Proses Sintesis Protesin : Pengertian, Tahapan-Tahapan dan Tujuan Sintesis Protein

Proses Sintesis Protein adalah salah satu proses dimana asam amino secara linear diatur menjadi sebuah protein melalui keterlibatan RNA ribosom, RNA transfer, RNA, dan berbagai enzim. Sintesis protein adalah proses dimana sel-sel individual disusun membentuk sebuah protein.

Baik asam deoksiribonukleat (DNA) maupaun semua jenis asam ribonukleat (RNA) akan terlibat dalam proses ini. Enzim dalam inti sel tersebut akan memulai sebuah proses sintesis protein dengan terlebih dahulu unwinding (membuka) bagian yang diperlukan dari DNA, sehingga RNA dapat dibuat.

RNA sebagai sebuah salinan satu sisi untai DNA, dan kemudian dikirim ke area lain dari sel untuk membantu dalam membawa bersama-sama dari asam amino yang berbeda yang akan membentuk protein. Sintesis protein dinamakan dengan sedemikian karena protein “disintesis” melalui proses mekanik dan kimia dalam sel.

Setelah untai RNA telah dibuat dalam inti, disebut degan RNA (mRNA). mRNA keluar dari nukleus melalui lubang kecil yang disebut dengan pori-pori nuklir, dan kemudian bergerak ke area yang lebih besar dari sel, yang dikenal dengan sitoplasma.

Setelah keluar dari inti, mRNA kemudian ditarik menuju struktur yang dikenal dengan ribosom, yang berfungsi sebagai stasiun kerja sel untuk sintesis protein. Pada titik ini, hanya ada satu sub-unit ribosom yang hadir.

Pada saat mRNA mengikat sub-unit ribosom, memicu pendekatan lain untai RNA, disebut dengan RNA transfer (tRNA). Kemudian Untai tRNA akan mencari tempat sendiri yang tepat untuk dapat mengikat mRNA, dan ketika menemukan, itu akan menempel pada mRNA, sambil memegang sebuah asam amino pada salah satu ujungnya.

Ketika ini terjadi, sub-unit lain dari ribosom tiba untuk dapat membentuk struktur lengkap. Pada saat ribosom mengelilingi helai RNA, untai lain tRNA mendekat. Untai ini akan membawa asam amino lain, dan berbeda dari yang pertama tadi. Sekali lagi, tRNA mencari tempat yang tepat untuk dapat mengikat mRNA.

Ketika untai kedua dari tRNA di tempat dengan asam amino, dua asam amino kemudian akan mengikat bersama-sama dengan bantuan dari ribosom, serta energi sel dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Urutan ini akan berulang-ulang, dan rantai asam amino tumbuh lagi.

Ketika asam amino semuanya telah ditempatkan dalam urutan yang benar dan tepat, kemudian rantai dilipatan ke dalam bentuk tiga dimensi. Ketika inilah terjadi dan proses protein tersebut selesai.

Setelah protein telah berhasil dibuat, dua sub-unit ribosom tersebut terpisah, akan bergabung lagi untuk digunakan nanti. Proses sintesis protein tersbut terjadi di berbagai ribosom seluruh sel. Sebuah sel yang dapat beroperasi secara efisien dapat mensintesis ratusan protein setiap detik.

Penemuan Awal Proses Sintesis Protein

Penemuan Awal Proses Sintesis Protein
proses sintesis protein

Jauh sebelum DNA dinyatakan menjadi materi genetik sebagai unit pewarisan sifat, protein telah diyakini dengan molekul pengatur metabolisme pada suatu sel. Pada masa itu protein dikenal dengan molekul organik yang penting yang berperan dalam proses perubahan suatu molekul kecil menjadi molekul kompleks.

Pada tahun 1878, teminologi enzim digunakan untuk dapat menyebut katalis biologi yang berperan untuk mempercepat proses biokimia dalam sel. Enzim kemudian disebut dengan protein atau bagian dari protein oleh Emil Fischer seorang ahli biokimia dari Jerman pada tahun 1900.

