Sintesis Protein

Pengertian Sintesis Protein

Protein adalah suatu polipeptida yang terdiri dari rantai panjang asam amino yang merupakan hasil dari sintesis kode berupa informasi genetik dari DNA. Protein di dalam tubuh terbentuk melalui mekanisme yang disebut dengan sintesis protein.

Sintesis protein adalah proses pembentukkan protein yang melibatkan DNA sebagai sumber materi genetik pengkode berbagai asam amino yang akan diolah menjadi rantai polipeptida.

DNA merupakan sumber materi genetik yang terdapat di dalam nukleus, namun untuk melakukan proses sintesis proteinnya dilakukan di ribosom, untuk itu diperlukan perantara, yaitu RNA agar sintesis protein dapat berlangsung.

Sintesis protein dikenal dengan istilah Dogma Sentral, yaitu rangkaian proses molekul DNA menjadi RNA, kemudian RNA menjadi protein.

Sebelum masuk kedalam tahapan sintesis protein, akan dibahas terlebih dahulu mengenai struktur DNA dan RNA yang merupakan sumber materi genetik yang berperan dalam mengkode informasi untuk melakukan sintesis protein.

Perbedaan Struktur DNA dengan RNA

Replikasi DNA

Replikasi DNA adalah proses penggandaan DNA baru dari untaian DNA yang telah ada sebelumnya. Kode genetik (kodon) pada DNA yang dibawa dan dicetak akan membentuk RNA sebagai sumber informasi genetik untuk memulai sintesis protein.

Proses atau tahapan replikasi DNA, yaitu:

1. Ikatan hidrogen DNA kromosomal diputus oleh enzim helikase dari arah 3’ ke 5’.
2. DNA polymerase kemudian mulai membentuk salinan DNA baru dari titik P (promotor) ke T (terminator).
3. Leading strands adalah rantai berarah 3’ ke 5’ dimana replikasi DNA terus berjalan atau tidak terputus. Sedangkan, Lagging strands adalah rantai berarah 5’ ke 3’ dimana replikasi DNA terputus.
4. Rantai yang mengalami lagging strands menghasilkan fragmen yang terputus-putus. Fragmen ini disebut dengan fragmen okazaki.
5. Fragmen okazaki kemudian diperbaiki oleh enzim ligase untuk membentuk DNA baru.
6. Maka terbentuklah DNA baru hasil replikasi dari DNA kromosomal

Replikasi DNA
Sumber Gambar: Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. (2008)

Tahapan Sintesis Protein

Proses sintesis protein dimulai ketika ikatan hidrogen DNA hasil replikasi dipecah atau diputus oleh enzim RNA polymerase. Kemudian rantai DNA tersebut dikode oleh mRNA. Sintesis protein terjadi melalui dua tahap, yaitu transkripsi yang dilanjutkan dengan translasi.

Tahapan Sintesis Protein
Sumber Gambar: Campbell, N. (2005)

A. Transkripsi

Transkripsi adalah proses penyalinan informasi DNA kepada mRNA. Proses ini terjadi di dalam nukleus dan dikatalisasi oleh enzim RNA polymerase. Transkripsi hanya terjadi pada satu untai rantai DNA yang mengandung kelompok gen tertentu saja.

Terdapat beberapa tahapan pada proses transkripsi, yaitu:

Tahapan Transkripsi
Sumber Gambar: Purnomo, Sudjno, Trijoko, & S Hadisusanti. (2009)

1. Inisiasi (Permulaan) Transkripsi
   Tahapan inisiasi, yaitu sebagai berikut:

1. 1. RNA polymerase melekat pada daerah promoter atau pangkal transkripsi untuk memulai transkripsi.
   2. RNA polymerase kemudian berikatan dengan kumpulan protein sehingga membentuk kompleks inisiasi transkripsi.
   3. RNA polymerase membuka untaian rantai ganda DNA.

2. Elongasi (Pemanjangan) Transkripsi
   Tahapan elongasi, yaitu sebagai berikut:

1. 1. Setelah rantai ganda DNA terbuka, RNA polymerase kemudian meyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5’ ke 3’ sesuai dengan pasangan basa nitrogennya sehingga terjadi pemanjangan RNA.
   2. RNA akan membentuk pasangan basa Adenin (A) dengan Urasil (U).

