Fungsi Ribosom dan Struktur Ribosom

Ribosom merupakan suatu partikel, molekul, atau juga organel yang terdiri dari protein serta asam ribonukleat (RNA) yang bekerja secara bersama-sama dalam sintesis protein. Dengan kata lain, ribosom merupakan tempat untuk sintetis protein. Ribosom memiliki ukuran yang kecil, dimana organel padat ini memiliki diameter yang hanya mencapai 20 nanometer saja. Ribosom merupakan struktur berbentuk bulat yang bisa dijumpai dalam sitoplasma sel prokariotik dan sel eukariotik. Beberapa jenis ribosom terjadi secara bebas di dalam sitosol, dan beberapa jenis yang lain melekat pada retikulum endoplasma (RE) yang kasar atau yang juga disebut sebagai membran nuklir.

Istilah Ribosom

Istilah ribosom berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata soma yang berarti badan, serta ribonucleic acid atau asam ribonukleat. Ilmuwan yang pertama kali melakukan penelitian tentang ribosom adalah George Emil palade yang merupakan seorang ilmuwan yang berkebangsaan Romania. Ia melakukan penelitian tersebut sekitar tahun 1950 an dengan menggunakan mikroskop elektron. Karena penelitian yang ia lakukan tersebut, maka di tahun 1974, George Emil Palade mendapatkan piala nobel dalam bidang psikologi dan kesehatan. Namun, ilmuwan yang pertama kali menggunakan nama ribosom untuk molekul padat ini adalah Ricard B. Robert pada tahun 1958.

Seperti yang telah kita tahu bahwa ribosom merupakan pertikel kecil yang kedap elektron. Ia tersusun atas 4 jenis RNA ribosom (rRNA) dan sekitar 80 jenis protein yang berbeda. Ribosom memiliki berbagai macam fungsi ribosom, diantaranya :

1. Sintesis protein

Ribosom merupakan salah satu contoh organel yang tidak memiliki membran, dimana ia memiliki peranan yang sangat peting dalam proses sintesis protein, yaitu sebuah proses yang menerjemahkan messege-RNA (mRNA) menjadi protein.

Ribosom memiliki peran yang bebas dalam melakukan proses sintesis protein enzim yang berfungsi sebagai katalisator dalam cairan sitosol. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, ribosom dibantu oleh 3 komponen utama, yaitu :

mRNA yang merupakan tempat cetakan protein. Molekul ini merupakan salinan dari suatu gen yang ada pada DNA yang kemudian dikirim ke sitoplasma untuk dapat diterjemahkan sebagai protein dengan bantuan dari ribosom. mRNA terdiri dari serangkaian kodon yang bertugas untuk mendikte ribosom urutan asam amino yang diperlukan dalam proses sintesis protein.
Asam amino
tRNA yang merupakan agen pembawa asam amino yang spesifik. Molekul ini memiliki antikodon triplet yang komplemen dengan kodon yang berada pada mRNA. Dan degan adanya komplementasi tersebut, maka urutan kodon mRNA akan mendikter urutan asam amino.

Rangkaian proses sintesis protein ini dinamakan sebagai dogma sentral. Protein yang dihasilkan dalam proses sintesis ini nantinya akan digunakan oleh sitoplasma.

2. Transkripsi

Salah satu rantai dari DNA akan mengalami proses transkripsi untuk menghasilkan RNA. Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi RNA tersebut dinamakan unit transkripsi. Sebenarnya transkripsi merupakan bagian dari ekspresi genetik. Pengertian asli dari transkripsi sebenarnya adalah penyalinan atau alih aksara. Jadi, yang dimaksud transkripsi disini adalah proses penyalinan teks DNA menjadi RNA. Dalam proses ini yang mengalami perubahan sebenarnya hanyalah basa nitrogen timina pada DNA yang pada RNA digantikan oleh urasil. Transkripsi terdiri dari 3 tahapan proses, yaitu :

Inisiasi (permulaan) rantai RNA
Elongasi (penmanjangan) rantai RNA
Terminasi (pengakhiran) rantai RNA

Proses transkripsi berlangsung di dalam inti sel atau di dalam matriks mitokondria dan plastida, dimana proses ini dapat dipicu oleh suatu rangsangan maupun tanpa rangsangan sama sekali. Rangsangan yang terjadi akan mengaktifkan bagian prometer inti yang terdiri dari kotak TATA, kotak CCAAT, serta kotak GC. Proses transkripsi ini menghasilkan RNA yang masih mentah yang disebut sebagai mRNA primer, yang didalamnya terdapat fragmen berkas untuk protein untuk membantu serta mengatur proses sintesis protein. Berkas RNA untuk selanjutnya akan mengalami proses pascatranskripsi.

3. Translasi

Ini merupakan proses penerjemahan urutan nukleotida yang terdapat pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam amino penyusun protein atau polipeptida. Ini adalah salah satu proses utama yang dapat menghubungkan gen ke protein, selain proses transkripsi. Proses ini hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan molekul lain seperti rRNA dan tRNA tidak mengalami proses translasi. mRNA merupakan salinan urutan DNA, yang dalam proses ini molekul tesebut menyusun gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. Selain itu, mRNA juga menyampaikan informasi urutan asam amino. Ribosom merupakan tempat dimana proses translasi ini berlangsung

Proses translasi dirangkum ke dalam 3 tahap, yaitu :

Inisiasi

Ini merupakan tahap pertama dalam proses translasi, dimana dalam proses ini terjadi penggabungan antara mRNA, sub unit 30S, serta formilmetionil tRNA menjadi kompleks inisiasi 30S. Setelah komplek inisiasi 3oS terbentuk, selanjutnya subunit 50S bergabung untuk membentuk subunit 70S.

Elongasi

Ini merupakan proses pemanjangan polipeptida baik itu pada prokaryot maupun pada eukariot. Proses ini terbagi dalam tiga tahapan, yaitu :

Pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A di Ribosom
Pembentukan ikatan peptida
Translokasi ribosom yang terjadi sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada pada sisi A

Terminasi

Ini merupakan proses akhir dari translasi, dimana ketiga jenis kodon terminasi yaitu UAA, UGA, dan UAG yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom.

Struktur dan Komposisi Ribosom

Ribosom merupakan komponen dalam sel yang memproduksi protein dengan menggunakan semua jenis asam amino. Ribosom sendiri tersusun oleh dua senyawa penting, yaitu :

1. Asam Ribonukleat atau Ribonucleic Acid (RNA)

Asam ini berasal dari nucleolus yang merupakan tempat dimana terjadi proses sintetis ribosom di dalam sel. Asam Ribonukleat merupakan salah satu dari tiga makromolekul utama (DNA, prtotein, RNA) yang memiliki peranan penting bagi segala bentuk kehidupan. RNA memiliki struktur yang mirip dengan DNA, dimana ia tersusun dari sejumlah nukleotida yang masing-masing memiliki satu gugus fosfat, satu gugus basa nitrogen, serta satu gugus pentosa. Asam ribonukleat ikut berperan dalam proses sintesin protein dalam sel eukariota. Ada 3 tipe RNA yang terdapat dalam sel eukariota tersebut, yaitu :

RNA – kurir atau yang biasa disebut dengan messenger – RNA (mRNA). Ini merupakan jenis RNA yang disentesis dengan RNA polimerase I
RNA – Ribosom atau yang dikenal dengan Ribosomal – RNA (rRNA). Ini merupakan jenis RNA yang disintesis dengan RNA Polimerase II
RNA – Transfer atau yang dikenal dengan transfer – RNA (tRNA). Ini merupakan jenis RNA yang disintesis dengan RNA Polimerase III

Namun sejak memasuki awal abad ke-21, RNA ikut terlibat dalam proses pascatranslasi dan hadir dalam berbacai macam bentuk. RNA memiliki beberapa fungsi utama, diantaranya adalah :

1. Sebagai penyimpan informasi atau bahan genetik

Ini terutama berlaku bagi sekelompok virus seperti bakteriofag, dimana pada saat virus mulai menyerang sel hidup, maka RNA yang ia bawa ke dalam sitoplasma sel korban akan ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus yang baru. Hasil penelitian mutakhir yang dilakukan terkait dengan RNA menyatakan bahwa di awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup menggunakan DNA.

1. Sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik yang berlaku bagi semua organisme hidup

Dalam hal ini, RNA merupakan suatu produk yang bertindak sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA pada proses transkripsi, dimana kode urrutan tersebut tersusun dalam tiga urutan basa N yang dikenal dengan sebutan kodon. Setiap kodon memiliki hubungan dengan satu asam amino.

2. Protein Ribosom atau Ribonukleat protein (RNP)

Protein ribosom merupakan salah satu jenis protein yang bekerja secara bersama-sama dengan rRNA (Ribosom-RNA) membentuk subunit ribosom yang terlibat dalam proses seluler penerjemahan. Ini adalah suatu senyawa yang merupakan polimer dari berbagai macam monomer yang satu sama lainnya terkait dengan ikatan peptida. Molekul ini mengandung karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, dan terkadang juga mengandung sulfur maupun fosfor. Protein memiliki peranan yang sangat penting bagi makhluk hidup maupun virus, yaitu dalam struktur dan fungsi sel mereka. Proses biosintesis protein alami sam dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang selanjutnya hal tersebut akan berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan oleh ribosom. Pada tahapan ini, protein masih dalam keadaan mentah, dimana ia hanya tersususn oleh asam amino proteinogenik. Untuk menghasilakn protein yang secara biologi dapat berfungsi penuh, maka diperlukan suatu mekanisme pascatranslasi.

Struktur protein terbagi menjadi 4 tingkatan, yaitu :

Struktur primer (tingkat satu), Ini merupakan urutan dari asam amino yang menyusun protein melalui ikatan peptida.
Struktur sekunder (tingkat dua), ini merupakan struktur tiga dimensi lokal dari rangkaian asam amino protein yang mengalami proses penstabilan melalui asam hidrogen. Terdapat beberapa bentuk dari struktur sekunder, yaitu : alpha helix (α helix), beta-sheet (β-sheet), Beta-Turn (β-turn), dan gamma-turn (y-turn).
Struktur tersier (tingkat tiga), yang merupakan gabungan dari keaneka ragaman struktur sekunder. Biasanya struktur ini berbentuk gumpalan, dimana beberapa molekul dapat melakukan interaksi secara fisik tanpa ikatan kovalen untuk membentuk oligomer yang stabil (seperti dimer, trimer, kuartoner), serta membentuk struktur kuartener.
Struktur Kuartener (tingkat empat), misalnya insulin dan enzim rubisco.

Adapun fungsi dari protein antara lain adalah :

Sebagai sumber energi
Sintesis hormon, enzim, serta antibodi
Mengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel
Membentuk serta memperbaiki jaringan dan sel
Sebagai lumbung atau cadangan makanan

2. Pembagian Ribosom

Ribosom terbagi menjadi 2 bagian besar yang disebut sebagai sub unit, dimana pada setiap sub unitnya dinyatakan dengan satuan S (Svedberg). Satuan tersebut menunjukkan kecepatan pengendapan pada saat sub unit tersebut disentrifugas, dimana nama satuan tersebut diambil dari nama penemunya. Masing-masing sub unit ribosom berisi RNA dan protein. Kategori dari kedua sub unit tersebut dilihat berdasarkan tingkat sedimentasi pada media tertentu. Adapun kedua sub unit ribosom tersebut adalah :

1. Sub unit kecil – Sub unit ribosom kecil terdiri dari 1 ribosom – RNA (rRNA) dan sekitar 21 protein dalam prokariota yang dimiliki bakteri, serta sekitar 30 protein dalam eukariota mamalia.

2. Sub unit besar – Di prokariota, sub unit ribosom besar berisi 2 rRNA (satu besar dan satu kecil) serta sekitar 31 protein. Sedangkan di eukariota, sub unit ribosom besar berisi 3 rRNA (satu besar dan 2 kecil) serta ada sekitar 49 protein.

Di dalam sel eukariotik, kedua sub unit ribosom tersebut akan mengalami proses sintesis di nucleolus yang kemudian akan diekspor ke bagian sitoplasma sebelum dipergunakan.

Struktur ribosom memiliki sifat-sifat antara lain :

Memiliki bentuk yang universal, dimana pada potongan longitudinal ia berbentuk elips
Pada saat dilakukan teknik pewarnaan negatif, tampak adanya satu alur transversal, tegak lurus pada sumbu, serta terbagi dalam 2 sub unit yang masing-masing memiliki dimensi yang berbeda.
Setiap sub unit ditandai dengan adanya koefisiensi sedimentasi yang dinyatakan dalam ukuran S (Svedberg). Pada sel prokariotik koefisien sedimentasinya adalah 70S (50S untuk sub unit besar, dan 30S untuk sub unit kecil). Sedangkan di sel eukariotik koefisien sedimentasinya dalah 80S (60S untuk sub unit besar dan 40S untuk sun unit kecil).
Ribosom memiliki dimensi serta bentuk yang bervariasi. Pada sel prokariotik, panjang ribosom bisa mencapai 29 nanometer dengan besar 21 nanometer. Sedangkan pada sel eukariotik, panjang ribosom bisa mencapai 32 nanometer dengan besar 22 nanometer.
Pada sel prokariotik, sub unit kecilnya memanjang, bentuknya melengkung dengan dua simetris, memiliki 3 digitasi, dan menyerupai kursi. Sedangkan pada sel eukariotik, sub unit besarnya menyerupai ribosom E. Colli.