Sintesis Protein

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Semua aktivitas sel dikendalikan oleh aktivitas nukleus. Cara pengendalian ini berkaitan dengan aktivitas nukleus memproduksi protein, dimana protein ini merupakan penyusun utama dari semua organel sel maupun penggandaan kromosom. Contoh protein yang dapat dihasilkan seperti protein struktural yang digunakan sebagai penyusun membran sel dan protein fungsional (misalnya enzim) yang digunakan sebagai biokatalisator untuk berbagai proses sintesis dalam sel.
Protein merupakan polipeptida (gabungan dari beberapa asam amino). Maka untuk membentuk suatu protein diperlukan bahan dasar berupa asam amino. Polipeptida dikatakan protein jika paling tidak memiliki berat molekul kira-kira 10.000. Di dalam ribosom, asam amino-asam amino dirangkai menjadi polipeptida dengan bantuan enzim tertentu. Polipeptida dapat terdiri atas 51 asam amino (seperti pada insulin) sampai lebih dari 1000 asam amino (seperti pada fibroin, protein sutera). Macam molekul polipeptida tergantung pada asam amino penyusunnya dan panjang pendeknya rantai polipeptida. Seperti yang telah kita pelajari sebelumnya bahwa ada 20 macam asam amino penting yang dapat dirangkai membentuk jutaan macam kemungkinan polipeptida.
Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik.
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. Setelahselesai 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.
Sebelum sintesis protein dilakukan, perlulah diadakan persiapan yang menyeluruh, salah satunya pemasangan asam amino pada salah satu ujung tRNA. 1 asam amino harus diikatkan pasada 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.
1.2. Tujuan
Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah :
1. Menjelaskan proses sintesis protein.
2. Menjelaskan tahapan pada proses sintesis protein
3. Mendeskripsikan perbedaan replikasi, transkripsi dan translasi.
1.3. Manfaat
1. Sebagai bahan informasi bagi penulis mengenai proses sintesis protein yang terdiri dari replikasi, transkripsi dan translasi.
2. Sebagai informasi bagi pembaca mengenai mekanisme – mekanisme pada proses sintesis protein.

















BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Ribosom
Ribosom adalah organel kecil dan padat dalam sel yang berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Ribosom berdiameter sekitar 20 nm serta terdiri atas 65% RNA ribosom (rRNA) dan 35% protein ribosom (disebut Ribonukleoprotein atau RNP). Organel ini menerjemahkan mRNA untuk membentuk rantai polipeptida (yaitu protein) menggunakan asam amino yang dibawa oleh tRNA pada proses translasi. Di dalam sel, ribosom tersuspensi di dalam sitosol atau terikat pada retikulum endoplasma kasar, atau pada membran inti sel.
Ribosom merupakan partikel yang kampak/padat, terdiri dari ribonukleoprotein, melekat atau tidak pada permukaan external dari membran RE, yang memungkinkan sintesa protein.
a. Sifatnya
 Bentuknya universal, pada potongan longitudinal berbentuk elips.
 Pada teknik pewarnaan negatif, tampak adanya satu alur transversal, tegak lurus pada sumbu, terbagi dalam dua sub unit yang memiliki dimensi berbeda.
 Dengan ultrasentrifugasi yang menurun pada kedua sub unit ribosom tersebut dapat dipisahkan sehingga dapat penyusunnya dapat dideterminasis. Sub unit-sub unit berasosiasi secara tegak iurus pada bagian sumbu dalam aiur yang memisahkannya.
 Setiap sub unit dicirikan oleh koefisiensi sedimentasi yang dinyatakan dalam unit Svedberg (S). Sehingga koefisien sedimentasi dari prokariot adalah 70S untuk keseluruhan ribosom (50S untuk sub unit yang besar dan 30S untuk yang kecil). Untuk eukariot adalah 80S untuk keseluruhan ribosom (60S untuk sub unit besar dan 40S untuk yang kecil).
 Dimensi ribosom serta bentuk menjadi bervariasi. Pada prokariot, panjang ribosom adalah 29 nm dengan besar 21 nm. Dan eukariot, ukurannya 32 nm dengan besar 22 nm.
 Pada prokariot sub unitnya kecil, memanjang, bentuk melengkung dengan 2 ekstremitas, memiliki 3 digitasi, menyerupai kursi. Pada eukariot, bentuk sub unit besar menyerupai ribosom E. coli.



