Penjelasan DNA, RNA, Sintesis Protein dan Kode Genetika - Hampir semua produk perdagangan disertai barcode (kode garis, untuk men!ampaikan in"ormasi tentang #arga, nama produk, #ingga jumla# stok$
%anusia juga mempun!ai &barcode&, pada manusia barcode itu berupa pro'l DNA$ Pro'l DNA dapat diperole# melalui tes pro'l DNA$ es ini dapat digunakan untuk mengungkap suatu misteri misaln!a peristi)a pembunu#an$ *ika di tempat kejadian perkara (KP ditemukan sel, seperti sel dara#, a#li "orensik akan melakukan tes pro'l DNA$ Hasil inila# !ang akan dicocokkan dengan tersangka$ *ika barcode ini cocok dengan milik tersangka, dia tidak bisa mengelak lagi$
Komponen terkecil pen!usun mak#luk #idup disebut sel$ Setiap sel memiliki nukleus !ang mengandung kromosom$ Setiap mak#luk #idup memiliki jumla# kromosom tertentu$ Dalam kromosom ditemukan DNA !ang berperan penting dalam menentukan si"at genetik setiap indi+idu$ Si"at genetik itu dapat di)ariskan kepada generasi berikutn!a$ le# karena setiap indi+idu memiliki DNA !ang k#as, maka DNA dapat digunakan untuk identi'kasi mak#luk #idup$
Substansi dasar nukleus terdiri atas nukleoprotein !ang dibangun ole# sen!a)a protein dan asam nukleat$ Ada dua jenis asam nukleat !ang berkaitan dengan #ereditas, !aitu DNA dan RNA$ Keduan!a bertanggung ja)ab ter#adap sintesis protein serta mengontrol si"at-si"at keturunan$
$ DNA (Deo.!ribonucleic Acid / Asam Deoksiribo Nukleat
DNA memiliki beberapa "ungsi di antaran!a memba)a in"ormasi genetik, membentuk RNA, dan mengontrol akti+itas sel baik secara langsung maupun tidak langsung$ DNA juga berperan penting dalam proses sintesis protein$
Rumus 0angun Deoksiribosa dan 1os"at Rumus 0angun Deoksiribosa dan 1os"at
a$ Struktur DNA
%olekul DNA pertama kali diisolasi ole# 1$ %iesc#er pada ta#un 234 dari sel spermato5oa$ 6a tidak dapat mengenali si"at 5at kimia tersebut secara pasti,
kemudian men!ebutn!a sebagai nuklein$ Nuklein ini berupa sen!a)a kompleks !ang mengandung unsur "os"or sangat tinggi$ Nuklein selanjutn!a dikenal sebagai gabungan asam nukleat dan protein se#ingga sering disebut nukleoprotein$
Dalam kedua jenis asam nukleat ini (DNA dan RNA terdapat dua basa nitrogen !aitu purin dan pirimidin$ Keduan!a ditemukan ole# 1isc#er pada ta#un 227$
#ttp899)))$materisma$com9:7;979penjelasan-dna-rna-sintesis-proteinkode-genetika$#tml Rumus bangun purin
Pada penelitian selanjutn!a, Kossel menemukan dua jenis pirimidin, !aitu sitosindan danpirimidin, timin serta dua asam jenis purin, !aitu adenin danmengenali guanin$ Selain purin dalam nukleat
=$$ Atsbur! merupakan orang pertama !ang mengemukakan gagasan tentang struktur tiga dimensi DNA$ 6a men!impulkan ba#)a DNA sangat padat, polinukleotida pen!usunn!a berupa timbunan nukleosida pipi# !ang teratur tegak lurus ter#adap sumbu memanjang$ Apaka# nukleotida dan nukleosida itu> ?raian berikut akan memba#as kedua #al tersebut$
Rumus bangun pirimidin Rumus bangun pirimidin
*ames!aitu =atson dan#eli. 1rancis @rickberpilin$ (4B mengemukakan suatu struktur DNA double (tangga %enurut mereka, DNAmodel memiliki struktur sebagai berikut$
Gula dan "os"at sebagai rantai atau tangga utama$
: 0asa nitrogen sebagai anak tangga dengan pasangan tetap, !aitu8
a guanin dengan sitosin (di#ubungkan ole# tiga atom H,
b timin dan adenin (di#ubungkan ole# dua atom H$
0erdasarkan #asil penelitian =atson dan @rick dapat disimpulkan ba#)a DNA terdiri atas meliputi gula pentosa (deoksiribosa, "os"at (P;C, dan basa nitrogen !aitu purin guanin (G dan adenin (A serta pirimidin !ang meliputi timin ( dan sitosin (@ / @!tosin$
Struktur DNA Struktur DNA
