Pengertian Sintesis Protein, Tahapan, Fungsi, dan Contohnya

Sintesis protein atau biosinteis protein merupakan proses di mana sel membangun protein. Istilah ini kadang-kadang digunakan untuk merujuk hanya pada translasi protein tetapi lebih sering merujuk pada proses multi-langkah, dimulai dengan sintesis asam amino dan transkripsi yang kemudian digunakan untuk translasi. Peristiwa-peristiwa berikut biosintesis meliputi modifikasi pasca-translasi dan pelipatan protein.

Selama dan setelah sintesis, rantai polipeptida sering terlipat untuk mengasumsikan struktur sekunder dan tersier asli. Ini dikenal sebagai pelipat protein. Asam amino adalah monomer yang dipolimerisasi untuk menghasilkan protein. Sintesis asam amino adalah serangkaian proses biokimia (jalur metabolisme) yang membangun asam amino dari sumber karbon seperti glukosa. Tidak semua asam amino dapat disintesis oleh setiap organisme, misalnya manusia dewasa harus memperoleh 8 dari 20 asam amino dari makanannya.

Sintesis Protein

Sintesis protein (protein synthesis) atau biosintesis protein adalah proses pembentukan partikel protein dalam bahasan biologi molekuler yang didalamnya melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA. Sintesis protein terjadi di dalam ribosom (juga nukleus) dengan menghasilkan protein yang non-spesifik atau sesuai dari mRNA yang di translasi.

Pengertian Sintesis Protein

Sintesis protein adalah serangkaian proses pembentukan partikel protein dalam bahasan biologi molekuler yang melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA. Sehingga dapat dikatakan bahwa molekul DNA merupakan sumber pengkodean pada asam nukleat untuk menjadi asam amino penyusun protein tapi tidak terlibat secara langsung dalam prosesnya.

Sintesis protein merupakan suatu proses pencetakan protein dalam sel. Sifat enzim (protein) yang menjadi pengendali dan penumbuh karakter makhluk hidup ditentukan oleh jumlah jenis, dan urutan asam amino penyusunnya. Selain DNA, sintesis ini juga melibatkan RNA dan ribosom.

Pengertian Sintesis Protein Menurut Para Ahli

Adapun definisi sinteis protein menurut para ahli, antara lain:

Advances in Microbial Physiology (2018)

Biosintesis protein adalah konsumen energi kimia terbesar karena aminoasilasi tRNA membutuhkan dua ATP, perpanjangan polipeptida membutuhkan dua GTP (Persamaan. 3), dan banyak protein dapat dibuat dari satu spesies RNA tunggal.

Thought

Sintesis protein dilakukan melalui proses yang disebut translasi. Setelah DNA ditranskripsi menjadi molekul messenger RNA (mRNA) selama transkripsi, mRNA harus diterjemahkan untuk menghasilkan protein. Dalam terjemahan, mRNA bersama dengan transfer RNA (tRNA) dan ribosom bekerja bersama untuk menghasilkan protein.

Tahapan Sintesis Protein

Sintesis protein yang melibatkan translasi urutan basa nukleotida mRNA ke dalam bahasa urutan asam amino dapat dibagi ke dalam tahapan berikut:

• Persyaratan Komponen

Sintesis protein dapat dianggap sebagai pabrik biokimia (biochemical factory) yang beroperasi pada ribosom. Karena pabrik bergantung pada pasokan bahan baku untuk menghasilkan produk akhir, sintesis protein juga memerlukan banyak komponen.

• Asam amino

Protein adalah polimer asam amino. Dari 20 asam amino yang ditemukan dalam struktur protein, setengahnya (10) dapat disintesis oleh indera manusia. Sekitar 10 asam amino esensial harus disediakan melalui makanan. Sintesis protein dapat terjadi hanya ketika semua asam amino yang dibutuhkan untuk protein tertentu tersedia.

