DNA RNA dan sintesis protein
DNA, RNA, dan SINTESIS PROTEIN
A.
Asam Deoksiribonukleat (DNA)
1. Pengertian DNA
Asam deoksiribonukleat lebih
dikenal dengan singkatan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid),
adalah sejenis biomolekul yang menyimpan dan menyandi instruksi-instruksi
genetika setiap organisme dan banyak jenis virus. Instruksi-instruksi
genetika ini berperan penting dalam pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi
organisme dan virus.DNA merupakan asam nukleat; bersamaan dengan protein dan
karbohidrat, asam nukleat adalah makromolekul esensial bagi seluruh
makhluk hidup yang diketahui.Komponen penyusun DNA diantaranya
gula pentosa (deoksiribosa), Fosfat (PO4-) dan basa nitrogen (guanin (G),
adenin (A), timin (T), atau sitosin (C).
DNA merupakan suatu polimer
nukleotida ganda yang berpilin (double heliks).Setiap nukleotida terdiri dari 1
gugus fosfat, 1 basa nitrogen dan 1 gula pentosa.Gula pentosa yang menyusun DNA
terdiri dari gula deoksiribosa yang kekurangan satu molekul oksigen.Basa
nitrogen yang menyusun DNA terdiri dari purin dan pirimidin. Purin terdiri dari
adenin dan guanin, sedangkan pirimidin terdiri dari sitosin serta timin.
Nukleotida merupakan ikatan antara basa nitrogen dengan gula pentosa.Dalam
organisme hidup, DNA biasanya ditemukan dalam bentuk berpasangan dan terikat
kuat. Dua rantai heliks DNA saling berpilin membentuk double heliks.
2. Ciri-ciri
DNA
Berikut ini ciri-ciri atau
karakteristik DNA diantaranya yaitu:
·
DNA hanya
terdapat dalam kromosom (nukleus).
·
DNA
memiliki bentuk rantai double helix.
·
Kadar
tetap dan fungsi dari DNA adalah untuk mengendalikan faktor genetis serta
sintesis protein.
·
Kandungan
basa nitrogen yang terdapat pada DNA terdiri atas purin (adenin (A) dan guanin
(G)) dan pirimidin (sitosin (S) dan timin (T)).
·
DNA
menggunakan deoksiribosa sebagai komponen gulanya.
3. Fungsi
DNA
Adapun fungsi DNA (Deoxyribonucleic Acid)
diantaranya yaitu:
·
Membawa
informasi genetik
·
Membentuk
RNA
·
Mengontrol
aktivitas sel
·
Berperan
dalam sintetis protein
·
Sebagai
auto katalis atau penggandaan diri
·
Sebagai
heterokatalis atau melakukan sintetis terhadap senyawa lain.
4. Sifat
DNA
Berikut ini sifat-sifat DNA,
diantaranya yaitu
·
Merupakan
material kromosom sebagai pembawa informasi genetik, melalui aktivitas
pembelahan sel.
·
Jumlah
DNA konstan dalam setiap jenis sel dan spesies. Konstan dalam artian tetap dan
tidak berubah jumlahnya. Contohnya Jumlah DNA pada kucing berbeda dengan jumlah
DNA pada Anjing. Begitu pula dengan jumlah DNA pada manusia dan primate berbeda
jumlahnya.
·
Kandungan
DNA dalam sel bergantung pada sifat ploidi (genom) sel atau jumlah kromosom di
dalam sel.
·
Tebalnya
20 Å (Amstrong) dan panjangnya beribu-ribu Å (1 Å = 10^-10 meter).
·
Dapat
melakukan replikasi, yaitu membentuk turunan atau menggandakan diri. DNA hasil replikasi
(DNA anak) memiliki urutan basa yang identik dengan yang dimiliki oleh heliks
ganda parental (DNA induk).
·Pada sel
organisme prokariotik (bakteri), DNA berantai tunggal. Pada sel eukariotik, DNA
berupa heliks (rantai) ganda.
·
Pada suhu
mendekati titik didih atau pada pH yang ekstrim (kurang dari 3 atau lebih dari
10), DNA mengalami denaturasi (membuka). Jika lingkungan dikembalikan seperti
semula, DNA dapat kembali membentuk heliks ganda, disebut renaturasi.
5. Struktur
DNA
Struktur DNA pertama kali ditemukan oleh James
Watson, Francis Crick dan Maurice Wilkins pada tahun 1953.Menurut James Watson
dan Francis Crick (1953), suatu model struktur DNA berupa double helix atau
tangga berpilin ganda. Menurut mereka, struktur DNA diantaranya yaitu:
·
Gula dan
fosfat sebagai rantai atau tangga utama
·
Basa
nitrogen sebagai anak tangga dengan pasangan terpisah, 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 dapat disimpulkan bahwa DNA terdiri atas gula pentosa
(deoksiribosa), fosfat (PO4–) dan basa nitrogen yaitu purin meliputi guanin (G)
dan adenin (A) dan pirimidin yang meliputi timin (T) dan sitosin (C).
