Biomolekul: Biosintesis Protein

Protein

Protein adalah polimer asam amino, dihubungkan oleh gugus amida yang dikenal sebagai ikatan peptida. Asam amino dapat dianggap memiliki dua komponen: 'tulang punggung', atau 'rantai utama', terdiri dari gugus amonium, 'alfa-karbon', dan karboksilat, dan 'rantai samping' variabel (berwarna hijau) di bawah berikatan dengan alfa-karbon. Asam amino adalah molekul organik yang terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan terkadang belerang.

Ada 20 asam amino berbeda yang dapat terjadi dalam protein; urutan di mana mereka terjadi memainkan peran mendasar dalam menentukan struktur dan fungsi protein. Protein sendiri adalah elemen struktural utama sel. Mereka juga berfungsi sebagai transporter, memindahkan nutrisi dan molekul lain masuk dan keluar sel, dan sebagai enzim dan katalis untuk sebagian besar reaksi kimia yang terjadi pada organisme hidup. Protein juga membentuk antibodi dan hormon, dan mereka memengaruhi aktivitas gen.

20 asam amino berbeda yang digunakan tubuh untuk mensintesis protein adalah: Alanin, arginin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glutamin, glisin, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, prolin, serin, threonin, triptofan, tirosin, dan valin.

Dua 'kait' pada monomer asam amino adalah gugus amina dan karboksilat. Protein (polimer ~ 50 asam amino atau lebih) dan peptida (polimer pendek) terbentuk ketika gugus amino dari satu monomer asam amino bereaksi dengan karbon karboksilat dari asam amino lain untuk membentuk hubungan amida, yang dalam terminologi protein adalah peptida obligasi. Asam amino mana yang dihubungkan, dan dalam urutan apa. Urutan protein adalah yang membedakan satu protein dari yang lain, dan diberi kode oleh DNA organisme. Urutan protein ditulis dalam terminal amino (terminal-N) ke terminal karboksilat (terminal-C), dengan singkatan tiga huruf atau tunggal untuk asam amino (lihat tabel asam amino). Di bawah ini adalah empat asam amino peptida dengan urutan "sistein - histidin - glutamat - metionin". Menggunakan kode huruf tunggal, urutannya disingkat CHEM.

Ketika asam amino dimasukkan ke dalam protein, ia kehilangan molekul air dan yang tersisa disebut residu asam amino asli. Dengan demikian kita dapat merujuk pada 'residu glutamat' pada posisi 3 peptida CHEM di atas.

Begitu polimer protein dibangun, dalam banyak kasus lipatannya sangat spesifik menjadi struktur tiga dimensi, yang sering kali memasukkan satu atau lebih 'kantung pengikat' di mana molekul lain dapat diikat. Bentuk struktur terlipat ini, dan susunan yang tepat dari gugus fungsi dalam struktur (terutama di bidang kantong pengikat) yang menentukan fungsi protein.

Protein adalah nutrisi bermolekul makro yang terdiri dari beberapa asam amino yang sangat diperlukan tubuh untuk pertumbuhan dan menjalankan fungsi normal tubuh, contohnya protein sebagai pembentuk masa otot, komponen darah, enzim, dan banyak lagi. 

Tubuh itu sendiri dapat memproduksi protein dari beberapa asam amino yang diperoleh melalui makanan tinggi protein baik itu yang bersumber dari hewan (sumber protein hewani) dan / atau bersumber dari tumbuhan (sumber protein nabati). Namun tubuh tak dapat membentuk asam amino esensial, jadi harus didapatkan dari luar (makanan).

Sumber protein hewani mengandung set lengkap asam amino esensial, sementara semua asam amino esensial dapat diperoleh dengan mengonsumsi berbagai makanan sumber protein nabati. Asam amino esensial, antara lain Lysine, Tryptophan, Methionine, Cystine yang didapat dari makanan sehari-hari. Sementara asam amino non esensial, antara lain: Valine, Agrinine, Tyrosine, Serine dan sebagainya dapat diproduksi oleh tubuh. 

Pada saluran pencernaan, makanan sumber protein akan diurai menjadi beberapa asam amino esensial dan non-esensial kemudian diserap, oleh tubuh asam amino digunakan sebagai bahan baku untuk membentuk berbagai jenis protein yang diperlukan tubuh sebagai contoh membangun massa otot, komponen darah, enzim, antibodi, menggantikan sel-sel tubuh yang rusak, dan masih banyak lagi.

Di bawah ini adalah daftar sumber makanan tinggi protein yang mudah ditemui sehari-hari. 

1. Daging Merah (Red Meat) 

Sesuai dengan namanya daging merah adalah daging berwarna merah seperti daging sapi, kambing, domba, dan sebagainya. Daging merah merupakan sumber makanan tinggi protein. Selain itu juga mengandung zat besi dan seng (zinc). Daging merah berkualitas tinggi, merupakan sumber protein yang lengkap karena mengandung semua asam amino esensial yang Anda butuhkan untuk memproduksi protein dalam tubuh.