Jika ada kekurangan dalam pasokan makanan dari salah satu asam amino esensial, translasi berhenti. Oleh karena itu, perlu bahwa persediaan dalam manfaat makanan biasa dari asam amino esensial, dalam jumlah yang cukup, karena merupakan prasyarat untuk sintesis protein. Mengenai prokariota, tidak ada persyaratan asam amino, karena semua 20 disintesis dari komponen anorganik.

• Ribosom

Ribosom yang aktif secara fungsional adalah pusat atau pabrik untuk sintesis protein. Ribosom juga dapat dianggap sebagai meja kerja transalsi. Ribosom adalah struktur kompleks besar (70S untuk prokariota dan 80S untuk eukariota) dari protein dan RNA ribosom.

Setiap ribosom terdiri dari dua subunit, yakni satu besar dan satu kecil. Ribosom fungsional memiliki dua situs— Situs A dan situs P. Setiap situs mencakup kedua subunit.Situs A untuk pengikatan aminoasil tRNA dan situs P untuk pengikatan peptidil tRNA, selama translasi.

Beberapa penulis menganggap situs A sebagai situs akseptor dan situs P sebagai situs donor. Dalam kasus eukariota, ada situs lain yang disebut situs yang ada atau situs E. Dengan demikian, eukariota mengandung tiga situs (A, P dan E) pada ribosom.

Ribosom terletak di fraksi sitosom sel. Mereka ditemukan dalam hubungan dengan retikulum endoplasma kasar (RER) untuk membentuk kelompok RER — ribosom, tempat terjadinya sintesis protein. Istilah polyribosome (polysome) digunakan ketika beberapa ribosom secara bersamaan mentranslasi pada mRNA tunggal.

• Messenger RNA (mRNA)

Informasi spesifik yang diperlukan untuk sintesis protein yang diberikan ada pada mRNA. DNA telah meneruskan informasi genetik dalam bentuk kodon ke mRNA untuk ditransalsi ke dalam urutan protein.

• Transfer RNA (tRNA)

tRNA membawa asam amino, dan menyerahkannya ke rantai peptida yang sedang tumbuh. Asam amino terikat secara kovalen dengan tRNA pada ujung 3′. Setiap tRNA memiliki tiga urutan basa nukleotida — antikodon, yang bertanggung jawab untuk mengenali kodon (basa komplementer) mRNA untuk sintesis protein.

Pada manusia, ada sekitar 50 tRNA berbeda sedangkan pada bakteri sekitar 40 tRNA ditemukan. Beberapa asam amino (terutama yang memiliki banyak kodon) memiliki lebih dari satu tRNA.

• Sumber energi

Baik Adenosina trifosfat (ATP) dan guanosin trifosfat (GTP) diperlukan untuk pasokan energi dalam sintesis protein. Beberapa reaksi melibatkan pemecahan ATP atau GTP, masing-masing, untuk AMP dan GMP dengan pembebasan pirofosfat. Masing-masing dari reaksi ini mengkonsumsi dua fosfat berenergi tinggi (setara dengan 2 ATP).

• Faktor Protein

Proses translasi melibatkan sejumlah faktor protein. Ini diperlukan untuk inisiasi, perpanjangan dan penghentian sintesis protein. Faktor protein lebih kompleks pada eukariota dibandingkan dengan prokariota.

• Aktivasi Asam Amino

Asam amino diaktifkan dan melekat pada tRNA dalam reaksi dua langkah. Sekelompok enzim — yaitu aminoasil tRNA sintetase — diperlukan untuk proses ini. Enzim ini sangat spesifik untuk asam amino dan tRNA yang sesuai.

Asam amino pertama kali melekat pada enzim yang memanfaatkan ATP untuk membentuk enzim-AMP-asam amino kompleks. Asam amino kemudian ditransfer ke ujung 3 t dari tRNA untuk membentuk aminoasil tRNA

• Sintesis Protein Yang Sebenarnya

Sintesis protein atau polipeptida terjadi pada ribosom (bukan polyribosom). mRNA dibaca dan sintesis polipeptida berlangsung dari ujung terminal-N ke terminal terminal-C. mRNA prokariotik adalah polikistronik, karena mRNA tunggal memiliki banyak daerah pengkodean yang mengkode polipeptida yang berbeda. Sebaliknya, mRNA eukariotik adalah monosistronik, karena ia mengkode polipeptida tunggal.

