Sentral Dogma Biologi, Pengertian Gen, DNA, RNA, Ekspresi gen / Gene Expression serta Transkripsi DNA

Advertisement
Dogma sentral adalah proses ekspresi gen yang mengikuti tahapan-tahapan dalam info genetik yang terdiri proses dasar replikasi DNA, transkripsi DNA menjadi RNA, dan translasi RNA menjadi protein atau polipeptida.

Dalam sentral dogma, bahwa semua sel memiliki DNA yang merupakan kode genetik yang dapat dipergunakan untuk memproduksi protein dengan cara memproduksi mRNA. Perlunya mRNA dalam produksi protein karena DNA merupakan kode genetik yang sangat berharga sehingga perlu dibuat salinannya, yaitu dengan proses transkripsi. Setelah diperoleh salinan, maka salinan tersebut ditranslasi (diterjemahkan) menjadi urutan AA (asam amino).

Gen adalah bagian kromosom yang akan digunakan untuk mengkode protein. Gen memiliki daerah exon, intron dan daerah regulator (daerah yang dikenali faktor pembentuk transkripsi).
Exon adalah daerah pada gen yang diterjemahkan digunakan untuk mengkode pembentukan protein.
intron adalah bagian dari gen yang tidak dipergunakan untuk menterjemahkan kode protein tertentu. Bagian intron akan dihilangkan pada waktu pemrosesan RNA.


Asam nukleat adalah polinukleotida yang terdiri dari unit-unit mononukleotida, jika unit-unit pembangunnya dioksinukleotida maka asam nukleat itu disebut dioksiribonukleat (DNA) dan jika terdiri dari unit-unit mononukleotida disebut asam ribonukleat (RNA)

DNA (deoxyribonucleic acid) adalah asam nukleat yang merupakan biomolekul penyusun organisme yang terdapat dalam sel, umumnya pada inti sel (nukleus) yang berperan sebagai materi genetik, yang terdiri dari gugus fosfat, gula deoksiribosa,dan basa nitrogen, yang terdiri dari Adenin (A), Guanin (G), Sitosin (C) Timin (T).

DNA dan RNA mempunyai sejumlah sifat kimia dan fisika yang sama sebab antara unit-unit mononukleotida terdapat ikatan yang sama yaitu melalui jembatan fosfodiester antara posisi 3′ suatu mononukleotida dan posisi 5′ pada mononukleotida lainnya(Harpet, 1980).

Asam-asam nukleat seperti asam dioksiribosa nukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA) memberikan dasar kimia bagi pemindahan keterangan di dalam semua sel. Asam nukleat merupakan molekul makro yang memberi keterangan tiap asam nukleat mempunyai urutan nukleotida yang unik sama seperti urutan asam amino yang unik dari suatu protein tertentu karena asam nukleat merupakan rantai polimer yang tersusun dari satuan monomer yang disebut nukleotida(Dage, 1992).

Dua tipe utama asam nukleat adalah asam dioksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA terutama ditemui dalam inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetik dan dapat memproduksi atau mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk memproduksi organisme itu dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengerahkan sintesis molekul RNA, satu tipe RNA, yaitu messenger RNA(mRNA), meninggalkan inti sel dan mengarahkan tiosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme itu sesuai dengan kode DNA-nya (fessenden, 1990).

Perbedaan DNA dan RNA
Meskipun banyak memiliki persamaan dengan DNA, RNA memiliki perbedaan dengan DNA, antara lain yaitu (Poedjiati, 1994):
1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah dioksiribosa.
2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai tunggal yang terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.
3. RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak mengandung timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.
4. Jumlah guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian pula jumlah adenin, tidak perlu sama dengan urasil.

 Selain itu perbedaan RNA dengan DNA yang lain adalah dalam hal (Suryo, 1992):
1. Ukuran dan bentuk
Pada umumnya molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA. DNA berbentuk double helix, sedangkan RNA berbentuk pita tunggal. Meskipun demikian pada beberapa virus tanaman, RNA merupakan pita double namun tidak terpilih sebagai spiral.

2. Susunan kimia
Molekul RNA juga merupakan polimer nukleotida, perbedaannya dengan DNA yaitu:
a. Gula yang menyusunnya bukan dioksiribosa, melainkan ribosa.
b. Basa pirimidin yang menyusunnya bukan timin seperti DNA, tetapi urasil.

3. Lokasi
DNA pada umumnya terdapat di kromosom, sedangkan RNA tergantung dari macamnya, yaitu:
a. RNA d(RNA duta), terdapat dalam nukleus, RNA d dicetak oleh salah satu pita DNA yang berlangsung didalam nukleus.
b. RNA p(RNA pemindah) atau RNA t(RNA transfer), terdapat di sitoplasma.
c. RNA r(RNA ribosom), terdapat didalam ribosom.

4. Fungsinya
DNA berfungsi memberikan informasi atau keterangan genetik, sedangkan fungsi RNA tergantung dari macamnya, yaitu:
a. RNA d, menerima informasi genetik dari DNA, prosesnya dinamakan transkripsi, berlangsung didalam inti sel.
b. RNA t, mengikat asam amino yang ada di sitoplasma.
c. RNA t, mensintesa protein dengan menggunakan bahan asam amino, proses ini berlangsung di ribosom dan hasil akhir berupa polipeptida.

