Asam ribonukleat (RNA) adalah senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.
Struktur dan Fungsi RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa.[1] Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan:adenin, guanin, sitosin, dan urasil untuk suatu nukleotida.Selain itu, bentuk dari RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsi masing-masing.
RNA hadir di alam dalam berbagai macam tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita. Ilmu genetika mengajarkan terdapat tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein, yaitu:
- RNA-kurir (messenger-RNA, mRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase I. mRNA membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).
- RNA-ribosom (ribosomal-RNA, rRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase II. rRNA merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom. Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.
- RNA-transfer (transfer-RNA, tRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase III.
RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.
Transkripsi
Transkripsi dalam ilmu genetika adalah pembuatan RNA dengan menyalin sebagian berkas DNA. Transkripsi adalah bagian dari rangkaian ekspresi genetik. Pengertian asli transkripsi adalah alih aksara atau penyalinan. Di sini, yang dimaksud adalah mengubah teks DNA menjadi RNA. Sebenarnya, yang berubah hanyalah basa nitrogen timin di DNA yang pada RNA digantikan oleh urasil.
Transkripsi berlangsung di dalam inti sel atau di dalam matriks mitokondria dan plastida. Transkripsi dapat dipicu oleh rangsangan dari luar maupun tanpa rangsangan. Pada proses tanpa rangsangan, transkripsi berlangsung terus-menerus (gen-gennya disebut gen konstitutif atau "gen pengurus rumah", house-keeping genes). Sementara itu, gen yang memerlukan rangsangan biasanya gen yang hanya diproduksi sewaktu-waktu; gennya disebut gen regulatorik karena biasanya mengatur mekanisme khusus.
Transkripsi dapat dikatakan sebagai awal mula transfer informasi dari DNA ke sifat tampak pada organisme. Pada tahapan awal transkripsi, RNA polimerase akan menempel ke rantai ganda DNA. RNA polimerase selanjutnya membuka rantai menjadi terpisah.Rantai DNA dibagi menjadi dua macam, yang pertama adalah rantai sense (DNA template) dan satunya adalah rantai anti-sense. Rantai sense merupakan rantai yang akan dijadikan template mRNA, sedangkan rantai antisense tidak. Proses pembentukan mRNA dilakukan dengan pemasangan basa-basa pada rantai sense, sehingga yang terbentuk adalah rantai tunggal mRNA. Rantai ini akan memisahkan diri dan menjadi rantai mRNA (pre-mRNA). Pada saat pembentukan mRNA selesai dilakukan, RNA polimerase akan meninggalkan DNA sehingga rantai DNA akan kembali seperti semula. Hasil pada proses transkripsi adalah pre-mRNA, artinya mRNA primer yang masih perlu diproses agar diterjemahkan menjadi protein.
Sejak mRNA selesai dibentuk pada inti sel, proses selanjutnya mengharuskan mRNA dibawa menuju ribosom. Akan tetapi, fakta bahwa DNA mengandung banyak kode tak bisa diterjemahkan (intron) memerlukan proses agar kode yang dibawa mRNA ke ribosom hanya kode yang efisien untuk diterjemahkan. Karena DNA memiliki kode-kode yang tidak bisa diterjemahkan menjadi protein, mRNA yang terbentuk dari transkripsi pun memilikinya. Oleh karena itu, diperlukan proses yang berguna untuk membuang kode-kode yang tak berguna ini. Splicing merupakan serangkaian proses yang dilakukan untuk menghilangkan intron. Splicing mRNA terjadi saat mRNA masih berada dalam plasma inti sel. Proses tersebut diawali dengan proses pemisahan rantai mRNA dari DNA, berupa rantai mRNA primer. Proses selanjutnya adalah pembelahan pada ujung 3′ dan penambahan ekor poly-A pada ujung 3′. Bagian mRNA tersusun dari intron dan ekson dilakukan seleksi, intron akan dilepaskan melalui proses eksisi atau pemotongan. Tahapan selanjutnya adalah penyambungan ekson-ekson yang selesai di potong, dan hasil yang terbentuk adalah mRNA siap pakai. mRNA tersusun atas kode-kode yang tersusun triplet. Kode-kode yang terdiri dari tiga huruf tersebut dinamakan dengan kodon. Kodon-kodon inilah yang mengantar info ke ribosom dari DNA.
Hasil transkripsi adalah berkas RNA yang masih "mentah" yang disebut mRNA primer. Di dalamnya terdapat fragmen berkas untuk protein.
Translasi
Translasi dalam ilmu genetika adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan Translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka dengan mRNA membawa informasi urutan asam amino.
Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodon mRNA menyandi asam amino tertentu. Proses translasi dirangkum dalam tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi (pemanjangan) dan terminasi (penyelesaian). Translasi pada mRNA dimulai pada kodon pertama atau kodon inisiasi translasi berupa ATG pada DNA atau AUG pada RNA. Penerjemahan terjadi dari urutan basa molekul (yang juga menyusun kodon-kodon setiap tiga urutan basa) mRNA ke dalam urutan asam amino polipeptida. Banyak asam amino yang dapat disandikan oleh lebih dari satu kodon. Tempat-tempat translsasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom. Pada proses pemanjangan ribosom akan bergerak terus dari arah 5'3P ke arah 3'OH sepanjang mRNA sambil merangkaikan asam-asam amino. Proses penyelesaian ditandai dengan bertemunya ribosom dengan kodon akhir pada mRNA.
Sintesa Protein
Semuanya dimulai oleh eksistensi gen atau DNA sebagai pusat pengendali semua aktivitas sel. Dalam mengekspresikan karakternya DNA tidak dapat melakukannya sendiri karena letaknya yang sangat tersembunyi di dalam inti sel. Sehingga DNA harus membuat salinan dirinya dalam bentuk RNA yang bisa dikatakan serupa karena hasil cetakan DNA, tetapi memiliki struktur biokimia dan fungsi yang berbeda. Oleh DNA yang sama dibentuk 3 macam RNA sesuai dengan tugasnya masing-masing. mRNA bertugas untuk membawa informasi genetika dari DNA untuk dibawa ke sitoplasma tepatnya di ribosom, tRNA untuk membawa asam-asam amino sesuai dengan kode yang dibawa oleh mRNA dan rRNA berfungsi untuk menggabungkan asam-asam amino tersebut menjadi polipeptida atau protein.
Secara umum tahapan sintesis protein dibedakan menjadi 2, yaitu: transkripsi dan translasi. Transkripsi atau penyalinan adalah tahap pembentukan mRNA oleh DNA, sedangkan translasi adalah tahap penterjemahan kode genetika mRNA (kodon) menjadi asam amino oleh tRNA (anti kodon) dan selanjutnya asam-asam amino tersebut dirangkai menjadi protein oleh rRNA dalam ribosom. Protein yang terbentuk dibedakan menjadi 2 berdasarkan fungsinya, yaitu protein struktural untuk menyusun struktur sel dan protein fungsional berupa enzim dan hormon untuk mengatur proses metabolisme. Protein-protein inilah yang mengekspresikan sifat-sifat sel.
0 comments:
Post a Comment