Perbandingan sintesis protein pada hewan

BIOKIMIA KOMPARATIF

PERBANDINGAN ANABOLISME PROTEIN
DARI HEWAN DENGAN FUNGI

OLEH
MUHAMMAD DAILAMI
G85 11 300 21

DEPARTEMEN BIOKIMIA
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ........................................................................................................
DAFTAR TABEL .................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
1 PENDAHULUAN .........................................................................................

Latar Belakang ...............................................................................................
Rumusan Masalah ..........................................................................................
Tujuan.............................................................................................................
2 PEMBAHASAN ............................................................................................
2.1 Struktur sel hewan dan fungi ....................................................................
2.2 Sintesis Protein..........................................................................................
2.2.1 Transkripsi Hewan dan Fungi ...........................................................
A. Mekanisme transkripsi gen kelas II ..................................................
Inisiasi Transkripsi ...........................................................................
Elongasi Transkripsi ........................................................................
Terminasi Transkripsi .......................................................................
B. Mekanisme transkripsi gen kelas I ....................................................
C. Mekanisme Transkripsi gen kelas III ................................................
D. Proses pasca transkripsi ....................................................................
2.2.2 Translasi pada hewan dan fungi ........................................................
1). Aktivasi Asam Amino ......................................................................
2). Inisiasi translasi ...............................................................................
3). Elongasi Translasi ............................................................................
4). Terminasi Translasi ..........................................................................
5). Pengolahan pasca translasi ...............................................................

2.3 Sintesis Asam Amino Pada hewan dan Fungi ...........................................
A. Sintesis Asam Amino pada Hewan ........................................................
B. Sintesis Asam Amino pada Fungi ..........................................................
C. Perbandingan Sintesis Asam Amino pada Hewan & Fungi ....................
3 PENUTUP ....................................................................................................
Kesimpulan ....................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................

ii
iii
iv
1
1
2
2
3
3
4
5
6

7
8
8
9
9
11
12
16
16
18
21
21
22
22
28
37
39
39
40

ii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Perbedaan molekul DNA dan RNA ........................................................
Tabel 2. Perbedaan sifat ketiga RNA polimerase ...................................................
Tabel 3. Perbedaan komponen faktor transkripsi Manusia dan yeast ......................
Tabel 4. Kode genetik Universal ...........................................................................
Tabel 5. Kebutuhan Asam Amino Manusia ...........................................................
Tabel 6. Perbedaan prekusor sintesis asam amino pada hewan dan fungi ...............

5
6
8
14
23
38

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Pohon Filogenetik system tiga domain ................................................
Gambar 2. Struktur sel fungi dan hewan ................................................................
Gambar 3. Sentral dogma biologi molekuler .........................................................
Gambar 4. Perbedaan DNA dan RNA ....................................................................
Gambar 5. Pembentukan kompleks pra inisiasi transkripsi ....................................
Gambar 6. Ilustrasi hipotesis transkripsi gen kelas III ............................................
Gambar 7. Bentuk ribosom ..................................................................................
Gambar 8. Struktur dan bagian tRNA ....................................................................
Gambar 9. Inisiasi Translasi ..................................................................................
Gambar 10. Pemanjangan rantai polipeptida .........................................................
Gambar 11. Terminasi Translasi ............................................................................
Gambar 12. Jalur metabolisme asam amino ...........................................................
Gambar 13. Kelompok dan Sumber sintesis asam amino pada fungi (yeast) ...........
Gambar 14. Jalur Sintesis Asam amino pada yeast ................................................

1
3
4

5
7
10
13
15
17
19
21
23
28
37

iv

I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Metabolisme merupakan salah satu pokok kajian dalam bidang biokimia. Pada
dasarnya, metabolisme makromolekul dapat dikelompokkan menjadi dua jalur utama
yang berbeda yaitu jalur katabolik dan jalur anabolik. Katabolisme adalah proses

degradasi atau penguraian makromolekul besar menjadi monomer-monomernya untuk
mendapatkan energy. Sedangkan anabolisme adalah proses pembentukan atau
biosintesis molekul yang kompleks dari prekursor molekul yang lebih sederhana yang
berlangsung dalam tubuh makhluk hidup.
Makhluk hidup yang menghuni bumi memiliki jumlah yang sangat banyak,
sehingga penting bagi kita untuk mengetahui klasifikasi atau pengelompokan makhluk
hidup itu sendiri. Klasifikasi makhluk hidup dengan sistem tiga domain, menjelaskan
bahwa seluruh makhluk hidup dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok utama
yaitu: domain bacteria, domain archea dan domain eukariota. Domain eukariot sendiri
terbagi lagi menjadi tiga kingdom utama yaitu: kingdom animalia, kingdom plantae dan
kingdom fungi. Pohon filogenetik dari klasifikasi ini ditampilkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Pohon filogenetik sistem tiga domain (sumber: Eisen, J. 2008)
Klasifikasi sistem tiga domain ini didasarkan pada berbagi faktor, salah satunya
yaitu karakter dari selnya. Organisme prokariot pada tingkat seluler dibedakan dari
eukariot karena sel prokariot tidak memiliki membran nukleus (membran inti) sehingga

1

inti sel seakan-akan menyatu dalam sitoplasma. Berbeda halnya dengan sel eukariot

yang telah memiliki membran inti sehingga nukleus (inti selnya) dapat dibedakan
dengan jelas. Adanya perbedaan struktur sel dari masing-masing kelompok organisme
tentunya akan memberikan penjelasan jalur metabolisme yang berbeda pula. Untuk
memahami proses metabolisme secara detail dari setiap kelompok ini perlu adanya
pembandingan setiap jalur metabolisme dari satu kelompok dengan kelompok lainnya.
Pembahasan pada paper ini akan memfokuskan pada jalur anabolisme protein yang
terjadi pada hewan dan fungi. Hewan dan fungi merupakan dua kingdom makhluk
hidup yang termasuk dalam domain eukariot, hal ini akan memudahkan kita dalam
mempelajari jalur anabolisme protein pada kedua kelompok ini. Dari dua kelompok
yang berada dalam satu domain eukariot ditemukan sedikit perbedaan jalur anabolisme
proteinnya dan sebagian besar memiliki tahapan dan proses yang relatif sama.
Perbedaan yang signifikan terlihat pada jalur anabolisme antara domain prokariot
(bacteria dan archea) jika dibandingkan dengan domain eukariot (animalia, plantae
maupun fungi).
Klasifikasi dari kingdom animalia dapat dikelompokan menjadi invertebrate
(hewan tidak bertulang belakang) dan vertebrata (hewan bertulang belakang). Pada
dasarnya, system metabolisme baik pada vertebrata maupun invertebrate adalah sama,
oleh karenanya dalam pembahasan untuk kingdom animalia akan dibahas secara umum.
Sedangkan untuk kingdom fungi dapak dikelompokkan lagi menjadi: Zygomycota,
Ascomycota, Basidiomycota, Deuteromycota, Mikoriza, Lumut Kerak. Salah satu

contoh fungi yang paling banya dipelajari proses metabolismenya adalah yeast. Oleh
karena itu, sebagai perwakilan dari fungi akan dibahas anabolisme protein pada yeast.
Untuk memudahkan kita dalam memahami Anabolisme protein pada hewan dan
fungi, maka pembahasan dalam paper ini akan dimulai dengan struktur sel dari kedua
kelompok organisme ini, proses sintesis protein yang melibatkan proses trasnkripsi dan
translasi. Kemudian akan dijelaskan lebih detail mengenai mekanisme sintesis asam
amino yang tidak dapat diproduksi sendiri oleh hewan maupun fungi.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam paper ini yaitu bagaimana perbandingan jalur anabolisme
protein yang terjadi pada hewan dan yang terjadi pada fungi. Perbandingan struktur sel
dari kedua organisme ini dan hal-hal apa yang menjadi perbedaan maupun persamaan
dari jalur anabolisme protein pada kedua kelompok organisme ini.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penulisan paper ini adalah untuk memberikan penjelasan yang terinci
dan terarah mengenai proses anabolisme protein yang terjadi pada hewan dan fungi,
yang meliputi struktur dari masing-masing sel, persamaan dan perbedaan jalur
metabolisme dari kedua kelompok tersebut.

