SIFAT DAN KODE TRIPLET DNA DAN ASAM AMINO YANG DICETAK
Beberapa sifat dari kode triplet adalah :
a. Kode genetik ini mempunyai banyak sinonim, sehingga hampir semua asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon. Contohnya , tiga asam amino (arginin, serin dan leusin) masing-masing mempunyai 6 kodon sinonim. Tetapi untuk banyak kodon sinonim yang menyatakan asam amino yang sama, dua basa permulaan dan triplet adalah tetap sedangkan basa ketiga dapat berlainan. Contohnya , semua kodon yang dimulai dengan SS memperinci prolin (SSU, SSS, SSA dan SSG) dan semua kodon yang dimulai dengan AS memperinci treonin (ASU, ASS, ASA dan ASG). Fleksibilitas dalam nukleotida dari suatu kodon ini dapat menolong membuat sekecil mungkin akibat adanya kesalahan.
b. Tidak ada tumpang tindih, artinya tiada satu basa tunggal pun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon, sehingga 64 kodon itu semua berbeda-beda nukleotidanya.
c. Kode genetik dapat mempunyai dua arti, yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino. Contohnya, kodon UUU biasanya merupakan kode untuk fenilalanin, tetapi bila ada streptomycin dapat pula merupakan kode untuk isoleusin, leusin atau serin.
d. Kode genetik tidak mempunyai tanda untuk menarik perhatian, artinya tiada sebuah kodon pun yang dapat diberi tambahan tanda bacaan.
e. Kodon AUG disebut juga kodon permulaan, karena kodon ini memulai sintesa rantai polipeptida.
f. Beberapa kodon dinamakan kodon non-sens (tak berarti) karena kodon-kodon ini tidak merupakan kode untuk salah satu asam amino pun, misalnya UAA, UAG dan UGA.
g. Kode genetik itu ternyata universal karena kode yang sama berlaku untuk semua macam mahluk hidup.
beberapa sifat dari kode triplet diantaranya :
1. kode genetik ini mempunyai banyak sinonim sehingga hampir setiap asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon. Contoh semua kodon yang diawali dengan SS memperinci prolin,(SSU,SSS,SSA dan SSG) semua kodon yang diawali dengan AS memperinci treosin(ASU,ASS,ASA,ASG).
2. tidak tumpang tindih,artinya tiada satu basa tungggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon,sehingga 64 itu berbeda-beda nukleotidanya.
3. kode genetik dapat mempunyai dua arti yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino.
4. kode genetik itu ternyata universal. Tiap triplet yang mewakili informasi bagi suatu asam amino tertentu dinyatakan sebagai kodon.Kode genetika bersifat degeneratif dikarenakan 18 dan 20 macam asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon, yang disebut kodon sinonimus.Hanya metionin dan triptofan yang memiliki kodon tunggal.Kodon sinonimus tidak ditempatkan secara acak, tetapi dikelompokkan.Kodon sinnonimus memiliki perbedaan pada urutan basa ketiga.
Beberapa sifat dari kode triplet diantaranya :
1. kode genetik ini mempunyai banyak sinonim sehingga hampir setiap asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon. Contoh semua kodon yang diawali dengan SS memperinci prolin,(SSU,SSS,SSA dan SSG) semua kodon yang diawali dengan AS memperinci treosin(ASU,ASS,ASA,ASG).
2. tidak tumpang tindih,artinya tiada satu basa tungggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon,sehingga 64 itu berbeda-beda nukleotidanya.
3. kode genetik dapat mempunyai dua arti yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino.
4. kode genetik itu ternyata universal
Tiap triplet yang mewakili informasi bagi suatu asam amino tertentu dinyatakan sebagai kodon.Kode genetika bersifat degeneratif dikarenakan 18 dan 20 macam asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon, yang disebut kodon sinonimus.Hanya metionin dan triptofan yang memiliki kodon tunggal.Kodon sinonimus tidak ditempatkan secara acak, tetapi dikelompokkan.Kodon sinnonimus memiliki perbedaan pada urutan basa ketiga.
Kode Genetik
Kode genetik adalah cara pengkodean urutan nukleotida pada DNA atau RNA utnuk menentukan urutan asam amino pada saat sintesis protein. Informasi pada kode genetik ditentukan oleh basa nitrogen pada rantai DNA yang akan menentukan susunan asam amino.
