Makalah Biologi Sel
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
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 hampir 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 merupakan proses terbentuknya protein yang terdiri dari 2 tahap yaitu tahap transkripsi dan tahap 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.
1.2 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini yaitu untuk mengetahui proses sintesis protein yang terjadi melalui translasi dan transkripsi di dalam sel.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Proses Sintesis Protein
Sintesis protein merupakan proses terbentuknya protein yang terdiri dari 2 tahap yaitu tahap transkripsi dan tahap 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.
Gambar 1. Proses sintesis protein
2.2 Transkripsi
Pada organisme eukariot (memiliki dinding inti sel), DNA terdapat pada kromosom, artinya bahwa DNA berada si dalam inti sel. DNA akan tetap berada di dalam sel, sedangkan protein dibuat di dalam sitoplasma. DNA tidak ikut berperan secara langsung dalam pembuatan protein, tetapi pita double helix DNA sangat berperan penting dalam terbentuknya mRNA.
Transkripsi adalah proses pembentukan molekul RNA dari DNA. Proses transkripsi memerlukan kerja sekelompok enzim yang disebut dengan RNA polimerase. Untuk memulai proses ini, dibutuhkan adanya sinyal atau tanda yang berupa gen tertentu. Gen yang menjadi tanda itu adalah kodon AUG. Tempat mulainya transkripsi ini disebut hulu, atau dikodekan dengan bentuk 5`. Proses dimulainya transkripsi dikenal dengan istilah inisiasi. Pada pengakhiran proses transkripsi, ada daerah yang disebut hilir yang sering ditandai dengan bentuk 3`. Proses diakhirinya transkripsi dikenal dengan istilah terminasi. Proses transkripsi selalu berjalan dari hulu ke hilir, artinya selalu berjalan menurut arah 5` ke 3`.
Gambar 2. 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).
DNA memiliki dua untai atau dua pita, pada proses transkripsi hanya satu untai saja yang berfungsi sebagai pencetak RNA. Pita DNA yang mencetak mRNA ini dikenal dengan istilah DNA “sens”. Pita DNA komplementer (pelengkap) lainnya yang tidak mencetak mRNA disebut DNA “antisens”.
Proses antara inisiasi dan terminasi adalah proses pemanjangan atau dikenal dengan proseselongasi. Pita mRNA dengan pita DNA memiliki panjang yang berbeda. Untaian RNA lebih pedek dari pada untaian DNA. Di dalam satu untai DNA double helix bisa terjadi beberapa proses transkripsi yang menghasilkan beberapa untai mRNA.
Informasi yang diterjemahkan dari DNA ke RNA adalah basa nitrogennya. Jika pada untai DNAsens terdapat basa nitrogen adenin (A), maka pada rantai mRNA akan diterjemahkan sebagai basa nitrogen urasil (U). Jika pada untai DNA sens terdapat basa nitrogen guanin (G), maka pada untai mRNA akan diartikan sebagai basa nitrogen sitosin (S). Hal ini berlaku sebaliknya. Untai inisiasi pada DNA-pun akan diterjemahkan menjadi untai terminasi pada mRNA, dan sebaliknya.
mRNA yang telah selesai dicetak (dalam arti telah selesai menerima informasi genetik dari DNA) akan meninggalkan DNA, keluar dari inti sel melalui pori-pori membran inti sel menuju sitoplasma untuk melanjutkan proses translasi. RNA dibuat dari untai DNA. Tahap transkripsi terdiri dari tiga tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.
1) Inisiasi (Permulaan)
Inisiasi dimulai dari prometer yaitu daerah DNA yang merupakan tempat melekatnya 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 terbuka secara berurutan. Enzim RNA polimerase menambahkan nukleotida dari molekul RNA yang sedang tumbuh disepanjang rantai DNA. Setelah sintesis RNA selesai, rantai DNA terbentuk kembali dan molekul RNA baru terlepas dari cetakkannya.
Gambar 3. Tahap elongasi transkripsi
3) Terminasi (Pengakhiran)
Proses transkripsi akan berhenti setelah sampai pada terminator. Terminator adalah urutan DNA yang berfungsi menghentikan transkripsi (kodom terminasi).
2.3 Translasi
Pada proses ini, mRNA telah keluar dari inti sel. Sekali mRNA keluar dari inti sel dan telah berada dalam sitoplasma, maka mRNA akan bergabung dengan satu atau lebih ribosom yang memungkinkan asam-asam amino disusun menjadi rantai polipeptida sesuai dengan kode genetik yang ditugaskan pada rantai mRNA. Jadi proses translasi merupakan proses pemindahan informasi genetik dari RNA ke protein.
Proses translasi dibantu dengan bantuan molekul-molekul perantara lain yang terdapat didalam sitoplasma, yaitu tRNA atau RNA pemindah. tRNA berfungsi untuk mengikat asam amino pada satu ujungnya, sedangkan ujung yang lain mampu mengenal kodon mRNA untuk tempat melekatnya asam amino yang diikatnya.
Asam amino yang terdapat di dalam sitoplasma akan diikat oleh tRNA. Pengikatan ini dibantu dengan menggunakan energi yang berupa ATP (adenin tripospat). ATP berfungsi untuk mengaktifkan asam amino agar siap untuk diangkut ke subunit ribosom.
