Ribosom dan Sintesis Protein

Ribosom adalah suatu organel sel yang banyak menempel pada reticulum endoplasma kasar (REK). Ribosom telibat dalam proses sintesis protein. Pada ribosom akan terjadi proses penerjamahan kode-kode genetik, kodon yang dibawa oleh mRNA. Selama proses penerjemahan ribosom menempel dan bergeser sepanjang molekul mRNA dari ujung 5’-3’. Dalam penerjemahan tersebut akan terlibat tRNA yang membawa anti kodon, tRNA tersebut menggandeng asam amino.

Jumlah ribosom sendiri sangat banyak, tetapi jumlahnya berfariasi tergantung pada macam organismenya. Ribosom dibangun dari molekul protein dan RNA. Hasil pengamatan dengan mikroskop elektron dalam bentuk 3 dimensi dan teknik-teknik pewarnaan tertentu menunjukkan bahwa ribosom sebenarnya adalah gabungan dari sub unit kecil dan sub unit besar. 

Ribosom terdiri dari rantai kimia yang panjang, disebut asam ribonukleat (RNA), dan protein. Setiap ribosom memiliki dua subunit saling terkait, satu besar dan satu kecil, yang berperilaku sebagai mesin molekuler tunggal. Karena makeup nya, ribosom menyerupai jalinan benang atau segenggam karet gelang dilempar bersama-sama. Meskipun ribosom terputus-putus penampilan lahiriah, para peneliti telah menemukan bahwa dua subunit ratchet, un-ratchet, dan putar selama sintesis protein untuk memungkinkan pengenalan bahan kimia pembantu yang disebut RNA transfer (tRNA) ke dalam lipatan untuk pembuatan rantai baru dari molekul protein. Protein yang digunakan untuk membuat sel-sel baru atau melakukan fungsi yang diperlukan dalam sel host atau organisme.

• Struktur Ribosom

Ribosom subunit  kecil, tampilannya mirip embrio yaitu seperti memiliki kepala dan badan yang dihubungkan dengan leher yang pendek. Leher tersebut dibentuk dengan takikan (sedikit lekukan) pada  satu sisi dan lekukan yang dalam paa sisi yang lain. Badannya berbentuk batang yang membengkak. Pada subunit kecil terdapat daerah datar pada satu sisi bagian ini menempel pada sub unit. 

Analisis kimia pada sub unit-sub unit ribosom tersebut menunjukkan bahwa sub unit besar ribosom sel-sel prokariotik mengandung dua molekul rRNA masine-masing dengan koefisien seimentasi 23S dan 5S selain rRNA juga terdapat 31 sampai 34 macam protein. Sedangkan pada sub unit kecil ribosom hanya menganung sebuah rRNA dengan koefisien seimentasi 16S dan 21 macam protein.pada eukariota, ribosomnya teriri dari 2 sub unit yaitu sub unit besar dan sub unit kecil. Sub unit besar mempunyai 3 buah rRNA masing-masing dengan koefisien sedimentasi 28S, 5S, 8S, dan 5S serta mengandung 45-49 macam protein. sedangkan  sub unit kecil hanya memiliki satu rRNA dengan koefisien sedimentasi 18S dan 33 macam protein.  

• Fungsi Ribosom

Ribosom mempunyai fungsi sebagai berikut :

1.      Sebagai tempat sintesis protein.

2.      Protein yang dihasilkan oleh ribosom pada jalinan endoplasma kasar dirembeskan dalam bentuk enzim atau hormon.

3.      Protein yang dihasilkan oleh ribosom bebas digunakan oleh sel itu untuk pembesaran dan memungkinkan tindak balas yang dijalankan di dalam sel itu.

• Sintesis Protein di Ribosom

Setelah kita membahas tentang morfologi dan struktur ribosom, marilah kita bahas peranan ribosom dalam proses sintesis protein atau tepatnya perakitan polipeptida. Ribosom seperti telah kita ketahui mempunyai peranan yang sangat menentukan dalam proses perakitan polipeptida. Untuk perakitan polipeptida memerlukan pemandu yang diperlukan untuk menentukan apakah kodon yang terdapat pada mRNA dapat tepat berpasangan dengan anti kodon yang terdapat pada tRNA, sehingga penerjemahannya tidak meleset. Kejadian ini difasilitasi dan dikatalisis oleh ribosom, rRNA yang terkandung dalam ribosom akan bertindak sebagai katalisator. Dalam proses penerjemahan ini sub unit kecil ribosom berperan mengikat mRNA, sedangkan sub unit besar berpern sebagai tempat masuk dan keluarnya tRNA untuk membentuk ikatan polipeptida.

