A. 3 ORGANEL YANG BERPERAN DALAM SINTESIS PROTEIN1. NUKLEUSa. Pengertian NukleusNukleus atau inti sel merupakan bagian penting sel yang berperan sebagai pengendali kegiatan sel. Nukleus merupakan organel terbesar yang berada dalam sel. Nukleus biasanya terletak di tengah sel dan berbentuk bulat atau oval. Pada umumnya sel organisme berinti tunggal, tetapi ada juga yang memiliki lebih dari satu inti. Nukleus ini umumnya paling mencolok pada sel eukariotik. Rata-rata diameternya 5 m. Nukleus memiliki membran yang menyelubunginya yang disebut membran atau selubung inti. Membran ini memisahkan isi nukleus dengan sitoplasma.

Gambar 2.7. Nukleus dan Retikulum Endoplasma kasar(Campbell, et al 2006).Nukleus di batasi oleh sepasang membran. Selubung yang terbentuk itu tidak sinambung, tetapi mengandung pori pori. Hal ini boleh jadi memugkinkan bahan bahan berlalu lalang dari nukleus. Di dalam nukleus membran nuklir terdapat medium setengah cairan (semifluida) yang di dalamnya kromosom tersuspensi. Biasanya kromosom itu tampak sebagai struktur memanjang dan tidak mudah diamati dengan mikroskop cahaya. Dalam keadaan seperti biasa disebut kromatin. Nukleus merupakan pusat pengendali dalam sel. Jika nukleus dalam sel rusak, maka telur itu tidak dapat melanjutkan perkembangannya menjadi individu baru. Kalau nukleus itu di keluarkan dari suatu amoeba, organisme ini hidup terus selama beberapa hari. Akan tetapi tidak dapat makan atau pun berkembangbiak, dan akhirnya akan mati.Di dalam nukleus , DNA diorganisasikan bersama dengan protein menjadi materi yang disebut kromatin. Kromatin yang di beri warna tampak melalui mikrokop cahaya maupun mikroskop electron sebagai massa kabur. Sewaktu sel bersiap untuk membelah ( bereproduksi ), kromatin kusut yang berbentuk benang dan menggulung ( memadat ), menjadi cukup tebal untuk bisa dibedakan sebagai struktur terpisah yang disebut kromosom. Nukleus ini mengontrol sintesis protein dalam sitoplasma dengan cara mengirim mesenjer molecular yang berbentuk RNA, RNA mesenjer ( messenger RNA, mRNA) ini disintesis dalm nukleus sesuai dengan perintah yang diberikan oleh DNA, mRNA. kemudian penyampaian pesan genetic ini ke sitoplasma melalui pori nukleus. Sewaktu berada dalam sitoplasma, molekul mRNA akan melekat pada ribosom, di sini pesan genatik tadi diterjemahkan ( ditranlasi ) menjadi struktur primer suatu protein spesifik. Berdasar jumlah nukleus, sel dapat dibedakan sebagai berikut:1.Sel mononukleat (berinti tunggal), misalnya sel hewan dan tumbuhan.2.Binukleat (inti ganda), contohnya Paramaecium.3.Multinukleat (inti banyak), misalnya Vaucheria (sejenis alga) dan beberapa jenisjamur.b. Fungsi NukleusNukleus memiliki peran atau fungsi yang sangat penting diantaranya sebagai berikut:Mengendalikan seluruh kegiatan sel,Mengeluarkan RNAdan subunit ribosom ke sitoplasma,Mengatur pembelahan sel,Membawa informasi genetik.

2. RIBOSOMa. Struktur RibosomRibosom adalah organel kecil dan padat dalam sel yang berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Ribosom berdiameter sekitar 20 nm serta terdiri atas 65% RNA ribosom (rRNA) dan 35% protein ribosom (disebut Ribonukleoprotein atau RNP). Organel ini menerjemahkan mRNA untuk membentuk rantai polipeptida (yaitu protein) menggunakan asam amino yang dibawa oleh tRNA pada proses translasi. Di dalam sel, ribosom tersuspensi di dalam sitosol atau terikat pada retikulum endoplasma kasar atau pada membran inti sel.Ribosom merupakan partikel yang kompak/padat, terdiri dari ribonukleoprotein, melekat atau tidak pada permukaan eksternal dari membran RE yang memungkinkan sintesa protein.

