Komposisi dan Biosintesis ProteinPosted by: Lay Namikaze in Biologi November 2, 2014 1 Comment 435 Views Komposisi dan Biosintesis ProteinProtein terbentuk dengan menggabungkan dua asam amino dengan ikatan peptida menjadi dipeptida dan proses penambahan asam amino akan terus berlengsung hingga menghasilkan rantai panjang yang disebut oligopeptida dan polipeptida . ikatan peptida adalah salah satu jenis ikatan amina yang terbentuk dari dehidrasi gugus karboksil terminal asam amino pertama dari pembentuk protein dan gugus amina terminal pada asam amino kedua menghasilkan ikatan karbonil yang berikatan langsung dengan atom nitrogen pada sam amino kedua. Sebuah polipeptida pasti menghasilkan gugus amino bebas (N-terminal) dan gugus karboksil bebas pada ujung lain (C-terminal) (gambar 1).

Gambar 1. Proses polimerisasi asam amino menjadi polipeptidaUrutan asam amino yang membentuk protein disebut primary stucture atau struktur primer. Umumnya, sekuens peptida tersusun berurutan dari ujung N-terminus ke ujung C-terminus. Polipeptida pada makhluk hidup disintesis pada organel yang disebut ribosom melalui proses biosintesis protein. Biosintesis protein adalah proses biologis pembentukan protein baru. Proses biosisntesis protein umumnya diimbangi dengan pemakaian dan degradasi protein oleh sel/organisme. Pada sel, protein disintesi melalui serangkaian alur pemerosesan informasi genetik (DNA) yakni translasi serta transkripsi (gambar 2).

Gambar 2. Dogma genetik: aliran informasi genetik yang menghasilkan protein dari penerjemahan informasi genetik dari DNAPada proses transkripsi, terjadi penerjemahan informasi genetik pada DNA menjadi mRNA, sebuah rantai asam nukleat yang berisi informasi urutan dan jenis asam amino yang membentuk protein. Transkripsi berlangsung dengan salah satu strand dari DNA double helix sebagai template.kemudian, mRNA yang dihasilkan diterjemahkan menjadi pilipeptida oleh ribosom pada sitoplasma. Proses tersebut dinamakan proses translasi.Translasi, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, disintesis pada ribosom, organel yang terbentuk dari dua subunit, subnuit kecil dan besar yang mengelilingi mRNA. Pada ribosom, informasi genetik yang dikodekan oleh tiga basa nitrogen yang disebut kodon yang menyandikan satu jenis asam amino tertentu. Proses translasi mRNA menjadi asam amino terbagi menjadi empat tahap yakni:1. Aktivasi: asam amino yang sesuai dengan kodon berikatan dengan tRNA melalui ikatan ester yang menghubungkan gugus karboksil asam amino dengan gugus hidroksil (-OH) pada atom C nomor tiga tRNA (3)2. Inisiasi: Proses pengikatan mRNA oleh subunit kecil ribosom pada ujung 5 mRNA tersebut dengan bantuan faktor inisiasi (initiation factor, IF).3. Elongasi: Elongsi dimulai ketika tRNA yang berikatan dengan asam amino (aminoasil-tRNA) secara berurutan berikatan dengan ribosom bersama GTP dan faktor elongasi4. Terminasi: Terminasi dari biosintesis protein terjadi jika situs pada ribosom berikatan dengan stop kodon (UAA, UAG, dan UGA) pada mRNA. Kodon stop tidak mengkodekan asam amino namun, memicu realising factor yang akan mengenali kodon nonsense dan menyebabkan dilepasnya polipeptida yang telah terbentukProses selanjutnya adalah modifikasi pos-translasi dan pelipatan protein. Modifikasi posttranslasimelibatkan proses perluasan fungsi asam amino penyusun suatu protein dengan menggabungkan asam amino pada protein dengan gugus fungsi biokimiawi seperti asetat, gugus fosfat, karbohidrat dan beberapa jenis lipid. Proses lain yang termasuk modifikasi postranslasi adalah memberi muatan pada asam amino (contoh: citrullination, konversi asam amino arginin menjadi citrulin) serta mengubah struktur dari polipeptida tersebut seperti dengan membentuk ikatan disulfida yang menyebabkan protein melipat. Proses terakhir dari biosintesis protein pelipatan protein.Pelipatan protein adalah proses penyusunan kembali polipeptida menjadi protein fungsional yang memiliki struktur tiga dimensi dan karakteristik unik. Faktor yang mempengaruhi dan memicu pelipatan protein antaralain termodinamika dan interaksi hidrofibik dari struktur protein. Polipeptida cenderung untuk terus menyesuaikan dinamika termodinamikanya dengan terus berubah bentuk untuk mencapai stable-state. Sedangkan pada faktor hidrofobik, pelipatan digerakkan oleh inti asam-asam amino terdehidrasi yang akan menarik dan membentuk struktur kompak. Faktor berupa ikatan kimia yang mempengaruhi pelipatan protein antara lain ikatan disulfida, yang terbentuk dari dua asam amino yang mengandung sulfur seperti sistein. Ikatan ini merupakan ikatan pada struktur protein yang paling stabil(Nelson dan Cox, 2005).Daftar PustakaBerg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 5th edition. New York: W H Freeman; 2002. Chapter 3, Protein Structure and Function. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21177/Saetre, N. 1999. Classification Of Protein Structures. Thesis: University of BergenNelson DL, Cox MM (2005). Lehningers Principles of Biochemistry (4th ed.). New York, New York: W. H. Freeman and Company.Eric J. Simon, Jean L. Dickey, Jane B. Reece. 2012. Campbell Essential Biology. Available at: http://books.google.co.id/books?id=0iJapwAACAAJ)

