Advertisement

Sintesis Protein, Sejak awal kiranya perlu dikemukakan bahwa dalam sel hidup hubungan antara urutan nukleotida dalam DNA dan urutan asam amino dalam suatu protein adalah tidak langsung. Jika DNA pada kromosom langsung mengendalikan pembentukan protein, maka kita mengharapkan untuk menemukan bahwa protein seal diproduksi di dalam inti. Akan tetapi eksperimen dengan asam amino radioaktif menunjukkan bahwa, kecuali dalam sel-sel embrio yang masih sangat muda yang di dalamnya banyak perlengkapan sel yang barangkali belum terbentuk, tempat sintesis protein yang paling aktif bukanlah dalam inti melainkan dalam sitoplasma. Pendalilan dasar genetika molekul (molecular genetics) adalah bahwa informasi yang terkandung dalam DNA mula-mula direkam ke dalam molekul RNA, dari situ informasi tersebut selanjutnya diterjemahkan ke dalam protein. Jadi hipotesisnya dapat ditulis sebagai berikut: DNA — RNA — protein. Juga didalilkan bahwa informasi genetika itu hanya dipindahkan dari DNA ke protein; dengan perkataan lain tak ada penyimpanan informasi dalam molekul protein dan tak ada rekaman dari molekul ke asam nukleat. Hipotesis ini kadang-kadang disebut ‘dogma pusat’ genetika molekul.

Telah dibuktikan bahwa sintesis protein dalam sitoplasma dilakukan dalam partikel kecil sekali yang disebut ribosom. Partikel ini tidak tampak di bawah mikroskop cahaya, tetapi mudah diamati dengan mikroskop elektron. Dalam sel-sel hidup terdapat sampai satu juta atau lebih ribosom. Ribosom ini terdiri atas RNA dan protein. Selain RNA ribosom, suatu RNA lain yang disebut RNA kurir (mRNA = messenger RNA) terdapat pula baik dalam inti maupun dalam sitoplasma, dan bertindak sebagai pembawa informasi genetika dari inti ke ribosom. RNA kurir ini dihasilkan dalam inti tetapi bermigrasi ke sitoplasma, dan di situ berasosiasi dengan ribosom. Satu molekul mRNA disintesis dengan menggunakan sepotong (kira-kira sepanjang 104-10′ nukleotida) pita tunggal DNA sebagai satu cetakan (templet). RNA terdiri atas satu pita nukleotida dan struktur kimianya sangat mirip dengan satu pita heliks ganda molekul DNA, kecuali bahwa urasil menggantikan timin (thymine) sebagai basa komplementer dari adenin (yaitu urasil adalah satu-satunya basa yang ada dalam RNA, tetapi tidak terdapat dalam DNA), dan gula yang ada dalam kerangka dasar molekul itu adalah ribosa, bukan deoksiribosa. Langkah pertama pada pembentukan mRNA ialah bahwa sepotong heliks ganda molekul DNA membuka dengan memutuskan ikatan hidrogen antara basa-basa yang bersangkutan dalam pita-pita yang berpasangan. Urutan basa A (adenin), T (timin), C (sitosin), dan G (guanin) dalam salah satu dari pita DNA disalin, atau direkam menjadi urutan komplementer basa U (urasil, yang menggantikan timin dalam RNA), A, G, dan C dalam RNA kurir. Proses ini tampak pada  17.5. Yang manakah dari kedua pita DNA itu yang direkam jelas penting, sebab kedua pita itu akan muncul menjadi rantai-rantai polinukleotida yang berbeda. Jadi informasi genetika yang tertera pada urutan nukleotida dalam DNA inti telah direkam oleh mRNA, yang kemudian informasi itu dibawa ke sitoplasma sel. Walaupun demikian, peranan ‘kurir’ mRNA ini bukan satu-satunya peranan yang dimainkannya dalam sintesis protein; pesannya itu harus disalin, atau direkam lagi dalam urutan asam amino dalam protein.