Protein ini merupakan komponen penting struktur otot, rambut, kulit, darah, organ dan kelenjar. Meskipun tubuh Anda dapat membuat beberapa asam amino, MedlinePlus melaporkan bahwa ada sembilan asam amino esensial yang harus Anda dapatkan dari sumber makanan, daging merah mengandung sembilan asam amino esensial.

2. Daging Putih (White Meat) 

Contoh daging putih yang sering kita jumpai yaitu daging ayam. Daging putih menyediakan protein tanpa lemak, sedangkan daging merah jauh lebih tinggi lemak. Jika Anda takut dengan makanan berlemak tinggi, pastikan untuk menghapus kulit ayam sebelum memasaknya, karena kulitnya sarat dengan lemak jenuh. 

3. Seafood 

Seafood merupakan salah satu sumber protein yang terbaik, karena biasanya rendah lemak. Ikan seperti salmon dan tuna sebenarnya lebih tinggi lemak, namun lemak yang sehat yaitu asam lemak omega 3 yang justru dianjurkan. 

4. Susu 

Pilihlah susu skim atau rendah lemak yang tidak hanya sebagai sumber protein tinggi, tetapi juga sebagai sumber kalsium dan beberapa diperkaya juga dengan vitamin D untuk menjaga tulang sehat dan kuat. Susu juga mengandung asam amino esensial dan non esensial. Oleh karena itu jangan lupa menyertakan susu dan produk susu lainnya seperti yoghurt dan keju sebagai makanan tambahan yang tinggi protein. 

5. Telur 

Telur merupakan sumber makanan tinggi protein yang sangat baik dan merupakan jenis makanan tambahan yang mudah diolah menjadi bermacam-macam menu makanan yang lezat dan sangat mudah didapat. Satu butir telur rebus berukuran sedang kurang lebih mengandung 7 gram protein. Namun dalam kuning telur terdapat lemak jenuh. Oleh karena itu bagi yang memiliki riwayat kolesterol tinggi atau penyakit kardiovaskular sebaiknya hindari kuning telur ini, dan makanlah putih telurnya saja agar kebutuhan protein tetap terpenuhi. 

6. Kacang

Selain sebagai sumber protein, kacang juga mengandung serat dan akan membuat Anda merasa kenyang selama berjam-jam. 

7. Kedelai 

Dalam satu cangkir kedelai mengandung sekira 29 gram protein. Di samping itu kedelai juga rendah lemak dan mengandung phytochemical (isoflavon dan saponin) yang berguna mengurangi risiko terhadap penyakit jantung, osteoporosis dan kanker. Manfaat kedelai juga bisa kita dapatkan dengan mengonsumsi produk berbasis kedelai seperti tahu dan tempe yang sangat populer di masyarakat kita. Jika Anda seorang vegetarian atau sedang melakukan diet rendah lemak, cobalah protein kedelai dengan makan tahu, karena mengandung lemak yang rendah dan tentunya agar kebutuhan protein tetap terpenuhi. 

8. Daging sapi tanpa lemak (lean beef) 

Daging sapi tanpa lemak hanya memiliki satu gram lemak, ditambah lagi menyediakan bonus tambahan vitamin seperti seng, besi dan B12. Walaupun protein adalah bagian penting dari diet yang sehat, selalu berhati-hatilah, jangan sampai mengonsumsi terlalu banyak atau berlebihan. Terlalu tinggi protein (berlebih) dapat diubah menjadi lemak dan disimpan dalam tubuh sehingga berpotensi menjadi obesitas (kegemukan). Rata-rata orang dewasa membutuhkan sekitar setengah gram protein per pon berat badan yang sehat.

Sintesis Protein

Sintesis protein dilakukan melalui proses yang disebut penerjemahan protein. Setelah DNA ditranskripsi menjadi molekul messenger RNA (mRNA) selama transkripsi, mRNA harus diterjemahkan untuk menghasilkan protein. Dalam terjemahan, mRNA bersama dengan transfer RNA (tRNA) dan ribosom bekerja bersama untuk menghasilkan protein.

Tahapan Terjemahan dalam Sintesis Protein:

1. Inisiasi: Subunit ribosom berikatan dengan mRNA.

2. Perpanjangan: Ribosom bergerak di sepanjang molekul mRNA yang menghubungkan asam amino dan membentuk rantai polipeptida.

3. Pengakhiran: Ribosom mencapai kodon stop, yang menghentikan sintesis protein dan melepaskan ribosom.

Transfer RNA

Transfer RNA memainkan peran besar dalam sintesis dan translasi protein. Tugasnya adalah menerjemahkan pesan dalam urutan nukleotida mRNA ke urutan asam amino tertentu. Urutan ini bergabung bersama untuk membentuk protein. Transfer RNA berbentuk seperti daun semanggi dengan tiga loop. Ini mengandung situs perlekatan asam amino di satu ujung dan bagian khusus di loop tengah yang disebut situs antikodon. Antikodon mengenali area spesifik pada mRNA yang disebut kodon.