Gambar: Ribosom melekat pada RE dan ribosom bebas

b. Sifatnya Bentuknya universal, pada potongan longitudinal berbentuk elips. Pada teknik pewarnaan negatif, tampak adanya satu alur transversal, tegak lurus pada sumbu, terbagi dalam dua sub unit yang memiliki dimensi berbeda. Dengan ultrasentrifugasi yang menurun pada kedua sub unit ribosom tersebut dapat dipisahkan sehingga dapat penyusunnya dapat dideterminasis. Sub unit-sub unit berasosiasi secara tegak lurus pada bagian sumbu dalam aiur yang memisahkannya.Setiap sub unit dicirikan oleh koefisiensi sedimentasi yang dinyatakan dalam unit Svedberg (S). Sehingga koefisien sedimentasi dari prokariot adalah 70S untuk keseluruhan ribosom (50S untuk sub unit yang besar dan 30S untuk yang kecil). Untuk eukariot adalah 80S untuk keseluruhan ribosom (60S untuk sub unit besar dan 40S untuk yang kecil). Dimensi ribosom serta bentuk menjadi bervariasi. Pada prokariot, panjang ribosom adalah 29 nm dengan besar 21 nm. Dan eukariot, ukurannya 32 nm dengan besar 22 nm. Pada prokariot sub unitnya kecil, memanjang, bentuk melengkung dengan 2 ekstremitas, memiliki 3 digitasi, menyerupai kursi. Pada eukariot, bentuk sub unit besar menyerupai ribosom E. coli.c. Komposisi Kimia Asam nukleat ribosom:- Sub unit besar dibentuk dari protein dan RNA dalam kuantitas yang seimbang,mengandung 2 tipe rRNA, yakni: Satu rRNA 28S Satu rRNA SS- Sub unit kecil mengandung r RNA 18s.Diketahui bahwa, dengan ketiadaan RNA 185, maka sub unit besar tidak dapat berasosiasi pada sub unit kecil. Sedangkan RNA 28s memungkinkan asosiasi tersebut. RNA SS melekat pada sequence asam nukleat ini yaitu tRNA. Bilamana terbaca maka tRNA melekat pada site yang merupakan bagian RNA 285. Perpindahan dari tRNA yang melekat pada molekul mRNA menyebabkan pergerakan translasi mRNA masing-masing.d. Protein Ribosomal1) Sub unit kecil (30S prokariot): 21 protein digambarkan berturut-turut dengan huruf S dan satu angka antara 1 dan 21 (S1, S2, S21). Berat moleku 130.000- 40.000 dalton. Berada pada permukaan ribosom, mengelilingi rRNA. Protein memainkan peranan sebagai reseptor pada faktor pemanjangan sedangkan yang lainnya mengontrol transduksi.2) Sub unit besar: 33 protein dikenal sebagai Li sampai L33. Terlibat dalam:Translokasi oleh adanya GTP (melekat pada ribosam) yang memberikan energi untuk memindahkan inRNA dan pembebasan tRNA asetil. Fiksasi (protein L7 dan L1z) dari suatu faktor pemanjangan (EF-6). Dalam pembentukan suatu ikatan peptida antara rantai peptida yang telah dibentuk dan suatu asetil-NH2 baru. Dalam konstruksi suatu alur longitudinal, menempatkan rantai protein dengan pembentukan dan melindunginya melawan enzim proteolitik. Alur ini memiliki panjang sesuai dengan rantai polipeptida 35 asetil-NH2.3. Struktur Retikulum Endoplasma (RE)Retikulum endoplasma adalah suatu kumpulan kantung seperti membran berbentuk pipa, gelembung, dan kantung pipih yang meluas dalam sitoplasma sel eukariot. Retikulum endoplasma dibagi dua kategori, yaitu retikulum endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus. Kedua macam retikulum endoplasma ini menyusun suatu sistem membran yang melingkupi suatu ruang. Bagian dalam membran disebut dengan luminal atau ruang sisterna (cisternal space) dan daerah diluar membran yang disebut ruang sitosolik (cytololic space). Retikulum endoplasma kasar merupakan organel berbatas membran yang terusun dari suatu kantong pipih yang disebut dengan sisterna. Sedangkan komponen membran dari retikulum endoplasma halus berbentuk tubular. RE memiliki banyak bentuk (polimorfik).Perbedaan jumlah antara kedua jenis retikulum endoplasma ditentukan oleh jenis sel. Sebagai contoh, sel yang mensekresi protein dalam jumlah besar seperti sel pankreas dan kelenjar ludah mempunyai retikulum endoplasma yang banyak. Kalau dilihat secara menyeluruh, retikulum endoplasma kasar dan halus dibedakan tidak hanya berdasarkan ada tidaknya ribosom pada membrannya tetapi juga pada susunannya dalam sitoplasma. Retikulum endoplasma kasar tampak berupa saluran panjang, berjajar melengkung teratur, sedangkan retikulum endoplasma halus berupak pembuluh (tubuler) atau gelembung (vesikuler) yang tidak teratur. Retikulum endoplasma kasar dan halus berhubungan di suatu tempat, karena dalam banyak hal kedua retikulum endoplasma ini bekerja sama dalam melakukan aktivitas sel.

a. Retikulum Endoplasma Kasar (RE Kasar)Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom sehingga membran tidak tampak bersih. Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat sintesis protein. RE kasar memiliki struktur khas yaitu setiap lembarannya tersusun atas 2 membran sel yang kemudian menjadi satu pada bagian tepi sel masing-masing. Membran ini dibatasi oleh kantong yang berbentuk sakulus.Bentuk dan letak sakulus bervariasi, sesuai dengan jenis, struktur dan fungsi sel. Misalnya RE kasar yang yang berada di pankreas, sakulus menjadi tampak sistematis, terarah, serta paralel antara satu kantung dengan kantung lainnya. Contoh RE kasar yang lain tampak pada sel-sel glandula dari acini pankreas dan paratoide terdapat pada maxilla. Hampir seluruh sakulus yang diamati di bawah mikroskop menempati bagian basal sitoplasma. Semakin aktif sebuah sel, maka jumlah ribosom dan sakulus akan semakin banyak.

