BAB I
Pendahuluan
1. Latar Belakang
Gagasan bahwa setiap organisme memiliki kode genetik yang unik
yang akan diteruskan ke generasi mendatang adalah hipotesis jauh
sebelum mekanisme yang sebenarnya, atau memang sumber, informasi
diwariskan seperti disepakati. Setelah Mendel (1857) menunjukkan
bahwa karakteristik fenotipik bisa ditransfer dari orang tua kepada
keturunannya, Fred Griffith ditetapkan pada 1928 untuk menemukan
bukti bahwa molekul bertanggung jawab untuk menjaga dan mengirimkan
informasi ini adalah DNA. Hal ini kemudian dikonfirmasi oleh
percobaan yang dilakukan secara meyakinkan oleh Avery dan
(kemudian) oleh Hershey & Chase, menetapkan bahwa DNA memang
diwariskan gudang informasi. Dari penegasan dan pengetahuan bahwa
RNA adalah prekursor langsung untuk protein, Francis Crick
diusulkan dalam kertas 1954 - dan kembali dalam 1970 - merumuskan
diagram alir yang telah menjadi dikenal sebagai dogma sentral dari
biologi molekuler: DNA ke RNA untuk Protein.
Penemuan-penemuan modern telah menyoroti bahwa aliran informasi
genetik jauh lebih dinamis. Sebagai contoh, beberapa RNA tidak kode
untuk protein dan malah ditakdirkan untuk tetap menjadi RNA
nukleotida. Jenis ini dikenal sebagai RNA fungsional atau ncRNA -
yaitu non-coding - seperti tRNA dan rRNA. Selain itu, ribozim dapat
bertindak sebagai katalis, melakukan sendiri 'protein' fungsi tanpa
pernah menyelesaikan rute sekuensial semua cara untuk protein.
Perpanjangan modern dogma adalah bahwa RNA juga dapat bertindak
sebagai template untuk sintesis DNA. Proses ini dikenal sebagai
reverse transkripsi yang menggunakan enzim reverse transcriptase
dan telah terbukti ada di retrovirus. Temuan ini penting untuk
pengembangan teori karena menegaskan postulasi Crick bahwa RNA bisa
kembali ke DNA dan lebih lanjut memperluas pemahaman kita tentang
konsep pusat.
2. Rumusan Masalah
a. DNA dan RNA
b. Perbedaan DNA dan RNA
c. Dogma Centra
3. Tujuan
a. Mengetahui seputar DNA dan RNA
b. Perbedaan DNA dan RNA
c. Arti Dogma Centa
BAB II
Pembahasan
1. DNA
Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal
denganDNA(bahasaInggris:deoxyribonucleicacid), adalah sejenisasam
nukleatyang tergolongbiomolekulutama penyusunberat
keringsetiaporganisme. Di dalamsel, DNA umumnya terletak di
dalaminti sel.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah
sebagaimateri genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi
segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di
antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenisvirus(dan
virus tidak termasuk organisme) sepertiHIV(Human Immunodeficiency
Virus).
1.1. Sejarah DNA
DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh
ilmuwan SwissFriedrich MiescherdiTubingen,Jerman, yang
menamainyanucleinberdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun
demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai
pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat
genetikaMendel. DNA danproteindianggap dua molekul yang paling
memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori
tersebut.
Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai
materi genetik. Dalam penelitian olehAverydan rekan-rekannya,
ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transformsel bakteri
lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan
utuh.Eksperimenyang dilakukanHersheydanChasemembuktikan hal yang
sama dengan menggunakanpencari jejak radioaktif(bahasa
Inggris:radioactive tracers).
Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: "bagaimanakah
struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik".
Persoalan ini dijawab olehFrancis Crickdan koleganyaJames
Watsonberdasarkan hasildifraksisinar Xpada DNA olehMaurice
WilkinsdanRosalind Franklin.
Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan
DNA sebagaipolimeryang terdiri dari 4basadariasam nukleat, dua dari
kelompokpurina:adenina dan guanina; dan dua lainnya dari
kelompokpirimidina:sitosina dan timina. Keempatnukleobasatersebut
terhubung denganglukosa fosfat.[5]
Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul
DNA berbentukheliksyang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak
antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan
bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA.
Setelah diketahui bahwadiameterheliks DNA sekitar 2 nm, baru
diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai
heliks.
Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiahNobel
Kedokteranpada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat
pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.
Konfirmasi akhir mekanismereplikasi DNAdilakukan lewatpercobaan
Meselson-Stahlyang dilakukan tahun 1958.