Para peneliti melakukan penelitian pada bakteri E. Coli mula mula digunakan basa nitrogen singlet maka diper oleh 4 asam amino saja yang dapat diterjemahkan padahal ke 20 asam amino ini harus diterjemahkan semua agar protein yang dihasilkan dapat digunakan, kemudian para ilmuwan mencobalagi dengan kodon duplet dan baru dapat untuk menterjemahlkan 16 asam amino ini pun belum cukup juga. Kemudian dicoba dengan triplet dan dapat menterjemahkan 64 asam amino hal ini tidak mengapa sekalipun melebihi 20 asam amino toh dari 64 asam amino yang diterjemahkan ada yang memilii simbul/fungsi yang sama diantaranya (kodon asam assparat (GAU dan GAS) sama dengan asam-asam tirosin(UAU, UAS) sama juga dengan triptopan (UGG) bahkan ini sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusan selain itu dari 20 asam amino diantaranya ada yang berfungsi sebagai agen pemotong gen atau tidak dapat bersambung lagi dengan doubel helix asam amino yang berfungsi sebagai agen pemotong gen diantaranya (UAA, UAG, UGA) Beberapa sifat dari kode triplet diantaranya: Kode genetik ini mempunyai banyak sinonim sehingga hampir setiap asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon. Contoh semua kodon yang diawali dengan SS memperinci prolin (SSU, SSS, SSA dan SSG) semua kodon yang diawali dengan AS memperinci treosin (ASU, ASS, ASA, ASG). Tidak tumpang tindih, artinya tiada satu basa tungggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon, sehingga 64 itu berbeda-beda nukleotidanya. Kode genetik dapat mempunyai dua arti yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino.
Semenjak tahun 1960an semakin nyata bahwa ada paling sedikit tiga residu nukleotida DNA diperlukan untuk mengkode untuk masing-masing asam amino. Empat huruf kode DNA (A, T, G, dan C) dalam grup dua huruf menghasilkan 42 =16 kombinasi yang berbeda, tidak cukup untuk mengkode 20 asam amino. Empat basa tiga huruf menghasilkan 43 =64 kombinasi yang berbeda. Genetik eksperimen awal membuktikan bahwa tidak hanya kode genetik atau kodon untuk asam amino berupa susunan tiga huruf (triplet) dari nukleotida tetapi juga bahwa kodon tidak tumpang-tindih dan tidak ada jeda antara kodon residu asam amino yang berurutan. Susunan asam amino protein kemudian digambarkan oleh suatu susunan yang linier dari kodon triplet yang berdekatan. Kodon yang pertama pada susunan metapkan suatu kerangka pembacaan(reading frame), di mana kodon yang baru memulai pada setiap tiga residu nukleotida. Pada skema ini, ada tiga kerangka pembacaan yang mungkin untuk setiap urutan DNA yang diberi, dan masing-masing secara umum akan memberi suatu urutan berbeda terhadap kodon.
Pada tahun 1961 Marshall Nirenberg dan Heinrich Matthaei mengumumkan hasil observasi yang mengusulkan terobosan pertama. Mereka menginkubasi polyribonucleotide polyuridylate sintetis (poly(U) yang didesign) dengan ekstrasi E. coli, GTP, dan campuran 20 asam amino dalam 20 tabung berbeda. Pada masing-masing tabung suatu asam amino yang berbeda diberi label secara radioaktif. Poly(U) dapat dikatakan sebagai mRNA tiruan yang berisi triplet UUU berurutan, dan triplet ini harus mempromosikan sintesis polipeptida hanya dari salah satu 20 asam amino yang berbeda –yang dilabel dengan triplet UUU. Suatu polipeptida radioaktif dibentuk di dalam salah satu dari 20 tabung, yang berisi fenilalanin radioaktif. Nirenberg dan Matthaei menyimpulkan bahwa triplet UUUcocok untuk fenilalanin. Pendekatan yang sama mengungkapkan bahwa polyribonucleotide polycytidylate atau poly(C) sintetis mengkode formasi.
Polipeptida yang hanya berisi prolina (polyproline), dan ilyadenylate atau poly(A) mengkode polylysine. Dengan demikian triplet CCC mengkode daftar prolina dan triplet AAA untuk lisina. Polinukleotida sintetik yang digunakan dalam eksperimen dibuat sedemikian dengan aksi fosforilase polinukleotida, menganalisis formasi polimer RNA dari ADP, UDP, CDP dan GDP. Enzim ini tidak memerlukan template polimer dan membuat polimer dengan sebuah komposisi basa bahwa secara langsung mencerminkan konsentrasi yang relatif dari precursor nukleotida 5'-diphosphate di dalam medium. Jika fosforilase polynukleotida diperkenalkan dengan UDP, hal ini hanya poly(U). Jika diperkenalkan dengan suatu campuran dari lima bagian ADP dan satu CDP, akan membuat polimer di mana 65 residu adalah adenylate dan 61sytidylate. Polimer acak seperti itu mungkin memiliki banyak triplet urutan AAA, sedikit triplet AAC, ACA, dan CAA, beberapa triplet ACC, CCA, dan CAC, dan sangat sedikit; triplet CCC (Tabel 26-1). Dengan penggunaan mRNA tiruan yang berbeda yang dibuat dari fosforilase polinukleotida dari campuran permulaan ADP, GDP, UDP, dan CDP yang berbeda, komposisi basa triplet yang mengkode hampir semua asam amino diidentifikasi segera.
