BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
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. Pada akhir tahun 1970-an para ahli biologi menemukan
bahwa gen sering di pantau oleh rangkaian-rangkaian panjang disebut interon.
Peran interon tampak tak berarti meskipun disalin ke RNA oleh enzim sebelum RNA
digunakan untuk membuat protein. Beberapa ilmuan menduga interon mempunyai
peran tersembunyi,menurut pemikiran terakhir, interon dapat membentuk system
pengecekan kesalahan, untuk memastikan gen di salin secara benar.
DNA merupakan rantai ganda dan
atom-atom karbon mempunyai aturan diatas untuk mengikat basa nitrogen dan gugus
fosfat maka satu rantai DNA terlihat berdiri tegak sedangkan rantai pasangannya
justru terbalik. Maka pada notasi penulisan kode genetik DNA, ditulis 5’-kode
genetik-3’, sedangkan untuk rantai pasangannya justru ditulis 3’-kode
genetik-5’. Pada Sintesis protein, salah satu rantai DNA akan dikodekan oleh
mRNA. Rantai yang dikodekan tersebut disebut DNA Sense atau DNA template,
sedangkan rantai pasangannya yang tidak dicetak disebut DNA Antisense atau DNA
Komplementer. Triplet kode-kode genetik DNA yang dikodekan oleh mRNA disebut
kodogen.
1.2 Tujuan
Tujuan penyusunan makalah ini adalah untuk mengetahui
berbagai rangkaian aktivitas sel dalam sintesis protein.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 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
2.2 Pengertian Transkripsi dan Translasi
Gen memberi perintah untuk membuat protein tertentu.
Tetapi gen tidak membangun protein secara langsung. Jembatan antara DNA dan
sintesis protein adalah RNA. RNA secara kimiawi serupa dengan DNA, terkecuali
bahwa RNA mengandung ribose, bukan deoksiribosa, sebagai gulanya dan memiliki
basa nitrogen urasil, dan bukan timin.
Transkripsi merupakan sintesis RNA berdasarkan arahan
DNA. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama, dan informasinya tinggal
ditranskripsikan atau disalin, dari satu molekul ke molekul lain. Molekul RNA
yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari instruksi-instruksi
pembangun-protein dari gen itu. Jenis molekul RNA ini disebut RNA mesenjer
(mRNA), karena molekul ini membawa pesan dari DNA ke peralatan
pensintesis-protein dari sel tersebut.
Translasi merupakan sintesis polipeptida yang
sesungguhnya, yang trejadi berdasarkan arahan mRNA. Selama tahapan ini terdapat
perubahan bahasa: Sel tersebut harus menerjemahkan (mentranslasi) urutan basa
molekul mRNAke dalam urutan asam amino polipeptida. Tempat-tempat translasi ini
ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur
asam amino menjadi rantai polipeprtida.
Walaupun mekanisme dasar transkripsi dan translasi
serupa untuk prokariota dan eukariota, terdapat suatu perbedaan penting dalam
aliran informasi genetik di dalam sel-sel tersebut. Karena bakteri tidak
memiliki nukleus, DNA-nya tidak tersegregasi dari ribosom dan perlengkapan
pensintasis-protein lainnya. Transkripsi dan translasi dikopel (dipasangkan),
dengan ribosom menempel pada ujung depan molekul mRNA sewaktu transkripsi masih
terus berlangsung.
Sebaliknya, sel eukariotik, selubung nukleus
memisahkan transkripsi dan translasi dalam ruang dan waktu. Transkripsi terjadi
di nukleus, dan mRNA dikirim ke sitoplasma, di mana translasi terjadi. Tetapi
sebelum mRNA itu meninggalkan nukleus, transkrip-transkrip RNA eukariotik
dimodifikasi dengan berbagai cara untuk menghasilkan mRNA akhir yang fungsional.
Dengan demikian, dalam proses dua-langkah ini, transkrip gen eukariotik
menghasilkan pra-mRNA, dan pemrosesan RNA menghasilkan mRNA akhir.
