Tahapan Sintesis Protein, Penjelasan, Mekanisme, dan Contohnya

Ilustrasi tahapan sintesis protein. Unsplash.com/Galina-Nelyubova

Tahapan sintesis protein adalah bagian tidak terpisahkan protein sebagai molekul penyusun kehidupan. Protein adalah salah satu molekul organik yang paling penting dalam kehidupan.

Dikutip dari jurnal National Library of Medicine and National Center for Biotechnology Information, Sintesis Protein dan Kontrol Translasi: Perspektif Sejarah, Soroush Tahmasebi dkk, (2019, 1), protein adalah bagian terbesar dari makromolekul pada sel. Protein juga komponen penting dari lingkungan ekstraseluler yang memenuhi berbagai peran enzimatik, struktural, transportasi, dan pengatur pada semua organisme.

Tahapan Sintesis Protein dan Penjelasannya

Ilustrasi tahapan sintesis protein. Unsplash.com/Terry-Vlisidis

Sebelum membahas penjelasan lengkap tentang tahapan sintesis protein, dibahas terlebih dahulu seputar struktur, fungsi, dan sumber protein:

1. Struktur Protein

Protein terdiri dari rantai asam amino berjumlah satu atau lebih yang saling terhubung oleh ikatan peptida. Terdapat 20 jenis asam amino yang dapat membentuk protein. Urutan spesifik asam amino dalam rantai tersebut sangat menentukan struktur dan fungsi protein.

Struktur protein dapat diklasifikasikan menjadi tiga tingkatan utama yaitu: primer, sekunder, dan tersier. Struktur primer merupakan bagian urutan asam amino.

Struktur sekunder melibatkan susunan ulang rantai menjadi bentuk heliks atau lembaran. Sedangkan struktur tersier melibatkan lipatan lanjutan dalam membentuk struktur tiga dimensi yang lebih kompleks.

2. Fungsi Protein

Protein memiliki berbagai macam fungsi dalam tubuh manusia. Beberapa protein berfungsi sebagai enzim, katalisator biologis yang mempercepat reaksi kimia dalam sel.

Protein struktural menyusun kerangka dalam tubuh seperti kolagen dalam kulit dan tulang.

Hemoglobin atau protein dalam darah berfungsi membawa oksigen ke sel-sel tubuh. Hormon seperti insulin juga merupakan bagian protein yang mengatur berbagai fungsi pada tubuh.

3. Sumber Protein

Sumber protein bisa ditemukan dalam berbagai makanan. Contohnya seperti protein hewani yaitu: daging, ikan, dan produk susu. Jenis protein ini mengandung semua asam amino esensial yang dibutuhkan tubuh.

Selain itu, terdapat protein nabati seperti kacang-kacangan, biji-bijian, dan sayuran. Jenis protein ini menyediakan sebagian besar asam amino esensial meskipun perlu dikonsumsi dalam kombinasi untuk mendapatkan kelengkapan nutrisi.

4. Pentingnya Protein dalam Kehidupan Sehari-hari

Protein tidak hanya penting untuk pertumbuhan dan pemeliharaan jaringan pada tubuh. Protein juga penting untuk memelihara keseimbangan cairan dan elektrolit serta mendukung sistem kekebalan tubuh.

Dengan berpartisipasi dalam reaksi biokimia, protein dapat membantu menjaga stabilitas lingkungan pada tubuh.

Proses Sintesis Protein dan Contohnya

Ilustrasi tahapan sintesis protein. Unsplash.com/DIGITALE

Tahapan sintesis protein adalah rangkaian proses molekuler di dalam sel yang menghasilkan protein.

Proses ini mencakup transkripsi DNA menjadi mRNA, pra-pemrosesan mRNA, translasi mRNA menjadi rantai polipeptida menggunakan ribosom, dan pemrosesan post-translasi yang bertujuan membentuk protein fungsional.

Tahapan ini membentuk informasi genetik dari DNA yang diwujudkan dalam bentuk struktur dan fungsi protein dalam sel tubuh. Selain itu, sintesis protein ini juga merupakan fondasi dalam kehidupan mikroskopis.

Sintesis protein adalah proses biologis fundamental yang terjadi di dalam sel-sel makhluk hidup. Proses ini merupakan pembentukan rantai asam amino yang disusun sesuai dengan informasi genetik yang terdapat di dalam DNA.

Beberapa tahapan sintesis protein mencakup beberapa hal berikut:

1. Pentranskripsian

Tahap awal sintesis protein dimulai dari transkripsi, yaitu proses pembacaan informasi genetik pada DNA oleh RNA polimerase. RNA polimerase menghasilkan sebuah molekul RNA yang disebut mRNA, yang berisi instruksi genetik untuk pembentukan protein.

Setelah proses transkripsi, mRNA keluar dari inti sel menuju sitoplasma. Kemudian, ribosom struktur sel yang memfasilitasi sintesis protein akan menempel pada mRNA.

2. Inisiasi, Elongasi, dan Terminasi

Inisiasi setelah proses transkripsi menandakan awal proses sintesis protein. Dimana ribosom membaca kode mRNA dan memulai pembentukan rantai asam amino.

Selanjutnya terjadi tahap elongasi, yaitu pada saat ribosom bergerak sepanjang mRNA dan membaca kode secara berurutan, kemudian menambahkan asam amino ke rantai yang tumbuh.

Terminasi menandai akhir proses ini pada saat ribosom mencapai kode stop dan melepaskan rantai asam amino yang telah terbentuk.

3. Lipatan dan Modifikasi

Setelah sintesis selesai, protein akan mengalami pelipatan dan modifikasi tambahan di dalam sel pada saat mencapai bentuk dan fungsi yang tepat.