Gambar 5.1 Skema bentuk ribosom
b. Komposisi Kimia
Asam nukleat ribosom:
- Sub unit besar dibentuk dari protein dan RNA dalam kuantitas yang seimbang, mengandung 2 tipe rRNA, yakni:
• Satu rRNA 28S
• Satu rRNA SS
- Sub unit kecil mengandung r RNA 18s.
Diketahui bahwa, dengan ketiadaan RNA 185, maka sub unit besar tidak dapat berasosiasi pada sub unit kecil. Sedangkan RNA 28s memungkinkan asosiasi tersebut. RNA SS melekat pada sequence asam nukleat ini yaitu tRNA. Bilamana terbaca maka tRNA melekat pada site yang merupakan bagian RNA 285. Perpindahan dari tRNA yang melekat pada molekul mRNA menyebabkan pergerakan translasi mRNA masing-masing.
Protein ribosomal
a. Sub unit kecil (30S prokariot): 21 protein digambarkan berturut-turut dengan huruf S dan satu angka antara 1 dan 21 (S1, S2, S21). Berat moleku130.000 - 40.000 Dalton. Berada pada permukaan ribosom, mengelilingi rRNA. Protein memainkan peranan sebagai reseptor pada faktor pemanjangan sedangkan yang lainnya mengontrol transducti.
b. Sub unit besar: 33 protein dikenal sebagai Li sampai L33. Terlibat dalam:
 Translokasi oleh adanya GTP (melekat pada ribosam) yang memberikan energi untuk memindahkan inRNA dan pembebasan tRNA asetil.
 Fiksasi (protein L7 dan L1z) dari suatu faktor pemanjangan (EF-6)
 Dalam pembentukan suatu ikatan peptida antar rantai peptida yang telah dibentuk dan suatu asetil-NH2 baru.
 Dalam konstruksi suatu alur longitudinal, menempatkan rantai protein dengan pembentukan dan melindunginya meiawan enzim proteolitik. Alur ini memiliki panjang sesuai dengan rantai polipeptida 35 asetil-NH2.

2.2. 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 secara garis besar dibagi menjadi dua tahapan utama, yaitu proses pembuatan molekul mRNA pada inti sel (transkripsi) dan proses penerjemahan mRNA oleh rRNA serta perangkaian asam amino di ribosom (translasi).
Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik. Suatu konsep dasar hereditas yang mampu menentukan ciri spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA ke asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahap pertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi mRNA. Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode genetik pada RNAd menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut.






Gambar 2.2. Mekanisme terjadinya sintesis protein
Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Dan dalam sintesis protein satu gen bekerja untuk menumbuhkan satu enzim yang diteliti oleh G.W. Beadle dan E. L. Tatum (1946). Penemuan mereka disebut juga teori satu gen satu enzim. Sintesis protein berlangsung di dalam inti sel dan ribosom. Pada proses sintesis protein mempergunakan molekul-molekul serta organel seperti asam amino, DNA, asam ribonukleat non genetik (ARN), ribosom dan enzim-enzim.
Pada sintesis protein terdapat substansi genetik yang berupa DNA (Deoxyribose Nucleic Acid) dan RNA .

2.1.1. REPLIKASI 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).

Gambar 2.1: Struktur DNA
(http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/)

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.

Gambar 2.2: Basa Nitrogen
(http://biologi-news.blogspot.com/2011/01/sintesa-protein-2.html)

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.
Atau 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.
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 seutas demi seutas disebut 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 replicationfork 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:

1. Polimerase DNA : enzim yang berfungsi dalam mempolemiresasi nukleotida
2. Ligase DNA: enzim yang berperan dalam menyambung DNA
3. Primase DNA: enzim yang digunakan untuk memulai polimerisasi DNA
4. Helikase DNA: Enzim yang berfungsi membuka jalinan DNA double Heliks
5. Single strand DNA binding protein: menstabilkan DNA induk yang terbuka
Replication fork berasal dari struktur yang disebut replication bubbl yaitu daerah menggelembung tempat pilinan DNA induk terpisah untuk berfungsi sebagi cetakan pada sintesis DNA.

Secara ringkas berikut merupakan 3 model replikasi DNA yaitu :
1. Model konservatif.
yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua rantaiDNA baru. Replikasi ini mempertahankan molekul dari DNA lama dan membuat molekul DNA baru.
2. Model semi konservatif.
yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama. Akhirnya dihasilkan dua rantai DNA baru yang masing-masing mengandung satu rantai cetakan molekul DNA lama dan satu rantai baru hasil sintesis.
3. Model dispersi.
yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru. Oleh karena itu, hasil akhirnya diperoleh rantai DNA lama dan baru yang tersebar pada rantai DNA lama dan baru. Replikasi ini menghasilkan dua molekul DNA lama dan DNA baru yang saling berselang-seling pada setiap untai.

Gbr 2.3. Model replikasi DNA
(http://science4all.blogtown.co.nz/?p=367)
2.1.2. Pengaturan Sintesis dan Replikasi DNA
Pada sel-sel binatang, termasuk sel-sel manusia, replikasi genom DNA terjadi hanya pada waktu-waktu tertentu selam kehidupan sel. Periode ini dinyatakan sebagai fase sintetik atau fase S. mereka biasanya secara temporer dipisahkan dari fase mitotic oleh periode non sintetik yang disebut gap 1 (G1) dan gap 2 (G2), terjadi masing-masing sebelum dan sesudah fase S. Sel mengatur sintesis DNA-nya secara kasar dengan membiarkan sintesis terjadi hanya pada saat-saat tertentu dan kebanyakan pada sel-sel yang siap untuk membelah dengan proses mitosis. Pengaturan pemasukan sel ke dalam fase S memerlukan nukleotida purin siklik dan mungkin substrat untuk sintesis DNA, tetapi mekanismenya tidak diketahui.
Selama fase S, sel-sel mamalia mengandung lebih banyak polymerase alfa daripada selama fase non sintetik siklus sel. Lagipula, enzim-enzim yang bertanggung jawab untuk pembentukan subtract-subtrat untuk sintesis DNA, yaitu, deoksiribonukleosifda trifosfat, aktivitasnya juga meningkat, dan aktivitasnya akan berkurang setelah fase sintetik sampai timbul kembali sinyal untuk sintesis DNA yang baru. Selama fase S, inti DNA direplikasi secara sempurna sekali dan hanya sekali. Tampaknya sekali kromatin telah direplikasi, kromatin ditandai sehingga mencegah replikasi lebih lanjut sampai kromatin melewati mitosis, ada kesan metilasi DNA mungkin berperan sebagai penanda kovalen.
Pada umumnya, suatu pasangan kromosom akan melakukan replikasi secara bersama dan dalam bagian fase S yang telah ditentukan pada setiap kali replikasi. Pada suatu kromosom kelompok-kelompok unit replikasi akan melakukan replikasi secara teratur. Sifat isyarat yang mengatur sintesis DNA pada tingkat ini tidak diketahui, tetapi pengaturan tampaknya merupakan sifat intrinsic masing-masing kromosom.