6. Replikasi
DNA
Replikasi DNA dilakukan sebelum
sel membelah diri. Replikasi DNA merupakan proses terjadinya penggandaan rantai
ganda dari DNA. Pada prokariota atau makhluk hidup tidak bermembran inti sel
maka replikasi DNA dilakukan secara terus menerus. Berbeda dengan eukariota atau
organisme bersel sangat kompleks yang mengalami replikasi DNA secara teratur
dengan proses mitosis atau meosis.
Penggandaan DNA, biasanya
menggunakan enzim DNA polimerase. Enzim ini mengikat nukleotida-nukleotida
dalam bentuk susunan polimer DNA. Semua proses yang dilakukan secara in vitri
dengan menggunakan suatu proses yang disebut dengan PCR atau reaksi berantai
polymerase.
B.
Asam
ribonukleat (RNA)
1. Pengertian RNA
Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid,
RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam
ekspresi genetik.
Asam ribonukleat atau RNA adalah asam nukleat beruntai
tunggal yang tersusun atas monomer-monomer nukleotida dengan gula ribosa. RNA
merupakan polimer yang disebut polinukleotida. Setiap polinukleotida tersusun
atas monomer-monomer yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas
tiga bagian, yaitu basa nitrogen, gula pentosa, dan gugus fosfat. Basa nitrogen
pada RNA terdidi dari adenin, guanin, sitosin, dan urasil. Urutan basa-basa nitrogen
tersebut dapat mengkode informasi genetik (Campbell dkk. 2010: 93)
RNA atau asam ribosa nukleat merupakan satu dari tiga
makromolekul utama (bersama dengan protein dan DNA) yang memiliki fungsi
penting dalam segala bentuk kehidupan. RNA mempunyai peran sebagai pembawa
bahan genetik serta memainkan peran utama dalam ekspresi gentik. Didalam suatu
gentika molekular, RNA menjadi seuatu perantara antara informasi yang dibawa
DNA serta ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.
2. Ciri Struktur RNA
Molekul RNA mempunyai bentuk yang berbeda dengan DNA. RNA
memiliki bentuk pita tunggal dan tidak berpilin. Tiap pita RNA merupakan
polinukleotida yang tersusun atas banyak ribonukleotida. Tiap ribonukleotida
tersusun atas gula ribosa, basa nitrogen, dan asam fosfat.
Basa nitrogen RNA juga dibedakan menjadi basa purin dan basa
pirimidin. Basa purinnya sama dengan DNA tersusun atas adenin (A) dan guanin
(G), sedangkan basa pirimidinnya berbeda dengan DNA yaitu tersusun atas sitosin
(S) dan urasil (U). Susunan RNA terdiri atas:
1.
Gugus fosfat
2.
Gula pentosa (ula ribosa),
3.
Basa nitrogen.
Basa
nitrogen dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:
·
Basa purin yang tersusun dari Adenin
(A) dan Guanin (G).
·
Basa pirimidin yang tersusun dari
Sitosin (S) dan Urasil (U).
3. Jenis
– jenis RNA
a. RNA
Genetik
RNA genetik hanya dimiliki oleh
organisme tertentu yang tidak memiliki DNA, misalnya virus. Fungsi RNA genetik
sama dengan DNA, yaitu sebagai pewaris sifat dan mampu menyintesis protein.
RNA genetik
memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yakni merupakan molekul genetik yang
secara keseluruhan bertanggung jawab dalam membawa segala materi genetis,
seperti yang dimiliki DNA, seperti pada beberapa jenis virus. Selain sebagai
materi genetic, RNA pulalah yang mengatur aktivitas sel.
b. RNA
Nongenetik
RNA ini terdapat pada organisme yang memiliki DNA sebagai
pewaris sifat. Jadi, baik DNA maupun RNA keduanya terdapat dalam sel-sel
organisme. Fungsi RNA nongenetik tidak sama dengan fungsi RNA.RNA nongenetik
merupakan RNA yang tidak berperan sebagai DNA. RNA nongenetik dimilik oleh
makhluk hidup yang materi genetiknya diatur oleh DNA. Pada makhluk hidup
kelompok ini, di dalam di dalam selnya terdapat DNA dan RNA.
Ada tiga macam RNA nongenetik, yaitu messenger RNA (mRNA),
transfer RNA (tRNA), dan RNA ribosom (rRNA).
a)
Messenger RNA (mRNA)
mRNA disebut juga RNA duta (RNA d) atau RNA kurir. mRNA merupakan RNA
terpanjang yang berbentuk pita tunggal. Fungsi mRNA adalah sebagai pola cetakan
pembentuk polinukleotida atau protein. mRNA juga disebut dengan istilah kodon
karena fungsinya sebagai pembawa kode-kode genetik dari DNA ke ribosom.
tRNA merupakan RNA terpendek dan berperan sebagai penerjemah kodon yang dibawa
oleh mRNA. Fungsi lainnya adalah membawa asam-asam amino ke ribosom untuk
disusun menjadi protein. Bagian tRNA yang dapat berhubungan dengan kodon yang
dibawa oleh mRNA disebut antikodon.
