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’ Ã 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. Dalam sintesisis protein pada
prinsipnya dapat dibuat suatu diagram yang sederhana sbb:
Replication
transcription
translation
DNA
RNA
protein
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 genmeliputi 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.