Ditahun 1964 Nirenberg dan Filipus menemukan terobosan baru. Mereka menemukan bahwa ribosom bakteri E.coli yang terisolasi akan mengikat suatu aminoasil-tRNA khusus jika polinukleotida sintetik yang sesuai ada. Sebagai contoh, ribosom yang diinkubasi dengan poly(U) dan phenylalanyl-tRNAPhe(atau Phti-tRNAPhe) akan mengikat kedua polimer, tetapi jika ribosomd iinkubasi dengan poly(U) dan beberapa aminoacyU-tRNA yang lain, aminoasil-tRNA itu tidak akan terikat karena itu tidak akan mengenali triplet UUU pada poly(U), perlu dicatat bahwa oleh konvensi, identitas tRNA ditandai superscript dan aminoacylated-tRNA ditandai dengan nama yang menyambung garis. Sebagai contoh, aminoacylated tRNAALa yang benar adalah alanyl-tRNA Ala atau Ala-tRNAAla. Jika tRNA tersebut adalah salah aminoacylated, misalkan dengan valina, akan memiliki Val-tRNAAla.) Polinukleotida terpendek yang bisa mempromosikan ikatan khusus Phe-tRNAPhe adalah trinucleotida UUU. Dengan menggunakan trinucleotida sederhana dari urutan yang dikenal, hal ini mungkin untuk menentukan aminoasil-tRNA yang mana yang terikat dengan masing-masing dari sekitar 50 dari 64 kodon triplet yang mungkin. Beberapa kodon, baik tidak ada aminoasil-tRNA akan berikatan, atau lebih dari satu terikat. Metoda lain diperlukan untuk melengkapi dan mengkonfirmasikan seluruh kode genetik. Saat ini, suatu pendekatan yang komplementer diperkenalkan oleh H.Gobind Khorana, yang mengembangkan metoda-metoda untuk mensintesis polyribonucleotida dengan yang digambarkan, susunan pengulangan dari dua sampai empat basa. Polipeptida yang dihasilkan dengan memakai RNAs ini sebagai pengirim pesan (messanger) mempunyai satu atau beberapa asam amino dengan pola berulang. Pola-pola ini, ketika dikombinasikan dengan informasi dari polimer acak yang digunakan oleh Nirenberg dan rekan-rekannya, memunculkan tugas kodon yang tidak jelas. Polipeptida yang disintesis responnya atas polimer ini ditemukan untuk memiliki jumlah treonina dan histidina yang sama. Dengan cara yang sama, satu RNA dengan tiga basa pada pola pengulangan harus menghasilkan tiga jenis polipeptida yang berbeda. Masing-masing polipeptida berasal dari kerangka pembacaan (reading frame) yang berbeda dan berisi suatu jenis asam amino. Satu RNA dengan empat basa pada pola pengulangan harus menghasilkan satu jenis polipeptida dengan pola pengulanga empat asam amino. Hasil dari semua percobaan dengan polimer ini menghasilkan tugas dari kodon 61 dan 64 yang mungkin. Dan tiga yang lain diidentifikasi sebagai kodon penghentian (termination), sebagian karena ketiganya mengacaukan pola persandian asam amino ketika dimasukkan dalam urutan dari RNA polimer sintetis. Dengan pendekatan ini, urutan basa dari semua kode triplet masing-masing asam amino dibentuk tahun 1966. Sejak itu, kode ini telah diuji melalui banyak cara. "kamus" lengkap kodon untuk asam amino ditunjukan oleh Gambar 26-7. Urutan kode genetik diakui sebagi penemuan terbesar di tahun 1060an.