2.1.3. Replikasi di Prokariota dan Eukariota
2.1.3.1 Replikasi DNA Prokariot
Replikasi DNA kromosom prokariota, khususnya bakteri, sangat berkaitan dengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada E. coli, misalnya, berisi empat buah tempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing panjangnya 9 pb. Sintesis protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi replikasi juga sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri. Pada laju pertumbuhan sel yang sangat tinggi; DNA kromosom prokariota dapat mengalami reinisiasi replikasi pada dua ori yang baru terbentuk sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir. Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan menerima kromosom yang sebagian telah bereplikasi.
Protein DNA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40 buah molekul, yang masing-masing akan terikat pada molekul ATP. Daerah ori akan mengelilingi kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisi superkoiling negatif DNA (pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka). Superkoiling negatif akan menyebabkan pembukaan tiga sekuens repetitif sepanjang 13 pb yang kaya dengan AT sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein DnaB, yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan memisahkannya.
Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi oleh protein pengikat untai tunggal atau single-stranded binding protein (Ssb) untuk melindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. Enzim DNA primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer yang pendek untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah. Agar replikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB. Hal ini karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa superkoiling positif. Superkoiling negatif yang terjadi secara alami ternyata tidak cukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu topoisomerase tipe II yang disebut dengan DNA girase. Enzim DNA girase ini merupakan target serangan antibiotik sehingga pemberian antibiotik dapat mencegah berlanjutnya replikasi DNA bakteri.
Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA terjadi baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai tertinggal suatu kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan interval 1.000 hingga 2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNA primase.
Primer baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal akan mengalami elongasi dengan bantuan holoenzim DNA polimerase III. Kompleks multisubunit ini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah dan separuh lainnya bekerja pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada kedua untai akan berjalan dengan kecepatan yang sama.
Masing-masing bagian dimer pada kedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang mempunyai fungsi polimerase sesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai fungsi penyuntingan berupa eksonuklease 3’– 5’. Selain itu, terdapat subunit b yang menempelkan polimerase pada DNA.
Begitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase III, mereka akan segera dibuang dan celah yang ditimbulkan oleh hilangnya primer tersebut diisi oleh DNA polimerase I, yang mempunyai aktivitas polimerase 5’ – 3’, eksonuklease 5’ – 3’, dan eksonuklease penyuntingan 3’ – 5’. Eksonuklease 5’ - 3’ membuang primer, sedangkan polimerase akan mengisi celah yang ditimbulkan. Akhirnya, fragmen-fragmen Okazaki akan dipersatukan oleh enzim DNA ligase. Secara in vivo, dimer holoenzim DNA polimerase III dan primosom diyakini membentuk kompleks berukuran besar yang disebut dengan replisom. Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan 900 pb tiap detik.
Kedua garpu replikasi akan bertemu kira-kira pada posisi 180 °C dari ori. Di sekitar daerah ini terdapat sejumlah terminator yang akan menghentikan gerakan garpu replikasi. Terminator tersebut antara lain berupa produk gen tus, suatu inhibitor bagi helikase DnaB. Ketika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masih menyatu. Pemisahan dilakukan oleh enzim topoisomerase IV. Masing-masing lingkaran hasil replikasi kemudian disegregasikan ke dalam kedua sel hasil pembelahan.
2.1.3.2. Replikasi DNA Eukariota
Pada eukariota, replikasi DNA hanya terjadi pada fase S di dalam interfase. Untuk memasuki fase S diperlukan regulasi oleh sistem protein kompleks yang disebut siklin dan kinase tergantung siklin atau cyclin-dependent protein kinases (CDKs), yang berturut-turut akan diaktivasi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapai permukaan sel. Beberapa CDKs akan melakukan fosforilasi dan mengaktifkan protein-protein yang diperlukan untuk inisiasi pada masing-masing ori.
Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi pada eukariota bergerak hanya dengan kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukan penyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada garpu replikasi sehingga gerakan garpu replikasi akan diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA kromosom pada kebanyakan mamalia.
Sederetan sekuens tandem yang terdiri atas 20 hingga 50 replikon mengalami inisiasi secara serempak pada waktu tertentu selama fase S. Deretan yang mengalami inisasi paling awal adalah eukromatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalah heterokromatin. Daerah sentromer dan telomer dari DNA bereplikasi paling lambat. Pola semacam ini mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktor inisiasi.
Seperti halnya pada prokariota, satu atau beberapa DNA helikase dan Ssb yang disebut dengan protein replikasi A atau replication protein A (RP-A) diperlukan untuk memisahkan kedua untai DNA. Selanjutnya, tiga DNA polimerase yang berbeda terlibat dalam elongasi. Untai pengarah dan masing-masing fragmen untai tertinggal diinisiasi oleh RNA primer dengan bantuan aktivitas primase yang merupakan bagian integral enzim DNA polimerase a. Enzim ini akan meneruskan elongasi replikasi tetapi kemudian segera digantikan oleh DNA polimerase d pada untai pengarah dan DNA polimerase e pada untai tertinggal. Baik DNA polimerase d maupun e mempunyai fungsi penyuntingan.
Kemampuan DNA polimerase d untuk menyintesis DNA yang panjang disebabkan oleh adanya antigen perbanyakan nuklear sel atau proliferating cell nuclear antigen (PCNA), yang fungsinya setara dengan subunit b holoenzim DNA polimerase III pada E. coli. Selain terjadi penggandaan DNA, kandungan histon di dalam sel juga mengalami penggandaan selama fase S. Mesin replikasi yang terdiri atas semua enzim dan DNA yang berkaitan dengan garpu replikasi akan diimobilisasi di dalam matriks nuklear. Mesin-mesin tersebut dapat divisualisasikan menggunakan mikroskop dengan melabeli DNA yang sedang bereplikasi. Pelabelan dilakukan menggunakan analog timidin, yaitu bromodeoksiuridin (BUdR), dan visualisasi DNA yang dilabeli tersebut dilakukan dengan imunofloresensi menggunakan antibodi yang mengenali BUdR.
Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak ada DNA yang dapat menggantikan RNA primer yang dibuang dari ujung 5’ untai tertinggal. Dengan demikian, informasi genetik dapat hilang dari DNA. Untuk mengatasi hal ini, ujung kromosom eukariota (telomer) mengandung beratus-ratus sekuens repetitif sederhana yang tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3’ melampaui ujung 5’. Enzim telomerase mengandung molekul RNA pendek, yang sebagian sekuensnya komplementer dengan sekuens repetitif tersebut. RNA ini akan bertindak sebagai cetakan (templat) bagi penambahan sekuens repetitif pada ujung 3’.
Hal yang menarik adalah bahwa aktivitas telomerase mengalami penekanan di dalam sel-sel somatis pada organisme multiseluler, yang lambat laun akan menyebabkan pemendekan kromosom pada tiap generasi sel. Ketika pemendekan mencapai DNA yang membawa informasi genetik, sel-sel akan menjadi layu dan mati. Fenomena ini diduga sangat penting di dalam proses penuaan sel. Selain itu, kemampuan penggandaan yang tidak terkendali pada kebanyakan sel kanker juga berkaitan dengan reaktivasi enzim telomerase.







