Asam Deoksiribonukleat

Asam Deoksiribonukleat (ADN) 
Menurut hasil penelitian, bahan dasar yang membentuk inti sel adalah suatu protein yang dikenal dengan nama nukleoprotein. Nukleoprotein terdiri dari protein dan asam nukleat. Ada beberapa macam asam nukleat, tetapi  yang berhubungan dengan faktor penurunan sifat hanya ada dua yaitu asam deoksiribonukleat (ADN) dan asam  ribonukleat (ARN).

 Struktur ADN : dibentuk oleh rantai ganda polinukleotida

Model struktur ADN pertamakali diajukan oleh James D. Watson  dan Francis Crick pada tahun 1953, yang dibuat berdasarkan analisis foto defraksi sinar X.  Menurut Watson dan Crick ADN berbentuk double helix yaitu bentuk seperti tangga terpilin yang sangat panjang. Setiap ADN disusun oleh dua buah rantai polinukleotida. Rantai polinukleotida dibentuk oleh banyak nukleotida yang berikatan satu sama lain.

Inilah Watson dan Crick, penemu strukutur ADN. Penemuan mereka merupakan awal munculnya bidang rekayasa genetika. Obyek di tengah adalah replika ADN buatan mereka. 

Satu nukleotida dibentuk oleh komponen: 
-    gugus gula pentosa (deoksiribosa) 
-    gugus fosfat 
-    gugus basa nitrogen 
Bahan dasar pembentuk nukleotida adalah nukleosida, yaitu bentuk ikatan antara gula pentosa dengan basa nitrogen. Bila nukleosida mengikat fosfat akan membentuk nukleotida. 
Basa nitrogen pada ADN ada dua macam yaitu purin dan pirimidin. Purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G), sedangkan pirimidin terdiri atas timin (T) dan sitosin (S). Adenin selalu berpasangan dengan timin dan dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen, sedangkan guanin selalu berpasangan dengan sitosin dan dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen.