Kode genetik mempunyai beberapa karakteristik penting. Kunci organisasi informasi genetika dalam protein dapat ditemukan pada kodon dan pada susunan kodon pada kerangka pembacaan(reading frame). Perlu diingat bahwa tanpa tanda baca atau isyarat diperlukan untuk menandai ujung kodon dan permulaan kodon berikutnya. Kerangka pembacaan harus ditetapkan dengan benar pada permulaan molekul mRNA dan lalu dipindahkan secara berurutan dari satu triplet ke triplet berikutnya. Jika kerangka pembacaan awal diputus oleh satu atau dua basa, atau jika ribosom tanpa sengaja melompati suatu nukleotida dalam mRNA, semua kodon berikutnya akan berantakan dan akan menjurus kepada pembentukan protein "missense" dengan susunan asam amino yang kacau. Beberapa kodon memiliki fungsi khusus. Kodon inisiasi, AUG, menandakan awal dari rantai polipeptida. AUG tidak hanya adalah kodon inisiasi dari prokaryota dan eukaryot tetapi juga mengkode residu Met pada posisi internal polipeptida. Dari 64 triplet nukleotida yang mungkin, tiga (UAA, UAG, dan UGA) tida mengkode asam amino yang dikenal ketiganya dikenal sebagai kodon penghentian (termination) (juga disebut stop codon atau nonsense codon), yang secara normal menandai akhir sintesis rantai polipeptida. Ketiga kodon penghentian dinamai "nonsense codon" karena kodon-kodon ini pertama kali ditemukan berasal dari mutasi basa tunggal bakteri E.coli di mana rantai polipeptida tertentu diakhiri secara prematur. Mutasi nonsens ini, dinamai amber, ochre, dan opal, membantu identifikasi yang mungkin dari UAA, UAG, dan UGA sebagai kodon penghentian. Pada urutan acak nukleotida, satu dari setiap 20 kodon pada masing-masing kerangka pembacaan, rata-rata, merupakan kodon penghentian. Dimana kerangka pembacaan ada tanpa kodon penghentian dari 50 atau lebih kodon, daerah itu disebut satu kerangka pembacaan terbuka (open reading frame). Kerangka pembacaan terbuka panjang biasanya berhubungan dengan gen yang mengkode protein. Pengkodean gen protein khusus tak terputuskan dengan berat molekular 60,000 akan memerlukan open reading frame dengan 500 atau lebih kodon. Lihat Kotak 26-1 (p. 900) untuk melihat beberapa perkecualian dari pola umum ini.
Barangkali ciri kode genetik yang paling mencolok adalah degenerate (degenerasi), maksudnya suatu asam amino yang diuji bisa dispesifikasi lebih dari satu kodon. Hanya metionin dan triptofan yang mempunyai kodon tunggal. Degenerasi tidak berarti tak sempurna; kode genetik jelas karena tidak ada kodon yang mengkode asam amino lebih dari satu. Perlu diketahui bahwa degenerasi kode tidaklah seragam. Sebagai contoh, leusina dan serina mempunyai enam kodon, glisina dan alanina mempunyai empat kodon, dan glutamat, tirosina, dan histidina mempunyai dua kodon. Ketika satu asam amino mempunyai kodon ganda, perbedaan antara kodon biasanya terlihat pada basa yang ketiga (pada ujung 3'). Sebagai contoh, alanina dikode oleh triplet GCU, GCC, GCA, dan GCG. Kodon tersebut, hampir semua asam amino disimbolkan dengan XY GA atau XY CU. Dua huruf pertama dari tiap kodon kemudian faktor penentu yang utama dari kekhususan. Hal ini memberikan beberapa konsekuensi yang menarik
Molekul DNA mempunyai sifat-sifat, antara lain:
- DNA berbagai organisme mempunyai kandungan adenin (A) yang sama dengan Timin (T). Perbedaan antara DNA dari spesies yang berlainan terletak antara kandungan A + T atau G + C.
- Setiap molekul DNA disusun oleh dua rantai polinukleotida. Basa-basa dari kedua rantai tersebut berpasangan dengan aturan adenin berpasangan dengan Timin dan Guanin berpasangan dengan sitosin. Antara kedua basa yang berpasangan terbentuk ikatan hidrogen. Adanya ikatan inin memberikan kelenturan pada DNA. 3) DNA merupakan struktur yang aktif melakukan fungsi biologi.
DNA mitokondria juga memiliki sifat unik lainnya yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar 10-17 kali DNA inti [Wallace et al., 1997]. Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki mekanisme reparasi yang efisien [Bogenhagen, 1999], tidak memiliki protein histon, dan terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping [Richter, 1988]. Selain itu, DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan dalam replikasi
DNA). Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi. Replikasi mtDNA yang tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadi.
Salah satu bentuk keunikan lainnya dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria menunjukkan perbedaan dalam hal pengenalan kodon universal. UGA tidak dibaca sebagai “berhenti” (stop) melainkan sebagai tryptofan, AGA dan AGG tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai “berhenti”, AUA dibaca sebagai methionin [Anderson et al., 1981].