2

II PEMBAHASAN

2.1 Struktur Sel Hewan dan Fungi
Sel sebagai unit terkecil dari kehidupan memiliki komponen-komponen yang
lebih kecil didalamnya. Secara umum, organisme eukariot memiliki bagian-bagian sel
yang terdiri dari inti sel, membran inti, sitoplasma, ribosom, mitokondria, retikulum
endoplasma, badan golgi. Sel hewan dan fungi memiliki kemiripan struktur, karena
keduanya merupakan sel eukariot. Struktur sel secara detail seperti terlihat pada Gambar
2. Perbedaan antara sel hewan dan sel fungi yaitu pada dinding selnya. Sel hewan tidak
memiliki dinding sel, hanya memiliki membran sel. Sedangkan fungi memiliki
membran sel dan dinding sel. Dinding sel dari fungi terususun atas senyawa khitin,
berbeda halnya dengan dinding sel pada tumbuhan. Selain itu, pada fungi terdapat
vakuola dengan ukuran yang lebih besar di bandingkan pada hewan.

(a)

(b)

(c)
Gambar 2. (a) Struktur sel Fungi (b) Struktur Sel Hewan (c) perbedaan sel fungi dan

hewan

3

2.2 Sintesis Protein
Sentral dogma dalam biologi molekuler menyatakan bahwa proses sintesis protein
pada makhluk hidup, dimulai dengan tahap trasnkripsi DNA menjadi RNA yang
selanjutnya akan ditranslasikan menjadi urutan asam amino yang spesifik yang
menyandi suatu protein. Urutan asam amino ini merupakan ciri yang khas dari setiap
protein. Selain mengalami transkripsi menjadi RNA, DNA sebagai cetak biru kehidupan
(blue prin of life) juga akan mengalami replikasi guna memperbanyak molekul DNA itu
sendiri.

Gambar 3. Sentral Dogma Biologi Molekuler
Replikasi DNA merupakan proses pengkopian molekul DNA dengan tujuan
untuk memperbanyak bahan genetik suatu makhluk hidup sebelum terjadinya proses
pembelahan sel. Transkripsi adalah tahap awal dari serangkaian proses yang terlibat
dalam biosintesis protein. Pada saat transkripsi, molekul DNA akan diperbanyak dalam
bentuk molekul RNA. Terdapat tiga macam molekul RNA hasil transkripsi yaitu :
mRNA, tRNA dan rRNA. Ketiga molekul tersebut memiliki fungsi yang berbeda-beda
terkait dengan proses sintesis protein. Translasi adalah proses penerjemahan kode
genetik (kodon) yang ada pada mRNA menjadi urutan asam amino yang spesifik. Setiap
kodon menyandi satu asam amino spesifik. Satu asam amino bisa saja disandi oleh dua
atau tiga kodon yang berbeda.

4

2.2.1 Transkripsi Hewan dan Fungi
Sebagaimana telah disinggung pada paragraf sebelumnya, transkripsi merupakan
proses sintesis RNA dengan cetakan dari molekul DNA, maka perlu kita pahami
terlebih dahulu perbedaan antara molekul DNA dan RNA. Gula ribosa pada molekul
DNA kehilangan satu atom oksigen pada atom C nomor 2, sehingga disebut sebagai
deoksi, sedangkan pada RNA, atom C nomor 3 tetap mengikat gugus OH. DNA hanya
dapat ditemukan dalam inti dan mitokondria. Hal ini dikarenakan DNA merupakan
materi genetik yang sangat penting sehingga keberadaanya dalam sel harus dijaga
dengan baik didalam inti. Struktur DNA merupakan Heliks ganda, sedangkan RNA
hanya berupa untaian heliks tunggal, sehingga molekul DNA lebih stabil dari RNA.
Kestabilan DNA sangat dipengaruhi karena hilangnya satu atom Oksigen pada atom C
nomor 2 sehingga DNA kurang reaktif.

Kepanjangan
Gula
Basa Nitrogen
Ditemukan
Struktur helix
Stabilitas

Tabel 1. Perbedaan molekul DNA dan RNA
DNA
RNA
Deoksiribonucleic acid
Ribonucleic acid
Deoksiribosa
Ribosa
A, C, G, T
A, C, G, U
Nukleus, mitokondria
Nukleus, mitokondria dan Sitoplasma
Helix ganda
Helix tunggal
Lebih stabil
Kurang stabil

Gambar 4. Perbedaan antara DNA dan RNA

5

Proses Transkripsi pada eukariot (baik hewan maupun fungi) melalui proses yang
cukup kompleks dibandingkan dengan prokariot. Pada eukariot terdapat pembagian gen
menjadi tiga kelompok. Gen adalah untaian DNA yang menyandi satu molekul protein
atau molekukl RNA. Tiga kelas gen eukariot adalah: gen kelas I, gen kelas II dan gen
kelas III. Dilakukan pengelompokkan gen-gen ini, karena proses transkripsi pada
masing-masing kelas gen tersebut melibatkan faktor transkripsi dan enzim yang
berbeda-beda. Selain itu, kelas-kelas gen ini juga memiliki implikasi pada struktur dari
masing-masing kelas gen.
 Gen kelas I adalah gen-gen yang menyandi beberapa macam ribosomal RNA
(rRNA) yang terdiri dari 18s rRNA, 28s rRNA dan 5,8s rRNA.
 Gen Kelas II adalah gen yang mengkode beberapa jenis RNA nukleus dan
keseluruhan jenis protein.
 Gen Kelas III adalah gen yang menyandi beberapa jenis RNA nukleus dan
molekul 5S rRNA serta tRNA.
Proses transkripsi pada masing-masing kelas gen, melibatkan enzim RNA
polymerase yang berbeda-beda. Gen kelas I ditranskripsikan oleh enzim RNA
polymerase I, gen kelas II oleh RNA polymerase II dan gen kelas III oleh RNA
polymerase III (Anonim, 2013). Setiap jenis RNA polymerase memiliki karakter dan
sifat yang berbeda-beda. Berikut ini adalah table perbedaan dari setiap RNA
polymerase.
Tabel 2. Perbedaan sifat ketiga RNA polymerase
Peranan
Produk utama
Berat Molekul
Jumlah subunit
Aktivitas

