Sintesis Protein Lengkap

Sintesis protein adalah proses pencetakan protein dalam sel. Sifat enzim (protein) sebagai pengendali dan penumbuh karakter makhluk hidup ditentukan oleh jumlah jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya.^Rujukan Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh ADN (Asam Dioksiribose Nukleat). Sintesis protein meliputi dua langkah, yaitu transkripsi dan translasi

SINTESIS PROTEIN

DNA

• DNA adalah rantai doble heliks berpilin yang terdiri atas polinukleotida. Berfungsi sebagi pewaris sifat dan sintesis protein.
• Struktur DNA (Deoxyribose Nucleic Acid) disusun oleh Nukleotida yang tersusun atas

1. gugus Deksiribosa( gula dengan 5 Carbon )
2. gugus fosfat (PO4)
3. basa nitrogen.(A-T,G-S)

• Bentuk DNA adalah rantai double heliks berpilin ke kanan.
• Dalam DNA terdapat struktur-struktur di atas.
• Namun, jika diambil 1 lempeng yang mengandung ikatan fosfat, gula dan basa nitrogen, maka lempeng tersebut disebut nukleotida.
• Jika plat itu hanya basa nitrogen dan gula saja maka disebut nukleosida.
• Maka, DNA adalah polimer dari nukleotida.

Double Helix of DNA

• adenine(A), guanine (G), thymine(T), cytocine(C),
• phosphate(P)
• Gula deoksiribosa pada DNA merupakan gula lima karbon yang kehilangan 1 atom oksigen.
• Gula deoksiribosa memegang basa nitrogen pada atom karbon nomor 1, sedangkan atom C nomor 5 berikatan dengan gugus fosfat.
• Gugus fosfat ini saling berikatan dengan gugus fosfat lainnya membentuk ikatan fosfodiester.
• Karena DNA merupakan rantai ganda dan atom-atom karbon mempunyai aturan diatas untuk mengikat basa nitrogen dan gugus fosfat maka satu rantai DNA terlihat berdiri tegak sedangkan rantai pasangannya justru terbalik.
• Maka pada notasi penulisan kode genetik DNA, ditulis 5’-kode genetik-3’, sedangkan untuk rantai pasangannya justru ditulis 3’-kode genetik-5’. Pengaturan ini disebut konfigurasi antiparalel.
• Ada 2 kelompok basa nitrogen yang berikatan pada DNA yaitu

1. Purin, terdiri dari basa nitrogen adenine dan guanin.
2. Pirimidin, terdiri dari basa nitrogen sitosin dan timin . pada RNA, timin diganti dengan urasil.

• Basa Purin selalu berpasangan dengan basa pirimidin melalui ikatan hidrogen.
• Adenine selalu berpasangan dengan hymine melalui 2 ikatan hidrogen sedangkan cytosine berpasangan dengan guanine melalui 3 ikatan hidrogen.

REPLIKASI DNA



Replikasi DNA berarti penggandaan. Ada 3 model replikasi DNA yaitu :

1. Model konservatif. Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA bereplikasi tanpa memisahkan rantai-rantainya.
2. Model semi konservatif. Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA berpisah kemudian bereplikasi.
3. Model dispersi. Model ini menyatakan bahwa DNA terpecah menjadi potongan-potongan yang kemudian bereplikasi.

Meselson dan Stahl membuktikan bahwa DNA bereplikasi sesuai model semi-konservatif.

Proses replikasi terbagi atas 3 tahap:

1. Inisiasi
2. Elongasi
3. Terminasi

1. Inisiasi. Replikasi tidak berlangsung pada titik acak pada DNA namun berlangsung pada awal yang disebut tempat awal replikasi. Protein inisiator menempel pada daerah tersebut kemudian berikatan menyebatkan rantai heliks terbuka untuk menunjukkan satu rantai yang digunakan untuk membangun rantai baru.
2. Elongasi. DNA polimerase bertugas untuk memasangkan basa nitrogen baru dengan rantai DNA lama sehingga terbentuklah rantai DNA yang baru. DNA polymerase menambahkan basa-basa baru ke ujung 3 rantai yang ada, kemudian mereka mensintesis dari arah 5’ ke 3’ dengan menyediakan rantai basa pasangan untuk cetakan. Triplet AUG merupakan sinyal untuk memulai proses sintesis, sehingga triplet ini dinamakan kodon start.
3. Terminasi. Replikasi berakhir saat DNA polimerase mengenali daerah basa nitrogen yang diulang-ulang, daerah ini disebut telomer.Maka terbentuklah rantai DNA yang baru.

• Pada Sintesis protein, salah satu rantai DNA akan dikodekan oleh mRNA.
• Rantai yang dikodekan tersebut disebut DNA Sense atau DNA template, sedangkan rantai pasangannya yang tidak dicetak disebut DNA Antisense atau DNA Komplementer.
• Triplet kode-kode genetik DNA yang dikodekan oleh mRNA disebut kodogen.