1.2. Struktur DNA
Blok bangunan DNA adalah molekul yang disebut nukleotida, yang
terdiri dari gula deoksiribosa (gula 5-karbon), sebuah basa
nitrogen yang melekat pada gula, dan gugus fosfat. Ada empat jenis
molekul nukleotida tergantung pada jenis basa nitrogen terpasang.
Keempat nukleotida (dan basa nitrogen masing-masing) adalah:
AdenosineAdenosine (Adenin)ThymidineThymidine
(Timin)GuanosineGuanosine (Guanin)CytidineCytidine (Sitosin)
Sitosin dan timin adalah pirimidin, sejenis molekul heterosiklik
beranggota enam. Di sisi lain, adenin dan guanin adalah purin, yang
merupakan molekul dua cincin yang terdiri dari cincin pirimidin dan
cincin imidazol. Ini nukleotida dihubungkan melalui gugus fosfat
dan gugus gula untuk membentuk untai tunggal dari molekul DNA.
Kelompok fosfat satu nukleotida dan gugus hidroksil dari nukleotida
yang berdekatan terhubung melalui ikatan fosfodiester. gugus Gula
dan gugus fosfat membentuk tulang punggung masing-masing untai DNA.
Setiap untai memiliki ujung 5 fosfat dan 3 hidroksil akhir.
Helix ganda DNA terdiri dari dua untai komplementer yang
berjalan anti-sejajar satu sama lain. Satu untai berjalan di arah 5
3, sedangkan lainnya berjalan ke arah anti-paralel 3 5. Ini untai
melekat satu sama lain melalui ikatan hidrogen yang terjadi antara
purin dan pirimidin untai berlawanan. Pasangan adenin dengan timin
melalui ikatan ganda (A = T), sedangkan pasangan guanin dengan
sitosin melalui tiga ikatan (G C). DNA berputar pada jarak tertentu
karena sudut ikatan dari molekul tulang punggung DNA. Ini membentuk
struktur heliks bukannya tangga lurus. A = T dan G C pasangan basa
membentuk anak tangga heliks ini.
1.3. Fungsi DNA
Replikasi (Autokatalis)
Replikasimerupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi
ini diperlukan ketika sel akanmembelah diri. Pada setiap sel,
kecualisel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi
DNA supaya semuaselturunan memiliki informasigenetikyang sama. Pada
dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri
dari duarantaidan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai
pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu
rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah
dibentuk.
Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses
replikasi DNA ini terjadi. Salah satu teori yang paling populer
menyatakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada
akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan rantai DNA
dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan
rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA
sebelumnya tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat
rantai pasangannya.
Proses replikasi memerlukan protein atauenzimpembantu; salah
satu yang terpenting dikenal dengan namaDNA polimerase, yang
merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan
suatupolimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian
ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses
pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat
mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka
pilinan rantai DNA.
Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda
ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA
yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai
ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA
polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA
ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA
polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah
benar-benar terpisah.
Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun
teliti. Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme
yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat
berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya
kesalahan sintesis amatlah kecil.
2. Replikasi DNA
Replikasi DNAadalah proses penggandaan rantai gandaDNA. Padasel,
replikasi DNA terjadi sebelumpembelahan sel.Prokariotaterus-menerus
melakukan replikasi DNA. Padaeukariota, waktu terjadinya replikasi
DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase Ssiklus sel,
sebelummitosisataumeiosisI. Penggandaan tersebut
memanfaatkanenzimDNA polimeraseyang membantu pembentukan ikatan
antaranukleotida-nukleotidapenyusun polimer DNA. Proses replikasi
DNA dapat pula dilakukanin vitrodalam proses yang disebutreaksi
berantai polimerase (PCR).
Replikasi DNA yang terjadi, disebut replikasi semikonservatif,
karena masing-masing dari kedua rantai DNA induk bertindak sebagai
cetakan/templat untuk pembuatan dua rantai DNA dengan untai ganda
yang baru.
2.1. Garpu Replikasi
Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah
struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini
dibentuk akibat enzimhelikaseyang memutusikatan-ikatan hidrogenyang
menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda
tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah
untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi
"cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan
nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA
baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh
enzimprimasedan disebutprimer.
DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan
nukleotidadalam hal ini, deoksiribonukleotidake ujung 3'-hidroksil
bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain,
rantai DNA baru disintesis dari arah 5'3', sedangkan DNA polimerase
bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'5'. Namun demikian, salah
satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'5',
sementara untaian lainnya berorientasi 5'3', dan helikase bergerak
membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5'3'. Oleh karena itu,
replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan
tersebut.