RNA Polymerase I

RNA Polymerase II

RNA Polymerase III

Transkripsi gen kelas I
rRNA, snRNA

Transkripsi gen kelas II
mRNA, miRNA

Transkripsi gen kelas III
tRNA, rRNA 5S, snRNA

630 kDa
13
Aktif pada kekuatan ion
rendah, distimulasi oleh
Mn2+ maupun Mg2+

567 kDa
12
Aktif pada kekuatan
ion tinggi, lebih aktif
dengan adanya Mn2+
maupun Mg2+

697 kDa
14
Aktif pada kekuatan
ionic dengan kisaran
cukup besar, lebih
aktif dengan adanya
Mn2+
Terhambat pada
konsentrasi tinggi

Tanggapan
Sangat tahan
terhadap αamanitin
Lokasi dalam sel Nukleus

Sangat rentan

Nukleoplasma

Nukleoplasma

(diadaptasi dari : Yuwono, 2002)

A. Mekanisme transkripsi gen kelas II
Pembahasan mengenai mekanisme transkripsi akan dimulai dengan mekanisme
transkripsi pada gen kelas II. Hal ini dikarenakan informasi terkait transkripsi gen kelas
ini lebih ekstensif dibanding gen kelas I dan III. Transkripsi gen kelas II melibatkan
beberapa faktor transkripsi yang terdiri dari : TFIIA,TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF,

6

TFIIH, TFIIJ. Pada dasarnya, transkripsi terjadi melalui tiga tahap utama, yaitu: inisiasi,
elongasi dan terminasi (Azhar, 2008).
Inisiasi Transkripsi
Tahap awal dari proses inisiasi ini adalah pembentukan kompleks faktor
transkripsi (kompleks pra-inisiasi). Adanya ikatan dengan kompleks pra inisiasi akan
menyebabkan terbukanya rantai untai ganda DNA. Urutan penempelan kompleks pra
inisiasi adalah sebagai berikut:
1. TFIID akan menempel pada bagian kotak TATA pada promoter, yang dibantu
oleh faktor transkripsi TFIIA, kompleks ini disebut kompleks DA.
2. Kemudian diikuti dengan penempelan TFIIB, TFIIF dan RNA polymerase
secara berurutan.
3. Akhirnya TFIIE akan menempel dan diikuti oleh TFIIH, kompleks pra inisiasi
ini disebut kompleks DABPoIFEH.
Ilustrasi proses penempelan faktor transkripsi dalam membentuk kompleks pra inisiasi
disajikan pada Gambar 5. Setelah kompleks pra inisiasi terbentuk, RNA polymerase II
bersama dengan TFIIH menutupi daerah promoter mulai dari posisi -34 sampai dengan
+17. Tahap selanjutnya yaitu proses pemanjangan rantai atau dikenal dengan elongasi.

Gambar 5. Proses pembentukan kompleks pra inisiasi transkripsi

7

Terdapat perbedaan komponen penyusun faktor transkripsi pada yeast dan
hewan, yang disajikan pada tabel 3.
Tabel 3. Perbedaan komponen faktor transkripsi Manusia dan Yeast
No
Manusia
Yeast
No
Manusia
Yeast
1 hTAF 50/230
TAF 145/130 10 hTAF30
TAF25/23
2 hTAF 135/130
11 TAF47
3 hTAF 150/CIF 150 TAF150
12 AF-9,ENL
TAF30
4 hTAF105
13 hTAF20/15 TAF68/61
5 hTAF100/95
TAF90
14 hTAF80/70 TAF60
6 hTAF55
TAF67
15 hTAF32/31 TAF20/17
7 hTAF43
16 hTAF28
TAF40
8 hTAF30
TAF25/23
17 htAF18
TAF19
9 hTAF43
Elongasi Transkripsi
Pemanjangan rantai RNA terjadi pada bagian gelembung transkripsi, basa-basa
RNA akan membentuk hibrid dengan DNA cetakan pada panjang sekitar 12 nukleotida.
Ikatan antara RNA dan DNA ini bersifat sementera, dan akan terlepas kembali setelah
molekul RNA polymerase berjalan. Sementara itu, molekul heliks ganda yang terbuka
akan tertutup kembali. Urutan RNA yang dihasilkan merupakan komplementer dari
molekul DNA cetakan, tetapi identik dengan urutan DNA pengkode, sesuai dengan
contoh berikut ini:

5’-ATG GTC CTT TAC TTG TCT GTA TTT-3’ DNA pengkode
3’-TAC CAG GAA ATG AAC AGA CAT AAA-5’ DNA cetakan
5’-AUG GUC CUU UAC UUG UCU GUA UUU-3’ RNA hasil transkripsi
Laju pemanjangan transkrip secara umum berkisar antar 30-60 nukleotida perdetik.
Dalam proses pemanjangan, molekul nukleotida RNA ditambahkan secara kovalen pada
ujung 3’ RNA yang baru. Terdapat dua hipotesis mengenai mekanisme pemanjangan
transkrip ini. Hipotesis 1: menyatakan bahwa, selama pemanjangan rantai, RNA
polymerase akan bergerak melingkari untaian, sehingga molekul DNA tidak mengalami
pelintiran, sedangkan molekul RNA yang baru yang mengalami pelintiran. Hipotesis 2:
menyatakan bahwa, selama pemanjangan rantai, RNA polymerase akan berjalan lurus
sehingga, molekul DNA akan terpelintir dan ini yang menyebabkan nukleotida
didepannya akan membuka dan molekul nukleotida dibelakang akan memuntir menutup
kembali. Selain itu, molekul RNA yang terbentuk tidak akan terpelintir. Tahapan
berikutnya setelah pemanjangan adalah terminasi.
Terminasi Transkripsi
Pengakhiran proses transkripsi akan terjadi ketika RNA polymerase mengalami bentuk
yang tidak terfosforilasi, yang disebabkan oleh adanya aktivitas fosfatase yang spesifik