Rangkaian kimia antara deoksiribosa dengan purin dan pirimidin disebut nukleosida (deoksiribonukleosida$ Nukleosida tersebut akan berikatan dengan "os"at membentuk nukleotida (deoksiribonukleotida$ Gabungan dari nukleotidanukleotida akan membentuk suatu DNA$ *adi, molekul DNA merupakan polimer panjang dari nukleotida !ang dinamakan polinukleotida$ Per#atikan Gambar di samping$
DNA dapat menentukan si"at genetik suatu indi+idu karena setiap mak#luk #idup mempun!ai urutan pasangan basa !ang spesi'k dan berbeda dengan !ang lain$ Perbedaan urutan pasangan basa antarindi+idu dapat dili#at pada saat seuence (proses pengurutan basa dalam analisis DNA$ DNA dapat ber"ungsi sebagai #eterokatalitik (mensintesis molekul lain seperti RNA dan
otokatalitik (replikasi diri$ 0erikut ini Anda akan mempelajari "ungsi DNA sebagai otokatalitik$
b$ Replikasi DNA
Replikasi DNA akan meng#asilkan DNA baru$ Ada tiga #ipotesis !ang menjelaskan terjadin!a replikasi DNA$ Hipotesis pertama men!atakan ba#)a bentuk double #eli. DNA !ang lama tetap dan langsung meng#asilkan double #eli. !ang baru disebut konser+ati"$
Hipotesis kedua men!atakan double #eli. akan terputus-putus, selanjutn!a segmen-segmen tersebut akan membentuk segmen-segmen baru !ang bergabung dengan segmen lama membentuk DNA baru$ Hipotesis ini disebut dispersi"$ Hipotesis ketiga men!atakan dua pita spiral dari double #eli. memisa#kan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita pasangann!a disebut semikonser+ati"$
eori replikasi DNA ole# =atson dan @rick men!atakan ba#)a proses replikasi terjadi secara semikonser+ati"$ Hipotesis ini mendapat dukungan
kuat dari %$S$ %eselson dan 1$=$ Sta#l$ %ereka menggunakan bakteri Esc#eric#ia coli sebagai organisme percobaan$
Replikasi DNA menurut %eselson dan Sta#l Replikasi DNA menurut %eselson dan Sta#l
E$ coli dapat #idup pada garam anorganik jika dalam garam tersebut terdapat sumber atom nitrogen untuk pembuatan protein dan asam nukleat$ %eselson dan Sta#l memakai ion amonium (NH;F dalam penelitiann!a$
%eskipun isotop nitrogen !ang paling la5im ;N, tetapi mereka menggunakan ion amonium !ang mengandung isotop nitrogen !ang lebi# berat, !aitu N$ Per#atikan Gambar disamping$
Pertama-tama %eselson dan Sta#l memeli#ara E$ coli selama beberapa generasi dalam media !ang mengandung NH;F$
Pada ak#ir periode ini, mereka menemukan DNA sel lebi# berat dari normal$ Selanjutn!a, mereka meminda#kan sel-sel itu ke media !ang mengandung ion amonium normal (;NH;F dan membiarkan sel tersebut #an!a sekali membela# diri$ DNA pada generasi baru ini memiliki berat di antara berat DNA normal dari DNA generasi sebelumn!a$ Hal ini menggambarkan ba#)a pengaru# dari atom nitrogen dalam DNA baru !aitu ;N dan separu# N$
Namun, apabila bakteri itu dibiarkan membela# diri lagi dalam ion amonium normal (;NH;F maka terbentukla# dua jenis DNA dengan berat !ang berbeda$ Separu# dari DNA mempun!ai berat normal dan separu# DNA lainn!a mempun!ai berat di tenga#-tenga#$ Hal tersebut membuktikan ba#)a molekul DNA tidak mengalami pemeca#an dan pen!usunan kembali di antara pembela#an sel-sel, tetapi tiap pita induk tidak mengalami peruba#an saat ia membentuk pita komplementer$ 0erdasarkan uraian di atas maka #ipotesis !ang paling tepat !aitu #ipotesis semikonser+ati"$
Selain memerlukan deoksiribonukleotida, dalam proses replikasi DNA juga memerlukan beberapa en5im berikut$
Helikase, en5im ini ber"ungsi meng#idrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal polinukleotida$
: Polimerase, ber"ungsi merangkai rantai-rantai mononukleotida membentuk DNA baru$
B
1ungsi DNA sebagai #eterokatalitik !aitu mensintesis molekul lain seperti RNA$ RNA merupakan #asil transkripsi DNA$ Sel prokariotik dan eukariotik mengandung asam inti !ang disebut asam ribonukleat (RNA$