Protein tersusun atas sejumlah asam amino yang membentuk suatu untaian (polimer) dengan ikatan peptida. Selain itu, protein juga memiliki gugus amina (-NH2) dan gugus karboksil (-COOH).

Asam amino dapat dibedakan menjadi:1. Peptida jika terdiri atas untaian pendek asam amino (2 - 10 asam amino).2. Polipeptida jika terdiri atas 10 - 100 asam amino.3. Protein jika terdiri atas untaian panjang lebih dari 100 asam amino.

Metabolisme protein merupakan metabolisme dari asam amino itu sendiri. Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. karena protein di dalam tubuh secara terus menerus diganti.

Beberapa jenis protein antara lain:1. Glikoprotein yaitu protein yang mengandung karbohidrat.2. Lipoprotein yaitu protein yang mengandung lipid.

Asam amino selanjutnya digunakan untuk sintesis protein, diperoleh dari makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan (protein nabati), dan makanan dari hewan (protein hewani). Fungsi protein bagi tubuh antara lain: Membangun sel-sel yang rusak. Membentuk zat-zat pengatur seperti enzim dan hormon. Membentuk zat inti energi (1 gram energi kira-kira akan menghasilkan 4,1 kalori).

Gangguan metabolisme protein

1. Kreatin dan kreatinin

Kreatin disintesis di hati dari asam amino methionin, glisin, dan arginin. Di otot skelet, kreatin mengalami posforilasi menjadi posfokreatin yang merupakan sumber energi penting di otot skelet. ATP yang berasal dari proses glikolisis dan posforilasi oksidatif. ATP bereaksi dengan kreatin membentuk ADP dan sejumlah besar posfokreatin. Kreatinin dalam urin berasal dari pemecahan posfokreatin.

Kreatinuria secara normal dapat terjadi pada anak-anak, wanita selama mengandung dan setelah melahirkan. Pada laki-laki sangat jarang terjadi kecuali pada kondisi kerja yang berlebihan. Kreatinuria pada laki-laki biasanya terjadi akibat kelaparan, tirotoksikosis, DM yang tidak terkontrol, dan kerusakan otot (myopati).

2. Asam urat

Asam urat berasal dari basa nitrogen penyusun asam nukleat (RNA dan DNA) yaitu purin dan pirimidin. Asam nukleat dalam makanan setelah di pencernaan, kemudian diabsorpsi dan sebagian besar purin dan pirimidin dimetabolisme oleh hati. Purin sebagian kecil dikeluarkan lewat urin terutama setelah diubah menjadi asam urat.

Asam urat ini merupakan hasil akhir dari pada metabolisme purin. Sebagian asam urat ini dioksidasi menjadi ureum dan diekskresi.

Kadar asam urat normal dalam darah adalah 4 mg/dL (0,24 mmol/L). Di ginjal asam urat difiltrasi, kemudian 98% direabsorpsi dan sisanya 2% diekskresikan. Penimbunan asam urat di persendian, ginjal, dan atau jaringan lainnya akan menimbulkan nyeri sendi atau disebut gout. Persendian yang biasanya terkena adalah metatarsophalangeal (ibu jari kaki).

Ada 2 jenis gout yaitu:1. Gout primer terjadi karena abnormalitas enzim yang menyebabkan produksi asam urat meningkat.2. Gout sekunder karena penurunan ekskresi asam urat atau kenaikan produksi asam urat karena meningkatnya penghancuran sel darah putih yang banyak mengandung asam urat seperti penyakit ginjal, leukemia, dan pneumonia.