Perbedaan DNA dan RNA secara singkat
• RNA = ribonucleic acid
• Rantai tunggal / 1 untai polynukleotida.
• Terdiri dari gula ribosa
• basa nitrogen : Adenin, Urasil, Cytisin, Guanin
• pada saat proses sintesis protein dari inti sel keluar ke sitoplasma, kemudian diterjemahkan di ribosom.

Sedangkan DNA
• DNA = deoxyribo nucleic acid
• Rantai ganda, double helix, 2 untai polynukelotida
• Memiliki gula deoksiribosa (kehilangan 1 oksigen)
• basa nitrogen: Adenin, Timin, Cytosin, Guanin
• terdapat dalam nucleus / inti sel

mRNA adalah Salinan DNA yang akan digunakan untuk pembentukan protein (koding RNA). Ada juga RNA yang tidak digunakan untuk membentuk kode protein (non koding RNA).
tRNA adalah RNA yang digunakan untuk penterjemah kode protein. Beberapa RNA kecil berperan sebagai enzim yang membantu proses pembentukan protein.

Ekspresi gen 

 Ekspresi gen adalah serangkaian proses penerjemahan informasi genetik dalam bentuk urutan basa pada DNA atau RNA menjadi protein (fenotipe). Informasi yang dibawa bahan genetik tidak bermakna apa pun bagi suatu organisme apabila tidak diekspresikan menjadi fenotipe.

Sel-sel tubuh kita berbeda walaupun gen/DNA-nya sama. Misalnya sel neuron lebih besar dari sel lymphocyte. Dalam Ekspresi gen, contohnya pada gen tertentu (mis : gen C) pada saat dikandungan diekspresikan kecil, tetapi pada saat dilahirkan ekspresinya meningkat sedangkan ekspresi gen A dan B kebalikannya. Hal ini terjadi karena beberapa faktor, diantaranya: faktor lingkungan atau dari dalam sel itu sendiri yang memicu ekspresi sel tersebut.

Proses Ekspesi Gen
Pada saat transkripsi DNA double helix menghasilkan salinan yang dipicu oleh enzim RNA polymerase yang akan membentuk RNA. Yang digunakan sebagai cetakan adalah DNA dari 3’-5’ (nomor atom gula penyusun DNA). Sehingga dihasilkan RNA dari 5’-3’. Arahnya satu arah: 3’-5’ yang digunakan sebagai cetakan, bisa digunakan bagian atas/bawah, tetapi cetakannya tetap 3’-5’.

Untuk melakukan penyalinan perlu enzim RNA polymerase: I, II, III. Yang paling banyak digunakan untuk membentuk RNA yang memkode protein RNA polymerase II, RNA polymerase I: pembentukan rRNA, RNA polymerase III: rRNA dan tRNA.
Hampir seluruh gen memiliki daerah pada promotor yang memiliki susunan basa (TATA box) karena bentuknya banyak basa nitrogennya TATA. Biasanya memiliki 25 bp (base pair) upstream (+ 25 dari titik nol gen) yang merupakan daerah pertama (start point of transcription). TATA box digunakan untuk membaca sehingga dapat diketahui dimana suatu gen dimulai disalin. Jadi TATA box merupakan daerah awal transkripsi.

Elemen merupakan sequens/urutan nukleotida pada DNA dengan suatu urutan basa tertentu (dengan motif tertentu) yang akan dikenali oleh faktor transkripsi terutama TATA box dan faktor/elemen lain yang membantu memulai proses transkripsi. Elemen lain itu memiliki susunan nukleotida tertentu (motif TTT) yang akan dikenali faktor transkripsi umum (general transcription factor) yg sama untuk semua gen. Faktor transkripsi akan membantu pelekatan RNA polymerase pada daerah promotor gen untuk memulai proses transkripsi. Proses mulai transkripsi banyak yang terlibat. Ada faktor-faktor transkripsi yang membantu TATA box yang mengenali RNA polymerase. Daerah regulator gen tidak selalu di depan, tapi bisa di belakang atau di tengah. Kesemuanya akan mempengaruhi apakah RNA polymerase dapat berjalan/bekerja dengan baik atau tidak. Bila ada repressor maka akan menghambat proses pelekatan aktifator transkripsi sehingga RNA polymerase tidak bekerja dan pergi sehingga proses trankripsi tidak akan terjadi. Bila ada activator maka akan membantu RNA polymerase untuk bekerja, tetapi kalau repressor maka akan menghambat kerja RNA polymerase sehingga proses transkripsi tidak berjalan.

Selanjutnya RNA yang terbentuk (mRNA) akan mengalami pemerosesan mRNA yaitu capping, splicing, Penambahan poly A. Lalu mRNA akan keluar dari inti sel dan menuju ribosom. Di ribosom akan terjadi proses translasi, penerjemahan kedalam bahasa asam amino (AA). Kemudian akan terbentuk protein. Protein setelah dibentuk perlu diproses lebih lanjut agar bisa digunakan (folding).



,

ARTIKEL YANG BERKAITAN