Molekul RNA ribosom terdiri dari 65 sampai 70% dari massa ribosom (yang
bertanggung jawab untuk sintesis protein). Ribosom merupakan organel yang
sangat besar; ribosom prokariotik memiliki berat molekul sekitar 2,5 juta,
sedangkan eukariotik ribosom memiliki berat molekul sekitar 4 juta. Sebagai
catatan penelitian asli pada ribosom digunakan relatif teknik mentah yang tidak
dapat mengukur ukuran dalam hal berat molekul. Sebaliknya ukuran partikel
ribosom dan komponen mereka diukur dengan tingkat mereka sedimentasi (gerakan
didorong oleh percepatan gravitasi atau percepatan sentrifugal). Sedimentasi
merupakan fungsi dari ukuran, bentuk, dan kepadatan, dengan objek yang lebih
besar cenderung sedimen lebih cepat daripada yang lebih kecil.
Molekul mRNA mengandung urutan coding untuk protein.
Molekul-molekul mRNA dapat bervariasi dalam ukuran, dengan transkrip eukariotik
termasuk terbesar asam ribonukleat yang dikenal. Hal ini paling jelas sebelum
splicing intron, karena banyak transkrip melebihi 100 kb panjangnya.
b)
Transfer RNA (tRNA)
tRNA adalah tempat molekul ~ 75 yang mengusung asam amino.
tRNA diperkirakan memiliki struktur tersier umum (struktur berdasarkan analisis
difraksi sinar-X ditampilkan di bawah). Analisis urutan tRNA menunjukkan
struktur sekunder daun semanggi yang dibentuk oleh daerah basis pairing antara
bagian untai RNA, dengan daun semanggi ini melipat ke dalam struktur tiga
dimensi.
c)
RNA ribosom (rRNA)
rRNA merupakan RNA dengan jumlah terbanyak. Strukturnya berupa pita tunggal
yang tidak bercabang dan fleksibel. rRNA diduga mempunyai fungsi menyusun
ribosom dan membantu dalam proses sintesis protein.
Ukuran objek yang diukur dalam satuan Svedberg. Ribosom
prokariotik 70 partikel S, dengan masing-masing terdiri dari besar (50 S) dan
kecil (30 S) subunit. Ribosom eukariotik 80 S partikel, terdiri dari besar (60
S) dan kecil (40 S) subunit. Unit Svedberg adalah tidak aditif untuk partikel
ukuran; hal ini disebabkan efek dari bentuk pada sedimentasi.
Ribosom eukariotik 40S berisi 1 rRNA (18 S rRNA = 1.900
basis) dan sekitar 35 protein yang berbeda. ribosom 60S berisi 3 rRNA (5 S =
120 basis, 5,8 S = 160 basa, dan 28 S = 4700 basis), dan sekitar 50 protein.
rRNA 5 S memiliki sendiri gen; yang lainnya disintesis sebagai transkrip
tunggal yang kemudian dibelah untuk melepaskan molekul RNA matang yang menjadi
bagian dari ribosom.
Sampai relatif baru-baru ini, diasumsikan bahwa RNA ribosom
melakukan fungsi sebagian besar struktural. Namun, data yang lebih baru sangat
menunjukkan bahwa rRNA bertindak sebagai enzim, protein yang bertindak sebagai
perancah struktural. Data ini mencakup hasil dari resolusi tinggi baru-baru ini
(2,4 Å) difraksi sinar-X struktur subunit besar dan resolusi rendah (5 Å)
struktur lengkap ribosom dari bakteri Haloarcula marismortui.
4. Fungsi
dan Peranan RNA
Menurut Suryo (1996), pada
sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik, ia
berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme
hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke
sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk
menghasilkan virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA
terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses
ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran
ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses
transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk ‘triplet’, tiga urutan
basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam
amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.
Jika dilihat dari jenis-jenis RNA,
masing-masing RNA ini memiliki fungsinya sendiri. mRNA mempunyai fungsi
menerima informasi genetik dari DNA, tRNA mempunyai fungsi membawa asam amino
yang terdapat dalam sitoplasma, rRNA mempunyai fungsi menyediakan tempat untuk
sintesa protein.
Dalam bebrapa kelompok virus
(misalnya bakteriofag), RNA adalah bahan genetik. Yang mempunyai fungsi untuk
menyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Saat
virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawa masuk ke sitoplasma sel korban,
lalu ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus yang baru.
Tetapi, peran yang penting dari RNA
ada pada fungsinya sebagai perantara antara DNA serta protein dalam proses
ekspresi genetik sebab ini berlaku untuk seluruh organisme
hidup. Dalam peranan
ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses
transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk “triplet”, tiga urutan
basa N, dikenal dengan kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (kode
untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.
