Thursday, November 12, 2015

SINTESIS PROTEIN

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
Proses sintesis protein melibatkan dua peristiwa penting yaitu proses transkripsi (pemindahan informasi genetik dari DNA ke RNA ) dan translasi (pemindahan informasi genetik dari RNA ke protein ) (Suryo: 109). 
 
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