TUGAS MAKALAH
MATA KULIAH BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER tentang “
SINTESIS PROTEIN”
Diajukan
sebagai salah satu syarat memenuhi tugas mata kuliah Biologi Sel dan Molekuler
yang diampu oleh Dr. Hening Widowati, M.Si
Disusun
Oleh:
Astri Anggraini 14232006
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
PROGRAM
PASCASARJANA
UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH METRO
2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun
panjatkan kepada Allah SWT yang memberikan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat
menyelesaikan makalah Biologi Sel dan Molekuler. Makalah ini disusun untuk
memenuhi tugas pada Mata Kuliah Biologi sel dan Molekuler tentang “Sintesis
Protein” yang diampu oleh Dr. Hening Widowati, M.Si. Dengan adanya makalah ini
diharapkan dapat menambah wawasan kita tentang Sintesis Protein.
Tak lupa penyusun
ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusun dalam
menyelesaikan tugas ini, baik bantuan material maupun bantuan berupa dorongan
semangat sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas ini dengan tepat waktu.
Akhir kata, tak ada
gading yang tak retak demikian pula dengan penulisan makalah ini masih terdapat
banyak kekurangan, oleh karena itu penyusun meminta kritik dan saran yang
bersifat membangun sehingga nantinya dalam menyusun makalah selanjutnya jauh
lebih baik.
Metro, Mei 2015
Astri Anggraini
BAB
1
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang
Semua aktivitas sel dikendalikan
oleh aktivitas nukleus. Cara pengendalian ini
berkaitan dengan aktivitas nukleus memproduksi protein,
dimana protein ini merupakan penyusun utama dari semua organel sel maupun
penggandaan kromosom. Contoh protein yang dapat dihasilkan seperti protein
struktural yang digunakan sebagai penyusun membran sel dan protein fungsional
(misalnya enzim) yang digunakan sebagai biokatalisator untuk berbagai proses
sintesis dalam sel.
Protein merupakan polipeptida (
gabungan dari beberapa asam amino). Maka untuk.
membentuk suatu protein diperlukan bahan dasar berupa asam amino. Polipeptida
dikatakan protein jika paling tidak memiliki berat molekul kira-kira 10.000. Di
dalam ribosom, asam amino-asam amino dirangkai menjadi polipeptida dengan
bantuan enzim tertentu. Polipeptida dapat terdiri atas 51 asam amino (seperti
pada insulin) sampai lebih dari 1000 asam amino
(seperti pada fibroin, protein sutera). Macam molekul polipeptida tergantung
pada asam amino penyusunnya dan panjang pendeknya rantai polipeptida. Seperti
yang telah kita pelajari sebelumnya bahwa ada 20 macam asam amino penting yang
dapat dirangkai membentuk jutaan macam kemungkinan polipeptida.
Sintesis
protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. Meskipun begitu, DNA
tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui
RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi
genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode
di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein.
Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan
polipeptida dari urutan asam aminoyang spesifik. Protein yang dibentuk melalui
sintesis protein akan mengalami banyak modifikasi, ada yang menjadi protein
struktur, proteksi, dan enzim (biokatalisator). Kita tahu bahwa semua proses
atau reaksi dalam tubuh kita hampir tidak terjadi tanpa adanya enzim. Hal itu
menunjukkan betapa pentingnya enzim dalam tubuh kita, dan proses dasar atau
awal pembuatan enzim yang berasal dari proses sintesis protein.
B.
Rumusan
Masalah
Rumusan
masalah di dalam makalah ini adalah :
1. Apakah yang dimaksud dengan Sintesis
Protein ?
2. Bagaimana proses-proses sintesis
protein ?
3. Apakah tujuan dari proses sintesis
protein?
4. Apa sajakah perbedaan antar
proses-proses dalam sintesis protein
5. Bagaimana hubungan antara
proses-proses dalam sintesis protein dengan kandungan Al-Quran/nilai-nilai
religius?
