KATA
PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan
kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nyalah sehingga
penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Sintesis Protein”.
Dalam penyusunan makalah ini, penulis
banyak mendapat tantangan dan hambatan akan tetapi dengan bantuan dari berbagai
pihak tantangan itu bisa teratasi. Olehnya itu, penulis mengucapkan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam
penyusunan makalah ini, semoga bantuannya mendapat balasan yang setimpal dari
Tuhan Yang Maha Esa.
Penulis menyadari bahwa makalah ini
masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk penyusunan maupun materinya.
Kritik konstruktif dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan
makalah selanjutnya.
Akhir kata semoga makalah ini dapat
memberikan manfaat kepada kita sekalian.
Teluk
kuantan, 29
Januari
2016
Penyusun
DAFTAR ISI
Kata
Pengantar........................................................................................................ i
Daftar
Isi.................................................................................................................. ii
BAB
I PENDAHULUAN........................................................................................ 1
1.1
Latar Belakang......................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah.................................................................................... 2
1.3
Tujuan Makalah....................................................................................... 2
BAB
II PEMBAHASAN.......................................................................................... 3
2.1
Pengertian Sintesis Protein...................................................................... 3
2.2
Tahapan
Sistesis Ptotein.......................................................................... 6
a. Tahap Transkripsi.............................................................................. 8
b. Tahap Translasi................................................................................. 9
BAB
III PENUTUP.................................................................................................. 11
3.1 Kesimpulan............................................................................................. 11
3.1 Saran....................................................................................................... 11
DAFTAR
PUSTAKA.............................................................................................. 12
BAB I
1.1 Latar Belakang
Protein merupakan bahan yang sangat
penting bagi struktur dan fungsi sel-sel makhluk hidup. Contohnya, protein
struktural digunakan sebagai penyusun membran sel, sedangkan protein fungsional
(misalnya, enzim) digunakan sebagai biokatalisator untuk berbagai proses
sintesis dari sel. Protein tersusun atas satu atau lebih rantai polinukleotida.
Polinukleotida tersusun atas beberapa peptide. Adapun peptida tersusun atas
banyak asam amino.
Sintesis protein menggunakan kombinasi
berbagai jenis asam amino untuk menghasilkan beragam jenis protein yang
berbeda. Diperlukan bahan dasar berupa 20 macam asam amino, pelaksana berupa
mRNA, tRNA, dan rRNA; sumber energi berupa ATP; dikatalis oleh enzim
polimerase.
Ada banyak tahapan antara ekspresi
genotip ke fenotip.Gen-gen tidak dapat langsung begitu saja menghasilkan
fenotip-fenotip tertentu misalnya warna hijau, bentuk biji yang lonjong, atau
celah pada dagu.fenotip suatu individu ditentukan oleh aktivitas enzim.enzim
yang berbeda akan menimbulkan fenotip yang berbeda.Perbedaan satu enzim dengan
enzim lainnya ditentukan oleh jumlah jenis dan susuna asam amino penyusu
protein enzim. Pembentukan asam amino tersebut ditntukan oleh gen atau DNA.
Ekspresi gen merupakan proses di
mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino
selama sintesis protein.Ekspresi gen
merupakan sintesis protein yang terdiri dari dua tahap.tahap pertama,
urutan rantai nukleotida template ( cetakan) dari suatu DNA untai molekul RNA.
Proses ini disebut transkripsi dan berlangsung dalam inti sel. Tahap kedua,
merupakan sintesis polipeptida dengan urutan spesifik berdasarkan rantai RNA
yang di buat pada tahapan pertama.Proses ini disebut translasi.Proses tersebut
membutuhkan pengikat dan pergerakan ribosom di sitoplasma pada sepanjang rantai
RNA untuk menterjemah urutan nukleotida rantai RNA tersebut menjadi urutan asam
amino untuk membentuk rantai polipeptida. Pada proses ini digunakan istilah
penerjemah karena bahasa pada nukleotida RNA diterjemahkan menjadi bahasa baru,
yaitu bahasa asam amino suatu protein. Maka dalam makalah ini akan dijelaskan secara lebih
terperinci lagi tentang sintesis protein.