b. Retikulum Endoplasma Halus (RE Halus)Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus terbetuk dari satu labirin dengan kanalikuli yang halus, saling berhubungan, serta berinfiltrasi dalam semua sitoplasma. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. Jalur yang dibuka dengan RE halus adalah jalur nutrisi dan mineral yang berhubungan dengan mitokondria, tempat glikogen dan juga peroksisom. RE halus merupakan jalinan tubuli-tubuli yang saling berkaitan dan tanpa adanya ribosom. Retikulum endoplasma halus ditemukan berlimpah dalam sel-sel dari organ reproduksi, di mana mereka memproduksi hormon steroid, seperti estrogen dan testosteron.Dalam beberapa jenis sel otot, retikulum endoplasma halus (disebut sebagai retikulum sarkoplasma) menyimpan ion kalsium. Hasil rilis ion kalsium ini pada kontraksi otot. Ini organel sel memiliki fungsi detoksifikasi dalam sel hati. Retikulum endoplasma halus yang ditemukan dalam sel-sel hati mengandung enzim-enzim detoksifikasi yang dapat menonaktifkan racun berbahaya, seperti obat-obatan dan sisa metabolisme.

c. Retikulum Endoplasma Sarkoplasmik (RE Sarkoplasmik)RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik. Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.

d. Fungsi Retikulum EndoplasmaFungsi retikulum endoplasma adalah mendukung sintesis protein dan menyalurkan bahan genetik antara inti sel dengan sitoplasma dan berfungsi sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. Berikut adalah beberapa fungsi retikulum endoplasma:1. Menjadi tempat penyimpan kalsium, bila sel berkontraksi maka kalsium akandikeluarkan dari RE dan menuju ke sitosol2. Sebagai penampang sintesis protein, untuk disalurkan ke kompleks Golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel3. Memodifikasi protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan kekompleks golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel (RE kasar)4. Mensintesis lemak dan kolesterol, ini terjadi di hati (RE kasar dan RE halus)5. Menetralkan racun (detoksifikasi) misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati.6. Transportasi molekul-molekul dan bagian sel yang satu ke bagian sel yang lain(RE kasar dan RE halus).B. BAHAN-BAHAN YANG DIGUNAKAN DALAM SINTESIS PROTEINKomponen yang diperlukandalam sintesis protein: DNA : direktur (yang memerintah) RNA : pelaksana Asam Amino : bahan baku Enzim : biokatalisator ATP : energy

1. DNAAdalahasam nukleatyang berisigenetikinstruksi yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi dari semua hidup yang dikenalorganismedengan pengecualian beberapavirus.Peran utama dari DNAmolekuladalah jangka panjang penyimpananinformasi.

2. RNAAsam ribonukleat (RNA) adalah jenis biologis penting dari molekul yang terdiri dari rantai panjang unit nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari basa nitrogen, gula ribosa, dan fosfat. RNA sangat mirip dengan DNA, tetapi berbeda dalam beberapa rincian struktural penting: dalam sel, RNA biasanya beruntai tunggal, sedangkan DNA biasanya double-stranded; RNA nukleotida mengandung ribosa sedangkan DNA mengandung deoksiribosa (sejenis ribosa yang tidak memiliki satu atom oksigen), dan RNA memiliki dasar daripada urasil timin yang hadir dalam DNA. RNA ditranskripsi dari DNA dengan enzim yang disebut RNA polimerase dan umumnya diproses lebih lanjut oleh enzim lainnya. a. RNA duta/RNA-messenger/RNA-m (pembawa perintah/informasi genetis); merupakan jenis RNA yang terbesar molekulnya dalam sel. b. RNA-ribosom/RNA-r (RNA yang membina sebagian ribosom/mesin pabrik protein) c. RNA-transfer/RNA-t (pengantar asam amino ke ribosom); merupakan jenis RNA yang terkecil molekulnya dalam sel.

3. Asam AminoAsam aminoadalahsenyawa organikyang memilikigugusfungsionalkarboksil(-COOH) danamina(biasanya-NH2). Dalambiokimiaseringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atomkarbon(C) yang sama (disebutatom C "alfa" atau ). Gugus karboksil memberikan sifatasamdan gugus amina memberikan sifatbasa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifatamfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadizwitter-ion.

4. EnzimEnzimadalahbiomolekulberupaproteinyang berfungsi sebagaikatalis(senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimiaorganik.Molekulawal yang disebutsubstratakan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebutpromoter. Beberapa enzim diantaranya:a. DNA Polimerase: enzim yang berfungsi dalam mempolimerasi nukleotidab. DNA Ligase: enzim yang berperan dalam menyambung DNAc. DNA Primase: enzim yang digunakan untuk memulai polimerasi DNAd. DNA Helikase: enzim yang berfungsi membuka jalinan DNA double Helikse. Single strand DNA binding protein: menstabilkan DNA induk yang terbentuk

5. ATPAdenosina trifosfat(ATP) adalah suatunukleotidayang dalambiokimiadikenal sebagai "satuanmolekular" pertukaran energi intraselular; artinya, ATP dapat digunakan untuk menyimpan dan mentranspor energi kimia dalamsel.

