Sintesis protein terjadi pada kelompok-kelompok partikel sitoplasmik sangat kecil yang disebut ribosom. Partikel-partikel ini adalah rakitan makromolekular RNA ribosom (rRNA) dan protein-protein. Setiap ribosom terjadi dari dua subunit yang besar dan yang kecil. Subunit kecil mengandung satu molekul rRNA dan sekitar 30 protein yang berlainan yang berasosiasi dengan sub unit yang kecil.
Subunit besar pada ribosom ekariotik mengandung satu copy dari setiap tiga molekul rRNA yang berlainan. Terasosiasi dengan rRNA ini sekitar 4S molekul protein yang berbeda-beda.
Molekul-molekul RNA ribosom disintesis dalam nukleus, dengan menggunakan template DNA.
Proses sintesis protein terbagi atas transkripsi dan translasi. Seperti kita ketahui DNA sebagai media untuk proses transkripsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh protein histon. Saat menjelang proses transkripsi berjalan, biasanya didahului signal dari luar akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang dibutuhkan untuk proses pertumbuhan, perkembangan, metabolisme, dan fungsi lain di tingkat sel maupun jaringan.
A.TRANSKRIPSI
Transkripsi berlangsung di dalam nukleus. Transkripsi mRNA dilakukan oleh DNA, bagian DNA yang melakukan transkripsi adalah tDNA (DNA template/acuan), enzimnya adalah enzim RNA polymerase. Pasangan DNA yang tidak melakukan transkripsi disebut cDNA (complement). Transkripsi berlangsung dari titik awal yang ditempati enzim dan dengan hadirnya urutan basa promoter.
Jika promoter tidak ada, transkripsi tidak terjadi, setiap gen memiliki promoter sendiri. tDNA itu adalah utas 3’ 5’ yang mencetak (mensintesis) RNA menurut arah 5’ 3’. Untuk mencetak itu nukleotida A akan mencetak nukleotida basa U pada RNA, T pada DNA mencetak A pada RNA, G pada DNA mencetak C pada RNA dan C pada DNA mencetak G pada RNA. Tiga basa pada tDNA disebut kodogendan tiga basa pada ARNm yang dicetak disebut kodon. Satu kodogen terdiri dari serangkai tiga basa nukleotida disingkat tiga titik basa. Satu kodogen pada RNA, yang juga terdiri dari tiga titik basa dan merupakan pasangan dari kodogen. Jika urutan basa kodogen AGT maka urutan basa kodon adalah UCA (pada RNA, basa T digantikan oleh basa U).
B.TRANSLASI
Dalam proses translasi, sel menginterpretasikan suatu kode genetik menjadi protein yang sesuai.Kode geneti tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul RNAd, interpreternya adalah RNAt.RNAt mentransfer asam amino-asam amino dari kolam asam amino di sitoplasma ke ribosom.Molekul RNAt tidak semuanya identik.Pada tiap asam amino digabungkan dengan RNAt yang sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-RNAt sintetase (aminoacyl-tRNA synthetase).Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon RNAt dengan kodon RNAd selama sintesis protein.Sebuah ribosom tersusun dari dua subunit, yaitu subunit besar dan subunit kecil.Subunit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNAr.
Tahap translasi dapat dibagi menjadi tiga tahap seperti transkripsi, yaitu inisiasi elongasi, dan terminasi.Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu RNAd, RNAt, dan ribosom selama proses translasi.Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida jga membutuhkan sejumlah energi yang disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip ATP.
1)Inisiasi
Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya RNAd, sebuah RNAt yang memuat asam amino pertma dari polipeptida, dan dua subunit ribosom.Pertama, subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada RNAd dan RNAt inisiator.Di dekat tempat pelekatan ribosom subunit kecil pada RNAd terdapat kodon inisiasi AUG, yang memberikan sinyal dimulainya proses translasi.RNAt inisiator, yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi AUG. Oleh karenanya, persyaratan inisiasi adalah kodon RNAd harus mengandung triplet AUG dan terdapat RNAt inisiator berisi antikodon UAC yang membawa metionin.Jadi pada setiap proses translasi, metionin selalu menjadi asam amino awal yang diingat.Triplet AUG dikatakan sebagai start codon karena berfungsi sebagai kodon awal translasi.
2)Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino berikutnya ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul RNAt yang komplemen dengannya.Molekul RNAr dari subunit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkanpolipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.Pada tahap ini polipeptida memisahkan diri dari RNAt tempat perlekatannya semula, dan asam amino pada ujung karboksilnya berikatan dengan asam amino yang dibawa oleh RNAt yang baru masuk.Saat RNAd berpindah tempat, antikodonnya tetap berikatan dengan kodon RNAt.RNAd bergerak bersama-sama dengan antikodon dan bergeser ke kodon berikutnya yang akan ditranslasi.Sementara itu, RNAt yang tanpa asam amino telah diikatkan pada polipeptida yang sedang memanjang dan selanjutnya RNAt keluar dari ribosom.Langkah ini membutuhkan energi yang disediakan oleh hirolisis GTP.Kemudian RNAd bergerak melalui ribosom ke satu arah saja, kodon satu ke kodon lainnya hingga rantai polipeptidanya lengkap.
3)Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi.Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop.Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, atau UGA.Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.