2.2. Langkah Replikasi DNA
Proses replikasi DNA merupakan suatu masalah yang kompleks, dan
melibatkan set protein dan enzim yang secara kolektif merakit
nukleotida dalam urutan yang telah ditentukan. Dalam menanggapi
isyarat molekul yang diterima selama pembelahan sel,
molekul-molekul ini melakukan replikasi DNA, dan mensintesis dua
untai baru menggunakan helai yang ada sebagai template atau
cetakan. Masing-masing dua resultan, molekul DNA yang identik
terdiri dari satu untai baru lama dan salah satu DNA. Oleh karena
itu proses replikasi DNA disebut sebagai semi-konservatif.
Inisiasi
Replikasi DNA dimulai pada lokasi spesifik disebut sebagai asal
replikasi, yang memiliki urutan tertentu yang bisa dikenali oleh
protein yang disebut inisiator DnaA. Mereka mengikat molekul DNA di
tempat asal, sehingga mengendur untuk docking protein lain dan
enzim penting untuk replikasi DNA. Sebuah enzim yang disebut
helikase direkrut ke lokasi untuk unwinding (proses penguraian)
heliks dalam alur tunggal.
Helikase melepaskan ikatan hidrogen antara pasangan basa, dengan
cara yang tergantung energi. Titik ini atau wilayah DNA yang
sekarang dikenal sebagai garpu replikasi (Garpu replikasi atau
cabang replikasi adalah struktur yang terbentuk ketika DNA
bereplikasi). Setelah heliks yang unwound, protein yang disebut
untai tunggal mengikat protein (SSB) mengikat daerah unwound, dan
mencegah mereka untuk annealing (penempelan). Proses replikasi
sehingga dimulai, dan garpu replikasi dilanjutkan dalam dua arah
yang berlawanan sepanjang molekul DNA.
Sintesi Primer
Sintesis baru, untai komplementer DNA menggunakan untai yang ada
sebagai template yang dibawa oleh enzim yang dikenal sebagai DNA
polimerase. Selain replikasi mereka juga memainkan peran penting
dalam perbaikan DNA dan rekombinasi.
Namun, DNA polimerase tidak dapat memulai sintesis DNA secara
independen, dan membutuhkan 3 gugus hidroksil untuk memulai
penambahan nukleotida komplementer. Ini disediakan oleh enzim yang
disebut DNA primase yang merupakan jenis DNA dependent-RNA
polimerase. Ini mensintesis bentangan pendek RNA ke untai DNA yang
ada. Ini segmen pendek disebut primer, dan terdiri dari 9-12
nukleotida. Hal ini memberikan DNA polimerase platform yang
diperlukan untuk mulai menyalin sebuah untai DNA. Setelah primer
terbentuk pada kedua untai, DNA polimerase dapat memperpanjang
primer ini menjadi untai DNA baru.
Unwinding DNA dapat menyebabkan supercoiling(bentukan seperti
spiral yang mengganggu)di wilayah berikut garpu. Ini superkoil DNA
Unwinding oleh enzim khusus yang disebut topoisomerase yang
mengikat ke bentangan DNA depan garpu replikasi. Ini menciptakan
nick di untai DNA dalam rangka untuk meringankan supercoil
tersebut.
Sintesis Leading Strand
DNA polimerase dapat menambahkan nukleotida baru hanya untuk
ujung 3 dari untai yang ada, dan karenanya dapat mensintesis DNA
dalam arah 5 3 saja. Tapi untai DNA berjalan di arah yang
berlawanan, dan karenanya sintesis DNA pada satu untai dapat
terjadi terus menerus. Hal ini dikenal sebagai untaian pengawal
(leading strand).
Di sini, DNA polimerase III (DNA pol III) mengenali 3 OH akhir
primer RNA, dan menambahkan nukleotida komplementer baru. Seperti
garpu replikasi berlangsung, nukleotida baru ditambahkan secara
terus menerus, sehingga menghasilkan untai baru.
Sintesis Lagging Strand
Pada untai berlawanan, DNA disintesis secara terputus dengan
menghasilkan serangkaian fragmen kecil dari DNA baru dalam arah 5
3. Fragmen ini disebut fragmen Okazaki, yang kemudian bergabung
untuk membentuk sebuah rantai terus menerus nukleotida. Untai ini
dikenal sebagailagging Strand(untai tertinggal) sejak proses
sintesis DNA pada untai ini hasil pada tingkat yang lebih
rendah.
Di sini, primase menambahkan primer di beberapa tempat sepanjang
untai unwound. DNA pol III memperpanjang primer dengan menambahkan
nukleotida baru, dan jatuh ketika bertemu fragmen yang terbentuk
sebelumnya. Dengan demikian, perlu untuk melepaskan untai DNA, lalu
geser lebih lanjut up-stream untuk memulai perluasan primer RNA
lain. Sebuah penjepit geser memegang DNA di tempatnya ketika
bergerak melalui proses replikasi.
