SINTESIS PROTEIN

 1. KODE GENETIK

Gen tertentu membawa informasi yang dibutuhkan untuk membuat protein dan informasi itulah yang disebut sebagai kode genetik. Dengan kata lain, kode genetik adalah cara pengkodean urutan nukleotida pada DNA atau RNA utnuk menentukan urutan asam amino pada saat sintesis protein. Informasi pada kode genetik ditentukan oleh basa nitrogen pada rantai DNA yang akan menentukan susunan asam amino.

Dalam tahun 1968 nirenberg, khorana dan Holley menerima hadiah nobel untuk penelitian mereka yang sukses menciptakan kode-kode genetik yang hingga sekarang kita kenal. Seperti kita ketahui asam amino dikenal ada 20 macam. Yang menjadi masalah bagaimana 4 basa nitrogen ini dapat mengkode 20 macam asam amino yang diperlukan untuk mengontrol semua aktifitas sel?
Para peneliti melakukan penelitian pada bakteri E. Coli mula mula digunakan basa nitrogen singlet maka diper oleh 4 asam amino saja yang dapat diterjemahkan padahal ke 20 asam amino ini harus diterjemahkan semua agar protein yang dihasilkan dapat digunakan, kemudian para ilmuwan mencobalagi dengan kodon duplet dan baru dapat untuk menterjemahlkan 16 asam amino ini pun belum cukup juga. Kemudian dicoba dengan triplet dan dapat menterjemahkan 64 asam amino hal ini tidak mengapa sekalipun melebihi 20 asam amino toh dari 64 asam amino yang diterjemahkan ada yang memilii simbul/fungsi yang sama diantaranya (kodon asam assparat(GAU dan GAS) sama dengan asam- asam tirosin(UAU,UAS) sama juga dengan triptopan(UGG) bahkan ini sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusan selain itu dari 20 asam amino diantaranya ada yang berfungsi sebagai agen pemotong gen atau tidak dapat bersambung lagi dengan doubel helix asam amino yang berfungsi sebagai agen pemotong gen diantaranya (UAA,UAG,UGA)
beberapa sifat dari kode triplet diantaranya :
1. kode genetik ini mempunyai banyak sinonim sehingga hampir setiap asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon. Contoh semua kodon yang diawali dengan SS memperinci prolin,(SSU,SSS,SSA dan SSG) semua kodon yang diawali dengan AS memperinci treosin(ASU,ASS,ASA,ASG).
2. tidak tumpang tindih,artinya tiada satu basa tungggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon,sehingga 64 itu berbeda-beda nukleotidanya.
3. kode genetik dapat mempunyai dua arti yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino.
4. kode genetik itu ternyata universal

Tiap triplet yang mewakili informasi bagi suatu asam amino tertentu dinyatakan sebagai kodon.Kode genetika bersifat degeneratif dikarenakan 18 dan 20 macam asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon, yang disebut kodon sinonimus.Hanya metionin dan triptofan yang memiliki kodon tunggal.Kodon sinonimus tidak ditempatkan secara acak, tetapi dikelompokkan.Kodon sinnonimus memiliki perbedaan pada urutan basa ketiga.

2. SITESIS PROTEIN

anatomi-ribosom

Ada banyak tahapan antara ekspresi genotip ke fenotip.Gen-gen tidak dapat langsung begitu saja menghasilkan fenotip-fenotip tertentu.Fenotip suatu individu ditentukan oleh aktivitas enzim (protein fungsional).Enzim yang berbeda akan menimbulkan fenotip yang berbeda pula.Perbedaan satu enzim dengan enzim yang lain ditentukan oleh jumlah jenis dan susunan asam amino penyusun protein enzim.Pembentukan asam amino ditentukan oleh gen atau DNA.
Ekspresi gen merupakan proses dimana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein.Dogma sentral mengenai akspresi gen, yaitu DNA yang membawa informasi genetik yang ditrnaskripsi oleh RNA, dan RNA diterjemahkan menjadi polipeptida.Ekspresi gen merupakan sintesis protein yang terdiri dari dua tahap, yaitu tahap pertama urutan rantai nukleotida tempale (cetakan) dari suatu DNA untai ganda disalin untuk menghasilkan satu rantai molekul RNA.Proses ini disebut transkripsi dan berlangsung di inti sel.Tahap kedua merupakan sintesis pilopeptida dengan urutan spesifik berdasarkan rantai RNA yang dibuat pada tahap pertama.Proses ini disebut translasi.

Transkripsi

transkripsi-dan-translasi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan atau sense, sedangkan rantai DNA komplemennya disebut rantai antisense.Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi.
RNa dihasilkan dari aktivitas enzim RNA polimerase.Transkripsi terdiri dari tiga tahap, yaitu inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), dan terminasi (pengakhiran) rantai RNA.

Transkripsi merupakan proses pembentukan RNA-m dari DNA yang terjadi di dalam nukleus. RNA-m inilah yang nantinya berperan sebagai pembawa pesan dari DNA menuju ribosom agar informasinya dapat diolah menjadi protein.

DNA memiliki rantai ganda (double helix), padahal RNA merupakan rantai tunggal. Jadi pada proses transkripsi hanya salah satu rantai DNA saja yang akan membentuk RNA. Rantai pembentuk DNA adalah rantai antisense atau template, sedangkan rantai yang tidak membentuk disebut rantai sense.