Dalam kasus prokariota, translasi dimulai sebelum transkripsi gen selesai. Dengan demikian, transkripsi dan translasi secara simultan dimungkinkan. Hal ini tidak terjadi pada organisme eukariotik karena transkripsi terjadi pada nukleus sedangkan translasi terjadi pada sitosol.

Selanjutnya, transkrip primer (hnRNA) yang terbentuk dari DNA harus menjalani beberapa modifikasi untuk menghasilkan mRNA fungsional.

Sintesis protein relatif sederhana dalam kasus prokariota dibandingkan dengan eukariota. Translasi dalam eukariota dijelaskan secara singkat di sini, bersama dengan beberapa karakteristik yang relevan dari biosintesis protein prokariotik. Translasi yang tepat dibagi menjadi tiga tahap — inisiasi, perpanjangan (elongasi), dan penghentian (seperti yang dilakukan untuk transkripsi).

Inisiasi Translasi pada Eukariota:

Inisiasi translasi pada eukariota adalah kompleks, melibatkan setidaknya sepuluh faktor inisiasi eukariotik (elFs). Beberapa elF berisi beberapa (3-8) subunit. Proses inisiasi terjemahan dapat dibagi menjadi empat langkah.

1. Disosiasi ribosom
2. Pembentukan kompleks pra-inisiasi 43S
3. Pembentukan kompleks inisiasi 48S
4. Pembentukan kompleks inisiasi 80S

Inisiasi terjemahan dalam prokariota:

Pembentukan kompleks inisiasi translasi pada prokariota tidak serumit eukariota. Subunit ribosom 30S terikat pada faktor inisiasi 3 (IF-3) dan melekat pada kompleks ternary IF-2, formyl met-tRNA dan GTP.

Faktor inisiasi lain yaitu IF-I juga berpartisipasi dalam pembentukan kompleks pra-inisiasi. Pengakuan kodon inisiasi AUG dilakukan melalui urutan Shine-Dalgarno. Unit ribosom 50S sekarang terikat dengan unit 30S untuk menghasilkan kompleks inisiasi 70S pada prokariota.

Perpanjangan (Elongasi) Translasi:

Ribosom memperpanjang rantai polipeptida dengan penambahan asam amino berurutan. Urutan asam amino ditentukan oleh urutan kodon dalam mRNA tertentu. Elongasi, proses siklik yang melibatkan faktor perpanjangan tertentu (EF), dapat dibagi menjadi tiga langkah. Yaitu;

1. Ikatan aminoasil — tRNA ke situs-A
2. Pembentukan ikatan peptide
3. Translokasi

Penggabungan asam amino:

Diperkirakan sekitar enam asam amino per detik dimasukkan selama perpanjangan translasi dalam eukariota. Dalam hal prokariota, sebanyak 20 asam amino dapat dimasukkan per detik. Dengan demikian proses sintesis protein / polipeptida dalam terjemahan terjadi dengan kecepatan dan akurasi yang tinggi.

Pengakhiran (Termiasi) Translasi:

Terminasi adalah proses yang sederhana jika dibandingkan dengan inisiasi dan perpanjangan. Setelah beberapa siklus perpanjangan, menggabungkan asam amino dan pembentukan protein spesifik / molekul polipeptida, salah satu sinyal berhenti atau terminasi (UAA, UAG dan UCA) mengakhiri polipeptida yang sedang tumbuh.

Kodon terminasi yang bertindak sebagai sinyal berhenti tidak memiliki tRNA spesifik untuk diikat. Ketika kodon terminasi menempati situs-ribosom, faktor pelepasan yaitu eRF mengenali sinyal stop. Kompleks eRF-GTP, terkait dengan enzim peptidiltransferase, memecah ikatan peptida antara polipeptida dan tRNA yang menempati lokasi-P.