Sebuah penelitian mutakhir atas
fungsi RNA menunjukan bukti yang mendukung atas teori “dunia RNA”, yang
mengatakan bahwa pada awal suatu proses evolusi, RNA adalah bahan genetik
universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
5. Peran
Fungsi RNA antara lain
1. Perantara
antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik .Karena ini berlaku untuk
semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode
urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini
tersusun dalam bentuk ‘triplet’, tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama
kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti),
monomer yang menyusun protein. RNA merupakan bahan genetik universal sebelum
organisme hidup memakai DNA.
2. Sebagai
molekul genetik yang secara keseluruhan bertanggung jawab dalam membawa segala
materi genetis.
3. Bagi
virus RNA merupakan bahan genetik dan berfungsi sebagai penyimpan informasi
genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain.
4. RNA
berfugsi sebagai enzim (ribozim) yang dapat mengkalis formasi RNA nya sendiri
atua molekul RNA lain.
5. Asam
ribonukleat atau RNA berperan sebagai pembawa bahan genetik dan memainkan peran
utama dalam ekspresi genetik. Dalam genetika molekular, RNA menjadi perantara
antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam
bentuk protein.
6. Didalam
RNA terdiri dari fospor dalam bentuk fosfat. Adapun kandungan fospor terdapat
hampir di seluruh bhan makanan yag mengandung protein seperti ayam, tempe,
keju, susu dll.
7. RNAd
bertugas atau berfungsi menerima informasi/ keterangan genetik dari DNA. Proses
ini dinamakan Trasnkripsi dan berlangsung dalam sel;
8. RNAp
berfungsi mngikat asam amino yang terdapat dalam sitoplasma. Sebelum dapat
diikat oleh RNAp asam amino bereaksi dahulu dengan ATP (adenosin tripospat)
agar berernergi dan aktif. RNAp membawa asam amino yang diikat itu ke ribosom
disinilah berlangsung perubahan informasi genetik yang dinyatakan oleh urutan
basa dari RNAd keurutan asam amino dalam protein yang dibentuk. Proses ini
dinamakan translasi;
9. RNAr
berfungsi mensintesis protein dengan menggunakan bahan asam amino. Proses ini
berlangsung didalam ibosom dan hasil akhir berupa polipeptida.
6. Interferensi
RNA
Sebuah gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20
merupakan mekanisme peredaman (silencing) dalam ekspresi genetik. Kode genetik
yang dibawa RNA tidak diterjemahkan (translasi) menjadi protein oleh tRNA. Hal
itu terjadi disebabkan belum sempatnya ditranslasi, mRNA dihancurkan/dicerna
oleh suatu mekanisme yang dibuat sebagai “interfrensi RNA”. Mekanisme tersebut
melibatkan sedikitnya tidak substansi (enzim dan protein lain).
Interferensi RNA (RNAi, dari RNA interference) merupakan
salah satu mekanisme pada sel hidup untuk mengendalikan aktivitas gen. Karena
pertama kali ia diketahui sebagai suatu proses untuk “mementahkan” hasil
transkripsi sehingga translasi tidak dapat berlangsung, ia pernah dikenal
sebagai mekanisme peredaman gen pascatranskripsi (post-transcriptional gene
silencing, PTGS).
Dalam RNAi terlibat dua jenis RNA berukuran kecil – miRNA
dan siRNA – yang berperan penting. Kedua RNA berukuran kecil ini dapat
berikatan dengan RNA lain (yang komplementer dengan urutan basanya) sehingga
“mengganggu” (meng-interferensi) proses yang melibatkan RNA tersebut, misalnya
dengan mencegah terbentuknya protein/enzim. Peran penting interferensi RNA
mencakup sistem pertahanan terhadap informasi genetik asing (dari virus dan
transposon), mengatur proses perkembangan, dan dalam sejumlah aspek ekspresi
gen lainnya.
7. Sintesis
RNA Dalam Sel
Enzim yang diperlukan dalam transkripsi DNA menjadi RNA
adalah RNA polymerase. Reaksi enzimatik tersebut menghasilkan polimerase RNA
dan ribonukleotida. Sekuen nukleotida pada DNA merupakan templat atau cetakan
untuk membuat sekuen nukleotida pada RNA. RNA polimerase ada yang tidak
membutuhkan templat atau cetakan seperti poli (A) polimerase yang penting dalam
ekspresi gen. Penambahan nukleotida pada saat sintesis RNA mengikuti aturan
pasangan basa: A berpasangan dengan U; G berpasangan dengan C. Setiap
penambahan satu nukleotida, ß- dan γ-fosfat dihilangkan dari nukleotida yang
baru datang, dan gugus hidroksil dihilangkan dari ujung 3-karbon pada
nukleotida, sama seperti polimerisasi DNA.
