Tahapan Proses Sintesis Protein (Urutan Transkripsi dan Translasi Sintesis Protein serta Gambarnya)

Sintesis protein adalah suatu proses yang komplek yang termasuk penerjemahan kode-kode pada RNA menjadi polipeptida. Sintesis protein melibatkan DNA, RNA, ribosom, asam amino, dan enzim. (Slamet Santosa, 2004: 134).

Gambar Tahapan Sintesis Protein

Tempat sintesis protein adalah di dalam inti sel dan ribosom yang membutuhkan bahan dasar asam amino.

Pada tingkat biokimia, protein sangatlah penting. Protein merupakan pembentuk sel, bagian dari molekul-molekul dan enzim. Enzim yang sebagian besar terbuat dari protein bertanggung jawab bagi pembentukan hampir semua makromolekul (molekul besar) pada sel. Berikut adalah bagan tahapan proses sintesis protein:

Tahapan Proses Sintesis Protein

Seperti yang terlihat dari bagan diatas, bahwa sintesis protein terjadi melalui dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi.  

A. Transkripsi

Proses transkripsi, sesuai namanya merupakan proses pencetakan atau penulisan ulang DNA ke dalam mRNA. Proses transkripsi terjadi di dalam nukleus.

Pada tahap ini, setiap basa nitrogen DNA dikodekan ke dalam basa nitrogen RNA. Misalnya, jika urutan basa nitrogen DNA adalah ACG TAG CTA, maka urutan mRNA hasil transkripsi adalah UGC AUC GAU.

Tahap proses transkripsi sintesis protein dapat dibagi lagi menjadi tiga tahap, yaitu iniasi, elongasi, dan terminasi.
1) Inisiasi
Tahap ini diawali oleh melekatnya enzim RNA polimerase pada pita DNA pada titik awal. Pita DNA akan terbuka, akibatnya basa nitrogen pada pita tersebut menjadi bebas. Basa nitrogen pada salah satu pita tersebut akan menjadi cetakan mRNA. Pita DNA ini disebut juga pita bermakna atau sense. Adapun pita yang tidak ditranskripsi disebut pita tak bermakna atau antisense. Enzim RNA polimerase mulai menyintesis RNA dari titik awal pita.

2) Elongasi (pemanjangan)
Enzim RNA polimerase akan terus membentuk mRNA hingga terbentuk pita mRNA. Pita mRNA ini akan terus memanjang. Oleh karena itu, tahap ini disebut tahap elongasi.

3) Terminasi
Pada saat enzim RNA polimerase sampai pada tempat pemberhentian (terminal site) DNA, transkripsi akan terhenti. Setelah itu, mRNA dibebaskan dan RNA polimerase terlepas dari DNA. DNA akan kembali seperti bentuknya semula. Hasil dari transkripsi, yakni mRNA selanjutnya akan keluar dari inti sel melalui membran inti menuju sitoplasma.

Kesimpulan Tahapan Proses Transkripsi Secara Singkatnya yaitu:

1. Dimulai dengan membukanya pita "Double Helix" oleh enzim DNA polymerase.
2. Pita DNA yang berfungsi sebagai pencetakan RNA disebut pita template atau sense (kodogen) dan pita DNA yang tidak mencetakan RNA disebut dengan pita antisense.
3. Pita RNA dibentuk sepanjang pita DNA pencetak dengan urutan basa nitrogennya komplementer dengan basa nitrogen yang ada pada pita cetakan DNA.
4. Pita RNA yang telah selesai menerima pesan genetik dari pita DNA pencetak segera meninggalkan inti nukleus menuju ke ribosom, tempat sintesis protein dalam sitoplasma. Pita RNA menempatkan diri pada leher ribosom.
5. RNA yang ada dalam sitoplasma bersiap-siap untuk berperan dalam proses sintesis protein berikutnya. Setiap satu RNA ini, mengikat satu asam amino yang mengandung ATP.

  

B. Translasi

Tahap translasi adalah tahap penerjemahan kode mRNA oleh tRNA ke dalam urutan asam amino. Tahap ini terjadi di dalam sitoplasma dengan bantuan ribosom.

Ribosom merupakan salah satu organel dalam sitoplasma yang berperan dalam sintesis protein.

Ribosom terdiri atas dua bagian, yaitu subunit besar dan subunit kecil. Ribosom mengandung protein dan rRNA.

Subunit besar dan subunit kecil pada ribosom

Tahap translasi mirip tahap transkripsi. Keduanya menggunakan enzim untuk membuat rantai polimer polinukleotida pada transkripsi dan polipeptida pada translasi. Pada proses translasi juga terjadi tahap inisiasi, elongasi, dan terminasi.

Pada tahap translasi kode genetik atau kodon dari mRNA diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino. Apakah kodon itu? Kodon merupakan urutan tiga basa nitrogen pada mRNA. Setiap urutan tiga basa tersebut memiliki arti khusus yang dapat diterjemahkan dalam proses translasi. Urutan tiga basa tersebut dikenal sebagai triplet. Misalnya, AUG, AAA, UCA, dan UUA.

