Secara garis besar proses sintesis protein terjadi 2 tahap sebutkan dan jelaskan

Banyak zat dibutuhkan tubuh agar tetap sehat, salah satunya adalah protein. Protein, atau dalam bahasa Yunani disebut protos (yang paling utama) sendiri merupakan senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain (rantai asam animo) dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan adakalanya sulfur serta fosfor. Perannya? sebagai pondasi suatu bangunan yang bernama tubuh manusia. Karenanya keberadaannya pun menjadi sangat penting. Tapi tentu saja, protein tidak datang begitu saja. Ini perlu dibentuk, dan pembentukan atau sintesis protein berlangsung dengan melibatkan banyak “pihak”, termasuk DNA dan RNA.

Nah, sebelum kita mengenal lebih jauh mengenai kedua hal tersebut (DNA dan RNA), ada baiknya jika kita mengenal arti dari sintesis protein terlebih dahulu.

Sintesis protein sejatinya merupakan proses untuk mengubah asam amino yang terdapat dalam linear menjadi protein dalam tubuh. Disini, peran DNA dan RNA menjadi penting karena memiliki keterlibatan dalam proses. Molekul DNA adalah sumber pengkodean asam nukleat untuk menjadi asam amino yang menyusun protein – tidak terlibat secara langsung dalam proses. Sementara molekul RNA adalah hasil transkripsi dari molekul DNA pada suatu sel. Molekul RNA inilah yang kemudian ditranslasi menjadi asam amino sebagai penyusun protein.

Ada tiga aspek penting dalam mekasnisme sintesis protein, yakni lokasi berlangsungnya sintesis protein pada sel; mekanisme berpindahnya Informasi atau hasil transformasi dari DNA ke tempat terjadinya sintesis protein; dan mekanisme asam amino penyusun protein pada suatu sel berpisah membentuk protein-protein yang spesifik.

Sintesis protein berlangsung di dalam ribosom, salah satu organel yang berukuran kecil dan padat dalam sel (juga nukleus) dengan menghasilkan protein yang non-spesifik atau sesuai dari mRNA yang di translasi. Ribosom sendiri memiliki diameter sekitar 20 nm serta terdiri atas 65% RNA ribosom (rRNA) dan 35% protein ribosom (disebut Ribonukleoprotein atau RNP).

Proses Pembuatan Protein

Pada dasarnya, sel menggunakan informasi genetik (gen) yang terdapat di DNA untuk membuat protein, proses pembuatan protein atau sintesis protein ini dibagi menjadi tiga langkah, yaitu transkripsi, translasi dan pelipatan protein.

1. Transkripsi

Transkripsi merupakan proses pembentukan RNA dari salah satu pita cetakan DNA (DNA sense). Pada tahap ini, akan menghasilkan 3 jenis RNA, yaitu mRNA, tRNA dan rRNA.

Tahap ini dapat berlangsung di dalam sitoplasma dengan diawali proses pembukaan rantai ganda yang dimiliki oleh DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Pada tahap ini, ada rantai tunggal yang bertugas sebagai rantai sense, sedangkan rantai lain yang berasal dari pasangan DNA dinamakan rantai anti sense.

Tahap transkripsi sendiri dibagi menjadi 3: tahap inisiasi, elongasi dan terminasi.

Inisiasi
RNA polimerase terikat pada untaian DNA, yang disebut promoter, yang ditemukan didekat awal dari suatu gen. Setiap gen mempunyai promoternya tersendiri. Setelah terikat, RNA polimerase memisahkan untaian ganda DNA, menyediakan template atau cetakan untaian tunggal yang siap untuk ditranskripsi.

Elongasi
Satu untaian DNA, untaian cetakan, bertindak sebagai cetakan untuk digunakan oleh enzim RNA polimerase. Sambil ‘membaca’ cetakan ini, RNA polimerase membentuk molekul RNA keluar dari nukleotida, membuat sebuah rantai yang tumbuh dari 5′ ke 3′. RNA transkripsi membawa informasi yang sama dari untaian DNA non-template (coding).

Terminasi
Urutan ini memberikan sinyal bahwa transkripsi RNA telah selesai. Setelah ditranskripsi, RNA polimerase melepaskan hasil transkripsi RNA.

2. Translasi

Translasi merupakan proses urutan nukleotida dalam mRNA yang diterjemahkan ke dalam urutan asam amino dari rantai polipeptida. Selama proses ini, sel ‘membaca’ informasi pada messenger RNA (mRNA) dan menggunakannya untuk membuat sebuah protein.

Ada setidaknya 20 macam jenis asam amino yang dibutuhkan untuk dapat membentuk protein yang berasal dari terjemahan kodon mRNA. Pada sebuah mRNA, instruksi untuk membuat polipeptida adalah RNA nukleotida (Adenine, Uracil, Cytosine, Guanine) yang dibaca dalam kelompok tiga nukleotida, kelompok tiga ini disebut kodon. Selanjutnya, beberapa dari asam amino tersebut akan menghasilkan rantai polipeptida yang spesifik dan nantinya akan membentuk protein yang spesifik pula.

Proses translasi sendiri terbagi atas 3 tahap:

Tahap awal atau inisiasi
Pada tahap ini ribosom merakit di sekitar mRNA untuk dibaca dan tRNA pertama yang membawa asam amino metionin (yang cocok dengan start kodon, AUG). Bagian ini diperlukan agar tahap translasi bisa dimulai.

