Sintesis Protein

TUGAS MATA KULIAH 

KEHIDUPAN TINGKAT SEL

SINTESIS PROTEIN

Disusun Oleh

Nama          : Diana Adityawardani

NIM            : 13030654053

Kelas          : Pendidikan IPA B 2013

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

BAB I
PENDAHULUAN

A.     Latar Belakang

Protein adalah bagian dari sel makhluk hidup dan merupakan bagian terbesar tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh adalah protein,  setengahnya ada dalam otot, seperlima ada dalam tulang dan tulang rawan, sepersepuluhnya ada di dalam kulit, selebihnya ada di dalam cairan lain dan cairan tubuh. Semua enzim, berbagai hormon, pengangkut zat –zat gizi dan darah, matriks intraselular dan sebagainya adalah protein. Di samping itu asam amino yang membentuk protein bertindak sebagai prekursor (senyawa yang mendahului senyawa lain dalam jalur metabolisme) sebagian besar koenzim hormon, asam nukleat, dan molekul-molekul yang esensial untuk kehidupan. Protein memiliki fungsi khas yang tidak dapat digantikan oleh zat gizi lain, yaitu pembangun serta memelihara sel-sel dan jaringan tubuh.

Oleh karena pentingnya peranan protein ini, maka saya akan membahas terkait proses sintesis protein.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut :

1.      Bagaimana karakteristik dari asam nukleat terkait fungsi dalam mendukung sintesis protein ?

2.      Bagaimana proses sintesis protein pada sel eukariotik dan prokariotik ?

C.      Tujuan

1.      Menjelaskan karakteristik dari asam nukleat terkait fungsinya dalam mendukung sintesis protein.

2.      Menjelaskan proses sintesis protein pada sel eukariotik dan prokariotik.

BAB II

PEMBAHASAN

A.     Karakteristik Asam Nukleat

Asam nukleat terdiri dari dua macam yaitu DNA (Deoxyribonukleat Acid) dan RNA (Ribonukleat Acid). Nama dari kedua asam nukleat tersebut didasarkan pada molekul gula penyususnnya. DNA mengandung gula deoksiribosa sedangkan RNA mengandung gula ribosa. Kedua jenis asam nukleat ini juga tersusun atas gugus fosfat dan basa nitrogen.

Basa nitrogen dibedakan menjadi dua jenis yaitu pirimidin (kerangka dasar berbentuk cincin tunggal) dan purin (kerangka dasar berbentuk cincin rangkap). Contoh basa yang termasuk pirimidin yaitu sitosin (C), timin (T), dan urasil (U). sedangkan contoh basa purin adalah adenin (A) dan guanine (G). berikut ini penjelasan singkat terkait struktur dua jenis asam nukleat.

1)    DNA

Ø  Struktur

DNA berbentuk dua untaian gugus nukleotid  yang saling melilit atau biasa disebut double helix. Setiap untaian merupakan rangkaian molekul-molekul nukleotid dalam bentuk deoksiribonukleotid, sedangkan  setiap molekul nukleotid terdiri atas tiga gugus yaitu :

1.      Gugus basa nitrogen

Erwin Chargaff menunjukkan jumlah basa nitrogen ada 4 yaitu Adenin (A), Citosin (C), timin (T), dan Guanin (G).  Kaidah Chargaff, pada semua spesies rasio Adenin terhadap timin dan guanine terhadap sitosin = 1 yang berarti jumlah Adenin = Timin dan Guanin = Sitosin, serta Adenin selalu berpasangan dengan Timin dan Guanin selalu berpasangan dengan sitosin. Pasangan tersebut tidak pernah keliru karena jarak antara kedua pasangan basa nitrogen ini tidak memungkinkan adanya ikatan hydrogen.

2.      Gugus gula dalam bentuk deoksiribosa

3.      Gugus fosfat

Dalam DNA, nukleotida bergabung melalui proses kondensasi membentuk dua rantai panjang yang menghasilkan satu molekul besar. Dua rantai nukleotida dihubungkan oleh ikatan hydrogen yang terdapat antar basa, dan menghasilkan struktur mirip tangga terpilin (Rachmadiarti,2007:125)

Dalam molekul DNA, nukleotid disusun secara khusus yaitu atom karbon 3’ dari satu nukleotid dihubungkan dengan karbon 5’ dari nukleotida berikutnya oleh atom fosfat. Jadi nukleotida satu sama lain dirangkai oleh fosfat antar gula C₃ – C₅ .

Proses pengemasan DNA dalam inti dilakukan karena adanya peran penting protein pengikat yang dinamakan histon. Molekul histon sebenarnya memiliki ukuran yang kecil dibandingkan dengan molekul DNA tetapi karena histon banyak mengandung asam amino yang bermuatan positif maka muatan positif tersebut sangat membantu ikatan dengan molekul DNA menjadi lebih erat tanpa tergantung pada jenis basa yang menyusunnya (Subowo,2011:162).