Penghapusan Primer
Meskipun untai DNA baru telah disintesis primer RNA hadir pada
untai baru terbentuk harus digantikan oleh DNA. Kegiatan ini
dilakukan oleh enzim DNA polimerase I (DNA pol I). Ini khusus
menghilangkan primer RNA melalui 5 3 aktivitas eksonuklease nya,
dan menggantikan mereka dengan deoksiribonukleotida baru oleh 5 3
aktivitas polimerase DNA.
Ligasi
Setelah penghapusan primer selesai untai tertinggal masih
mengandung celah atau nick antara fragmen Okazaki berdekatan. Enzim
ligase mengidentifikasi dan segel nick tersebut dengan menciptakan
ikatan fosfodiester antara 5 fosfat dan 3 gugus hidroksil fragmen
yang berdekatan.
Pemutusan
Replikasi mesin ini menghentikan di lokasi terminasi khusus yang
terdiri dari urutan nukleotida yang unik. Urutan ini diidentifikasi
oleh protein khusus yang disebut tus yang mengikat ke situs
tersebut, sehingga secara fisik menghalangi jalur helikase. Ketika
helikase bertemu protein tus itu jatuh bersama dengan terdekat
untai tunggal protein pengikat.
3. RNA
Asam ribonukleat(bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) adalah
satu dari tigamakromolekulutama (bersama denganDNAdanprotein) yang
berperan penting dalam segala bentuk kehidupan.
Asam ribonukleat berperan sebagai pembawabahan genetikdan
memainkan peran utama dalamekspresi genetik. Dalamdogma
pokok(central dogma)genetika molekular, RNA menjadi perantara
antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresifenotipikyang
diwujudkan dalam bentuk protein.
3.1. Struktur RNA
Struktur dasar RNA mirip denganDNA. RNA merupakanpolimeryang
tersusun dari sejumlahnukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu
gugus fosfat, satu guguspentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa
N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus
fosfat dari satu nukleotida dengan guguspentosadari nukleotida yang
lain.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu
gugushidroksilcincingulapentosa, sehingga dinamakanribosa,
sedangkan gugus pentosa pada DNA disebutdeoksiribosa.Basa nitrogen
pada RNA sama dengan DNA, kecualibasatiminapada DNA diganti
denganurasilpada RNA. Jadi tetap ada empat
pilihan:adenina,guanina,sitosina, atau urasil untuk
suatunukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda
sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan
fungsinya.
Struktur dasar dari RNA, namun, dapat dijelaskan sebagai ribosa
gula, yang adalah nomor dari 1' melalui 5', dengan:
basis yang melekat pada posisi 1'
gugus hidroksil pada posisi 2'
fosfat yang melekat pada 3' posisi satu ribosa dan 5' posisi
berikutnya
RNA pangkalan
Basis yang melekat 1' posisi, umumnya adenin (A), sitosina (C),
guanina (G) atau urasil (U). Adenina dan guanina merupakan purina;
sitosina dan urasil adalah merupakan pirimidina. Dasar dapat
membentuk ikatan hidrogen antara sitosina, dan guanina, adenina dan
urasil dan guanina-urasil. Tidak seperti DNA yang berisi hanya
empat basa A, T, G dan C, RNA matang dapat mengandung basa yang
dimodifikasi dan gula Pseudouridina (), di mana hubungan antara
urasil dan ribosa berubah dari ikatan CN CC bond, dan ribotimidina
(T), yang ditemukan di berbagai tempat. Lain terkenal adalah
Hipoxantina, basa adenina deaminated nukleosida yang disebut
inosina (I).
Gugus hidroksil RNA
Ada kehadiran gugus hidroksil pada posisi 2' ribosa gula. Hal
ini membuat RNA berbeda dari DNA dan RNA membuat mengadopsi
A-bentuk geometri daripada B-bentuk paling sering diamati dalam
DNA. Ini berarti ada alur utama yang sangat dalam dan sempit dan
alur yang dangkal dan lebar kecil. Gugus hidroksil pada 2' berarti
bahwa di daerah fleksibel molekul RNA bahan kimia dapat menyerang
ikatan berdekatan phosphodiester untuk membelah tulang
punggung.
Gugus fosfat RNA
Gugus fosfat melekat 3' posisi satu ribosa dan 5' posisi
berikutnya. Gugus fosfat memiliki muatan negatif. Hal ini membuat
RNA molekul bermuatan (polyanion).
Struktur tersier RNA
Setelah RNA terbentuk, seperti protein memerlukan untuk
mengalami perubahan untuk membentuk struktur tersier tertentu.
