biosintesis protein


BIOSINTESIS PROTEIN

A.    PROTEIN

Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”) adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang sulfur serta fosfor.

Protein merupakan salah satu bio-makromolekul yang penting perananya dalam makhluk hidup. Setiap sel dalam tubuh kita mengandung protein, termasuk kulit, tulang, otot, kuku, rambut, air liur, darah, hormon, dan enzim. Pada sebagian besar jaringan tubuh, protein merupakan komponen terbesar kedua setelah air. Diperkirakan 50% berat kering sel dalam jaringan hati dan daging terdiri dari protein. Sedangkan dalam tenunan daging segar sekitar 20%.

Protein ditemukan dalam berbagai jenis bahan makanan, mulai dari kacang-kacangan, biji-bijian, daging unggas, seafood, daging ternak, sampai produk susu. Buah dan sayuran memberikan sedikit protein. Pemilihan sumber protein ini harus bijaksana, karena banyak makanan yang tinggi protein juga tinggi lemak dan kolesterol. Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua kelompok besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja pada tingkat molekular.

Beberapa protein struktural, fibrous protein, berfungsi sebagai pelindung, sebagai contoh a dan b-keratin yang terdapat pada kulit, rambut, dan kuku. Sedangkan protein struktural lain ada juga yang berfungsi sebagai perekat, seperti kolagen. Protein dapat memerankan fungsi sebagai bahan struktural karena seperti halnya polimer lain, protein memiliki rantai yang panjang dan juga dapat mengalami cross-linking dan lain-lain. Selain itu protein juga dapat berperan sebagai biokatalis untuk reaksi-reaksi kimia dalam sistem makhluk hidup. Makromolekul ini mengendalikan jalur dan waktu metabolisme yang kompleks untuk menjaga kelangsungan hidup suatu organisma. Suatu sistem metabolisme akan terganggu apabila biokatalis yang berperan di dalamnya mengalami kerusakan.

 

B.     SINTESIS PROTEIN

Tahap-tahap dalam sintesis protein, secara garis besar dibagi menjadi 2, yaitu transkripsi dan translasi. Baik transkripsi maupun translasi, masing-masing dibagi dibagi lagi menjadi 3 tahap, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.

Transkripsi

Transkripsi adalah proses sintesis RNA dengan menggunakan DNA sebagai cetakan. DNA berlaku sebagai arsitek yang merancang pola penyusunan protein sedangkan RNA yang akan menjadi duta sebagai pembawa informasi genetik berupa kode kode genetik atau kodon-kodon.

RNA hasil transkripsi salah satunya adalah m RNA yang akan berperan sebagai cetakan protein. Basa mRNA akan membetuk rangkaian kodon  (adalah rangkaian 3 basa yang berdampingan pada mRNA yang menyandikan satu asam amino). Pesan genetik mRNA diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino berdasarkan sandi genetik.

  • Hal yang perlu diketahui pada proses transkripsi :
    • Promotor site, adalah titik awal proses transkripsi dimana promotor merupakan rangkaian nukleotida yang dikenali oleh transkriptase /enzim RNA Polimerase dan  tempat melekat dan mulainya proses transkripsi. Pada promotor ditemui 3 titik penting yang berkaitan dengan proses transkripsi, yaitu:

–       Titik isyarat awal, merupakan daerah yang menunjukkan faktor sigma. Yang memberitahukan bahwa dihilir ada  utas DNA yang harus ditranskrip sikan

–       Daerah penempelan, dihilir ditemukan suatu tempat daerah pelekatan enzim transkriptase yang tersusun oleh 7 pasangan basa dengan rangkaian konsensus yang kadang sering disebut kotak pribnow ( pasangan basa AT ) ps bs kaya akan A-T yang lebih mudah terdenaturasi ( lebih mudah membuka pilinan double heliks ) dibandingkan ps bs G-C.