Advertisement

Proses penerjemahan ini memerlukan kehadiran tipe RNA ketiga, yang disebut RNA pemindah (transfer RNA

tRNA). Tipe ini, seperti halnya mRNA, disintesis di dalam inti dan kemudian bermigrasi ke sitoplasma. Molekul tRNA panjangnya hanya 70-80 nukleotida, dan bertindak sebagai penghubung antara mRNA dan asam amino. RNA pemindah ini berfungsi sebagai ‘adaptor’ bagi dua puluh asam amino yang ada dalam protein, bergabung dengan asam amino, lalu menempatkan diri pada posisi yang tepat di sepanjang ‘cetakan’ mRNA. Masing-masing asam amino memiliki adaptor tRNA sendiri, karenanya sekurang-kurangnya ada dua puluh macam tRNA yang sesuai dengan dua puluh macam asam amino. Berbeda dengan mRNA yang berupa molekul tak terpilin, tRNA saling terpilin membentuk molekul yang kira-kira berbentuk silang dengan bagian pita gandanya yang terdiri atas pasangan basa komplementer. Pada ujung salah satu ‘tangan’ molekul tRNA terdapat tempat menempel asam amino khusus dan asam amino ini melekat dengan bantuan enzim khusus (enzim pengaktif = activating enzyme). Pada ujung tangan yang berseberangan terdapat urutan basa (sebenarnya tiga dari basa itu, liliat di bagian belakang dari bab ini) yang disebut antikodon (anticodon), yang berpasangan dengan urutan komplementer (juga terdiri atas tiga basa) yang disebut kodon (codon) pada mRNA. Antikodon pada tRNA dapat dibandingkan dengan steker listrik berkaki tiga (3-pin electrical plug) dan kodon pada  17.6 Sintesis protein. mRNA menyerupai stopkontak berkaki tiga (3 pinsocket)

tempat masuknya steker tersebut. Urutan basa lainnya yang terletak di suatu tempat dekat pusat molekul tRNA diperkira-kan berinteraksi dengan ribosom, sehingga molekul tRNA mengambil posisi yang. tepat jika melekat pada ribosom.

Walaupun RNA ribosom merupakan bagian terbesar dari RNA dalam sel, fungsinya sendiri sangat sedikit diketahui. Molekul RNA ribosom tidak diterjemahkan menjadi protein, tetapi karena ribosom itu (seperti halnya kromosom) terdiri atas asam nukleat dan protein, barangkali ribosom merupakan bagian kerangka struktural organel-organel ini.

Diagram proses sintesis protein dikan pada  17.6. Satu ujung satu molekul mRNA menempelkan diri pada daerah ekuator satu ribosom. Molekul-molekul dari dua puluh tRNA yang berlainan terdapat secara bebas dalam sitoplasma di sekitar ribosom. Setiap tRNA bergabung dengan atau bermuatan asam amino yang khusus untuknya. Didalilkan bahwa ribosom bergerak sepanjang pita mRNA sambil membaca urutan nukleotida. Ketika ribosom mencapai masing-masing kodon dari ketiga basa, antikodon salali satu tRNA dalam sitoplasma di sekelilingnya dapat mengenalnya, dan molekul tRNA itu lalu bersambung dengan kodon pita mRNA. Dengan berpasangannya mRNA dan tRNA, maka asam amino yang menempel pada ujung ‘ekor’ tRNA ditempatkan pada posisi yang khusus pada permukaan ribosom. Pada posisi ini satu ikatan peptida dapat terbentuk di antara asam amino yang baru saja tiba dan rantai asam amino yang menempel pada tRNA lain yang telah tertanam .ke dalam kodon yang bersebelahan pada pita mRNA. Pada setiap waktu rupanya dua molekul tRNA hadir pada ribosom, satu tnolekul telah menyumbangkan asam aminonya kepada rantai peptida yang sedang tumbuh dan molekul lain masih memiliki asam amino yang melekat pada ujung ekornya. Jika rantai peptida yang sedang berkembang ini bergabung dengan asam amino dari molekul tRNA yang baru saja tiba, ribosom itu akan bergerak sepanjang pita mRNA agar dapat membaca kodon yang berikutnya pada-urutan itu. tRNA yang sebelumnya merupakan tempat terikatnya rantai peptida dilepaskan ke sitoplasma setelah memindahkan asam aminonya ke rantai peptida. Di sini tRNA tersebut dapat bergabung dengan satu molekul lain dari asam aminonya yang khusus dan siap untuk menempel lagi dan memindahkan molekul asam amino lain ke rantai peptida dengan bimbingan mRNA. Dengan demikian molekul-molekul tRNA bergerak pada satu sisi ribosom, ‘membaca’ kodon mRNA, berpindah ke tempat berpegang rantai peptida, dan kemudian keluar dari sisi lain ribosom. Dengan pendauran tRNA masuk ke dan keluar dari ribosom secara berulang-ulang, rantai polipeptida tumbuh semakin panjang. Ketika ribosom mencapai ujung pita mRNA, ribosom ini terjatuh. Pada waktu yang sama protein yang sudah terbentuk juga dilepaskan. Protein itu melipat menjadi bentuk yang khas dan mulailah berfungsi sebagai satu enzim., atau sebagai bagian integral lainnya dari sel.

 

Advertisement