Kode genetik merupakan kombinasi tiga basa (triplet kodon) pada mRNA yang mambawa informasi genetik. Penetapan triplet kodon didasarkan atas 20 asam amino penyusun protein dan empat macam basa penyusunnya, sehingga secara matematik apabila menggunakan 2 basa hanya menghasilkan 16 (42) kode genetik tidak cukup mewakili 20 asam amino dan 64 (43) kode genetik apabila menggunakan 3 basa.
Gen tertentu membawa informasi yang dibutuhkan untuk membuat protein dan informasi itulah yang disebut sebagai kode genetik. Dengan kata lain, kode genetik adalah cara pengkodean urutan nukleotida pada DNA atau RNA utnuk menentukan urutan asam amino pada saat sintesis protein. Informasi pada kode genetik ditentukan oleh basa nitrogen pada rantai DNA yang akan menentukan susunan asam amino.
Dalam tahun 1968 nirenberg, khorana dan Holley menerima hadiah nobel untuk penelitian mereka yang sukses menciptakan kode-kode genetik yang hingga sekarang kita kenal. Seperti kita ketahui asam amino dikenal ada 20 macam. Yang menjadi masalah bagaimana 4 basa nitrogen ini dapat mengkode 20 macam asam amino yang diperlukan untuk mengontrol semua aktifitas sel?
Para peneliti melakukan penelitian pada bakteri E. Coli mula mula digunakan basa nitrogen singlet maka diper oleh 4 asam amino saja yang dapat diterjemahkan padahal ke 20 asam amino ini harus diterjemahkan semua agar protein yang dihasilkan dapat digunakan, kemudian para ilmuwan mencobalagi dengan kodon duplet dan baru dapat untuk menterjemahlkan 16 asam amino ini pun belum cukup juga. Kemudian dicoba dengan triplet dan dapat menterjemahkan 64 asam amino hal ini tidak mengapa sekalipun melebihi 20 asam amino toh dari 64 asam amino yang diterjemahkan ada yang memilii simbul/fungsi yang sama diantaranya (kodon asam assparat(GAU dan GAS) sama dengan asam
asam tirosin(UAU,UAS) sama juga dengan triptopan(UGG) bahkan ini sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusan selain itu dari 20 asam amino diantaranya ada yang berfungsi sebagai agen pemotong gen atau tidak dapat bersambung lagi dengan doubel helix asam amino yang berfungsi sebagai agen pemotong gen diantaranya (UAA,UAG,UGA)
asam tirosin(UAU,UAS) sama juga dengan triptopan(UGG) bahkan ini sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusan selain itu dari 20 asam amino diantaranya ada yang berfungsi sebagai agen pemotong gen atau tidak dapat bersambung lagi dengan doubel helix asam amino yang berfungsi sebagai agen pemotong gen diantaranya (UAA,UAG,UGA)
Hal ini tidak mengapa, meskipun jumlah asam amino ini melebihi jumlah 20 macam asam amino. Terjadi suatu “kelimpahan” dalam kode genetika, di mana terdapat lebih dari satu kodon memberi kode bagi satu asam amino tertentu. Misalnya asam amino phenilalanin yang merupakan kode terjemahan dari kodon UUU atau UUC. Istilah yang diberikan oleh para ahli genetika pada kelimpahan semacam ini adalah degenerasi atau mengalami redundansi. Dapat dikatakan kode genetik bersifat degeneratif dikarenakan 18 dari 20 asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon, yang disebut kode sinonimus. Hanya metionin dan triptofan yang mempunyai kodon tunggal. Kodon sinonimus mempunyai perbedaan pada urutan basa ketiga.
Selain itu terdapat pula kodon-kodon yang memiliki fungsi yang sama. Misalkan fungsi kodon asam asparat (GAU dan GAS) sama dengan fungsi kodon asam tirosin (UAU,UAS) dan juga triptopan (UGG). Hal ini justru sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusak.
Proses sintesis protein (polipeptida) baru akan diawali apabila ada kodon AUG yang mengkode asam amino metionin, karenanya kodon AUG disebut sebagai kodon permulaan (kode ‘start’). Sedangkan berakhirnya proses sintesis polipeptida apabila terdapat kodon UAA, UAG, dan UGA (pada prokariotik) dan UAA (pada eukariotik). Kodon UAA,UAG, dan UGA tidak mengkode asam amino apapun dan merupakan agen pemotong gen (tidak dapat bersambung lagi dengan double helix asam amino) disebut sebagai kodon terminasi/kodon nonsense (kode ‘stop’). Kode genetik berlaku universal, artinya kode genetik yang sama berlaku untuk semua jenis makhluk hidup.
Dengan adanya kodon permulaan dan kodon terminasi, berarti tidak semua urutan basa berfungsi sebagai kodon. Yang berfungsi sebagai kodon hanyalah urutan basa yang berada di antara kodon permulaan dan kodon terminasi. Urutan basa yang terletak sebelum kodon permulaan dan setelah kodon penghenti tidak dibaca sebagai kodon.