C. PROSES SINTESIS PROTEINRNA diperlukan dalam proses sintesa protein untuk membawa informasi yang dibawa oleh gen ke tempat sintesis protein dalam sitoplasma. Pelaksana sintesa protein adalah : 1. RNA duta/RNA-messenger/RNA-m (pembawa perintah/informasi genetis); merupakan jenis RNA yang terbesar molekulnya dalam sel. 2. RNA-ribosom/RNA-r (RNA yang membina sebagian ribosom/mesin pabrik protein) 3. RNA-transfer/RNA-t (pengantar asam amino ke ribosom); merupakan jenis RNA yang terkecil molekulnya dalam sel. Tahapan sintesa protein adalah : 1. Pencetakan RNA-m melalui proses transkripsi. 2. Penterjemahan informasi genetis berupa urutan asam amino melalui proses translasi. prosesnya :1. replikasi : yang terjadi seperti pada sel membelah waktu mitosis2. transkripsi :informasi genetic pada DNA, di salin oleh mRNA3. translasi : mRNA ke sitoplasma ke reticulum

Endoplasma (ribosom) Sintesis protein

Berbagai fungsi

Motilitas Biosintesis Kerja kemiosmotik dll1. Replikasi Dna

Sebelum sel membelah, DNA harus direplikasi dalam fase S dari siklus sel. Proses replikasi melibatkan enzim polymerase. Proses ini melibatkan pembukaan utas ganda DNA, sehingga memungkinkan terjadinya perpasangan basa untuk membentuk utas baru. Pembentukan utas komplementer terjadi melalui perpasangan basa antara A dengan T dan G dengan C. Dalam replikasi DNA, setiap utas DNA lama berperan sebagai cetakan untuk membentuk DNA baru. Atau Proses penyalinan urutan basa-basa nukleotida purin dan pirimidin dalam untai ganda DNA inang ke sel turunan (replikasi semikonservatif : setengah untai asli setengah sintesis baru). Diawali dari pelepasan untai ganda oleh enzim DNA gyrase Terbentuk garpu repliakasi (replication fork) Garpu bergerak dalam 2 arah berlawanan sampai kedua ujung bertemu menghasilkan DNA baru Masing untai DNA induk berperan sebagai cetakan Untai baru dijamin komplementer dengan untai lama oleh DNA polymerase Untai baru memiliki polaritas berlawanan dengan untai indukModel DNA Watson dan Crick menyatakan bahwa saat double heliks bereplikasi, masing-masing dari kedua molekul anak akan mempunyai satu untai lama yang erasal dari satu molekul induk dan satu untai yang baru. Model replikasi ini disebut model semikonservatif. Model lainnya adalah model konservatif dimana molekul induk tetap dan molekul baru disintesis sejak awal. Model ketiga disebut model dispersif yaitu bahwa keempat untai DNA, setelah replikasi double heliks, mempunyai campuran anatara DNA baru dan DNA lama. Pengujian yang dilakukan oleh Meselson dan Stahl menunjukkan bahwa replikasi DNA terjadi secara semikonservatif. Daerah penggandaan bergerak sepanjang DNA induk membentuk replication fork. Pada daerah ini, kedua utas DNA yang baru, disintesis dengan bantuan sekelompok enzim, salah satunya adalah DNA polimerase. Sintesis DNA tidaklah berjalan secara kontinu pada kedua utas cetakan. Hal ini karena kedua utas DNA tersusun sejajar berlawanan arah atau antiparalel. Maka utas DNA baru akan tumbuh dari 5 - 3 sedang yang lainnya dari 3 - 5 pada cetakan. Sintesis dari 3 - 5 tidak mungkin dilakukan karena tidak ada DNA polymerase untuk arah 3 - 5. Replikasi DNA pada cetakan 3 - 5 terjadi seutas demi seutas dengan arah 5 - 3 yang berarti replikasi berjalan meninggalkan replication fork. Utas-utas pendek tersebut kemudian dihubungkan oleh enzim ligase DNA. Dalam replikasi DNA terdapat utas DNA yang disintesis secara kontinu yang terjadi pada cetakan 5 - 3. Utas DNA yang disintesis secara kontinu ini disebut utas utama atau leading strand. Sedangkan utas DNA baru yang disintesis pendek-pendek seutas-demi seutas disebut utas lambat atau lagging strand. Utas-utas pendek atau fragmen-fragmen pendek yang terbentuk disebut fragmen Okazaki. Sintesis pada leading strand memerlukan molekul primer pada permulaan replikasi Setelah replication fork terbentuk, polymerase akan bekerja secara kontinu sampai utas DNA baru selesai direplikasi. Pada sintesis lagging strand, diperlukan enzim lain primase DNA. Setelah utas DNA terbuka untuk melakukan replikasi, dan setelah terbuka pada lagging strand, utas harus dijaga agar tetap terbuka. Jadi dalam proses replikasi DNA melibatkan beberapa protein baik berupa enzim maupun non-enzim yaitu :1) Polimerase DNA : enzim yang berfungsi mempolimerisasi nukleotida-nukleotida 2) Ligase DNA : enzim yang berperan menyambung DNA utas lagging 3) Primase DNA : enzim yang digunakan untuk memulai polimerisasi DNA pada lagging strand 4) Helikase DNA : enzim yang berfungsi membuka jalinan DNA double heliks5) Single strand DNA-binding protein : mestabilkan DNA induk yang terbuka Replication fork berasal dari struktur yang disebut replication bubble yaitu daerah menggelembung tempat pilinan DNA induk terpisah untuk berfungsi sebagi cetakan pada sintesis DNA. a. Hubungan antara DNA (Gen) dengan Protein (Enzim) DNA berada di inti sel (nukleus) dan tidak dijumpai di sitoplasma Protein yang berperan dalam metabolisme ada di sitoplasma dan tidak ada di inti. Perlu adanya penghubung antara DNA dengan Protein, yaitu molekul yang dijumpai di inti maupun di sitoplasma