Gambar 4. Pemindahan kode dari 5′-3′-mRNA menjadi protein
Triplet anti-kodon terdapat pada t-RNA. Triplet ini akan berpasangan dengan triplet kodon sambil membawa sebuah asam amino. misal GUA akan membawa asama amino valin, UAA akan membawa asama amino tirosin. Dan dengan bantuan ribosom asama amino-asama amino tersebut akan digabungkan dengan ikatan peptida menjadi protein.
a. Struktur dan Fungsi tRNA
mRNA dan tipe RNA seluler lain, molekul RNA transfer ditranskripsi dari cetakan DNA. Pada sel eukariotik, seperti mRNA, tRNA dibuat di dalam nukleus dan harus diangkut dari nukleus ke sitoplasma tempat terjadinya translasi. Baik pada sel prokariotik maupun eukariotik, tiap molekul tRNA digunakan berulang kali untuk mengambil desain asam aminonya dalam sitosol dan menyimpan muatan di ribosom, serta meninggalkan 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 merupakan gambar RNA transfer :
Gambar 5. Struktur RNA transfer
a) Struktur dua dimensi dari molekul tRNA yang spesifik untuk asam amino fenilalanin. b) struktur tiga dimensi berbentuk L dari tRNA. c) bentuk yang disederhanakan untuk tRNA . Antikoden secara konvensional ditulis 3’ → 5’ untuk menyesuaikan dengan kodon yang ditulis 5’→ 3’. Untuk pembuatan pasangan basa, untai RNA harus antiparalel, seperti DNA. Contohnya antikodon 3’-AAG-5’ berpasangan dengan kodon mRNA 5’- UUC-3’.
b. Sintesis 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 6. Sintesis 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:
Gambar 7. Anatomi suatu ribosom
2.4 Translasi meliputi tiga tahapan, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi
1. Tahap inisiasi (Permulaan), yaitu mRNA yang telah keluar dari inti sel (nukleus) dan sudah berada di sitoplasma akan bersatu dengan sub unit kecil ribosom. Ribosom akan menempel pada mRNA yang memiliki kodon AUG. Kodon ini merupakan kodon penanda yang menandai akan dimulainya sintesis protein. Kodon AUG adalah kode kodon untuk asam amino metionin. Kodon AUG biasanya ada di ujung 5`. Setelah ditemukan kodon ini, maka akan dilanjutkan dengan tahapan translasi selanjutnya, yaitu tahap elongasi atau perpanjangan.
Gambar 8. Tahap inisiasi translasi
2. Tahap elongasi (Pemanjangan), yaitu tahap setelah kodon AUG ditemukan, tRNA akan membawa asam amino dari sitoplasma yang memiliki kode UAS sebagai terjemahan dari metionin. Setelah metionin diterjemahkan, sub unit besar ribosom akan bersatu dengan sub unit kecil yang membentuk ribosom yang sempurna. Setelah menerjemahkan metionin, kodon-kodon selanjutnya akan terbaca dan akan diterjemahkan dengan cara yang sama. tRNA membawa asam amino masuk ke dalam subunit besar dan melekat pada sisi A,lalu akan dilepaskan pada sisi P. tRNA akan keluar melalui sisi E pada bagian subunit besar ribosom.
Misal setelah AUG terdapat kodon ASG. Maka tRNA akan mencarikan terjemahan dari kodon itu, yaitu UGS, yang berarti kode untuk asam amino treonin. Kodon treonin itu akan diangkut oleh tRNA memasuki bagian sisi A dan melepaskannya pada sisi P. tRNA akan keluar dari ribosom melalui sisi E pada subunit besar untuk membawa asam amino yang lainnya. Demikian proses yang terjadi sampai terbentuk untaian yang cukup panjang, sampai ditemukan kode untuk menghentikan proses ini.
Gambar 9. Tahap elongasi translasi
Keterangan :
a.tRNA membawa antikodon AAA & asam amino (fenilalanin)
b.Antikodon AAA berpasangan dengan kodon mRNA
c.Pembentukan ikatan peptida
d.Pemanjangan rantai polipeptida & ribosom siap menerima tRNA selanjutnya.
3.Tahap terminasi (Penghentian sintesis protein), pada tahap ini terjadi karena terdapat kode-kode yang menandai mRNA untuk menghentikan proses pengangkutan asam amino. Kode-kode itu berbentuk kodon UAA, UAG, atau UGA. Jika salah satu kodon itu ditemukan oleh tRNA, maka secara langsung proses sintesis protein akan terhenti karena tRNA tidak mengikat asam amino kembali.
Setelah selesai tahap terminasi, maka secara otomatis ribosom akan berpisah antara sub unit besar dan sub unit kecilnya, serta asam amino akan membentuk zat lain yang sedang dibutuhkan oleh sel. Sub unit besar dan sub unit kecil akan bersatu kembali jika akan dilakukan proses sintesis kembali. Berikut merupakan gambar proses sintesis protein yang meliputi transkripsi dan translasi sampai terbentuk polipeptida yang berupa rantai.
Gambar 10. Terminasi translasi
BAB III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Sintesis protein merupakan proses terbentuknya protein yang terdiri dari 2 tahap yaitu tahap transkripsi dan tahap 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.
Tahap transkripsi dan translasi terjadi melalui beberapa tahapan yaitu inisiasi (Permulaan), elongasi (Pemanjangan), dan terminasi (Penghentian sintesis protein).
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, Neil A. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga
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
Suryo. 2008. Genetika. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press
http://marwanard.blogspot.com/2011/11/i.html
http://pujoduryatbetta.blogspot.com/2014/03/sintesis-protein.html
https://kamriantiramli.wordpress.com/tag/skema-translasi/
http://mzheru.wordpress.com/2011/03/04/enzim-yang-berperan-dalam-sintesis-protein/
WWW.en.wikipedia.org/wiki/protein-biosynthesis
http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/03/proses-dan-tahapan-sintesis-protein-pengertian-transkripsi-dna-dan-translasi-rna-pembentukan-polipeptida.html
http://konsepbiologi.wordpress.com/2011/09/22/sintesis-protein-transkripsi-translasi/