Tahap-Tahap Sintesis Protein

Ilustrasi tahapan sintesis protein. Unsplash.com/ANIRUDH

Berikut adalah penjelasan tentang tahap-tahap sintesis protein pada makhluk hidup:

1. Transkripsi Membaca Bahasa Genetik

Tahapan pertama dalam sintesis protein adalah transkripsi, dimana DNA diinterpretasikan oleh RNA polimerase untuk membuat RNA pembawa pesan (mRNA).

Informasi genetik dalam DNA dibaca oleh RNA polimerase kemudian menghasilkan molekul RNA yang disebut mRNA. Tahapan ini adalah langkah kritis di mana informasi genetik DNA diubah menjadi bentuk yang dapat dibaca oleh ribosom.

Contohnya pada bagian inti sel RNA polimerase membaca gen pada DNA yang mengandung informasi sintesis protein. Kemudian RNA polimerase menghasilkan molekul RNA sebagai pembawa pesan (mRNA) dengan menyalin urutan nukleotida dari DNA.

2. Pra-Pemrosesan mRNA

Tahapan selanjutnya mRNA yang baru dibuat akan mengalami beberapa modifikasi sebelum keluar dari inti sel. Hal ini termasuk juga penghilangan intron dan penambahan cap dan ekor poli-A.

Pra-pemrosesan mRNA ini juga sebagai tahap mematangkan pesan genetik. Setelah transkripsi, mRNA mengalami pra-pemrosesan yang melibatkan penghilangan intron atau bagian non-koding dan penambahan cap 5' serta ekor poli-A pada ujung mRNA.

Proses ini memastikan pesan genetik yang dihasilkan sudah siap untuk perjalanan keluar dari inti sel. Contohnya terjadi pada saat Intron (bagian non-koding) dihilangkan dari mRNA dan eksons (bagian kodon) digabungkan bersama.

3. Translasi

Tahapan berikutnya adalah translasi, yaitu saat mRNA bergerak ke ribosom di sitoplasma. Ribosom membaca kode genetik pada mRNA dan menggunakan molekul transfer RNA (tRNA) untuk membawa asam amino yang sesuai.

Tahap ini membentuk rantai polipeptida, suatu langkah kunci dalam menciptakan struktur protein. Contoh terjadinya translasi pada saat mRNA keluar dari inti sel dan bergabung dengan ribosom di sitoplasma.

Kemudian ribosom membaca kode genetik pada mRNA dalam bentuk triplet nukleotida (kodon).

4. Penggabungan Asam Amino

Ribosom memfasilitasi pembentukan ikatan peptida antara asam amino yang dibawa oleh tRNA, membentuk rantai polipeptida.

Kemudian ribosom memfasilitasi penggabungan asam amino yang dibawa oleh tRNA dan membentuk ikatan peptida yang akhirnya membentuk struktur protein yang unik.

Proses ini berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop pada mRNA. Molekul transfer RNA (tRNA) akan membawa asam amino ke ribosom sesuai dengan kodon pada mRNA.

Asam amino yang dibawa oleh tRNA dihubungkan bersama dengan ribosom. Kemudian proses ini membentuk rantai polipeptida yang akhirnya menjadi protein.

5. Pemrosesan Post-translasi

Protein yang baru dibuat bisa saja mengalami modifikasi tambahan seperti pemotongan atau penambahan gugus kimia dalam tahap pemrosesan post-translasi. Hal ini yang memungkinkan protein mencapai bentuk dan fungsi akhirnya.

Selain itu, tahap ini juga memastikan protein mencapai bentuk dan fungsi akhirnya yang diperlukan pada sel. Proses ini juga membentuk protein dengan struktur dan fungsi yang spesifik untuk peran tertentu dalam sel.

Contoh ini adalah langkah-langkah penting dalam tahap sintesis protein dari transkripsi hingga proses post-translasi. Tahap ini menghasilkan protein yang diperlukan untuk fungsi seluler yang optimal.

Mekanisme Tahap-Tahap Sintesis Protein

Ilustrasi tahapan sintesis protein. Unsplash.com/Warren-Umoh

Beberapa mekanisme tahapan sintesis protein adalah sebagai berikut:

Mekanisme ini menunjukkan kerjasama kompleks antara molekul-molekul seperti RNA, ribosom, dan tRNA untuk menghasilkan protein dalam sel.

Protein yang dihasilkan bisa menjalani berperan dalam berbagai fungsi seperti struktural, enzimatik, dan sebagai bagian dari sistem kekebalan tubuh.

Kemampuan sel untuk mengatur dan mengendalikan sintesis protein memberi dasar bagi pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi normal organisme. Artinya, sintesis protein adalah langkah kritis dalam memahami kehidupan molekuler.

Protein merupakan elemen esensial bagi kehidupan. Struktur dan fungsi kompleks protein mencerminkan keajaiban biologi yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup setiap saat.

Proses dan tahapan ini berperan sentral dalam regulasi genetik dan ekspresi fenotipik, yaitu memastikan kelangsungan hidup dan fungsi normal pada sel.

Sintesis protein tidak hanya sebuah rangkaian molekuler, tetapi merupakan fenomena menakjubkan tentang bagaimana informasi genetik diterjemahkan menjadi sistem kehidupan.

Tahapan sintesis protein membentuk proses kompleks sintesis protein dalam sel. Proses sintesis protein ini sebagai fondasi dari kehidupan seluler, berperan dalam ekspresi gen dan fungsi biologis.

Baca juga: 7 Contoh Hewan Metamorfosis Sempurna dari Telur hingga Imago