Indikator 30

PROSES SINTESIS PROTEIN

Pembuatan berbagai jenis protein adalah salah satu peristiwa yang paling penting bagi sel karena protein tidak hanya membentuk komponen struktural dari sel, juga menyusun enzim yang mengkatalisis produksi biomolekul organik sisa yang diperlukan untuk hidup. Secara umum, genotipe dikodekan dalam DNA dinyatakan sebagai fenotipe oleh protein dan produkdikatalisis enzim lainnya.

DNA bertempat di inti terlalu besar untuk bergerak melalui membran nuklir, sehingga harus disalin oleh yang lebih kecil, RNA beruntai tunggal (transkripsi), yang bergerak keluar dari inti untuk ribosom terletak di sitoplasma dan retikulum endoplasma kasar untuk mengarahkan perakitan protein (terjemahan). Gen tidak benar-benar membuat protein, tetapi mereka memberikan cetak biru dalam bentuk RNA, yang mengarahkan sintesis protein.

Transkripsi

Transkripsi terjadi di dalam inti sel dan merupakan pengalihan dari kode genetik dari DNA ke RNA komplementer. Enzim RNA polimerase …

·         Menempel ke dan membuka ritsleting molekul DNA menjadi dua untaian yang terpisah.

·         Mengikat segmen promotor DNA yang mengindikasikan awal untai tunggal DNA yang akan disalin.

·         Bergerak sepanjang DNA dan mencocokkan nukleotida DNA dengan RNA komplementer

·         nukleotida untuk menciptakan sebuah molekul RNA baru yang dipolakan DNA.

Menyalin DNA terus sampai RNA polimerase mencapai sinyal terminasi, yang merupakan satu set spesifik nukleotida yang menandai akhir dari gen yang akan disalin dan juga sinyal melepaskan DNA dengan RNA baru dicetak.

Ketiga jenis RNA adalah …

1.      mRNA (Messenger RNA) ditranskripsi dari DNA dan membawa informasi genetik dari DNA yang akan diterjemahkan menjadi asam amino.

2.      tRNA (Transfer RNA) “menafsirkan” kodon tiga huruf dari asam nukleat dengan kata asam amino satu huruf

3.      rRNA (Ribosomal RNA) adalah jenis yang paling melimpah dari RNA, dan bersama dengan protein yang terkait menyusun ribosom.

Ketika RNA polimerase selesai menyalin segmen tertentu dari DNA, DNA mengkonfigurasi ulang ke dalam struktur double-helix asli. Yang baru dibuat mRNA bergerak keluar dari inti dan masuk ke sitoplasma.

Transkripsi meliputi 3 tahapan, yaitu tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi.

1) Inisiasi (Permulaan)

Jika pada proses replikasi dikenal daerah pangkal replikasi, pada transkripsi ini dikenal promoter, yaitu daerah DNA sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk memulai transkripsi. RNA polymerase melekat atau berikatan dengan promoter, setelah promoter berikatan dengan kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi. Kumpulan antara promoter, RNA polimerase, dan faktor transkripsi ini disebut kompleks inisiasi transkripsi. Selanjutnya, RNA polymerase membuka rantai ganda DNA.

2) Elongasi (Pemanjangan)

Setelah membuka pilinan rantai ganda DNA, RNA polimerase ini kemudian menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dengan arah 5´ ke 3´. Pada tahap elongasi ini, RNA mengalami pertumbuhan memanjang seiring dengan pembentukan pasangan basa nitrogen DNA. Pembentukan RNA analog dengan pembentukan pasangan basa nitrogen pada replikasi. Pada RNA tidak terdapat basa pirimidin timin (T), melainkan urasil (U). Oleh karena itu, RNA akan membentuk pasangan basa urasil dengan adenin pada rantai DNA. Tiga macam basa yang lain, yaitu adenin, guanin, dan sitosin dari DNA akan berpasangan dengan basa komplemennya masing-masing sesuai dengan pengaturan pemasangan basa. Adenin berpasangan dengan urasil dan guanin dengan sitosin (Gambar 3.13).

3) Terminasi (Pengakhiran)

Penyusunan untaian nukleotida RNA yang telah dimulai dari daerah promoter berakhir di daerah terminator. Setelah transkripsi selesai, rantai DNA menyatu kembali seperti semula dan RNA polymerase segera terlepas dari DNA. Akhirnya, RNA terlepas dan terbentuklah mRNA yang baru. Pada sel prokariotik, RNA hasil transkripsi dari DNA, langsung berperan sebagai mRNA. Sementara itu, RNA hasil transkripsi gen pengkode protein pada sel eukariotik, akan menjadi mRNA yang fungsional (aktif) setelah melalui proses tertentu terlebih dahulu. Dengan demikian, pada rantai tunggal mRNA terdapat beberapa urut-urutan basa nitrogen yang merupakan komplemen (pasangan) dari pesan genetik (urutan basa nitrogen) DNA. Setiap tiga macam urutan basa nitrogen pada nukleotida mRNA hasil transkripsi ini disebut sebagai triplet atau kodon.

