RESUME

Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Biokimia II

Biosintesis Protein

Dosen Pengampu :

Hafidatul Hasanah, M. Si

Oleh :

1. Devi Nurmalasari (12630018) 2. Dinda Atikah Sudiyono (12630022) 3. Ayu Fitriana Dewi (12630031)

Kelas:

Kimia A

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2015

SINTESIS PROTEIN

Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang

diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein terjadi di dalam sel, yaitu di dalam

ribosom. Struktur dan aktivitas protein ditentukan oleh urutan asam amino yang

menyusunnya. Setiap macam protein mempunyai urutan asam-asam amino yang spesifik.

. Potein adalah bagian dari sel makhluk hidup dan merupakan bagian terbesar tubuh

setelah air. Semua enzim, berbagai hormon, pengangkut zat zat gizi dan darah, matriks

intraselular dan sebagainya adalah protein. Di samping itu asam amino yang membentuk

protein bertindak sebagai prekursor (senyawa yang mendahului senyawa lain dalam jalur

metabolisme) sebagian besar koenzim hormon, asam nukleat, dan molekul-molekul yang

esensial untuk kehidupan. Protein memiliki fungsi khas yang tidak dapat digantikan oleh zat

gizi lain, yaitu pembangun serta memelihara sel-sel dan jaringan tubuh.

Sebagian besar pada akhirnya DNA diekspresikan sebagai protein. Proses

pengerjaannya disebut ekspresi gen. Pertama-tama sekuens deoksinukleotida ditranskripsi

dari DNA kedalam sekuens ribonukleotida (RNA kurir atau mRNA). Sekuens ini

selanjutnya ditranslasi kedalam sekuens asam amino untuk membentuk polipeptida.

Sekuens asam amino menentukan bagaimana cara molekul melipat untuk menghasilkan

protein yang aktif secara biologis. Ekspresi gen dapat digambarkan secara skematis sebagai

berikut;

DNA transkripsi RNA translasi Protein

Lima tahap utama dalam sintesis protein (Lehninger, 1994: 205);

1. Aktivasi asam amino

Tahap ini terjadi dalam sitosol, masing-masing dari 20 asam amino ini diikat secara

kovalen dengan suatu RNA pemindai spesifik, dengan memanfaatkan energy ATP.

Reaksi ini dikatalis oleh enzim pengaktif yang memerlukan Mg2+ sebagai kofaktor,

masing-masing spesifik bagi suatu asam amino dan bagi tRNA-nya.

Ke 20 jenis asam amino berikatan ester dengan tRNA masing-masing dengan dikatalis

oleh 20 jenis enzim pengaktif, yang dinamakan aminoasil-tRNA sintetase, masing-

masing spesifik bagi satu asam amino dan tRNA-nya. Reaksi keseluruhan yang dikatalis

adalah:

Asam amino + tRNA + ATPMg2+

aminoasil-tRNA + AMP + PPi

2. Inisiasi rantai polipeptida

Selanjutnya, RNA pembawa pesan yang membawa sandi bagi polipeptida yang akan

dibuat diikat oleh subunit ribosom yang berukuran lebih kecil, diikuti oleh inisiasi asam

amino yang diikat oleh tRNA-nya, membentuk suatu kompleks inisiasi. tRNA asam

amino penginisiasi ini berpasangan dengan triplet nukleotida spesifik atau kodon pada

mRNA yang menyandi permulaan rantai polipeptida. Proses ini, yang memerlukan

guanosin trifosfat (GTP), dilangsungkan oleh tiga protein sitosol spesifik yang

dinamakan faktor inisiasi.

3. Pemanjangan

Rantai polipeptida diperpanjang oleh pengikatan kovalen unit asam amino berturut-turut,

masing-masing diangkut menuju ribosom dan diletakkan ke tempatya secara benar oleh

tRNA masing-masing, yang berpasangan dengan kodonnya pada molekul RNA pembawa

pesan. Pemanjangan digiatkan oleh protein sitosol yang dinamakan faktor pemanjangan.

Energi yang diperlukan untuk mengikat setiap aminoasil t-RNA yang datang dan untuk

pergerakan ribosom di sepanjang RNA pembawa pesan satu kodon diperoleh dari

hidrolisis dua molekul GTP bagi setiap residu yang ditambahkan ke polipeptida yang

sedang tumbuh.

4. Teminasi dan pembebasan

Penyempurnaan rantai polipeptida, yang dicirikan oleh suatu kodon terminasi

(pengakhir) pada mRNA, diikuti oleh pembebasannya dari ribosom, yang dilangsungkan

oleh factor pembebas.

5. Pelipatan dan pengolahan

Untuk memperoleh bentuk aktifnya secara biologis, polipeptida harus mengalami

pelipatan menjadi konfirmasi tiga dimensi yang benar. Sebelum atau setelah pelipatan,

polipeptida baru dapat mengalami pengolahan oleh kerja enzimatis untuk melepaskan

asam amino penginisiasi, dan mengikat gugus fosfat, metil, karboksil atau gugus lain

pada residu asam amino tertentu, atau untuk mengikat gugus oligosakarida atau gugus

prostetik.

