Penjelasan Dna, Rna, Sintesis Protein Dan Instruksi Genetika

Penjelasan DNA, RNA, Sintesis Protein dan Kode Genetika - Hampir tiruana produk perdagangan disertai barcode (kode garis), untuk memberikan informasi ihwal harga, nama produk, hingga jumlah stok.

Manusia juga mempunyai ”barcode”, pada insan barcode itu berupa profil DNA. Profil DNA sanggup diperoleh melalui tes profil DNA. Tes ini sanggup digunakan untuk mengungkap suatu misteri contohnya bencana pembunuhan. Jika di daerah bencana kasus (TKP) ditemukan sel, menyerupai sel darah, jago forensik akan melaksanakan tes profil DNA. Hasil inilah yang akan dicocokkan dengan tersangka. Jika barcode ini cocok dengan milik tersangka, ia tidak bisa mengelak lagi.

Komponen terkecil penyusun makhluk hidup disebut sel. Setiap sel mempunyai nukleus yang mengandung kromosom. Setiap makhluk hidup mempunyai jumlah kromosom tertentu. Dalam kromosom ditemukan DNA yang berperan penting dalam memilih sifat genetik setiap individu. Sifat genetik itu sanggup diwariskan kepada generasi diberikutnya. Oleh alasannya ialah setiap individu mempunyai DNA yang khas, maka DNA sanggup digunakan untuk identifikasi makhluk hidup.

Substansi dasar nukleus terdiri atas nukleoprotein yang dibangun oleh senyawa protein dan asam nukleat. Ada dua jenis asam nukleat yang berkaitan dengan hereditas, yaitu DNA dan RNA. Keduanya bertanggung tanggapan terhadap sintesis protein serta mengontrol sifat-sifat keturunan.

1. DNA (Deoxyribonucleic Acid = Asam Deoksiribo Nukleat)

DNA mempunyai beberapa fungsi di antaranya membawa informasi genetik, membentuk RNA, dan mengontrol acara sel baik secara pribadi maupun tidak langsung. DNA juga berperan penting dalam proses sintesis protein.

Rumus Bangun Deoksiribosa dan Fosfat

a. Struktur DNA

Molekul DNA pertama kali diisolasi oleh F. Miescher pada tahun 1869 dari sel spermatozoa. Ia tidak sanggup mengenali sifat zat kimia tersebut secara pasti, kemudian menyebutnya sebagai nuklein. Nuklein ini berupa senyawa kompleks yang mengandung unsur fosfor sangat tinggi. Nuklein selanjutnya dikenal sebagai gabungan asam nukleat dan protein sehingga sering disebut nukleoprotein. 

Dalam kedua jenis asam nukleat ini (DNA dan RNA) terdapat dua basa nitrogen yaitu purin dan pirimidin. Keduanya ditemukan oleh Fischer pada tahun 1880. 

Rumus bangkit purin

Pada penelitian selanjutnya, Kossel menemukan dua jenis pirimidin, yaitu sitosin dan timin serta dua jenis purin, yaitu adenin dan guanin. Selain basa purin dan pirimidin, dalam asam nukleat Levine (1910) mengenali gula berkarbon lima, yaitu ribosa dan deoksiribosa. Ia juga menyatakan adanya asam fosfat dalam asam nukleat.

W.T. Atsbury ialah orang pertama yang mengemukakan gagasan ihwal struktur tiga dimensi DNA. Ia menyimpulkan bahwa DNA sangat padat, polinukleotida penyusunnya berupa timbunan nukleosida pipih yang teratur tegak lurus terhadap sumbu memanjang. Apakah nukleotida dan nukleosida itu? Uraian diberikut akan mengulas kedua hal tersebut. 

Rumus bangkit pirimidin

James Watson dan Francis Crick (1953) mengemukakan suatu model struktur DNA yaitu double helix (tangga berpilin). Menurut mereka, DNA mempunyai struktur sebagai diberikut.

1) Gula dan fosfat sebagai rantai atau tangga utama.

2) Basa nitrogen sebagai anak tangga dengan pasangan tetap, yaitu:

a) guanin dengan sitosin (dihubungkan oleh tiga atom H),

b) timin dan adenin (dihubungkan oleh dua atom H).

