Pada dasarnya, sel menggunakan informasi genetik (gen) yang terkandung dalam DNA untuk membuat protein, proses pembuatan protein atau sintesis protein dibagi menjadi dua langkah, yaitu transkripsi dan translasi. Sintesis protein adalah salah satu proses biologis paling mendasar di mana setiap sel membuat protein spesifik untuk tujuan dan fungsi tertentu. Dalam proses ini, DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat (RNA)) terlibat.
Proses ini dimulai pada nukleus sel, di mana enzim membuka bagian spesifik dari untai DNA, yang dapat membuat DNA pada bagian itu dapat diakses dan dapat mengakses salinan RNA. Molekul RNA ini kemudian bergerak dari inti sel ke sitoplasma, tempat proses sintesis dimulai. (Baca: Fungsi DNA dan RNA)
Semua sel berfungsi melalui proteinnya. Fungsi protein ini didefinisikan oleh fungsi molekuler, penempatan dalam sel dan keterlibatan dalam proses biologis tertentu. Dengan proses sintesis protein, sel biologis dapat membuat protein baru, yang di sisi lain menyeimbangkan hilangnya protein seluler melalui degradasi dan ekspor.
Transkripsi
Dalam proses ini, gen dalam untaian DNA 'ditulis ulang' dalam bentuk RNA. Tidak seperti DNA yang memiliki struktur heliks ganda, RNA ini hanya memiliki heliks tunggal.
Pada organisme eukariotik seperti kita, RNA ini diproses untuk membuat produk akhir, yang disebut mRNA (messenger RNA). (Baca: Sel Nukleus)
Terjemahan
Dalam proses ini, mRNA diterjemahkan untuk membentuk protein (atau protein subunit) yang mengandung serangkaian asam amino.
Transkripsi
Transkripsi adalah tahap pertama dalam ekspresi gen, di mana informasi dari gen digunakan untuk membangun produk fungsional seperti protein. Tujuan dari transkripsi ini adalah untuk membuat salinan RNA dari untaian gen dalam DNA.
Salinan RNA, atau menyalin, informasi yang diperlukan untuk membangun polipeptida (kombinasi asam amino atau subunit protein / protein). Transkripsi eukariotik harus melalui beberapa proses sebelum diterjemahkan menjadi protein. (Baca: Perbedaan dalam DNA dan RNA)
RNA POLYMERASERNA polimerase Enzim utama yang terlibat dalam transkripsi ini adalah RNA polimerase, yang menggunakan cetakan DNA untai tunggal untuk mensintesis untaian RNA.
Lebih khusus lagi, RNA polimerase membuat untaian RNA ke arah 5 ′ hingga 3 ′, menambahkan nukleotida baru di ujung 3 aian string.
Tahapan Transkripsi
Transkripsi gen melalui 3 tahap proses, yaitu inisiasi, perpanjangan, dan pemutusan. Penjelasannya adalah sebagai berikut:
1. Inisiasi
RNA polimerase terikat pada untaian DNA, yang disebut promotor, yang ditemukan di dekat awal gen. Setiap gen memiliki promotornya sendiri.
Setelah diikat, RNA polimerase memisahkan untaian ganda DNA, menyediakan cetakan atau cetakan untaian tunggal yang siap untuk ditranskripsi.
2. Perpanjangan
Untai DNA, untai cetakan, bertindak sebagai templat untuk digunakan oleh enzim RNA polimerase. Sementara "membaca" cetakan ini, RNA polimerase membentuk molekul RNA dari nukleotida, menciptakan rantai yang tumbuh dari 5 "menjadi 3". Transkripsi RNA membawa informasi yang sama dari untai DNA non-template (coding).
3. Pengakhiran
Urutan yang disebut terminator memberikan sinyal bahwa transkripsi RNA telah selesai. Setelah transkripsi, RNA polimerase melepaskan hasil transkripsi RNA.
Modifikasi RNA eukariotik
Pada bakteri, transkripsi RNA dapat bertindak langsung sebagai mRNA (messenger RNA). Dalam eukariotik, transkripsi gen pengkode protein disebut pre-mRNA dan harus melalui proses ekstra sebelum dapat diterjemahkan secara langsung.
Pra-mRNA eukariotik harus memiliki ujung yang dimodifikasi, 5 ′ tutup (di awal) dan 3 ′ ekor poli-A. Modifikasi ujung untaian mRNA ini berguna untuk meningkatkan stabilitas mRNA.
INTRON EXONS Beberapa pre-mRNA eukariotik melewati proses pemotongan. Dalam proses ini, bagian pra-mRNA (disebut intron) dipotong, dan bagian yang tersisa (disebut ekson) dihubungkan kembali. Pemotongan ini dimaksudkan agar mRNA memiliki urutan mRNA yang benar.
Jika intron tidak dihilangkan, intron akan diterjemahkan bersama ekson, menghasilkan polipeptida 'sampah'.
Terjemahan
KODE GENETIK Selama penerjemahan, sel "membaca" informasi tentang messenger RNA (mRNA) dan menggunakannya untuk membuat protein. Sebenarnya, mRNA ini tidak selalu mengkodekan protein secara keseluruhan, kadang-kadang mRNA hanya mengkodekan subunit protein atau polipeptida (rantai asam amino). (Baca: Metabolisme Asam Amino)
Dalam mRNA, instruksi untuk membuat polipeptida adalah RNA nukleotida (Adenine, Uracil, Cytosine, Guanine) yang dibaca dalam kelompok tiga nukleotida, kelompok tiga ini disebut kodon.
Ada 61 kodon untuk asam amino, setiap kodon 'dibaca' untuk membangun asam amino tertentu dari 20 asam amino yang biasanya ditemukan dalam protein. Satu kodon, AUG, memiliki fungsi untuk membangun asam amino metionin dan juga bertindak sebagai kodon awal untuk memberikan sinyal mulai dari pembangunan protein. (Baca: Metabolisme Seluler)
Ada 3 kodon yang tidak membuat asam amino, kodon ini disebut stop kodon, UAA, UAG, dan UGA, yang memberi tahu sel jika polipeptida selesai. Kumpulan hubungan asam amino ini disebut kode genetik, karena ini memungkinkan sel untuk mengkode mRNA menjadi rantai asam amino.
Bagaimana 'mRNA' dibaca 'untuk membuat polipeptida? Ada dua jenis molekul yang memiliki peran penting dalam penerjemahan, yaitu tRNA dan ribosom.
Transfer RNA (tRNA)
Mentransfer RNA atau tRNA adalah molekul 'jembatan' yang menghubungkan kodon mRNA dengan asam amino yang dikodekan. Satu ujung dari setiap tRNA memiliki urutan (sequence) dari 3 nukleotida yang disebut antikodon, yang dapat mengikat kodon mRNA tertentu. Ujung tRNA membawa asam amino yang dikodekan oleh kodon.
Ribosom
Ribosom adalah struktur tempat polipeptida atau protein dibuat. Ribosom ini terbuat dari protein dan RNA (RNA ribosom, atau rRNA). Setiap ribosom memiliki 2 subunit, yang besar dan yang kecil. Ribosom menyediakan satu set slot di mana tRNA dapat menemukan kodon yang cocok dengan cetakan mRNA dan mengirimkan asam amino.
Slot ini disebut situs A, P, dan E. Tidak hanya itu, ribosom juga dapat bertindak sebagai enzim, mengkatalisasi reaksi kimia yang menghubungkan asam amino bersama untuk membuat rantai.
Tahapan dalam Terjemahan: Inisiasi
Pada tahap inisiasi, ribosom berkumpul di sekitar mRNA untuk dibaca dan tRNA pertama membawa asam amino metionin (yang cocok dengan start kodon, AUG). Pengaturan ini, yang disebut kompleks inisiasi, diperlukan agar fase terjemahan dapat dimulai.
Perpanjangan: Memperpanjang Rantai
Pemanjangan adalah tahap di mana rantai asam amino diperpanjang. Dalam perpanjangan, mRNA dibaca satu kodon sekali, dan asam amino yang sesuai dengan kodon ditambahkan ke rantai protein.
Selama perpanjangan, tRNA bergerak melewati situs A, P, dan E ribosom. Proses ini diulang terus menerus ketika kodon baru dibaca dan asam amino baru ditambahkan ke rantai.
Penghentian
Pengakhiran adalah tahap di mana rantai polipeptida dilepaskan. Proses ini dimulai ketika kodon stop (UAG, UAA atau UGA) memasuki ribosom, membuat rantai polipeptida terpisah dari tRNA dan dilepaskan dari ribosom.
Setelah penghentian, polipeptida mungkin masih perlu dilipat menjadi bentuk 3 dimensi, melalui pemrosesan lebih lanjut (seperti pembuangan asam amino) dan dikirim ke tempat yang tepat dalam sel, atau bergabung dengan polipeptida lain sebelum dapat berfungsi sebagai protein dan melakukan tugasnya.
Protein adalah molekul penting bagi organisme, karena molekul ini bertindak sebagai tubuh penyusun organisme itu sendiri. Protein tidak lain adalah rantai asam amino (disebut polipeptida / subunit protein) yang dibuat dalam inti sel.
Proses sintesis protein ini melewati tahap panjang yang melibatkan DNA dan kode genetik, transkripsi dan terjemahan kode genetik menjadi protein.