Penghubung antara DNA dengan Protein adalah RNA

fungsi Asam Nukleat dalam sintesa : DNA sense sebagai pemberi perintah berupa urutan basa nitrogen (Kodogen) DNA AntiSense, pasangan dari sense. dRNA berfungsi menyampaikan perintah dari DNA (Kodon) tRNA pasangan dari kodon juga bertugas sebagai pembawa jenis asam amino yang sesuai dengan kodonnya. protein

2. Tahap TranskripsiTranskripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetic yang ada pada urutan DNA menjadi molekul RNA. Transkripsi adalah proses yang mengawali ekspresi sifat-sifat genetic yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe. Urutan nukleotida pada salah satu untaian molekul DNA digunakan sebagai cetakan (template) untuk sintesis molekul RNA yang komplementer. Molekul RNA yang disintesis dalam proses transkripsi pada garis besarnya dapat dibedakan menjadi tiga kelompok molekul RNA,yaitu :1- mRNA (messenger RNA)2- tRNA (transfer RNA)3- rRNA (ribosomal RNA) molekul mRNA adalah RNA yang merupakan salinan kode-kode genetic pada DNA yang dalam proses selanjutnya (yaitu proses translasi) akan diterjemahkan menjadi urutan asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein tertentu. Molekul tRNA adalah RNA yang berperan membawa asam-asam amino spesifik yang akan digabungkan dalam proses sintesa protein (translasi). Molekul rRNA dan RNA yang digunakan untuk menyusun ribosom, yaitu suatu partikel di dalam sel yang digunakan sebagai tempat sintesis protein. Molekul tRNA dan rRNA tidak pernah ditranslasi karena molekul yang digunakan adalah RNA-nya itu sendiri.

GAMBAR TRANSKRIPSI

Salah satu pita DNA tunggal mencetak mRNA. Pita tersebut dinamakan pita sense, sedangkan pita yang tidak mencetak mRNA disebut pita antisense. mRNA yang telah dicetak kemudian keluar dari inti sel melalui pori-pori nukleus masuk ke dalam sitoplasma ,Susunan tiga basa mRNA komplementer dengan susunan tiga buah pita sense DNA. Sintesis RNA ini selalu terjadi menurut arah 5 ke 3. Transkripsi akan berakhir jika RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA terminator yang berfungsi sebagai sinyal terminasi.Dalam proses transkripsi, beberapa komponen utama yang terlibat adalah :1- urutan DNA yang akan ditranskripsi (cetakan/template)2- enzim RNA polymerase3- factor-faktor transkripsi4- precursor untuk sintesis RNAurutan DNA yang ditranskripsi adalah gen yang diekspresikan. Secara garis besar gen dapat diberi batasan sebagai suatu urutan DNA yang mengkode urutan lengkap asam amino suatu polipeptida atau molekul RNA tertentu. Gen yang lengkap terdiri atas tiga bagian utama, yaitu (1) daerah pengendali (regulatory region) yang secara umum disebut promoter, (2) bagian structural, dan (3) terminator. promoter adalah bagian gen yang berperanan dalam mengendalikan proses transkripsi dan terletak pada ujung 5. Bagian structural adalah bagian gen yang terletak di sebelah hilir (downstream) dari promoter. Bagian inilah yang mengandung urutan DNA spesifik (kode-kode genetic) yang akan ditranskripsi. Terminator adalah bagian gen yang terletak di sebelah hilir dari bagian structural yang berperanan dalam pengakhiran (terminasi) proses transkripsi.Model transkripsi Pada prokariota transkripsi berlangsung secara polisistronik. (poli = banyak ) artinya bisa terjadi lebih dari satu tempat kodon start (memulai transkripsi ) dan tentu tempat kodon mengakhiri transkripsi (kodon stop =kodon terminal). Model transkripsi eukariota Pada Eukariota transkripsi berlangsung secara Monosistronik (mono=satu) Sistim mengacu pada satu tempat (site ) start atau kodon memulai (AUG) dan satu kodon terminasi (UGA ,UAG atau UAA).a. Mekanisme dasar transkripsi (sintesis RNA)Transkripsi (sintesis RNA) dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu :1) Faktor-faktor yang mengendalikan transkripsi menempel pada bagian promoter.2) Penempelan factor-faktor pengendali transkripsi menyebabkan terbentuknya kompleks promoter yang terbuka (open promoter complex).3) RNA polymerase membaca cetakan (DNA template) dan mulai melakukan pengikatan nukleotida yang komplementer dengan cetakannya.4) Setelah terjadi proses pemanjangan untaian RNA hasil sintesis, selanjutnya diikuti dengan proses pengakhiran (terminasi) transkripsi yang ditandai dengan pelepasan RNA polymerase dari DNA yang ditranskripsi.