:$ RNA (Ribonucleic Acid / Asam Ribonukleat
#ttp899)))$materisma$com9:7;979penjelasan-dna-rna-sintesis-proteinkode-genetika$#tml Struktur RNA
RNA tersusun seperti DNA, !aitu molekul-molekul gula D-ribosa, gugus "os"at, tetapi basa nitrogenn!a terdiri atas basa purin (meliputi adenin (A dan guanin (G serta pirimidin (meliputi urasil (? dan sitosin (@$ Per#atikan disamping
a$ Struktur RNA
0erbeda dengan DNA !ang memiliki rantai ganda, RNA #an!a memiliki rantai tunggal$ Setiap pita RNA merupakan polinukleotida dari RNA$
b$ ipe-ipe RNA
0erbeda dengan DNA !ang terletak dalam nukleus, terdapat #aln!a dalam sitoplasma terutama ribosom )alaupun adaRNA pulaban!ak beberapa di antaran!a dalam nukleus$ Dalam sitoplasma, kadar RNA beruba#-uba#$ Hal ini dipengaru#i ole# akti+itas sintetis protein$
Ketika suatu protein akan disintetis, kandungan RNA dalam sel meningkat begitu pula sebalikn!a$ RNA memiliki komponen gula berupa D-ribosa (pentosa$ RNA juga memiliki basa nitrogen !ang serupa dengan DNA, #an!a saja basa timin pada pirimidin diganti dengan urasil$
RNA mempun!ai tiga tipe berikut$
rRNA (ribosom RNA
rRNA !aitu RNA !ang terdapat dalam sitoplasma tepatn!a di ribosom dan ber"ungsi mengatur dalam proses sintesis protein$ rRNA dapat mencapai 27 dari jumla# RNA sel$ %olekul rRNA berupa pita tunggal tidak bercabang dan eksibel$
: mRNA (messenger RNA
mRNA dibentuk dalam nukleus, merupakan RNA terbesar dan terpanjang$ mRNA ber"ungsi memba)a kode genetik dari DNA ke ribosom$ mRNA sering disebut kodon karena urutan basa N pen!usunn!a merupakan kode genetik untuk sintesis protein$ mRNA dicetak ole# DNA dalam inti, kemudian dikirim ke ribosom$ Sintesis mRNA dicetak ole# DNA saat diperlukan saja dan tidak terus-menerus dicetak melainkan tergantung pada macam protein !ang akan disintesis dalam sitoplasma$
B tRNA (trans"er RNA
tRNA merupakan RNA !ang terdapat dalam sitoplasma dengan rantai terpendek !ang bertugas menerjema#kan kodon dari mRNA$ rRNA ber"ungsi mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein, !aitu ribosom melalui penerjema#an kode-kode !ang diba)a mRNA$ DNA dan RNA memiliki komponen !ang #ampir sama tetapi keduan!a memiliki perbedaan struktur, "ungsi, dan beberapa materi pen!usun$ Per#atikan tabel berikut$
abel Perbandingan Struktur, 1ungsi, dan %ateri Pen!usun DNA dan RNA
DNA
RNA
$ Ditemukan dalam nukleus !aitu dalam kromosom, mitokondria, dan kloroplas$
$ Ditemukan dalam sitoplasma, terutama dalam ribosom, dan juga dalam nukleus$
:$ 0erupa rantai panjang dan ganda (double #eli.$
:$ 0erupa rantai pendek dan tunggal$
B$ 1ungsin!a ber#ubungan erat dengan penurunan si"at dan sintesis protein$
B$ 1ungsin!a ber#ubungan erat dengan sintesis protein$
;$ Kadarn!a tidak dipengaru#i ole# akti+itas sintesis protein$
;$ Kadarn!a dipengaru#i ole# akti+itas sintesis protein
$ 0asa nitrogen terdiri atas purin8 adenin (A dan guanine (G, pirimidin8 timin ( dan sitosin (@$
$ 0asa nitrogen terdiri atas purin8 adenin (A dan guanin (G, pirimidin8 urasil (? dan sitosin (@$
3$ Komponen gulan!a deoksiribosa, !aitu ribose !ang ke#ilangan satu atom oksigen pada atom @ nomor :$
3$ Komponen gulan!a D-ribosa (pentosa$
B$ Sintesis Protein
Pada uraian mengeni DNA tela# disebutkan ba#)a DNA ber"ungsi sebagai #eterokatalis (mensintesis molekul lain$ ?raian berikut merupakan sala# satu conto# "ungsi DNA tersebut$ DNA !ang terletak di dalam nukleus merupakan suatu cetakan kode genetik !ang meng#asilkan in"ormasi genetik$ Kode genetik disusun ole# urutan basa nitrogen (A, , G, dan @$ Dalam sintesis protein, kode-kode genetik dalam DNA disalin menjadi mRNA$ Proses ini disebut transkripsi$
