amino, akan terbentuklah fenilalanin (sejenis asam
amino). Dari kejadian ini dapatah ditarik kesimpulan, bahwa kode
Urasil-Urasil-Urasil (UUU) yang dibawa oleh ARN itu berarti; “bentuklah protein
dari asam amino fenilalanin.” UUU ini kemudian disebut kodon untuk fenilalanin.
E. Mekanisme Penyampain Kode Genetik
Setiap kode (satu kodon) terdiri atas 3 basa N yang
letaknya berurutan pada ARNd. Kodon-kodon pada ARNd tersebut harus
diterjemahkan oleh ARNt, agar dapat diketahui macam asam amino yang harus
diangkutnya.
Contoh : bila kodon pada ARNd berbunyi Urasil-Urasil-Urasil (UUU) maka ARNt
harus mengangkut asam amino fenalalanin.
Apabila ADN membentuk kode genetik AUU-CCU-GAC-AGA
maka polipeptida yang dapat dibentuk tersusun dari asam-asam amino
isoleusin-prolin-aspartik-arginin. Kode genetik untuk seluruh organisme bersifat
universal, artinya kode genetik suatu organisme dapat diterjemahkan oeh
organisme lain dan membentuk asam amino yang sama.
Contoh : kodon AAA pada sel tubuh manusi pada sel bakteri sama menghasilkan
lisin.
F. Macam Asam Amino
Di dalam tubuh manusia terdapat 20 macam asam amino
dengan kode genetik yang berbeda-beda. Didalam ARN tidak dijumpai timin, tetapi
berdasarkan pola ADN, asam amino tersebut disusun dan dirangkaikan menjadi
protein.
G. Tinjuan Umum Sintesis Protein
Protein mempunyai peranan penting dalam organisasi
struktural dan fungsional dari sel. Protein struktural menghasilkan beberapa
komponen sel dan beberapa bagian diluar sel seperti kutikula,serabut dan
sebagainya. Protein fungsional (enzim dan hormon) mengawasi hamper semua kegiatan
metabolisme , biosintesis, pertumbuhan, pernapasan dan perkembangbiakan dari
sel. Namun demikian sebuah sel tidak mungkin membuat protein yang dibutuhkan
oleh individu yang bersel banyak. Sintesis protein adalah proses pembentukan
protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis
protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom.
Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai
polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai
polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA
merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke
generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam
amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA
melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang
spesifik. Menurut (Suryo, 2008:59-61) DNA merupakan susunan kimia
makromolekular yang komplek, yang terdiri dari tiga macam molekul yaitu : Gula
pentose yang dikenal sebagai deoksiribosa, Asam pospat, dan Basa nitrogen,
dibedakan atas dua tipe dasar yaitu : pirimidin {sitosin (S) dan timin (T)} dan
purin {adenine (A) dan guanine (G)}.
Suatu konsep dasar hereditas yang mampu menentukan ciri
spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik
dari DNA ke asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik.
Tahap pertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi
mRNA. Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode
genetik pada RNA menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan
secara skematis sebagai berikut.
DNA transkripsi RNA translasi
Protein
v Mekanisme Sintesis Protein
Sintesis protein merupakan proses
terbentuknya protein yang terdiri dari 2 tahap yaitu tahap transkripsi dan
tahap translasi.
b.
Transkripsi
Transkripsi
adalah proses menyalin data yang terdapat pada rantai sense (3′–>5″) DNA.
Proses ini terjadi di dalam inti sel dimulai dengan pembukaan rantai DNA oleh
enzim helikase. Setelah itu penempelan enzim polimerase pada daerah promotor
sekuen gen dan barulah enzim polimerase mulai aktif menyalin kode genetik pada
rantai sense DNA hingga bagian triplet basa nitrogen yang mengandung informasi
untuk mengehentikan proses menyalin.