STRUKTUR DATA RANTAI DNA
Makhluk hidup begitu berjenis-jenis, dan begitu kompleks. Apakah struktur data rantai DNA dengan demikian juga sangat kompleks? Ternyata tidak. Francis Crick yang pertama kali menduga struktur data yang sangat sederhana ini, dan setelah ditest ternyata benar. Struktur data rantai DNA untuk membuat makhluk hidup ternyata sangat sederhana. Basis untuk kode DNA itu ada empat, yaitu A (adenine), T (thymine), C (cytosine) dan G (guanine).
Makhkluk hidup di bumi ini terbuat dari protein. Ada banyak sekali jenis protein, kita lihat saja badan kita sendiri, ada banyak sekali jenisnya organ tubuh pembentuk badan. Dalam tumbuhan juga ada banyak sekali jenis sel, dari sel daun, sel batang, yang untuk setiap jenis tanaman kita lihat berbeda-beda bentuknya. Protein itu dibangun dari asam-asam amino. Dengan banyaknya protein, apakah asam amino pembentuk protein itu juga banyak dan kompleks? Jawabannya kembali, tidak. Ternyata cuma ada 20 puluh jenis asam amino yang berkontribusi dalam membentuk protein makluk hidup di seluruh muka bumi. Semua jenis asam amino tersebut diberi nama dan kode oleh IUPAC, bisa dilihat di: IUPAC code table.
Bagaimana ke-20 asam amino tersebut dikodekan oleh alam dalam rantai DNA? Kita tahu ada 4 basis untuk kode DNA. Dengan memakai 2 basis untuk satu asam amino, maka jumlah kombinasi yang bisa terjadi adalah 4×6=16 kombinasi. Jumlah ini tidak cukup untuk mengkode asam amino berjumlah 20 buah. JIka dipakai 3 buah basis untuk setiap kode, maka jumlah kombinasi mencapai 4×4×4=64. Jumlah ini dipikir kebanyakan, 64 kombinasi hanya untuk mengkode 20 jenis asam amino. Karena itu, untuk waktu tertentu, para pioneer dalam bidang ini mencoba menemukan rumusan yang lebih kompleks dari kode alam ini. Tetapi ternyata akhirnya ditemukan, oleh Francis Crick, bahwa benar alam menggunakan 3 basis untuk setiap asam amino. Jadi kode DNA adalah untaian triplet, 3 basis untuk setiap kode, misalnya ATG GAA, dll. Setiap triplet mewakili satu jenis asam amino. Tabel gimana triplet itu dan asam amino yang dihasilkan oleh triplet yang bersangkutan bisa dilihat di: Table of Standard Genetic Code.
Sebagai penutup tulisan ini, mari kita lihat bagaimana bentuk dari kode mentah komputer dan DNA. Kode komputer ditampilkan dalam bentuk bilangan binary, yang terdiri dari angka 0 dan 1, sedangkan kode DNA menggunakan 4 basis, ATCG, dan dalam bentuk mentah (tidak dikelompokkan dalam triplet).
Kode Binary Komputer:
11001100 10101011 00111001 01101011
11100101 01101100 10010101 00001001
00101011 01000101 10111010 10101011
10110111 01010010 01101010 01011110
11001100 10101011 00111001 01101011
11100101 01101100 10010101 00001001
00101011 01000101 10111010 10101011
10110111 01010010 01101010 01011110
Kode Rantai DNA:
tccttggcca attattactc gacgagatcg tgacccgtta
aagattctgg acccgcgcgt tgggaaggaa tttccgctcc
tctgccggac ttgacctgcg tgcctgtctc aacgacgccg
actacgctgg ttccgaccgg gctggcgatt catattgccg
tccttggcca attattactc gacgagatcg tgacccgtta
aagattctgg acccgcgcgt tgggaaggaa tttccgctcc
tctgccggac ttgacctgcg tgcctgtctc aacgacgccg
actacgctgg ttccgaccgg gctggcgatt catattgccg
Pada asam nukleat DNA atau RNA-d terdapat 4 jenis nukleotida (basa) yang menyusun rantainya. Pada polipeptida dikenal 20 jenis asam amino penyusunnya. Dengan adanya 20 jenis asam amino tersebut, harus ada aturan yang dapat menjamin pengendalian gen dalam pembentukan protein, selalu bersifat khas (satu gen hanya menyandikan satu jenis protein). Untuk menjamin kekhasan tersebut harus banyak faktor pengendali (kodon), sekurang-kurangnya sama dengan yang dikendalikan (asam amino). Hal ini bertujuan untuk mencegah adanya satu kodon mengendalikan lebih dari satu asam amino. Berdasarkan persyaratan ini, tidak mungkin satu asam amino dikendalikan hanya oleh satu nukleotida, karena keempat nukleotida yang ada tidak akan mencukupi untuk mengendalikan 20 asam amino. Sistem penyandian seharusnya didasarkan pada kombinasi dari nukleotida yang ada. Yang paling mungkin adalah setiap kodon merupakan kombinasi 3 nukleotida DNA sehingga akan diperoleh 64 kodon yang akan mencukupi untuk mengendalikan 20 asam amino.