Proses ini dia)ali dengan melekatn!a RNA polimerase pada molekul DNA se#ingga sebagian rantai double #eli. DNA membuka$ Akibatn!a, sala# satu rantai DNA !ang membuka tersebut mencetak RNA$ Rantai DNA !ang mengandung kode-kode genetik (kodon dan dapat mencetak mRNA disebut rantai sense$ Rantai DNA !ang tidak mencetak mRNA disebut rantai antisense$ %isaln!a urutan basa N pada rantai DNA terdiri atas A@, G@,
@GA, dan @A maka urutan basa N pada rantai mRNA !aitu A?G, @GA, G@?, dan GA?$ Per#atikan susunan DNA dan RNA berikut$
susunan DNA dan RNA susunan DNA dan RNA
Setela# disalin, mRNA keluar dari nukleus menuju sitoplasma$ mRNA tidak dapat mengenali suatu asam amino secara langsung$ le# karena itu, diperlukan tRNA untuk dapat membaca kode-kode !ang diba)a mRNA$ Di dalam sitoplasma ban!ak terdapat tRNA, asam amino dan en5im amino asil sintetase$ Asam amino tersebut diakti"kan menggunakan AP (Adenosin ri"os"at dan en5im amino asil sintetase se#ingga di#asilkan Amino asil Adenosin mono"as"at (AA-A%P dan "os"at organik$
Selanjutn!a Aminoasil Adenosin mono"os"at diikat ole# t-RNA dan diba)a ke ribosom$ Setiap tRNA memiliki tiga basa N dan asam amino, tiga basa N tRNA akan berpasangan dengan tiga basa N mRNA !ang sesuai$ mRNA merupakan susunan kodon !ang panjang$ Setiap tRNA akan menerjema#kan tiga basa$
Setela# tRNA pertama melepaskan diri, datang tRNA selanjutn!a, begitu terus-menerus sampai kodon pada mRNA #abis$ Asam amino !ang terbentuk selama penerjema#an ole# tRNA akan membentuk suatu ikatan$ 0agian basa N pada tRNA !ang menerjema#kan kode !ang diba)a mRNA disebut antikodon$
Sementara itu, tiga bagian basa N pada mRNA tersebut di atas !ang memiliki kode untuk menspesi'kasikan asam amino disebut kodon$ Proses penerjema#an kode !ang diba)a mRNA ole# tRNA disebut translasi$ Asam amino-asam amino akan berjajar membentuk urutan sesuai dengan kode !ang diba)a mRNA se#ingga terbentukla# protein$ Protein tersebut merupakan en5im !ang ber"ungsi mengatur metabolisme sel$
;$ Kode Genetik
Anda tela# mengeta#ui ba#)a dalam DNA terdapat empat basa nitrogen meliputi adenin (A, timin (, sitosin (@, dan guanin (G$ Anda juga tela# mengeta#ui RNA mengandung ; basa nitrogen tersebut, tetapi urasil (? menggantikan timin ($
Nirenberg dan %att#aei (437 mengadakan percobaan untuk memeca#kan masala# kode genetik dengan mencampurkan urasil dengan en5im pembentuk RNA$ Dari percampuran ini di#asilkan RNA !ang #an!a terdiri atas urasil dan dinamakan poli-?rasil (poli-?$ Apabila poli-? dimasukkan ke dalam campuran berbagai asam amino, akan terbentuk rangkaian "enilalanin, !aitu protein !ang terdiri atas satu macam asam amino$
Hal ini merupakan cara manusia pertama kali mampu memeca#kan peristi)a ke#idupan melalui tabung reaksi kimia$ Sampai saat ini pun manusia terus melakukan penelitian untuk mengeta#ui proses-proses !ang terjadi dalam sel mak#luk #idup$ Rumitn!a susunan tubu# mak#luk #idup menunjukkan betapa pandain!a sang Pencipta$ Kita #endakn!a bers!ukur kepada u#an karena diberi akal se#ingga mampu mengungkap ra#asia ke#idupan$
Kode genetik !ang dipakai saat ini !aitu kode !ang tersusun ole# B basa N !ang disebut kodon triplet$ Kodon triplet ini merupakan bagian B basa N !ang terdapat pada mRNA$ Apabila suatu urutan tiga basa memberikan kode untuk satu asam amino, akan terjadi ;B/ 3; kemungkinan kombinasi dari basa se#ingga dapat memperinci 3; macam kode genetika$
Asam amino !ang dikenal sampai saat ini seban!ak :7 macam$ Adan!a 3; macam kodon dan :7 macam asam amino men!ebabkan satu asam amino dapat memiliki lebi# dari satu kodon$ Kodon !ang sesuai untuk setiap asam amino dapat dili#at dalam tabel berikut$
abel Kodon 0eberapa Asam Amino
0asa Pertama
0asa Kedua
0asa Ketiga
?
@
A
G
?
???
??@
??A
??G
P#e
P#e
?@?