Penelitian tentang molekul-molekul materi genetik menjadi mudah ketika ditemukannya struktur komponen asam nukleat sebagai materi genetik oleh Watson dan Crick. Weisman dan DeVries menunjukkan konsep awal yang telah menunjukkan pengatur aktivitas di dalam sel terletak pada sitoplasma.

Pada awal tahun 1900an Driesch, Verwon, dan Wilson menunjukkan bahwa inti sel adalah tempat berkumpulnya enzim dan menjadi pusat aktivitas protein. Mazia pada tahun 1952 menunjukkan bahwa inti sel lebih berfungsi sebagai sebuah tempat pergantian daripada sebagai tempat penghasil aktivitas seluler.

Proses Sintesis Protein

proses sintesis protein
proses sintesis protein

Tahap atau proses sintesis protein pertama kali dipraktekkan oleh ilmuwan asal Amerika Serikat yaitu Paul Zamecnik pada tahun 1950 silam. Awal mulanya Paul Zamecnik menggunakan tikus sebagai bahan percobaan untuk mengamati proses tersebut.

Caranya yaitu dengan memasukkan asam amino radioaktif ke dalam tubuh tikus tersebut. Hasil dari percobaan tersebut yaitu ditemukannya tempat terjadinya proses sintesis protein.

Sesudah ia (Paul Zamecnik) melakukan percobaan diatas tersebut, kemudian ia melakukan penelitian kembali bersama dengan Mahlon dan keduanya mendapatkan kesimpulan bahwa molekul RNA pemindah (RNA t) berperan dalam proses sintesis tersebut.

Namun, pada akhirnya seorang ilmuwan asal Francis yaitu Francis Crick menemukan sesuatu yang penting, yaitu RNA pemindah terlebih dahulu harus mengenal urutan dari nukleotida untuk dapat disusun sebagai asam amino, dimana kemudian akan dibawa oleh RNA pembawa.

Secara umum, proses sintesis protein dibagi menjadi 3 tahapan adalah sebagai berikut :

1. Proses Sintesis Protein Tahap Replikasi DNA

Tahap Replikasi DNA adalah tahap yang terjadi pada tiap sel yang terdapat pada makhluk hidup tentunya dapat mengalami pembelahan sel, dimana pada umumnya pembelahan sel ini dapat terbagi berdasarkan kelipatannya, contohnya disini yaitu pembelahan 4 sel menjadi 8 sel.

Akan tetapi, sebelum sel tersebut melakukan sebuah proses pembelahan, terdapat proses penggandaan komponen yang terdapat dalam sel, salah satunya yaitu proses DNA. Penggandaan DNA inilah yang kemudian disebut dengan replikasi.

Jadi, pengertian dari replikasi adalah sebuah proses sintesis DNA baru yang terjadi di dalam nukleus sel. Pada proses replikasi DNA ini membutuhkan bantuan dari enzim helikase yang bertugas untuk dapat melepaskan basa dan ikatan hidrogen yang terdapat pada rangkaian DNA.

Pada saat proses replikasi berlangsung, induk DNA akan membentuk anak DNA yang memiliki bentuk yang sama dengan induknya, dengan demikian dapat disimpulkan bahwa induk DNA memiliki tugas untuk membentuk DNA baru.

Baltimore, Muzushima dan Temin pada tahun 1970 mereka bertiga berpendapat bahwa dari sekian banyak virus, terdapat beberapa virus yang ternyata dapat mensintesis DNA yang berasal dari RNA dengan hasil rantai tunggal. Enzim yang bertugas dalam proses sintesis tersebut dinamakan dengan DNA polimerase.

2. Proses Sintesis Protein Tahap Transkripsi

Tahap transkripsi adalah tahapan dimana DNA akan membentuk RNA dengan cara menguraikan kode genetik yang berasal dari DNA. Pada tahap inilah yang akan menghasilkan 3 jenis RNA, yaitu:

1. mRNA
2. tRNA
3. rRNA

Tahap ini dapat berlangsung di dalam sitoplasma dengan diawali dengan adanya proses pembukaan rantai ganda yang dimiliki oleh DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase.

Pada tahap proses sintesis protein terdapat rantai tunggal yang bertugas untuk rantai sense, sedangkan rantai lain yang berasal dari pasangan DNA dinamakan dengan rantai anti sense. Tahap transkripsi sendiri terbagi atas 3 tahap, yaitu tahap inisiasi, elongasi dan juga terminasi.