Gambar 2.4. Proses Replikasi DNA
(http://biologigonz.blogspot.com/2009/11/sintesa-protein-2.html)
2.1.4. RNA : pelaksana
Berbeda dengan DNA, RNA merupakan rantai panjang lurus yang berfungsi dalam sintesis protein. Terdapat 3 jenis RNA yaitu:
a) mRNA merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan) dengan salah satu urutan basa rantai DNA. RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita tunggal linier dan disintesis oleh DNA di dalam nukleus. Panjang pendeknya mRNA berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun. Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang bersangkutan. mRNA bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Adapun fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. mRNA ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam plasma.
b) tRNA (transfer RNA) atau ARNt (ARN transfer)
RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma. tRNA merupakan RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA. Fungsi lain tRNA adalah mengikat asam-asam amino di dalam sitoplasma yang akan disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Bagian tRNA yang berhubungan dengan kodon dinamakan antikodon.
c) rRNA (ribosomal RNA) atau ARNr (ARN ribosomal)
RNA ini disebut ribosomal RNA karena terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam nukleus. RNA ini berupa pita tunggal, tidak bercabang, dan fleksibel. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi dari RNA ribosom adalah sebagai mesin perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah sepanjang mRNA. Di dalam ribosom, molekul rRNA ini mencapai 30-46%.
2.1.4.1. 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.
Gbr 2.5. Struktur RNA
(http://desybio.wordpress.com/2010/03/30/struktur-rna/)
Sintesis protein terdiri atas dua tahap yaitu transkipsi dan translasi, yang diawali dengan replikasi DNA. DNA sebagai media untuk proses transkipsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh protein histon. Saat menjelang proses transkipsi berjalan, biasanya didahului oleh sinyal dari luar akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang dibutuhkan untuk proses pertumbuhan, perkembangan, metabolisme, dan fungsi lain di tingkat seluler maupun jaringan. Sedangkan RNA diperlukan dalam sintesis protein sebagai pengantar informasi genetik yang dibawa oleh gen ke tempat sintesis protein dalam sitoplasma.
Sintesis protein memerlukan tiga tahap reaksi yaitu inisiasi, elongasi (perpanjangan) dan terminasi. Reaksi inisiasi menghasilkan pengikatan tRNA inisiasi ke situs inisiasi pada mRNA. tRNA inisiasi itu mengisi situs peptidil pada ribosom. Elongasi dimulai dengan pengikatan suatu aminoasil – tRNA pada situs aminoasil, yaitu suatu tempat pengikatan khusus tRNA pada ribosom. Terminasi terjadi bila sinyal untuk berhenti yang terdapat pada mRNA dibaca oleh faktor pembebas protein yang akan mengakibatkan pembebasan rantai polipeptida yang sudah selesai dari ribosom. Sebetulnya ribosom adalah suatu enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan-ikatan peptida yang diatur oleh mRNA.
Sebelum pembelahan sel, DNA di dalam kromosom mengganda sehingga setiap sel anak memiliki kromosom yang sama. DNA bertanggungjawab untuk mengkode semua protein, setiap asam amino di kode oleh satu atau lebih triplet nukleotida. Kode ini dihasilkan dari satu untai DNA melalui proses yang disebut dengan transkripsi. Proses ini menghasilkan mRNA yang akan dibawa keluar dari inti untuk selanjutnya diterjemahkan menjadi protein. Hal ini dapat dilakukan karena pada sitoplasma terdapat kelompok ribosom yang disebut dengan poliribosom, atau dapat dilakukan pada ribosom yang menempel pada reticulum endoplasma.

Gambar 2.6. Proses Sintesis Protein
(http://tikanurliawatibio2008.wordpress.com/2010/01/04/sintesis-protein/)
Kode seperti yang disebut di atas diterjemahkan pada suatu struktur yang disebut ribosom yang juga dibuat di dalam inti. Ribosom ini merupakan tempat bagi mRNA di mana mRNA akan terikat. Asam amino untuk sintesis protein akan di bawa ketempat ini oleh RNA transfer (tRNA). Setiap tRNA memiliki triplet yang akan berikatan dengan urutan nuklotida yang sesuai pada mRNA. Sebagai contoh fenil alanin yang terikat pada tRNA yang miliki tiplet AAA (adenin-adenin-adenin) akan berikatan dengan urutan nukleotida yang sesuai pada mRNA yaitu UUU (urasil, urasil, urasil). Secara garis besar, ADN sebagai bahan genetis mengendalikan sifat individu melalui proses sintesis protein. Ada dua kelompok protein yang dibuat ADN, yaitu protein struktural dan protein katalis. Protein struktural akan membentuk sel, jaringan, dan organ hingga penampakan fisik suatu individu. Inilah yang menyebabkan ciri fisik tiap orang berbeda satu sama lain. Protein katalis akan membentuk enzim dan hormon yang berpengaruh besar terhadap proses metabolisme, dan akhirnya berpengaruh terhadap sifat psikis, emosi, kepribadian, atau kecerdasan seseorang.
Proses sintesis protein dapat dibedakan menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah transkripsi yaitu pencetakan ARNd oleh ADN yang berlangsung di dalam inti sel. ARNd inilah yang akan membawa kode genetik dari ADN. Tahap kedua adalah translasi yaitu penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd oleh ARNt.
- Langkah sintesis protein
- Tempat berlangsung
- Perancang jenis protein
- Pelaksana proses sintesis
- Sumber energi
- Bahan sintesis protein
- Enzim yang diperlukan untuk transkripsi : Transkripsi dan Translasi
: Ribosom
: ADN
: ARNd, ARNt, dan ARNr
: Adenosin Tri Phosphat (ATP)
: asam amino
: ARN polimerase

Pelaksana sintesis protein adalah:
1. RNA-duta atau RNA-messenger (RNAm), pembawa perintah/informasi genetik, merupakan jenis RNA terbesar molekulnya di dalam sel.
2. RNA-ribosom (RNAr), menyusun sebagian besar ribosom sebagai mesin pabrik protein.
3. RNA-transfer (RNAt), pengantar asam amino ke ribosom, merupakan jenis RNA terkecil molekulnya di dalam sel.







Bagan Umum Proses Sintesis Protein
Sintesis protein terjadi di dalam ribosom. DNA merupakan perancang jenis protein yang akan disintesis. Bahan sintesis protein adalah asam amino. Proses ini memerlukan energy ATP. Protein yang disintesis digunakan untuk berbagai fungsi di dalam sel tubuh makhluk hidup.
2.4. Tahapan Proses Sintesis Protein
3. Secara garis besar, ADN sebagai bahan genetis mengendalikan sifat individu melalui proses sintesis protein. Ada dua kelompok protein yang dibuat ADN, yaitu protein struktural dan protein katalis. Protein struktural akan membentuk sel, jaringan, dan organ hingga penampakan fisik suatu individu. Inilah yang menyebabkan ciri fisik tiap orang berbeda satu sama lain. Protein katalis akan membentuk enzim dan hormon yang berpengaruh besar terhadap proses metabolisme, dan akhirnya berpengaruh terhadap sifat psikis, emosi, kepribadian, atau kecerdasan seseorang.
4. Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik.
5. Suatu konsep dasar hereditas yang mampu menentukan ciri spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA ke asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahap pertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi mRNA. Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode genetik pada RNA menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut:
6.
7. Gambar 2.7. Dogma Genetik
8. (http://substansigenetika.blogspot.com/2010/04/sintesis-protein.html)
9.
10. Proses sintesis protein dapat dibedakan menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah transkripsi yaitu pencetakan ARNd oleh ADN yang berlangsung di dalam inti sel. ARNd inilah yang akan membawa kode genetik dari ADN. Tahap kedua adalah translasi yaitu penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd oleh ARNt. Sebelum dibahas tentang tahap-tahap dalam transkripsi terlebuh dahulu kita mengetahui beberapa di bawah ini:




2.4.1. Transkripsi
Transkripsi merupakan pembentukan/sintesis mRNA dari fragmen salah satu rantai DNA, sehingga terjadi proses pemindahan informasi genetik dari DNA ke mRNA. Transkripsi adalah bagian dari rangkaian ekspresi genetik (proses penerjemahan informasi genetik dalam bentuk urutan basa menjadi protein). Pengertian asli “transkripsi” adalah alih aksara atau penyalinan. Di sini, yang dimaksud adalah mengubah “teks” DNA menjadi RNA. Sebenarnya, yang berubah hanyalah basa nitrogen timin di DNA yang pada RNA digantikan oleh urasil.
DNA berperan sebagai materi genetik; artinya DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. DNA melakukan transkripsi agar gen asli tetap terlindung di dalam inti sel, sementara hasil kopinya ditugaskan untuk melaksanakan pesan-pesan yang dikandungnya dalam proses sintesis protein. Jika RNA rusak, maka akan segera diganti dengan hasil kopian yang baru.













Gambar 2.3. Transkripsi
Proses transkripsi ini terjadi di dalam inti sel (nukleus). DNA tetap berada di dalam nukleus, sedangkan hasil transkripsinya dikeluarkan dari nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom. Namun pada sel tumbuhan, transkripsi terjadi di dalam matriks pada mitokondria dan plastida. Pada proses transkripsi, rantai DNA digunakan untuk mencetak rantai tunggal mRNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Enzim tersebut menempel pada bagian yang disebut promoter, yang terletak sebelum gen. Pertama-tama, ikatan hidrogen di bagian DNA yang akan disalin terbuka. Akibatnya, dua rantai DNA berpisah. Salah satu DNA berfungsi sebagai pencetak atau sense, yang lain sebagai antisense. Misalnya pencetak memiliki urutan basa G-A-G-A-C-T, dan pasangan komplemen memiliki urutan C-T-C-T-G-A. Karena pencetaknya G-A-G-A-C-T, maka mRNA hasil cetakannya C-U-C-U-G-A. Jadi, mRNA C-U-C-U-G-A merupakan hasil kopian dari DNA C-T-C-T-G-A, dan merupakan komplemen dari pencetak.
a. Inisiasi (permulaan)
Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua rantai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.
b. Elongasi (pemanjangan)
Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka rantai heliks ganda DNA dengan bantuan enzim polimerase, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya.
c. Terminasi (pengakhiran)
2.4.2. Translasi
Sebelum pembelahan sel, DNA di dalam kromosom mengganda sehingga setiap sel anak memiliki kromosom yang sama. DNA bertanggung jawab untuk mengkode semua protein. Setiap asam amino di kode oleh satu atau lebih triplet nukleotida. Kode ini dihasilkan dari satu untai DNA melalui proses yang disebut dengan transkripsi. Proses ini menghasilkan mRNA yang akan dibawa keluar dari inti untuk selanjutnya diterjemahkan menjadi protein. Hal ini dapat dilakukan karena pada sitoplasma terdapay kelompok ribosom yang disebut dengan poliribosom. Atau dapat dilakukan pada ribosom yang menempel pada reticulum endoplasma.
Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. mRNA membawa informasi urutan asam amino.
Tempat translasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom. Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asam amino tertentu.
Dalam proses translasi, sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA, interpreternya adalah RNA transfer. Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu. Ketika tiba di ribosom, molekul tRNA membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya. Pada ujung lainnya terdapat triplet nukleotida yang disebut antikodon, yang berdasarkan aturan pemasangan basa, mengikatkan diri pada kodon komplementer di mRNA. tRNA mentransfer asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom.

Gambar 2.4. Mekanisme Dasar Transkripsi
Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA yang disebut RNA ribosomal.








2.5. Aminoasil-ARNt sintetase
Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.




Tahapan Transkripsi
Secara garis besar transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi. Masing-masing tahap akan dijelaskan secara singkat sebagai berikut :
2.2.2.1.Inisiasi (permulaan)
Daerah DNA di mana RNA polymerase melekat dan mengawali transkipsi disebut sebagai promotor. Suatu promotor menentukan di mana transkipsi dimulai. Juga menentukan yang mana dari kedua rantai heliks DNA yang akan digunakan sebagai cetakan. Sebagian rantai DNA membuka, kemudian disusul oleh pembentukan ratai RNA-duta (RNAm). Rantai DNA yang mencetak RNAm disebut rantai sense/template. Pasangan rantai sense yang tidak mencetak RNAm disebut antisense. Proses ini dimulai dari menempelnya ribosom sub unit kecil ke mRNA. Penempelan terjadi pada tempat tertentu yaitu pada 5’-AGGAGGU-3’, sedang pada eukariot terjadi pada struktur tudung (7mGpppNpN). Selanjutnya ribosom bergeser ke arah 3’ sampai bertemu dengan kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon awal. Asam amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin. Metionin adalah asam amino yang disandi oleh AUG. pada bakteri, metionin diubah menjadi Nformil metionin. Struktur gabungan antara mRNA, ribosom sub unit kecil dan tRNA- Nformil metionin disebut kompleks inisiasi. Pada eukariot, kompleks inisiasi terbentuk dengan cara yang lebih rumit yang melibatkan banyak protein initiation factor.

Gambar 2.11. Tahap Inisiasi Pada Transkripsi
(http://chocoberrylatte veganidia.blogspot.com/2010_11_01_archive.html)

1. RNA polymerase melekat pada promoter.
2. RNA polymerase membuka strand DNA.
3. RNA nukleotida menempel pada DNA template.
4. RNA polymerase menghubungkan RNA nukleotida
Proses inisiasi dimulai ketika ribosom subunit kecil berikatan dengan mRNA. Inisiator tRNA yang membawa metionin berikatan pada daerah AUG yang mengkode asam amino metionin. Selanjutnya ribosom sub unit besar akan menempel Pada ribosom subunit kecil. Catatan, sisi A dan sisi P merupakan tempat pengikatan tRNA.


2.2.2.2. Elongasi (pemanjangan)
Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka untaian heliks ganda DNA dengan bantuan enzim polimerase, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya.

Gambar 2.12. Tahap Elongasi pada Transkripsi
(http://kamriantiramli.wordpress.com/tag/elongasi/)
1. RNA polymerase bergerak di sepanjang DNA
2. Nukleotida melekat pada DNA template
3. Strand RNA mengelupas dari DNA
4. DNA kembali menyatu.
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar mRNA lebih masuk, guna membaca kodon II. Misalnya kodon II UCA, yang segera diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil membawa asam amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan serine membentuk dipeptida.
Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG, segera diterjemahkan oleh antikodon CUC sambil membawa asam amino glisin. tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam amino glisin dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.
2.2.2.3. Terminasi (pengakhiran)
Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi sebagai kodon terminasi (kode stop) yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir kodon terminasi, yaitu ketika polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.

Gambar 2.13. Tahap Terminasi Pada Transkripsi
(http://ngblog.blog.com/page/2/)
1. RNA polymerase megenai terminator
2. RNA polymerase melepaskan RNA
3. RNA polymerase meninggalkan DNA
Pada eukariotik, hasil dari transkripsi di DNA adalah pre-mRNA, artinya mRNA yang belum siap untuk ditranslasi. Hal tersebut disebabkan karena pre-mRNA masih banyak mengandung intron, yaitu rangkaian kodon yang tidak bisa diterjemahkan menjadi protein. Intron ini sangat banyak pada DNA eukariotik. Bagian yang akan menjadi mRNA matang dinamakan dengan ekson. Ekson mengandung informasi yang akan diterjemahkan menjadi protein.
Oleh karena itu, organisme eukariotik memiliki tahapan splicing mRNA. Proses splicing berguna untuk membuang bagian intron yang secara genetik tidak mengandung informasi terkait asam amino. Splicing terjadi sebelum mRNA dikeluarkan dari inti sel.


Konsep penting dalam transkripsi:
Pasangan tiga basa nitrogen disebut triplet. Triplet yang terdapat pada rantai sense ADN yang mencetak ARNd disebut kodogen. Triplet yang terdapat pada ARNd disebut kodon. Triplet yang terdapat pada ARNt disebut antikodon.

Gambar 2.14. Proses Transkipsi
(http://widyaamrida.blogspot.com/2010/01/sintesis-protein.html)

2.3. TRANSLASI
Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.
2.3.1. Inisiasi
Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. mRNA yang keluar dari nukleus menuju sitoplasma didatangi oleh ribosom, kemudian mRNA masuk ke dalam “celah” ribosom. Ketika mRNA masuk ke ribosom, ribosom “membaca” kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk mebaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk satu, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”.
Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah ribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.









Gambar 2.15. Tahap Inisiasi Pada Translasi
(http://biologigonz.blogspot.com/2011_04_01_archive.html)

1. Sub unit Ribosom Kecil melekat pada mRNA
2. Anti kodon tRNA melekat pada Start Kodon
3. Sub unit Ribosom besar melekat pada sub unit Ribosom kecil.

2.3.2. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar mRNA lebih masuk, guna membaca kodon II. Misalnya kodon II UCA, yang segera diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil membawa asam amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan serine membentuk dipeptida.
Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG, segera diterjemahkan oleh antikodon CUC sambil membawa asam amino glisin. tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam amino glisin dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.
Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.


Gambar 2.16. Tahap Elongasi Pada Translasi
(http://biologigonz.blogspot.com/2011_04_01_archive.html)

1. Kodon pada sisi A Ribosom, berpasangan dengan anti kodon dari tRNA yang sesuai.
2. Ikatan peptida antara Asam Amino
3. tRNA melekat pada tRNA selanjutnya seiring bergeraknya Ribosom.

2.3.3. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein.













Gambar 2.17. Tahap Terminasi Pada Translasi
(http://biologigonz.blogspot.com/2011_04_01_archive.html)

1. Ribosom sampai pada stop kodon
2. tRNA tanpa Asam Amino melekat pada stop kodon
3. Polipeptida lepas.
4. Komponen Ribosom lepas.
Proses translasi dirangkum dalam tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi (pemanjangan) dan terminasi (penyelesaian). Translasi pada mRNA dimulai pada kodon pertama atau kodon inisiasi translasi berupa ATG pada DNA atau AUG pada RNA. Penerjemahan terjadi dari urutan basa molekul (yang juga menyusun kodon-kodon setiap tiga urutan basa) mRNA ke dalam urutan asam amino polipeptida. Banyak asam amino yang dapat disandikan oleh lebih dari satu kodon. Tempat-tempat translsasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom. Pada proses pemanjangan ribosom akan bergerak terus dari arah 5'3P ke arah 3'OH sepanjang mRNA sambil merangkaikan asam-asam amino. Proses penyelesaian ditandai denga bertemunya ribosom dengan kodon akhir pada mRNA.

2.4. Translasi prokariot dan eukariot
Walaupun mekanisme dasar trskripsi dan translasi serupa untuk prokariot dan eukariot, terdapat suatu perbedaan dalam aliran informasi genetik di dalam sel tersebut. Karena bakteri tidak memiliki nukleus (inti sel), DNA-nya tidak tersegregasi dari ribosom dan perlengkapan pensintesis protein lainnya. Transkripsi dan translasi dipasangkan dengan ribosom menempel pada ujung depan molekul mRNA sewaktu transkripsi masih terus berlangsung. Pengikatan ribosom ke mRNA membutuhkan situs yang spesifik. Sebaliknya, dalam sel eukariot selubung nukleus atau membran inti memisahkan transkripsi dari translasi dalam ruang dan waktu. Transkripsi terjadi di dalam inti sel dan mRNA dikirim ke sitoplasma tempat translasi terjadi.

Gambar 2.18. Proses Translasi
(http://dianita-puspitasari.blogspot.com/2010/12/sintesis-protein.html)

2. 1. Materi Genetik
2.1. 1. Kromosom
Kromosom adalah suatu struktur makromolekul yang berisi DNA di mana informasi genetik dalam sel disimpan. Kata kromosom berasal dari kata khroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan Kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer / kinekthor yang merupakan pusat kromosom berbentuk bulat dan lengan kromosom yang mengandung kromonema & gen berjumlah dua buah (sepasang) merupakan struktur di dalam sel berupa deret panjang molekul yang terdiri dari satu molekul DNA dan berbagai protein terkait yang merupakan informasi genetik suatu organisme, seperti molekul kelima jenis histon dan faktor transkripsi yang terdapat pada beberapa deret, dan termasuk gen unsur regulator dan sekuens nukleotida. Kromosom yang berada di dalam nukleus sel eukariota, secara khusus disebut kromatin. Sedangkan Kromatin (Chroma: berwarna; tin: benang) adalah kompleks dari asam deoksiribonukleat, protein histon dan protein non histon yang ditemukan pada inti sel eukariota. Kromatin merupakan bahan yang mudah diwarnai oleh suatu zat pewarna. Pada berbagai sel eukariota tingkat tinggi, ada dua bentuk kromatin pada tahap interfase yaitu eukromatin dan heterokromatin. Kromatin terfragmentasi dan menggumpal selama mitosis atau meiosis untuk membentuk wujud seperti batang yang disebut kromosom. Kromosom yang berkembang dari kromatin terbukti tersusun dari sejumlah besar protein dan asam-asam nukleat yang sekarang dikenal sebagai asam deoksiribonukleat. Dua pasang dari tiap protein histon tersebut yaitu histon H2A, H2B, H3 dan H4 membentuk oktamer dengan 145 hingga 147 pasangan basa asam deoksiribonukleat yang membungkusnya membentuk inti nukleosom.
2.1.2. RNA
Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein. Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain.
2.1.3. DNA
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa. Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida. Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.
2.2. Struktur Materi 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.





Gambar 2.1. Kode genetik
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




BAB III
PENUTUP
Kesimpulan :
1. 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.
2. Ribosom sebagai tempat sintesis protein, sekaligus merupakan mesin yang mengatur dan memilih komponen-komponen yang terlibat dalam sintesis protein.
3. Sintesis protein dibagi dalam 3 tahap yaitu :
• Replikasi, dikontrol oleh fragmen DNA tertentu dalam suatu utas da ini dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor luar. Terutama sinyal kimiawi, obat, virus, dan pencemaran bahan kimia. Replikasi dimulai dari titik replikasi dan arahnya menurut 5’-3’.
• Transkripsi, merupakan bagian dari rangkaian ekspresi genetik (proses penerjemahan informasi genetik dalam bentuk urutan basa menjadi protein).
• Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.
4. Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.
5. Ribosom mempunyai komposisi 60% rRNA dan 40% protein basa, yang tersusun secara rumit oleh lebih dari 50 jenis protein yang berbeda. Komposisi basa dalam rRNA agak berbeda dengan susunan gugus basa dalam DNA secara menyeluruh rRNA dalam gugus nukleat-nya terdapat gugus metil yang diduga untuk mencegah agar jangan sampai molekul tRNA dan rRNA dipakai sebagai pola dalam sintesis protein.
DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., Jane B.R, dan Lawrence G.M. 2002. Biologi Jilid 1, edisi kelima. Jakarta: Erlangga
Stryer, Lubert. 2000. Biokimia. Jakarta : EGC

Subowo. 2007. Biologi Sel. Bandung : CV Angkasa

Thenawijaya Maggy. 1982. Dasar-dasar Biokimia Jilid 3. Jakarta : Erlangga

Yuwono, Triwibowo. 2005. Biologi Molekuler. Jakarta : Erlangga

http://denydendhi.blogspot.com/2011/03/replikasi-dna.html

http://www.scribd.com/doc/40154876/Tahapan-Sintesis-Protein

http://desybio.wordpress.com/2010/03/30/kode-genetika/

http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/15/kode-genetik/

http://id.wikipedia.org/wiki/Ribosom
http://id.wikipedia.org/wiki/Replikasi_DNA