1.2 Rumusan Masalah
Sintesis protein menggunakan kombinasi berbagai jenis asam amino untuk
menghasilkan beragam jenis protein yang berbeda. Dalam sinteisi protein
terdapat 3 tahapan sebelum menghasilkan rantai polipeptida. Bagaimana Proses
berjalannya tahapan tersebut ?
1.3 Tujuan
Tujuan dalam penulisan makalah ini
adalah untuk menjelaskan Sintesis Protein, Tahapannya, dan
hasil dari sintesis protein tersebut.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Sintesis protein
Sintesis protein merupakan reaksi yang menghubungkan fungsi DNA dengan
penyusunan molekul tubuh, yaitu protein. Protein yang dibentuk melalui sintesis
protein akan mengalami banyak modifikasi, ada yang menjadi protein struktur,
proteksi, dan enzim (biokatalisator).
Kita tahu bahwa semua proses atau reaksi dalam tubuh kita hampir tidak
terjadi tanpa adanya enzim. Hal itu menunjukkan betapa pentingnya enzim dalam
tubuh kita, dan proses dasar atau awal pembuatan enzim yang berasal dari proses
sintesis protein.
Sintesis protein terjadi di ribosom, yang mana bisa berada melekat pada
retikulum endoplasma kasar ataupun berada bebas pada sitoplasma. Setelah
selesai disintesis, protein pertama kali mengalami modifikasi pada organel
badan golgi. Proses pemindahan protein dari RE ke badan golgi melalui suatu
struktur gelembung atau sering dinamakan sebagai vesikula.
Vesikula yang membawa protein dari RE merupakan hasil pelepasan membran
pada RE dan bisa melalukan fusi atau penggabungan membran dengan badan golgi.
Oleh karena itu, struktur membran pada RE dan badan golgi memiliki persamaan.
Selain itu, secara garis besar, badan golgi dan RE memiliki persamaan model,
yaitu membran yang berlipat-lipat.
Sintesis protein secara singkat dapat didefinisikan sebagai proses
penerjemahan informasi yang ada pada DNA (sumber materi genetik) yang mengkode
asam-asam amino sehingga menjadi rantai peptida (rantai protein). Akan tetapi,
pengertian yang semacam bisa didapati berbeda, tergantung dari sumber yang
digunakan sebagai acuan meskipun isinya sebenarnya sama saja.
Dalam Sintesis Protein terdapat beberapa komponenKomponen yang berperan
dalam sintesis protein adalah inti sel, RE kasar, Ribosom (rRNA), mRNA, tRNA,
RNA polimerase.
a.
Inti
sel
Inti sel merupakan lokasi dimana sumber
informasi genetik berada, yaitu DNA. Jadi, informasi yang akan diterjemahkan
pada sintesis protein berasal dari inti sel.
b. RE Kasar & Ribosom (rRNA)
RE kasar merupakan lokasi dimana ribosom
melekat. Selain itu, rRNA atau Ribosomal RNA merupakan tempat terjadinya
sintesis protein.
c.
tRNA
(RNA transfer)
tRNA merupakan salah satu jenis RNA yang
bertugas untuk mengikat asam amino dari sitoplasma dan menggabungkannya dengan
asam amino lain pada tahapan sintesis protein.
d. RNA polymerase
e.
RNA
polimerase merupakan enzim yang berperan dalam proses perangkaian molekul RNA
dari molekul DNA.
Sintesis proteinmerupakan penyusunan
amino pada rantai polipeptida. Dalam proses tersebut melibatkan DNA (Timin”T”,Adenine”A”,Sitosin”C”,Guanin”G”)
dan RNA (Urasil”U”,Adenin”A”,Sitosin”C”,Guanin”G”) . DNA berfungsi sebagai bahan genetic untuk sel baik
prokariot maupun eukariot, karena prokariot tidak memiliki system internal, DNA
tidak terpisahkan dari inti sel lainnya. Pada Eukariot DNA terletak di inti
dipisahkan dari sitoplasma oleh selubung inti. Proses sintesis protein terbagi
atas transkripsi dan translasi. Seperti kita ketahui DNA sebagai media untuk
proses transkripsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh protein
histon. Saat menjelang proses transkripsi berjalan, biasanya didahului signal dari luar akan kebutuhan suatu protein atau
molekul lain yang dibutuhkan untuk proses pertumbuhan, perkembangan,
metabolisme, dan fungsi lain di tingkat
sel maupun jaringan.