Berdasarkan hasil penelitian Watson dan Crick sanggup disimpulkan bahwa DNA terdiri atas gula pentosa (deoksiribosa), fosfat (PO4–), dan basa nitrogen yaitu purin mencakup guanin (G) dan adenin (A) serta pirimidin yang mencakup timin (T) dan sitosin (C = Cytosin). 

Struktur DNA

Rangkaian kimia antara deoksiribosa dengan purin dan pirimidin disebut nukleosida (deoksiribonukleosida). Nukleosida tersebut akan diberikatan dengan fosfat membentuk nukleotida (deoksiribonukleotida). Gabungan dari nukleotidanukleotida akan membentuk suatu DNA. Jadi, molekul DNA ialah polimer panjang dari nukleotida yang dinamakan polinukleotida. Perhatikan Gambar di samping.

DNA sanggup memilih sifat genetik suatu individu alasannya ialah setiap makhluk hidup mempunyai urutan pasangan basa yang spesifik dan tidak sama dengan yang lain. Perbedaan urutan pasangan basa antarindividu sanggup dilihat pada ketika sequence (proses pengurutan basa) dalam analisis DNA. DNA sanggup berfungsi sebagai heterokatalitik (mensintesis molekul lain menyerupai RNA) dan otokatalitik (replikasi diri). Berikut ini Anda akan mempelajari fungsi DNA sebagai otokatalitik.

b. Replikasi DNA

Replikasi DNA akan menghasilkan DNA baru. Ada tiga hipotesis yang menerangkan terjadinya replikasi DNA. Hipotesis pertama menyatakan bahwa bentuk double helix DNA yang usang tetap dan pribadi menghasilkan double helix yang gres disebut konservatif.

Hipotesis kedua menyatakan double helix akan terputus-putus, selanjutnya segmen-segmen tersebut akan membentuk segmen-segmen gres yang bergabung dengan segmen usang membentuk DNA baru. Hipotesis ini disebut dispersif. Hipotesis ketiga menyatakan dua pita spiral dari double helix memisahkan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita pasangannya disebut semikonservatif. 

Teori replikasi DNA oleh Watson dan Crick menyatakan bahwa proses replikasi terjadi secara semikonservatif. Hipotesis ini menerima derma besar lengan berkuasa dari M.S. Meselson dan F.W. Stahl. Mereka menggunakan kuman Escherichia coli sebagai organisme percobaan. 

Replikasi DNA berdasarkan Meselson dan Stahl

E. coli sanggup hidup pada garam anorganik bila dalam garam tersebut terdapat sumber atom nitrogen untuk pembuatan protein dan asam nukleat. Meselson dan Stahl menggunakan ion amonium (NH4+) dalam penelitiannya. 

Meskipun isotop nitrogen yang paling lazim 14N, tetapi mereka menggunakan ion amonium yang mengandung isotop nitrogen yang lebih berat, yaitu 15N. Perhatikan Gambar disamping.

Pertama-tama Meselson dan Stahl memelihara E. coli selama beberapa generasi dalam media yang mengandung 15NH4+. 

Pada final periode ini, mereka menemukan DNA sel lebih berat dari normal. Selanjutnya, mereka memindahkan sel-sel itu ke media yang mengandung ion amonium normal (14NH4+) dan membiarkan sel tersebut spesialuntuk sekali membelah diri. DNA pada generasi gres ini mempunyai berat di antara berat DNA normal dari DNA generasi sebelumnya. Hal ini menggambarkan bahwa efek dari atom nitrogen dalam DNA gres yaitu 14N dan separuh 15N. 

Namun, apabila kuman itu dibiarkan membelah diri lagi dalam ion amonium normal (14NH4+) maka terbentuklah dua jenis DNA dengan berat yang tidak sama. Separuh dari DNA mempunyai berat normal dan separuh DNA lainnya mempunyai berat di tengah-tengah. Hal tersebut menandakan bahwa molekul DNA tidak mengalami pemecahan dan penyusunan kembali di antara pembelahan sel-sel, tetapi tiap pita induk tidak mengalami perubahan ketika ia membentuk pita komplementer. Berdasarkan uraian di atas maka hipotesis yang paling sempurna yaitu hipotesis semikonservatif.