Elongasi atau Memperpanjang Rantai
Ini adalah tahap di mana rantai asam amino diperpanjang. Disini mRNA dibaca satu kodon sekali, dan asam amino yang sesuai dengan kodon ditambahkan ke rantai protein. Selama elongasi, tRNA bergerak melewati situs A, P, dan E dari ribosom. Proses ini diulang terus-menerus saat kodon baru dibaca dan asam amino baru ditambahkan ke rantai.

Terminasi
Ini adalah tahap dimana rantai polipeptida dilepaskan. Proses ini dimulai ketika stop kodon (UAG, UAA atau UGA) memasuki ribosom, membuat rantai polipeptida terpisah dari tRNA dan lepas keluar dari ribosom.

3. Pelipatan Protein

Rantai polipeptida yang baru disintesis tidak berfungsi sampai mengalami modifikasi struktur tertentu seperti penambahan karbohidrat ekor (glikosilasi), lipid, kelompok prostetik, dll., Agar menjadi fungsional, dilakukan dengan modifikasi pasca-translasi dan pelipatan protein.

Pelipatan protein dibagi ke dalam empat tingkat, yakni tingkat primer (rantai polipeptida linier); tingkat menengah (α-heliks dan β-lipit lembar); tingkat tersier (bentuk berserat dan bundar); dan tingkat Kuarter (protein kompleks dengan dua atau lebih subunit.

Catatan

Ada 61 kodon yang diketahui untuk asam amino. Setiap kodon itu ‘dibaca’ untuk membangun asam amino tertentu dari 20 asam amino yang biasanya ditemukan di protein.

Satu kodon, yakni AUG, mempunyai fungsi untuk membangun asam amino methionine dan juga bertindak sebagai start codon untuk memberi sinyal mulai pada pembuatan protein.

Tiga kodon yang tidak membuat asam amino, disebut stop codon, meliputi UAA, UAG, dan UGA. Ketiganya  memberitahu sel jika pembuatan polipeptida telah selesai.

Lihat Foto

KOMPAS.com/RIGEL RAIMARDA

Dua proses transkripsi dan translasi ialah dalam hal ini untuk mensintesis protein dari cetakan DNA lalu menjadi RNA yang nanti akan mengahasilkan hasil akhir berupa polipeptida.

KOMPAS.com – Sintesis protein, secara etimologi adalah proses pembentukan suatu protein. Proses tersebut tentunya melibatkan beberapa tahap. Apa saja tahap-tahap yang berperan dalam sintesis protein? Mari perhatikan pembahasan nya seksama!

Soal dan Pembahasan

Dibawah ini tahapan dalam sintesis protein:

1. mRNA meninggalkan DNA menuju ribosom
2. DNA melakukan transkripsi sehingga terbentuk mRNA
3. Asam amino berderet sesuai dengan kode pembentukan protein
4. tRNA menerjemahkan kodon yang dibawa mRNA
5. Protein yang terbentu merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel
6. tRNA mencari dan membawa asam amino yang sesuai dengan kodon yang dibawa mRNA

Urutan proses sintesis protein adalah… (soal UN biologi 2019)

Jawaban: 2 – 1 – 4 – 6 – 3 – 5

Sintesis protein dimulai dari transkripsi DNA dalam inti sel untuk mendapatkan kode genetik atau cetakan asam amino untuk protein yang akan dibuat.

Baca juga: Sintesis Protein: Proses Transkripsi dan Translasi

Transkripsi berlangsung didalam inti sel, sedangkan pembuatan protein hanya bisa dilakukan di ribosom sehingga kode genetik harus dibawa ke ribosom.

DNA tidak bisa meninggalkan inti sel, sehingga enzim RNA polimerase membentuk mRNA atau RNA pengirim pesan. mRNA kemudian membawa kode genetik hasil transkripsi DNA keluar dari inti sel ke sitoplasma, lalu sampai pada ribosom.

Setelah sampai di ribosom, kode genetik yang mRNA bawa akan dibaca oleh tRNA dengan cara melekatkan diri pada mRNA.

Satu tRNA akan membaca satu kodon atau urutan 3 basa pada mRNA, dan akan mencari asam amino antikodonnya. Sepertiyang kita ketahui bahwa asam amino terdiri dari 3 basa nitrogen.

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.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Virus
Hewan Vertebrata

Perbedaan Struktur DNA dengan RNA

Struktur DNA Struktur RNA
Kumpulan molekul nukelotida yang mengandung informasi genetik Berperan dalam penyimpan dan penyalur informasi genetik
Terusun dari gula deoksiribosa, gugus fosfat dan basa nitrogen Tersusun dari gula ribosa, gugus fosfat dan basa nitrogen
Terdiri dari dua untaian rantai nukleotida Hanya memiliki satu untaian rantai nukleotida
Memiliki basa purin, yaitu Adenin (A) dan Guanin (G) serta basa pirimidin, yaitu Sitosin (C) dan Timin (T) RNA memiliki basa purin, yaitu Adenin (A) dan Guanin (G) serta basa pirimidin, yaitu Sitosin (C), dan Urasil (U)

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. 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.
  1. Elongasi (Pemanjangan) Transkripsi
    Tahapan elongasi, yaitu sebagai berikut:
    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).
  1. Terminasi (Pengakhiran) Transkripsi
    Tahapan terminasi, yaitu sebagai berikut:
    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)

  1. 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)

  1. 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

Leave a Comment