A. Tahap Inisiasi (Permulaan) Proses Sintesis Protein

Pada saat proses replikasi terdapat daerah yang disebut dengan pangkal replikasi, kemudaian pada proses transkripsi juga dikenal nama promoter yang merupakan wilayah DNA yang digunakan untuk tempat melekatnya RNA polimerase untuk melakukan transkripsi.

Terdapat proses dimana RNA yang akan melekat dengan promoter, kemudian promoter akan mengikat kumpulan protein yang dimana proses ini disebut dengan faktor transkripsi.

Dari sini, RNA polimerase, promoter dan faktor transkripsi akan disebut dengan kompleks inisiasi transkripsi. Dimana selanjutnya RNA polimerase akan bertugas membuka rantai ganda yang dimiliki oleh DNA tersebut.

B. Tahap Pemanjangan Proses Sintesis Protein

Ketika RNA polimerase sudah membuka rantai ganda DNA, maka RNA tersebut akan menyusun uraian nukleotida-nukleotida RNA dengan ketentuan arah 5′ ke arah 3′. Pada tahap inilah, RNA akan mengalami pemanjangan diri seiring dengan proses pembentukan pasangan DNA dengan basa nitrogen.

Pada RNA tidak mempunyai yang namanya basa pirimidin timin (T), akan tetapi memiliki urasil (U). Maka dari itu, RNA kemudian akan membentuk pasangan basa urasil dengan bantuan adenin yang terdapat pada rantai DNA tersebut.

Di dalam rantai RNA terdapat 3 jenis basa, yaitu guanin, sitosin dan adenin, dimana nantinya 3 basa ini akan berpasangan dengan basa komplemen yang sudah ditetapkan sesuai dengan aturan pasangan basa. Pada tahap inilah, adenin nantinya akan berpasangan dengan urasil, sedangkan guanin akan berpasangan dengan sitosin.

C. Tahap Akhir Proses Sintesis Protein

Setelah tahap transkripsi selesai, rantai DNA akan menyatu kembali seperti semula, lalu RNA polimerase akan lepas dari rantai DNA. RNA yang terlepas dari DNA tersebut kemudian akan membentuk sebuah RNA m yang baru.

Di dalam sel prokariotik, RNA hasil dari transkripsi akan berperan aktif dengan RNA m. Akan tetapi, RNA yang dihasilkan dari transkripsi kode akan menjadi RNA m yang akan aktif setelah melalui tahap-tahap tertentu.

Dari sini dapat disimpulkan bahwa pada rantai tunggal RNA m mempunyai beberapa urutan basa nitrogen. Tiap 3 jenis urutan dari basa nitrogen yang terdapat pada nukleotida RNA m hasil dari transkripsi akan disebut dengan kodon atau triplet.

3. Proses Sintesis Protein Tahap Translasi

Translasi adalah sebuah proses menerjemahkan kode kodon yang berasal dari RNA m untuk menjadi asam amino yang nantinya akan membentuk protein. Masing-masing urutan dari basa nitrogen yang berbeda nantinya akan dapat diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda pula.

Contohnya disini yaitu asam amino fenilalanin yang merupakan terjemahan dari kodon UUU (3 basa urasil), asam amino glisin (CGC), asam amino serin (UCA) dan asam amino triptofan (UGG).

Pada tahap ini setidaknya terdapat 20 jenis asam amino yang telah dibutuhkan untuk dapat membentuk protein yang berasal dari terjemahan kodon mRNA. Selanjutnya, beberapa dari asam amino tersebut akan dapat menghasilkan rantai polipeptida yang spesifik dan nantinya akan membentuk protein yang spesifik pula. Proses translasi sendiri terbagi atas 3 tahap yaitu adalah sebagai berikut:

Tahap Awal

Pada tahap awal translasi inilah, unit kecil dari ribosom akan mengikat pada mRNA yang sudah membawa kode genetik untuk asam amino yang akan dibuat, juga akan mengikat bagian inisiator dari tRNA.