Struktur sebuah nukleotida. Bila basa nitrogennya adalah Adenin maka nukleotidanya disebut deoksiadenosinmonophosphat   Replikasi ADN  ADN memiliki kemampuan untuk menggandakan diri (mereplikasi) secara sangat tepat. Proses ini umumnya terjadi saat interfase. Pada proses replikasi akan dihasilkan rantai ADN baru dari rantai ADN yang telah ada. Proses replikasi dimulai dengan membukanya rantai ganda polinukleotida, kemudian setiap rantai polinukleotida lama akan membentuk rantai polinukleotida baru pasangannya. Pada akhir replikasi diperoleh dua ADN yang tepat sama masing-masing terdiri atas rantai polinukleotida lama dan baru yang saling melilit. Dalam proses tersebut diperlukan bahan berupa ATP, enzim (ADN polimerase, ligase, dan helikase), dan deoksiribonukleosida. Ada tiga hipotesis yang pernah diajukan mengenai proses replikasi ADN yaitu konservatif, semi konservatif, dan disversif. Hipotesis konservatif menyatakan bahwa ADN hasil replikasi masing-masing terdiri atas ADN dengan rantai baru dan ADN dengan rantai lama yang saling melilit. Hipotesis semikonservatif menyatakan bahwa ADN hasil replikasi keduanya terdiri atas satu rantai lama dan satu rantai baru. Sedangkan hipotesis disversif menyatakan bahwa ADN hasil replikasi terdiri dari gabungan segmen nukleotida rantai lama dan rantai baru. Penelitian menunjukkan bahwa hipotesis semi konservatiflah yang benar. Skema proses replikasi ADN. Perhatikan bahwa ADN hasil replikasi merupakan ikatan antara rantai lama dengan rantai baru. Tipe seperti ini disebut replikasi semi konservatif Asam Ribonukleat (ARN)  Fungsi pengendalian sifat yang dimiliki ADN didasarkan pada fungsinya sebagai perancang sintesis protein yang diperlukan dalam pembentukan enzim maupun penyusun struktur sel. Dalam proses sintesis protein ADN berperan sebagai perancang, sedangkan pelaksananya adalah asam ribonukleat (ARN). Sebelum sintesis protein berlangsung ARN akan dibentuk dulu oleh ADN di dalam nukleus dalam proses transkripsi.  ARN berupa rantai tunggal polinukleotida dan dibentuk oleh ribonukleotida yaitu ikatan antara fosfat, gula pentosa (ribosa), dan basa nitrogen. Berbeda dengan ADN, basa nitrogen pirimidin pada ARN terdiri atas urasil (T) dan sitosin (S), sedangkan purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Jadi pada ARN timin digantikan oleh urasil.  Ada tiga jenis ARN yang berperan dalam sintesis protein: ARN duta (ARNd) : Berfungsi membawa informasi susunan protein dari ADN dalam inti sel ke ribosom yang berada dalam sitoplasma. ARN ribosom (ARNr) : ARNr terdapat dalam ribosom dan menyusun 50% – 60% struktur ribosom. Fungsi sebenarnya dari ARNr sampai sekarang belum diketahui. Diduga ARNr membantu proses sintesis protein. ARN transfer (ARNt) : ARNt didapati dalam sitoplasma dan berfungsi mengikat dan membawa asam amino menuju ribosom Berikut ini adalah beberapa perbedaan struktur antara ADN dan ARN. Asam Deoksiribonukleat (ADN) Asam Ribonukleat (ARN) Ditemukan di dalam nukleus, mitokondria, dan kloroplas Berbentuk rantai ganda (double helix) yang sangat panjang Fungsinya berhubungan erat dengan penurunan sifat dan sintesis protein Kadarnya tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein Basa nitrogennya terdiri dari purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (timin dan sitosin) Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu gula ribosa yang kehilangan satu atom oksigen Ditemukan di dalam nukleus, sitoplasma, dan ribosom Berbentuk rantai tunggal pendek Fungsinya berhubungan erat dengan pelaksanaan sintesis protein Kadarnya dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein Basa nitrogennya terdiri dari purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (urasil dan sitosin) Komponen gulanya ribosa Langkah-langkah proses Sintesis Protein Secara garis besar, ADN sebagai bahan genetis mengendalikan sifat individu melalui proses sintesis protein. Ada dua kelompok protein yang dibuat ADN, yaitu protein struktural dan protein katalis. Protein struktural akan membentuk sel, jaringan, dan organ hingga penampakan fisik suatu individu. Inilah yang menyebabkan ciri fisik tiap orang berbeda satu sama lain. Protein katalis akan membentuk enzim dan hormon yang berpengaruh besar terhadap proses metabolisme, dan akhirnya berpengaruh terhadap sifat psikis, emosi, kepribadian, atau kecerdasan seseorang. Proses sintesis protein dapat dibedakan menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah transkripsi yaitu pencetakan ARNd oleh ADN yang berlangsung di dalam inti sel. ARNd inilah yang akan membawa kode genetik dari ADN. Tahap kedua adalah translasi yaitu penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd oleh ARNt. Sebelum saya jelaskan prosesnya, sebaiknya pahami ini: - Langkah sintesis protein  - Tempat berlangsung  - Perancang jenis protein  - Pelaksana proses sintesis  - Sumber energi  - Bahan sintesis protein  - Enzim yang diperlukan untuk transkripsi : Transkripsi dan Translasi  : Ribosom  : ADN  : ARNd, ARNt, dan ARNr  : Adenosin Tri Phosphat (ATP)  : asam amino  : ARN polimerase 1. Transkripsi  Langkah transkripsi berlangsung sebagai berikut: Sebagian rantai ADN membuka, kemudian disusul oleh pembentukan rantai ARNd. Rantai ADN yang mencetak ARNd disebut rantaisense/template. Pasangan rantai sense yang tidak mencetakARNd disebut rantai antisense. Pada rantai sense ADN didapati pasangan tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut kodogen. Triplet ini akan mencetak triplet pada rantai ARNd yang disebut kodon. Kodon inilah yang disebutkode genetika yang berfungsi mengkodekan jenis asam amino tertentu yang diperlukan dalam sintesis protein. Selanjutnya boleh dikatakan bahwa ARNd atau kodon itulah yang merupakan kode genetika. Lihat daftar kodon dan asam amino yang dikodekannya di bawah ini. Setelah terbentuk, ARNd keluar dari inti sel melalui pori-pori membran inti menuju ke ribosom dalam sitoplasma. Untuk setiap satu molekul protein yang dibentuk akan selalu dimulaidengan kodon inisiasi atau kodon start yaitu AUG yang mengkodekan asam amino metionin. Jika satu molekul protein telah terbentuk akanselalu diakhiri dengan tanda berupa kodon stop atau kodon terminasi, yaitu UGA, UAA, atau UAG (lihat daftar di atas). Konsep penting: Pasangan tiga basa nitrogen disebut triplet. Triplet yang terdapat pada rantai sense ADN yang mencetak ARNd disebut kodogen. Triplet yang terdapat pada ARNd disebut kodon. Triplet yang terdapat pada ARNt disebutantikodon. 2. Translasi  Pahami dulu konsep ini: ARNt memiliki triplet yang merupakan pasangan kodon dan disebut antikodon. Setiap ARNt hanya dapat mengikat satu jenis asam amino sesuai yang dikodekan oleh kodon. Jadi dalam translasi terjadi penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd (kodon) oleh ARNt (antikodon) dengan cara ARNt mengikat satu asam amino yang sesuai. Setelah ARNd keluar dari dalam inti, selanjutnya ia bergabung dengan ribosom dalam sitoplasma. Langkah berikutnya adalah penerjemahan kode genetik (kodon) yang dilakukan oleh ARNt. Caranya, ARNt akan mengikat asam amino tertentu sesuai yang dikodekan oleh kodon, lalu membawa asam amino tersebut dan bergabung dengan ARNd yang telah ada di ribosom. Langkah tersebut dilakukan secara bergantian oleh banyak ARNt yang masing-masing mengikat satu jenis asam amino yang lain. Mungkinkah ARNt keliru membawakan jenis asam amino sehingga tidak sesuai dengan kodon? Kecuali terjadi mutasi, kemungkinan hal ini sangat kecil terjadi. Karena setiap ARNt yang membawa asam amino akan berpasangan tepat sama dengan ARNd membentuk pasangan kodon – antikodon. Dengan cara demikian kecil kemungkinan ARNt ‘salah membawa’ asam amino. Setelah asam amino dibawa ARNt bergabung dengan ARNd di ribosom, selanjutnya akan terjadi ikatan antar asam amino membentuk polipeptida. Protein akan terbentuk setelah berlangsung proses polimerisasi. Simpulan singkat langkah sintesis protein berlangsung sebagai berikut: ADN mencetak ARNd dalam proses transkripsi yang berlangsung di dalam inti. ARNd keluar dari dalam inti bergabung dengan ribosom di sitoplasma. Datang ARNt membawa asam amino yang sesuai dengan kodon. Terjadi ikatan antar asam amino sehingga terbentuk protein. Agar lebih jelas dan bisa membayangkan proses sintesis protein secara