b. Tahap pembentukan RNA Pembentukan RNA dilakukan oleh enzim RNA polymerase. Proses transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu :1) Inisiasi Enzim RNA polymerase menyalin gen, sehingga pengikatan RNA polymerase terjadi pada tempat tertentu yaitu tepat didepan gen yang akan ditranskripsi. Tempat pertemuan antara gen (DNA) dengan RNA polymerase disebut promoter. Kemudian RNA polymerase membuka double heliks DNA. Salah satu utas DNA berfungsi sebagai cetakan.Nukleotida promoter pada eukariot adalah 5-GNNCAATCT-3 dan 5- TATAAAT-3. Simbul N menunjukkan nukleotida (bisa berupa A, T, G, C). Pada prokariot, urutan promotornya adalah 5-TTGACA-3 dan 5-TATAAT-3.2) Elongasi Enzim RNA polymerase bergerak sepanjang molekul DNA, membuka double heliks dan merangkai ribonukleotida ke ujung 3 dari RNA yang sedang tumbuh.3) Terminasi Terjadi pada tempat tertentu. Proses terminasi transkripsi ditandai dengan terdisosiasinya enzim RNA polymerase dari DNA dan RNA dilepaskan.mRNA pada eukariota mengalami modifikasi sebelum ditranslasi, sedangkan pada prokariota misalnya pada bakteri, mRNA merupakan transkripsi akhir gen. mRNA yang baru ditranskrip ujung 5nya adalah pppNpN, dimana N adalah komponen basa-gula nukleotida, p adalah fosfat. mRNA yang masak memiliki struktur 7mGpppNpN, dimana 7mG adalah nukleotida yang membawa 7 metil guanine yang ditambahkan setelah transkripsi. Pada ujung 3 terdapat pNpNpA(pA)npA. Ekor poli A ini ditambahkan berkat bantuan polymerase poli (A). tetapi mRNA yang menyandikan histon, tidak memiliki poli A.Hasil transkripsi merupakan hasil yang memiliki intron (segmen DNA yang tidak menyandikan informasi biologi) dan harus dihilangkan, serta memiliki ekson yaitu ruas yang membawa informasi biologis. Intron dihilangkan melalui proses yang disebut splicing. Proses splicing terjadi di nukleus. Splicing dimulai dengan terjadinya pemutusan pada ujung 5, selanjutnya ujung 5 yang bebas menempelkan diri pada suatu tempat pada intron dan membentuk struktur seperti laso yang terjadi karena ikatan 5-2fosfodiester. Selanjutnya tempat pemotongan pada ujung 3 terputus sehingga dua buah ekson menjadi bersatu. rRNA dan tRNA merupakan hasil akhir dari proses transkrips, sedangkan mRNA akan mengalami translasi. tRNA adalah molekul adaptor yang membaca urutan nukleotida pada mRNA dan mengubahnya menjadi asam amino. Struktur molekul tRNA adalah seperti daun semanggi yang terdiri dari 5 komponen yaitu :1. Lengan aseptor : merupakan tempat menempelnya asam amino,1. Lengan D atau DHU : terdapat dihidrourasil pirimidin,2. Lengan antikodon : memiliki antikodon yang basanya komplementer dengan basa pada mRNA3. Lengan tambahan4. Lengan TUU : mengandung T, U dan C

Proses TranskripsiGen merupakan fragmen DNA yg Menyandikan protein/enzim. Dalam proses Transkripsi melibatkan RNA polimerase,DNA promotor, dan DNA terminator.

Kode GenetikPesan yang disalin ke mRNA Kode Genetik (kodon) Teridiri atas 3 pasangan basa (kombinasi A,G,C,U) Kombinasi ini (64) menentukan sintesis asam amino oleh ribosom (e.g. UGG : Triptofan) Kodon AUG (metionin) selalu merupakan start codon, signal gen yang akan ditranslasi (Formylmethionin pada Archaeobacteria) Kodon nonsense (UAA, UAG dan UGA) menghentikan proses translasi Beberapa asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon (Leusin : UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG) KODE : AUG-AGA-AAA-UUU-AGU-GGG-ACU-ACU- UAA Met-Arg-Lys-Phe-Ser-Gly-Thr-Ser--STOP 4. Tahap TranslasiTranslasi merupakan pemindahan informasi genetik dari RNA dan membentuk protein yang sesuai. Pada proses ini terjadi penerjemahan informasi genetik yang berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA oleh tRNA menjadi asam amino. Setiap molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu. tRNA akan terus datang membawa asam amino ke ribosom dan menyatukan asam aminonya sehingga terbentuk polipeptida yang makin panjang. Setiap molekul tRNA akan dilepaskan dari ribosom setelah memberikan asam aminonya. Peristiwa ini berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom. Kodon stop berfungsi sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Selanjutnya protein dan ribosom akan pisah dari mRNA. Perlu dipahami bahwa hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak di translasi.Molekul mRNA merupakan transkripsi (salinan) urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame=kerangka baca terbuka). Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun ribosom, yakni organel tempat berlangsungnya sintesis protein, sedangkan tRNA adalah pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida. Suatu ORF dicirikan oleh :1) Kodon inisiasi translasi, yaitu urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA)2) Serangkaian urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon3) Kodon terminasi translasi, yaitu TAA (UAA pada mRNA), TAG (UAG pada mRNA), atau TGA (UGA pada mRNA).Perlu diingat bahwa pada RNA tidak ada basa thymine (T) melainkan dalam bentuk uracil (U)

Kodon (kode genetic) adalah urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan (sehingga sering disebut sebagai triplet codon) yang menyandi suatu asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pada mRNA) mengkode asam amino metionin. Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin yang mengawali struktur suatu polipeptida (protein). Pada prokaryot , asam amino awal tidak berupa metionin tetapi formil metionin (fMet). Kodon pertama (kodon inisiasi) pada E coli dapat berupa AUG (90 % kemungkinan), GUG (8%), atau UUG (1%). Meskipun demikian, pada bagian transkripsi sebelah dalam (setelah kodon inisiasi), kodon GUG dan UUG masing-masing mengkode valin dan leusin. Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino, dan pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pada DNA atau AUG pada mRNA).