Modifikasi Pesan RNA


Terjemahan terjadi di sitoplasma. Setelah meninggalkan nukleus, mRNA harus menjalani beberapa modifikasi sebelum diterjemahkan. Bagian mRNA yang tidak mengkode asam amino, yang disebut intron, dihilangkan. Ekor poli-A, terdiri dari beberapa basa adenin, ditambahkan ke salah satu ujung mRNA, sementara tutup trifosfat guanosin ditambahkan ke ujung lainnya. Modifikasi ini menghilangkan bagian yang tidak dibutuhkan dan melindungi ujung molekul mRNA. Setelah semua modifikasi selesai, mRNA siap diterjemahkan.

Terjemahan

Setelah pesan RNA  telah dimodifikasi dan siap untuk terjemahan, itu mengikat ke situs tertentu pada ribosom. Ribosom terdiri dari dua bagian, satu subunit besar dan satu subunit kecil. Mereka mengandung situs pengikatan untuk mRNA dan dua situs pengikatan untuk transfer RNA (tRNA) yang terletak di subunit ribosom besar.

Inisiasi

Selama penerjemahan, subunit ribosom kecil menempel pada molekul mRNA. Pada saat yang sama, molekul inisiator tRNA mengenali dan mengikat urutan kodon tertentu pada molekul mRNA yang sama. Subunit ribosom besar kemudian bergabung dengan kompleks yang baru terbentuk. Inisiator tRNA berada di satu situs pengikatan ribosom yang disebut situs P, meninggalkan situs pengikatan kedua, situs A, terbuka. Ketika molekul tRNA baru mengenali urutan kodon berikutnya pada mRNA, ia menempel pada situs terbuka A. Ikatan peptida terbentuk yang menghubungkan asam amino tRNA di situs P dengan asam amino tRNA di situs pengikatan A.

Pemanjangan

Ketika ribosom bergerak di sepanjang molekul mRNA, tRNA di situs P dilepaskan dan tRNA di situs A ditranslokasi ke situs P. Situs pengikatan menjadi kosong lagi sampai tRNA lain yang mengenali kodon mRNA baru mengambil posisi terbuka. Pola ini berlanjut ketika molekul tRNA dilepaskan dari kompleks, molekul tRNA baru menempel, dan rantai asam amino tumbuh.

Penghentian

Ribosom akan menerjemahkan molekul mRNA hingga mencapai kodon terminasi pada mRNA. Ketika ini terjadi, protein yang tumbuh yang disebut rantai polipeptida dilepaskan dari molekul tRNA dan ribosom terbelah kembali menjadi subunit besar dan kecil.

Rantai polipeptida yang baru terbentuk mengalami beberapa modifikasi sebelum menjadi protein yang berfungsi penuh. Protein memiliki berbagai fungsi. Beberapa akan digunakan dalam membran sel, sementara yang lain akan tetap di sitoplasma atau diangkut keluar dari sel. Banyak salinan protein dapat dibuat dari satu molekul mRNA. Ini karena beberapa ribosom dapat menerjemahkan molekul mRNA yang sama secara bersamaan. Gugus ribosom yang menerjemahkan sekuens mRNA tunggal ini disebut polyribosom atau polisom.

Permasalahan :

1. Daging yang mengalami pemanasan lama akan berubah warna dan teksturnya,  sehingga bisa merusak kandungan protein di dalam daging tersebut.  Berbeda dengan daging yang hanya di goreng ataupun di bakar. Bagaimana pengaruh pemanasan terhadap kandungan protein yang ada di dalam daging tersebut ?

2. Seperti yang kita ketahui, bahwa rata-rata orang Jepang memiliki otak yang cerdas, bahkan berada di atas rata-rata tingkat kecerdasan orang Asia lainnya. Jepang sudah diakui secara internasional telah sejajar degam negara-negara industri maju. Nah, mengapa orang Jepang bisa memiliki otak yang cerdas? Bagaimana dengan kecerdasan otak orang Indonesia dibanding orang Jepang, serta apakah hubungannya protein terhadap kecerdasan seseorang ?

3. Malnutrisi adalah istilah umum untuk suatu kondisi medis yang disebabkan oleh pemberian atau cara makan yang tidak tepat atau tidak mencukupi. Kurang Kalori Protein (KKP), KKP dibagi menjadi  KKP kering disebut marasmus dan KKP basah disebut kwashiorkor. Mengapa marasmus dan kwashiorkor berbeda padahal sama-sama kekurangan gizi ?

• Twitter
• Facebook
• Google
• Tumblr
• Pinterest

Artikel Terkait