Selain memerlukan deoksiribonukleotida, dalam proses replikasi DNA juga memerlukan beberapa enzim diberikut.

1) Helikase, enzim ini berfungsi menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal polinukleotida.

2) Polimerase, berfungsi merangkai rantai-rantai mononukleotida membentuk DNA baru.

3) Ligase, berfungsi menyambung nukleotida ulir tunggal DNA yang gres terbentuk.

Fungsi DNA sebagai heterokatalitik yaitu mensintesis molekul lain menyerupai RNA. RNA ialah hasil transkripsi DNA. Sel prokariotik dan eukariotik mengandung asam inti yang disebut asam ribonukleat (RNA).

2. RNA (Ribonucleic Acid = Asam Ribonukleat)

Struktur RNA

RNA tersusun menyerupai DNA, yaitu molekul-molekul gula D-ribosa, gugus fosfat, tetapi basa nitrogennya terdiri atas basa purin (meliputi adenin (A) dan guanin (G)) serta pirimidin (meliputi urasil (U) dan sitosin (C)). Perhatikan disamping

a. Struktur RNA

Berbeda dengan DNA yang mempunyai rantai ganda, RNA spesialuntuk mempunyai rantai tunggal. Setiap pita RNA ialah polinukleotida dari RNA.

b. Tipe-Tipe RNA

Berbeda halnya dengan DNA yang terletak dalam nukleus, RNA banyak terdapat dalam sitoplasma terutama ribosom walaupun ada pula beberapa di antaranya dalam nukleus. Dalam sitoplasma, kadar RNA berubah-ubah. Hal ini dipengaruhi oleh acara sintetis protein. 

Ketika suatu protein akan disintetis, kandungan RNA dalam sel meningkat begitu pula sebaliknya. RNA mempunyai komponen gula berupa D-ribosa (pentosa). RNA juga mempunyai basa nitrogen yang serupa dengan DNA, spesialuntuk saja basa timin pada pirimidin diganti dengan urasil.

RNA mempunyai tiga tipe diberikut.

1) rRNA (ribosom RNA)

rRNA yaitu RNA yang terdapat dalam sitoplasma tepatnya di ribosom dan berfungsi mengatur dalam proses sintesis protein. rRNA sanggup mencapai 80% dari jumlah RNA sel. Molekul rRNA berupa pita tunggal tidak bercabang dan fleksibel.

2) mRNA (messenger RNA)

mRNA dibuat dalam nukleus, ialah RNA terbesar dan terpanjang. mRNA berfungsi membawa arahan genetik dari DNA ke ribosom. mRNA sering disebut kodon alasannya ialah urutan basa N penyusunnya ialah arahan genetik untuk sintesis protein. mRNA dicetak oleh DNA dalam inti, kemudian dikirim ke ribosom. Sintesis mRNA dicetak oleh DNA ketika diharapkan saja dan tidak terus-menerus dicetak melainkan tergantung pada macam protein yang akan disintesis dalam sitoplasma.

3) tRNA (transfer RNA) 

tRNA ialah RNA yang terdapat dalam sitoplasma dengan rantai terpendek yang bertugas menerjemahkan kodon dari mRNA. rRNA berfungsi mengangkut asam amino ke daerah sintesis protein, yaitu ribosom melalui penerjemahan kode-kode yang dibawa mRNA. DNA dan RNA mempunyai komponen yang hampir sama tetapi keduanya mempunyai perbedaan struktur, fungsi, dan beberapa materi penyusun. Perhatikan tabel diberikut.

