Pengertian Dna, Rna, Replikasi Dan Sintesis Protein

Pengertian DNA, RNA dan Sintesis Protein

A. PENGERTIAN DNA (Deoxyribonucleic acid)

Pada eukariota, DNA sanggup ditemukan dalam nukleus, mitokondria, dan kloroplas. DNA yang terdapat di nukleus disebut dengan DNA inti sedangkan yang berada di luar nukleus disebut DNA luar inti. Dalam keadaan sel yang tidak membelah, DNA nampak sebagai benang-benang yang melilit protein sehingga nampak menyerupai ronce-ronce. 

Pada dikala sel sedang melaksanakan pembelahan barulah DNA akan membentuk struktur kromosom. Kromosom yaitu molekul DNA akan melilit protein dan saling tumpuk-menumpuk dan mampat.

DNA tersusun atas dua rantai membentuk struktur double helix. Perhatikanlah gambar struktur DNA di bawah ini.
1

Tiap rantai DNA merupakan suatu polinukleotida yang tersusun atas nukleotida yang saling sambung-menyambung. Sebuah nukleotida tersusun atas:
Gula deoksiribosa, merupakan gula berkarbon 5 atau pentosa.
Fosfat, terikat pada atom C nomor 5 dari gula deoksiribosa.
Basa nitrogen, terikat pada atom C nomor 1 dari gula deoksiribosa.

Basa nitrogen penyusun DNA digolongkan menjadi 2 macam, yaitu basa purin dan basa pirimidin. Basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G), sedangkan basa pirimidin terdiri atas sitosin (S) dan timin (T).

Molekul nukleotida

Dalam DNA, basa adenin selalu berpasangan dengan basa timin, sedangkan guanin selalu berpasangan dengan sitosin. Pasangan antara adenin dengan timin terjadi dengan 2 ikatan hidrogen, sedangkan ikatan antara guanin dengan sitosin terjadi dengan 3 ikatan hidrogen. Hal ini menjadikan ikatan antara basa G-S lebih besar lengan berkuasa dibandigkan ikatan antara A-T.

Struktur double helix DNA ditemukan oleh James Watson dan Francis Crick memakai teknik refraksi sinar X pada tahun 1953. Penemuan yang menghebohkan dunia ini menciptakan mereka berdua memperoleh penghargaan nobel dalam bidang sains. DNA sanggup dianalogikan sebagai tangga, dengan anak tangga berupa basa nitrogen dan tiang penyangganya berupa gula deoksiribosa dan fosfat.

B. STRUKTUR DNA

Sebelumnya kita telah mengetahui definisi dari DNA. Sekarang kita akan membahas Struktur atau bentuk dari DNA. Bagaimana sih bentuk atau struktur dari DNA? Bulatkah, lonjongkah atau segitiga sama kaki?

Jadi berdasarkan ilmuwan ternama James Watson dan Francis Crick (1953) yang menemukan struktur dari DNA bukanlah bulat, lonjong atau segitiga sama kaki. Tetapi DNA itu makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang  ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA heliks ganda (double helix) dan berpilin ke kanan. 

STRUKTUR DNA
Gambar diatas menjelaskan bagaimana struktur dari DNA.  Setiap nukleotida yang menyusun DNA terdiri atas :

1. Gula 5 karbon (2 deoksiribosa)
Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin yaitu adenine (A) dan guanine (G) serta golongan pirimidin yaitu cytosine (C) dan thymine (T).

2. Gugus fosfat
Baik purin atau pirimidin yang berikatan dengan deoksiribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang merupakan precursor elementer untuk sintesis DNA.

SUSUNAN BASA NITROGEN DNA
Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama rata. Persentase keempat basa nitrogen berbeda dari satu spesies dengan spesies lainnya. Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenine (A) selalu sama dengan jumlah Timin (T). Begitu pula dengan Guanin (G) dan Sitosin (C).  

Adenine (A) selalu berpasangan dengan Timin (T) dan sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanine (G) melalui ikatan hydrogen. Adenine dan timin membentuk dua ikatan hydrogen  (A=T) sedangkan sitosin dan guanine membentuk 3 ikatan hydrogen (C ≡ T).

Jika kita perhatikan gambar diatas, sanggup disimpulkan bahwa Adenin (A) akan selalu berpasangan dengan Timin (T). Sedangkan Sitosin (C) selalu berpasangan dengan Guanine (G). Basa-basa nitrogen ini diikat oleh basa komplementer yang membentuk ikatan hydrogen dan mengikat kedua unsur DNA heliks ganda secara bersamaan.