Gambar Perbedaan sintesis protein (a) prokariotk dan
(b) eukariotik
2.3 Triplet Nukleutida dalam kode genetik
Triplet basa nukleotida merupakan unit terkecil dengan
panjang seragam yang dapat mengkode seluruh asam amino. Jika setiap susunan
yang terdiri dari tiga basah berurutan menentukan satu asam amino, akan ada 64
kemungkinan kata kode yang lebih dari cukup untuk menentukan semua asam amino
tersebut. Aliran informasi dari gen ke protein didasarkan pada kode triplet
:perintah genetic untuk rantai poipeptida ditulis dalam DNA sebagai satu deret
yang terdiri dari kata-kata tiga nukleotida.
Sel tidak dapat secara langsung mentranslasi gen
menjadi asam amino. Langkahnya adalah transkripsi, dimana selama transkripsi
gen tersebut menentukan ururtan triplet basa disepanjang molekul mRNA. Untaian
ini disebut untaian cetakan, karena untaian ini memberikan cetakan untuk menata
urutan nukleotida dalam transkrip RNA. DNA yang ada dapat menjadi untaian
cetakan dibeberapa daerah dalam suatu molekul DNA, sementara di daerah lain di
sepanjang heliks ganda untai komplementerlah yang berfungsi sebagai cetakan
untuk sintesis RNA.
Molekul mRNA lebih merupakan komplementer daripada
identik dengan cetakan DNA nyakarena basa RNA disusun pada cetakan tersebut
berdasarkan aturan pemasangan basa. Pasangan ini serupa dengan pasangan yang
terbentuk selama replikasi DNA, kecuali bahwa U, RNAuntuk mengganti T,
berpasangan dengan A. Dengan demikian, apabiala untai DNA ditranskripsi,
triplet basa ACC dalam DNA menyediakan cetakan uintuk UGG dalam molekulmRNA
terasebut. Triplet basa mRNA ini disebut kodon.
Gambar Kode
triplet
Gambar Kamus Kode genetik
2.4 Sintesis dan Pemrosesan RNA
RNA mesenjer, pembawa informasi dari DNA ke peralatan
pensintesis-protein sel, ditranskripsi dari untai cetakan suatu gen. enzim yang
disebut RNA polimerase membuka pilinan kedua untai DNA sehingga terpisah dan
mengaitkannya bersama-sama nukleotida pasangan-basa pada saat nukleotida-
nukleotida ini membentuk pasangan-basa di sepanjang cetakan DNA. RNA polimerase
dapat menambahkan hanya ke ujung 3’ dari polimer yang sedang tumbuh. Dengan
demikian, molekul RNA memanjang dalam arah 5’→ 3’. Urutan nukleotida spesifik
di sepanjang DNA menandai di mana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri.
Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit traskripsi.
Bakteri hanya memiliki satu tipe RNA polimerase yang
mensintesis tidak saja mRNA tetapi juga tipe RNA lain yang berfungsi dalam
sintesis protein. Sebaliknya, eukariota memiliki tiga tipe RNA polimerase dalam
nukleusnya, diberi nomor I, II, dan III. Tipe yang digunakan untuk sintesis
mRNA ialah RNA polimerase II.
Transkripsi memiliki tiga tahapan sebagai berikut:
A. Pengikatan RNA polimerase dan inisiasi transkripsi
Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan
mengawali transkripsi disebut promoter. Suatu promoter mencakup titik-awal
transkripsi dan biasanya membentang beberapa lusin pasangan nukleotida “upstream”
dari titik-awal. Promoter ini juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks
DNA yang digunakan sebagai cetakan.
Dalam prokariota, RNA polimerase itu sendiri secara
khusus mengenali dan mengikatkan dirinya dengan promoternya. Sebaliknya, dalam
eukariota, suatu kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi menjadi
perantara antara pengikatan polimerase dan insiasi transkripsi. Hanya setelah
faktor transkripsi tertentu diikat pada promoter barulah RNA polimerase
mengikatkan diri pada promoter tersebut. Susunan yang lengkap antara faktor
transkripsi dan RNA polimerase yang mengikatkan diri pada promoter disebut
kompleks inisiasi transkripsi. Begitu polymerase terikat kuat pada DNA promoter,
kedua untai DNA mengulur dan enzim mulai mentranskripsi untai cetakannya.