C. Tujuan
Tujuan penulisan makalah adalah agar
mahasiswa dapat :
1. Menjelaskan pengertian sintesis
protein
2. Mengidentifikasi proses-proses
sintesis protein
3. Mengidentifikasi tujuan sel
melakukan sintesis protein.
4. Mengidentifikasi perbedaan
proses-proses dalam sintesis protein.
5. Mendeskripsikan hubungan antara
proses-proses dalam sintesis protein dengan kandungan Al Qur’an/nilai-nilai
keIslaman yang relevan.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian Sistesis Protein
Protein mempunyai peranan penting
dalam organisasi struktural dan fungsional dari sel. Protein struktural
menghasilkan beberapa komponen sel dan beberapa bagian diluar sel seperti
kutikula,serabut dan sebagainya. Protein fungsional (enzim dan hormon) mengawasi
hampir semua kegiatan metabolisme, biosintesis, pertumbuhan, pernapasan dan
perkembangbiakan dari sel. Namun demikian sebuah sel tidak mungkin membuat
protein yang dibutuhkan oleh individu yang bersel banyak.
Sintesis
protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur
susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai
polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai
polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA
merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke
generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam
amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA
melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang
spesifik. DNA merupakan susunan kimia makromolekular yang komplek, yang terdiri
dari tiga macam molekul yaitu : Gula pentose yang dikenal sebagai deoksiribosa,
Asam pospat, dan Basa nitrogen, dibedakan atas dua tipe dasar yaitu : pirimidin
{sitosin (S) dan timin (T)} dan purin {adenine (A) dan guanine (G).
Proses sintesis protein sangat rumit
dan mempergunakan molekul-molekul serta organel sel seperti asam amino, DNA,
RNA, Ribosom dan enzim-enzim.
a) Asam Amino
Protein adalah polimer dari asam
amino, sehingga pembentukan protein membutuhkan bahan asam amino. Asam amino
umumnya dapat dijumpai pada sitoplasma berjumlah 20. Selama sintesis protein
terjadi, asam amino terangkai oleh peptida yang dihasilkan oleh hidrolisa dari
gugus amino dan karboksil. Polipeptida merupakan deretan asam amino yang dapat
terdiri dari 51-1000 asam-asam amino.
Gambar 1. Ikatan Peptida dari Asam
Amino
b) DNA
DNA merupakan materi genetik di
dalam kromosom yang berperan penting dalam proses sintesis protein di dalam
sel.
Gambar 2. Struktur DNA
c) Asam Ribonukleat non-genetik (RNA)
RNA non-genetik terdiri dari
ARNd/mRNA, tRNA/ARNp, ARNr. Ketiga RNA non-genetik tersebut berperan dalam
sintesis protein. ARNd/mRNA setelah menerima informasi genetik dari DNA akan
meninggalkan nukleus untuk menempel pada ribosom. tRNA/ARNp mengikat asam amino
yang terdapat pada sitoplasma untuk di bawa ke ARNd/mRNA yang sudah menempel
pada ribosom. Dan ARNr walaupun belum diketahui fungsinya tetapi memiliki
fungsi umum pada sintesis protein.
d) Ribosom dan Enzim
Ribosom
adalah struktur makromolekuler yang memimpin berbagai interaksi yang ada
hubungannya dengan sintesa protein. Oleh karena itu, mengandung faktor-faktor
yang berfungsi sebagai enzim. Dalam menjalankan fungsinya, ribosom-ribosom
berderet membentuk kelompok yang disebut Poliribosom atau Polisom, banyaknya
ribosom dalam suatu polisom tergantung panjang protein yang akan dibuat.
Beberapa enzim yang berperan dalam proses sintesis protein diantaranya adalah
DNA helikase, berfungsi untuk membuka rantai ganda DNA induk.
B.