C. FUNGSI DNA

Seperti yang telah kita ketahui sebelumnya salah satu fungsi DNA yaitu sebagai wadah atau daerah penyimpanan isu genetic dari makhluk hidup. Ternyata, selain fungsi tersebut, ada 3 fungsi lainnya yang terdapat pada DNA. Diantaranya yaitu:

1. Sebagai pembawa isu genetic
DNA sebagai bentuk kimiawi gen merupakan pembawa isu genetic makhluk hidup menyerupai ciri dan sifat makhluk hidup. Contohnya yaitu, kita membawa sifat dan cirri khas dari orang bau tanah kita. Ciri dan Sifat itu sanggup berupa warna mata, warna kulit bentuk wajah dsb. 

Lalu bagaimana kalau kita tidak mempunyai cirri dan sifat dari orang bau tanah kita? Lalu bagaimana kalau kedua orang bau tanah teman-teman berkulit putih sedangkan teman-teman berkulit coklat? Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, DNA tidak hanya membawa sifat dan cirri dari orang bau tanah kita. 

DNA juga sanggup menurunkan sifat dari generasi sebelum orang bau tanah kita. Contohnya dari kakek, paman, bibi bahkan kakek buyut kita. Asalkan mempunyai kekerabatan darah ada kemungkinan sifat itu diturunkan ke generasi selanjutnya.

2. Berperan dalam duplikasi diri dan pewarisan sifat
Duplikasi diri atau Replikasi DNA nenpunyai kiprah penting bagi DNA untuk mewariskan sifat dari satu sel ke sel lainnya.

3. Ekspresi isu genetic
Gen-gen membawa isu untuk membentuk protein tertentu. Proses ini terjadi melalui prosedur sintesis protein. Proses pembentukan protein ini terjadi melalui proses transkripsi DNA menjadi RNA dan translasi RNA membentuk rantai polipeptida. 

D. SIFAT DNA

Selain mempunyai fungsi, DNA juga mempunyai beberapa sifat diantaranya yaitu:
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. Begitupun dengan jumlah DNA pada insan dan primate berbeda jumlahnya.

Kandungan DNA dalam sel bergantung pada sifat ploidi (genom) sel atau jumlah kromosom di dalam sel.
Bentuk DNA pada sel eukariotik yaitu menyerupai benang dan tidak bercabang, sedangkan
DNA pada sel Prokariotik, mitokondria dan plastida berbentuk sirkuler.

E. PENGERTIAN RNA  (Ribonucleic Acid = Asam Ribonukleat

Struktur RNA

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

a. Struktur RNA
Berbeda dengan DNA yang mempunyai rantai ganda, RNA hanya mempunyai rantai tunggal. Setiap pita RNA merupakan polinukleotida dari RNA.
b. Tipe-Tipe RNA
Berbeda halnya dengan DNA yang terletak dalam nukleus, RNA banyak terdapat dalam sitoplasma terutama ribosom walaupun ada pula beberapa di antaranya dalam nukleus. Dalam sitoplasma, kadar RNA berubah-ubah. Hal ini dipengaruhi oleh kegiatan sintetis protein. 

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

RNA mempunyai tiga tipe berikut.

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

2) mRNA (messenger RNA)
mRNA dibuat dalam nukleus, merupakan RNA terbesar dan terpanjang. mRNA berfungsi membawa instruksi genetik dari DNA ke ribosom. mRNA sering disebut kodon alasannya yaitu urutan basa N penyusunnya merupakan instruksi genetik untuk sintesis protein. mRNA dicetak oleh DNA dalam inti, kemudian dikirim ke ribosom. Sintesis mRNA dicetak oleh DNA dikala dibutuhkan saja dan tidak terus-menerus dicetak melainkan tergantung pada macam protein yang akan disintesis dalam sitoplasma.

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

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

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

F. REPLIKASI DNA

Proses terbentuknya DNA itu diawali dengan Replikasi DNA. Proses ini memerlukan materi baku deoksiribonukleatida, enzim dan nukleotida. Proses replikasi DNA akan menghasilkan rantai DNA gres yang sama.

Replikasi diawali dengan terbukanya pilinan dan pemisahan rantai oleh enzim helikase sehingga terbentuk dua pita tunggal. Kedua pita tersebut berfungsi sebagai cetakan DNA gres dengan pertolongan enzim polymerase.