Hasil dari proses transkripsi adalah mRNA dengan kode
pasangan yang terdapat pada rantai sense DNA. Rantai RNA yang mengandung kode
ini disebut pula dengan kodon. Jadi mRNA adalah kodon. Setelah proses
transkripsi selesai maka m-RNA akan segera bergerak meningggalkan inti sel
menuju sitoplasma untuk melakukan proses selanjutnya(translasi).
Tahap transkripsi adalah tahap
dimana pada saat pembentukan mRNA di dalam nukleus dari DNA template dengan dibantu
oleh enzim polimerase. Tahap translasi adalah tahap dimana mRNA keluar dari
inti sel dan bertemu dengan tRNA lalu dibantu oleh Ribosom yang terdiri dari
sub unit besar dan sub unit kecil. Sekarang kita akan membahas satu persatu
proses luar biasa itu yang ada didalam setiap sel tubuh kita.Ada dua langkah
utama dalam sintesis protein : Transkripsi dan Translasi. Langkah pertama dalam
produksi protein adalah transkripsi DNA menjadi molekul mRNA. Proses tersebut
dilaksanakan oleh enzim RNA polimerasi. Enzim itu melekat ke DNA pada sekuens
nukleotida spesifik yang disebut promotor. Promotor terletak di depan gen yang
hendak ditranslasasikan. Sejumlah enzim menstimulasi penbukaan puntiran DNA
lokal, dan hal itu memungkinkan RNA polimerisasi memulai transkripsi dari salah
satu untai DNA. Dalam sebuah gen, hanya satu untai DNA yang ditranskripsi
menjadi mRNA. Untai DNA tersebut dinamakan untai anticoding atau antisense;
untai DNA yang tidak ditranskripsikan disebut untai pengkode atau untai sense.
Sejumlah gen lain pada molekul DNA yang sama mungkin menggunakan untai lain
sebagai cetakan bagi sintesis RNA. Akan tetapi, dalam sebuah gen, RNA
polimerase tidak melompat-lompat dari satu untai DNA ke untai lainnya untuk
mentranskripsi molekul RNA. Terminasi atau pengakhiran proses transkripsi
trjadi ketika RNA polimerase bertemu dengan “sekuens nukleotida terminator” di
ujung sebuah gen struktural. Pada sjumlah gen bakteri, suatu protein ksesoris
berikatan dengan sekuens terminator dan karenanya membantu dalam hal melepaskan
RNA polimerase dari DNA. Mekanisme terminasi transkripsi pada eukariota masih
belum diketahui.
Pada sel-sel eukariotik, transkrip
mRNA primer di proses
sebelum dilepaskan dari nukleus sebagai molekul-molekul mRNA matang. Pada
awalnya kebanyakan transkrip primer eukariotik (pre-mRNA) adalah mosaik dari
daerah daerah pengkode (ekson) dan daerah-daerah bukan pengkode ( intron).
Sebelum mRNA meninggalkan nukleus untuk menjadi mRNA sitoplasmik yang matang,
daerah-daerah bukan pengkode harus disingkirkan secara tepat, dan ekson-ekson
harus disambungkan. Sebagai tambahan, sebuah nukleotida guain yang tidak bisa (
disebut cap atau topi/tudung) dilekatkan ke ujung 5’, sedangkan serangkaian
nukleotida adenin ( disebut ekor poli-A) dilekatkan keujung 3’ mRNA. Akan
tetapi, pada sel-sek prokariotik, tidak ada membran nukelus, dan tidak terjadi
pemrosesan mRNA. Kecuali pada arkaebakteria, gen-gen bakteri tidak mengandung
intron. Dengan demikian, bakteri dapat memulai translasi mRNA menjadi protein
walaupun mRNA belum selesai ditranskripsikan. ( Susan, 2006 )
Jadi pada intinya Transkripsi adalah
proses menyalin data yang terdapat pada rantai sense (3′–>5″) DNA. Proses
ini terjadi di dalam inti sel dimulai dengan pembukaan rantai DNA oleh enzim
ligase. Setelah itu penempelan enzim polimerase pada daerah promotor sekuen gen
dan barulah enzim polimerase mulai aktif menyalin kode genetik pada rantai
sense DNA hingga bagian triplet basa nitrogen yang mengandung informasi untuk
mengehentikan proses menyalin.
