Sel prokariotik merupakan sel yang tak mempunyai inti sel yang terbungkus atau yang biasa sahabat biologi kenal dengan nukleus. Secara umum Sel prokariotik juga diartikan sebagai sel yang tidak mempunyai organel yang terbungkus oleh membrane dan merupakan sel penyusun dari jenis organisme yang ada. Organisme tersebut adalah semua jenis organisme yang memiliki sel satu seperti domain bacteria hingga domain archaea.
Bagaimana Sintesis Protein Pada Sel Prokaryot?
Masih ingatkah Anda bahwa struktur ultra sel bakteri tidak memiliki inti sel sejati? Kromosom berada di dalam sitoplasma yang tampak lebih kental dibandingkan komponen di sekitarnya. Kromosomnyapun berbeda dengan sel eukaryot, yaitu berbentuknya sirkuler dan supercoil. Sementara, sel eukaryot berbentuk linear.
Pada bakteri selain DNA kromosom dijumpai pula DNA plasmid, yaitu DNA ekstra kromosom, bentuknya sirkuler, double strand, dan mengkode protein fungsional. Selain itu, sel bakteri tidak memiliki organella-organella seperti pada sel eukarot. Susunannya lebih sederhana, tetapi memiliki ribosom yang berfungsi untuk proses translasi.
Lalu, bagaimanakah mekanisme sintesis protein pada sel bakteri? Dogma sintesis protein pada sel bakteri sama pula dengan pada sel eukaryot. DNA mengalami denaturasi, menghasilkan dua macam cetakan, dengan cetakan tersebut terjadilah proses transkripsi (proses sintesis mRNA dengan DNA sebagai cetakannya). Proses transkripsi ini terjadi di dalam sitoplasma. Transkripsi belum selesai sebagian mRNA yang sudah jadi bergabung pada ribosom untuk melakukan translasi. Jadi baik transkripsi maupun translasi terjadi di dalam sitoplasma. Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar Mekanisme Sintesis Protein Sel Bakteri (Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts 2008)
Kita lanjutkan dengan pembahasan berikut ini. Gen pada sel prokaryot memiliki bagian-bagian sebagai berikut, yaitu: 1) promoter, 2) gen struktural dan 3) terminator. Bedanya gen struktural pada prokaryot semua akan ditranslasikan menjadi asam amino, sehingga tidak ada sekuens gen yang tidak ditranslasikan. Dengan demikian, seandainya ada gen struktural pada sel prokaryot yang terdiri dari 1500 nukleotida, maka gen tersebut akan menghasilkan 500 asam amino. Berbeda dengan sel eukaryot yang terdapat Intron pada gen strukturalnya yang tidak mengkode asam amino, sehingga ada proses pemotongan pada proses transkripsi akhir.
Pada sel prokaryot juga dijumpai adanya 3 kelompok gen yaitu: 1) gen yang mengkode protein, 2) gen yang mengkode rRNA dan 3) gen yang mengkode tRNA. Selain itu perbedaan struktur gen pada sel eukaryot dengan prokaryot, pada eukaryot satu gen, satu promoter, satu protein. Pada prokaryot, satu promoter, banyak gen, dan banyak macam proteinnya.
Masih ingatkah Anda proses transkripsi yang terjadi pada sel eukaryot? Transkripsi pada sel eukaryote terjadi di dalam inti sel. Proses transkripsi pada bakteri terjadi di dalam sitoplasma, karena prokaryot tidak memiki inti sejati, kromosomnya berada pada sitoplasma yang tampak lebih kental dibanding sitoplasma di sekitarnya. Transkripsi terjadi melalui tiga tahapan, yaitu tahap insiasi transkripsi, elongasi transkripsi dan terminasi transkripsi.
Proses Inisiasi transkripsi diawali dengan menempelnya enzym RNA polimerase pada promoter. Selain dibutuhkan adanya enzym RNA polimerase, dibutuhkan pula adanya prekursor dari RNA yaitu ribonukleotida triphospat (ATP, GTP,UTP, dan CTP). Ketika terjadi polimerisasi, maka akan terlepas dua gugus phospat yang juga menghasilkan energi yang tinggi. DNA cetakan bentuknyapun double strand. Terjadinya inisiasi transkripsi pada bakteri berbeda dengan inisiasi transkripsi pada eukaryot.
Demikian pula RNA polimerase pada bakteri juga berbeda dengan RNA polimerase pada eukaryot. RNA polimerase pada bakteri sangat kompleks, terdiri dari empat subunit. Anda dapat mempelajari contoh RNA polimerase pada Escherichia coli . Empat subunit protein tersebut adalah α, β, β’, σ/sigma dan α tampak 2 kopi. Keempat subunit tersebut saling berinteraksi sehingga membentuk enzym yang aktif, tetapi sub unit σ/sigma tidak berikatan kuat dibandingkan dengan ketiga subunit yang lainnya. Ketiga subunit α, β, β’ yang berikatan erat tersebut disebut sebagai core enzym .
Inisiasi transkripsi ini menentukan laju transkripsi, namun kadangkala inisiasi transkripsi ini dihambat dengan kehadirannya antibiotik rifampisin. Jadi Rifampisin dapat menghambat sintesis protein pada tingkat inisiasi transkripsi, namun rifampisin tidak menghambat proses elongasi transkripsi.
Proses Elongasi transkripsi: Setelah RNA polimerase mencapai gen struktural mulailah terjadi penambahan nukleotida pada mRNA yang tumbuh dengan DNA sebagai cetakannya, pada proses ini dapat dihambat oleh antibiotik streptolidigin .
Proses Terminasi transkripsi: RNA polimerase setelah sampai pada terminator dari gen maka transkripsi akan berhenti. Namun bedanya dengan eukaryot, proses translasi akan terjadi setelah transkripsi selesai sempurna. Pada sel prokaryot terjadi proses yang berbeda, yaitu proses transkripsi belum selesai sudah, namun proses translasi dimulai pada ribosom.
Nah sekarang Anda perlu berpikir, bagaimana proses inisiasi transkripsi, elongasi dan terminasi transkripsi terjadi pada bakteri? Anda ketahui bahwa proses ini melibatkan DNA yang bentuknya supercoil dan double strand, RNA polimerase ( core enzym ), dan subunit σ/sigma, dan tentunya prekursor dari RNA (ATP, GTP,UTP, dan CTP).
Perhatikan urutannya sebagai berikut:
DNA double strand
Subunit σ/sigma akan mengenali sekuens pada DNA double strand, yang merupakan site inisiasi transkripsi dan kemudian akan menempel pada site tersebut. Site inisiasi tersebut adalah promoter .
Enzym RNA polimerase ( core enzym ), akan menempel pada bagian sekuens DNA yang ditempeli oleh Subunit σ/sigma tersebut.
Subunit σ/sigma akan melepaskan diri setelah RNA polimerase menempel pada bagian sekuens inisiasi, dan RNA polimerase ( core enzym ) berjalan untuk proses elongasi sampai terminasi.
DNA akan membuka ketika ada RNA polimerase, tetapi akan menutup kembali ketika RNA polimerase sudah bergerak meninggalkan. Strand DNA yang menjadi cetakan dan ditranskripsikan hanya satu strand saja.
Ketika RNA polimerase sampai pada sekuen terminator maka transkripsi akan berhenti.
RNA polimerase dan mRNA akan melepaskan diri dari DNA cetakan.
Setelah transkripsi selesai, maka dihasilkan mRNA, yang kemudian bergerak ke ribosom untuk melanjutkan proses translasi.
Translasi terjadi pada ribosom (rangkaian rRNA) yang terdapat pada sitoplasma. Proses translasi terjadi dengan tiga tahapan, yaitu: 1) inisiasi translasi, 2) elongasi translasi dan, terminasi translasi. Pada proses tranlasi selain melibatkan mRNA, rRNA yang menyusun ribosom juga dibutuhkan tRNA yang terletak pada sitoplasma dan berfungsi untuk mentransfer asam amino yang berada pada sitoplasma ditransfer ke mRNA.