Protein atau polipeptida merupakan rangkaian Asam Amino. Polipeptida terbentuk berdasarkan urutan basa pada gen (DNA), Maka DNA itulah yang bertanggung jawab menentukkan cetak biru kehidupan. Polipeptida dibentuk berdasarkan perintah DNA. DNA akan menyampaikan informasi genetik menggunakan kode – kode genetik untuk fotosintesis protein.
Sintesis polipeptida dipengaruhi oleh meteri genetik DNA dan RNA. Ada 2 tahap sintesis protein, yaitu transkripsi dan translasi
A. Perangkat Pelaksanaan Sintesis Protein
Bahan baku untuk sintesis protein atau polipeptida adalah asam amino. Ada 20 macam asam amino yang dapat dirangkai membentuk polipeptida.
Proses merangkai asam amino menjadi polipeptida dilakukan didalam ribosom dengan bantuan enzim tertentu. Sintesis protein terdiri dari proses transkripsi dan translasi. Transkripsi meliputi pembentukan RNA-d (RNA duta), RNA-r (RNA ribosom), dan RNA-t (RNA transfer). Untuk membahas proses sintesis protein, berikut di uraikan tentang kode genetika, anti kodon, kodon dan macam amino yang dipesannya.
1. Kode Genetika
Kode genetika terdiri dari 3 urutan basa (3 nukleotida) yang terdapat di sepanjang RNA-d. setiap 3 basa memiliki arti khusus sebagai sandi genetika. Urutan 3 basa atau triplet ini biasa disebut dengan kodon. Misalnya urutan AAU,UCA,GUC dan GUA.
2. Anti Kodon
Anti kodon merupakan komplemen dari kodon, pada bagian ujung RNA-t yang tumpul terdapat urutan basa tertentu yang komplemen terhadap kodon. Jika kodon memiliki urutan CAU maka anti kodon memiliki urutan GUA. Ingat bahwa pada RNA, A akan berpasangan dengan U, sedangkan G berpasangan dengan C.
3. Kodon dan Macam Asam Amino yang dipesannya.
Urutan basa baru bisa terbaca jika terdapat kodon AUG. karenanya, kodon AUG disebut sebagai kodon permulaan atau kodon start. Proses sintesis protein akan berakhir jika terdapat kodon UAA, UAG dan UGA. Karenanya, kodon tersebut disebut sebagi kodon terminasi atau penghenti atau kodon stop.
Kodon yang terbaca pada RNA-d akan di datangi oleh RNA-t yang memiliki anti kodon komplemennya. Karena RNA-t membawa asam amino tertentu, maka kodon tertentu dijawab dengan membawa asam amino tertentu pula. Misalnya, kodon UUU akan menyebabkan RNA-t membawa Fenilalanin datang. Artinya, kodon UUU dibawa oleh asam amino Fenilalanin.
4. Ribisom
Ribosom adalah lokasi utama berlangsungnya sintesis protein. Ribosom yang fungsional terdiri dari ribosom sub unit besar dan sub unit kecil. Suatu ribosom memiliki suatu tempat pengukatan RNA-d dan 3 tempat pengukatan RNA-t yaitu sisi P (peptide), A (asam amino) dan E (exit).
B. Mekanisme Sintesis Protein
Sintesis yang dipengaruhi oleh materi genetika DNA dan RNA ini dapat berlangsung setiap saat di dalam sel makhluk hidup. Ada dua tahap dalam sintesis protein, yaitu transkripsi dan translasi. Bahan bakun utama sintesis polipeptida atau protein adalah gen. gen dalam bentuk DNA terdapat didalam nucleus, sedangkan sintesis protein atau polipeptida berlangsung di dalam ribosom.
DNA membutuhkan perantara yang dapat membawa pesanannya kedalam ribosom. Perantara tersebut berupa RNA-d yang terbentuk melalui transkripsi. Kemudian, pesan yang diterima akan diterjemahkan oleh RNA-t dalam proses translasi.
1. Tahap I: Transkripsi RNA-d
Proses transkripsi berlangsung didalam nucleus. Mula-mula sebagian dari double helix DNA membuka yang diperngarui oleh enzim RNA polymerase. Setelah sebagian membuka, maka RNA-d dibentuk di sepanjang salah satu pita pada DNA itu. Basa pada RNA-d ini komplemen dengan basa penyusun pita DNA itu. Jadi, jika urutan basa pada pita DNA itu adalah CTCGACTAA, maka urutan basa pada RNA-d adalah GAGCUGAUU.