RNA polimerase merupakan komponen pusat dari kompleks
inisiasi transkripsi. Setiap kali suatu gen di transkrip, suatu kompleks baru
digabungkan segera pada daerah upstream dari gen. Kompleks inisiasi disusun
pada posisi yang sesuai dan tidak pada sembarang tempat di genom karena lokasi
target ditandai dengan sekuen nukleotida khusus yang disebut promotor yang
hanya terdapat di daerah upstream dari gen. Promotor bakteria dapat langsung
dikenali oleh enzim RNA polimerase, tetapi pada eukariot dan archaea suatu
protein intermediet yang mengikat ke DNA diperlukan dan membentuk platform
tempat RNA polimerase mengikat.
Tahapan selanjutnya yaitu pemrosesan prekursor RNA.
Kebanyakan RNA, terutama pada eukariot, awalnya disintesis sebagai prekursor
atau pre-mRNA yang harus diproses sebelum bisa menjalankan fungsinya. Berikut
ini adalah garis besar pemrosesan pre-RNA.
Modifikasi akhir terjadi selama sintesis mRNA eukariot dan
archaea yang umumnya dengan penambahan nukleotida pada ujung 5′ yang disebut
cap dan ekor poli A pada ujung 3′. Keduanya terlibat dalam penggabungan
kompleks inisiasi translasi dari mRNA ini.
Splicing adalah penghilangan intron dari prekursor RNA.
Banyak gen-gen pengkode protein pada eukariot mengandung intron dan intron ini
dikopi saat gen di transkrip. Intron dihilangkan dari pre-mRNA dengan reaksi
pemotongan dan penggabungan. Pre-mRNA yang tidak mengalami penghilangan intron
membentuk fraksi RNA nuklear yang disebut heterogenous nuclear RNA (hnRNA).
Beberapa pre-rRNA dan pre-tRNA eukariot juga mengandung intron, sama seperti
transkrip pada archaea, tetapi hal tersebut jarang terdapat pada bakteri.
Pemotongan merupakan peristiwa yang penting dalam pemrosesan
rRNA dan tRNA. Kebanyakan diantaranya awalnya disintesis dari unit transkripsi
yang mengkhususkan diri pada lebih dari satu molekul. Oleh karena itu, pre-rRNA
dan pre-tRNA harus dipotong kecil-kecil untuk menghasilkan RNA yang matang.
Tipe pemrosesan ini terdapat baik pada prokariot maupun eukariot. Modifikasi
kimia dilakukan pada rRNA, tRNA, dan mRNA. rRNA dan tRNA pada semua organisme
dimodifikasi dengan penambahan gugus kimia baru yang ditambahkan ke nukleotida
tertentu dalam setiap RNA. Modifikasi kimia mRNA disebut RNA-editing, seperti
yang terlihat pada bermacam-macam eukariot.
Pemrosesan mRNA mempunyai pengaruh yang penting pada
komposisi transkriptom. RNA editing, sebagai contoh, dapat menghasilkan suatu
pre-mRNA tunggal yang diubah menjadi dua mRNA berbeda yang mengkode protein
yang sangat berbeda. Peristiwa itu nampaknya tidak umum, tetapi splicing
alternatif, dimana satu pre-mRNA menghasilkan dua atau lebih mRNA dengan cara
penggabungan exon dengan kombinasi yang berbeda sangat umum terjadi. Dengan
mekanisme ini, jumlah gen yang sedikit bisa menghasilkan protein yang lebih
banyak
Perbedaan
DNA dan RNA
Molekul
DNA
·
Terdapat dalam nukleus, mitokondria,
dan kloroplas
·
Berupa rantai ganda
·
Kadarnya tidak dipengaruhi oleh
kecepatan sintesis protein
·
Basa nitrogennya adalah adenin (A),
guanin (G), sitosin (C), dan timin (T)
·
Gula penyusunnya adalah
deoksiribosa, yaitu ribosa yang kekurangan satu atom oksigen.
Molekul
RNA
·
Terdapat dalam nukleus, sitoplasma,
dan ribosom
·
Strukturnya berupa rantai tunggal
·
Kadarnya dipengaruhi kecepatan
sintesis protein
·
Basa nitrogennya adalah adenin (A), guanin
(G), sitosin (C), dan urasil (U)
·
Gula penyusunnya adalah ribosa.
C. SINTESIS
PROTEIN
1. Pengertian
sintesis protein
Sintesis protein (disebut
juga biosintesis protein) adalah proses pembentukan
partikel protein dalam bahasan biologi molekuler yang didalamnya
melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA.
Dalam proses sintesis
protein, molekul DNA adalah sumber pengkodean asam
nukleat untuk menjadi asam amino yang menyusun protein tetapi
tidak terlibat secara langsung dalam prosesnya.Molekul DNA pada suatu
sel ditranskripsi menjadi molekul RNA.
Molekul RNA inilah
yang ditranslasi menjadi asam amino sebagai penyusun protein. Dengan demikian molekul RNA lah yang terlibat secara langsung dalam
proses sintesis protein.