DNA polymerase sanggup mensintesis DNA gres dengan arah 5’→ 3’ . Oleh alasannya yaitu itu, dalam pembentukan DNA gres akan terdapat pembentukan pita yang kontinu dan diskontinu. Pita DNA kontinu terbentuk dari arah  5’→ 3’ tanpa terputus. Pita DNA diskontinu akan terbentuk dari arah 3’→ 5’ terputus-putus. Pembentukannya diawali pembentukan RNA primer oleh primase dan diteruskan oleh DNA polymerase membentuk fragmen DNA disebut fragmen Okazaki.

RNA primer akan digantikan DNA bersamaan dengan penyambungan fragmen Okazaki oleh enzim ligase. Akibatnya terbentuk pita DNA gres yang utuh.

Terdapat 3 hipotesis mengenai proses replikasi DNA, diantaranya yaitu:
1. Konservatif
Menurut model replikasi konservatif, semua pita DNA double helix berfungsi sebagai cetakan. Proses tersebut menghasilkan sebuah pita DNA double helixbaru.
2. Semikonservatif
Model ini menjelaskan, sehabis pita terurai menjadi pita tunggal, setiap pita berfungsi sebagai cetakan. Setiap pita tunggal membentuk pita pasangannya sehingga terbentuk 2 pita double helix.
3. Pita spiral (double helix) terputus-putus
Kemudian potongan DNA tersebut membentuk dua pita baru. Potongan DNA usang akan bersambungan dengan DNA gres pada kedua pita double helix gres tersebut.

G. SINTESIS PROTEIN

Pada Mekanisme Kerja DNA dalam kegiatan sel diikuti oleh sintesis protein. Sintesis protein atau pembentukan protein memerlukan adanya molekul RNA yang merupakan materi genetic di dalam kromosom dan DNA sebagai pembawa sifat keturunan. Informasi genetic pada double helix DNA berupa kode-kode sandi atau genetic. Kode-kode tersebut akan dibawa dan dan dicetak untuk membentuk RNA.

Tahapan-tahapan dari pembentukan RNA atau Sintesis Protein terbagi 2 yaitu Transkripsi dan Translasi yang akan dibahas sebagai berikut:

1. Transkripsi
Transkripsi merupakan pencetakan RNA messenger oleh DNA. Transkripsi terjadi dalam 3 tahap yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi.  

TRANSKRIPSI
Pada tahap inisiasi, RNA polymerase melekat pada promoter yaitu urutan basa nitrogen khusus pada DNA yang sanggup memperlihatkan sinyal inisiasi transkripsi. Rantai DNA yang digunakan pada proses perekaman gen hanya satu buah, dinamakan rantai sense. Sedangkan rantai lainnya merupakan rantai noncoding atau antisense (tidak digunakan dalam transkripsi).

Tahap elongasiditunjukkan oleh kegiatan RNA polymerase yang bergerak sepanjang rantai DNA sehingga dihasilkan rantai RNA yang di dalamnya  mengandung urutan basa nitrogen pertama sebagai hasil perekaman. Setelah hasil perekaman berjumlah 30 buah, suatu senyawa kimia akan berikatan dengan ujung  5’ RNA yang berfungsi sebagai epilog untuk memperlihatkan sinyal inisiasi tahap translasi, dan mencegah terjadinya degradasi RNA.

Pada tahap terminasi, proses perekaman (transkripsi) berhenti dan molekul DNA yang gres terpisah dari DNA template. Segera sehabis molekul RNA terpisah, sebanyak 100-200 molekul asam adenilat berikatan pada ujung 3’ RNA. Penambahan senyawa kimia tersebut menghasilkan urutan nukleotida adenine dalam jumlah yang banyak pada ujung 3’ RNA. Akhirnya dihasilkan produk transkripsi yang lengkap dinamakan messenger RNA (mRNA).

 2. Translasi
Translasi yaitu Pernerjamahan instruksi oleh tRNA berupa instruksi yang dikehendaki. Translasi terjadi di sitoplasma dan melibatkan ribosom. Sama dengan Transkripsi, proses terjadinya Translasi terbagi 3 yaitu Inisiasi, elongasi dan terminasi.

TRANSLASI
Tahap inisiasiditandai dengan pengenalan kodon AUG yang terdapat pada bab simpulan mRNA yang disebut juga kodon Start. Kodon AUG merupakan instruksi pembentukan metionin. Kemudian, tRNA yang membawa metionin akan bergabung melalui pembentukan ikatan pada subunit besar ribosom dan terbentuklah ribosom yang lengkap. 