?@@
?@A
?@G
Ser
Ser
Ser
Ser
?A?
?A@
?AA
?AG
!r
!r
erm
erm
?G?
?G@
?GA
?GG
@!s
@!s
erm
r!p
?
@
A
G
@
@??
@?@
@?A
@?G
@@?
@@@
@@A
@@G
Pro
Pro
Pro
Pro
@A?
@A@
@AA
@AG
His
His
GluN
GluN
@G?
@G@
@GA
@GG
Arg
Arg
Arg
Arg
?
@
A
G
A
A??
A?@
A?A
A?G
6leu
6leu
6leu
%et
A@?
A@@
A@A
A@G
#r
#r
#r
#r
AA?
AA@
AAA
AAG
AspN
AspN
AG?
AG@
AGA
AGG
Ser
Ser
Arg
Arg
?
@
A
G
G
G??
G?@
G?A
G?G
Ial
Ial
Ial
Ial
G@?
G@@
G@A
G@G
Ala
Ala
Ala
Ala
GA?
GA@
GAA
GAG
Asp
Asp
Glu
Glu
GG?
GG@
GGA
GGG
Gl!
Gl!
Gl!
Gl!
?
@
A
G
Keterangan 8
? / ?rasil
G / Guanin
Ala / Alanin
@!s / @!stein
His / Histidin
Pro / Prolin
r!p / r!pto"an
@ / Sitosin
erm / Kodon terminasi
Arg / Arginin
GluN / Glutamin
6leu / 6soleusin
%et / %et#ionin kodon start
Ser / Serin
!r / !rosin
A / Adenin
AspN / Aspargin
Gl! / Gl!cine
P#e / P#en!lalanin
#r / #reonin
Ial / Ialin
Glu / Glutamat acid
Kode genetik berlaku uni+ersal, artin!a kode !ang sama berlaku untuk semua terjadien5im kesala#an disusunorganisme$ juga keliru 0ila se#ingga !ang penerjema#an, di#asilkan tidak protein sesuai$ !ang Hal ini akan mengakibatkan terjadin!a gangguan metabolisme$ Kekeliruan tRNA mena"sirkan kode-kode genetik !ang diterima dari DNA juga merupakan sala# satu mekanisme mutasi gen$ )))$materisma$com Pengertian DNA J RNA
Asam nukleat adala# polinukleotida !ang terdiri dari unit-unit mononukleotida, jika unit-unit pembangunn!a dioksinukleotida maka asam nukleat itu disebut dioksiribonukleat(DNA dan jika terdiri dari unit-unit mononukleotida disebut asam ribonukleat(RNA$
DNA dan RNA mempun!ai sejumla# si"at kimia dan 'sika !ang sama sebab antara unit-unit mononukleotida terdapat ikatan !ang sama !aitu melalui jembatan "os"odiester antara posisi B suatu mononukleotida dan posisi pada mononukleotida lainn!a(Harpet, 427$
Asam-asam nukleat seperti asam dioksiribosa nukleat (DNA dan asam ribonukleat (RNA memberikan dasar kimia bagi peminda#an keterangan di dalam semua sel$ Asam nukleat merupakan molekul makro !ang memberi keterangan tiap asam nukleat mempun!ai urutan nukleotida !ang unik sama seperti urutan asam amino !ang unik dari suatu protein tertentu karena asam nukleat merupakan rantai polimer !ang tersusun dari satuan monomer !ang disebut nukleotida(Dage, 44:$ Dua tipe utama asam nukleat adala# asam dioksiribonukleat(DNA dan asam ribonukleat(RNA$ DNA terutama ditemui dalam inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetik dan dapat memproduksi atau mereplikasi dirin!a dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk memproduksi organisme itu dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengera#kan sintesis molekul RNA, satu tipe RNA, !aitu messenger RNA(mRNA, meninggalkan inti sel dan mengara#kan tiosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme itu sesuai dengan kode DNA-n!a("essenden, 447$
%eskipun ban!ak memiliki persamaan dengan DNA, RNA memiliki perbedaan dengan DNA, antara lain !aitu(Poedjiati, 44;8
$ 0agian pentosa RNA adala# ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adala# dioksiribosa$
:$ 0entuk molekul DNA adala# #eliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai tunggal !ang terlipat, se#ingga men!erupai rantai ganda$
B$ RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak mengandung timin, sebagai gantin!a RNA mengandung urasil$
;$ *umla# guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian pula jumla# adenin, tidak perlu sama dengan urasil$
Selain itu perbedaan RNA dengan DNA !ang lain adala# dalam #al(Sur!o, 44:8
$ ?kuran dan bentuk
Pada umumn!a molekul RNA lebi# pendek dari molekul DNA$ DNA berbentuk double #eli., sedangkan RNA berbentuk pita tunggal$ %eskipun demikian pada beberapa +irus tanaman, RNA merupakan pita double namun tidak terpili# sebagai spiral$
:$ Susunan kimia
%olekul RNA juga merupakan polimer nukleotida, perbedaann!a dengan DNA !aitu8
a$ Gula !ang men!usunn!a bukan dioksiribosa, melainkan ribosa$
b$ 0asa pirimidin !ang men!usunn!a bukan timin seperti DNA, tetapi urasil$
B$
DNA pada umumn!a terdapat di kromosom, sedangkan RNA tergantung dari macamn!a, !aitu8
a$ RNA d(RNA duta, terdapat dalam nukleus, RNA d dicetak ole# sala# satu pita DNA !ang berlangsung didalam nukleus$