Kemudian, molekul dari ribosom akan mengikat bersama 3 jenis molekul tersebut dan membentuk komplek inisiasi. Metode berikutnya yaitu molekul dari tRNA tersebut akan mengikat dan kemudian memindahkan asam amino dari sitoplasma ke ribosom dengan bantuan enzim dan energi GTP.

Masing-masing ujung tRNA akan membawa 1 antikodon dan juga 1 asam amino. Langkah selanjutnya yaitu asam amino akan diaktifkan oleh tRNA dan menghubungkan antara kodon dan antikodon pada mRNA.

Tahap Pemanjangan

Setelah asam amino diaktifkan, kemudian akan dihubungkan lagi oleh ikatan peptida yang membentuk polipeptida di ujung tRNA yang membawa asam amino tersebut. Contohnya yaitu tRNA membawa sebuah asam amino fenilalanin, dengan demikian antikodonnya akan AAA yang kemudian akan berhubungan dengan kodon mRNA UUU.

Pada proses inilah, rantai polipeptida akan memanjang, hal ini disebabkan oleh adanya menambahan dari asam amino tersebut.

Tahap Terminasi

Tahap akhir adalah ketika antikodon yang dibawa oleh tRNA bertemu dengan kodon UAA, UGA dan juga UAG. Hal tersebut dikarenakan rantai polipeptida yang sudah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan kemudian diolah untuk menjadi protein yang fungsional.

Peran RNA dalam Sintesis Protein

proses sintesis protein
proses sintesis protein

Dalam semua sel hidup, proses menerjemahkan informasi genetik dari DNA ke protein yang melakukan sebagian besar pekerjaan dalam sel dilakukan oleh mesin molekuler yang terbuat dari kombinasi RNA dan protein. Anehnya, itu merupakan RNA, bukan protein, yang melakukan pekerjaan penting dalam mesin pembuat-protein ini, yang disebut dengan ribosom.

Bentuk dasar dan juga inti fungsional ribosom dibentuk oleh RNA tersevut. RNA telah dipertahankan melalui lebih dari satu miliar tahun evolusi tersebut: RNA ribosom pada bakteri dan manusia sangatlah mirip.

Kedua RNA, disebut dengan RNA atau mRNA, menggerakan informasi genetik dari DNA ke ribosom. Messenger RNA sendiri menyediakan ribosom dengan cetak biru untuk membangun protein. Asam amino adalah bahan bangunan protein tersebut. Setiap asam amino dalam protein dikirim ke ribosom dengan jenis lain dari RNA atau RNA transfer (tRNA).

Ribosom menggunakan informasi dalam messenger RNA untuk dapat menghubungkan bersama transfer RNA mengikat asam amino dalam urutan yang benar untuk membuat setiap jenis yang berbeda dari protein dalam sel yaitu sel manusia membuat kurang lebih 100.000 jenis protein, masing-masing dengan messenger RNA dengan urutan yang unik.

Peran sentral dari RNA sendiri dalam sintesis protein diilustrasikan oleh fakta bahwa banyak antibiotik digunakan untuk melawan infeksi dengan mengikat RNA ribosom bakteri dan menghambat produksi protein seluler. Hal ini untuk mencegah tumbuh bakteri.

Kesalahan dalam produksi maupun urutan komponen RNA dari mesin sintesis protein juga dapat menyebabkan penyakit pada manusia, termasuk, anemia Diamond Blackfan, yang disebabkan adanya cacat dalam produksi ribosom, Dyskeratosis congenita, disebabkan adanya cacat dalam struktur RNA ribosom, dan beberapa bentuk diabetes, miopati dan ensefalopati akibat mutasi pada RNA transfer.

Tujuan Sintesis Protein

proses sintesis protein
proses sintesis protein

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

Misalnya enzim penyusun utamanya yaitu protein, hormon juga tersusun dari protein, eritrosit juga memiliki protein yang membantu pengikatan oksigen serta membran sel yang tersusun dari protein. Dengan adanya 22 jenis asam amino pada proses translasi, yang diantaranya dapat disintesis didalam tubuh, dan beberapa yang lain juga harus diperoleh dari makanan.

Proses Sintesis Protein

Leave a Comment