1)     RNA

RNA merupakan polimer nukleotida. RNA tersusun atas :

1.      Satu gugus gula ribose

2.      Satu gugus fosfat

3.      Gugus basa nitrogen.

Memiliki jumlah basa nitrogen ada 4 yaitu Adenin (A), Citosin (C), Urasil (U), dan Guanin (G)

Tiga tipe RNA adalah sebagai berikut :

1. Messenger RNA (mRNA) atau disebut juga RNA duta, merupakan RNA terbesar dan terpanjang. RNA ini membentuk pita panjang dan berfungsi sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Oleh karena itu, RNA ini disebut juga kodon karena merupakan hasil transkripsi DNA di dalam inti sel.

2. Transfer RNA (tRNA) merupakan RNA pendek yang bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA sehingga disebut juga antikodon. RNA ini berfungsi juga mengikat asam-asam amino yang  akan disusun menjadi pita polipeptida di ribosom. Sisi anti kodon tRNA akan berhubungan dengan kodon mRNA.

3. Ribosom RNA (rRNA) merupakan RNA yang terdapat di dalam ribosom. RNA ini berupa pita tunggal tidak bercabang dan fleksibel.

Berikut ini merupakan tabel perbedaan antara DNA dan RNA:

B.     REPLIKASI DNA

Replikasi DNA adalah mekanisme menyalin secara tepat semua semua informasi genetic dari satu sel ke sel yang lain. Berikut ini model-model mengenai replikasi DNA 

Model yang diakui sampai sekarang adalah model semikonservatif . Berikut ini proses replikasi DNA menurut model semikonservatif

1)     DNA yang akan direplikasi:

a.       Diputus ikatan hidrogennya oleh helikase memenuhi aturan downstream, yaitu dari arah 3’ ke 5’ DNA awal.

b.      Diluruskan oleh topoisomerase.

2)      DNA polimerase kemudian mulai membentuk salinan DNA baru dari titik promoter (awal) ke titik terminator (akhir), memenuhi aturan downstream.

a.       Pada rantai bearah 3’ ke 5’, replikasi DNA berjalan kontinu/tidak terputus (leading strands).

b.      Pada rantai berarah 5’ ke 3’, replikasi DNA berjalan diskontinu/terputus (lagging strands).

3)     Rantai yang mengalami lagging strands menghasilkan fragmen terputus-putus yang disebut fragmen Okazaki.

4)     Fragmen Okazaki kemudian diperbaiki oleh ligase agar DNA baru dapat terbentuk seperti normal. 

C.     SINTESIS PROTEIN

Proses sintesis atau pembentukan protein memerlukan adanya molekul RNA yang merupakan materi genetik di dalam kromosom, serta DNA sebagai pembawa sifat keturunan.Di dalam DNA terkandung gen. Gen menspesifikasikan protein melalui transkripsi dan translasi. Transkripsi adalah pembentukan mRNA oleh DNA sense.  Translasi adalah penerjemahan mRNA oleh tRNA.

1. Sintesis Protein pada Sel Eukariotik

Sintesis protein pada sel eukariotik terjadi di dua tempat yaitu inti sel dan sitoplasma.

Transkripsi

Proses transkripsi terjadi di inti sel. Urutan proses transkripsi adalah :

a.       Diawali dengan membukanya rantai rangkap DNA.

b.      Salah satu rantai DNA berfungsi sebagai cetakam mRNA, DNA menyintesis molekul mRNA pada arah 3’à 5’.

c.       Mekanisme trnskripsi mRNA dengan menggunakan molekul DNA sebagai pola memerlukan enzim polymerase agar setiap nukleotid yang disalin dapat dirangkai menjdi untaian mRNA, dengan :

·         Basa T pada DNA disalin menjadi basa A pada mRNA

·         Basa A pada DNA disalin menjadi basa U pada mRNA

·         Basa C pada DNA disalin menjadi basa G pada mRNA

·         Basa G pada DNA disalin menjadi basa C pada mRNA

Setiap kodon pada DNA ataupun transkripsinya pada mRNA akan menentukan jenis asam amino yang akan menyusun protein. Setiap kodon tersusun atas 3 nukleotid, hal tesebut dikarenakan ada 20 jenis asam amino yang dibutuhkan maka untuk memenuhi asam amino yang dibutuhkan digunakan kombinasi dari 4 nukleotid (T,A,G,C) dari DNA. Dengan demikian DNA dapat memberikan informasi berbentuk sandi dari 4 nukleotid sebanyak 4³ atau 64 buah untuk sintesis protein.