MEKANISME
SINTESIS PROTEIN
1)
Transkripsi
Transkipsi
adalah sintesis RNA di bawah arahan DNA. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa
yang sama, dan informasi hanya ditranskipsi, atau disalin, dari satu molekul
menjadi molekul lain. Selain menjadi cetakan untuk sintesis untai komplementer
baru saat replikasi DNA, untai DNA juga dapat berperan sebagai cetakan untuk
merakit sekuens nukleotida RNA komplementer. Untuk gen pengode protein, molekul
RNA yang dihasilkan merupakan transkip akurat dari intruksi pembangun protein
yang dikandung oleh gen. Molekul RNA transkrip bisa dikirimkan dalam banyak
salinan. Tipe molekul RNA ini disebut RNA duta (mesengger RNA, mRNA) karena mengandung pesan genetik dari DNA ke
mekanisme penyintesis protein sel.
Tiga macam RNA yaitu mRNA, tRNA, dan rRNA:
a. mRNA
(messenger RNA) fungsinya membawa informasi DNA
dari inti sel ke ribosom. Pesan-pesan ini berupa triplet basa yang ada pada
mRNA yang disebut kodon. Kodon pada mRNA merupakan komplemen dari kodogen (agen
pengode), yaitu urutan basa-basa nitrogen pada DNA yang dipakai sebagai pola
cetakan. Peristiwa pembentukan mRNA oleh DNA di dalam inti sel, disebut
transkripsi.
b. tRNA
(RNA transfer) fungsinya mengenali kodon dan menerjemahkan menjadi asam amino
di ribosom. Peran tRNA ini dikenal dengan nama translasi (penerjemahan). Urutan
basa nitrogen pada tRNA disebut antikodon. Bentuk
tRNA seperti daun semanggi dengan 4 ujung yang penting, yaitu: 1) Ujung
pengenal kodon yang berupa triplet basa yang
disebut antikodon. 2) Ujung perangkai asam amino yang berfungsi mengikat asam
amino. 3) Ujung pengenal enzim yang membantu mengikat asam amino. 4) Ujung
pengenal ribosom.
c. rRNA
(RNA Ribosom) fungsinya sebagai tempat pembentukan protein. rRNA terdiri dari 2
sub unit, yaitu: 1) Sub unit kecil yang berperan dalam mengikat mRNA. 2) Sub
unit besar yang berperan untuk mengikat tRNA yang sesuai.
Tahap
- Tahap transkripsi
a.
Inisiasi
Inisiasi adalah tahap
mulai dimana RNA polimerase berikatan ke promoter, untai-untai DNA membuka, dan
polimerase menginisiasi sintesis RNA di titik mulai pada untai cetakan.
Gambar 1. Tahap
Inisiasi
b.
Elongasi
Setelah membuka pilinan
rantai ganda DNA, RNA polimerase ini kemudian menyusun untaian
nukleotida-nukleotida RNA dengan arah 5´ ke 3´. Pada tahap elongasi ini, RNA
mengalami pertumbuhan memanjang seiring dengan pembentukan pasangan basa
nitrogen DNA. Pembentukan RNA analog dengan pembentukan pasangan basa nitrogen
pada replikasi. Pada RNA tidak terdapat basa pirimidin timin (T), melainkan
urasil (U), oleh karena itu RNA akan membentuk pasangan basa urasil dengan
adenin pada rantai DNA. Tiga macam basa yang lain, yaitu adenin, guanin, dan
sitosin dari DNA akan berpasangan dengan basa komplemennya masing-masing sesuai
dengan pengaturan pemasangan basa. Adenin berpasangan dengan urasil dan guanin dengan
sitosin.
Gambar
2. Tahap Elongasi
c.
Terminasi
Penyusunan untaian
nukleotida RNA yang telah dimulai dari daerah promoter berakhir di daerah
terminator. Setelah transkripsi selesai, rantai DNA menyatu kembali seperti
semula dan RNA polymerase segera terlepas dari DNA. Akhirnya, RNA terlepas dan
terbentuklah mRNA yang baru. Pada sel prokariotik, RNA hasil transkripsi dari
DNA, langsung berperan sebagai mRNA.
Gambar 3. Tahap
Terminasi
2)
Translasi
Translasi
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.
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.
Tahap – Tahap Translasi
a.