Kemudian RNA polymerase II akan mendatangi daerah regulator element dari gen
yang akan ditranskripsi. Kemudian
RNA polymerase ini akan menempel (binding) di daerah promoter spesifik dari
gene yang akan disintesis proteinnya, daerah promoter ini merupakan
daerah consesus sequences, pada urutan -10 dan -35 dari titik inisiasi (+1)
yang mengandung urutan TATA-Box sebagai
basal promoter. Setelah itu, polimerase ini akan membuka titik
inisiasi (kodon ATG) dari gene tersebut
dan mengkopi semua informasi secara utuh baik daerah exon maupun intron, dalam
bentuk molekul immature mRNA (messenger
RNA).
Kemudian immature
mRNA ini diolah pada
proses splicing dengan menggunakan smallnuclearRNA (snRNA) complex
yang akan memotong hanya daerah
intron, dan semua exon akan disambungkan menjadi satu urutan gen
utuh tanpa non-coding area dan disebut sebagai mature mRNA. Pada tahap berikutnya, mRNA ini diproses
lebih lanjut pada proses translasi di dalam ribosom, dalam
tiga tahapan pokok yaitu inisiasi
sebagai mengawali sintesis polipeptida
dari kodon AUG yang ditranslasi sebagai asam amino metionin.
Pertumbuhan karakter menempuh
reaksi-reaksi kimia yang kompleks. Reaksi kimia
selalu dilancarkan oleh
enzim dimana enzim adalah protein.
Oleh karena itu sintesa protein
menentukan karakter. RNA diperlukan dalam proses sintesa protein untuk membawa
informasi yang dibawa
oleh gen ke
tempat sintesis protein dalam sitoplasma.
Replikasi DNA terjadi di dalam sel saat
persiapan untuk proses pembelahan sel, baik mitosis maupun miosis. Tanpa
replikasi, sel-sel anak tidak akan menerima kumpulan informasi yang dibutuhkan
untuk mempertahankan kehidupan. Proses transkripsi membentuk rantai RNA, yaitu
salinan dari segmen DNA yang terbentuk.
Sebagian molekul RNA yang terbentuk
terlibat dalam beragam proses biokimia, sisanya digunakan dalam translasi
informasi RNA menjadi protein.
Tahapan sintesis protein adalah :
1.
Pencetakan RNA-m melalui proses transkripsi.
2.
Penterjemahan
informasi genetis berupa
urutan asam amino
melalui proses translasi. prosesnya :
·
replikasi : yang terjadi seperti pada sel
membelah waktu mitosis
·
transkripsi :informasi genetic pada DNA, di
salin oleh mRNA
·
translasi : mRNA ke sitoplasma ke reticulum
2.2 Tahapan Sintesis Protein
Sebelum sel membelah, DNA harus direplikasi
dalam fase S dari siklus sel. Proses
replikasi melibatkan enzim polymerase.
Proses ini melibatkan pembukaan utas ganda DNA, sehingga memungkinkan
terjadinya perpasangan basa untuk membentuk utas baru. Pembentukan utas komplementer terjadi melalui
perpasangan basa antara A dengan T dan G dengan C. Dalam replikasi DNA, setiap
utas DNA lama berperan sebagai cetakan untuk membentuk DNA baru.