Translasi

   Translasi adalah sintesis polipeptida yang terjadi dibawah arahan mRNA. Selama tahap ini terjadi perubahan bahasa. Sel harus menerjemahkan alias menstranslasikan sekuens basa molekul mRNA menjadi sekuens asam amino polipeptida. Tempat terjadinya translasi adalah ribosom, partikel-partikel kompleks yang memfasilitasi penautan teratur asam amino menjadi rantai polipetida. Translasi merupakan proses penerjemahan beberapa triplet atau kodon dari mRNA menjadi asam amino-asam amino yang akhirnya membentuk protein. Urutan basa nitrogen yang berbeda pada setiap triplet, akan diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda. Misalnya, asam amino fenilalanin diterjemahkan dari triplet UUU (terdiri dari 3 basa urasil), asam amino triptofan (UGG), asam amino glisin (GGC), dan asam amino serin UCA. Sebanyak 20 macam asam amino yang diperlukan untuk pembentukan protein merupakan hasil terjemahan triplet dari mRNA. Selanjutnya, dari beberapa asam amino (puluhan, ratusan, atau ribuan) tersebut dihasilkan rantai polipeptida spesifik dan akan membentuk protein spesifik pula.

Kodon awal atau start kodon merupakan kodon pertama yang diterjemahkan pada saat translasi atau disebut juga kodon inisiasi (AUG yang menyandikan metionin). Selain kodon inisiasi, untuk memulai translasi diperlukan juga sekuen atau situs yang disebut Shine-Dalgarno untuk pengenalan oleh ribosom yang juga dibantu oleh faktor inisiasi (berupa tiga jenis protein). 

Kodon akhir atau stop kodon merupakan salah satu dari tiga kodon, yaitu UAG, UAA atau UGA. Kodon akhir disebut juga kodon terminal yang tidak menyandikan asam amino. Kodon akhir menyebabkan proses translasi berakhir dengan bantuan faktor pelepasan untuk melepas ribosom.

Langkah-langkah pada proses translasi adalah sebagai berikut:

1) Inisiasi Translasi

Ribosom sub unit kecil mengikatkan diri pada mRNA yang telah membawa sandi bagi asam amino yang akan dibuat, serta mengikat pada bagian inisiator tRNA. Selanjutnya, molekul besar ribosom juga ikut  terikat bersama ketiga molekul tersebut membentuk kompleks inisiasi. Molekul-molekul tRNA mengikat dan memindahkan asam amino dari sitoplasma menuju ribosom dengan menggunakan energi GTP dan enzim. Bagian ujung tRNA yang satu membawa antikodon, berupa triplet basa nitrogen. Sementara, ujung yang lain membawa satu jenis asam amino dari sitoplasma. Kemudian, asam amino tertentu tersebut diaktifkan oleh tRNA tertentu pula dengan menghubungkan antikodon dan kodon (pengode asam amino) pada mRNA. Kodon pemula pada proses translasi adalah AUG, yang akan mengkode pembentukan asam amino metionin. Oleh karena itu, antikodon tRNA yang akan berpasangan dengan kodon pemula adalah UAC. tRNA tersebut membawa asam amino metionin pada sisi pembawa asam aminonya.

2) Elongasi

Tahap pengaktifan asam amino terjadi kodon demi kodon sehingga dihasilkan asam amino satu demi satu. Asam-asam amino yang telah diaktifkan oleh kerja tRNA sebelumnya, dihubungkan melalui ikatan peptida membentuk polipeptida pada ujung tRNA pembawa asam amino. Misalnya, tRNA membawa asam amino fenilalanin, maka anticodon berupa AAA kemudian berhubungan dengan kodon mRNA UUU. Fenilalanin tersebut dihubungkan dengan metionin membentuk peptida. Melalui proses elongasi, rantai polipeptida yang sedang tumbuh tersebut semakin panjang akibat penambahan asam amino.

3) Terminasi

Proses translasi berhenti setelah antikodon yang dibawa tRNA bertemu dengan kodon UAA, UAG, atau UGA. Dengan demikian, rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah membentuk protein fungsional.

