Proses sintesis protein berlangsung dalam dua tahap yaitu transkripsi dan translasi. Proses tersebut berlangsung di organel sel yakni ribosom dan sitoplasma. Adapun urutan proses dalam sintesis protein secara ringkasnya sebagai berikut:

1. DNA melakukan transkripsi (mencetak RNA-d) untuk membawa kode-kode membentuk protein berdasarkan pada urutan basa nitrogennya.
2. RNA-d melepaskan diri dari DNA dan membawa kode-kode genetik (kodon) keluar dari nukleus menuju ke ribosom di dalam sitoplasma. RNA-d bertindak sebagai cetakan (matriks). Di ribosom ini RNA-d melekat pada RNA ribosom (RNA-r).
3. RNA-t yang ada di dalam sitoplasma datang dengan membawa asam amino yang selesai dengan kode-kode yang dibawa oleh RNA-d. RNA-t ini melekat (berpasangan) dengan RNA-d sesuai dengan pasangan-pasangan basa nitrogennya (dengan tripel RNA-t).
4. Asam-asam amino yang dibawa oleh RNA-t akan saling bergandengan dan membentuk rangkaian rantai polipeptida sampai terbentuk protein yang diharapkan di dalam ribosom.

Pengertian Transkripsi

Transkripsi merupakan proses pembentukan RNA-m dari DNA yang terjadi di dalam nukleus. RNA-m inilah yang nantinya berperan sebagai pembawa pesan dari DNA menuju ribosom agar informasinya dapat diolah menjadi protein. Pada proses translasi, sintesis polpeptida dengan urutan spesifik berdasarkan rantai mRNA yang dibuat pada tahapan transkripsi. Susunan asam amino yang dibentuk sesuai dengan susunan basa nitrogen dalam kodon. Satu per satu asam amino berikatan dengan triplet anticodon (tRNA) sehingga membentuk polipeptida.

Proses Sintesis Protein

Tahap atau proses sintesis protein pertama kali dipraktekkan oleh Paul Zamecnik pada tahun 1950 silam. Awal mulanya Paul menggunakan tikus sebagai bahan percobaan untuk mengamati proses tersebut, caranya adalah dengan memasukkan asam amino radioaktif ke dalam tubuh tikus. Hasil dari percobaan tersebut adalah ditemukannya tempat terjadinya proses sintesis protein. ( baca : Organel Sel )

Setelah melakukan percobaan diatas, Paul kemudian melakukan penelitian kembali bersama Mahlon dan mendapatkan kesimpulan bahwa molekul RNA pemindah (RNA t) berperan dalam proses sintesis tersebut. Namun, pada akhirnya Francis Crick menemukan sesuatu yang penting, yaitu RNA pemindah terlebih dahulu harus mengenal urutan dari nukleotida untuk dapat disusun sebagai asam amino, dimana kemudian akan dibawa oleh RNA pembawa.

Tahapan sintesis protein

Secara umum, proses sintesis protein terbagi menjadi 3 tahapan sebagai berikut :

1. Tahap Replikasi DNA

Tahap Replikasi DNAPada tiap sel yang terdapat pada makhluk hidup tentunya akan mengalami pembelahan sel, dimana biasanya pembelahan sel ini dapat terbagi berdasarkan kelipatannya, contohnya disini adalah pembelahan 4 sel menjadi 8 sel.

Akan tetapi, sebelum sel tersebut melakukan proses pembelahan, terdapat proses penggandaan komponen yang terdapat dalam sel, salah satunya adalah DNA. Penggandaan DNA inilah yang kemudian disebut sebagai replikasi.

Jadi, pengertian dari replikasi adalah proses sintesis DNA baru yang terjadi di dalam nukleus sel. Pada proses replikasi DNA ini membutuhkan bantuan dari enzim helikase yang bertugas untuk melepaskan basa dan ikatan hidrogen yang terdapat pada rangkaian DNA. Pada saat proses replikasi berlangsung, induk DNA akan membentuk anak DNA yang memiliki bentuk yang sama dengan induknya, dengan demikian dapat disimpulkan bahwa induk DNA memiliki tugas untuk membentuk DNA baru. Artikel terkait : Jenis-

Baltimore, Muzushima dan Temin (1970) berpendapat bahwa dari sekian banyak virus, terdapat beberapa virus yang ternyata dapat mensintesis DNA yang berasal dari RNA dengan hasil rantai tunggal. Enzim yang bertugas dalam proses sintesis tersebut dinamakan DNA polimerase.

2. Tahap Transkripsi

tahap transkripsiTahap transkripsi adalah tahapan dimana DNA akan membentuk RNA dengan menguraikan kode genetik yang berasal dari DNA. Pada tahap ini akan menghasilkan 3 jenis RNA, yaitu:

• mRNA
• tRNA
• rRNA

Tahap ini dapat berlangsung di dalam sitoplasma dengan diawali proses pembukaan rantai ganda yang dimiliki oleh DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase.

Pata tahap ini terdapat rantai tunggal yang bertugas sebagai rantai sense, sedangkan rantai lain yang berasal dari pasangan DNA dinamakan rantai anti sense. Tahap transkripsi sendiri terbagi atas 3 tahap, yaitu tahap inisiasi, elongasi dan terminasi.

Tahap Inisiasi (Permulaan)

Pada saat proses replikasi terdapat daerah yang disebut sebagai pangkal replikasi, lalu pada proses transkripsi juga dikenal nama promoter yang merupakan wilayah DNA yang digunakan sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk melakukan transkripsi. Terdapat proses dimana RNA kemudian akan melekat dengan promoter, kemudian promoter akan mengikat kumpulan protein yang kemudian proses ini disebut sebagai faktor transkripsi. Dari sini, RNA polimerase, promoter dan faktor transkripsi akan disebut sebagai kompleks inisiasi transkripsi. Dimana selanjutnya RNA polimerase akan bertugas membuka rantai ganda yang dimiliki oleh DNA.

Tahap Pemanjangan

Ketika RNA polimerase suah membuka rantai ganda DNA, maka RNA tersebut akan menyusun uraian nukleotida-nukleotida RNA dengan ketentuan arah 5′ ke 3′. Pada tahap ini, RNA akan mengalami pemanjangan diri seiring dengan proses pembentukan pasangan DNA dengan basa nitrogen.

Pada RNA tidak memiliki yang namanya basa pirimidin timin (T), akan tetapi memiliki urasil (U). Maka dari itu, RNA kemudian akan membentuk pasangan basa urasil dengan bantuan adenin yang terdapat pada rantai DNA. Dalam rantai RNA terdapat 3 jenis basa, yaitu guanin, sitosin dan adenin, dimana nantinya 3 basa ini akan berpasangan dengan basa komplemen yang sudah ditetapkan sesuai dengan aturan pasangan basa. Pada tahap ini, adenin nantinya akan berpasangan dengan urasil, sedangkan guanin akan berpasangan dengan sitosin.

Tahap Akhir

Setelah tahap transkripsi selesai, rantai DNA akan menyatu kembali seperti semula, lalu RNA polimerase akan lepas dari rantai DNA. RNA yang terlepas dari DNA tersebut kemudian akan membentuk RNA m yang baru.

Di dalam sel prokariotik, RNA hasil dari transkripsi akan berperan aktif sebagai RNA m. Akan tetapi, RNA yang dihasilkan dari transkripsi kode akan menjadi RNA m yang akan aktif setelah melalui tahap tertentu. Dari sini dapat disimpulkan bahwa pada rantai tunggal RNA m memiliki beberapa urutan basa nitrogen. Tiap 3 jenis urutan dari basa nitrogen yang terdapat pada nukleotida RNA m hasil dari transkripsi akan disebut sebagai kodon atau triplet. ( baca : Teori Abiogenesis )

3. Tahap Translasi

tahap translasiTranslasi adalah proses menerjemahkan kode kodon yang berasal dari RNA m untuk menjadi asam amino yang nantinya akan membentuk protein. Masing-masing urutan dari basa nitrogen yang berbeda nantinya akan diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda pula. Contohnya disini adalah asam amino fenilalanin yang merupakan terjemahan dari kodon UUU (3 basa urasil), asam amino glisin (CGC), asam amino serin (UCA) dan asam amino triptofan (UGG).

Pada tahap ini setidaknya terdapat 20 macam jenis asam amino yang dibutuhkan untuk dapat membentuk protein yang berasal dari terjemahan kodon mRNA. Selanjutnya, beberapa dari asam amino tersebut akan menghasilkan rantai polipeptida yang spesifik dan nantinya akan membentuk protein yang spesifik pula. Proses translasi sendiri terbagi atas 3 tahap :

Tahap Awal

Pada tahap awal translasi, unit kecil dari ribosom akan mengikat pada mRNA yang sudah membawa kode genetik untuk asam amino yang akan dibuat, juga akan mengikat bagian inisiator dari tRNA. Kemudian, molekul dari ribosom akan mengikat bersama 3 molekul tersebut dan membentuk komplek inisiasi. Langkah selanjutnya adalah molekul dari tRNA tersebut akan mengikat dan memindahkan asam amino dari sitoplasma ke ribosom dengan bantuan enzim dan energi GTP. ( baca : Fungsi Ribosom )

Masing-masing ujung tRNA akan membawa 1 antikodon dan 1 asam amino. Langkah selanjutnya adalah asam amino akan diaktifkan oleh tRNA dan menghubungkan antara kodon dan antikodon pada mRNA.

Tahap Pemanjangan

Setelah asam amino diaktifkan, maka akan dihubungkan lagi oleh ikatan peptida yang membentuk polipeptida di ujung tRNA yang membawa asam amino. Contohnya adalah tRNA membawa sebuah asam amino fenilalanin, dengan demikian antikodonnya akan AAA yang kemudian akan berhubungan dengan kodon mRNA UUU. Pada proses ini, rantai polipeptida akan memanjang, hal ini disebabkan oleh adanya menambahan dari asam amino.

Tahap Terminasi

Tahap akhir adalah ketika antikodon yang dibawa oleh tRNA bertemu dengan kodon UAA, UGA dan UAG. Hal tersebut dikarenakan rantai polipeptida yang sudah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah untuk menjadi protein yang fungsional.