RNA polymerase dapat menambah nukleotida hanya memanjang ke satu arah. Proses transkripsi berlangsung melalui 3(tiga) tahap, yaitu: inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan) dan terminasi (penghentian).
a. Inisiasi (permulaan)
Daerah DNA dimana RNA polymerase melekat dan mengawali transkripsi disebut dengan promoter. Promoter merupakan suatu titik awal transkripsi. Ketika emzim polymerase terikat pada DNA promoter, kedua untai DNA menyiapkan diri, kemudian proses transkripsi dimulai.
b. Elongasi (pemanjangan)
Saat enzim RNA polymerase bergerak disepanjang unit transkripsi DNA, enzim tersebut terus membuka double helix DNA. Kira-kira terdapat 10-20 basa DNA yang berpasangan dengan nukleotida RNA yang terbentuk. Kemudian, RNA polymerase menambahkan nukleotida diujung 3’ molekul RNA.
a. Terminasi (penghentian)
Transkripsi berlangsung sampai RNA polymerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator, yaitu suatu urutan DNA yang berfungsi sebagai penghenti.
Transkripsi DNA akan menghasilkan RNA-d (RNA-duta). Dalam organisme eukariota, RNA-d tidak langsung dapat berfungsi dalam sintesis polipeptida -atau protein, karena masih mengandung segmen-segmen yang tidak berfungsi disebut intron. Sedangkan segmen-segmen yang berfungsi untuk proses sintesis protein disebut ekson.
Didalam nucleus akan terjadi pematangan atau pemasakan RNA-d, yaitu dengan jalan melepaskan segmen-segmen intron dan merangkaikan segmen-segmen ekson. Gabungan segmen-segmen ekson membentuk satu rangkai RNA-d yang mengandung sejumlah kodon untuk penyusunan polipeptida. Rantai RNA-d dikenal sebagai sistron.
2. Tahap II : Translasi (Penerjemahan)
Dalam proses translasi, suatu sel menginterpretasikan suatu pesan genetic dan membentuk polipeptida yang sesuai. Pesan yang diterjemahkan berupa serangkaian kodon disepanjang molekul RNA-d, sedangkan penerjmeahnya adalah RNA-t. RNA-t mentransfer asam-asam amino dari sitoplasma ke ribosom. Asam amino dalam proses sintesis protein perlu di aktivasi terlebih dahulu oleh ATP. Aktivasi ini berlangsung dengan bantuan enzim aminoasil RNA-t sintetase.
Tahap-tahap proses translasi (penerjemahan kodon), sebagai berikut:
a. Mula-mula, DNA (gen) didalam nucleus melakukan transkripsi membentuk RNA-d. informasi genetika pada gen yang diperlukan dicetak dalam bentuk RNA-d, sehingga RNA-d mengandung kodon.
b. RNA-d dikeluarkan dari nucleus dan menuju sitoplasma. Pada sitoplasma, RNA-d didatangi oleh ribosom dan RNA-d tersebut masuk kedalam celahnya.
c. Translasi akan dimulai jika ribosom membawa kodon AUG yang merupakan kodon start. Ketika kodon terbaca ribosom, RNA-t yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. RNA-t masuk ke celah ribosom.
d. Ketika RNA-d masuk ke ribosom, ribosom membaca kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Ribosom yang datang untuk membaca kodon tidak hanya satu, melainkan ada beberapa yang disebut polisom.
e. Ribosom terus bergeser agar RNA-d lebih masuk, guna membaca kodon berikutnya. Misalnya kodon UGU, maka datang RNA-t membawa antikodon ACA dan asam amino sistein. Di dalam ribosom, metionin yang terlebih dahulu terbentuk akan berangkaian dengan sistein dan membentuk dipeptida (terdiri dari asam amino).
f. Ribosom bergeser, dan membaca kodon selanjutnya. Dengan urutan cara yang sama, asam-asam amino membentuk untaian polipeptida.
g. Semua proses dibantu oleh enzim-enzim yang bekerja secara khas (protein tertentu dengan fungsi yang tertentu pula). Satu gen hanya mengontrol sintesis satu macam polipeptida. Jadi, jumlah gen menentukan jumlah macam polipeptida yang dibentuk.
3. Pematangan Protein
Polipeptida yang dibentuk kemudian diproses menjadi protein. Pematangan gugus glukosa terjadi pada lumen RE kasar dan dilakukan pematangan terakhir didalam badan golgi, yang akhirnya dikeluarkan dari sel dengan terbungkus dalam vakuola.
4. Ekspresi Gen
Walaupun sintesis protein berlangsung secara cermat dan teratur, kesalahan tetap saja dapat terjadi. Misalnya dalam proses penerjemahan kode – kode genetik. Hal ini dapat menyebabkan asam amino yang dipesannya juga keliru sehingga protein dan enzim yang disintesis juga salah. Peristiwa ini disebut dengan “ mutasi”.
