Biosintesis Protein

Oleh: M. Choirul Anwar
Protein terbentuk dari unsur-unsur organic yang relative sama dengan karbohidrat dan lemak, yaitu sama-sama terdiri dari unsure-unsur karbon, hydrogen, dan oksigen, tetapi bagi protein unsure-unsur ini ditambah lagi dengan unsure N (nitrogen) dan ditemukan pula unsure mineral (fosfor, belerang, besi). Molekul protein tersusun dari asam amino, 12 samapi 18 macam asam amino yang saling berhubungan dalam 1 ikatan peptide --- (CONH), unit-unit dasar tersebut selanjutnya diserap oleh aliran darah keseluruh tubuh, sel-sel jaringan mengambilnya digunakan sebagai pembangun dan pemeliharaan kesehatan jaringan (marsetyo,1990).

Molekul protein terdiri atas beberapa ratus molekul asam amino yang berikatan satu dengan yang lain melalui ikatan peptide serta memngikuti suatu urutan tertentu. Oleh karena itu biosintesis yang terjadi didalam sel merupakan reaksi kimia yang kompleks dan melibatkan beberapa senyawa yang penting terutama DNA dan RNA.

Molekul DNA merupakan rantai polinukleotida yang mempunyai beberapa jenis basa purin dan pirimidin, dan berbentuk heliks ganda. Antara rantai satu dengan pasangannya dalam heliks ganda tersebut terdapat ikatan hydrogen, yaitu ikatan yang terjadi antara adenine dengan timin dan antara sitosin dengan guanin. Molekul DNA yang berbentuk heliks ganda ini mempunyai sifat dapat membelah diri dan masing-masing rantai polinukleotida dapat membentuk rantai baru yang merupakan pasangannya. Dengan demikian akan terjadi heliks ganda yang baru dan proses terbentuknya heliks ganda baru ini disebut replikasi.urutan basa purin dan pirimidin pada molekul DNA menentukan urutan asam amino dalam pembentukan protein (anna poedjiadi,1994).

Dalam proses biosintesis protein molekul DNA berperan sebagai cetakan bagi terbentuknya RNA. Sedangkan RNA mengarahkan urutan asam amino dalam pembentukan molekul protein yang berlangsung dalam ribosom.dengan demikian aliran informasi genetika dalam sel ialah sebagai berikut (anna poedjiadi,1994):

DNA → RNA → Protein

Dua tahap proses yang berlangsung dalam pembentukan protein ialah (anna poedjiadi,1994):

Tahap pertama disebut transkripsi yaitu pembentukan molekul RNA sesuai pesan yang diberikan oleh DNA. Pada tahap ini informasi genetik diberikan kepada molekul RNA yang terbentukl selaku perantara dalam sintesis protein.

Tahap kedua disebut translasi yaitu molekul RNA menerjenahkan informasi genetika kedalam proses pembentukan protein. Pada tahap ini asam-asam amino secara berurutan diikat satu dengan yang lain, sesuai pesan yang diberikan DNA. Biosintesis protein berlangsung dalam ribosom yaitu suatu partikel yang terdapt dalam sitoplasma.

komponen yang terlibat dalam proses biosintesis protein:
mRNA (messenger RNA)
tRNA (transfer RNA)
Ribosome Enzim-enzim

mRNA diproduksi dalam inti sel dan merupakan RNA yang paling sedikit jumlahnya yaitu sekitar 5% dari seluruh RNA dalam sel pembentukan mRNA dalam inti sel ini menggunakan molekul DNA sebagai molekul cetakan dan susunan basa pada molekul mRNA merupakan komplemen salah satu rantai molekul DNA. Dengan demikian urutan basa purin dan pirimidin pada mRNA serupa dengan urutan purin dan pirimidin salah satu molekul DNA, dengan perbedaan basa timin diganti urasil. Mrna yang telah terbentuk dalam inti sel kemudian keluar dari inti sel dan masuk ke dalam sitoplasma (anna poedjiadi,1994).

tRNA adalah asam nukleat yang molekulnya terdiri atas 73 sampai 94 nukleotida. Struktur molekul tRNA secara sederhana digambarkan berbentuk daun semanggi yang mempunyai beberapa buah tonjolan berupa lengan dan bagian yang melingkar atau lipatan.

Bagian molekul tRNA yang penting dalam biosintesi protein ialah lengan asam amino yang mempunyai fungsi mengikat asam amino tertentu danlipatan anti kodon yang mempunyai fungsi menemukan kodon yang menjadi pasangan dalam mRNA yang terdapat dalam ribosom (anna poedjiadi,1994).

Mahluk hidup berbeda dalam kemampuannya melakukan sintesis ke – 20 asam amino. Juga berbeda dalam hal bentuk nitrogen yang dapat digunakan sebagai prekusor gugus amino. Sebagai contoh manusia hanya dapat melakukan sintesis 10 dari 20 asam amino yang dibutuhkan sebagai pembangun dari unit biosintesis protein, kesepuluh asam amino itu disebut asam amin o nonesensial atau asam amin o yang dapat diganti, yang dibentuk dari amoniak dan berbagai sumber karbon. Kesepuluh asam amino yang lain harus diperoleh dari makanan dan karenanya disebut nutritive esensial atau asam amino yang tidak dapat diganti (lehninger,1994).

Glutamat, glutamine, dan prolin mengambil bagian dalam lintas biosintetik bersama

Glutamate dibentuk dari ammonia dan α-ketoglutarat, suatu senyawa antara siklus asam sitrat, melalui kerja L-glutamat dehidrogenase. Tenaga pereduksi yang dibutuhkan diperolah dari NADPH.

NH4+ + α-ketoglutarat + NADPH → L-glutamat + NADP+ + H2O

reaksi ini adalah dasar yang penting di dalam biosintesis semua asam amino, karena glutamat adalah donor gugus amino dalam biosintesis asam amino yang lain melalui reaksi transmisinasi. L-glutamat dehidrogenasi terletak di dalam matriks mitokondria. glutamin dibentuk dari glutamat me;lalui kerja glutamin sintase.

Glutamate + NH4+ + ATP → glutamin + ADP +Pi + H+

prolin, suatu senyawa turunan siklik glutamate yang dibentik oleh lintas, glutamate ini mula-mula direduksi menjadi senyawa γ-semialdehida yang kemudian mengalami penutupan dan reduksi lebih lanjut menjadi prolin (lehninger,1994).

Alanin, aspartat dan asparagin juga berasal dari metabolit sentral

pada kebanyakan organisme, asam amino nonesensial alanin dan aspartat berasal dari piruvat dan oksaloasetat oleh transmisi dari glutamate.

Glutamate + piruvat → α-ketoglutarat + alanin

Glutamate +oksaloasatat → α-ketoglutarat + aspartat

Dalam banyak bakteri, aspartat adalah prekusor langsung aspargin dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh asparagin sintetase, analog dengan reaksi glutamine sintetase (lehninger,1994).

Aspartat + NH4+ + ATP → asparagin + ADP +Pi + H+

Tirosin dibuat dari asam amino esensial, fenilalanin

Tirosin adalah asam amino nonesensial, tetapi dibuat oleh hewan dari asam amino esensial fenilalanin melalui hidroksilasi pada gugus fenil oleh fenilalanin oksigenase, yang juga ikut serta dalam degradasi fenilalanin. Dalam reaksi ini NADPH dibutuhkan sebagai kopereduksi melalui oksigen; fenilalanin oksigenase merupakan suatu monooksigenase atau oksidase berfungsi ganda. Reaksi yang dikatalisis adalah (lehninger,1994) :

Fenilalanin + NADPH + H+ + O2 → tirosin + NADPH + H2O

Sistein dibuat dari dua asam amino lainnya,metionin dan serin

Pada mamalia, sistein dibuat dari dua asam amino lainnya, metionin yang esensial di dalam makanan dan serin yang tidak esensial. metionin memberikan atom sulfur dan serin memberikan kerangka karbon pada sintesis sistein. pada reaksi pertama metionin diubah menjadi S-adenosilmetionin oleh reaksi dengan ATP (lehninger,1994).

L-metionin + ATP + penerima metil + H2O + serin → penerima termetilasi + adenosin + α-ketobutirat + NH4+ + sistein PPi + Pi.

Serin adalah perkusor glisin

Karena serin adalah perkusor glisin, jalur biosintetik kedua ini dianggap terjadi bersama-sama. Jalur utama bagi pembentukan serin di dalam jaringan hewan dimulai dengan 3-fosfogliserat, suatu senyawa antara glikolisis. Pada tahap pertama α-hidroksilnya dioksidasi oleh NAD+,menghasilkan 3-fosfohidroksipiruvat. transminasi dari glutamat menghasilkan 3-fosfoserin, yang mengalami hidrolisis oleh fosfoserinfosfatase (lehninger,1994).

Serin + tetrahidrofolat → glisin + N5, N10 –metilentetrahidrofolat + H2O

DAFTAR PUSTAKA

Anna, poedjiadi, 1994, Dasar-dasar biokimia, Jakarta: UI-Press.

Marsetyo, kartasapoetra, 1990, Ilmu gizi (korelasi gizi, kesehatan, dan produktivitas kerja), Jakarta: PT. Rineka cipta.

Lehninger, 1994, Dasar-dasar biokimia jilid 1, Jakarta: Erlangga.

Lehninger, 1994, Dasar-dasar biokimia jilid I1, Jakarta: Erlangga.