Proses penyalinan
urutan basa-basa nukleotida purin dan pirimidin dalam untai ganda DNA inang ke
sel turunan (replikasi semikonservatif : setengah untai asli setengah sintesis
baru). Diawali dari pelepasan untai ganda oleh enzim DNA gyrase Terbentuk garpu
repliakasi (replication fork) Garpu bergerak dalam 2 arah berlawanan sampai
kedua ujung bertemu menghasilkan DNA baru Masing untai DNA induk berperan
sebagai cetakan Untai baru dijamin komplementer dengan untai lama oleh DNA
polymerase Untai baru memiliki polaritas
berlawanan dengan untai induk
Model DNA Watson dan
Crick menyatakan bahwa saat double heliks bereplikasi, masing-masing dari
kedua molekul anak akan mempunyai satu untai lama yang erasal dari satu molekul
induk dan satu untai yang baru. Model
replikasi ini disebut model
semikonservatif. Model lainnya
adalah model konservatif dimana molekul induk tetap dan molekul baru disintesis
sejak awal. Model ketiga disebut model
dispersif yaitu bahwa keempat untai DNA, setelah replikasi double heliks,
mempunyai campuran anatara DNA baru dan DNA lama. Pengujian yang dilakukan oleh
Meselson dan Stahl menunjukkan bahwa
replikasi DNA terjadi secara semikonservatif.
Daerah penggandaan bergerak sepanjang DNA induk membentuk replication
fork. Pada daerah ini, kedua utas DNA
yang baru, disintesis dengan bantuan sekelompok enzim, salah satunya adalah DNA
polimerase.
Sintesis DNA tidaklah berjalan secara kontinu
pada kedua utas cetakan. Hal ini karena
kedua utas DNA tersusun sejajar berlawanan arah atau antiparalel. Maka utas DNA baru akan tumbuh dari 5′ - 3′
sedang yang lainnya dari 3′ - 5′ pada cetakan.
Sintesis dari 3′ - 5′ tidak mungkin dilakukan karena tidak ada DNA
polymerase untuk arah 3′ - 5′. Replikasi DNA pada cetakan 3′ - 5′ terjadi
seutas demi seutas dengan arah 5′ - 3′ yang berarti replikasi berjalan
meninggalkan replication fork. Utas-utas pendek tersebut kemudian dihubungkan
oleh enzim ligase DNA.
Dalam replikasi DNA terdapat utas DNA yang
disintesis secara kontinu yang terjadi pada cetakan 5′ - 3′. Utas DNA yang disintesis secara kontinu ini
disebut utas utama atau leading strand.
Sedangkan utas DNA baru yang disintesis pendek-pendek seutas-demi seutas
disebut utas lambat atau lagging strand.
Utas-utas pendek atau fragmen-fragmen pendek yang terbentuk disebut
fragmen Okazaki. Sintesis pada leading
strand memerlukan molekul primer pada permulaan replikasi Setelah replication fork terbentuk,
polymerase akan bekerja secara kontinu sampai utas DNA baru selesai
direplikasi.
Pada sintesis lagging strand, diperlukan enzim
lain primase DNA. Setelah utas DNA
terbuka untuk melakukan replikasi, dan setelah terbuka pada lagging strand,
utas harus dijaga agar tetap terbuka.
Jadi dalam proses replikasi DNA melibatkan beberapa protein baik berupa
enzim maupun non-enzim yaitu :
a.
Polimerase DNA : enzim yang
berfungsi mempolimerisasi nukleotida-nukleotida
b.
Ligase DNA: enzim yang berperan
menyambung DNA utas lagging
c.
Primase DNA: enzim yang digunakan
untuk memulai polimerisasi DNA pada lagging strand.
d.
Helikase DNA: enzim yang berfungsi
membuka jalinan DNA double helix
e.
Single strand
DNA-binding protein : mestabilkan DNA induk yang terbuka
Replication fork berasal dari struktur yang
disebut replication bubble yaitu daerah menggelembung tempat pilinan DNA induk
terpisah untuk berfungsi sebagi cetakan pada sintesis DNA. Hubungan antara DNA
(Gen) dengan Protein (Enzim) adalah :
•
DNA berada di inti sel (nukleus) dan tidak dijumpai di
sitoplasma
•
Protein yang berperan dalam
metabolisme ada di sitoplasma dan tidak ada di inti.