Perbedaan Proses Transkripsi Dan Translasi

Mekanisme dasar transkripsi dan translasi mirip pada prokariotik dan eukariotik, namun ada perbedaan penting dalam aliran informasi genetik pada sel-sel. Karena sel prokariotik tidak memiliki nukleus, DNAnya tidak disegregasi dari ribosom dan peralatan penyintesis protein lain. Ketiadaan segregasi ini memungkinkan translasi mRNA dimulai saat transkripsi masih berlangsung. Sebaliknya, dalam sel eukariotik, selaput nukleus memisahkan tempat dan waktu berlangsungnya transkripsi dan translasi. Transkripsi terjadi di dalam nukleus, dan mRNA ditranspor ke sitoplasma, tempat translasi terjadi. Namun sebelum bisa meninggalkan nukleus, transkrip RNA eukariotik dari gen pengode protein dimodifikasi dalam berbagai cara untuk menghasilkan mRNA akhir yang fungsional. Transkripsi gen eukariotik pengode protein menghasilkan pre-mRNA, dan pemrosesan lebih lanjut menghasilkan mRNA akhir. Awal transkrip RNA dari gen apapun, termasuk yang mengodekan RNA yang tidak ditranslasi menjadi protein, secara umum disebut transkrip primer ( primary transcript )

Latihan Soal

1 . Fungsi DNA adalah ....... 

A. berhubungan dengan sintesis protein dan kadarnya tetap

B. tidak berhubungan dengan sintesis protein dan kadarnya protein

C. berhubungan dengan pengendalian faktor keturunan dan sintesis protein

D. berhubungan dengan sintesis protein dan kadarnya berubah-ubah

E. berhubungan dengan sintesis protein dan faktor keturunan serta kadarnya berubah-ubah

Jawaban: A

Pembahasan : Fungsi DNA adalah :

- berhubungan dengan sintesis protein

- adanya tidak dipengaruhi oleh sintesis protein

- berhubungan dengan penurunan sifat.

2. Di bawah ini tahap-tahap dari sintesis protein.

1. ARN-d melekat pada ribosom

2. ARN-d keluar dari inti masuk sitoplasma

3. ARN-t yang membawa asam amino yang sesuai

4. ARN-d disintesis oleh ADN di dalam inti

5. Asam-asam amino akan berjajar dalam urutan yangsesuai

Urutan yang benar dari tahapan sintesis protein adalah........ 

A. 1 - 2 - 3 - 4 dan 5

B. 2 - 3 - 4 - 1 dan 5

C. 2 - 3 - 4 - 1 dan 5

D. 4 - 2 - 1 - 3 dan 5

E. 1 - 4 - 2 - 3 dan 5

Jawaban: D

Pembahasan: RNAd dicetak DNA - RNAd keluar dari inti - RNAd melekat pada ribosim- RNAt membawa asam amino yang sesuai - asam amino akan berjajar dalamurutan yang sesuai

3. Basa nitrogen yang terdapat pada DNA sebagai berikut, kecuali ….

A. guanin

B. adenin

C. urasil

D. timin

E. sitosin

Jawaban: C

Pembahasan: Basa nitrogen DNA terdiri dari golongan purin yaitu adenine (A) dan guanin (G),  serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (C), dan timin (T). tidak ada urasil.

4. Bahan dasar DNA adalah ….

A. gula, fosfat, dan basa nitrogen

B. gula, basa nitrogen, dan guanin

C. purin, basa nitrogen, dan guanin

D. adenin, timin dan, basa nitrogen

E. fosfat, sitosin, dan timin

Jawaban: A

Pembahasan: Tiga komponen dasar  molekul DNA yaitu:

1. Gula. Molekul gula yang menyusun DNA adalah sebuah pen­tosa, yaitu deoksiribosa

2. Fosfat. Molekul fosfatnya berupa PO₄.

3. Basa. Basa nitrogen yang menyusun molekul DNA dibedakan atas:

a. Kelompok pirimidin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - sitosin (S)- timin (T)

b. Kelompok purin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - adenin (A) - guanin (G)

5. Pasangan basa nitrogen adenin pada RNA adalah ….

A. timin    

B. guanin 

C. sitosin

D. urasil

E. adenin

Jawaban: D

Pembahasan: Dalam pasangan basa Watson-Crick, dalam DNA, adenin (A) membentuk pasangan basa dengan timin (T), sementaraguanin (G) dengan sitosin (C) dalam DNA. Akan tetapi pada RNA, timin (T) digantikan oleh uracil (U). Jadi, pasangan basa nitrogen adenin pada RNA adalah urasil(U)

6. Kode genetik yang dibawa mRNA berdasarkan kode genetik dari ….

A. ATP 

B. ADP

C. DNA 

D. tRNA

E. rRNA

Jawaban: C

Pembahasan: mRNA (Messenger RNA) ditranskripsi dari DNA dan membawa informasi genetik dari DNA yang akan diterjemahkan menjadi asam amino.

7. Proses translasi akan berhenti ketika pembacaan bertemu dengan kodon terminasi (kodon stop), yaitu ….

A. AUG

B. AGU

C. UUU

D. UGC

E. UAA

Jawaban: E

Pembahasan: Kodon akhir atau stop kodon merupakan salah satu dari tiga kodon, yaitu UAG, UAA atau UGA. Kodon akhir disebut juga kodon terminal yang tidak menyandikan asam amino. Kodon akhir menyebabkan proses translasi berakhir dengan bantuan faktor pelepasan untuk melepas ribosom.