Pemindahan kode dari 3′-5′-DNA ke m RNA
Hasil dari proses transkripsi adalah mRNA dengan kode pasangan yang
terdapat pada rantai sense DNA. Rantai RNA yang mengandung kode ini disebut
pula dengan kodon. Jadi mRNA adalah kodon. Setelah proses transkripsi selesai
maka m-RNA akan segera bergerak meningggalkan inti sel menuju sitoplasma untuk
melakukan proses selanjutnya(translasi).
c. Translasi
Translasi adalah proses proses penerjemahan kodon
menjadi asam amino dan menyambungkan setiap asam amino yang sesuai kodon dengan
ikatan peptida menjadi protein. Organel yang aktif melakukan proses
penerjemahan kodon adalah ribosom. Setelah ribosom melekat pada triplet kodon
maka t-RNA yang berada di sitoplasma akan membawakan asam amino yang sesuai
pada kodon.
Dalam langkah kedua pada sintesis
protein, ribosom dan kompleks tRNA-metionin (disebut metionil tRNA “bermuatan”)
melekat didekat ujung 5’ molekul mRNA pada kodon start atau kodon inisiasi
(AUG) pertama dan mulai mentranslasikan sekuens ribonukleotidanya menjadi sekuens
asam amino protein. Ribosom terdiri atas tiga molekul rRNA berbeda dan sekitar
50 protein berbeda. Masing-masing asam amino dikodekan oleh setidaknya satu
molekul tRNA. Karena kode genetik berdegenerasi, sebenarnya dalam sintesis
protein terlibat jauh lebih banyak dari 20 tRNA. Masing-masing asam amino
menjadi dilekatkan atau dimuatkan (pada ujung karboksilnya) ke ujung 3’ jenis
tRNA-nya sendiri oleh suatu enzim spesifik (amino-asil sintetase). Dengan
demikian, ada setidaknya 20 sintetase berbeda, dan tRNA yang “terisi” disebut teraktivikasi atau bermuatan.
Lengkungan (loop) basa-basa
yang tak berpasangan di dekat bagian tengah tRNA mengangkut sebuah triplet
basa-basa yang bersebelahan, disebut antikodon. Bagian-bagian lain tRNA diduga
membentuk pasangan-pasangan basa komplementer dengan rRNA ribosom selama
sintesis proein atau berperan sebagai situs-situs pengenala bagi amino-asil
sintetase spesifik.
Translasi kebanyakan protein diawali
oleh kodon start 5’ AUG 3’, yang menspesifikasikan asam amino metionin.
Terdapat dua situs di ribososm bagi rRNA teraktivasi: situs peptidil (situs P)
dan situs amino-asil (situs A). Situs P akan dimasuki oleh tRNA bermuatan
metionin yang menjadi penginiasi translasi (barangkali dengan melewati situs
A). Antikodon 3’ UAC 5’ tRNA berpasangan dengan kodon 5’ AUG 3’ komplementer
pada mRNA. Ribosom memegang semua reaktan dalam urutan yang sesuai selama
translasi. Situs A dimasuki oleh tRNA bermuatan yang kedua (misalnya, yang
dimuati oleh treonin), lagi-lagi melalui perpasangan basa kodon-antikodon yang
spesifik. Sebuah ikatan peptida terbentuk di antara dua asama amino
bersebelahan melalui kerja suatu bagian enzimatik ribosom yang disebut peptidil
transferase.