Gambar inisial transkripsi pada
promoter eukariotik
B. Elongasi untai RNA
Pada saat Rna bergerak di sepanjang DNA, RNA it uterus
membuka pilinan heliks-ganda tersebut, memperlihatkan kira-kira 10-20 basa DNA
sekaligus untuk berpasangan dengan nukleotida RNA. Enzim ini menambahkan nukleotida ke ujung 3’
dari molekul RNA yang sedang tumbuh begitu enzim itu berlanjut di sepanjang
heliks-ganda tersebut. Pada saat sintesis RNA berlangsung, heliks-ganda DNA
terbentuk kembali dan molekul RNA batu akan lepas dari cetakan DNA-nya.
Transkripsi berlanjut pada laju kira-kira 60 nukleotida per detik pada
eukariota.
C. Terminasi transkripsi
Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase
mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang
ditranskripsi yakni, suatu urutan RNA berfungsi sebagai sinyal terminasi yang
sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada
akhir sinyal terminasi; ketika polimerase mencapai titik tersebut polimerase
melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariota polymerase ini terus
melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam pra-mRNA. Pada titik
yang lebih jauh kira-kira 10-35 nukleotida, pra-mRNA ini dipotong hingga
terlepas dari enzim tersebut. Tempat pemotongan pada RNA juga merupakan tempat untuk
penambahan ekor poli(A)−salah satu langkah pemrosesan RNA.
Gambar
transkripsi
2.5 Pemrosesan RNA
Enzim-enzim dalam nukleus eukariotik memodifikasi
pra-mRNA dalam berbagai cara sebelum pesan genetiknya disampaikan ke
sitoplasma. Selama pemrosesan RNA ini, kedua ujung transkrip primer biasanya
diganti.
Setiap ujung molekul pra-mRNA dimodifikasi dengan cara
tertentu. Ujung 5’, ujung yang pertama dibuat selama transkripsi, segera
ditutup dengan bentuk nukleotida guanin (G) yang termodifikasi. Ujung 5’ ini
memiliki sedikitnya dua fungsi penting. Pertama, ujung unu melindungi mRNA dari
perombakan oleh enzim hidrolitik. Kedua, setelah mRNA mencapai sitoplasma,
ujung 5’ ini berfungsi sebagai bagia dari tanda “lekatkan di sini” untuk
ribosom.
Ujung lain molekul mRNA, ujung 3’, juga dimodifikasi
sebelum pesannya meninggalkan nukleus. Pada ujung 3’ ini suatu enzim
menambahkan ekor poli(A) yang terdiri atas 30 hingga 200 nukleotida adenin.
Seperti tutup 5’, Ekor poli(A) ini menghambat (menginhibisi) degradasi RNA dan
membantu ribosom melekat padanya. Ekor poli(A) ini juga tampaknya mempermudah
ekspor mRNA dari nukleus. Tahap yang paling mengagumkan dari pemrosesn RNA di
dalam nucleus eukariotik adalah pemindahan sebagian besar molekul RNA yang
mula-mula disintesis−pekerjaan potong dan−tempel yang disebut penyambungan RNA
(RNA splicing). Panjang rata-rata unit transkripsi di sepanjang moleku
DNA eukariotik adalah 8000 nukleotida, sehingga transkrip RNA primer juga di
sepanjang itu. Tetapi hanya dibutuhkan kira-kira 1200 nukleotida untuk mengkode
protein yang ukuran rata0rata asam aminonya 400. Ini berarti bahwa sebagian
besar gen eukariotik dan transkrip RNA-nya memiliki rentangan nukleotida
bukan-pengkode, disebut intron. Daerah lain disebut ekson, karena daerah ini
akhirnya diekspresikan−artinya ditranslasi menjasi asam amino.