Tabel Perbandingan Struktur, Fungsi, dan Materi Penyusun DNA dan RNA

DNA	RNA
1. Ditemukan dalam nukleus yaitu dalam kromosom, mitokondria, dan kloroplas.	1. Ditemukan dalam sitoplasma, terutama dalam ribosom, dan juga dalam nukleus.
2. Berupa rantai panjang dan ganda (double helix).	2. Berupa rantai pendek dan tunggal.
3. Fungsinya berafiliasi bersahabat dengan penurunan sifat dan sintesis protein.	3. Fungsinya berafiliasi bersahabat dengan sintesis protein.
4. Kadarnya tidak dipengaruhi oleh acara sintesis protein.	4. Kadarnya dipengaruhi oleh acara sintesis protein
5. Basa nitrogen terdiri atas purin: adenin (A) dan guanine (G), pirimidin: timin (T) dan sitosin (C).	5. Basa nitrogen terdiri atas purin: adenin (A) dan guanin (G), pirimidin: urasil (U) dan sitosin (C).
6. Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu ribose yang kehilangan satu atom oksigen pada atom C nomor 2.	6. Komponen gulanya D-ribosa (pentosa).

3. Sintesis Protein

Pada uraian mengeni DNA sudah disebutkan bahwa DNA berfungsi sebagai heterokatalis (mensintesis molekul lain). Uraian diberikut ialah salah satu pola fungsi DNA tersebut. DNA yang terletak di dalam nukleus ialah suatu cetakan arahan genetik yang menghasilkan informasi genetik. Kode genetik disusun oleh urutan basa nitrogen (A, T, G, dan C). Dalam sintesis protein, kode-kode genetik dalam DNA disalin menjadi mRNA. Proses ini disebut transkripsi. 

Proses ini diawali dengan melekatnya RNA polimerase pada molekul DNA sehingga sebagian rantai double helix DNA membuka. Akibatnya, salah satu rantai DNA yang membuka tersebut mencetak RNA. Rantai DNA yang mengandung kode-kode genetik (kodon) dan sanggup mencetak mRNA disebut rantai sense. Rantai DNA yang tidak mencetak mRNA disebut rantai antisense. Misalnya urutan basa N pada rantai DNA terdiri atas TAC, GCT, CGA, dan CTA maka urutan basa N pada rantai mRNA yaitu AUG, CGA, GCU, dan GAU. Perhatikan susunan DNA dan RNA diberikut.

susunan DNA dan RNA

Sesudah disalin, mRNA keluar dari nukleus menuju sitoplasma. mRNA tidak sanggup mengenali suatu asam amino secara langsung. Oleh alasannya ialah itu, diharapkan tRNA untuk sanggup membaca kode-kode yang dibawa mRNA. Di dalam sitoplasma banyak terdapat tRNA, asam amino dan enzim amino asil sintetase. Asam amino tersebut diaktifkan menggunakan ATP (Adenosin Trifosfat) dan enzim amino asil sintetase sehingga dihasilkan Amino asil Adenosin monofasfat (AA-AMP) dan fosfat organik.

Selanjutnya Aminoasil Adenosin monofosfat diikat oleh t-RNA  dan dibawa ke ribosom. Setiap tRNA mempunyai tiga basa N dan asam amino, tiga basa N tRNA akan berpasangan dengan tiga basa N mRNA yang sesuai. mRNA ialah susunan kodon yang panjang. Setiap tRNA akan menerjemahkan tiga basa.

Sesudah tRNA pertama melepaskan diri, hadir tRNA selanjutnya, begitu terus-menerus hingga kodon pada mRNA habis. Asam amino yang terbentuk selama penerjemahan oleh tRNA akan membentuk suatu ikatan. Bagian basa N pada tRNA yang menerjemahkan arahan yang dibawa mRNA disebut antikodon.

Sementara itu, tiga potongan basa N pada mRNA tersebut di atas yang mempunyai arahan untuk menspesifikasikan asam amino disebut kodon. Proses penerjemahan arahan yang dibawa mRNA oleh tRNA disebut translasi. Asam amino-asam amino akan berjajar membentuk urutan sesuai dengan arahan yang dibawa mRNA sehingga terbentuklah protein. Protein tersebut ialah enzim yang berfungsi mengatur metabolisme sel. 

4. Kode Genetik

Anda sudah mengetahui bahwa dalam DNA terdapat empat basa nitrogen mencakup adenin (A), timin (T), sitosin (C), dan guanin (G). Anda juga sudah mengetahui RNA mengandung 4 basa nitrogen tersebut, tetapi urasil (U) menggantikan timin (T).