Hubungan antara molekul DNA,
RNA, dan asam amino dalam proses pembentukan protein dikenal dengan istilah
"Dogma sentral biologi” yang dijabarkan dengan rangkaian proses DNA
membuat DNA dan RNA, RNA membuat protein, yang dinyatakan dalam persamaan DNA
>> RNA >> Protein. Seperti kebanyakan dogma, terdapat
pengecualian pada proses pembentukan protein berdasarkan bukti-bukti yang
ditemukan setelahnya, sehingga dogma ini akhirnya disebut sebagai aturan.
2. Proses sintesis
Tiga aspek penting dalam
mekasnisme sintesis protein adalah:
(1) lokasi berlangsungnya
sintesis protein pada sel;
(2) mekanisme berpindahnya
Informasi atau hasil transformasi dari DNA ke tempat terjadinya sintesis
protein; dan
(3) mekanisme asam amino
penyusun protein pada suatu sel berpisah membentuk protein-protein yang
spesifik.
Sintesis protein berlangsung
di dalam ribosom (juga nukleus) dengan menghasilkan protein yang non-spesifik
atau sesuai dari mRNA yang di translasi.
ISTILAH-ISTILAH
·
DNA
Asam deoksiribonukleat lebih dikenal dengan
singkatan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid),
adalah sejenis biomolekul yang menyimpan dan menyandi instruksi-instruksi
genetika setiap organisme dan banyak jenis virus. Instruksi-instruksi
genetika ini berperan penting dalam pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi organisme
dan virus.DNA merupakan asam nukleat; bersamaan dengan protein dan
karbohidrat, asam nukleat adalah makromolekul esensial bagi seluruh
makhluk hidup yang diketahui.
·
NUKLEOTIDA
Nukleotida
adalah senyawa organik yang berperan sebagai monomer penyusun polimer asam
nukleat, asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Keduanya
adalah biomolekul penting yang menyusun makhluk hidup dibumi. Nukleotida adalah blok pembangun asam nukleat.
Nukleotida tersusun dari tiga subunit gugus basa nitrogen heterosiklik (basa
nukleotida), gula pentosa (ribosa atau deoksiribosa) dan setidaknya satu gugus
fosfat.
Nukleosida
adalah senyawa yang tersusun dari gugus basa nitrogen heterosiklik dan gula
pentosa.Karena itu, nukleotida adalah tersusun dari nukleosida dan gugus
fosfat. Nukleotida
mempunyai peran penting dalam metabolisme di tingkat dasar dan selular. Dalam
eksperimental biokimia, nukleotida bisa bereaksi dengan radionuklida untuk
membentuk radionukleotida. Proses ini dinamakan radiolabel dan sangat penting
untung mengeksplorasi mekanisme reaksi kimia.
·
BIOPOLIMER
Biopolimer,
juga dikenal sebagai polimer organik, ialah polimer alami.Kanji, protein dan
peptida, serta DNA dan RNA ialah contoh biopolimer, di mana unit monomernya
berturut-turut adalah glukosa, asam amino, serta asam nukleat.Komposisi kimia
tepat dan urutan di mana unit-unit disusun dinamakan struktur utama
polimer.Banyak biopolimer "berlipat" menjadi bentuk-bentuk tertentu,
yang dapat menentukan fungsi biologi biopolimer.Biologi struktural adalah
bidang penyelidikan bentuk-bentuk biopolimer.
·
HELIKS GANDA
 |
Dalam biologi molekuler, istilah double helix mengacu pada struktur yang dibentuk oleh molekul berantai ganda dari asam nukleat seperti DNA.Struktur heliks ganda dari kompleks asam nukleat muncul sebagai konsekuensi dari struktur sekundernya, dan merupakan komponen mendasar dalam menentukan struktur tersiernya. Istilah memasuki budaya populer dengan publikasi pada tahun 1968 dari The Double Helix: A Personal Account of Discovery of Structure of DNA oleh James Watson.
Biopolimer
heliks ganda DNA dari asam nukleat, disatukan oleh nukleotida yang berpasangan
menjadi satu. Dalam B-DNA, struktur heliks ganda paling umum ditemukan di alam,
heliks ganda adalah tangan kanan dengan sekitar 10-10,5 pasangan basa per
putaran. Struktur heliks ganda dari DNA mengandung alur utama dan alur
minor.Dalam B-DNA alur utama lebih lebar daripada alur minor.Karena perbedaan
lebar alur utama dan alur minor, banyak protein yang berikatan dengan B-DNA
melakukannya melalui alur utama yang lebih luas.
·
POLINUKLEOTIDA
Polinukleotida
adalah biopolimer yang tersusun atas 13 atau lebih monomer nukleotida yang
terikat dalam suatu rantai secara kovalen.DNA dan RNA didalam tubuh organisme
merupakan contoh dari polinukleotida dengan fungsi yang sangat penting bagi
organisme.Polinukleotida tersusun atas rantai polimer dari subunit gula-fosfat
basa identik, yang merupakan penyusun penting dari DNA.Informasi herediter
disimpan dalam asam nukleat, DNA dan RNA.Asam nukleat alami bersifat polimer,
terdiri dari monomer yang dikenal sebagai nukleotida, dan karenanya istilah
"polinukleotida" dapat digunakan untuk merujuk pada DNA dan RNA.