Enam puluh empat kodon ini berfungsi menyandikan asam amino, tetapi akan ada kodon-kodon yang menyandikan satu jenis asam amino yang sama. Jadi, ada 3 kodon, yaitu UAA, UAG, dan UGA yang menjadi kodon akhir dan AUG yang menjadi kodon awal, keempat kodon ini tidak menyandikan asam amino. Sebagian besar asam amino dikendalikan lebih dari 1 kodon. Berbagai kodon yang menyandikan 1 jenis asam amino yang sama disebut kodon sinonim. Kodon-kodon diketahui tidak bertumpang tindih dan terletak berdampingan tanpa penyelang. Jadi, pembentukan asam amino akan dilakukan oleh rangkaian kodon RNA-d dimulai dari kodon dan diakhiri oleh salah satu kodon akhir. Konsep sandi genetik ditemukan berkat keberhasilan peneliti mengembangkan sintesis protein dan asam nukleat secara in vitro. Untuk mengetahui kode genetik ini, mari perhatikan Tabel 3.3 berikut ini.
Dalam sintesis protein dapat terjadi kesalahan dalam menerjemahkan kode-kode yang diterima dari DNA. Jika terjadi kesalahan penerjemahan, akibatnya protein yang disusun juga keliru sehingga enzim yang dihasilkan juga salah. Jika hal ini terjadi, maka metabolisme akan terganggu. Misalnya, kodon GAA yang seharusnya diterjemahkan menjadi asam glutamat, tetapi oleh RNA-t dibaca GUA yang diterjemahkan menjadi valin, atau dibaca AAA yang diterjemahkan menjadi lisin. Hal ini, menyebabkan polipeptida yang dihasilkan tidak sesuai dengan perintah DNA.
Kesalahan ini berpengaruh pada proses pembentukan hemoglobin. Hemoglobin normal seharusnya mengandung asam glutamat, tetapi karena terjadi kesalahan dalam penerjemahan, hemoglobin mengandung valin atau lisin. Hal ini menyebabkan hemoglobin menghasilkan sel sabit. Sel sabit menyebabkan kelainan yang disebut siklemia. Siklemia diturunkan kepada keturunannya dan menyebabkan mutasi. Jadi, kesalahan RNA-t menafsirkan kode-kode genetik dari DNA juga merupakan salah satu mekanisme mutasi gen. Mutasi gen menyebabkan perubahan sifat yang diwariskan secara turun temurun.
Cirri-ciri kode genetic menurut Nirenberg,dkk (1961) yaitu :
a. Terdiri dari triplet artinya tiap 1 kodon terdiri dari 3 basa
b. Non overlapping artinya susuna 3 basa pada kodon berbeda dengan kodon yang lain.
c. Degenerate artinya 1 asam amino mempunyai kodon lebih dari satu.
d. Universal, artinya kode yang sama berlaku untuk semua makhluk hidup.
Cirri khas protein ditentukan oleh jumlah asam amino, macam dan urutan asam amino yang membangun. Terdapat 20 macam asam amino di dalam tersusun dari 4 macam basa nitrogen pada molekul RNAd, yaitu Adenin (A), Urasil (U0, Sitosis (S) dan Guanin (G).
Dari keempat basa tersebut, dapat tersusun 64 triplet kodon, padahal macam asam amino yang ada hanya 20. Dengan demikian terdapat kodong-kodon sinonim (degenerate) , artinya satu asam amino dikode lebih dari satu kodon.
Dari keempat basa tersebut, dapat tersusun 64 triplet kodon, padahal macam asam amino yang ada hanya 20. Dengan demikian terdapat kodong-kodon sinonim (degenerate) , artinya satu asam amino dikode lebih dari satu kodon.
Dalam tahun 1968 nirenberg, khorana dan Holley menerima hadiah nobel untuk penelitian mereka yang sukses menciptakan kode-kode genetik yang hingga sekarang kita kenal. Seperti kita ketahui asam amino dikenal ada 20 macam. Yang menjadi masalah bagaimana 4 basa nitrogen ini dapat mengkode 20 macam asam amino yang diperlukan untuk mengontrol semua aktifitas sel?