Nirenberg dan Matthaei (1960) mengadakan percobaan untuk memecahkan problem arahan genetik dengan mencampurkan urasil dengan enzim pembentuk RNA. Dari percampuran ini dihasilkan RNA yang spesialuntuk terdiri atas urasil dan dinamakan poli-Urasil (poli-U). Apabila poli-U dimasukkan ke dalam gabungan banyak sekali asam amino, akan terbentuk rangkaian fenilalanin, yaitu protein yang terdiri atas satu macam asam amino. 

Hal ini ialah cara insan pertama kali bisa memecahkan bencana kehidupan melalui tabung reaksi kimia. Sampai ketika ini pun insan terus melaksanakan penelitian untuk mengetahui proses-proses yang terjadi dalam sel makhluk hidup. Rumitnya susunan badan makhluk hidup memberikan betapa pandainya sang Pencipta. Kita hendaknya bersyukur kepada Tuhan alasannya ialah didiberi nalar sehingga bisa mengungkap belakang layar kehidupan.

Kode genetik yang digunakan ketika ini yaitu arahan yang tersusun oleh 3 basa N yang disebut kodon triplet. Kodon triplet ini ialah potongan 3 basa N yang terdapat pada mRNA. Apabila suatu urutan tiga basa mempersembahkan arahan untuk satu asam amino, akan terjadi 43= 64 kemungkinan kombinasi dari basa sehingga sanggup memperinci 64 macam arahan genetika. 

Asam amino yang dikenal hingga ketika ini sebanyak 20 macam. Adanya 64 macam kodon dan 20 macam asam amino menimbulkan satu asam amino sanggup mempunyai lebih dari satu kodon. Kodon yang sesuai untuk setiap asam amino sanggup dilihat dalam tabel diberikut.

Tabel Kodon Beberapa Asam Amino

Basa Pertama	Basa Kedua								Basa Ketiga
	U		C		A		G
U	UUU UUC UUA UUG	Phe Phe Leu Leu	UCU UCC UCA UCG	Ser Ser Ser Ser	UAU UAC UAA UAG	Tyr Tyr Term Term	UGU UGC UGA UGG	Cys Cys Term Tryp	U C A G
C	CUU CUC CUA CUG	Leu Leu Leu Leu	CCU CCC CCA CCG	Pro Pro Pro Pro	CAU CAC CAA CAG	His His GluN GluN	CGU CGC CGA CGG	Arg Arg Arg Arg	U C A G
A	AUU AUC AUA AUG	Ileu Ileu Ileu Met	ACU ACC ACA ACG	Thr Thr Thr Thr	AAU AAC AAA AAG	AspN AspN Lys Lys	AGU AGC AGA AGG	Ser Ser Arg Arg	U C A G
G	GUU GUC GUA GUG	Val Val Val Val	GCU GCC GCA GCG	Ala Ala Ala Ala	GAU GAC GAA GAG	Asp Asp Glu Glu	GGU GGC GGA GGG	Gly Gly Gly Gly	U C A G

Keterangan :

U = Urasil G = Guanin Ala = Alanin Cys = Cystein His = Histidin Lys = Lysin Pro = Prolin Tryp = Tryptofan C = Sitosin Term = Kodon terminasi Arg = Arginin GluN = Glutamin

Ileu = Isoleusin Met = Methionin kodon start Ser = Serin Tyr = Tyrosin A = Adenin AspN = Aspargin Gly = Glycine Leu = Leusin Phe = Phenylalanin Thr = Threonin Val = Valin Glu = Glutamat acid

Kode genetik berlaku universal, artinya arahan yang sama berlaku untuk tiruana organisme. Bila terjadi kesalahan penerjemahan, protein yang disusun juga keliru sehingga enzim yang dihasilkan tidak sesuai. Hal ini akan menimbulkan terjadinya gangguan metabolisme. Kekeliruan tRNA menafsirkan kode-kode genetik yang diterima dari DNA juga ialah salah satu prosedur mutasi gen.

Demikianlah pembahasan Penjelasan DNA, RNA, Sintesis Protein dan Kode Genetika, semoga bermanfaa.