Informasi dikodekan dalam urutan nukleotida dalam polimer ini sebagai saluran
spesifik yang didefinisikan sebagai gen. Informasi diteruskan ke keturunan
dengan replikasi dan diubah menjadi produk protein dengan transkripsi /
terjemahan, yakni proses yang dikenal sebagai ekspresi gen.
·
ADENIN
Adenina
adalah salah satu dari dua basa N purina yang digunakan dalam membentuk
nukleotida dari asam nukleat DNA dan RNA. Pada DNA, adenina (A) berikatan
dengan timina (T) melalui dua ikatan hidrogen untuk membantu menstabilkan
struktur asam nukleat. Pada RNA berberkas ganda (dsRNA), adenin berikatan
dengan urasil (U).
Bersama
dengan gula ribosa adenin membentuk nukleosida yang disebut adenosina,
sementara bersama dengan deoksiribosa adenin membentuk
deoksiadenosina.Adenosina dapat berikatan dengan gugus fosfat anorganik
(PO43-).Jika mengikat satu gugus fosfat dinamakan adenosina monofosfat (AMP),
dua gugus fosfat dinamakan adenosina difosfat (ADP), dan tiga gugus fosfat
dinamakan adenosina trifosfat (ATP).ATP merupakan salah satu senyawa penting
dalam metabolisme semua organisme hidup sebagai pembawa energi kimia untuk
berbagai reaksi biokimiawi. Pada teknik PCR, deoksiadenosina trifosfat (dATP)
merupakan satu dari empat nukleotida bebas yang perlu disediakan sebelum proses
dimulai.
·
TIMIN
Timina atau 5-metilurasil
merupakan salah satu dari dua basa N pirimidina yang menyusun DNA.RNA tidak
memiliki timina dan, urasil menggantikan posisinya. Pada DNA yang
"berpilin ganda", timina akan berikatan dengan adenina melalui dua
ikatan hidrogen untuk membentuk struktur yang stabil.
·
GUANIN
Guanina
merupakan satu dari dua basa N purina yang menyusun DNA dan RNA. Dalam DNA
pilin ganda, guanina berikatan dengan sitosina melalui tiga ikatan hidrogen.
Guanina membentuk nukleosida bersama dengan gula ribosa yang dinamakan
guanosina. Bentuk deoksiguanosina yang berikatan dengan tiga gugus fosfat
anorganik (dGTP) merupakan salah satu bahan baku dalam teknik PCR.
·
SITOSIN
Sitosina
(bahasa Inggris: Cytosine; disingkat "C") merupakan satu dari dua
basa nitrogen pirimidina yang dimiliki DNA dan RNA. Nukleosida ribosanya
dinamakan sitidina dan nukleosida deoksiribosanya dinamakan
deoksisitidina.Sitosina berikatan dengan guanina pada DNA pilin ganda melalui
tiga ikatan hidrogen.
·
PURIN
Purina
adalah sebuah senyawa organik heterosiklik aromatik, yang terdiri dari cincin
pirimidina dan cincin imidazola yang bergandeng sebelahan.Purina merupakan
salah satu dari dua grup basa nitrogen.Purina, termasuk purina-purina
bersubstitusi dan berbagai tautomernya, adalah heterosiklik bernitrogen yang
paling banyak tersebar di alam.
Purina
dan Pirimidina merupakan dua golongan yang membentuk nitrogen basa- nitrogen
basa, termasuk kedua golongan basa nukleat.Dua dari keempat deoxyribonucleotide
dan dua dari keempat ribonucleotide, yang merupakan bahan bangunan pokok dari
DNA dan RNA, adalah Purina.
·
PIRIMIDIN
Pirimidina
(bahasa Inggris: Pyrimidine) adalah suatu senyawa organik heterosiklik aromatik
yang mirip dengan piridina. Satu dari tiga diazina (senyawa heterosiklik enam
karbon dengan dua nitrogen pada cincin), mempunyai nitrogen pada posisi 1 dan 3
dalam cincin.Kedua diazina lain adalah pirazina (nitrogen pada posisi 1 dan 4)
dan piridazina (pada posisi 1 dan 2). Dalam asam nukleat, ketiga tipe basa
nukleotida merupakan derivat pirimidin yaitu: sitosina (=cytosine) (C), timina
(T), dan urasil (U).
·
NUKLEOSIDA
Nukleosida
merupakan sebutan untuk bagian dari nukleotida tanpa gugus fosfat.Dengan
demikian, nukleosida tersusun dari gula ribosa atau deoksiribosa dan basa
nitrogen.
