Sintesa protein dari susu terjadi didalam sel epitel dikontrol oleh gen yang mengandung bahan genetik yaitu Deoxyribo nucleic acid (DNA). Urut-urutan pembentukan protein susu yaitu replikasi dari DNA, transkripsi dari Ribonulec acid (RNA) dari DNA, dan translasi terbentuknya protein menurut informasi RNA.
Replikasi DNA----------DNA
Transkripsi DNA-----------------RNA
Translasi RNA-------------------Protein
Replikasi termasuk didalamnya pewarisan dari dua pita (strand) DNA dan duplikasi dari kedua strand tersebut. Replikaai terjadi sebelum pembelahan sel oleh karena itu ia tidak mempunyai pengaruh yang langsung terhadap sintesa protein. Transkripsi termasuk didalamnya pembentukan RNA pada strand DNA. Moleku-molekul RNA bergerak ke sitoplasma dan memegang peranan aktif dan penting didalaa sintesa protein. Translasi termasuk proses dimana asam-asam amino saling bertemu dan bergabung membentuk protein, hal ini terjadi di ribosome.
1. REPLIKASI DNA
Sebelum sel membelah, DNA harus direplikasi dalam fase S dari siklus sel. Proses replikasi melibatkan enzim polymerase. Proses ini melibatkan pembukaan utas ganda DNA, sehingga memungkinkan terjadinya perpasangan basa untuk membentuk utas baru. Pembentukan utas komplementer terjadi melalui perpasangan basa antara A dengan T dan G dengan C. Dalam replikasi DNA, setiap utas DNA lama berperan sebagai cetakan untuk membentuk DNA baru (Reksoatmodjo, 1993).
Atau Proses penyalinan urutan basa-basa nukleotida purin dan pirimidin dalam untai ganda DNA inang kesel turunan (replikasi semikonservatif : setengah untai asli setengah sintesis baru). Diawali dari pelepasan untai ganda oleh enzim DNA gyrase terbentuk garpu repliakasi (replication fork). Garpu bergerak dalam 2 arah berlawanan sampai kedua ujung bertemu menghasilkan DNA baru Masing untai DNA induk berperan sebagai cetakan untai baru dijamin komplementerd engan untai lama oleh DNA polymerase untai baru memiliki polaritas berlawanan dengan untai induk (Reksoatmodjo, 1993).
Model DNA Watson dan Crick menyatakan bahwa saat double heliks bereplikasi, masing-masing dari kedua molekul anak akan mempunyai satu untai lama yang berasal dari satu molekul induk dan satu untai yang baru. Model replikasi ini disebut model semi konservatif. Model lainnya adalah model konservatif dimana molekul induk tetap dan molekul baru disintesis sejak awal. Model ketiga disebut modeld ispersif yaitu bahwa keempat untai DNA, setelah replikasi double heliks, mempunyai campuran anatara DNA baru dan DNA lama. Pengujian yang dilakukan oleh Meselson dan Stahl menunjukkan bahwa replikasi DNA terjadi secara semi konservatif. Daerah penggandaan bergerak sepanjang DNA induk membentuk replication fork. Pada daerah ini, kedua utas DNA yang baru, disintesis dengan bantuan sekelompok enzim, salah satunya adalah DNA polimerase. Sintesis DNA tidaklah berjalan secara kontinyu pada kedua utas cetakan. Hal ini karena kedua utas DNA tersusun sejajar berlawanan arah atau anti paralel. Maka utas DNA baru akan tumbuh dari 5’– 3’sedang yang lainnya dari 3’ – 5’pada cetakan. Sintesis dari 3’ -5’ tidak mungkin dilakukan karena tidak ada DNA polymerase untuk arah 3’–5’. Replikasi DNA pada cetakan 3’ – 5’terjadi seutas demi seutas dengan arah 5’ – 3’ yang berarti replikasi berjalan meninggalkan replication fork. Utas-utas pendek tersebut kemudian dihubungkan oleh enzim ligase DNA (Watson, 2008).
2. TAHAP TRANSKRIPSI
Menurut Campbell (2002), transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetic yang ada pada urutan DNA menjadi molekul RNA. Transkripsi adalah proses yang mengawal iekspresi sifat-sifat genetic yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe. Urutan nukleotida pada salah satu untaian molekul DNA digunakan sebagai cetakan (template) untuk sintesis molekul RNA yang komplementer. Molekul RNA yang disintesis dalam proses transkripsi pada garis besarnya dapat dibedakan menjadi tiga kelompok molekul RNA, yaitu :
- mRNA (messenger RNA)
- tRNA (transfer RNA)
- rRNA (ribosomal RNA)
Molekul mRNA adalah RNA yang merupakan salinan kode-kode genetic pada DNA yang dalam proses selanjutnya (yaitu proses translasi) akan diterjemahkan menjadi urutan asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein tertentu.