RNA polymerase mentranskripsi intron maupun ekson dari
DNA, yang menciptakan molekul terlalu besar. Intron dipotong dan ekson
bergabung menjadi satu untuk membentuk suatu molekul mRNA dengan urutan
pengkode yang kontinu.
Sinyal-sinyal untuk penyambungan RNA merupakan urutan
nukleotida pendek pada ujung-ujung intron. Partikel yang disebut
ribonukleoprotein nukleus kecil (snRNP), mengenali tempat-tempat penyambungan
ini. RNA dalam partikel snRNP disebut RNA nukleus kecil (snRNA).
2.6 Translasi
Dalam proses translasi suatu sel menginterpretasi
suatu pesan genetic dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa
serangkaian kodon di sepanjang mRNA, interpreternya adalah RNA transfer (tRNA).
Fungsi tRNA adalah mentrasfer asam – asam amino dari kolam sitoplasma ke
ribosom. Ribosom menambahkan tiap asam amino yang dibawa tRNA keujung rantai
polipeptida yang sedang tumbuh.
Beriku gambar proses translasi:
a. Struktur dan Fungsi tRNA
Seperti mRNA dan tipe RNA seluler lain, molekun RNA
transfer ditranskripsi dari cetakan DNA. Pada sel eukariotik, seperti mRNA,
tRNA dibuat di dalam nucleus dan harus diangkut dari nucleus ke sitoplasma,
tempat terjadinya translasi. Baik pada sel prokariotik maupun eukariotik, tiap
molekul tRNA digunakan berulang kali, mengambil desain asam aminonya dalam
sitosol, menyimpan muatan ini di ribosom, dan meningglkan ribosom untuk
mengambil muatan lainnya.
Molekul tRNA terdiri atas untai tunggal RNA yang
panjangnya hanya 80 nukleotida. Untai RNA melipat ke belakang terhadap dirinya
sendiri membentuk molekul dengan struktur tiga dimensi yang diperkuat interaksi
antara bagian-bagian yang berbeda dari rantai nukleotida. Basa-basa nukleotida
di daerah tertentu dari untai tRNA membentuk ikatan hydrogen dengan basa-basa
komplementer dari daerah lain. Berikut meru[akan gambar RNA transfer :
b. Sintetase tRNA Aminoasil
Pengikatan kodon-antikodon sebenarnya merupakan bagian
kedua dari dua tahap pengenalan yang dibutuhkan untuk translasi suatu pesan
genetic yang akurat. Prngikatan ini harus didahului oleh pemasangan yang benar
antara tRNA dengan asam amino. tRNA yang mengikatkan diri pada kodon mRNA yang
menentukan asam amio tertentu, harus membawa hanya asam amino tersebut ke
ribosom. Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim
spesifikyang disebut sintetase tRNA-aminoasil. Tempat aktif dari tiap tipe
sintetase tRNA aminoasil hanya cocok untuk kombinasi asam amino dan tRNA yang
spesifik. Enzim sintetase ini mengkatalisis penempelan kovalen dari asam amino
pada tRNA-nya dalam suatu proses yang digerakkan oleh hidrolisis ATP. tRNA
aminoasil yang dihasilkan dilepaskan dari enzim tersebut dan membawa asam aminonya
ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh didalam ribosom.
Berikut merupakan gambar sintetase tRNA-aminoasil
menggabungkan asam amino spesifikke tRNA:
Gambar Sintetase tRNA-aminoasil
c. Ribosom
Ribosom memudahkan pemasangan yang spesifik antara
antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Ribosom tersusun dari
subunit kecil dan subunit besar, subunit tersebut dibangun oleh protein-protein
dan molekul RNA yang disebut RNA ribosom. Pada eukariotik, subunit tersebut
disintesis di nucleus. Gen RNA ribosom pada DNA kromosomal ditranskripsi, dan
RNA tersebut diproses dan disusun dengan protein-protein yang diambil dari
sitoplasma. Sub unit ribososm yang dihasilkan kemudian diekspor melaui
pori-pori nucleus ke sitoplasma. Baik pada eukariota maupun prokariota, subunit
besar dan kecil bergabung untuk membentuk ribosom fungsional hanya ketika kedua
subunit tersebut terikat pada molekul mRNA. Karena sebagian sel mengandung
ribuan ribosom, rRNA merupakan tipe RNA yang paling banyak.