8

untuk CTD. Proses terminasi transkripsi pada eukariot baik hewan maupun fungi belum
banyak diketahui. Berbeda halnya dengan bakteri atau prokariot.
B. Mekanisme transkripsi gen kelas I
RNA polymerase I merupakan gen yang bertanggung jawab pada proses
transkripsi gen kelas I. Tahap awal dimulai dengan pembentukan kompleks pra inisiasi
yang dilakukan oleh RNA polimerase I dan dua faktor transkripsi yaitu SL1 dan UBF.
Tahapan detail dari mekanisme inisiasi transkripsi gen kelas I belum banyak diketahui.
SL1 merupakan faktor transkripsi yang spesifik untuk setiap spesies tertentu. Faktor
SL1 diketahui berperan dalam penyusunan kompleks pra inisiasi RNA polimerase 1.
Spesifisitas SL1 terhadap suatu promotor dibantu oleh elemen promotor utama (core
promoter elemen). Pada manusia, faktor SL1 manusia tidak berikatan pada daerah
promotor gen rRNA secara langsung. Sedangkan pada mencit, faktor SL1 mencit
menempel langsung pada promotor gen rRNA mencit. Sebagai akibatnya, faktor SL1
manusia hanya aktif terhadap promotor manusia sedangkan SL1 mencit hanya aktif
pada promotor mencit. Akan tetapi, faktor UBF manusia dapat menggantikan fungsi
UBF dari mencit dan sebaliknya.
RNA Pol I bertanggung jawab dalam sintesis rRNA secara terus-menerus selama
interfase. Sel manusia mengandung lima rumpun (cluster) gen penyandi rRNA yang
terdiri atas sekitar 40 salinan dan terletak pada kromosom-kromosom yang berbeda.
Masing-masing gen rRNA menghasilkan transkrip 45S rRNA yang panjangnya lebih
kurang 13.000 nukleotida (nt). Transkrip ini akan terbagi menjadi sebuah 28S (5.000
nt), 18S (2.000 nt), dan 5,8S (160 nt) rRNA. Transkripsi salinan gen-gen rRNA secara
berkesinambungan diperlukan untuk mencukupi produksi rRNA yang selanjutnya akan
dikemas ke dalam ribosom.
C. Mekanisme transkripsi gen kelas III
RNA polymerase III memiliki tugas dalam transkripsi gen kelas III yang terdiri
dari gen tRNA dan 5S rRNA. Enzim ini menyintesis prekursor tRNA, 5S rRNA, serta
berbagai snRNA dan RNA sitosolik. Proses transkripsi gen kelas III dibantu oleh
sekelompok protein yang dikenal sebagai faktor transkripsi TFIII yang meliputi;
TFIIIA, TFIIIB, dan TFIIIC serta protein TBP.
Mekanisme transkripsi gen kelas III masih merupakan hipotesis. Adapun detail
urutannya adalah sebagai berikut : faktor TFIIIC menempel pada kotak A (5’TGGCNNAGTGG-3’) dan kotak B (5’-GGTTCGANNCC-3’)yang ada pada promotor
internal. Penempelan TFIIIC tersebut mendorong penempelan TFIIIB dan TBP pada
daerah sebelah hulu dari titik awal replikasi. Selanjutnya, RNA polimerase III
menempel pada daerah awal transkripsi dan siap memulai proses transkripsi. Pada saat
transkripsi dimulai RNA polimerase III menyebabkan TFIIIC terlepas dari ikatannya
dengan kotak A dan kotak B pada daerah promotor internal, sementara TFIIIB tetap
berada ditempatnya untuk memulai rangkaian proses transkripsi berikutnya. Secara

9

invitro kompleks ikatan TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC, dan RNA polimerase III tersebut dapat
mendukung proses transkripsi sampai kurang lebih 40 kali. Selama rangkaian proses
tersebut, RNA polimerase III akan berdisosiasi dan berasosiasi kembali ke dalam
kompleks protein setiap kali terjadi proses transkripsi. Sejauh ini diketahui bahwa
terminasi transkripsi gen kelas III terjadi pada suatu daerah tertentu dan tidak
melibatkan protein khusus. Ilustrasi dari hipotesis ini disajikan pada Gambar 6.
Dua faktor pengikatan DNA yang kompleks telah diketahui memegang peranan
penting dalam inisiasi transkripsi tRNA oleh RNA Pol III TFIIIC mengikat baik kotak
A maupun kotak B di dalam promoter tRNA. Sementara itu, TFIIIB mengikat daerah
sejauh 50 pb ke arah hulu dari kotak A. TFIIIB terdiri atas tiga subunit, yang salah satu
di antaranya adalah TBP, suatu faktor inisiasi umum yang diperlukan oleh ketiga RNA
polimerase. Subunit yang kedua dan ketiga masing-masing dinamakan BRF dan
B’’.Faktor TFIIIB tidak memiliki spesifisitas urutan sehingga tempat pengikatannya
bergantung kepada posisi pengikatan TFIIIC pada DNA. TFIIIB memungkinkan RNA
Pol III untuk melakukan inisiasi transkripsi.Begitu TFIIIB terikat, TFIIIC dapat
dikeluarkan tanpa mempengaruhi transkripsi.Oleh karena itu, TFIIIC dapat dilihat
sebagai faktor perakitan untuk penempatan faktor inisiasi TFIIIB.

Gambar 6. Ilustrasi hipotesis transkripsi gen kelas III
RNA Pol III mentranskripsi gen 5S rRNA, yang merupakan satu-satunya subunit
rRNA yang ditranskripsi secara terpisah. Seperti halnya gen-gen rRNA lainnya yang
ditranskripsi oleh RNA Pol I, gen-gen 5S rRNA tersusun secara tandem (berurutan) di
dalam suatu rumpun gen. Pada manusia terdapat suatu rumpun yang berisi sekitar 2.000
gen. Promoter gen 5S rRNA mengandung daerah kontrol internal yang dinamakan kotak

10

C. Letaknya sekitar 81 hingga 99 pb ke arah hilir dari tapak inisiasi transkripsi. Selain
itu, terdapat juga kotak A yang berada pada posisi sekitar +50 hingga +65. Kotak C
pada promoter 5S rRNA berperan sebagai tempat pengikatan protein spesifik, yaitu
TFIIIA.TFIIIA bekerja sebagai faktor perakitan yang memungkinkan TFIIIC
berinteraksi dengan promoter 5S rRNA. Sementara itu, kotak A akan menstabilkan
pengikatan TFIIIC sehingga faktor ini berikatan dengan DNA pada posisi yang relatif
sama dengan posisi pengikatan pada promoter tRNA. Begitu TFIIIC terikat pada DNA,
TFIIIB dapat berinteraksi dengan kompleks pengikatan tersebut dan memungkinkan
RNA Pol III untuk melakukan inisiasi transkripsi.
D. Proses Pasca Transkripsi
Pada eukariot, proses translasi tidak terjadi secara bersamaan seperti pada
prokariot. Proses translasi hanya bisa berlangsung setelah proses transkripsi selesai
dikerjakan. Setelah transkripsi, molekul RNA hasil transkripsi (disebut RNA transkrip)
akan mengalami beberapa proses tambahan sebelum dilanjutkan untuk proses translasi.
Proses lanjutan ini disebut sebagai proses pasca transkripsi. Terdapat empat proses
pasca transkripsi pada eukariot, yaitu :
1. RNA Splicing : pemotongan dan penyambungan RNA
2. Poliadenilasi: penambahan gugus poli-A pada ujung 3’ mRNA
3. Penambahan tudung (cap) pada ujung 5’ mRNA
RNA splicing adalah proses pemotongan dan penyambungan molekul RNA
dengan tujuan untuk menghilangkan intron (bagian yang tidak mengkode protein) dari
suatu gen. Molekul mRNA hasil transkripsi yang masih mengandung intron, disebut
dengan pre-mRNA, setelah proses splicing, maka semua intron akan hilang sehingga
mRNA hanya memiliki bagian ekson-ekson. Molekul mRNA yang hanya terdiri dari
ekson-ekson disebut dengan mature RNA atau dikenal dengan RNA “matang”. Selain
mRNA, splicing juga terjadi pada molekul rRNA dan tRNA (Yuwono, 2002).
Poliadenilasi mRNA adalah proses penambahan molekul poliA (rantai AMP)
pada bagian ujung 3’. Jumlah molekul AMP yang ditambahkan bisa mencapai 200-250
nukleotida. RNA yang mengalami penambahan poliA hanya molekul mRNA,
sedangkan tRNA dan rRNA tidak mengalami penambahan poliA. Penambahan poliA
dilakukan oleh enzim poli(A)polymerase yang ada dalam nukleus. Fungsi dari molekul
poliA bagi mRNA adalah : a) meningkatkan stabilitas mRNA sehingga memiliki umur
lebih panjang, b) meningkatkan efisiensi translasi mRNA, c) meningkatkan
kemungkinan molekul mRNA untuk mengikat ribosom sehingga proses translasi lebih
efisien.
Pada hewan, tempat penambahan poliA ini ditandai dengan adanya sinyal
poliadenilasi. Sinyal ini meupakan urutan rangkaian nukelotida AATAAA yang
diikuti dengan residu yang kaya akan residu GTserta diikuti oleh motif yang kaya
akan T. terdapat perbedaan molekul sinyal poliA pada fungi, yakni adanya variasi