3. TAHAP TRANSLASI
Translasi merupakan pemindahan informasi genetic 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. Selanjutnya protein dan ribosom akan pisah dari mRNA. Perlu dipahami bahwa hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak di translasi (Watson, 2008).
Menurut Campbell (2002) molekul mRNA merupakan transkripsi (salinan) urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame= kerangka baca terbuka). Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun ribosom, yakni organel tempat berlangsungnya sintesis protein, sedangkan tRNA adalah pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida. Suatu ORF dicirikan oleh:
1) Kodonisiasi translasi, yaitu urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA)
2) Serangkaian urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon
3) Kodon terminasi translasi, yaitu TAA (UAA pada mRNA), TAG (UAG padam RNA), atau TGA (UGA pada mRNA).
v Mekanisme Translasi
Menurut Reksoatmodjo (1993) proses translasi terdiri dari tiga tahap yaitu:
1) Inisiasi
Proses ini dimulai dari menempelnya ribosom sub unit kecil ke mRNA. Penempelan terjadi pada tempat tertentu yaitu pada 5’-AGGAGGU-3’, sedang pada eukariot terjadi pada struktur tudung (7mGpppNpN). Selanjutnya ribosom bergeser kearah 3 sampai bertemu dengan kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon awal. Asam amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin.Metionin adalah asam amino yang disandi oleh AUG. Pada bakteri, metionin diubah menjadi N formil metionin. Struktur gabungan antara mRNA, ribosom sub unit kecil dan tRNA- N formil metionin disebut kompleksinisiasi. Pada eukariot, kompleksinisiasi terbentuk dengan cara yang lebih rumit yang melibatkan banyak protein initiation factor.
2) Elongation
Tahap selanjutnya adalah penempelan sub unit besar pada sub unit kecil menghasilkan dua tempat yang terpisah.Tempat pertama adalah tempat P (peptidil) yang ditempati oleh tRNA-Nformilmetionin. Tempat kedua adalah tempat A (aminoasil) yang terletak pada kodon kedua dan kosong. Proses elongasi terjadi saa ttRNA dengan anti kodon dan asam amino yang tepat masuk ketempat A. Akibatnya kedua tempat di ribosom terisi, lalu terjadi ikatan peptide antara kedua asam amino. Ikatan tRNA dengan Nformilmetionin lalu lepas, sehingga kedua asam amino yang berangkai berada pada tempat A. Ribosom kemudian bergeser sehingga asam amino-asam amino-tRNA berada pada tempat P dan tempat A menjadi kosong. Selanjutnya tRNA dengan antikodon yang tepat dengan kodon ketiga akan masuk ketempat A , dan proses berlanjut seperti sebelumnya.
3) Terminasi.
Proses translasi akan berhenti bila tempat A bertemu kodon akhir yaitu UAA, UAG, UGA. Kodon-kodon ini tidak memiliki tRNA yang membawa anticodon yang sesuai. Selanjutnya masuklah release factor (RF) ketempat A dan melepaskan rantai polipeptida yang terbentuk dari tRNA yang terakhir kemudian ribosom berubah menjadi sub unit kecil dan besar.
DAFTAR
PUSTAKA
Albert,
B., D. Bray, J. lewis, M. Raff, K. Roberts, J.D. Watson. 1994. Molecular Biology of the cell. Garland Publishing,
Inc, New York.
Campbell,
N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. 2002. Biologi.
Alih bahasa lestari, R. et al.safitri, A., Simarmata, L., Hardani,H.W. (eds).
Erlangga. Jakarta.
Ensminger,
M. E. 1993. Diary Cattle Science. 3rd
Ed. The Interstate Publisher, Inc. Danville, United State of America.
.Kanti,
A. 2005. Actinomycetes selulolitik dari
tanah hutan Taman Nasional Bukit Duabelas. Jambi.Biodiversitas 6(2):85-89
Larson,
B. L. 1985. Biosynthesis and Cellular
Secretion of Milk. Ames: Iowa State University Press, Lowa.