Sebelum membahas lebih jauh lagi tentang proses sintesis protein maka sebagai langkah awal kita harus mengingat dulu pengetahuan yang sudah kita peroleh tentang pasangan kodon dan anti kodoon molukul mrna akan mengandung adenine (A).urasil (U).guanin (G)dan cytosine (C). Tiga basa ini akan bergabung membentuk kodon misalnya , UUC, merupakan kodon untuk asam amino fenilalanin (phe).UGC, untuk asam amino triptofan (Try), sebagai contohnya mRNA akan menyusun koon-koon tersebut dalam suatu rangkaian misalnya UGC/UUC/UGC/UUC koon-kodon ini akan dibaca Try-Phe-Try-Phe.

Akan dapat di terjemahkan kodon-kodon tersebut harus berpasangan dengan anti koonya. Misalnya A akan selalu bergabung dengan U anti koonnya, demikian jga sebaliknya, seangkan G akan bergabung dengan C. jadi jika koonnya adalah UUC maka anti koonnya adalah AAG. Kalau kodon dimiliki oleh mRNA maka anti kodon omiliki oleh tRNA. tRNA selain memiliki antikodon juga memiliki asam amino. Jadi misalnya kodon mRNA adalah UUC yang berarti harus dibaca fenilalanin maka antikodonnya AAG yang terdapat pada tRNA, menggandeng asam amino maka fenilalanin (Phe), sehingga kodon dan antikodon bersatu maka asam amino yang dibawa adalah sesuai dengan pesanan dari kodon.

Kita dapat membagi translasi, sintesis rantai polipeptida menjadi tiga tahap : inisiasi, elongasi dan terminasi.

1.      Inisiasi

 tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Pertama, sub unit ribosom kecil mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus. Sub unit ribosom kecil melekat pada segmen leader pada ujung 5’(upstream) dari mRNA. Pada arah downstream dari mRNA terdapat kodon inisiasi, AUG, yang memberikan sinyal dimulainya proses translasi. tRNA inisiator yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi.

Penyatuan mRNA, tRNA inisiator, dan sub unit ribosom kecil diikuti oleh perlekatan subunit ribosom besar, menyempurnakan proses inisiasi translasi.

2.      Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino ditambahkan satu peratu pada asam amino pertama.

a.       Pengenalan kodon : kodon mRNA pada tempat A dari ribosom membentuk ikatan hydrogen dengan anti kodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat.

b.      Pembentukan ikatan peptida : molekul rRNA dari subunit ribosom besar, berfungsi sebagai ribozim, mengkatalis pembentukan ikatan peptide yang menggabungkan polipeptida memanjang dari tempat P keasam amino yang baru tiba di tempat A. pada tahap ini polipeptida memisahkan diri dari tRNA tempat perlekatannya semula, dan asam amino pada ujung karboksilnya berikatan pada asam amino yang dibawa oleh tRNA ditempat A.

c.       Translokasi : tRNA itempat A, sekarang terikat pada polipeptida yang sedang tumbuh, di translokasikan ketempat P. saat RNA berpindah tempat, antikodonnya tetap berikatan dengan hydrogen pada kodon mRNA, mRNA bergerak bersama-sama dengan anti kodon ini dan membawa kodon berikutnya untuk ditranslasi di tempat A. sementara itu tRNA yang tadinya berada pada tempat P ke tempat E dan dari tempat ini keluar dari ribosom.

3.      Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai tempat A di ribosom. Triplet basa yang istimewa ini yaitu UAA, UAG, UGA, tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan transasi. Suatu protein yang disebut sebagai faktor pelepas langsung mengikatkan diri pada kodon stop ditempat A. faktor pelepas ini menyebabkan penambahan molekul air, bukan asam amino, pada rantai polipeptida. Reaksi ini menghidrolisis polipeptida yang sudah selesai ini dari tRNA yang berada ditempat P, melepaskan polipeptida dari ribosom. Sisa-sisa penyusunan translasi kemudian terpisah-pisah.