11

pada sekuens AATAAA namun belum diketahui dengan pasti. Dikatakan berbeda
karena pada fungi sangat jarang sekali ditemukan motif AATAAA.
Penambahan tudung (cap) mRNA adalah proses penambahan gugus metil pada
ujung 5’ mRNA yang dikenal dengan sebutan tudung mRNA (mRNA cap). Gugus metil
ini merupakan molekul 7-metilguanosin (m7G). Fungsi dari tudung mRNA ini adalah:
a) melindungi mRNA dari degradasi, b) meningkatkan efisiensi translasi, c)
meningkatkan pengangkutan mRNA dari nukleus ke sitoplasma, c) meningkatkan
efisiensi proses splicing mRNA.
Pemrosesan rRNA dan tRNA dilakukan untuk menghasilkan molekul rRNA dan
tRNA yang siap digunakan oleh sel. Molekul rRNA hasil transkripsi merupakan satu
kesatuan molekul panjang rRNA yang belum siap dipakai. Molekul ini harus dipotongpotong sesuai dengan ukuran unit fungsionalnya. Misalnya pada rRNA hewan hasil
transkrip merupakan molekul panjang dengan ukuran mencapai 45S. Molekul tersebut
merupakan gabungan dari unit fungsional rRNA yang terdiri dari 28S, 18S dan 5,8S.
Pada proses pemotongan rRNA ini tidak mengalami penyambungan kembali, karena
molekul yang akan digunakan memang dengan ukuran-ukuran kecil tersebut.
Untuk molekul tRNA, juga disintesis dalam bentuk prekusor yang memiliki
ukuran lebih panjang. Pemotongan prekusor tRNA masih akan menyisakan beberapa
nukleotida pada ujung 5’ dan 3’. Sisa nukleotida pada ujung 5’ dipotong dengan enzim
RNAse P, sedangkan pada ujung 3’ dipotong dengan beberapa enzim yakni: RNase D,
RNase BN, RNase T, RNase PH, RNase II dan PNPase.
Produk akhir dari keseluruhan proses transkripsi adalah tiga molekul RNA yang
berwujud mRNA (messenger RNA), rRNA (ribosomal RNA) dan tRNA (transfer
RNA). Ketiga molekul tersebut dibentuk dalam nukleus (inti sel) dan selanjutnya akan
di pindahkan ke sitoplasma sel.
2.2.2 Translasi Pada Hewan dan Fungi
Produk akhir dari transkripsi berupa tiga molekul RNA(mRNA,tRNA dan rRNA).
Ketiga molekul ini dipindahkan dari nukleus ke sitoplasma untuk menjalankan misi
kehidupan selanjutnya. Ketiga molekul RNA ini memiliki fungsi masing-masing (akan
dijelaskan pada bagian berikutnya). Kembali mengingat dogma sentral dari biologi
molekuler, setelah proses transkripsi akan dilanjutkan proses translasi. Proses Translasi
adalah penerjemahan molekul mRNA menjadi urutan asam amino yang spesifik yang
menyusun suatu protein. Molekul mRNA merupakan salinan dari molekul DNA yang
berada dalam bentuk kerangka baca terbuka (open reading frame). Hanya molekul
mRNA yang akan ditranslasikan menjadi protein (Murray, dkk. 2006). Sebelum
membahas proses translasi secara detail, perlu kiranya kita mengenal dan memahami
beberapa molekul yang terlibat dalam proses translasi: a) Ribosom, b) rRNA, c) mRNA,
d) tRNA, e) Asam Amino.

12

a) Ribosom
Ribosom merupakan organel sel yang menjadi tempat terjadinya sintesis protein.
Struktur utama dari ribosom terdiri dari sub unit besar dan sub unit kecil. Sub unit besar
ribosom terdiri dari 28S rRNA, 5.8S rRNA dan 5S rRNA dan 33 macam protein yang
dikenal dengan nama L1-L33. Sub unit kecil ribosom terdiri dari 18S rRNA dan 21
macam protein yang dikenal dengan nama S1-S21. Ilustrasi bentuk ribosom ditampilkan
pada Gambar 7.

Gambar 7. Bentuk Ribosom
b) Ribosomal RNA (rRNA)
Ribosomal RNA (rRNA) adalah salah satu produk transkripsi yang menjadi
penyusun dari ribosom. Pada dasarnya, rRNA pada hewan terdiri dari 28S rRNA,
5,8S rRNA dan 5S rRNA untuk sub unit besar dan 18S rRNA untuk sub unit kecil.
Sedangkan untuk fungi, terdapat 25S rRNA, 5,8S rRNA dan 5S rRNA untuk sub unit
besar dan 18S rRNA untuk sub unit kecil.
c) Messenger RNA (mRNA)
Messenger RNA (mRNA) adalah duplikat dari molekul DNA yang berfungsi
sebagai penyandi urutan asam amino spesifik dari suatu protein. Molekul ini yang
dijadikan patokan dalam proses translasi menjadi protein. Sebagaimana telah dijelaskan
pada bab sebelumnya mengenai perbedaan antara molekul RNA dan DNA, mRNA pada
dasarnya terdiri dari urutan nukleotida RNA yang dapat diterjemahkan menjadi urutan
asam amino berdasarkan kode genetik. Penyusunan kode genetik didasarkan pada
urutan tiga nukleotida yang menyandi satu asam amino. Tiga nukleotida ini dikenal
dengan nama kodon. Pada dasarnya, kode genetik yang digunakan pada hewan dan
fungi adalah sama. Adapun detail kode gentik beserta dengan asam amino yang
disandinya disajikan pada Tabel 4.
Jika kita perhatikan dengan seksama pada kode genetik, tidak semua mutasi
berakibat fatal,hal ini dikarenakan tidak semua mutasi menyebabkan terjadinya
perubahan asam amino yang disandinya. Mutasi pada nukleotida ketiga dari setiap
kodon memiliki kemungkinan merubah asam amino yang paling kecil. Sedangkan
mutasi pada nukleotida kedua merupakan mutasi yang paling berbahaya karena selalu
menyebabkan terjadinya perubahan asam amino yang disandinya. Sedangkan mutasi
13

pada urutan pertama tingkat bahayanya bersifat moderat atau berada ditengah-tengah
antara mutasi pada posisi ketiga dan kedua (Rodwell, 2003).
Tabel 4. Kode Genetik Universal

Perbedaan kode genetik yang ditemukan pada Candida albicans (sejenis fungi)
adalah pada kodon CTG pada DNA inti dimana pada fungi ini diterjemahkan sebagai
tryptophan sedangkan pada kode universal diterjemahkan sebagai leusin.
d) Transfer RNA (tRNA)
Transfer RNA (tRNA) merupakan molekul RNA yang bertugas untuk membawa
asam amino yang akan digunakan dalam proses sintesis protein. Sama seperti halnya
dengan molekul RNA lainnya, tRNA juga disusun oleh nukleotida RNA yang
panjangnya mencapai 80 nukleotida. Struktur dari tRNA terdiri dari beberapa bagian :
1) terminal fosfat 5’, 2) akseptor stem, 3) ekor CCA-3’, 4) Lengan D, 5) lengan anti
kodon, 6) Lengan T, 7) Basa termofikasi. Gambar detail dari bagian-bagian
tRNAdisajikan dalam Gambar 8.