Perancah untuk struktur ini disediakan oleh sekunder struktural
unsur-unsur yang ikatan hidrogen dalam molekul. The strand
membentuk jepit rambut loop, tonjolan, dan internal loop. Karena
RNA dikenai, ion-ion logam seperti Mg2 + yang diperlukan untuk
menstabilkan struktur sekunder dan tersier yang banyak.
RNA tersier struktur ditentukan dengan menggunakan pemetaan
gangguan menyelidik dan modifikasi kimia, resonansi magnetik nuklir
(NMR), Kristalografi sinar-x dan mikroskop elektron cryo
3.2. Tipe tipe RNA
RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan
genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggrisdouble-stranded
RNA,dsRNA).Genetika molekularklasik mengajarkan,
padaeukariotaterdapat tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses
sintesis protein:[2]
1. RNA-kurir (bahasa Inggris:messenger-RNA,mRNA), yang
disintesis denganRNA polimeraseI.
2. RNA-ribosom (bahasa Inggris:ribosomal-RNA,rRNA), yang
disintesis dengan RNA polimerase II
3. RNA-transfer (bahasa Inggris:transfer-RNA,tRNA), yang
disintesis dengan RNA polimerase III
Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA
hadir dalam berbagai macam bentuk dan terlibat dalam proses
pascatranslasi. Dalam pengaturan ekspresi genetik orang sekarang
mengenal RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam "peredaman gen"
ataugene silencingdansmall-interfering RNA(siRNA) yang terlibat
dalam proses pertahanan terhadap seranganvirus.
3.3. Fungsi RNA
Pada sekelompokvirus(misalnyabakteriofag), 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 kemudianditranslasioleh sel inang untuk menghasilkan
virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya
sebagai perantara antaraDNAdanproteindalam prosesekspresi
genetikkarena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran
ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA
dalam prosestranskripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk
'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan namakodon.
Setiap kodon berelasi dengan satuasam amino(atau kode untuk
berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihatekspresi
genetikuntuk keterangan lebih lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang
mendukung atas teori'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal
prosesevolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum
organisme hidup memakai DNA.
3.4. Interferensi RNA
Suatu gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20
adalah adanya mekanisme peredaman (silencing) dalam ekspresi
genetik. Kode genetik yang dibawa RNA tidak diterjemahkan
(translasi) menjadi protein oleh tRNA. Ini terjadi karena sebelum
sempat ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan oleh suatu mekanisme
yang disebut sebagai "interferensi RNA". Mekanisme ini melibatkan
paling sedikit tiga substansi (enzimdan protein lain). Gejala ini
pertama kali ditemukan padanematodaCaenorhabditis eleganstetapi
selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme
hidup.
4. Sintesis RNA
RNA sintesis (atau transkripsi) dapat didefinisikan sebagai
proses mentransfer informasi dari urutan nukleotida DNA ke urutan
RNA. Dalam organisme multi-selular (eukariota), mereka telah
berevolusi jauh lebih kompleks mekanisme pengaturan transkripsi
dari organisme uniseluler (prokariota).
Sebuah enzim besar yang dikenal sebagai transkripsi RNA
polimerase mengkatalisis. Dengan peran yang berbeda dan sifat,
berbagai transkripsi RNA polimerase mengkatalisis tipe RNA yang
berbeda. Meskipun ada perbedaan besar dalam ukuran dan jumlah
subunit polipeptida, struktur keseluruhan dari polimerase RNA di
prokariota dan eukariota cukup mirip, mengungkap asal evolusi yang
sama.
Berikut ini adalah garis besar dari RNA polimerase pada
eukariota:
RNA polimerase I terletak di nucleolus dan mentranskripsi
ribosomal RNA (rRNA). Ribosomal RNA, bersama dengan berbagai bentuk
protein ribosom. Satu rRNA tertentu adalah katalis untuk
pembentukan ikatan peptida. Berbagai jenis rRNA berbagai ukuran
dari 120-4700 basis amina. Eukariotik dan prokariotik rRNA yang
jelas berbeda, namun kedua spesies berumur panjang dan stabil.
RNA polimerase II lokal dengan inti, dan mentranskripsi
messenger RNA (mRNA) dan RNA nuklir paling kecil. Messenger RNA
adalah pembawa informasi genetik pada struktur primer protein dari
DNA, bersama dengan fitur khusus yang memungkinkan untuk menempel
ribosom dan fungsi dalam sintesis protein. Ukurannya tergantung
pada ukuran protein untuk yang kode. Ini cenderung relatif
pendek-hidup, dan umur bervariasi dari spesies secara molekuler
spesies molekul tergantung pada peran biologis protein.
