Tahapan Sintesis Protein dan Contohnya

Setiap klasifikasi makhluk hidup pastinya membutuhkan makanan untuk mempertahankan hidup sehari-hari. Sebab makanan mengandung zat-zat nutrisi dan penghasil energi yang sangat berguna untuk melakukan aktivitas. Makanan yang masuk melalui mulut selanjutnya akan dicerna pada sistem pencernaan.

Didalam sistem pencernaan setiap zat gizi diserap dengan cara yang berbeda-beda. Salah satunya adalah protein, yang dihasilkan dari proses sintesis protein pada sistem pencernaan. Proses ini terjadi pada setiap makhluk hidup baik yang memiliki organ sederhana maupun yang kompleks.

Sintesis Protein

Sintesis protein adalah proses yang terjadi pada makhluk hidup dalam pencernaan makanan. Sintesis protein mengubah asam amino yang ada pada linear menjadi zat protein didalam tubuh. Proses sintesis protein erat kaitannya dengan DNA, RNA, dan enzim. Dari proses sintesis protein yang dilakukan secara mekanik dan kimiawi akan dihasilkan sebuah protein.

Pada sintesis protein terjadi pembentukan asam amino yang dilakukan oleh DNA dan selanjutnya ditranskrpsikan menjadi RNA. RNA terlibat langsung dalam proses sintesis protein. Secara singkat urutan sintesis protein yaitu pertama dari DNA, lalu RNA, dan terbentuklah protein.

Tahapan Sintesis Protein

Tahapan sintesis protein dipraktekkan oleh Paul Zamecnik untuk pertama kalinya pada tahun 1950. Dengan menggunakan tikus, asam amino radioaktif dimasukkan ke dalam tubuhnya. Kemudian terlihat tempat dimana terjadinya proses sintesis protein.

Setelah itu Paul kembali meneliti bersama dengan Mahlon. Dari penelitiannya ini disimpulkan bahwa molekul RNA t berperan didalam proses sintesis protein. Lalu Francis Crick menemukan bahwa RNA t harus lebih dulu mengenal urutan nukleotida untuk selanjutnya disusun menjadi asam amino.

Dari beberapa penelitian tersebut, ditemukan tiga tahapan umum dari sintesis protein diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Replikasi DNA

Setiap sel yang ada pada makhluk hidup mengalami pembelahan sel. Sel ini dapat membelah menjadi kelipatan dua, lalu menjadi empat, dan seterusnya. Namun sebelum proses pembelahan sel tersebut terjadi terdapat penggandaan komponen sel, salah satunya yaitu DNA. Penggandaan DNA disebut juga sebagai replikasi.

Proses replikasi DNA merupakan tahapan pertama pada sintesis protein. Replikasi DNA terjadi di dalam nukleus sel. Dibantu oleh enzim helikase pada rangkaian DNA, enzim tersebut akan melepas  basa dan juga ikatan hidrogen.

Ketika proses replikasi berlangsung, induk dari DNA akan membentuk anakan DNA yang bentuknya sama persis. Dari sini kita lihat bahwa DNA bertugas membentuk DNA baru.

Berikut adalah beberapa tahapan dari replikasi DNA yang melibatkan enzim dalam proses sintesis protein:

1. Enzim primase membentuk primer dari RNA sebagai awal dari sintesis protein. Lalu dari ujung 3’ RNA primer DNA akan menambahkan basa nitrogen.
2. Pada rantai tunggal DNA lain, DNA polimerase membentuk seluruh kopian DNA yang tumbuh tidak kontinu, yaitu dengan memperpanjang RNA primer.
3. RNA primer akan membentuk segmen-segmen DNA dibeberapa tempat baru yang saling terpisah.
4. DNA polimerase lain menggantikan RNA primer dengan DNA dan enzim ligase dengan menghubungkan ke segmen DNA baru dan akan membentuk salinan DNA. DNA yang terbentuk hasil dari salinan akan menuju ke tahap sintesis protein selanjutnya.

2. Transkripsi

Transkripsi merupakan tahap ketika DNA membentuk RNA dengan cara mengurai kode genetik yang asalnya dari DNA. Tahapan transkripsi akan menghasilkan tiga jenis RNA, yaitu mRNA, tRNA,  dan rRNA.

Transkripsi berlangsung pada sitoplasma, diawali dengan pembukaan rantai ganda dari DNA yang dibantu oleh RNA polimerase. Pada tahap ini rantai tunggal RNA bertugas sebagai sense. Sementara rantai lainnya dari DNA disebut sebagai anti sense.

Pada tahapan transkripsi terbagi lagi menjadi tiga tahapan,  yaitu sebagai berikut:

1. Tahap Inisiasi

Tahap inisiasi disebut juga dengan tahap permulaan. Pada proses replikasi ada daerah yang dinamakan pangkal replikasi, selain itu juga terdapat promoter yang termasuk ke wilayah DNA. Wilayah ini digunakan RNA polimerase untuk melekat dan kemudian melakukan transkripsi.

Selanjutnya RNA akan melekat pada promoter, lalu promoter akan mengikat kumpulan dari protein yang akan diproses, hal ini disebut sebagai faktor transkripsi. RNA polimerase, promoter, dan faktor transkripsi kesatuan ketiganya akan disebut kompleks inisiasi transkripsi. RNA polimerase akan membuka rantai ganda DNA sebelum masuk ke tahapan selanjutnya.