8. Enzim yang berperan untuk memulai transkripsi adalah ….

A. DNA polimerase   

B. RNA polimerase   

C. protease

D. karbonat anhidrase

E. ligase

Jawaban: B
Pembahasan: Jika pada proses replikasi dikenal daerah pangkal replikasi, pada transkripsi ini dikenal promoter, yaitu daerah DNA sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk memulai transkripsi. 

9. Pasangan basa nitrogen adenin pada DNA adalah ….

A. timin    

B. guanin 

C. sitosin

D. urasil

E. adenin

Jawaban: A

Pembahasan: Dalam pasangan basa Watson-Crick, dalam DNA, adenin (A) membentuk pasangan basa dengan timin (T), sementaraguanin (G) dengan sitosin (C) dalam DNA.

10. Pemanjangan untai terkemuka selama sintesis DNA…

A. berlangsung menjauhi garpu replikasi
B. terjadi pada 3 → 5 arah
C. menghasilkan fragmen Okazaki
D. tergantung pada aksi DNA polimerase
E .tidak memerlukan untai cetakan

Jawaban: D
Pembahasan: Setelah membuka pilinan rantai ganda DNA, RNA polymerase memiliki peran penting yang akan menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dengan arah 5´ ke 3´. Pada tahap elongasi ini, RNA mengalami pertumbuhan memanjang seiring dengan pembentukan pasangan basa nitrogen DNA.

11.  Manakah dari berikut ini memisahkan untai DNA selama replikasi?

A. helikase
B. DNA polimerase III
C. ligase
D. DNA polimerase I
E. primase

Jawaban: A

Pembahasan: Helikase yang umum ditemukan adalah Helikase DNA dan Helikase RNA. Helikase DNA berperan dalam proses replikasi DNA untuk memisahkan untai DNA.

12.  Manakah dari berikut ini kovalen menghubungkan segmen DNA?

A. helikase
B. DNA polimerase III
C. ligase
D. DNA polimerase I
E. primase

Jawaban: C

Pembahasan: Ligase penting dalam sintesis dan perbaikan berbagai molekul biologis karena setiap kelas enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan kovalen menggunakan energi yang dilepaskan oleh pembelahan ATP. 

13.  Apa fungsi dari DNA polimerase?

A. untuk bersantai helix DNA selama replikasi
B. untuk menutup bersama-sama ujung patah untai DNA
C. untuk menambahkan nukleotida ke ujung untai DNA yang berkembangD. untuk mendegradasi molekul DNA yang rusak
E. untuk bergabung kembali dengan dua untai DNA ( yang baru dan yang lama ) setelah replikasi

Jawaban: C

Pembahasan: DNA polimerase adalah enzim penting dalam replikasi DNA maupun dalam reparasi DNA. DNA polimerase merupakan sebuah enzim yang mengkatalisasi reaksi polimerisasi deoksiribonukleotida menjadi rantai DNA, dengan kata lain enzim ini mengkatalisasi reaksi pembentukan DNA. Dalam Elongasi atau pemanjangan rantai menentukan kecepatan berlangsungnya reaksi polimerisasi (nukleotida per detik), yang dinyatakan sebagai prosesivitas yaitu jumlah nukleotida yang ditambahkan sebelum enzim DNA polimerase ini melepaskan dirinya dari rantai cetakan.

14. Berikut ini bukan merupakan proses yang terjadi pada sintesis protein adalah .... 

A. RNAd keluar dari inti sel menuju ribosom 
B. RNAd dibentuk oleh DNA di dalam sitoplasma 
C. RNAt membawa asam amino menuju ribosom 
D. DNA merancang sintesis protein 
E. Di dalam ribosom terdapat RNAr 

Jawaban: B

Pembahasan: RNAd dibentuk oleh DNA di nukleus bukan di sitoplasma. 

15. Rantai DNA sense mempunyai kode basa nitrogen sebagai berikut. 
TGC – CGG – ACT – AAA – TCT 
Maka urutan basa nitrogen pada RNAt adalah .... 

A. UGC – CGG – ACU – AAA – UCU 
B. ACG – GCC – TGA – TTT – AGA 
C. ACG – GCC – UGA – UUU – AGA 
D. TGC – CGG – ACT – AAA – TCT 
E. UCG – GCC – TGU – TTT – UGU 

Jawaban: A

Pembahasan: 
DNA TGC-CGG-ACT-AAA-TCT 
RNAd ACG-GCC-UGA-UUU-AGA 
RNAt UGC-CGG-ACU-AAA-UGU