RNA polimerase III mentranskripsi RNA transfer (tRNA) dan RNA
kecil lainnya. tRNA adalah molekul kecil (65-110 nukleotida)
dirancang untuk membawa asam amino diaktifkan untuk tempat sintesis
protein, ribosom. Ini adalah berumur panjang dan stabil.
Transkripsi berlangsung dalam tiga (3) tahap:
1. Inisiasi,2. Perpanjangan, dan3. Penghentian.
Berikut ini menjelaskan transkripsi eukariotik:
Pada tahap inisiasi, RNA polimerase DNA pencarian untuk situs
inisiasi, juga disebut situs promotor, atau promotor. Pada tahap
ini, DNA untai ganda ("tertutup"). Ini RNA polimerase /
luka-struktur DNA yang disebut sebagai kompleks ditutup. polimerase
RNA kemudian unwinds bentangan pendek DNA heliks ganda untuk
menghasilkan beruntai tunggal ("terbuka") template DNA dari yang
dibutuhkan petunjuk. Ini RNA polimerase / diterminasi-struktur DNA
disebut kompleks terbuka.
Pada tahap perpanjangan, RNA polimerase memilih trifosfat
ribonucleoside benar dan mengkatalisis pembentukan ikatan
fosfodiester. Proses ini diulangi sebanyak yang enzim
unidirectionally bergerak sepanjang template DNA. transkrip A
disintesis dari awal sampai akhir oleh molekul RNA polimerase
tunggal.
Pada tahap terminasi, polimerase RNA mendeteksi sinyal terminasi
yang menentukan di mana transkrip berakhir.
Kimia sintesis RNA adalah identik untuk semua bentuk RNA,
termasuk messenger RNA, transfer RNA, dan RNA ribosomal.
Langkah-langkah dasar hanya dijelaskan juga berlaku untuk semua
bentuk. proses sintetik mereka berbeda terutama dalam peraturan,
pengolahan posttranscriptional, dan polimerase khusus yang
berpartisipasi.
RNA sintesis dapat dirangsang dengan pemberian RNA eksogen.
Ditunjukkan dalam beberapa percobaan, al Grabowska et. menentukan
tingkat penggabungan 5p uridin radioaktif-trifosfat (UTP) ke dalam
RNA disintesis (dikembangkan dalam sistem sel-bebas dengan kromatin
dari hati tikus dan DNA polimerase RNA bergantung dari E coli).
Mereka menemukan transkripsi yang meningkat lima kali lipat setelah
penambahan hati tikus RNA. Kanehisa et al. and Dobrzelewski et al.
memperoleh hasil yang sama dalam sistem dari DNA ayam hidup atau
betis kromatin timus dan polimerase RNA dari E coli
5. Perbedaan DNA dan RNA
No
Objek
DNA
RNA
1
Letak
Inti Sel
Inti sel, sitoplasma, Ribosom
2
Bentuk
Pita Spiral Ganda
Pita Tunggal
3
Komponen Gula
Deoksiribosa
Ribosa
4
Ukuran
Sangat Panjang
Pendek
5
Basa Nitrogen
Purin : Adenin, GuaninPirimidin : Sitosin, Timin
Purin : Adenin, GuaninPirimidin : Sitosin, Urasil
6
Kadar
Tidak dipengaruhi oleh kecepatan sintesis protein
Berubah-ubah menurutkecepatan sintesis protein
7
Fungsi
Mengendalikan faktor keturunan dan sintesis protein
Sintesis Protein
6. Dogmacentral
Dogma sentral pada dasarnya adalah sebuah kerangka kerja yang
menguraikan transfer informasi berurutan dari DNA untuk penyimpanan
sebagai ekspresi dari informasi sebagai sebuah entitas fungsional
sebagai protein. Yang paling penting, menentukan informasi yang
hanya dapat mengalir dari asam nukleat protein, dan bukan dari
protein untuk yaitu asam nukleat yang "sekali (sekuensial)
informasi telah berlalu menjadi protein tidak bisa keluar lagi (fhc
Crick, 1958). Pada waktu itu cetak, semua bukti menunjukkan bahwa
ini transfer atau arus informasi terjadi secara linear, namun
kemajuan modern dalam genetika dan biologi molekuler telah
menunjukkan bahwa ide ini terlalu sederhana.