Kita misalkan rantai DNA di bawah ini.

Rantai sense dan antisense memiliki basa nitrogen yang saling berpasangan. Apabila dalam rantai sense terdapat basa nitrogen adenin (A), maka akan berpasangan dengan timin (T) pada rantai antisense. Apabila pada sense terdapat guanin (G), maka akan berpasangan dengan sitosin (S/C) pada rantai antisense.

Proses transkripsi diawali dengan rantai DNA yang akan terbuka diakibatkan putusnya ikatan hidrogen antar basa nitrogen. Basa-basa nitrogen yang tadinya berpasangan akan saling melepaskan diri karena aktivitas enzim RNA polimerase. Kemudian enzim tersebut juga akan membentuk rantai RNA yang merupakan kebalikan dari basa nitrogen dalam rantai antisense.

Perhatikanlah contoh berikut.

Rantai RNA-m yang terbentuk mirip dengan rantai sense, hanya saja pada RNA-m posisi timin (T) digantikan oleh urasil (U). Apabila telah terbentuk dengan sempurna, rantai tunggal RNA-m ini akan keluar dari nukleus menuju sitoplasma agar dapat diterjemahkan menjadi protein melalui proses translasi.

Inisiasi
Daerah DNA dimana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut promoter.Suatu promoter mencakup titik awal transkripsi dan biasanya membentang beberapa pasangan nukleotida di depan titik awal tersebut.Selain itu, promoter juga menentukan di mana transkripsi dimulai, promoter juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.

Elogasi
Setelah sintesis RNA berlangsung, NDA heliks ganda terbentuk kembali dan molekul RNA baru akan dilepas dari cetakan DNA-nya.Transkripsi berlanjut pada laju kira-kira 60 nukleotida per detik pada sel eukariotik.

Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator.Terminator merupakan suatu urutan DNA yang berfungsi menghentikan proses transkripsi.Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada saat RNA polimerase mencapai titik terminasi.Sedangkan pada sel eukariotik, RNA pilomerase terus melawati titik terminasi.RNA yang telah terbentuk akan terlepas dari enzim tersebut.

Translasi

RNA-m yang telah sampai di sitoplasma akan bergabung dengan ribosom sebagai alat pembentuk protein. Dalam RNA-m basa nitrogen terbagi menjadi kelompok-kelompok beranggotakan 3 basa nitrogen yang disebut kodon. Kodon tersebut merupakan kode untuk asam amino tertentu yang nanti akan dipanggil.

Misalnya saja, kodon ACG akan memanggil asam amino treonin dan kodon GCA akan memanggil asam amino alanin. Asam amino tersebut terikat pada RNA-t yang memiliki basa nitrogen yang dapat berpasangan dengan kodon. Basa nitrogen dalam RNA-t yang dapat berpasangan dengan kodon disebut sebagai antikodon.

Struktur RNA-t

Rantai RNA-m yang telah berikatan dengan ribosom akan memicu datangnya RNA-t yang memiliki antikodon yang sesuai dengan kodon pada RNA-m. RNA-t tersebut datang dengan membawa asam amino yang sesuai dengan kodon yang memanggilnya. Tidak seperti RNA-m yang berupa rantai, RNA-t memiliki struktur mirip dengan daun semanggi dengan ujung bawah merupakan antikodon dan ujung atas membawa asam amino tertentu. Asam-asam amino yang dibawa RNA-t tersebut selanjutnya akan dirangkai untuk membentuk protein.

Perhatikan contoh berikut.

Kesimpulan:

DNA ditranskripsikan membentuk RNA-m

RNA ditranslasikan membentuk protein

inisiasi
Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya RNAd, sebuah RNAt yang memuat asam amino pertma dari polipeptida, dan dua subunit ribosom.Pertama, subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada RNAd dan RNAt inisiator.Di dekat tempat pelekatan ribosom subunit kecil pada RNAd terdapat kodon inisiasi AUG, yang memberikan sinyal dimulainya proses translasi.RNAt inisiator, yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi AUG.
Oleh karenanya, persyaratan inisiasi adalah kodon RNAd harus mengandung triplet AUG dan terdapat RNAt inisiator berisi antikodon UAC yang membawa metionin.Jadi pada setiap proses translasi, metionin selalu menjadi asam amino awal yang diingat.Triplet AUG dikatakan sebagai start codon karena berfungsi sebagai kodon awal translasi.

Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino berikutnya ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin).
Pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul RNAt yang komplemen dengannya.Molekul RNAr dari subunit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkanpolipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.Pada tahap ini polipeptida memisahkan diri dari RNAt tempat perlekatannya semula, dan asam amino pada ujung karboksilnya berikatan dengan asam amino yang dibawa oleh RNAt yang baru masuk.Saat RNAd berpindah tempat, antikodonnya tetap berikatan dengan kodon RNAt.RNAd bergerak bersama-sama dengan antikodon dan bergeser ke kodon berikutnya yang akan ditranslasi.Sementara itu, RNAt yang tanpa asam amino telah diikatkan pada polipeptida yang sedang memanjang dan selanjutnya RNAt keluar dari ribosom.Langkah ini membutuhkan energi yang disediakan oleh hirolisis GTP.Kemudian RNAd bergerak melalui ribosom ke satu arah saja, kodon satu ke kodon lainnya hingga rantai polipeptidanya lengkap.

terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi.Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop.Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, atau UGA.Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.