Secara umum sintesis protein terdiri dari 2 tahap yaitu tahap transkripsi dan tahap

translasi.

1. Transkripsi

Transkripsi merupakan proses pembentukan salinan RNA dari DNA yang terjadi

dalam nukleus. Sebagian besar DNA yang ditranskripsi menghasilkan mRNA

(messenger RNA), yang kemudian ditranslasi menjadi protein. Enzim yang berperan

dalam sintesis RNA ini adalah RNA polimerase, yang menggunakan keempat

ribonukleosida trifosfat (ATP, GTP, UTP, dan CTP) untuk membentuk rantai RNA,yaitu

sekuens yang ditentukan oleh untai cetakan pada DNA.

Transkripsi dimulai ketika RNA polimerase berikatan dengan rangkaian DNA

spesifik yang berada di dekat awal gen. tempat awal transkripsi ini disebut promotor.

Hanya satu untai DNA rangkap dua yang mengandung rangkaian promotor, jadi hanya

untai tersebut yang ditranskripsikan. Transkripsi diteruskan sewaktu RNA polymerase

bergerak di sepanjang cetakan DNA, menghubungkan nukleotida RNA yang

komplementer ke dalam rantai yang sedang dibentuk. Satu-satunya perubahan aturan

pasangan basa adalah bergabungnya urasil ke dalam RNA berlawanan dengan adenin di

cetakan DNA. Seperti pada sintesis DNA, untai RNA baru diperpanjang ke arah 5 ke 3.

Oleh karena itu awal gen (promotor) disebut ujung 5 gen. Dengan demikian, bagian akhir

gen adalah ujung 3. Transkripsi berhenti pada rangkaian terminasi di DNA. Disini RNA

polimerase meninggalkan cetakan DNA dana melepaskan RNA yang baru di sintesis

menuju ribosom (Bresnick, 2012:31-32).

Dalam sel-sel bakteri kebanyakan protein disandikan oleh sebuah rangkaian DNA

tunggal dan memanjang yang disalin tanpa perubahan untuk memproduksi sebuah

molekul mRNA. Kebanyakan gen eukariot memiliki rangkaian-rangkaian penyandi

(coding sequences, juga disebut ekson) yang disela oleh rangkaian-rangkaian bukan

penyandi (disebut intron). Untuk memproduksi sebuah protein, keseluruhan panjang

gen, yang meliputi intron dan ekson, mula-mula ditranskrip ke dalam sebuah molekul

RNA yang sangat besar-transkrip primer. Sebelum molekul RNA ini meninggalkan

nukleus, sebuah kompleks enzim pengolah RNA menghilangkan semua rangkaian intron,

yang karena itu menjadikan molekul RNA jauh lebih pendek. Sesudah pengolahan RNA

ini, yang disebut RNA splicing, selesai seluuhnya, molekul RNA bergerak ke sitoplasma

sebagai molekul mRNA yang mengarahkan sintesis protein tertentu (Albert, 1994 : 156).

.

Gambar 1. Tahap transkripsi mRNA dari cetakan DNA

Gambar 2. Tahap transkripsi mRNA dari cetakan DNA

Hasil dari proses transkripsi adalah mRNA dengan kode pasangan yang terdapat

pada rantai sense DNA. Rantai RNA yang mengandung kode ini disebut pula dengan

kodon yang menyatakan sebuah asam amino. Jadi mRNA adalah kodon. Setelah proses

transkripsi selesai maka mRNA akan segera bergerak meningggalkan inti sel menuju

sitoplasma untuk melakukan proses selanjutnya (translasi).

2. Translasi

Translasi adalah proses-proses penerjemahan kodon menjadi asam amino dan

menyambungkan setiap asam amino yang sesuai kodon dengan ikatan peptida menjadi

protein. Organel yang aktif melakukan proses penerjemahan kodon adalah ribosom.

Setelah ribosom melekat pada triplet kodon maka t-RNA yang berada di sitoplasma akan

membawakan asam amino yang sesuai pada kodon.

Kodon-kodon dalam sebuah molekul mRNA tidak secara langsung mengenali asam-

asam amino yang dispesifikasikannya seperti ketika sebuah enzim mengenali

substratnya. Translasi mRNA ke dalam protein bergantung pada molekul-molekul

adaptor yang mengenali baik asam amino maupun kelompok tiga nukleotidnya.

Adaptor ini terdiri dari sekumpulan molekul RNA kecil yang dikenal sebagai RNA

transfer (tRNA) (Albert, 1994 : 159). Fungsi tRNA adalah sebagai pengadaptasi antara

kodon dan asam amino. RNA transfer (tRNA) mengandung kira-kira 80 nukleotida.