14

Gambar 8. Struktur dan bagian tRNA
Bagian tRNA yang berfungsi mengenali urutan nukleotida pada molekul mRNA
adalah bagian antikodon loop. Sedangkan ujung 3’ merupakan tempat pengikatan asam
amino yang akan dipolimerisasi menjadi protein. Molekul asam amino, akan diikat pada
ujung Adenosin (3’) melalui ikatan ester antara gugus karboksil asam amino dengan
gugus hidroksil pada 2’ atau 3’ dari molekul adenosine paling ujung. Setiap tRNA
memiliki asam amino yang spesifik.
Pada fungi, terdapat kurang lebih 275 gen yang menyandi tRNA dalam
genomnya, sedangkan pada manusia terdapat sekitar 20.848 gen yang menyandi tRNA
baik pada DNA inti maupun DNA mitokondria.
e) Asam Amino
Asam amino adalam monomer dari protein yang terdapat dua puluh jenis. Asam
amino ini yang digunakan dalam proses sintesis protein sebagai bahan baku utama.
Asam amino yang digunakan pada proses sintesis protein adalah asam amino yang telah
berada dalam tubuh. Asam amino bisa diperoleh dari proses degradasi protein yang kita
makan atau hasil sintesis yang dilakukan oleh tubuh. Proses sintesis asam amino akan
dijelaskan pada sub bab berikutnya.
Proses translasi pada eukariot terjadi melalui tiga tahapan seperti pada saat
transkripsi, yaitu : inisiasi, elongasi dan terminasi. Disamping ketiga tahap utama
tersebut, terdapat beberapa tahap lain yangjuga berperan dalam proses sintesis protein,
secara runut tahapan dalam translasi ini adalah sebagai berikut: 1) Aktivasi asam amino,
2) Inisiasi translasi, 3) Elongasi translasi, 4) Terminasi translasi, 5) Pelipatan dan
pengolahan pasca translasi.

15

1). Aktivasi Asam Amino
Proses pengaktifan asam amino yang dimaksud disini adalah proses perubahan
asam amino menjadi aminoasil-tRNA dengan bantuan ATP. Pada tahap ini, asam amino
akan berikatan dengan molekul tRNA pembawa yang spesifik untuk setiap asam amino.
Proses aktivasi ini terjadi dalam dua tahap, yaitu:
Enzim

Mg2+

1. Asam amino + ATP

Enzim-Aminoasil-AMP + PPi
Enzim

2. Aminoasil-AMP + tRNA

Mg2+
Aminoasil-tRNA + AMP

Setelah asam amino teraktivasi, maka asam amino telah siap digunakan pada
proses selanjutnya.
2). Inisiasi Translasi
Asam amino pertama yang akan ditambahkan saat inisiasi translasi pada eukariot
adalah metionin. tRNA yang membawa asam amino awal ini berbeda dengan tRNA
yang membawa metionin pada bagian tengah dari rantai polipetida. Molekul tRNA yang
membawa awalan asam amino ini disebut sebagai tRNA inisiator (tRNAimet). Ribosom
bersama-sama dengan tRNAimet dapat menemukan posisi start kodon dengan cara
berikatan dengan ujung 5’ (tudung), kemudian melakukan scanning transkrip ke arah
hilir (dari 5’ ke 3’) sampai menemukan kodon awal (AUG). Pada saat scanning tersebut,
tidak selalu kodon AUG yang pertama kali ditemui akan dijadikan sebagai awalan
dalam proses translasi. Persentase kemungkinan kodon AUG pertama tidak dijadikan
sebagai awal translasi adalah sekitar 5-10%. Sekuens AUG yang dijadikan awal inisiasi
translasi adalah kodon consensus CCRCCAUGG (R adalah purin: A atau G). Hal ini
sangat ditentukan oleh tRNAimet.

16

Berikut ini adalah ilustrasi proses inisiasi translasi :

Gambar 9. Inisiasi translasi
Pada translasi, terdapat beberapa macam faktor translasi, yaitu: eIF-1, eIF-2, eIF3, eIF-5, dan eIF-6. Pada awal inisiasi translasi, molekul 18S rRNA akan berikatan
dengan molekul mRNA. Proses ini memerlukan faktor translasi eIF-3. Amino asil
tRNAimet berineteraksi dengan GTP dan eIF-2. Kompleks yang terbentuk akan berikatan
dengan kompleks mRNA yang telah berikatan dengan ribosom sehingga membentuk
kompleks baru dengan ukuran 48S atas bantuan faktor eIF-1. Selanjutnya, eIF-1, -2, dan
-3 akan dilepaskan, sehingga bagian 60S ribosom akan terikat dengan kompleks 48S
atas bantuan faktor eIF-5. Setelah sub unit 60S ikut bergabung, GTP akan terhidrolisa
17

dan terbentuk kompleks 80S ribosom yang sempurna yang memiliki 2 sub unit utama.
Faktor eIF-6 adalah faktor antiasosiasi yang mencegah terjadinya asosiasi antara sub
unit 60S dengan 40S sebelum tebentuk kompleks inisiasi. Faktor eIF-4F merupakan
faktor yang melekat pada struktur tudung pada ujung 5’.
3). Elongasi Translasi
Proses pemanjangan rantai polipeptida terjadi dalam tiga tahap utama: (1)
pengikatan amino asil tRNA pada posisi A ribosom, (2) pemindahan rantai polipeptida
yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P ke arah sisi A dengan membentuk ikatan
peptida, (3) translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada
di sisi A.
Di dalam kompleks ribosom, molekul tRNAimet menempati sisi P (peptidil), sisi
yang lain pada ribosom, yaitu sisi A (aminoasil), masih kosong pada saat awal sintesis
protein. Berpasangannya triplet kodon inisiasi (AUG) pada mRNA dengan antikodon
pada tRNAimet di tapak P menentukan urutan triplet kodon dan tRNAimet berikutnya
yang akan masuk ke tapak A. Pengikatan aminoasil-tRNA berikutnya, misalnya alaniltRNAala, ke tapak A memerlukan protein-protein elongasi EF-Ts dan EF-Tu.
Pembentukan ikatan peptida antara gugus karboksil pada tRNAimet di tapak P dan
gugus amino pada alanil-tRNAala di tapak A dikatalisis oleh enzim peptidil transferase,
suatu enzim yang terikat pada subunit ribosom 50S. Reaksi ini menghasilkan dipeptida
yang terdiri atas metionin dan alanin yang terikat pada tRNAala di tapak A. Langkah
berikutnya adalah translokasi, yang melibatkan (1) perpindahan met-ala tRNAala dari tapak
A ke tapak P dan (2) pergeseran posisi mRNA pada ribosom sepanjang tiga basa
sehingga triplet kodon yang semula berada di tapak A masuk ke tapak P. Dalam contoh
ini triplet kodon yang bergeser dari tapak A ke P tersebut adalah triplet kodon untuk
alanin. Triplet kodon berikutnya, misalnya penyandi serin, akan masuk ke tapak A dan
proses seperti di atas hingga translokasi akan terulang kembali.
Translokasi memerlukan aktivitas faktor elongasi berupa enzim yang bisa
dilambangkan dengan EF-G. Pemanjangan atau elongasi rantai polipeptida akan terus
berlangsung hingga suatu tripet kodon yang menyandi terminasi memasuki tapak A,
Sebelum suatu rantai polipeptida selesai disintesis terlebih dahulu terjadi deformilisasi
pada f-metionin menjadi metionin. yang kemudia berlanjut pada proses terminasi.