2. Tahap Elongasi

Tahap elongasi diwali dengan membukanya rantai DNA oleh RNA polimerase. Ketika rantai DNA sudah terbuka, maka  RNA selanjutnnya menyusun uraian nukleotida-nukleotida dari RNA dengan ketentuan arah yaitu 5’ ke 3’.  Lalu RNA mengalami pemanjangan diri seiring dengan terbentuknya pasangan DNA dengan basa nitrogen.

Terdapat perbedaan basa nitrogen antara DNA dengan RNA, pada RNA tidak ditemukan timin (T) namun digantikan dengan urasil (U). Urasil akan berpasangan dengan adenin yang ada pada rantai DNA. Selain itu basa guanin akan berpasangan dengan sitosin.

3. Tahap Terminasi

Tahap terminasi merupakan tahap akhir dari tahapan transkripsi. Ketika selesai rantai DNA akan menyatu seperti keadaan semula dan RNA polimerase lepas dari DNA. RNA yang lepas selanjutnya akan membentuk mRNA yang baru.

Pada sel prokariotik RNA hasil transkripsi berperan aktif menjadi mRNA. Namun RNA hasil transkripsi kodenya menjadi mRNA yang akan aktig pada tahapan tertentu. mRNA memiliki beberapa urutan basa nitrogen, pada setiap tiga jenisnya terdapat nukleotida mRNA yang merupakan hasil dari tahapan transkripsi. Lalu hasil itu disebut sebagai triplet atau kodon.

3. Translasi

Translasi atau terjemahan merupakan proses menerjemahkan kode kodon dari mRNA untuk selanjutnya diubah  menjadi asam amino yang membentuk protein. Masing-masing urutan basa nitrogen akan diterjemahkan dengan asam amino yang juga berbeda.

Misalnya ada kodon UUU sebagai asam amino fenilalanin, CGC sebagai asam amino glisin, dan UCA sebagai asam amino serin.

Setidaknya padatahap ini membutuhkan 20 macam asam amino untuk dapat membentuk sebuah protein dari terjemahan kodon mRNA. Kemudian beberapa diantaranya akan menghasilkan rantai polipeptida spesifik yang akan membentuk protein spesifik.

Seperti pada proses transkripsi, translasi juga memiliki tiga tahapan, antara lain yaitu:

1. Tahap Awal

Tahapan translasi diawali dengan unit kecil ribosom yang akan melekat pada mRNA yang membawa kode genetik untuk asam amino tertentu yang akan dibuat. Selain itu unit kecil tersebut juga akan mengikat bagian inisiator dari tRNA.

Molekul dari ribosom juga mengikat 3 molekul yang telah disebut dan membentuk sebuah komplek inisiasi. Lalu molekul tRNA akan mengikat dan memindahkan asam amino yang semula ada di sitoplasma ke ribosom dengan dibantu oleh enzim dan energi GTP. Setiap ujung tRNA akan membawa 1 antikodon dan 1 asam amino, setelahnya asam amino diaktifkan dan dihubungkan antar kodon dan antikodon yang ada pada mRNA.

2. Tahap Pemanjangan

Apabila asam amino telah aktif akan dihubungkan kembali oleh ikatan peptida yang ada di ujung tRNA dan membentuk ikatan polipeptida.

Contohnya yaitu kerika tRNA membawa asam amino fenilalanin, maka antikodonnya adalah AAA. Antikodon ini akan berhubungan dengan kodon UUU mRNA. Pada tahapan ini rantai polipeptida memanjang akibat penambahan asam amino.

3. Tahap Terminasi

Tahap akhir dari translasi yaitu ketika antikodon yang dibawa oleh tRNA bertemu dengan salah satu dari ketiga stop kodon ini, UAA, UGA, dan UAG. Sebab rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan oleh ribosom dan diubah menjadi protein dengan fungsi-fungsi tertentu.

Contoh Protein

Protein merupakan senyawa organik yang merupakan polimer dari monomer asam aminoyang dihubungkan dengan ikatan peptida. Protein adalah hasil dari tahapan panjang sintesis protein. Protein memiliki peran yang penting bagi makhluk hidup, karena didalamnya terdapat kandungan karbon, oksigen, nitrogen, hidrogen, dan sulfur serta fosfor.

Berdasarkan komponen penyusunnya, protein dibagi menjadi tiga macam. Antara lain yaitu protein sederhana, kompleks, dan derivat. Penjelasan dari ketiganya yaitu sebagai berikut:

1. Protein sederhana, merupakan hasil dari hidrolisa total protein yang merupakan campuran dari asam-asam amino.
2. Protein kompleks, terdiri dari asam amino dan komponen lain seperti logam, gugus fosfat, dan lain-lain. Contohnya yaitu hemoglobin, glikoprotein, dan lipoprotein.
3. Protein derivat, merupakan ikatan antara, protein ini berasal dari hidrolisa parsial dari protein albuminosa, dan pepton. Contoh protein ini yaitu albumin, zat serum darah, dan globulin.

Demikianlah tadi artikel yang bisa kami uraikan pada segenap pembaca berkenaan dengan penjelasan dalam jenis tahapan sintesis protein dan contohnya yang mudah untuk ditemukan. Semoga memberi edukasi, referensi, dan literasi bagi semua kalangan.