Tabel Kodon (triplet mRNA)Huruf kedua

UCAG

Huruf pertama

UPheUUUUUC

LeuUUAUUGUCU

SerUCCUCAUCGTyrAUAAUC

NonsenseUAAUAGCysUGUUGC

NonsenseTrpUGAUGGUCAG

Huruf ketiga

CCUU

LeuCUCCUACUGCCU

ProCCCCCACCGHisCAUCAC

GlnCAACAGCGU

ArgCGCCGACGGUCAG

AIleAUUAUC

MetAUAAUGACU

ThrACCACAACGAsnAAUAAC

LysAAAAAGSerAGUAGC

ArgAGAAGGUCAG

GGUU

ValGUCGUAGUGGCU

AlaGCCGCAGCGAspGAUGAC

GluGAAGAGGGU

GlyGGCGGAGGGUCAG

Translasi berlangsung di dalam ribosom. Ribosom disusun oleh molekul-molekul rRNA dan beberapa macam protein. Ribosom tersusun atas dua subunit, yaitu subunit kecil dan subunit besar. Pada jasad prokaryot, subunit kecil mempunyai koofisien sedimentasi sebesar 30S (unit Svedberg) sedangkan subunit besar berukuran 50S, tetapi pada saat kedua unit tersebut bergabung, koofisien sedimentasinya adalah 70S.pada jasad eukaryote, subunit kecil berukuran 40S, sedangkan subunit besar berukuran 60S, tetapi sebagai suatu kesatuan, ribosom eukaryote mempinyai koofisien sedimentasi sebesar 80S.a. Mekanisme TranslasiProses translasi terdiri dari tiga tahap yaitu :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) Elongation. 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-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.

Proses Translasi

PROSES SINTESIS PROTEIN

D. KETERKAITAN ANTARA PROSES TRANSKRIPSI, TRANSLASI, DAN REPLIKASIKeterkaitan Replikasi, Transkripsi dan Translasi yaitu pada proses penerjemahan informasi yang dikode di dalam gen menjadi urutan asam amino selama sintesis protein.

DNA yang diwariskan harus tetap sama setiap generasi, agar dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi, DNA harus melakukan penggandaan DNA yang disebut dengan proses replikasi. Setelah DNA menggandakan diri, DNA harus berikatan dengan protein. Untuk berikatan dengan protein maka harus ada penghubungnya yaitu molekul yang dijumpai di inti maupun di sitoplasma, penghubung tersebut adalah RNA. Pembentukan RNA ini melalui proses transkipsi. Setelah melalui proses transkripsi akan diproses lagi untuk menerjemahakan kodon agar diperoleh protein yang sesuai, proses penerjemahan kodon inilah yang disebut translasi