18

Berikut adalah ilustrasi dari proses pemanjangan rantai polipeptida:

Gambar 10. Pemanjangan rantai polipeptida

19

Gambar 10. Pemanjangan rantai polipeptida (lanjutan)

20

4). Terminasi Translasi
Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi
(UAA,UGA,UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dimana
RF1 yang mengenali kodon UAA atau UAG sehingga rantai kodon tersebut akan
terlepas, kemudian RF2 akan mengenali kodon UAA atau UGA sehingga rantai kodon
tersebut terlepas. Proses terminasi ditandai oleh terlepasnya mRNA, tRNA di tapak P,
dan rantai polipeptida dari ribosom. Selain itu kedua subunit ribosom juga memisah,
pada terminasi diperlukan aktivitas dua protein yang berperan sebagai faktor pelepas
atau releasing factors, yaitu RF-1 dan RF-2 yang bekerja sama dengan RF-3. Berikut ini
adalah ilustrasi proses terminasi translasi.

Gambar 11. Terminasi Translasi
5). Pengolahan Pasca Translasi
Rantai polipeptida bergerak melalui suatu terowongan dalam ribosom sewaktu
bergerak di ribosom. Terowongan ini dapat memuat sekitar 30 residu asam amino.
Seiring dengan polimerisasi rantai, residu asam amino di ujung terminal-N mulai keluar

21

dari daerah yang terlindung di dalam ribosom ini lalu mengalami pelipatan membentuk
konformasi tiga-dimensi polipeptida.
Protein berikatan dengan polipeptida nascent(yaitu polipeptida yang sedang dalam
proses sintesis) dan memperantarai proses pelipatan tersebut. Mediator ini disebut
chaperone karena mencegah terjadinya interaksi yang tidak sesuai. Pembentukan ikatan
disulfida antara residu sistein juga berperan membentuk struktur tiga dimensi
polipeptida (Toha, 2001).
Residu asam amino dapat mengalami modifikasi dengan penambahan berbagai
jenis gugus fungsional. Asam amino terminal-N kadang-kadang mengalami asetilasi. Ke
residu lisin dapat ditambahkan gugus metil. Residu prolin dan lisin dapat mengalami
modifikasi melalui hidroksilasi, terutama pada kolagen. Karboksilasi merupakan
modifikasi yang penting terutama untuk fungsi protein yang terlibat dalam pembekuan
darah. Dapat dilakukan penambahan asam lemak yang membentuk regio hidrofobik
untuk merekatkan protein ke membran . Dapat dilakukan pemindahan sebuah gugus
ADPR dan NAD ke protein tertentu. Penambahan dan pengeluaran gugus fosfat (yang
berikatan secara kovalen dengan residu serin, treonin,dan triosin) berfungsi untuk
mengubah aktivitas banyak protein (misal enzim pada sintesis dan penguraian
glikogen). Glikosilasi, penambahan gugus karbohidrat, merupakan modifikasi yang
terutama terjadi pada protein yang akan disekresikan atau digabungkan ke membran
(Lehninger, 1982).
2.2.3 Sintesis Asam Amino pada hewan dan fungi
A. Sintesis Asam Amino pada Hewan
Asam amino merupakan komponen utama penyusun protein. Mengingat begitu
banyaknya molekul tubuh ini yang tersusun oleh protein, maka proses regulasi (baik
pendegradasian maupun sintesis protein) harus terus berjalan dalam tubuh guna
menyeimbangkan proses-prose kimiawi dalam tubuh. Oleh karenanya, dibutuhkannya
supplay asam amino dalam tubuh, baik yang disintesis sendiri oleh tubuh, maupun yang
diperoleh tubuh melalui asupan makanan. Sebelum kita membahas mengenai proses
sintesis asam amino dalam tubuh, perlu kita tinjau kembali bagaimana hubungan antara
proses katabolisme dan anabolisme protein dalam tubuh. Berikut ini ilustrasi skema
lengkap proses degradasi dan sintesis protein dalam tubuh hewan, serta hubungan
diantara keduanya.
Asam-asam amino yang dapat sintesis oleh tubuh manusia disebut sebagai asam
amino non esensial. Sedangkan yang tidak dapat disintesis oleh tubuh disebut sebagai
asam amino esensial. Tubuh akan memperoleh asam amino esensial dari asupan
makanan. Oleh karenanya, tidak memerlukan proses sintesis dalam tubuh. Sedangkan
asam amino non esensial merupakan asam amino yang disintesis oleh tubuh dan
mekanismenya yang harus kita pelajari.

22

Gambar 12. Jalur metabolisme asam amino
Pada hewan (manusia), terdapat dua belas asam amino yang dapat dibentuk oleh
tubuh, seperti ditampilkan pada table 4. Kedua belas asam amino yang non esensial ini,
9 diantaranya dapat dibentuk dari zat antara amfibolik dan 3 asam amino (sistein, tirosin
dan hidroksilisin) dibuat dari asam amino yang esensial. Zat antara amfibolik
pembentuk asam amino ini adalah : α-ketoglutarat (Glu, Gln, Pro,Hyp), oksaloasetat
(Asp, Asn), 3-Fosfoglierat (Ser, Gly). Serin dan homosistein merupakan bahan baku
pembentukan sistein. Fenil alanin merupakan precursor pembentukan tirosin.
Mekanisme pembentukannya akan dibahas pada bagian selanjutnya.
Dalam proses sintesis asam amino ini, terdapat tiga enzim yang berperan sangat
penting, yaitu : glutamat dehydrogenase, glutamin sintetase, amino transferase.
Kombinasi dari ketiga enzim ini dapat mengubah ion ammonium menjadi nitrogen αamino dari berbagai asam amino.
Table 5. kebutuhan Asam amino manusia
No Asam amino Esensial
Asam amino non esensial
1
Arginin
Alanin
2
Histidin
Asparagin
3
Isoleusin
Aspartat
4
Leusin
Sistein
5
Lisin
Glutamat
6
Metionin
Glutamin
7
Fenil Alanin
Glisin
8
Treonin
Prolin
9
Triptophan
Serin
10 Valin
Tirosin

23

Glutamat dan Glutamin. Asam amino glutamat dibentuk oleh reaksi aminasi
reduktif α-ketoglutarat dikatalisis oleh glutamat dehydrogenase. Sesuai persamaan
reaksi berikut ini:

Sedangkan asam amino glutamin dibentuk dari reaksi aminasi glutamat menjadi
glutamin dikatalisis oleh glutamin sintetase. Sesuai persamaan reaksi berikut ini:

Alanin. Asam amino alanin dibentuk dari reaksi transaminasi piruvat
menggunakan donor amina dari glutamat atau aspartat dan akan menghasilkan αketoglutarat atau oksaloasetat. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:

Aspartat dan Asparagin. Transaminasi oksaloasetat membentuk aspartat.
Asam amino asparagin dibentuk dengan pengubahan aspartat oleh enzim
asparagin sintetase.

24

Serin. Pembentukan serin terjadi melalui oksidasi gugus α-hidroksil dari 3fosfogliserat menjadi asam okso, dan dilanjutkan dengan trans aminasi dan defosforilasi
sehingga menghasilkan serin.

Glisin. Asam amino glisin dapat dibentuk dari reaksi yang dikatalisis oleh glisin
aminotransferase dengan bahan baku glioksilat dan glutamat atau alanin. Selain itu,
dapat juga dibentuk dari serin dan kolin.

.

25

Prolin. Dibentuk dari pembalikan reaksi katabolisme prolin dengan bahan baku
glutamat.

Sistein. Sistein dibentuk dari metionin yang diubah menjadi homosistein,
selanjutnya homosistein bersama dengan serin membentuk sistationin. Hidrolisis dari
sistationin akan menghasilkan sistein dan homoserin.

Tirosin. Dibentuk dari fenil alanin oleh fenil alanin hidroksilase.

26

Hidroksiprolin dan hidroksilisin. Kedua asam amino ini terdapat dalam
kolagen. Asam amino ini tidak menjadi penyusun suatu protein sehingga keduanya
mengalami tidak ditemukan dalam makanan dan akan dihidrolisis sempurna. Hidroksi
prolin dibentuk dari prolin dan hidroksi lisin dibentuk dari lisin, pembentukan keduanya
terjadi setelah asam amino prolin dan lisin tergabung dalam peptida.

Selenosistein, Asam amino ke-21. Asam amino ini jarang dijumpai pada protein,
namun sebenarnya ada dalam protein. asam amino ini terdapat pada bagian aktif pada
beberapa enzim manusia yang mengkatalisis reaksi redoks seperti enzim tioredoksin
reduktase, glutation peroksidase dan deiodinase. Pembentukan selenosistein
membutuhkan beberapa komponen diantaranya yaitu: L-sistein, selenat, ATP, tRNA
spesifik dan beberapa enzim. Berikut ini adalah struktur kimia dari selenosistein dan
reaksi pembentukannya secara singkat.

27

Struktur selenosistein dan pembentukannya
B. Sintesis Asam amino pada Fungi
Berbeda halnya dengan hewan, yang hanya mampu membentuk 12 asam amino
dalam tubuhnya. Fungi memiliki kemampuan yang luar biasa dimana dia bisa
membentuk hampir semua asam amino secara mandiri. Mekanisme pembentukan asam
amino pada fungi melibatkan proses enzimatis yang sangat rumit.
Pada dasarnya, sintesis asam amino pada yeast menggunakan beberapa senyawa
intermediet dari glikolisis sebagai donor kerangka karbonnya. Sedangkan kerangka
amin diperoleh dari glutamat. Glutamat dan glutamin merupakan asam amino yang
sangat berperan penting pada proses sintesis asam amino pada yeast. Senyawa
intermediet yang berperan dalam biosintesis asam amino pada yeast yaitu : intermediet
glikolisis terdiri dari piruvat, 3-fosfogliserat, fosfoenol piruvat. Intermediet siklus asam
sitrat : α-ketoglutarat, oxaloasetat. Intermediet siklus pentosa fosfat ribosa 5-fosfat dan
eritrosa 4-fosfat.
Pengelompokkan dan sumber biosynthesis asam amino pada fungi disajikan pada
Gambar 13.

Gambar 13. Kelompok dan sumber sintesis asam amino pada fungi

28

Gambar 13. Kelompok dan sumber sintesis asam amino pada fungi (Lanjutan)
SINTESIS ASAM AMINO FAMILI α-KETOGLUTARAT
Glutamat. Pembentukan asam amino glutamat dikatalisis oleh reaksi enzim
NADP glutamat dehydrogenase.

Glutamin, Glutation, Prolin, dan ornitine. Ketiga asam amino ini disintesis dari
asam glutamat sebagai bahan utamanya. Seperti pada gambar berikut, glutamin akan
dibentuk dari glutamat dengan bantuan enzim glutamin sintetase. Pada arah yang
berlawanan, glutamat akan membentuk glutamil-sistein dan diubah menjadi glutation.
Untuk sintesis ornitin dan L-prolin, Glutamat akan diubah menjadi γ-glutamilfosfat,
kemudian diubah menjadi L-glutamat-γ-semialdehid. Dengan tambahan glutamat, Lglutamat-γ-semialdehid akan diubah menjadi ornitin. Sintesis L-Prolin dilakukan
dengan mengubah L-glutamat-γ-semialdehid menjadi 1-prolin-5-karboksilt terlebih
dahulu.

29

Sintesis Glutamin, Prolin dan Ornitin dari α-ketoglutarat
Arginin merupakan asam amino yang disintesis dari family α-ketolgutarat dengan
jalur sintesis yang sangat panjang. Seperti terlihat pada reaksi pembentukan prolin, pada
jalur kekanan dengan adanya glutamat akan membentuk ornitin. Ornitin inilah yang
digunakan dalam sintesis arginine.

Sintesis Arginin dari Ornitin
30

SINTESIS ASAM AMINO FAMILI PIRUVAT
Asam amino alanin disintesis dengan menggunakan asam amino glutamat
sebagai penyumbang kerangka amin dan glutamat sebagai donor kerangka karbon.

Pada dasarnya Lisin adalah asam amino yang dibentuk dari oksaloasetat, akan
tetapi, yeast memiliki jalur untuk membentuk lisin dari piruvat dengan sepuluh tahap
reaksi.

Asam amino Valin dapat disintesis dari piruvat dengan empat tahapan.

31

Biosintesis leusin pada fungi terjadi dengan jalur piruvat, dengan menggunakan
8 tahapan reaksi sebagai berikut:

SINTESIS ASAM AMINO FAMILI OKSALOASETAT
Aspartat. Pembentukan aspartat melalui reaksi yang melibatkan senyawa
oksaloasetat dan glutamat.

Asparagin dibentuk secara langsung dari asam aspartate, secara struktur,
perbedaan antara aspartate dan asparagine hanya terletak pada gugus NH 2. Sintesis
Asparagin menggunakan satu molekul ATP dan menghasilkan AMP dan PPi.

32

Treonin dibentuk dari oksaloasetat yang diubah menjadi L-Aspartat dan
selanjunya menjadi L-Treonin.

Metionin dapat disintesis dari homoserin, serin, dan homo sistein. Berikut ini
adalah jalur sintesis metionin dari ketiga senyawa asal tersebut.

Sintesis metionin dari tiga senyawa asal
33

Isoleusin dibentuk dengan senyawa awal adalah treonin yang mengalami
deaminasi.

SINTESIS ASAM AMINO FAMILI SERIN-GLISIN
Serin. Asam amino serin dibentuk dari senyawa 3-fosfogliserat.

Glisin adalah asam amino yang paling sederhana dengan rantai samping hanya
berupa satu atom hidrogen. Asam amino ini disintesis dari serin.

Sistein dis