RNA

Berbeda dengan DNA, RNA merupakan rantai panjang lurus yang berfungsi dalam sintesis protein. Terdapat 3 jenis RNA yaitu:

1. mRNA(messenger RNA atau RNA duta/RNAd), bertugas untuk mengkodekan kode genetik dari DNA untuk sintesis protein. Terdapat di anak inti.sel. Triplet kode genetik pada mRNA disebut kodon.
2. tRNA(transfer RNA atau RNAt), bertugas untuk mencocokkan triplet yang ada pada mRNA dengan protein yang sesuai. Terdapat di sitoplasma. Triplet kode genetik pada tRNA disebut antikodon.
3. rRNA(ribosomal RNA atau RNAr), bertugas untuk memasangkan kodon mRNA dengan antikodon tRNA dan menggeser rantai-rantai supaya terbentuk polipeptida(protein). Terdapat di ribosom.

Struktur RNA(ribosenucleic acid) yaitu

1. Gula 5 karbon ribosa.
2. Gugus fosfat.
3. Basa nitrogen

Yang persis sama dengan basa nitrogen DNA namun pada mRNA thymine diganti dengan urasil.

PRA SINTESIS PROTEIN

• Sebelum sintesis protein dilakukan, perlulah diadakan persiapan yang menyeluruh, salah satunya pemasangan asam amino pada salah satu ujung tRNA.
• Asam amino harus diikatkan pada salah satu ujung tRNA dengan antikodon yang benar, namun protein ini sesuai dengan kodon bukan antikodon.
• Enzim yang melakukan proses ini adalah enzim tRNA aminoasil sintetase.
• Enzim ini mengikatkan asam amino pada bagian sisi asam amino kemudian tRNA dengan antikodon spesifik untuk asam aminonya.
• tRNA dan asam amino berikatan pada enzim sebelum akhirnya dilepaskan.

SINTESIS PROTEIN

• 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 terdiri dari 3 tahapan besar yaitu:

1. Transkripsi
2. Translasi
3. Sinresa Protein

1. Transkripsi.

• DNA membuka menjadi 2 rantai terpisah.
• Karena mRNA berantai tunggal, maka salah satu rantai DNA ditranskripsi (dicopy).
• Rantai yang ditranskripsi dinamakan DNA sense atau template dan kode genetik yang dikode disebut kodogen.
• Sedangkan yang tidak ditranskripsi disebut DNA antisense/komplementer.
• RNA Polimerase membuka pilinan rantai DNA dan memasukkan nukleotida-nukleotida untuk berpasangan dengan DNA sense sehingga terbentuklah rantai mRNA.
• Contoh transkripsi:

2. Translasi

• mRNA / RNAd yang sudah terbentuk keluar dari anak inti sel menuju rRNA.
• Disana mRNA masuk ke rRNA / RNAr diikuti oleh tRNA / RNAt.
• Ketika antikodon pada tRNA cocok dengan kodon mRNA kemudian rantai bergeser ke tengah.
• Kodon mRNA berikutnya dicocokkan dengan tRNA kemudian asam amino yang pertama berikatan dengan asam amino kedua. tRNA pertama keluar dari rRNA.
• Proses ini berlangsung hingga kodon stop, ribosom subunit besar dan kecil terpisah, mRNA dan tRNA keluar dari ribosom.

DAFTAR KODON

Kodon stop : UAA,UAG, UGA

Rumus cepat:mRNA=DNA komplementer=DNA antisense=kode protein
tRNA=DNA template=DNA sense=kodogen. Berikut ini adalah gambar proses sintesis protein.

Karakter kode genetik :

• Kode genetik ini mempunyai banyak sinonim, sehingga hampir semua asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon.
• Contohnya , tiga asam amino (arginin, serin dan leusin) masing-masing mempunyai 6 kodon sinonim.
• Tetapi untuk banyak kodon sinonim yang menyatakan asam amino yang sama, dua basa permulaan dan triplet adalah tetap sedangkan basa ketiga dapat berlainan.
• Contohnya , semua kodon yang dimulai dengan SS memperinci prolin (SSU, SSS, SSA dan SSG) dan semua kodon yang dimulai dengan AS memperinci treonin (ASU, ASS, ASA dan ASG).
• Fleksibilitas dalam nukleotida dari suatu kodon ini dapat menolong membuat sekecil mungkin akibat adanya kesalahan.
• Tidak ada tumpang tindih, artinya tiada satu basa tunggal pun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon, sehingga 64 kodon itu semua berbeda-beda nukleotidanya.
• Kode genetik dapat mempunyai dua arti, yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino.
• Contohnya, kodon UUU biasanya merupakan kode untuk fenilalanin, tetapi bila ada streptomycin dapat pula merupakan kode untuk isoleusin, leusin atau serin.
• Kode genetik tidak mempunyai tanda untuk menarik perhatian, artinya tiada sebuah kodon pun yang dapat diberi tambahan tanda bacaan.
• Kodon AUG disebut juga kodon permulaan, karena kodon ini memulai sintesa rantai polipeptida.
• Beberapa kodon dinamakan kodon non-sens (tak berarti) karena kodon-kodon ini tidak merupakan kode untuk salah satu asam amino pun, misalnya UAA, UAG dan UGA.
• Kode genetik itu ternyata universal karena kode yang sama berlaku untuk semua macam mahluk hidup.