Nukleosida
merupakan kerangka dasar bagi terbentuknya AMP, ADP, dan ATP. Proses pembentukan
ketiga senyawa pembawa energi kimia ini biasanya terjadi di mitokondria sebagai
bagian dari reaksi katabolisme/respirasi.
·
RNA
Asam
ribonukleat (ARN, bahasa Inggris: ribonucleic acid, RNA) adalah molekul polimer
yang terlibat dalam berbagai peran biologis dalam mengkode, dekode, regulasi,
dan ekspresi gen. RNA dan DNA adalah asam nukleat, dan, bersama dengan protein
dan karbohidrat, merupakan empat makromolekul utama yang penting untuk semua
bentuk kehidupan yang diketahui. Seperti DNA, RNA dirakit sebagai rantai
nukleotida, tetapi tidak seperti DNA, RNA lebih sering ditemukan di alam
sebagai untai tunggal yang melipat ke dirinya sendiri, daripada untai ganda
berpasangan. Organisme seluler menggunakan RNA duta (bahasa Inggris: messenger
RNA, mRNA) untuk menyampaikan informasi genetik (menggunakan huruf G, U, A, dan
C untuk menunjukkan basa nitrogen guanin, urasil, adenin, dan sitosin (bahasa
Inggris: cytosine)) yang mengarahkan sintesis protein spesifik. Banyak virus
mengkodekan informasi genetik mereka menggunakan genom RNA.
·
rRNA
rRNA (ribosome-Ribonucleic Acid)
atau Asam Ribonukleat ribosomal adalah komponen struktural dari ribosom. rRNA membentuk
sekitar 65% bobot ribosom. Molekulnya berupa pita tunggal dan tidak bercabang,
serta mempunyai tempat basa-basa komplementernya membentuk pasangan-pasangan,
tetapi tidak berupa heliks ganda.
Fungsi dari rRNA adalah sebagai mesin perakit yang
bergerak ke satu arah sepanjang mRNA dalam sintesis protein. rRNA bersama
dengan protein akan membentuk struktur ribosom yang mengkoordinasikan
pengkopelan berurutan molekul tRNA dengan seri kodon mRNA.
·
tRNA
Transfer RNA
(transfer-Ribonucleic acid) atau asam ribonukleat transfer adalah molekul yang
menginterpretasikan pesan genetik berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul
mRNA dengan cara mentransfer asam-asam amino ke ribosom dalam proses translasi.
Dengan kata lain, tRNA merupakan molekul pembawa asam-asam amino yang akan
disambungkan menjadi rantai polipeptida.
tRNA berfungsi sebagai penginterpretasi antara asam
nukleat dan bahasa protein dengan cara memilih dan membawa asam amino spesifik
dan mengenali kodon yang tepat pada mRNA. Fungsi lain tRNA adalah membawa asam
amino ke ribosom untuk dipolimerisasi membentuk rantai polipeptida.
tRNA dan
rRNA adalah molekul RNA yang bukan genom (bukan molekul yang diterjemahkan).
Struktur primer tRNA merupakan rantai nukleotida linear dengan ukuran panjang
73 sampai 93 nukleotida dengan berat molekul total antara 25 sampai 30 kilo
dalton. Pada molekul tRNA terdapat jenis-jenis basa yang tidak umum atau
termodifikasi.Misalnya pseudourasil dan dihidrourasil yang merupakan modifikasi
dari basa urasil.
·
mRNA
merupakan RNA yang urutan basanya komplementer
(berpasangan) dengan salah satu urutan basa rantai DNA. Panjang pendeknya mRNA
berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun.
Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan
kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang bersangkutan.
mRNA berfungsi sebagai cetakan untuk biosintesis
polipeptida atau protein. Adapun fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode
genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. mRNA berikatan
dengan ribosom dalam sitoplasma dan akan menentukan struktur primer suatu
protein. Asal mRNA disintesis dari DNA dalam bahan genetik di nukleus.
Poliribonukleotida ini dicetak oleh salah satu pita DNA yang berlangsung dalam
nukleus, dan kemudian dikirim ke ribosom dalam sitoplasma.
·
TRANSKIPSI
Dalam
genetika, transkripsi (bahasa Inggris: transcription) adalah pembuatan RNA
terutama mRNA dengan menyalin sebagian berkas DNA oleh enzim RNA polymerase.
Transkripsi merupakan bagian dari rangkaian ekspresi genetik.Pengertian asli
"transkripsi" adalah alih aksara atau penyalinan.Di sini, yang
dimaksud adalah mengubah "teks" DNA menjadi RNA.Sebenarnya, yang
berubah hanyalah basa nitrogen timina di DNA yang pada RNA digantikan oleh
urasil.
·
TRANSLASI
Translasi
dalam genetika dan biologi molekular adalah proses penerjemahan urutan
nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang
menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan Translasi merupakan
dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi
pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi.Molekul mRNA yang
merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca
terbuka.mRNA membawa informasi urutan asam amino.
DAFTAR PUSTAKA
Komentar
Posting Komentar