Hereditas (Bag. 2)

Hubungan gen (DNA), RNA, Polipeptida, dan Sintesis Protein

Protein dibentuk dalam ribosom. DNA menyampaikan informasi kepada ribosom untuk mensintesis protein yang diperlukan. Kode-kode perintah atau informasi tercermin pada urutan dan pengulangan basa-basa nitrogen yang teratur dalam DNA. DNA bertindak sebagai arsitek atau perancang pola penyusunan protein. Informasi yang disampaikan disebut sebagai kode-kode genetik.
Untuk sintesis protein diperlukan beberapa faktor, yaitu:
- bahan: asam amino (20 macam);
- pelaksana: RNA-d, RNA-t, RNA-r;
- enzim: RNA Polimerase;
- energi: ATP.


Gambar. Sintesis protein

Secara umum, sintesis protein terbagi menjadi dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi. Transkripsi adalah tahap pencetakan salinan RNA mesenger dari DNA di dalam nukleus. Translasi adalah proses penerjemahan kode oleh RNA transfer ke dalam deretan asam amino yang dikehendaki di ribosom.
a) Transkripsi
Tahapan-¬tahapan pada transkripsi terbagi menjadi tiga, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.¬
(1) Inisiasi (permulaan), yaitu keduai untai DNA pencetak RNA mulai membuka dan mempersiapkan diri untuk memulai transkripsi
(2) Elongasi(pemanjangan), yaitu pembukaan gabungan untai DNA (doble helix) sepanjang satu unit transkripsi oleh enzim RNA Polimerase
(3) Terminasi (penghentian), yaitu berhentinya proses transkripsi RNA karena telah mencapai titik terminator (penghenti) lalu RNA dilepaskan dan dua untai DNA bergabung lagi membentuk doble helix.
b) Translasi
Pada prokariota yang terdiri dari satu ruang, proses transkripsi dan translasi terjadi bersama-sama. Translasi merupakan proses penerjemahan kodon-kodon pada mRNA menjadi polipeptida. Dalam proses translasi, kode genetik merupakan aturan yang penting. Dalam kode genetik, urutan nukleotida mRNA dibawa dalam gugus tiga - tiga. Setiap gugus tiga disebut kodon. Dalam translasi, kodon dikenali oleh lengan antikodon yang terdapat pada tRNA.
Translasi merupakan sintesis polipeptida (protein) yang sesungguhnya, yang terjadi berdasarkan arahan mRNA. Setelah mRNA meninggalkan nukleus, mRNA akan pergi menuju ribosom yang terdapat dalam sitoplasma. Di dalam ribosom inilah berlangsung proses penerjemahan urutan nukleotida DNA ke protein. Ribosom akan membaca kode (kodon) yang ada pada mRNA dengan bantuan tRNA.
Pada translasi juga memiliki tahapan/mekanisme sebagaimana transkripsi. Mekanisme translasi adalah:
(1) Inisiasi
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.
(2) Elongasi
Tahap selanjutnya adalah penempelan sub unit besar pada sub unit kecil menghasilkan dua tempat yang terpisah. Tempat pertama adalah tempat P (peptidil) yang ditempati oleh tRNA-Nformil metionin. Tempat kedua adalah tempat A (aminoasil) yang terletak pada kodon ke dua dan kosong. Proses elongasi terjadi saat tRNA dengan antikodon dan asam amino yang tepat masuk ke tempat A. Akibatnya kedua tempat di ribosom terisi, lalu terjadi ikatan peptide antara kedua asam amino. Ikatan tRNA dengan Nformil metionin lalu lepas, sehingga kedua asam amino yang berangkai berada pada tempat A. Ribosom kemudian bergeser sehingga asam amino-asam amino-tRNA berada pada tempat P dan tempat A menjadi kosong. Selanjutnya tRNA dengan antikodon yang tepat dengan kodon ketiga akan masuk ke tempat A, dan proses berlanjut seperti sebelumnya.
(3) Terminasi
Proses translasi akan berhenti bila tempat A bertemu kodon akhir yaitu UAA, UAG, UGA. Kodon ini disebut kodon stop. Kodon-kodon ini tidak memiliki tRNA yang membawa antikodon yang sesuai. Selanjutnya masuklah release factor (RF) ke tempat A dan melepaskan rantai polipeptida yang terbentuk dari tRNA yang terakhir. Kemudian ribosom berubah menjadi sub unit kecil dan besar.

Untuk lebih jelasnya, Anda dapat melihat visualisasi video proses sintesis protein berikut:



Kode Genetik

Kode genetik dapat menggunakan urutan singkat dari basa untuk memberikan kode bagi masing-masing asam amino. Kemungkinan kode genetik yang paling sederhana adalah kode singlet, yaitu sebuah nukleotida memberi kode untuk satu asam amino disebut kode duplet.
Apabila suatu urutan dua basa memberi kode untuk satu asam amino disebut kode triplet. Triplet adalah tiga basa yang menerjemahkan suatu asam amino. Triplet RNA duta disebut kodon. Dengan kata lain, kodon adalah satu kelompok nukleotida yang memerinci suatu asam amino.
Kode genetik berlaku universal, karena kode yang lama berlaku untuk sementara organisme hidup. Dari 64 kodon triplet, terdapat 60 kodon yang akan mengkodekan 20 macam asam amino. Tiga kodon lainnya merupakan kodon tidak bermakna, karena tidak mengkodekan asam amino dan satu kodon lainnya merupakan kodon permulaan, karena memulai sintesis polipeptida.

Tabel Kode Genetik (Asam amino)


Protein tersusun dari berbagai asam amino yang masing-masing dihubungkan dengan ikatan peptida. Meskipun demikian, pada awal pembentukannya protein hanya tersusun dari 20 asam amino yang dikenal sebagai asam amino dasar atau asam amino baku atau asam amino penyusun protein (proteinogenik). Asam-asam amino inilah yang disandi oleh DNA/RNA sebagai kode genetik.

Berikut adalah ke-20 asam amino penyusun protein (singkatan dalam kurung menunjukkan singkatan tiga huruf dan satu huruf yang sering digunakan dalam kajian protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya:
- Asam amino alifatik sederhana
1. Glisina (Gly, G)
2. Alanina (Ala, A)
3. Valina (Val, V)
4. Leusina (Leu, L)
5. Isoleusina (Ile, I)

- Asam amino hidroksi-alifatik
6. Serina (Ser, S)
7. Treonina (Thr, T)

- Asam amino dikarboksilat (asam)
8. Asam aspartat (Asp, D)
9. Asam glutamat (Glu, E)

- Amida
10. Asparagina (Asn, N)
11. Glutamina (Gln, Q)

- Asam amino basa
12. Lisina (Lys, K)
13. Arginina (Arg, R)
14. Histidina (His, H) (memiliki gugus siklik)

- Asam amino dengan sulfur
15. Sisteina (Cys, C)
16. Metionina (Met, M)

- Prolin
17. Prolina (Pro, P) (memiliki gugus siklik)

- Asam amino aromatik
18. Fenilalanina (Phe, F)
19. Tirosina (Tyr, Y)
20. Triptofan (Trp, W)