Molekul tRNA pertama yang terikat pada ribosom akan menempati daerah khusus, yaitu sisi P (Polipeptida) yang akan terbentuk rantai polipeptida. tRNA berikutnya akan berikatan dengan kodon kedua dan menempati ribosom pada sisi A (asam amino).

Tahap elongasiditandai dengan masuknya tRNA pada sisi A (asam amino) sehingga dihasilkan rangkaian asam amino yang dihubungkan oleh rantai peptide. Ribosom akan bergerak ke kanan membawa tRNA yang akan menerjemahkan asam amino berikutnya pada sisi A yang kosong. 

Asam amino yang kosong bergerak ke sisi P (polipeptida) dan terjadi pemutusan ikatan dengan tRNA . dengan demikian, rantai polipeptida akan terus terbentuk.

Translasi akan memasuki tahap terminasi apabila ribosom mencapai kodon “stop” (UAG) pada mRNA. Polipeptida akan dilepaskan dari ribosom dan sintesis protein berakhir. Kemudian setiap sub unit ribosom akan terpisah dan akan siap kembali untuk sintesis protein berikutnya.

H. KODE GENETIK 

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

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

Hal ini merupakan cara insan pertama kali bisa memecahkan insiden kehidupan melalui tabung reaksi kimia. Sampai dikala ini pun insan terus melaksanakan penelitian untuk mengetahui proses-proses yang terjadi dalam sel makhluk hidup. Rumitnya susunan badan makhluk hidup memperlihatkan betapa pandainya sang Pencipta. Kita hendaknya bersyukur kepada Allah alasannya yaitu diberi budi sehingga bisa mengungkap belakang layar kehidupan.

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

Asam amino yang dikenal hingga dikala ini sebanyak 20 macam. Adanya 64 macam kodon dan 20 macam asam amino menjadikan satu asam amino sanggup mempunyai lebih dari satu kodon. Kodon yang sesuai untuk setiap asam amino sanggup dilihat dalam diagram berikut

Contoh soal

1.  Apa yang dimaksud START kodon dan kodon STOP!
START kodon : instruksi yang mengawali dalam proses sintesis protein = AUG
kodon STOP : instruksi yang menandai terhentinya proses sintesis protein = UAG UGA UAA

2. Perhatikan instruksi basa Nitrogen berikut:
A. DNA template: = AAG GGC TGC CCT
1. KODE anti kodon = AAG GGC UGC CCU
2. Susunan DNA non template = TTC CCG ACG GGA
3. Jumlah Asam amino yang dihasilkan = 4 asam amino
4. Susunan Asam amino yang dihasilkan = Phenilalanin – Prolin – Threonin – Glisin

B. Kodon: = UUS GGC ACC GCU ACG
1. Susunan DNA template = AAG CCG TGG CGA TGC
2. Kode anti kodon = AAG CCG UGG CGA UGC
3. Jumlah Asam amino yang dihasilkan = 5 asam amino
4. Susunan Asam amino yang dihasilkan = Phenilalanin – Glisin – Threonin – Alanin – Threonin

Catt : kalau pada mrna (kodon) tidak disertai angka 5' atau 3' maka cara bacanya dari kiri. tapi kalau terdapat angka 5' atau 3' cara bacanya yaitu dari 5' ke 3'

coba kerjakan pola dibawah!

3. Ada DNA template mempunyai urutan basa sebagai berikut:
5’ GGC TAC TTA CAA TGG AAA CCG GGA GCC AAA CTT CGG CAT ATT AAT 3’

Tentukan:
A. Susunan basa dari mRNA yang dihasilkan pada proses transkripsinya
DNA template 5’ GGC TAC TTA CAA TGG AAA CCG GGA GCC AAA CTT CGG CAT ATT AAT 3’

mRNA 3’ CCG AUG AAU GUU ACC UUU GGC CCU CGG UUU GAA GCC GUA UAA UUA 5’

ingat..! 
kodon START yaitu  AUG
kodon STOP yaitu UAG, UGA UAA

Arah pembacaan kodon dimulai dai 5’ ke 3’ diawali dengan AUG diakhiri dg UAA

B. Susunan Polipeptida yang terbentuk
Metionin – Prolin – Lysin – Phenilalanin – Glysin – Serin – Arginin – Phenilalanin – Prolin - Leusin
C. Jumlah asam amino dari polipeptida yang dihasilkan 10 asam amin

Sekian ya pembahasan materinya, kalau tidak paham bisa ditanyakan. terima kasih.

Share this post