Pentingnya dogma sentral sebagai sebuah konsep yang mungkin
paling diilustrasikan, agak paradoks, dengan penemuan satu yang
langsung tantangan itu. Dalam pernyataan aslinya, Crick secara
eksplisit menyatakan bahwa 'transfer dari protein untuk protein
mustahil. Sekarang diterima secara luas bahwa protein yang dikenal
sebagai prion menular, yang sebelumnya dianggap virus di alam, yang
dibangun langsung dari sintesis protein oleh memicu yang abnormal
dari bentuk asli. Ini awalnya memicu segudang kertas mendalilkan
teori kontra, didasarkan pada asumsi bahwa protein replikasi diri
melanggar dogma sentral. Hal ini jelas dari tindakan seperti yang
dogma sentral memiliki makna inti yang telah mengembangkan cara di
luar pernyataan yang sebenarnya di kertas asli Crick. Penemuan
ilmiah di segala bidang didorong oleh keinginan untuk menemukan
yang sederhana, teori-teori yang mendasari yang dapat menjelaskan
kompleksitas banyak upaya mereka dalam kerangka teoretis tidak
rumit. Kita tahu bahwa DNA adalah akar diwariskan informasi kami
dan kita tahu bahwa unit-unit fungsional yang memungkinkan
kehidupan adalah protein. Meskipun memerlukan beberapa penyesuaian
untuk versi detail lebih halus Crick dari dogma sentral tentu
meletakkan pondasi semacam, ahli biologi memberikan konsep pusat
untuk kedua arah dari dan membangun sekitar.
Yang dimaksud disini adalah Dogma central semua informasi yang
terkandung dalam DNA, kemudian akan digunakan untuk menghasilkan
molekul RNA melalui transkripsi, dan beberapa informasi pada RNA
tersebut akan digunakan untuk menghasilkan protein melalui proses
yang disebut translasi.
Berikut adalah mekanisme prosesnya:
Sebenarnya dalam proses dogma central, ada beberapa referensi
yang mencakup replikasi DNA, dan ada yang tidak. Karena ada yang
mengartikan dogma central adalah proses ekspresi gen dari DNA >
RNA > protein. Ada pula yang menyebutkan sebelum ekspresi gen
berlangsung, DNA harus dilipat gandakan dulu
REPLIKASIProses replikasi DNA adalah proses pengandaan DNA
dimana proses ini diperlukan dalam pembelahan sel.Sebelum proses
ekspresi gen, biasanya DNA dilipatgandakan menjadi lebih
banyak.Proses replikasi DNA pada dasarnya adalah 1 double stranded
DNA dicopy menjadi 2 buah, dari 2 buah akan dicopy menjadi 4
buah.Jadi berawal dari denaturasi DNA yang akan membuka pilinan
dari double stranded menjadi single stranded. Kemudian dengan
bantuan sebuah enzim yang disebut DNA polimerase, DNA akan terikat
DNA polimerase kemudian copy DNA terjadi. Melalui prinsip replikasi
DNA ini lah PCR (Polymerase Chain Reaction) dilakukan.
TranskripsiIni merupakan tahap awal dalam proses sintesis
protein yang pada akhirnya proses ini akan mengekspresi sifat-sifat
genetik yang muncul sebagai fenotip.Dan untuk mempelajari biologi
molekuler tahap dasar yang perlu kita ketahui adalah bagaimana
mekanisme sintesis protein dapat dinyatakan sebagai sehingge
fenotipe.
Transkripsi adalah sintesis molekul RNA dalam template
DNA.Proses ini terjadi dalam inti sel (nukleus) tepatnya pada
kromosom.Komponen yang terlibat dalam proses transkripsi yaitu: DNA
template yang terdiri dari basa nukleotida Adenin (A), Guanin (G),
Timin (T), Sitosin (S); enzim polimerase RNA, faktor transkripsi,
prekursor (bahan yang ditambahkan sebagai diinduksi).Hasil dari
proses sintesis tiga jenis RNA, yaitu mRNA messeger RNA), tRNA
(transfer RNA), rRNA (RNA ribosomal).Sebelum itu saya akan
menjelaskan terlebih dahulu bagian utama dari gen.Gen terdiri atas:
promoter, bagian struktural (terdiri dari gen yang mengkode sifat
yang akan diekspresikan), dan terminator.Sedangkan struktur RNA
polimerase terdiri atas: beta, beta-prime, alpha, sigma.Pada
struktur beta dan beta-prime bertindak sebagai katalisator dalam
transkripsi.struktur Sigma untuk polimerase RNA holoenzim
berlangsung hanya menempel promotor.Bagian yang disebut enzim inti
terdiri dari alfa, beta, dan beta-prime.