Kodon pada mRNA dikenali oleh antikodon pada tRNA. Jika urutan triplet pada mRNA adalah AUG AAA UCA UUA maka urutan antikodonya adalah UAC UUU AGU AAU. Triplet antikodon terletak
pada salah satu sisi tRNA. Pada sisi yang lain, tRNA membawa asam amino yang sesuai dengan pesanan kodon.

Dari 64 macam triplet kodon, terdapat 61 macam yang dapat mengodekan 20 macam asam amino. Akibatnya, terdapat beberapa asam amino yang dapat dikodekan oleh lebih dari satu triplet atau disebut juga kodon sinonim. Tiga triplet lainnya tidak mengodekan asam amino, tetapi berfungsi sebagai kodon to , triplet yang memerintahkan penghentian proses translasi. Selain kodon stop, terdapat juga kodon ta t yang memerintahkan dimulainya proses translasi, yaitu kodon AUG dan berfungsi juga sebagai pengode asam amino metionin. Agar lebih memahami kode genetik, perhatikan tabel berikut.

Translasi dimulai ketika mRNA dan tRNA inisiator berikatan dengan ribosom subunit kecil. Molekul tRNA inisiator merupakan molekul yang membawa asam amino pertama dan merupakan komplemen kodon AUG (kodon start). Biasanya membawa asam amino metionin. Antikodon pada tRNA inisiator adalah UAC. Setelah itu, ribosom subunit besar berikatan dengan ribosom subunit kecil. Fase inisiasi ini sempurna setelah terbentuknya ribosom yang fungsional. Perhatikan gambar berikut ini.

Tahap inisiasi pada translasi

Elongasi terjadi setelah tRNA kedua berikatan dengan kodon selanjutnya setelah kodon start. Misalnya, kodon lain setelah kodon start adalah GUC, maka akan berikatan dengan antikodon tRNA CAG yang membawa asam amino valin. Kedua asam amino, metionin dan valin, akan berikatan dengan bantuan enzim peptidil transferase.

Setelah metionin dan valin berikatan, tRNAmet yang awalnya membawa metionin, dilepaskan dari ribosom. Kemudian, ribosom bergerak pada molekul mRNA sepanjang satu kodon. Pergerakan ini membuat tRNAval bergerak ke tempat yang ditinggalkan tRNAmet. Molekul tRNA ketiga, kemudian berikatan dengan kodon mRNA ketiga dan membawa asam amino lainnya. Proses elongasi ini terus mengikatkan asam amino hingga terbentuk rantai polipeptida.

Langkah elongasi pada translasi

Translasi terhenti ketika ribosom mencapai kodon stop pada mRNA. Kodon stop tidak berikatan dengan tRNA, namun ia berikatan dengan protein khusus yang disebut release factors (faktor pelepas). Faktor pelepas menghentikan translasi dan menghidrolisis ikatan antara asam amino terakhir pada rantai polipeptida baru dan tRNA-nya.

Pada proses sintesis protein, satu macam gen umumnya hanya mengatur satu sintesis polipeptida. Polipeptida yang terbentuk terlebih dahulu dimodifikasi untuk menjadi protein yang fungsional. Misalnya, beberapa polipeptida harus disatukan untuk membentuk satu protein yang memiliki fungsi tertentu.

Proses Translasi berakhir ketika ribosom mencapai stop kodon.

Kesimpulan Tahapan Proses Translasi Singkatnya yaitu:

1. RNAd dan RNAt setelah sampai di ribosom selanjutnya tiga basa nitrogen pada antikodon RNAt berpasangan dengan tiga basa nitrogen pada kodon RNAd. Misalnya AUG pada kodon RNAd berpasangan dengan UAC pada antikodon RNAt, sehingga asam amino diikat oleh RNAt adalah metionin. Dengan demikian nama asam amino merupakan terjemahan dari basa-basa nitrogen yang ada pada RNAd.
2. Ribosom dengan RNAd bergerak satu dengan yang lainnya.
3. Sebuah asam amino ditambahkan pada protein yang dibentuk.
4. Asam amino yang pertama (metionin) segera lepas dari RNAt kembali ke sitoplasma untuk mengulang fungsinya dengan cara yang sama. RNAt berikutnya datang untuk berpasangan dengan kodon RNAd berikutnya.
5. Proses keseluruhan ini berkesinambungan sampai terbentuk polipeptida tertentu yang terdiri dari asam amino dengan urutan basa nitrogen tertentu.

Hubungan penyandian DNA, RNA, dan protein menyangkut:

1. Replikasi DNA membentuk DNA baru.
2. Transkripsi DNA membuat cetakan mRNA.
3. Translasi sandi dari cetakan mRNA ke sekuen asam amino yang spesifik suatu protein.

Faktor-Faktor Sintesis Protein

Untuk sintesis protein diperlukan beberapa faktor, yaitu:

1. bahan: asam amino (20 macam);
2. pelaksana: RNA-d, RNA-t, RNA-r;
3. enzim: RNA Polimerase;
4. energi: ATP.

Itulah tadi penjelasan mengenai tahapan sintesis protein yang meliputi transkripsi dan translasi, semoga bermanfaat 😊