Perlu adanya penghubung antara DNA dengan
Protein, yaitu molekul yang dijumpai di inti maupun di sitoplasma
a.
Tahap Transkripsi
Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetic yang ada pada
urutan DNA menjadi molekul RNA. Transkripsi adalah proses yang mengawali
ekspresi sifat-sifat genetic yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe. Urutan
nukleotida pada salah satu untaian molekul DNA digunakan sebagai cetakan (template) untuk sintesis molekul RNA
yang komplementer. Molekul RNA yang disintesis dalam proses transkripsi pada
garis besarnya dapat dibedakan menjadi tiga kelompok molekul RNA,yaitu :
1. mRNA (messenger RNA)
2. tRNA (transfer RNA)
3. rRNA (ribosomal RNA)
Molekul mrna adalah RNA yang
merupakan salinan kode-kode genetic pada DNA yang dalam proses selanjutnya (yaitu proses translasi) akan
diterjemahkan menjadi urutan asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida
atau protein tertentu. Molekul trna adalah RNA yang berperan membawa asam-asam
amino spesifik yang akan digabungkan dalam proses sintesa protein (translasi).
Molekul rRNA dan RNA yang digunakan untuk menyusun ribosom, yaitu suatu
partikel di dalam sel yang digunakan sebagai tempat sintesis protein. Molekul
tRNA dan rRNA tidak pernah ditranslasi karena molekul yang digunakan adalah
RNA-nya itu sendiri.
Salah satu pita DNA tunggal mencetak mRNA. Pita tersebut dinamakan pita
sense, sedangkan pita yang tidak mencetak mRNA disebut pita antisense. mRNA
yang telah dicetak kemudian keluar dari inti sel melalui pori-pori nukleus
masuk ke dalam sitoplasma ,Susunan tiga basa mRNA komplementer dengan susunan
tiga buah pita sense DNA.
Sintesis RNA ini selalu terjadi menurut arah 5’ ke 3’. Transkripsi akan
berakhir jika RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA terminator yang
berfungsi sebagai sinyal terminasi. Dalam proses transkripsi, beberapa komponen
utama yang terlibat adalah :
1. urutan DNA
yang akan ditranskripsi (cetakan/template)
2. enzim RNA
polymerase
3. factor-faktor
transkripsi
4. precursor
untuk sintesis RNA
Urutan DNA yang ditranskripsi adalah gen yang diekspresikan. Secara
garis besar gen dapat diberi batasan sebagai suatu urutan DNA yang mengkode
urutan lengkap asam amino suatu polipeptida
atau molekul RNA tertentu. Gen yang lengkap terdiri atas tiga bagian utama,
yaitu
(1)
daerah pengendali (regulatory
region) yang secara umum disebut promoter,
(2)
bagian structural, dan
(3)
terminator. promoter adalah bagian gen yang berperanan
dalam mengendalikan proses transkripsi dan terletak pada ujung.
b.
Tahap Translasi
Translasi merupakan pemindahan
informasi genetik dari RNA dan membentuk protein yang sesuai. Pada proses ini
terjadi penerjemahan informasi genetik yang berupa serangkaian kodon di
sepanjang molekul mRNA oleh tRNA menjadi asam amino. Setiap molekul tRNA menghubungkan
kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu. tRNA akan terus datang membawa
asam amino ke ribosom dan menyatukan asam aminonya sehingga terbentuk
polipeptida yang makin panjang. Setiap molekul tRNA akan dilepaskan dari
ribosom setelah memberikan asam aminonya.
Peristiwa ini berlanjut hingga kodon
“stop” mencapai ribosom. Kodon “stop” berfungsi sebagai sinyal
untuk menghentikan translasi. Selanjutnya protein dan ribosom akan pisah dari
mRNA. Perlu dipahami bahwa hanya molekul mRNA yang ditranslasi,
sedangkan rRNA dan tRNA tidak di translasi. Molekul mRNA merupakan transkripsi
(salinan) urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading
frame=kerangka baca terbuka). Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun
ribosom, yakni organel tempat berlangsungnya sintesis protein, sedangkan tRNA
adalah pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai
polipeptida. Suatu ORF dicirikan oleh :
1. Kodon
inisiasi translasi, yaitu urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA)
2. Serangkaian
urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon
3. Kodon
terminasi translasi, yaitu TAA (UAA pada mRNA), TAG (UAG pada mRNA), atau TGA
(UGA pada mRNA).