Pada bakteri, tampaknya RNA
ribosomal-lah yang bertanggung jawab bagi pembentukan ikatan peptida. Ini
adalah sebuah contoh aktifitas ribozim. Ikatan amino-asil yang menghubungkan
metionin dengan tRNA-nya apatah ketika ikatan peptida terbentuk. Metionil-tRNA
yang kini “tak bermuatan” di situs P pun terlepas (biasanya akan teraktivasi
lagi). Ribosom bergeser (bertranslokasi) sejauh tiga nukleotida di sepanjang
mRNA menuju posisi kodon terbuka baru yang terletak di situs A yang kosong,
seraya menggerakkan tRNA bermuatan-thr (yang kini melekat ke sebuah dipeptida)
dari situs A ke situs P. Situs A dimasuki oleh tRNA ketiga (misalnya, yang
dimuati oleh fenilalanin); terbentuk ikatan peptida di antara asam amino kedua
dan ketiga; tRNA kedua dari situs P; translokasi ribosom di sepanjang mRNA
menampakkan kodon berikutnya bagi arginin di situs A seraya menggeser tRNA
bermuatan-phe (yang kini membawa sebuah tripeptida) dari situs A ke situ P; dan
demikian seterusnya. Pada akhirnya, sistem tersebut mencapai satu atau lebih
kodon nonsense atau kodon stop (UAA, UAG atau UGA), sehingga rantai
polipeptida dilepaskan dari tRNA terakhir, tRNA terakhir dilepaskan dari
ribosom, dan ribosom dilepaskan dari mRNA. Dengan demikian, ujung 5’ mRNA sama
dengan ujung amino rantai polipeptida; ujung 3’ mRNA sama dengan ujung
karboksil rantai polipeptida.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Proses sintesis protein terbagi atas
transkripsi dan translasi. Seperti kita ketahui DNAsebagai media untuk proses
transkripsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh protein histon.
Saat menjelang proses transkripsi berjalan, biasanya didahului signaldari luar
akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang dibutuhkan untuk
proses pertumbuhan, perkembangan, metabolisme, dan fungsi lain di tingkat
sel maupun jaringan.
2. DNA terdiri dari dua sulur
- utas polinukleotida yang bersifat
antiparalel. Antar sulur
- utas nukleotida berikatan pada basa
N Ikatan H3.
3.
Agar dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi, DNA harus melakukan
replikasiatau penggandaan DNA.
4.
Gen merupakan fragmen DNA yang menyandikan protein enzim. Ekspresi gen meliputi
proses transkripsi dan translasi.5. Informasi
dalam gen dicetak ke dalam molekul messenger Rio
Nucleic Acid (mRNA ) melalui proses trankripsi, mRNA membawa cetakan
informasi ke ribosom dalamsitoplasma, Ribosom kemudian melakukan proses
penerjemahan (translation) denganmenggunakan
informasi cetakan tersebut untuk mensintesis protein.
5. Sintesa protein adalah penyusunan
amino pada rantai polipeptida. Replikasi adalah proses duplikasi DNA secara
akurat . Replikasi terjadi dengan proses semikonservatif karena semua DNA
double helix. Transkripsi merupakan sintesis RNA berdasarkan arahan DNA.
Translasi merupakan sintesis polipeptida yang sesungguhnya, yang trejadi berdasarkan
arahan mRNA. Siklus urea merupakan bagian dari siklus nitrogen, yang meliputi
reaksi konversi amonia menjadi urea.
B. Saran
Semoga makalah ini dapat menjadikan tambahan ilmu bagi pembaca pada umumnya
dan penulis pada khususnya . Namun , penulis juga membutuhkan kritik yang
membangun untuk menjadikan tambahan ilmu bagi penulisnya.
DAFTAR PUSTAKA
Almatsier, S..2003. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta : Gramedia
Campbell, Neil A. 2010. BIOLOGI Edisi Kedelapan
Jilid 1. Jakarta: Erlangga
Kimball, John W. 1992. BIOLOGI. Jakarta:
Erlangga
McGilvery,Robert
W., 1996. Biokimia Suatu Pendekatan Fungsional. Surabaya:
Airlangga University Press.
Poedjiadi,Anna.2006.Dasar-Dasar Biokimia.Jakarta : Universitas Indonesia
Stryyer
Lubert ,2000.Biokimia Edisi 4.Jakarta:Penerbit Buku Kedokteran EGC
WWW.en.wikipedia.org/wiki/protein-biosynthesis.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar