Tahap-tahap dan Proses Sintesis Protein 

Suatu gen menentukan ada tidaknya suatu sifat. Dengan kata lain, kode genetik merupakan penentu sifat apa yang akan muncul atau tampak pada individu. Hubungan antara genotipe (kode genetik) dengan fenotipe (sifat yang tampak) diperantarai oleh sintesis senyawa polimer asam amino yaitu protein. Sebagai penyusun tubuh makhluk hidup, protein dapat ditemukan antara lain sebagai enzim, hormon, pigmen keratin, dan hemoglobin.

Tahapan Sintesis Protein

Gambaran tentang tahap-tahap sintesis protein dapat diibaratkan seperti saat kita memasak makanan. Protein kita ibaratkan sebagai makanan. Agar dapat diperoleh makanan dengan cita rasa yang lezat maka diperlukan bahan dan proses yang tepat. Demikian juga dalam sintesis protein, bahan dan rangkaian prosesnya tertentu dan urut.

Dalam tahap-tahap sintesis protein akan dibahas bagaimana DNA dan RNA melaksanakan proses dalam pewarisan sifat kepada keturunannya dengan melakukan proses sintesis protein, yaitu proses penyusunan senyawa protein dengan membentuk rangkaian rantai polipeptida.

Tahap-tahap sintesis protein ini terjadi di dalam ribosom dan pengaturan sintesis protein dilakukan oleh gen (DNA) di dalam inti. Gen, dalam hal ini DNA ketika menjalankan fungsinya, yaitu menyusun protein sangat dipengaruhi oleh susunan sel serta gen-gen lain dalam lingkungannya. Kegiatan sel diatur oleh berbagai enzim, yaitu senyawa protein yang bekerjanya sangat spesifik.

Jenis dan rangkaian asam amino yang menyusun protein berbeda antara protein yang satu dan protein yang lainnya. Tahap-tahap sintesis protein terjadi melalui dua tahap, yakni transkripsi dan translasi.

1. Transkripsi - Sintesis Protein

Tahap pertama dari sintesis protein adalah transkripsi. Proses ini berlangsung di dalam inti sel. Transkripsi merupakan proses sintesis langsung RNA dari DNA. Pada saat inti sel memerintahkan perlunya sintesis protein, informasi DNA dialihkan melalui RNA pembawa pesan yang disebut RNA messenger (mRNA). mRNA berisikan salinan langsung pasangan basa dari DNA. Tahap inilah yang dinamakan dengan transkripsi. Transkrip berarti salinan. Kode genetik disalin dari DNA untuk dibawa keluar dari nukleus menuju lokasi pembuatan protein di ribosom yang berada di sitoplasma.

Urutan basa nitrogen yang dibawa ke luar nukleus dalam mRNA ini dinamakan sebagai kodon. Dalam proses transkripsi, banyak proses enzimatik yang terjadi, seperti pemutusan ikatan-ikatan hidrogen pada rantai DNA serta pembacaan urutan basa nitrogen yang prosesnya mirip dengan duplikasi DNA.

Transkripsi

Tahap inisiasi transkripsi dimulai dengan pengenalan daerah gen di DNA oleh enzim RNA polimerase. Daerah ini dinamakan dengan promoter, yakni tempat dimulainya sintesis pasangan DNA oleh mRNA. Daerah DNA yang disalin hanyalah satu bagian rantai saja yang dinamakan dengan sense (daerah template) dan rantai yang lainnya dinamakan rantai antisense. Pembacaan DNA oleh RNA polimerase ini dimulai dari ujung 3' menuju ujung 5' dan tidak pernah sebaliknya. RNA polimerase akan membuka ikatan double helix pada bagian gen yang dikenali dan kemudian akan menyalin urutan basa yang ada pada DNA sense (template) sehingga terbentuk DNA baru dari arah ujung 5' menuju ujung 3'. Proses ini dinamakan dengan elongasi.

Proses transkripsi diakhiri jika gen di daerah rantai template telah selesai dibaca (terdapat kodon stop). DNA memiliki mekanisme agar RNA polimerase dapat mengenali akhir dari gen dengan kode basa tertentu, daerah ini dikenal dengan nama terminator. Proses akhir dari transkripsi ini dinamakan dengan terminasi. Setelah itu, rantai mRNA akan keluar dari DNA menuju ribosom di sitoplasma.

2. Translasi - Sintesis Protein

Tahap sintesis protein berikutnya adalah translasi. mRNA mengandung urutan basa yang akan diterjemahkan menjadi protein (asam amino). Kode genetik, yang dibawa di dalamnya (kodon) dibaca dalam urutan tiga basa (triplet) menjadi protein. Proses penerjemahan kodon menjadi protein atau yang disebut dengan translasi.

Translasi

Ribosom, sebagai tempat pembuatan protein terdiri atas dua bagian yang disebut subunit kecil dan subunit besar. Secara garis besar, translasi dibagi menjadi tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Pada tahap inisiasi, mRNA akan menempel pada subunit kecil ribosom. Subunit kecil ini akan mengenali kode awal genetik AUG dari mRNA yang disebut sebagai start kodon. Subunit besar ribosom kemudian akan bergabung dengan subunit kecil membentuk kompleks ribosom.

Proses penerjemahan ini dibantu oleh tRNA yang membawa pasangan kodon dari mRNA. Pasangan basa tRNA di ribosom ini dinamakan sebagai antikodon. tRNA akan datang membawakan pasangan basa yang sesuai dengan kodon dari mRNA. tRNA mengandung gugus asam amino yang sesuai dengan antikodon yang berada di ujung struktur rantai tunggal RNA.

Tahapan selanjutnya adalah elongasi dari pembacaan kodon oleh tRNA sehingga terbentuk rantai polipeptida. Elongasi akan berhenti pada tahap pembacaan urutan basa spesifik yang memerintahkan proses translasi dihentikan (tahap terminasi). Urutan ini biasanya terdiri atas UAA, UAG, dan UGA yang dikenal dengan nama stop kodon.

Berikut adalah contoh bagaimana tahap-tahap penerjemahan kodon pada mRNA terjadi sehingga dapat dihasilkan polipeptida.

• DNA membentuk messenger RNA (membentuk pasangan) (mRNA). mRNA mentranskripsi kode genetik yang terdapat pada DNA menjadi kode genetik yang terdapat mRNA yang dinamakan kodon.

•  mRNA keluar dari inti sel (nukleus) melalui retikulum endoplasma menuju ribosom dan menempelkan dirinya pada ribosom.

• Di dalam sitoplasma tRNA mengadakan translasi kodon pada mRNA menjadi antikodon pada tRNA yang susunan antikodonnya seperti berikut.

•  tRNA yang memiliki antikodon SGU akan mengangkut asam amino arginin, tRNA berantikodon ASG mengangkut treonin, dan tRNA berantikodon AAA mengangkut lisin.

• tRNA mengangkut asam amino ke ribosom yang kemudian disusun menjadi polipeptida atau protein

• Dalam pembentukkan polipeptida, asam amino yang satu digabung dengan asam amino yang lain oleh ikatan peptida. Proses ini berjalan terus sampai akhirnya ditemukan kodon, misalnya stop (UAG).