Dalam reaksi ini, molekul air ditambahkan. Hidrolisis ini melepaskan protein dan tRNA dari situs-P. Ribosom 80S terdisosiasi untuk membentuk subunit 40S dan 60S yang didaur ulang. mRNA juga dirilis.

Chaperone dan Pelipatan Protein

Konformasi tiga dimensi protein penting untuk fungsi biologisnya. Beberapa protein dapat secara spontan menghasilkan konformasi aktif yang benar, mis. ribonuklease didenaturasi. Namun, sebagian besar protein dapat mencapai konformasi yang benar, hanya melalui bantuan protein tertentu yang disebut chaperone.

Chaperone adalah protein peredam panas (awalnya ditemukan sebagai respons terhadap peredam panas). Mereka memfasilitasi dan mendukung interaksi pada permukaan polipeptida untuk akhirnya memberikan konformasi spesifik protein. Pengiring dapat secara reversibel mengikat daerah hidrofobik dari protein yang tidak dilipat dan zat antara yang terlipat.

Mereka dapat menstabilkan zat antara, mencegah pembentukan zat antara yang salah, dan juga mencegah interaksi yang tidak diinginkan dengan protein lain. Semua aktivitas Chaperone ini membantu protein untuk mencapai konformasi kompak dan aktif secara biologis. Chaperone dikategorikan ke dalam dua kelompok utama yaitu Sistem Hsp70 dan Sistem chaperonin.

Ini adalah rakitan oligomer besar yang membentuk struktur di mana protein terlipat dimasukkan. Sistem chaperonin terutama memiliki Hsp60 dan Hsp10 yaitu 60 kDa Hsp dan 10 kDa Hsp. Chaperonin diperlukan pada bagian selanjutnya dari proses pelipatan protein, dan sering bekerja dalam kaitannya dengan sistem Hsp70.

Modifikasi Protein Pasca-Translasi 

Protein yang disintesis dalam translasi, dengan demikian, tidak fungsional. Banyak perubahan terjadi di polipeptida setelah dimulainya sintesis atau, paling sering, setelah sintesis protein selesai.

Modifikasi ini termasuk pelipatan protein, pemangkasan oleh degradasi proteolitik, penyambungan intein dan perubahan kovalen yang secara kolektif dikenal sebagai modifikasi pasca-translasi.

Fungsi Sintesis Protein

Sintesis protein bertujuan untuk membentuk protein yang dapat dimanfaatkan oleh tubuh.  Protein termasuk salah satu komponen penting yang menyusun tubuh makhluk hidup. INi merupakan molekul kecil di dalam sel, dan mereka diperlukan untuk semua struktur dan fungsi di dalam sel.

Tanpa mereka, sel kita tidak bisa melakukan pekerjaan mereka dan kita akan mati. Seperti furnitur di rumah kita, protein aus seiring berjalannya waktu, sehingga sel-sel kita terus membuat protein baru melalui proses sintesis protein.

Contoh Protein

Secara garis besar, fungsi protein bisa dibagi dalam dua kelompok besar yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja pada tingkat molekular. Jika tulang dan kitin merupakan beton, maka protein struktural merupakan dinding batu-batanya.

Beberapa protein struktural, yang memiliki fungsi sebagai pelindung, contohnya yaitu a dan b- keratin yang terdapat pada kulit, rambut, dan kuku. Protein struktural lain yang juga berfungsi sebagai perekat, contohnya adalah kolagen.

Demikianlah tadi serangkain penjelasan serta pengulasan yang bisa kami tuliskan kepada segenap pembaca terkait dengan pengertian sintesis protein menurut para ahli, proses tahapan, fungsi, dan contohnya. Semoga melalui materi ini bisa memberikan wawasan dan menambah pengetahuan bagi pembaca sekalian. Trimakasih,