–       Titik awal transkripsi, Merupakan nukleotida DNA pertama yang ditranskripsikan kedalam nukleotida RNA. Pada titik pelekatan ini transkripstase akan berasosiasi erat dengan DNA dan Ribonuleotide akan masuk untuk berpasangan dengan utas cetakan. Titik permulaan biasanya  (90%) merupakan suatu basa Purin

  • Enzim RNA Polimerase, sering disebut dengan RNA Transkriptase untuk membedakannya dengan RNA yang bertugas dalam proses Replikasi.Enzim ini sering dijadikan model suatu organisme. Enzim ini tersusun atas struktur yang kompleks (tersusun atas  +  15 subunit – subunit) aktif yang disebut Holoenzim. Holoenzim terdiri dari enzim inti dan faktor σ (sigma ).

–       Enzim inti : Mengkatalisis sintesis RNA

–       Faktor σ (sigma ) : Mengenali tanda awal transkripsi yang terdapat pada utas DNA cetakan.

–       Sub unit – sub unit ini tidak disatukan dengan ikatan kovalen tetapi dengan ikatan sekunder

  • Antisense ( – ) strand. DNA adalah double strand pada proses transkripsi salah satu dari utas DNA akan menjadi cetakan/template. Sedangkan utas yang satunya akan menjadi utas pendamping  (utas antipararel) bagi utas cetaka. Rangkaian nukleotida RNA yang disintesis merupakan utas anti pararel terhadap utas cetakan atau sama dengan utas pendamping. Utas cetakan disebut Antisense strand (-). Utas yang tidak digunakan sebagai cetakan disebut Antisense strand (+).
  • Terminator. Rangkaian nukleotida pada DNA yang mengisyaratkan bahwa transkripsi harus berakhir. Semua terminator pada prokariot mengandung rangkaian polidrom , tepat sebelum titik penutup. Polidrom adalah dua rangkaian pasangan nukleotida yang terpasang terbalik yang dipisahkan oleh rangkaian nukleotida dengan jarak kecil. Titik penutup adalah pasangan basa AT. Terminator akan menghasilkan RNA dengan struktur pada ujungnya berupa jepitan rambut yang terbentuk akibat adanya pasangan antipararel antara nukleotida ulang terbalik. Disamping itu terbentuk juga utas /rangkaian poli U. Utas jepit rambut berfungsi untuk mengurangi kecepatan atau bahkan menghentikan kerja transkriptase menjelang proses akhir transkripsi.
  • Terminologi / Tahap transkripsi
    • Inisiasi
    • Elongasi
    • Terminasi

1. Inisiasi

Proses penempelan kompleks RNA polimerase pada promotor site.

2. Elongasi

Setelah terjadi proses inisiasi subunit σ (faktor sigma) akan melepaskan diri dan sintesis RNA dilanjutkan oleh Core enzim (enzim yang tidak mengandung faktor sigma) menggunakan utas cetakan arah 51 – 31 dan membutuhkan 4 macam nukleosida (ribonukleosida 51trifosfat) yaitu : r-ATP, r-CTP, r-GTP, r-UTP.

3. Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai ditemukannya tanda untuk berhenti. Tanda terminasi yang sederhana adalah bagian DNA yang dengan urutan basa GC disebut palidrome dan diikuti oleh bagian DNA yang kaya akan basa AT. Bila genom tidak mengandung palidrome maka terminasi menggunakan protein Rho.

 Translasi

Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik oleh tRNA ke dalam urutan asam amino. Translasi menjadi tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.

1. Inisiasi

Tahap inisiasi terjadi jika adanya tiga komponen, yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom.  mRNA yang keluar dari nukleus menuju sitoplasma di datangi oleh ribosom, kemudian mRNA masuk ke dalam “celah” ribosom. Ketika mRNAmasuk ke ribosom, ribosom “membaca” kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan dagingnya adalah “ribosomnya”.

Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misalnya kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah ribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.

2. Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar mRNA lebih masuk, guna membaca kodon II. Misalnya kodon II UCA, yang segera diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil membawa asam amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan serine membentuk dipeptida.

Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG, segera diterjemahkan oleh antikodon CUC sambil membawa asam amino glisin. tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam amino glisin dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribosom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.

Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.

3. Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s