Sintesis Protein

Sintesis protein merupakan suatu proses dimana asam amino digabung menjadi satu rantai polipeptida atau protein. Asam amino yang terdapat pada setiap organism terdiri atas 20 macam asam amino. Proses sintesis protein berlangsung di Ribosom dan melibatkan DNA (Deoyribonucleic acid) dan RNA (Ribonucleic acid) serta enzim yang turut berperan dalam membantu terjadinya proses sintesis protein ini.

A. Komponen Sintesis Protein

1.    1.  DNA (Deoxyribonucleic acid)

Pada proses sintesis protein, DNA berfungsi menyimpan informasi genetik yang berupa gen. Gen ini merupakan bagian dari ruas pada DNA yang berfungsi mengkode polipeptida. DNA sendiri merupakan rantai double helix yang dipilin mengelilingi protein histon yang disebut dengan superpoiing yang kemudian membentuk kromosom yang merupakan bentuk dari pengemasan dari DNA tersebut. Dua rantai DNA ini bersifat anti parallel (arah berlawanan). DNA berasal dari sub unit yang dinamakan dengan  nukeotida yang dibentuk oleh fosfat, gula deoxyribose, dan basa nitrogen. Pada DNA memiliki 4 macam basa nitrogen, yaitu Adenin (A), Timin (T), Guanin (G), dan sitosin (C). Struktur dari DNA yakni pada bagian tepi terdiri dari gula pentose (Deoxyribosa) yang berikatan dengan gugus phosphate (PO4) dengan ikatan phosphodiester. Sedangkan pada bagian tengah terdiri dari basa nitrogen yang saling berikatan dengan ikatan hidrogen yang lemah.

2.      2. RNA (Ribonucleic acid)

Berbeda dengan DNA, RNA tersusun dari gula Ribosa. Basa nitrogen yang terdapat pada RNA terdapat 4 macam, yaitu Adenin (A), Urasil (U), Guanin (G), dan sitosin (C). berdasarkan tipenya, RNA terdiri atas:

a.       mRNA (Messenger RNA) yang berperan membawa informasi genetik menuju ke ribosom. mRNA dibentuk di dalam Nucleus (inti sel) dalam proses transkripsi dan kemudian keluar menuju sitoplasma melalui nuclear pores. Pada mRNA terdapat rantai dengan urutan 3 basa nitrogen yang dinamakan dengan codon. Untuk kodon start yaitu AUG (Methionine) dan untuk kodon stop yaitu UAA, UAG, atau UGA.

b.      rRNA (Ribosomal RNA), yang berasosia (bersama) dengan protein membentuk ribosom.

c.       tRNA (Transfer RNA) yang berperan mentransfer asam amino ke ribosom. Pada tRNA terdapat 3 basa nitrogen yang disebut dengan antikodon. Pada ujung tRNA mengikat asam amino.

B. Proses Sintesis Protein

Proses sintesis protein dilakukan oleh ribosom. Sintesis protein terjadi melalui 2 tahap, yakni transkripsi dan translasi. Pada sel eukariot, proses transkripsi terjadi di dalam nucleus (inti sel) dan proses translasi terjadi di sitoplasma. sedangkan pada sel prokariotik, proses transkripsi dan translasi terjadi di sitoplasma karena pada sel prokariot tidak memiliki nucleus (inti sel).

Gambar Proses Sintesis Protein

1.      Transkripsi

Tahap pertama dari sintesis protein adalah transkripsi yakni pross pencetakan mRNA oleh DNA template. Transkripsi ini merupakan tahap awal sebelum terjadinya proses translasi kode genetik menjadi protein (polipeptida). Pada sel eukariotik, transkripsi terjadi di dalam nucleus, sedangkan pada sel prokariotik terjadi di sitoplasma.

Pada transkripsi ini dimulai dengan membukanya rantai DNA. Salah satu rantai DNA berfungsi sebagai template untuk mencetak rantai mRNA. Setelah rantai DNA membuka, nukleotida mRNA yang bebas yang berada di nucleus basa nitrogennya menempel pada DNA template dan akan menghasilkan mRNA yang nantinya dinamakan dengan kodon. Kodon ini merupakan suatu kode genetik yang berfungsi untuk mengkode jenis dari asam amino tertentu yang diperlukan pada sintesis protein.

Dalam pembentukan setiap molekulnya selalu diawali dengan kodon start, yakni AUG (Methionine) dan akan berakhir pada kodon stop, yakni UGA, UAA, UAG. Pada proses ini dibantu oleh enzim RNA Polymerase. Akan tetapi sebelum terbentuk mRNA, terlebih dulu terjadi proses pembentukan Pre-mRNA yang berasal dari intron dan ekson di dalam nucleus. Ekson merupakan sequence DNA yang dapat diterjemahkan, sedangkan intron merupakan sequence DNA yang tidak dapat diterjemahkan dan hanya terdapat pada sel eukariotik. Pada proses ini, intron yang tidak diterjemahkan akan dilepaskan sedangkan ekson yang sebelumnya bersebelahan dengan intron akan bergabung pada ekson yang lain yang membentuk molekul mRNA. Setelah terbentuk, mRNA akan bergerak keluar menuju ke sitoplasma melalui nuclear pores.

2.      Translasi

Proses ini terjadi di dalam sitoplasma oleh Ribosom. Pada translasi ini terjadi  proses penerjemahan kode genetik yang dibawa mRNA oleh tRNA dengan cara mengikat satu asam amino yang sesuai dengan tRNA. Setiap tRNA (anti kodon) hanya dapat mengikat satu jenis asam amino yang sesuai dengan yang dikodekan oleh kodon.

Proses ini dimulai dengan mRNA yang berada di sitoplasma yang kemudian bergabung sub unit kecil Ribosom dan kemudian sub unit besar akan menempel. Kemudian tRNA yang berikatan dengan asam amino tertentu sesuai dengan yang dikodekan akan bergabung pada kodon mRNA. Ketika kodon dan anti kodon ini berpasangan, selanjutnya akan terjadi proses pencocokan antara keduanya dan menghasilkan asam amino. Langkah tersebut dilakukan oleh tRNA yang mengikat jenis asam amino yang lain terus menerus secara bergantian. Apabila terjadi ketidakcocokan, maka tidak akan terjadi proses penerjemahan. Setelah asam amino yang telah dibawa oleh tRNA bergabung dengan mRNA di Ribosom, maka akan terjadi ikatan antar asam amino yang membentuk polipeptida (protein) yang nantinya akan digunakan dalam proses metabolisme.

Gambar Proses Translasi

C. Perbedaan Proses Sintesis Protein pada Sel Eukariotik dan Sel Prokariotik

Sel Eukariotik                                        Sel Prokariotik

 Sintesis protein pada sel eukariotik, tahap transkripsi terjadi di dalam inti sel karena terdapat membrane inti dan tahap translasi terjadi di sitoplasma proses transkripsi dan translasi lebih rumit dibandingkan dengan sintesis protein yang terjadi pada sel prokariotik. Sedangkan sintesis protein pada sel prokariotik, tahap transkripsi dan translasi terjadi di sitoplasma karena pada sel prokariotik tidak memiliki membran inti. Proses translasi pada sel prokariotik dapat terjadi pada saat proses transkripsi belum tuntas serta prosesnya lebih simple daripada sintesis protein yang terjadi pada sel eukariotik.