• 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.
5. 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.
6. Kodon sinnonimus memiliki perbedaan pada urutan basa ketiga.

Beberapa sifat dari kode triplet diantaranya :
Kode Genetik

• 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.
• 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: 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). Tidak tumpang tindih, artinya tiada satu basa tungggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon, sehingga 64 itu berbeda-beda nukleotidanya. Kode genetik dapat mempunyai dua arti yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino.

• Semenjak tahun 1960an semakin nyata bahwa ada paling sedikit tiga residu nukleotida DNA diperlukan untuk mengkode untuk masing-masing asam amino. Empat huruf kode DNA (A, T, G, dan C) dalam grup dua huruf menghasilkan 42 =16 kombinasi yang berbeda, tidak cukup untuk mengkode 20 asam amino. Empat basa tiga huruf menghasilkan 43 =64 kombinasi yang berbeda. Genetik eksperimen awal membuktikan bahwa tidak hanya kode genetik atau kodon untuk asam amino berupa susunan tiga huruf (triplet) dari nukleotida tetapi juga bahwa kodon tidak tumpang-tindih dan tidak ada jeda antara kodon residu asam amino yang berurutan. Susunan asam amino protein kemudian digambarkan oleh suatu susunan yang linier dari kodon triplet yang berdekatan. Kodon yang pertama pada susunan metapkan suatu kerangka pembacaan(reading frame), di mana kodon yang baru memulai pada setiap tiga residu nukleotida. Pada skema ini, ada tiga kerangka pembacaan yang mungkin untuk setiap urutan DNA yang diberi, dan masing-masing secara umum akan memberi suatu urutan berbeda terhadap kodon.

• Pada tahun 1961 Marshall Nirenberg dan Heinrich Matthaei mengumumkan hasil observasi yang mengusulkan terobosan pertama. Mereka menginkubasi polyribonucleotide polyuridylate sintetis (poly(U) yang didesign) dengan ekstrasi E. coli, GTP, dan campuran 20 asam amino dalam 20 tabung berbeda. Pada masing-masing tabung suatu asam amino yang berbeda diberi label secara radioaktif. Poly(U) dapat dikatakan sebagai mRNA tiruan yang berisi triplet UUU berurutan, dan triplet ini harus mempromosikan sintesis polipeptida hanya dari salah satu 20 asam amino yang berbeda –yang dilabel dengan triplet UUU. Suatu polipeptida radioaktif dibentuk di dalam salah satu dari 20 tabung, yang berisi fenilalanin radioaktif. Nirenberg dan Matthaei menyimpulkan bahwa triplet UUUcocok untuk fenilalanin. Pendekatan yang sama mengungkapkan bahwa polyribonucleotide polycytidylate atau poly(C) sintetis mengkode formasi.
• Polipeptida yang hanya berisi prolina (polyproline), dan ilyadenylate atau poly(A) mengkode polylysine. Dengan demikian triplet CCC mengkode daftar prolina dan triplet AAA untuk lisina. Polinukleotida sintetik yang digunakan dalam eksperimen dibuat sedemikian dengan aksi fosforilase polinukleotida, menganalisis formasi polimer RNA dari ADP, UDP, CDP dan GDP. Enzim ini tidak memerlukan template polimer dan membuat polimer dengan sebuah komposisi basa bahwa secara langsung mencerminkan konsentrasi yang relatif dari precursor nukleotida 5'-diphosphate di dalam medium. Jika fosforilase polynukleotida diperkenalkan dengan UDP, hal ini hanya poly(U). Jika diperkenalkan dengan suatu campuran dari lima bagian ADP dan satu CDP, akan membuat polimer di mana 65 residu adalah adenylate dan 61sytidylate. Polimer acak seperti itu mungkin memiliki banyak triplet urutan AAA, sedikit triplet AAC, ACA, dan CAA, beberapa triplet ACC, CCA, dan CAC, dan sangat sedikit; triplet CCC (Tabel 26-1). Dengan penggunaan mRNA tiruan yang berbeda yang dibuat dari fosforilase polinukleotida dari campuran permulaan ADP, GDP, UDP, dan CDP yang berbeda, komposisi basa triplet yang mengkode hampir semua asam amino diidentifikasi segera.

Semoga artikel ini bermanfaat bagi pembacanya.