d.      Pada tahap berikutnya terjadi splicing yaitu pengurangan jumlah nukleotida. Hal tersebut dikarenakan tidak semua rangkaian kodon yang telah ditranskripsikan menjadi mRNA sudah dapat langsung diangkut keluar inti menuju ribosom yang ada di sitoplasma, semua itu terdiri atas penggal-penggal yang  berbeda fungsi dalam sintesis protein. Jenis penggal pertama adalah ekson dan yang kedua adalah intron. Maka dari itu agar mRNA dapat keluar menuju ribosom dilakukan pemotongan intron karena intron tidak diekspresikan sebagai protein, kemudian penyambungan ekson dilakukan oleh spliceosom sehinggan membentuk mRNA fungsional. mRNA ini lah yang kemudian dibawa keluar menuju ribososm untuk proses translasi (Subowo,2011:184)

Proses splicing mRNA

Translasi

Proses translasi ini terjadi di dalam sitoplasma tepatnya di ribosom. Urutan proses translasi sebagai berikut :

a.       mRNA melekat pada ribosom yang terdapat pada sitoplasma. Ribosom terdapat dalam dua bentuk yaitu sub unit kecil dan sub unit besar.

b.      Ribosom sub unit kecil bertugas melekat pada urutan basa nukleotida pada mRNA yang disebut kodon. Sedangkan sub unit besar merangkai asam amino yang dibawa oleh antikodon pada tRNA menjadi polinukleotida.

c.       Ribosom mulai melekatkan diri pada salah satu ujung (kodon start) mRNA. Awal pembacaan ditandai dengan kodon urutan AUG yang diterjemahakan dalam asam amino methionin. Proses perlekatan awal ini disebut inisiasi. kemudian proses dilanjutkan dengan proses tRNA bergerak sepanjang mRNA untuk membaca pasan (kodon) yang ada sepanjang mRNA tersebut, proses ini disebut elongasi.

d.      tRNA datang membawa asam amino yang sesuai denga kode genetic yang dibawa mRNA. Kode ini merupakan untaian nukleotida yang dipaket tiga-tiga (triplet/kodon) tRNA ini menggabung dengan mRNA sesuai dengan pasangan basa nitrogen. Proses ini bisa disebut tRNA menerjemahkan “bahasa” yang dibawa mRNA menjadi asam amino. Proses menerjemahkan ini akan berhenti bila ribosom menemukan kodon stop pada mRNA. Proses ini disebut terminasi dimana bila ribosom bertemu dengan kodon stop berupa UAA, UAG,dan UGA.

e.       Asam amino yang dirangkai menjadi urutan asam amino yang disebut polipeptida dan pada akhirnya terbentuklah protein. 

2.  Sintesis Protein pada Sel Prokariotik

Sintesis protein pada sel prokariotik pada dasarnya tidak jauh berbeda dengan sintesis protein eukariotik. Perbedaan yang mendasar pada keduanya disebabkan adanya perbedaan perangkat yang dimiliki oleh keduanya.

Sel prokariotik tidak memiliki membran nuclearis seperti eukariotik. Sel prokariotik hanya memiliki ribosom. Karena sel prokariotik tidak memiliki dinding pemisah yang akan membentuk inti, maka seluruh proses sintesis protein baik transkripsi maupun translasi terjadi di sitoplasma. Dengan demikian sangat mudah melakukan translasi di ribosom. Hal tersebut karena ekson pada gen sel prokariotik tidak dipisahkan oleh penggal intron sehingga sel pada prokariotik tidak berlangsung splicing seperti pada sel eukaritok.

Gambar ilustrasi perbedaan sintesis protein pada eukariotik dan prokariotik

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan tersebut dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1.      Asam nukleat terdiri atas dua macam yaitu DNA dan RNA. Kedua memiliki perbedaan mulai dari gula penyusun, letak, dan bentuk. DNA memiliki fungsi terkait dengan penurunan sifat dan sintesis protein namun RNA memiliki fungsi terkait sintesis protein.

2.      Sintesis protein merupakan proses pembentukan protein. Dalam prosesnya DNA dan RNA memiliki peranan penting terkait dalam proses kode genetic untuk menentukan asam amino yang kemudian membentuk protein. Sintesis protein pada sel eukaritiok terjadi di dua tempat yaitu inti sel dan sitoplasma sedangkan pada sel prokariotik sintesis protein terjadi di sitoplasma karena pada sel ini tidak terdapat inti sel.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Replikasi DNA dan Sintesis Protein (online). Tersedia : https://materi78.files.wordpress.com/2013/06/rpsin_bio4.pdf . Diakses tanggal 20 November 2015, Pukul 19.30 WIB.

Marsenda, Pisca Hana. 2014. Makalah Struktur Serta Fungsi DNA dan Protein (online). Tersedia : https://www.academia.edu/10235101/makalah_struktur_serta_fungsi_dna_dan_protein. Diakses tanggal 21 November 2015, Pukul 20.05 WIB.

Rachmadiarti, Fida dkk. 2007. Biologi Umum. Surabaya: Unesa Press

Subowo . 2011. Biologi Sel Edisi ke 6. Jakarta: Sagung Seto