3. Terminasi (Pengakhiran) Transkripsi
   Tahapan terminasi, yaitu sebagai berikut:

1. 1. Terminasi terjadi pada daerah terminator. Daerah ini memiliki urutan DNA yang berfungsi untuk menghentikan proses transkripsi.
   2. Rantai DNA menyatu kembali kemudian RNA polymerase dan mRNA yang telah terbentuk akan terlepas dari DNA. mRNA (Messenger RNA), merupakan RNA yang mengandung kode genetik (kodon) hasil transkripsi basa nitrogen pada DNA yang menjadi cetakan untuk menjadi urutan asam amino polipeptida yang mengkode suatu protein tertentu.
   3. Kemudian mRNA akan keluar dari inti sel melalui pori-pori nukleus dan masuk ke dalam sitosol.

B. Translasi

Translasi adalah sintesis polipeptida dari mRNA untuk menentukan urutan-urutan asam amino yang akan membentuk suatu protein. Translasi terjadi di ribosom. Pada tahap ini, sel harus menerjemahkan kode gentik atau kodon. Kodon adalah tiga nukleotida pada urutan mRNA yang dapat diterjemahkan menjadi urutan asam amino. Urutan asam amino akan mengkode suatu protein spesifik.

Terdapat beberapa tahapan pada proses translasi, yaitu:

1. Inisiasi (Permulaan) Translasi
   1. Ujung mRNA yang telah keluar dari nukleus akan berikatan dengan ribosom unit kecil melalui bantuan GTP dan enzim. Peristiwa tersebut disebut dengan kodon inisiasi
   2. Kodon inisiasi tersebut adalah AUG. Kodon AUG memberikan sinyal untuk memulai proses translasi.
   3. Kemudian, tRNA (transfer RNA) antikodon UAC yang membawa asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi AUG. tRNA antikodon UAC merupakan komplementer dari kodon AUG. tRNA sendiri berfungsi untuk mengantarkan informasi genetik mRNA dari sitoplasma menuju ribosom untuk disusun menjadi protein.

Inisiasi Translasi
Sumber Gambar: Campbell, N. (2005)

2. Elongasi (Pemanjangan) Translasi
   1. Kodon yang dibawa oleh mRNA akan diterjemahkan satu persatu menjadi asam amino.
   2. asam amino berikutnya akan ditambahkan satu persatu-satu dari asam amino pertama (metionin).
   3. Asam amino pertama (metionin) segera lepas dari ribosom, tRNA kembali ke sitoplasma untuk mengulangi fungsinya. tRNA berikutnya datang untuk berpasangan dengan kodon mRNA berikutnya.
   4. Setelah itu masing-masing asam amino akan digabungkan oleh tRNA.
   5. Gabungan asam amino tersebut akan membentuk rantai polipeptida yang dikatalisasi oleh rRNA. rRNA (ribosomal RNA) terdapat pada ribosom sub unit besar yang berfungsi sebagai enzim pembentuk ikatan peptida yang menyambungkan polipeptida-polipeptida antar asam amino.

Elongasi Translasi
Sumber Gambar: Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. (2008)

3. Terminasi (Pengakhiran) Translasi
   1. Proses translasi berakhir ketika salah satu kodon stop mRNA (UAA, UAG, dan UGA) melekat pada ribosom.
   2. Polipeptida atau protein yang terbentuk akan terlepas dari ribosom dan terjadi pelepasan sub unit ribosom menjadi sub unit besar dan kecil.
   3. Protein yang telah disintesis mengalami proses post-translasi. Pada tahap ini, protein dapat berikatan dengan karbohidrat atau dipecah kembali menjadi beberapa polipeptida.

Terminasi Translasi
Sumber Gambar: Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. (2008)

Daftar Pustaka

Campbell, N. (2005). Biology. Ninth Edition. California: The Benjamin/Cimmings Publishing Company, Inc.
Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. (2008). Biologi Jilid 1 Ed. 8. Jakarta: Erlangga.
Mader, S.S. (1998). Biology. 6th Edition. New York: The McGraw-Hill Companies.
Raven & Johnson. (1996). Biology. Fourth Edition. New York: WBC/McGraw-Hill Companies, Inc.
Purnomo, Sudjno, Trijoko, & S Hadisusanti. (2009). Biologi : Kelas XI untuk SMA dan MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Kontributor: Dinda Muthi Selina, S.Si.
Alumni Biologi FMIPA UI