Para peneliti melakukan penelitian pada bakteri E. Coli mula mula digunakan basa nitrogen singlet maka diper oleh 4 asam amino saja yang dapat diterjemahkan padahal ke 20 asam amino ini harus diterjemahkan semua agar protein yang dihasilkan dapat digunakan, kemudian para ilmuwan mencobalagi dengan kodon duplet dan baru dapat untuk menterjemahlkan 16 asam amino ini pun belum cukup juga. Kemudian dicoba dengan triplet dan dapat menterjemahkan 64 asam amino hal ini tidak mengapa sekalipun melebihi 20 asam amino toh dari 64 asam amino yang diterjemahkan ada yang memilii simbul/fungsi yang sama diantaranya (kodon asam assparat(GAU dan GAS) sama dengan asam
asam tirosin(UAU,UAS) sama juga dengan triptopan(UGG) bahkan ini sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusan selain itu dari 20 asam amino diantaranya ada yang berfungsi sebagai agen pemotong gen atau tidak dapat bersambung lagi dengan doubel helix asam amino yang berfungsi sebagai agen pemotong gen diantaranya (UAA,UAG,UGA) beberapa sifat dari kode triplet diantaranya :
asam tirosin(UAU,UAS) sama juga dengan triptopan(UGG) bahkan ini sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusan selain itu dari 20 asam amino diantaranya ada yang berfungsi sebagai agen pemotong gen atau tidak dapat bersambung lagi dengan doubel helix asam amino yang berfungsi sebagai agen pemotong gen diantaranya (UAA,UAG,UGA) beberapa sifat dari kode triplet diantaranya :
1. kode genetik ini mempunyai banyak sinonim sehingga hampir setiap asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon. Contoh semua kodon yang diawali dengan SS memperinci prolin,(SSU,SSS,SSA dan SSG) semua kodon yang diawali dengan AS memperinci treosin(ASU,ASS,ASA,ASG).
2. tidak tumpang tindih,artinya tiada satu basa tungggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon,sehingga 64 itu berbeda-beda nukleotidanya.
3. kode genetik dapat mempunyai dua arti yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino.
4. kode genetik itu ternyata universal
Tiap triplet yang mewakili informasi bagi suatu asam amino tertentu dinyatakan sebagai kodon.Kode genetika bersifat degeneratif dikarenakan 18 dan 20 macam asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon, yang disebut kodon sinonimus.Hanya metionin dan triptofan yang memiliki kodon tunggal.Kodon sinonimus tidak ditempatkan secara acak, tetapi dikelompokkan.Kodon sinnonimus memiliki perbedaan pada urutan basa ketiga.
KODE GENETIKA
| POSISI PERTAMA (Ujung 5’) | POSISI KETIGA | POSISI KETIGA (Ujung 3’) | |||
| U | U | C | A | G | U C A G |
| Phe | Ser | Tyr | Cys | ||
| Phe | Ser | Tyr | Cys | ||
| Leu | Ser | STOP | STOP | ||
| Leu | Ser | STOP | Trp | ||
| C | Leu | Pro | His | Arg | U C A G |
| Leu | Pro | His | Arg | ||
| Leu | Pro | Gln | Arg | ||
| Leu | Pro | Gln | Arg | ||
| A | Ile | Thr | Asn | Ser | U C A G |
| Ile | Thr | Asn | Ser | ||
| Ile | Thr | Lys | Arg | ||
| Met | Thr | Lys | Arg | ||
| G | Val | Ala | Asp | Gly | U C A G |
| Val | Ala | Asp | Gly | ||
| Val | Ala | Glu | Gly | ||
| Val | Ala | Glu | Gly | ||
| Basa Nukleat | | | | ||
| A | Adenin | | G | Guanin | |
| C | Citosin | | U | Urasil | |
| | | | | ||
| Asam Amino | | | | ||
| A | Ala | Alanin | N | Asn | Asparagin |
| B | Asx | Asparagin atau As Aspartat | P | Pro | Prolin |
| C | Cys | Cistein | Q | Gln | Glutamin |
| E | Glu | Asam Glutamat | R | Arg | Arginin |
| F | Phe | Fenilalanin | S | Ser | Serin |
| G | Gly | Glisin | T | Thr | Treonin |
| H | His | Histidin | V | Val | Valin |
| I | Ile | Isoleusin | W | Trp | Triptofan |
| K | Lys | Lisin | Y | Tyr | Tirosin |
| L | Leu | Leusin | Z | Glx | Glutamin atau asam glutamat |
| M | Met | Metionin | | | |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar