Sintesis ProteinEkspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Selama ekspresi gen, informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik. Ekspresi gen berupa sintesis protein mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi.A. TranskripsiTranskripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan atau sense, sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense. Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi. Informasi dari DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA. RNA dihasilkan dari aktifitas enzim RNA polimerase. Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah dan merangkaikan nukleotida RNA. Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5 ? 3, saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri.

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu: inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), terminasi (pengakhiran) rantai mRNA.

1) InisaisiDaerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.2) Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka pilinan heliks ganda DNA, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya.3) TerminasiTranskripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; yaitu, polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.B. TranslasiDalam proses translasi, sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA, interpreternya adalah RNA transfer. Setiap tipe molekul tRNA menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam amino tertentu. Ketika tiba di ribosom, molekul tRNA membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya. Pada ujung lainnya terdapat triplet nukleotida yang disebut antikodon, yang berdasarkan aturan pemasangan basa, mengikatkan diri pada kodon komplementer di mRNA. tRNA mentransfer asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom.Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam amino. tRNA yang mengikatkan diri pada kodon mRNA yang menentukan asam amino tertentu, harus membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom. Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-tRNA synthetase).Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA yang disebut RNA ribosomal.Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.

1) InisiasiTahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Pertama, sub unit ribosom kecil mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar). Sub unit ribosom kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNA. Pada arah ke bawah dari tempat pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG, yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi.

2) ElongasiPada tahap elongasi dari translasi, asam amino asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Lihat Gambar. Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.

3) TerminasiTahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.