E. PERANAN PROTEOMA DALAM METABOLISME SELProtein merupakan molekul yang memegang peranan penting dalam proses metabolisme di semua organisme. Jumlah protein yang terdapat didalam struktur tubuh organisme sangat banyak dengan fungsi-fungsi yang beragam. Protein adalah komponen kunci yang bertanggung jawab diseluruh peristiwa biologis organisme dengan berbagai fungsi seperti katalisator, transpoter, inhibitor, messenger, dan lain-lain.Proteomik adalah studi skala besar protein, khususnya struktur dan fungsi. Protein adalah bagian penting dari organisme hidup, karena mereka adalah komponen utama dari jalur metabolisme fisiologis sel. Istilah "proteomik" pertama kali diciptakan pada tahun 1997 untuk membuat analogi dengan genomik, penelitian gen. Kata "proteome" adalah campuran dari "protein" dan "genom", dan diciptakan oleh Marc Wilkins pada tahun 1994 ketika bekerja pada konsep sebagai mahasiswa PhD.Proteome adalah komplemen seluruh protein, Sekarang diketahui bahwa mRNA tidak selalu diterjemahkan menjadi protein, dan jumlah protein yang dihasilkan untuk suatu jumlah tertentu tergantung pada mRNA gen itu ditranskripsi dari dan pada keadaan fisiologis saat ini sel. Proteomika menegaskan kehadiran protein dan menyediakan ukuran langsung dari jumlah ini.Analisis proteimik sering di anggap sebagai tahapan lanjutan dari analisis genomik dalam mempelajari satu sistem biologis organisme tertentu. Analisis ini memungkinkan kita untuk memastikan keberadaan suatu protein dan mengukur kuantitas protein tersebut secara langsung. analisi protoemik termasuk salah satu kajian yang rumit jika dibandingkan dengan analisis genomik. Hal ini dikarenakan protein di satu sel berbeda dengan protein di sel lain dan ekspresinya pun tergantung pada kondisi yang beragam. Gen tertentu hanya diekspresikan pada jenis sel tertentu dan untuk mengidentifikasi bahkan satu kelompok protein dasar yang dihasilkan di satu sel memerlukan pemahaman komprehensif tentang aktifitas yang terkait dengan protein tersebut.Analisis profil protein merupakan suatu analisi penting dalam studi proemik. Dengan mengidentifikasi profil protein, sejumlah modifikasi dalam ekspresi suatu protein dapat diamati dengan jelas. Karena meski satu sel tertantu telah diketahui memiliki set protein yang berekspresi pada berbagai waktu atau kondisi, sejumlah protein dapat mengalami perubahan-perubahan signifikan yang dikenal sebagai modifikasi pasca translasi yang memiliki pengaruh besar terhadap fungsi dari protein itu sendiri. Analisi profil protein tidak hanya memberikan pengertian yang lebihbaik mengenai struktur dan fungsi dari suatu protein tertentu, namun dapat memperlebar pemahaman kita mengenai mekanisme molekuler yang berkaitan dengan ekspresi protein tersebut. Itulah sebabnya mengapa analisis profil protein selalu dilakukan dengan membandingkan dua kondisi yang saling berlawanan sehingga protein-protein yang saling berkaitan dan berekspresi pada kondisi tersebut dapat diidentifikasi secara jelas. Dengan kata lain, analisis profil protein dapat digunakan untuk mempelajari beragam protein, dari segi bentuk dan familinya, yang berkaitan dengan ekspresi suatu karakter pada kondisi tertentu. Protein merupakan senyawa organik yang cukup kompleks dengan bibit molekul yang cukup tinggi. Ia merupakan polimer dari sejumlah monomer asam amino yang dilekatkan oleh ikatan bernama peptide. Jika diurai, protein ini sendiri terdiri atas karbon, oksigen, nitrogen, hydrogen dan sebagian pula mengandung fosfor dan juga sulfur. Protein meupakan salah satu senyawa yang sangat penting bagi manusia. Ia memiliki peranan yang signifikan terhadap tumbuh kembang serta pemeliharaan keseimbangan tubuh. Untuk menjalankan fungsi tesebut, tubuh akan menjalankan serangkaian proses untuk memaksimalkan penyerapan. Proses tersebut dikenal dengan istilah metabolisme protein. Istilah metabolisme sendiri diartikan sebagai semua jenis rekasi kimiawi yang berlangsung di dalam tubuh organisme termasuk yang ada di tingkat seluler. Metabiolisme ini juga mencakup senyawa protein di dalamnya.Lintasan Metabolisme Protein Umumnya, terdapat dua arah lintasan dari proses metabolisme protein di dalam tubuh, yakni: 1. Katabolisme atau rekasi yang di dalamnya melibatkan proses mengurai sejumlah molekul organik dalam rangka memperoleh energi. 2. Anabolisme, adalah rekasi yan merangkau sejumlah senyawa organik dari molekul tertentu agar lebih mudah diserap oleh tubuh. Proses metabolisme protein di dalam tubuh akan menghasilkan asam amino. Pembingkaran senyawa protein ini menjadi asam amino membutuhkan bantuan enzim jenis protease dan juga air agar proses hidrolisis protein terjadi di setiap ikatan peptida. Kegiatan hidrolisis ini juga terjadi apabila senyawa protein diberi asam, basa dan juga dipanaskan. Asam amino yang dihasilkan dari metabolisme ini cukup penting bagi tubuh. Ia dibagi ke dalam dua jenis yakni asam eamino esensial dan juga asam amino non-esensial. 1. Yang dimaksud dengan asam amino esensial (dikenal juga dengan istilah asam amino utama) merupakan jenis asam amino yang sangat diperlukan oleh tubuh dan mutlak didatangkan dari luar tubuh sebab tubuh kita tidak mampu disintesis. Asam amino esensial ini hanya bisa disintesis oleh sel tumbuhan. Adapun contoh dari asm amino ini antara lain triptofan, treonin, arginin, histidin, iseleusin, leusin, lisin, dan juga metionin. 2. Yang dimaksud dengan asam amino non-esensial adalah jenis asam amino yang mampu disintesis oleh tubuh kita. Adapun contoh asam amino jenis yang ini adalah alanin, prolin, tirosin, dan glisin. Setelah dipecah menjadi asam amino yang lebih sederhana dalam serangkaian proses metabolisme protein, maka tubuh tidak serta merta menyerapnya. Biasanya absorpsinya akan berlangsung dalam kurun waktu 2 sampai 3 jam. Dengan demikian, bisa disimpulkan bahwa hanya sebagian kecil asam amino yang diabsorbsi. Meski demikian, tak pernah ditemukan seseorang yang kelebihan protein di dalam tubuhnya. Mengapa? Sebab saat asam amino telah memasuki darah, jumlah yang berlebihan akan segera ditransportasikan ke seluruh sel-sel di dalam tubuh dalam kurun waktu 5 sampai 10 menit. DAFTAR PUSTAKACampbell, N.A., Jane B.R, dan Lawrence G.M. 2002. Biologi Jilid 1, edisi kelima.Jakarta: Erlangga.Stryer, Lubert. 2000. Biokimia. Jakarta : EGC.Subowo.1995.Biologi Sel.Bndung: Angkasa.Subowo. 2007. Biologi Sel. Bandung : CV Angkasa.Sumadi, dan Marianti, Aditya. 2007 .Bioligi Sel. Yogyakarta: Graha ILmu.Suryo. 2008.Genetika Strata 1. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.Thenawijaya Maggy. 1982. Dasar-dasar Biokimia Jilid 3. Jakarta : Erlangga.Yuwono, Triwibowo. 2005. Biologi Molekuler. Jakarta : Erlangga.