Walaupun ribosom eukariota dan prokariota mirip dalam
struktur dan fungsinya, ribosom eukariota sedikit lebih besar dan sedikit
berbeda dengan ribosom prokariota dalam komposisi molekulernya. Perbedaan
tersebut memiliki pengaruh medis yang penting. Obat-obat tertentu dapat
melumpuhkan ribosom prokariota tanpa menghambat kemampuan ribosom eukariota
membuat protein. Obat ini termasuk tetrasiklin dan streptomisin, digunakan
sebagai antibiotic untuk melawan infeksi bakteri.
Struktur suatu ribosom mereflesikan fungsinya untuk
mengumpulkan mRNA dengan tRNA pembawa asam amino. Selain satu tempat pengikatan
pengikatan untuk mRNA, tiap ribosom memiliki tiga tempat pengikatan untuk tRNA.
Berikut merupakan gambar anatomi ribosom:
d. Tiga Pembentukan Polipeptida
1) Inisiasi
Tahap inisiasi dari translasi membawa bersama-sama
mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua
subunit ribosom. Pertama subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada mRNA dan
tRNA inisiator khusus.
Berikut Gambar
Inisiasi translasi
2) Elongasi
Pada tahap ini asam amino ditambahkan satu per satu
pada asam amino pertama. Tiap penambahan mengakibatkan partisipasi beberapa
protein yang disebut factor elongasi. Berikut merupakan tahapan atau siklus
elongasi transkripsi:
Gambar siklus elongasi translasi
3) Terminasi
Merupakan tahap akhir translasi.
Berikut merupakan gambar dari tahap terminasi
1. ketika suatu ribosom mencapai
suatu kodon terminasi pada untai mRNA, tempat A pada ribosom itu menerima suatu
protein yang disebut paktor pelepas sebagai ganti tRNA.
2. Faktor pelepasan menghidrolisis
antara ikatan tRNA didalam tempat P dan asam amino terakhir dirantai
polipeptida. Polipeptida ini kemudian dilepaskan dari ribosom.
3. Kedua submit ribosom dan komponen
penyusun yang lain terdisosiasi.
BAB III
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan dapat ditarik kesimpulan
sebagai berikut:
1. Transkripsi memiliki tiga tahapan, yaitu pengikatan
RNA polymerase dan inisiasi, elongasi untai RNA, dan terminasi transkripsi.
2. RNA mesenjer, pembawa informasi dari DNA ke
peralatan pensintesis-protein sel, ditranskripsi dari untai cetakan suatu gen.
enzim yang disebut RNA polimerase membuka pilinan kedua untai DNA sehingga
terpisah dan mengaitkannya bersama-sama nukleotida pasangan-basa pada saat
nukleotida- nukleotida ini membentuk pasangan-basa di sepanjang cetakan DNA.
3. Translasi memiliki tiga tahapan, yaitu inisiasi,
elongasi, dan terminasi.
4. Pada tahap elongasi translasi terdapat tiga faktor
elongasi, yaitu pengenalan kodon, pembentukan ikatan peptida, dan translokasi.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, Neil A, & Reece,
Jane B. 2008. Biologi 1 Ed. 8. Jakarta: Erlangga
Wapedia.
2009. Perbedaan DNA RNA. Blog
Info Sehat. Selasa 25 Agustus 2009 jam 05.00. Manado
Campbell,
N.A, J.B. Reece, and L.G. Mitchell, 2000. Biology. 6th ed. Addison Wesley Longman Inc.
No comments:
Post a Comment