Translasi berlangsung di dalam ribosom. Ribosom disusun oleh
molekul-molekul rRNA dan beberapa macam protein. Ribosom tersusun atas dua
subunit, yaitu subunit kecil dan subunit besar. Pada jasad prokaryot, subunit
kecil mempunyai koofisien sedimentasi sebesar 30S (unit Svedberg) sedangkan
subunit besar berukuran 50S, tetapi pada saat kedua unit tersebut bergabung,
koofisien sedimentasinya adalah 70S.pada jasad eukaryote, subunit kecil
berukuran 40S, sedangkan subunit besar berukuran 60S, tetapi sebagai suatu
kesatuan, ribosom eukaryote mempinyai koofisien sedimentasi sebesar 80S.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Sintesis
protein merupakan reaksi yang menghubungkan fungsi DNA dengan penyusunan
molekul tubuh, yaitu protein. Protein yang dibentuk melalui sintesis protein
akan mengalami banyak modifikasi, ada yang menjadi protein struktur, proteksi,
dan enzim (biokatalisator).Secara garis besar dikenal empat tipe habitat utama
yakni: daratan,perairantawar,perairan payau,dan estuaria serta perairan
bahari/laut.Berdasarkan variasi habitat menurut waktu, Berdasarkan variasi
kondisi habitat menurut ruang.
Sintesis protein terjadi di ribosom, yang
mana bisa berada melekat pada retikulum endoplasma kasar ataupun berada bebas
pada sitoplasma. Setelah selesai disintesis, protein pertama kali mengalami
modifikasi pada organel badan golgi. Proses pemindahan protein dari RE ke badan
golgi melalui suatu struktur gelembung atau sering dinamakan sebagai vesikula.
Tahapan Sintesis Protein adalah Replikasi, Transkripsi, Dan
Translasi.Replikasiadalah Proses Penggandaan DNA yang terjadi
sebelum sel membelah waktu mitosis. Transkripsi adalah pencetakan mRNA (kode) oleh DNA (DNA template/ DNA
sense) dengan menggunakan enzim RNA polimerase. Kode pada mRNA akan terbaca oleh ribosom dengan dibantu oleh tRNA yang
terdapat di dalam sitoplasma.
Hasil dari proses sintesis protein adalah rantai primer protein
(rantai polipeptida) yang masih belum fungsional. Untuk menjadi fungsional,
protein harus dimodifikasi di badan golgi sesuai kebutuhan sel.
3.2 Saran
Sebaiknya
pembelajaran tentang Proses Sintesis Protein lebih diperdalam dengan cara
kuliah interaktif agar semua mahasiswa paham mengenai proses sintesis protein.
DAFTAR
PUSTAKA
Albert, B., D. Bray, J. lewis, M.
Raff, K. Roberts, J.D. Watson.,
1994. Molecular Biology of the cell.
Garland Publishing, Inc, New York.
Campbell, N.A., Reece, J.B.,
Mitchell, L.G., 2010. Biologi
Jilid I. Alih bahasa lestari, R. et al. safitri, A., Simarmata, L.,
Hardani, H.W. (eds). Erlangga, Jakarta.
Reksoatmodjo, S.M.I., 1993. Biologi Sel. Departemen Pendidikan dan kebudayaan,
Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan, Pendidikan
Tinggi.
Watson, J.D., T.A. Baker, S.P.
Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick., 2008.
Molecular Biology of The Gene. Pearson Education, Inc, San Francisco.
Wicelle, V., 2009. Cell Performance. Genetics Journal Vol.
1 No. 1 December 2009 Pages 28.
Yulianto, S. E., 2011. Sintesis Protein. http://konsepbiologi.wordpress.com.
Diakses Pada tanggal 24 April 2013 pukul 21.23 WITA.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar