Sintesis Adalah Integrasi Dua Elemen, Ketahui Hubungannya dengan DNA, mRNA dan Protein

Liputan6.com, Jakarta Sintesis adalah senyawa biokimia, yang memproduksi senyawa organik dalam tubuh makhluk hidup terutama yang dibantu oleh enzim. Secara umum, istilah sintesis berkaitan dengan penciptaan, di mana dalam proses ini akan menggabungkan dua atau lebih komponen untuk menghasilkan suatu entitas.

Penciptaan senyawa organik dalam organisme hidup disebut sebagai biosintesis. Salah satunya adalah fotosintesis, di mana sintesis bahan organik ini kompleks menggunakan karbon dioksida, air, garam anorganik, dan energi cahaya (dari sinar matahari) yang ditangkap oleh pigmen penyerap cahaya, seperti klorofil dan pigmen aksesori lainnya.

Dalam bidang lain yang relevan, seperti kimia, sintesis adalah istilah yang mengacu pada tindakan atau proses pembentukan zat kompleks dengan menggabungkan atau mengintegrasikan dua atau lebih entitas kimia, terutama melalui reaksi kimia. 

Sintesis adalah integrasi dari dua atau elemen yang menghasilkan suatu hasil baru. Ada beberapa sintesis yang terjadi di dalam sel atau organisme, salah satunya sintesis protein. Sintesis protein adalah proses untuk mengubah asam amino, yang terdapat dalam linear menjadi protein dalam tubuh.

Berikut ini penjelasan tentang sintesis yang Liputan6.com rangkum dari berbagai sumber, Rabu (11/1/2023).

Sintesis protein biasanya disebut dengan biosintesis yaitu ronde pembentukan pratikel protein, dalam bahasan biologi molekuker yang mencakup sintesis RNA. Gen adalah urutan nukleotida DNA yang membawa dan mengirimkan informasi yang menentukan urutan asam amino untuk sintesis protein. Setiap molekul DNA mengandung banyak gen. Genom secara kolektif mengacu pada informasi genetik total yang dikodekan dalam sel.

Kecuali sel reproduksi, semua sel manusia mengandung 46 molekul DNA di setiap inti sel. Setiap molekul DNA sesuai dengan kromosom, di mana setiap kromosom dikemas dengan protein yang disebut histon. Kompleks kromosom dan histon disebut nukleosom, dan molekul RNA bertanggung jawab untuk mentransfer informasi dari DNA ke tempat sintesis protein. 

DNA -> mRNA -> Protein

Perlu diketahui bahwa nukleotida DNA terdiri dari rantai basa yang panjang. Kode triplet adalah urutan tiga basa di sepanjang satu untai DNA. Setiap kode triplet 'dibaca' dan meminta asam amino tertentu. Ingatlah bahwa ada 4 basa dalam DNA (Guanin, adenin, sitosin, timin) dan 20 asam amino yang dihubungkan bersama dalam susunan berbeda untuk membuat berbagai protein.

4 basa dapat disusun menjadi 64 kode triplet yang berbeda (urutan tiga basa). Enam puluh satu (61) kode dicocokkan dengan salah satu dari 20 asam amino, asam amino yang diberikan dapat ditentukan oleh lebih dari satu kode triplet, sedangkan tiga kode triplet lainnya bertindak sebagai sinyal berhenti dan mengakhiri rantai protein. daripada menambahkan asam amino. 

Sintesis mRNA

Adapun item pertama bisnis dalam sintesis protein adalah penguraian heliks ganda DNA dan pemisahan dua untai nukleotida. Salah satu untai akan bertindak sebagai templat dan akan menentukan urutan nukleotida RNA. Untai cetakan ditentukan oleh adanya sekuens spesifik nukleotida DNA yang disebut promotor, dan urutannya terletak di dekat awal gen.

Melansir dari laman Biology online, RNA polimerase adalah enzim yang menggabungkan ribonukleotida, yang disejajarkan menjadi untaian. Ketika kode triplet mencapai urutan berhenti atau sinyal berhenti, RNA polimerase mengakhiri rantai dan kemudian melepaskan transkrip RNA. Sebagai sentuhan terakhir, serangkaian nukleotida adenin yang disebut ekor poli A ditambahkan ke ujung untai RNA yang ditranskripsi.

Ekor sangat penting karena memberikan sinyal yang diperlukan untuk memungkinkan RNA, bergerak keluar dari nukleus dan kemudian berikatan dengan ribosom di sitoplasma tempat protein akan disintesis dari informasi yang disandikan. Dalam DNA tiga urutan basa disebut kode triplet, sedangkan dalam RNA tiga urutan basa yang menentukan satu asam amino disebut kodon.

Oleh karena itu, kode triplet dan kodon memiliki fungsi yang analog. Seluruh urutan nukleotida di seluruh untai cetakan ditranskripsi menjadi transkrip RNA primer. Hanya segmen tertentu dari gen ini yang benar-benar mengkode asam amino. Segmen disebut ekson sedangkan segmen non-coding di antara ekson disebut intron. Intron disambung dari gen oleh spliceosome untuk membentuk urutan ekson yang berkelanjutan. 

Sintesis Polipeptida

Setelah intron dihilangkan, mRNA bergerak keluar ke sitoplasma melalui pori-pori inti dan berikatan dengan ribosom. Setiap ribosom terdiri dari protein dan kelas RNA yang disebut RNA ribosom (rRNA), yang merupakan untai yang ditranskripsi dari DNA di nukleolus.

Transfer RNA (tRNA) adalah penghubung antara asam amino dan kodon mRNA-nya karena molekul tRNA berbentuk daun semanggi dapat bergabung dengan keduanya. Transfer RNA disintesis dalam nukleus sebelum bergerak keluar ke sitoplasma. 

Perakitan protein adalah proses tiga tahap:

- Inisiasi rantai polipeptida dimulai dengan mengikat anti-kodon dalam kompleks asam amino-tRNA ke kodon yang sesuai dalam kompleks mRNA-ribosom. Pengikatan awal ini didorong oleh enzim yang disebut faktor inisiasi, di mana aktivitas faktor-faktor enzimatik ini mengatur laju sintesis protein. Fase inisiasi adalah yang paling lambat dari tiga fase dalam proses perakitan.

- Pemanjangan rantai polipeptida di mana setiap asam amino yang dibawa ke rantai pada molekul tRNA, yang dihubungkan oleh ikatan peptida ke ujung rantai protein yang sedang tumbuh. tRNA bebas kemudian dilepaskan dari ribosom dan akan menempel pada asam amino lain, sehingga ribosom bertindak sebagai 'pembaca' dan ketika mencapai urutan terminasi di mRNA, hubungan antara rantai polipeptida dan tRNA terputus.

- Ribosom bertindak sebagai 'pembaca' dan ketika mencapai urutan terminasi di mRNA, hubungan antara rantai polipeptida dan tRNA terputus. Protein yang sudah selesai kemudian dilepaskan dari ribosom dan ribosom tersedia untuk untaian mRNA berikutnya yang berasal dari nukleus.

Setelah mengetahui sintesis adalah integrasi dari dua elemen yang menghasilkan zat baru, maka Anda perlu memahami seperti apa pengaturan yang terdapat pada sintesis protein. Sinyal dari dalam atau luar sel umumnya dapat menghidupkan atau mematikan transkripsi gen.

Regulasi ini dilakukan melalui modulasi alosterik atau kovalen dari kelas enzim yang disebut faktor transkripsi. Kompleks pra-inisiasi di daerah promotor membentuk faktor-faktor ini dan mengaktifkan atau menekan proses inisiasi (seperti pemisahan untai DNA, aktivasi RNA polimerase). Protein yang akan disekresikan dari sel, memiliki urutan sinyal yang berikatan dengan protein membran spesifik pada permukaan retikulum endoplasma granular. 

Replikasi dan Ekspresi Informasi Genetik

Setiap sel memiliki 44 autosom, kromosom yang mengandung gen yang menghasilkan protein yang mengatur struktur dan fungsi sel, dan 2 kromosom seks yang mengandung gen yang menentukan jenis kelamin. Setiap kali sel membelah, semua 46 kromosom, masing-masing sesuai dengan molekul DNA, harus direplikasi dan salinan identik diteruskan ke masing-masing sel anak baru. Oleh karena itu, semua sel (kecuali sperma dan sel telur) memiliki satu set DNA (dan karenanya gen) yang identik. 

Replikasi DNA

DNA adalah satu-satunya molekul dalam sel yang dapat menggandakan dirinya sendiri tanpa informasi dari beberapa komponen sel lainnya. Selama replikasi, dua utas heliks ganda terpisah dan masing-masing utas yang terbuka bertindak sebagai templat tempat deoksiribonukleotida trifosfat bebas dipasangkan basa.

Enzim DNA polimerase kemudian menghubungkan nukleotida bebas membentuk untai komplementer untuk setiap untai cetakan, membentuk dua molekul DNA yang identik.

Enzim yang membantu dalam replikasi, akan ditambatkan ke DNA tepat di depan tempat pemisahan untaian. Agar enzim menemukan tempat penahan ketika proses replikasi mencapai segmen terminal molekul DNA, enzim yang disebut telomerase menambahkan urutan berulang, yang disebut telomer, di ujung molekul DNA.

Dengan tidak adanya telomerase, setiap replikasi menghasilkan pemendekan molekul DNA. Setiap kesalahan dalam urutan dasar selama replikasi dikoreksi dengan mekanisme yang disebut proofreading.