Tahapan dalam proses transkripsi pada dasarnya terdiri dari 3
tahap:
1.Inisiasi(pengawalan)Transkripsi tidak dimulai di mana saja
pada DNA, tapi di hulu (upstream) dari gen promotor.Salah satu
bagian terpenting dari promoter adalah kotak Pribnow (TATA
box).Inisiasi dimulai ketika holoenzim RNA polimerase menempel pada
promotor.Tahapan dimulai dari pembentukan kompleks promoter
tertutup, pembentukan kompleks promoter terbuka, penggabungan
beberapa nukleotida awal, dan perubahan konformasi RNA polimerase
karena struktur sigma holoenzim kompleks dihapus.
2.Elongasi(pemanjangan)Proses selanjutnya adalah
perpanjangan.Berikut ini adalah pemanjangan nukleotida
perpanjangan.Setelah promotor RNA polimerase melekat pada enzim
tersebut akan terus bergerak sepanjang molekul DNA, mengurai dan
meluruskan heliks tersebut.Dalam pemanjangan, nukleotida
ditambahkan secara kovalen pada ujung 3 molekul RNA yang baru
dibentuk.Misalnya, DNA template nukleotida A, maka nukleotida RNA
yang ditambahkan adalah U, dan seterusnya.Pemanjangan maksimum
tingkat molekul transkrip RNA berrkisar antara 30-60 nukleotida per
detik.Pemanjangan kecepatan tidak konstan.
3.Penghentian(terminasi)Penghentian juga tidak terjadi di
sembarang tempat.Transkripsi berakhir ketika sebuah nukleotida
spesifik melihat kodon STOP.Selain itu, terlepas dari template DNA
RNA ribosom.
TRANSLATIONTahap selanjutnya setelah transkripsi adalah
terjemahan.Penerjemahan adalah suatu proses penerjemahan urutan
nukleotida molekul mRNA yang ada dalam rangkaian asam amino yang
menyusun suatu polipeptida atau protein.Apa yang dibutuhkan dalam
proses penerjemahan adalah: mRNA, ribosom, tRNA, dan asam
amino.Sebelumnya, saya pertama akan menjelaskan tentang struktur
ribosom.Ribosom terdiri atas subunit besar dan kecil.Ketika dua
subunit digabungkan untuk membentuk sebuah monosom.subunit kecil
berisi peptidil (P), dan Aminoasil (A).Sedangkan subunit besar
mengandung Exit (E), P, dan A. Kedua subunit mengandung satu atau
lebih molekul rRNA.rRNA sangat penting untuk mengidentifikasi
bakteri pada tingkat biologi molekuler, pada prokariotik dan
eukariotik 16 S 18 S.
Seperti transkripsi, terjemahan ini juga dibagi menjadi tiga
tahap:
1.InisiasiPertama tRNA mengikat asam amino, dan ini menyebabkan
acara diaktifkan atau tRNA disebut asilasi-amino.Amino-asilasi
proses dikatalisis oleh enzim tRNA sintetase.Kemudian ribosom
mengalami pemisahan menjadi subunit besar dan kecil.Selanjutnya
molekul mRNA subunit kecil menempel pada tongkat dengan kodon awal:
5 - AGGAGG 3.Situs order dimana subunit kecil disebut urutan
Shine-Dalgarno.Subunit kecil dapat menempel pada mRNA bila
IF-3.IF-3/mRNA-fMet IF-2/tRNA-fMet pembentukan kompleks dan asam
amino yang disebut N-formylmethionine dan memerlukan banyak GTP
sebagai sumber energi.tRNA-fMet, melekat pada kodon pembuka P
subunit kecil.Selanjutnya, subunit besar menempel pada subunit
kecil.Dalam proses ini IF-1 dan IF-2 dilepas dan GTP dihidrolisis
terhadap GDP, dan siap untuk perpanjangan.
2.PemanjanganPerbedaan dalam proses transkripsi, terjemahan dari
asam amino diperpanjang.Langkah-langkah yang diambil dalam proses
perpanjangan, yang pertama adalah pengikatan tRNA ke sisi A pada
ribosom.Transportasi akan membentuk ikatan peptida.
3.PenghentianTerjemahan akan berakhir pada satu waktu dari tiga
kodon terminasi (UAA, UGA, UAG) yang berada dalam posisi A pada
mRNA mencapai ribosom.Pada E. coli ketiga sinyal penghentian proses
translasi diakui oleh protein yang disebut faktor rilis (RF).Anil
RF pada kodon terminasi mengaktifkan enzim transferase peptidil
yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida dng tRNA pada P dan
menyebabkan tRNA kosong translokasi ke sisi memiliki E (exit).
Itulah mekanisme transkripsi dan proses penerjemahan.Proses
selanjutnya adalah protein tersebut akan diekspresikan oleh tubuh
kita dalam bentuk fenotipe
BAB III
PENUTUP
1. Kesimpulan
2. Saran
STIKES Kurnia Jaya Persada S1 Keperawatan 1