b$ RNA p(RNA peminda# atau RNA t(RNA trans"er, terdapat di sitoplasma$
c$ RNA r(RNA ribosom, terdapat didalam ribosom$
;$ 1ungsin!a
DNA ber"ungsi memberikan in"ormasi atau keterangan genetik, sedangkan "ungsi RNA tergantung dari macamn!a, !aitu8
a$ RNA d, menerima in"ormasi genetik dari DNA, prosesn!a dinamakan transkripsi, berlangsung didalam inti sel$
b$ RNA t, mengikat asam amino !ang ada di sitoplasma$
c$ RNA t, mensintesa protein dengan menggunakan ba#an asam amino, proses ini berlangsung di ribosom dan #asil ak#ir berupa polipeptida$
Ada beberapa cara untuk menentukan DNA dan RNA, !aitu(1rutan and So'a, 4328
$ *aringan #e)an dan alkali #angat
RNA akan terpeca# menjadi komponen-komponen nukleotida !ang larut dalam asam$ DNA sulit dipeca# atau dirusak ole# alkali$
:$ %etode Sc#nider
*aringan dan asam trikloro asetat panas dan diperkirakan DNA dapat diuji ole# reaksi kalorimetri dengan di"enilanin, !ang mana akan bereaksi dengan purin dioksiribosa dan tidak bereaksi dengan purin ribosa$
B$ %etode 1eligen
1uc#sin sul"urous acid akan ber)arna mera# dengan DNA, dan tidak dengan RNA$ Reaksi ini diterapkan untuk mempelajari distribusi RNA dan DNA didalam bagian-bagian sel$
;$ Secara Spektroskopi
Pengaukuran absorbsi ca#a!a ole# RNA dan DNA pada :37nm dimana spektra cincin purin dan pirimidin asam nukleat menunjukkan maksimal$
iga bentuk utama RNA !ang terdapat didalam sel adala# mRNA(messenger RNA, rRNA(ribosa RNA, dan tRNA(trans"er RNA$ iap bentuk RNA ini mempun!ai berat molekul dan komposisi !ang berlainan, tetapi k#as untuk tiap macam bentuk RNA$ Semua RNA terdiri dari rantai tunggal poliribonukleotida$ Pada sel bakteri, #ampir semua RNA ada di dalam sitoplasma$ Disel #ati kira-kira terdapat dalam nukleus(terutama mRNA, sekitar dalam mitokondria, lebi# dari 7 dalam ribosom, dan kira-kira :; dalam strosol
RNA (Asam Ribonukleat
Struktur RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA$ RNA merupakan polimer !ang tersusun dari sejumla# nukleotida$ Setiap nukleotida memiliki satu gugus
"os"at, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N$ Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus "os"at dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida !ang lain$
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus #idroksil tamba#an pada cincin gula ribosa (se#ingga dinamakan ribosa$ 0asa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA$ *adi tetap ada empat pili#an8 adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida$Selain itu, bentuk kon"ormasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi ber+ariasi sesuai dengan tipe dan "ungsin!a$
ipe-tipe RNA
RNA #adir di alam dalam berbagai macam9tipe$ Sebagai ba#an genetik, RNA ber)ujud sepasang pita (6nggris double-stranded RNA, dsRNA$ Genetika molekular klasik mengajarkan adan!a tiga tipe RNA !ang terlibat dalam proses sintesis protein8
$ RNA-kurir (ba#asa 6nggris8 messenger-RNA, mRNA,
:$ RNA-ribosom (ba#asa 6nggris8 ribosomal-RNA, rRNA,
B$ RNA-trans"er (ba#asa 6nggris8 trans"er-RNA, tRNA$
Pada ak#ir abad ke-:7 dan a)al abad ke-: diketa#ui ba#)a RNA #adir dalam berbagai macam bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi$ Dalam pengaturan ekspresi genetik orang sekarang mengenal RNA-mikro
(miRNA !ang terlibat dalam Lperedaman gen& atau gene silencing dan small-inter"ering RNA (siRNA !ang terlibat dalam proses perta#anan ter#adap serangan +irus$
1ungsi RNA
Pada sekelompok +irus (misaln!a bakterio"ag, RNA merupakan ba#an genetik$ 6a ber"ungsi sebagai pen!impan in"ormasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme #idup lain$ Ketika +irus ini men!erang sel #idup, RNA !ang diba)an!a masuk ke sitoplasma sel korban, !ang kemudian ditranslasi ole# sel inang untuk meng#asilkan +irus-+irus baru$
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada "ungsin!a sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme #idup$ Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi$ Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk Mtriplet, tiga urutan basa N, !ang dikenal dengan nama kodon$ Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk ber#enti, monomer !ang men!usun protein$