Proses translasi suatu pesan RNA ke dalam rantai polipeptida terjadi melalui tiga

tahap: inisiasi, elongasi, dan terminasi.

a. Inisiasi

Dengan bantuan protein yang disebut faktor inisiasi, subunit ribosom datang bersama

dan mengikat mRNA pada kodon start, (biasanya AUG). tRNA pemula (yang

membawa metionin) berikatan dengan kodon start pada situs P (memegang tRNA

pembawa rantai polipeptida yang sedang tumbuh) dalam ribosom.

Gambar 3. Tahap Inisiasi translasi

Sub unit ribosom

besar

Sub unit ribosom

kecil

Kodon pemula (start

kodon)

b. Elongasi (pemanjangan)

Terjadi dengan penambahan asam amino satu demi satu pada asam amino pemula.

Elongasi merupakan proses tiga tahap yang memerlukan masukan energi dari

hidrolisis GTP. Tahap pertama antikodon tRNA baru yang teraktivasi berikatan

dengan kodon komplementer di situs A (memegang tRNA pembawa asam amino

berikutnya untuk ditambahkan pada rantai) pada ribosom. Tahap kedua asam amino

pertama di situs P (met) membentuk ikatan peptida dengan asam amino yang baru,

kemudian asam amino yang berikatan dipindahkan ke tRNA di situs A. Dalam tahap

elongasi selanjutnya, rantai polipeptida yang sedang tumbuh dipindahkan ke tRNA

di situs A pada setiap penambahan asam amino baru. Tahap ketiga tRNA yang

kosong dilepaskan dari situs P kemudian tRNA bersama dengan mRNA yang terikat

padanya., bergerak dari situs A ke situs P. Ini disebut tahap translokasi.

Elongasi terjadi setelah tRNA kedua berikatan dengan kodon selanjutnya setelah

kodon start. Misalnya, kodon lain setelah kodon start adalah GUC, maka akan

berikatan dengan antikodon tRNA CAG yang membawa asam amino valin. Kedua

asam amino, metionin dan valin, akan berikatan dengan bantuan enzim peptidil

transferase.

Setelah metionin dan valin berikatan, tRNAmet yang awalnya membawa metionin,

dilepaskan dari ribosom. Kemudian, ribosom bergerak pada molekul mRNA

sepanjang satu kodon. Pergerakan ini membuat tRNAval bergerak ke tempat yang

ditinggalkan tRNAmet. Molekul tRNA ketiga, kemudian berikatan dengan kodon

mRNA ketiga dan membawa asam amino lainnya. Proses elongasi ini terus

mengikatkan asam amino hingga terbentuk rantai polipeptida.

Gambar 4. Tahap Elongasi translasi

c. Terminasi rantai polipeptida

Terjadi ketika salah satu dari ketiga kodon stop mencapai situs A. Dengan bantuan

factor pelepas, rantai polipeptida lengkap dilepaskan dari tRNA pada situs P dan dari

ribosom (yang memisahkan diri).

Gambar 5. Tahap Terminasi translasi

mRNA

a

b d

c

Keterangan: a. tRNA membawa antikodon AAA &

asam amino (fenilalanin)

b. Antikodon AAA berpasangan

dengan kodon mRNA

c. Pembentukan ikatan peptida

d. Pemanjangan rantai polipeptida

& ribosom siap menerima tRNA

selanjutnya

met

fen

met

met

met

fen

fen

fen

Kodon siap (UAG,

UAA, atau UGA)

Pelepasan sub unit

kromososm

Polipeptida bebas

Translasi terhenti ketika ribosom mencapai kodon stop pada mRNA. Kodon stop

tidak berikatan dengan tRNA, namun ia berikatan dengan protein khusus yang

disebut release factors (faktor pelepas). Faktor pelepas menghentikan translasi dan

menghidrolisis ikatan antara asam amino terakhir pada rantai polipeptida baru dan

tRNA-nya. Pada proses sintesis protein, satu macam gen umumnya hanya mengatur

satu sintesis polipeptida. Polipeptida yang terbentuk terlebih dahulu dimodifikasi

untuk menjadi protein yang fungsional. Misalnya, beberapa polipeptida harus

disatukan untuk membentuk satu protein yang memiliki fungsi tertentu.

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.

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

.

DAFTAR PUSTAKA

Albert, Bruce, Bray, Dennis, dkk. 1994. Biologi Molekuler Sel Edisi Kedua. Jakarta. PT.

Gramedia Pustaka Utama

Bresnick, Stephen. 2012. Intisari Biologi. Jakarta: Hipokrates

Kimball, W. John. 1992. Biologi Jilid 1 Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga

Lehninger, L. Albert. 1994. Dasar-Dasar Biokimia Jilid 3. Jakarta: Erlangga

Page, S David. 1997. Prinsip-Prinsip Biokimia. Jakarta: Erlangga

Poedjiadi, Anna.2012.Dasar-Dasar Biokimia.Universitas Indonesia:Jakarta