Inisiasi
Tahap inisiasi translasi menyatukan mRNA, tRNA yang
membawa asam amino pertama dari polipeptida, dan kedua subunit ribosom. Pertama, suatu sub unit ribosom kecil
berikatan dengan mRNA sekaligus tRNA inisiator spesifik, yang
mengangkat asam amino. Kedua,
kedatangan sub unit besar melengkapi komplek inisiasi. Protein-protein yang
disebut faktor inisiasi diperlukan untuk menyatukan semua komponen translasi.
GTP adalah energi yang digunakan untuk perakitan subunit kecil dan sub unit
besar ribosom. tRNA inisiator berada pada situs P. Situs A tersedia untuk tRNA yang
membawa asam amino berikutnya.
Gambar 4. Inisiasi Tranlasi
b.
Elongasi
Elongasi
pemanjangan polipeptida terjadi tiga tahap. Pertama
pengelanan kodon, antikodon dari tRNA yang datang akan berpasangan basa dengan
kodon mRNA komplementer di situs A. Hidrolisi GTP meingkatkan akurasi dan
efisiensi dari langkah ini. Kedua
pembentukan ikatan peptida, molekul rRNA subunit ribosom besar menganalisis
pembentukan sebuah ikatan peptida di antara asam amino baru di situs A dan
ujung karboksil polipeptida yang sedang tumbuh di situs P. Langkah ini
menyingkirkan polipeptida dari tRNA di situp P dan melekatkannya ke asam amino
pada tRNA di situs A. Ketiga
translokasi. Ribosom mentranslokasikan tRNA kosong di situs P. tRNA kosong di
situp P bergerak ke situs E, dan dilepaskan. mRNA bergerak terus bersama tRNA
yang berikatan dengannya, membawa kodon berikutnya untuk ditransfer ke dalam
situs A.
Gambar 5.
Elongasi Translasi
c.
Terminasi
Terminasi
translasi terjadi melalui tiga tahapan. Pertama,
ketika ribosom mencapai kodon stop di mRNA, situs A ribosom menerima sebuah
faktor pelepas yaitu protein yang berbentuk seperti tRNA, sebagai ganti tRNA
yang membawa asam amino. Kedua,
faktor pelepas menghidrolisis ikatan antara tRNA di situs P dan asam amino
terakhir pada rantai polipeptida. Polipeptida pun terlepas dari ribosom. Ketiga, kedua subunit ribosom dan
komponen rakitan lain memisahkan diri.
Gambar 6. Terminasi
Translasi
Selama translasi, urutan kodon di sepanjang molekul mRNA dikode,
atau ditranslasi menjadi urutan asam amino yang menyusun suatu rantai
polipeptida. Setiap kodon di sepanjang mRNA menentukan yang mana dari ke-20
asam amino itu yang akan dimasukkan pada posisi yang sesuai di sepanjang
polipeptida.
Tabel 1. Kamus Genetik
C. Tujuan Sintesis Protein
Tujuan dari proses sintesis protein adalah untuk menghasilkan protein yang akan digunakan
untuk proses pertumbuhan, perkembangan, metabolisme,
dan fungsi lain di tingkat sel maupun jaringan. Proses sintesis protein perlu
dilaksanakan dalam sel karena protein memiliki peranan penting dalam sebuah
sel, bagi sel protein digunakan dalam penyusunan membran sel, proses sintesis protein biasanya karena adanya
signal dari luar akan kebutuhan sebuah protein. Protein yang dihasilkan dalam
proses sintesis protein ini akan digunakan sebagai penyusun hormon, enzim serta
antibodi, selain itu protein juga memiliki fungsi sebagai sumber energi dan merupakan
kunci utama dalam pembentukan dan perbaikan jaringan dan sel di dalam tubuh.
Selain itu, protein yang dihasilkan juga berguna untuk mengatur kadar asam basa
di dalam sel-sel yang terdapat di dalam tubuh makhluk hidup.
D. Perbedaan antar proses-proses sintesis protein
Dalam proses sintesis protein disetiap tahapan memiliki
perbedaan, di bawah ini adalah perbedaan proses transkripsi dan translasi:
Sub Tahap
|
Transkripsi
|
Translasi
|
Inisiasi
|
RNA
polimerase di promoter
|
t-RNA di start kodon
|
Elongasi
|
Pembentukan m-RNA oleh DNA sense
|
Penerjemahan kodon m-RNA oleh t-RNA
|
Terminasi
|
RNA polimerase di terminator
|
t-RNA di stop kodon
|
Perbedaan proses sintesis protein pada
prokariotik dan eukariotik :
Transkripsi dan
translasi pada prokariot
Translasi molekul mRNA dimulai sebelum proses transkripsi yang
komplet. alasannya dapat karena molekul mrna pada transkripsi dan translasi
dari arah 5’ kearah 3’, dan dapat juga dikarenakan tidak adanya membrane
nuclear yang memisahkan transkripsi dan translasi seperti halnya pada eukariot.
yang memfasilitasi proses transkripsi dan translasi sangat efisien untuk
menghidupkan dan mematikan ekspresi gen pada prokariot.
Transkripsi dan
translasi pada eukariotik
Proses transkripsi dan translasi pada eukariot lebih kompleks
daripada prokariot, termasuk beberapa intermediet tingkat prosesing mRNA. Pada
eukariot tidak dapat terjadi proses transkripsi dan translasi secara bersamaan.
Transkripsi terjadi di dalam nucleus dan translasi terjadi dalam sitoplasma.
E. Hubungan antara proses-proses dalam sintesis
protein dengan kandungan Al Qur’an.
Beberaapa ayat dala Al Quran yang berkaitan dengan sintesis
protein diantaranya:
a)
Surah
Al-Furqon (25) Ayat 2:
Artinya: Yang
kepunyaan-Nya yang memiliki kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai
anak, dan tidak ada sekutu bagi-Nya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah
menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan
serapi-rapinya.
Pada ayat di atas dijelaskan bahwa Allah menciptakan segala
sesuatu dan llah menetapkan ukuran-ukurannya dengan rapi, seperti halnya dalam
proses sitesis protein yang berlangsung di dalam nukleus dan ribosom yang
terdapat di dalam sebuah sel. Sebuah sel yang ukurannya sangat kecil ternyata memiliki pearan yang
sangat penting dalam tubuh makhluk hidup, sel melakukan proses sintesis protein
yang sangat rumit dengan proses yang teratur dan rapi. Dan dalam proses tersbut
menghasilkan protein yang kita ketahui memegang peranan penting bagi
kelangsungan hidup makhluk hidup.
b)
Surat
Ath Talaaq ayat 12
Artinya: Allah-lah
yang menciptakan tujuh langit dan seperti itu pula bumi. Perintah Allah berlaku
padanya, agar kamu mengetahui bahwasanya Allah Maha Kuasa atas segala sesuatu,
dan sesungguhnya Allah, ilmu-Nya benar-benar meliputi segala sesuatu.
Dari ayat diatas dapat diartikan bahwa semua yang ada di
dunia ini adalah ciptaan Allah dan terjadi karena kehendak Allah, sintesis
protein dapat berlangsung dengan baik dan kemungkinan terjadi kesalahan sangat
kecil itu semua Allah SWT yang mengatur dan menghendakinya.
BAB IV
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan uraian diatas dapat
diambil kesimpulan :
1. Sintesis protein adalah proses
pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode
genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom
2. Sintesis
protein bertujuan untuk membentuk protein yang akan dimanfaatkan dalam sel
maupun tubuh makhluk hidup.
3. Proses sintesis protein yaitu
transkripsi dan trasnlasi
4. Mekanisme
dasar transkripsi dan translasi mirip pada prokariotik dan eukariotik, namun
ada perbedaan penting diantaranya dalam prokariotik proses transkripsi da
translasi dapat dilaksanakan secara bersamaan, namun pada eukariotik proses
transkripsi dan translasi dilakukan ada tempat yang berbeda.
5. Hubungan
proses sintesis protein dalam kandungan Al Qur’an dapat dilihat pada Qs. Al
Furqon ayat 2, Qs. At Taalaq ayat 12.
DAFTAR PUSTAKA
No comments:
Post a Comment