Penelitian mutak#ir atas "ungsi RNA menunjukkan bukti !ang mendukung atas teori Mdunia RNA, !ang men!atakan ba#)a pada a)al proses e+olusi, RNA merupakan ba#an genetik uni+ersal sebelum organisme #idup memakai DNA$
6ntere"erensi RNA
Suatu gejala !ang baru ditemukan pada peng#ujung abad ke-:7 adala# adan!a mekanisme peredaman (silencing dalam ekspresi genetik$ Kode genetik !ang diba)a RNA tidak diterjema#kan (translasi menjadi protein ole# tRNA$ 6ni terjadi karena sebelum sempat ditranslasi, mRNA dicerna9di#ancurkan ole# suatu mekanisme !ang disebut sebagai Linter"erensi RNA&$ %ekanisme ini melibatkan paling sedikit tiga substansi (en5im dan protein lain$ Gejala ini pertama kali ditemukan pada nematoda @aenor#abditis elegans tetapi selanjutn!a ditemukan pada #ampir semua kelompok organisme #idup$
DNA (Asam Deoksiribonukleat
Asam deoksiribonukleat, lebi# dikenal dengan DNA (ba#asa 6nggris8 deo.!ribonucleic acid, adala# sejenis asam nukleat !ang tergolong biomolekul utama pen!usun berat kering setiap organisme$ Di dalam sel, DNA umumn!a terletak di dalam inti sel$
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebua# sel adala# sebagai materi genetikO artin!a, DNA men!impan cetak biru bagi segala akti+itas sel$ 6ni berlaku umum bagi setiap organisme$ Di antara perkecualian !ang menonjol adala# beberapa jenis +irus (dan +irus tidak termasuk organisme seperti H6I (Human 6mmunode'cienc! Iirus$
Karateristik Kimia
DNA merupakan polimer !ang terdiri dari tiga komponen utama,
$ gugus "os"at
:$ gula deoksiribosa
B$ basa nitrogen, !ang terdiri dari 8
$ Adenina (A
:$ Guanina (G
B$ Sitosina (@
;$ imina (
DNA as structure DNA as structure
Sebua# unit monomer DNA !ang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, se#ingga DNA tergolong sebagai polinukleotida$
Rantai DNA memiliki lebar ::-:; , sementara panjang satu unit nukleotida B,B Q:$ =alaupun unit monomer ini sangatla# kecil, DNA dapat memiliki
jutaan nukleotida !ang terangkai seperti rantai$ %isaln!a, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas ::7 juta nukleotidaQB$
Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus "os"at dan gula !ang berselangseling$ Gula pada DNA adala# gula pentosa (berkarbon lima, !aitu :deoksiribosa$ Dua gugus gula ter#ubung dengan "os"at melalui ikatan "os"odiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainn!a$ Sala# satu perbedaan utama DNA dan RNA adala# gula pen!usunn!aO gula RNA adala# ribosa$
DNA terdiri atas dua untai !ang berpilin membentuk struktur #eliks ganda$ Pada struktur #eliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berla)anan dengan orientasi nukleotida untai lainn!a$ Hal ini disebut sebagai antiparalel$ %asing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, !ang berinteraksi dengan untai DNA satun!a pada #eliks$ Kedua untai pada #eliks ganda DNA disatukan ole# ikatan #idrogen antara basa-basa !ang terdapat pada kedua untai tersebut$ Empat basa !ang ditemukan pada DNA adala# adenin (dilambangkan A, sitosin (@, dari c!tosine, guanin (G, dan timin ($ Adenin berikatan #idrogen dengan timin, sedangkan guanin berikatan dengan sitosin$
Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA !ang digandakan$
Replikasi
Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA$ Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membela# diri$ Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembela#an diri #arus disertai dengan replikasi DNA supa!a semua sel turunan memiliki in"ormasi genetik !ang sama$ Pada dasarn!a, proses replikasi meman"aatkan "akta ba#)a DNA terdiri dari dua rantai dan rantai !ang satu merupakan Lkonjugat& dari rantai pasangann!a$ Dengan kata lain, dengan mengeta#ui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan muda# dibentuk$ Ada beberapa teori !ang mencoba
menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi$ Sala# satu teori !ang paling populer men!atakan ba#)a pada masing-masing DNA baru !ang diperole# pada ak#ir proses replikasiO satu rantai tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA sebelumn!a, sedangkan rantai pasangann!a merupakan rantai !ang baru disintesis$ Rantai tunggal !ang diperole# dari DNA sebelumn!a tersebut bertindak sebagai Lcetakan& untuk membuat rantai pasangann!a$ Proses replikasi memerlukan protein atau en5im pembantuO sala# satu !ang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, !ang merupakan en5im pembantu pembentukan rantai DNA baru !ang merupakan suatu polimer$ Proses replikasi dia)ali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titiktitik tertentu di sepanjang rantai DNA$ Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu ole# en5im #elikase !ang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan en5im girase !ang mampu membuka pilinan rantai DNA$ Setela# cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA !ang suda# terbuka secara lokal tersebut$ Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti ara# membukan!a rantai ganda$ %onomer DNA ditamba#kan di kedua sisi rantai !ang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser$ Hal ini berlanjut sampai seluru# rantai tela# benar-benar terpisa#$
Proses replikasi DNA ini merupakan proses !ang rumit namun teliti$ Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme !ang mencega# terjadin!a kesala#an pemasukan monomer !ang dapat berakibat "atal$ Karena mekanisme inila# kemungkinan terjadin!a kesala#an sintesis amatla# kecil$
Penggunaan DNA Dalam e#nologi$
$ DNA dalam "orensik
6lmu)an "orensik dapat menggunakan DNA !ang terletak dalam dara#, semen, kulit, liur atau rambut !ang tersisa di tempat kejadian keja#atan untuk mengidenti'kasi kemungkinan tersangka, sebua# proses !ang disebut 'ngerprinting genetika atau pemro'lan DNA (DNA pro'ling$ Dalam pemro'lan DNA panjang relati" dari bagian DNA !ang berulang seperti s#ort tandem repeats dan minisatelit, dibandingkan$ Pemro'lan DNA dikembangkan pada 42; ole# genetika)an 6nggrisuntuk Alec mendak)a *ere!s dari@olin ?ni+ersitas
DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masala# riset dan sebagai sebua# cara komputasi$
Riset dalam algoritma pencarian string, !ang menemukan kejadian dari urutan #uru" di dalam urutan #uru" !ang lebi# besar, dimoti+asi sebagian ole# riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebua# urutan !ang besar$ Dalam aplikasi lainn!a seperti editor te.t, ba#kan algoritma seder#ana untuk masala# ini biasan!a mencukupi, tetapi urutan DNA men!ebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan si"at kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumla# kecil dari karakter !ang berbeda$
eori database juga tela# dipengaru#i ole# riset DNA, !ang memiliki masala# k#usus untuk menaru# dan memanipulasi urutan DNA$ Database !ang
dik#ususkan untuk riset DNA disebut database genomik, dam #arus menangani sejumla# tantangan teknis !ang unik !ang di#ubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan, mencari pola !ang berulang, dan pencarian #omologi$
B$ Sejara# NA pertama kali ber#asil dimurnikan pada ta#un 232 ole# ilmu)an S)iss 1riedric# %iesc#er di ubingen, *erman, !ang menamain!a nuclein berdasarkan lokasin!a di dalam inti sel$ Namun demikian, penelitian ter#adap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada a)al abad :7, bersamaan dengan ditemukann!a postulat genetika %endel$ DNA dan protein dianggap dua molekul !ang paling memungkinkan sebagai pemba)a si"at genetis berdasarkan teori tersebut$
Dua eksperimen pada dekade ;7-an membuktikan "ungsi DNA sebagai materi genetik$ Dalam penelitian ole# A+er! dan rekan-rekann!a, ekstrak dari sel bakteri !ang satu gagal men-trans"orm sel bakteri lainn!a kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utu#$ Eksperimen !ang dilakukan Hers#e! dan @#ase membuktikan #al !ang sama dengan menggunakan pencari jejak radioakti" (radioacti+e tracers$
%isteri !ang belum terpeca#kan ketika itu adala#8 bagaimanaka# struktur DNA se#ingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik> Persoalan ini dija)ab ole# 1rancis @rick dan kolegan!a *ames =atson berdasarkan #asil di"raksi sinar-. DNA ole# %aurice =ilkins dan Rosalind 1ranklin$ @rick, =atson, dan =ilkins mendapatkan #adia# Nobel Kedokteran pada 43: atas penemuan ini$ 1ranklin, karena suda# )a"at pada )aktu itu, tidak dapat dianugera#i #adia# ini$
Kon'rmasi ak#ir mekanisme replikasi DNA dilakukan le)at percobaan %eselson-Sta#l !ang dilakukan ta#un 42$
