Fungsi Kode genetik

Kode genetik adalah seperangkat aturan dimana informasi yang disandikan dalam materi genetik (urutan DNA atau RNA) diterjemahkan menjadi protein (urutan asam amino) oleh sel-sel hidup.

Secara khusus, kode mendefinisikan pemetaan antara sekuens tri-nukleotida yang disebut kodon dan asam amino; setiap triplet nukleotida dalam urutan asam nukleat menentukan asam amino tunggal.

Karena sebagian besar gen dikodekan dengan kode yang persis sama, kode khusus ini sering disebut sebagai kode genetik kanonik atau standar, atau hanya kode genetik, meskipun sebenarnya ada banyak kode varian; dengan demikian, kode genetik kanonik tidak universal.

Sebagai contoh, pada manusia, sintesis protein dalam mitokondria bergantung pada kode genetik yang bervariasi dari kode kanonik.

Genom suatu organisme tertulis dalam DNA, atau dalam beberapa virus RNA.

Bagian genom yang mengkode protein atau RNA disebut sebagai gen.

Gen-gen yang mengkode protein terdiri dari unit tri-nukleotida yang disebut kodon, masing-masing mengkode asam amino tunggal.

Setiap sub-unit nukleotida terdiri dari fosfat, gula deoksiribosa dan salah satu dari 4 basa nukleotida nitrogen.

Basa purin adenin (A) dan guanin (G) lebih besar dan terdiri dari dua cincin aromatik.

Basa pirimidin sitosin (C) dan timin (T) lebih kecil dan hanya terdiri dari satu cincin aromatik.

Dalam konfigurasi heliks ganda, dua untai DNA bergabung satu sama lain dengan ikatan hidrogen dalam pengaturan yang dikenal sebagai pasangan basa.

Ikatan ini hampir selalu terbentuk antara basis adenin pada satu untai dan timin pada untai lainnya dan antara basis sitosin pada satu untai dan basis guanin pada untai lainnya.

Ini berarti bahwa jumlah residu A dan T akan sama dalam heliks ganda yang diberikan seperti halnya jumlah residu G dan C.

Dalam RNA, timin (T) digantikan oleh urasil (U), dan deoksiribosa digantikan oleh ribosa.

Kode genetik adalah satu set instruksi untuk mentransfer data genetik yang tersimpan dalam bentuk DNA atau RNA menjadi protein. Protein merupakan bagian integral hampir semua proses biologis yang terjadi pada makhluk hidup. Mereka terdiri dari urutan asam amino, dan asam amino yang diproduksi berdasarkan urutan kode genetik. Metode biologis penyimpanan informasi ini, kemudian, adalah salah satu topik yang paling penting dalam biologi modern.

DNA dan RNA – asam nukleat yang berisi informasi genetik – terdiri dari nukleotida, molekul khusus yang, pesanan tertentu, kode untuk produksi protein. Kombinasi tertentu dari tiga nukleotida, juga dikenal sebagai urutan tri-nukleotida, yang disebut kodon. Setiap kodon berisi kode untuk asam amino tunggal. Urutan nukleotida Adenin-Urasil-Adenin, misalnya, kode untuk asam amino Isoleusin.

Ada beberapa langkah yang terlibat dalam sintesis protein berdasarkan template dalam kode. Transkripsi dan translasi adalah dua yang paling penting. Dalam transkripsi, informasi genetik pada DNA ditransfer ke RNA, yang kemudian dipindahkan ke lokasi translasi. Dalam translasi, RNA diterjemahkan, memungkinkan untuk sintesis protein.

Dalam RNA, 64 nukleotida triplet, atau kodon, membentuk kode genetik, meskipun hanya ada 20 asam amino standar. Ini berarti bahwa ada beberapa tumpang tindih; beberapa kodon yang berbeda kode untuk asam amino yang sama. Beberapa kodon khusus yang dikenal sebagai kodon “start” dan “stop”, dan mereka memberitahu protein khusus kapan mulai dan kapan harus mengakhiri proses transkripsi dan translasi.

Kode ini sangat penting karena perannya dalam meneruskan data genetik turun-temurun. Genom setiap orang tua, penjumlahan dari informasi genetik nya, yang terkandung dalam DNA. DNA dari setiap orang tua direplikasi, maka dua genom digabungkan pada keturunannya. Informasi genetik genom terutama disimpan dalam kode genetik sebagai triplet nukleotida.

Tidak semua nukleotida dalam bentuk DNA menjadi kodon. Ada beberapa bagian non-coding DNA yang dikenal sebagai intron yang disambung dari informasi genetik dan tidak digunakan untuk produksi protein. Intron sangat bervariasi dalam ukuran dan frekuensi, tapi hampir semua makhluk hidup memiliki mereka. Untuk beberapa waktu, mereka dianggap tidak memiliki tujuan. Para ilmuwan, bagaimanapun, mencari jawaban tentang alasan keberadaan intron dengan teknologi baru memungkinkan untuk studi lebih dalam ranah genetika.

Pengertian

Kode genetik adalah seperangkat aturan dimana informasi yang dikodekan dalam materi genetik (urutan DNA atau RNA) diterjemahkan menjadi protein (urutan asam amino) dalam sel hidup. Kode mendefinisikan hubungan antara urutan tiga nukleotida, yang disebut kodon, dan asam amino. Kodon berhubungan dengan asam amino spesifik.

Struktur

Urutan materi genetik terdiri dari empat basa nitrogen yang berbeda, yang memiliki fungsi setara dengan huruf dalam kode genetik: adenin (A), timin (T), guanin (G) dan sitosin (C) dalam DNA dan adenin ( A), urasil (U), guanin (G) dan sitosin (C) dalam RNA. Karena itu, jumlah kodon yang mungkin adalah 64, di mana 61 mengkode asam amino (salah satunya juga menjadi kodon awal, AUG) dan tiga sisanya adalah situs berhenti (UAA, UAG, UGA). Urutan kodon menentukan urutan asam amino dari protein tertentu, yang akan memiliki struktur dan fungsi tertentu.

Sejarah

Selama bertahun-tahun manusia telah tertarik untuk menemukan rahasia pewarisan.

Melalui penelitian yang panjang dan sulit, keberadaan DNA dan RNA serta pentingnya genetika ditemukan; Ketika berbicara tentang mereka, referensi dibuat untuk sintesis protein yang akan menentukan karakteristik genotipik dan fenotipik organisme.

Pertama, beberapa jenis mekanisme yang mirip dengan duplikasi diri DNA pertama kali dipikirkan, tetapi tidak mungkin untuk menemukan adaptasi fisikokimia yang memuaskan. Hubungan antara DNA dan protein tampaknya lebih rumit. Jika protein dengan 20 asam amino mereka adalah “bahasa kehidupan” – untuk menggunakan metafora tahun 40-an – molekul DNA, dengan empat basa nitrogennya, dapat dibayangkan sebagai jenis kode untuk bahasa ini.

Dengan demikian istilah “kode genetik” mulai digunakan. Seperti yang ditunjukkan di bawah, gagasan “kode kehidupan” bermanfaat, tidak hanya sebagai metafora yang baik, tetapi juga sebagai hipotesis yang berfungsi.

Menguraikan kode genetik

Penugasan asam amino untuk setiap triplet atau penguraian kode genetik. Tampaknya logis untuk berpikir bahwa penguraian kode genetik seharusnya dilakukan dengan membandingkan urutan nukleotida gen dan urutan asam amino dari polipeptida yang dikodekan oleh gen itu. Namun, pada saat pekerjaan ini dilakukan, belum dimungkinkan untuk mendapatkan urutan asam nukleat.

Sebagian besar pekerjaan yang dilakukan oleh kelompok-kelompok penelitian terdiri dari mensintesis messenger RNA (mRNAs) untuk digunakan nanti sebagai pembawa pesan buatan dalam sistem terjemahan aseluler “in vitro”. Sistem terjemahan aseluler “in vitro” ini berasal dari bakteri E. coli dan mengandung semua yang diperlukan untuk melakukan terjemahan: ribosom, semua RNA transfer, asam amino, enzim, dll. Namun, RNA kurir E. coli dikeluarkan dari sistem aseluler ini dan ditambahkan RNA yang disintesis secara buatan. Dalam sistem aseluler ini polipeptida disintesis.

Transfer informasi

Genom suatu organisme ditemukan dalam DNA atau, dalam kasus beberapa virus, dalam RNA. Bagian genom yang mengkodekan protein atau RNA dikenal sebagai gen. Gen-gen yang mengkode protein terdiri dari unit trinukleotida yang disebut kodon, yang masing-masing mengkodekan asam amino.

Setiap nukleotida dibentuk oleh fosfat, deoksiribosa dan salah satu dari empat basa nitrogen yang mungkin. Basa purin adenin (A) dan guanin (G) lebih besar dan memiliki dua cincin aromatik. Basa pirimidin sitosin (C) dan timin (T) lebih kecil dan hanya memiliki satu cincin aromatik. Dalam konfigurasi heliks ganda, dua untai DNA dihubungkan bersama oleh ikatan hidrogen dalam asosiasi yang dikenal sebagai pasangan basa.

Selain itu, jembatan ini selalu terbentuk antara adenin dari satu rantai dan timin dari yang lain dan antara sitosin dari satu rantai dan guanin dari yang lain. Ini berarti bahwa jumlah residu A dan T akan sama dalam heliks ganda dan hal yang sama akan terjadi dengan jumlah residu G dan C. Dalam RNA, timin (T) digantikan oleh urasil (U), dan Deoksiribosa oleh ribosa.

Setiap gen yang mengkode protein ditranskripsi menjadi molekul templat, yang dikenal sebagai messenger RNA atau mRNA. Ini, pada gilirannya, diterjemahkan menjadi ribosom, menjadi rantai polipeptida (dibentuk oleh asam amino). Dalam proses penerjemahan, RNA transfer, atau tRNA, spesifik untuk setiap asam amino diperlukan, dengan asam amino tersebut secara kovalen terkait dengannya, guanosin trifosfat sebagai sumber energi dan faktor terjemahan tertentu.

TRNA memiliki antikodon yang melengkapi kodon mRNA dan dapat “diisi secara kovalen” pada ujung terminal 3 ‘dengan asam amino. TRNA individu dimuat dengan asam amino spesifik berkat enzim yang disebut aminoacyl-tRNA synthetases, yang memiliki spesifisitas tinggi untuk asam amino dan tRNA. Ini spesifisitas tinggi adalah alasan mendasar untuk menjaga kesetiaan dalam translasi protein.

Untuk kodon tiga nukleotida (triplet) 4³ = 64 kombinasi berbeda dimungkinkan; 64 kodon ditugaskan untuk asam amino atau untuk menghentikan sinyal dalam terjemahan. Jika, misalnya, kita memiliki urutan RNA, UUUAAACCC, dan pembacaan fragmen dimulai pada U pertama (perjanjian 5 ‘hingga 3’), akan ada tiga kodon yang akan menjadi UUU, AAA dan CCC, yang masing-masing menentukan asam amino Urutan RNA ini akan diterjemahkan menjadi urutan tiga asam amino spesifik.

Penggunaan istilah yang salah

Istilah “kode genetik” sering digunakan di media sebagai sinonim untuk genom, genotipe, atau DNA.

Fungsi

Pada tahun 1968, Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran diberikan bersama-sama kepada Robert W. Holley, Har Gobind Khorana dan Marshall W. Nirenberg untuk pekerjaan mereka pada interpretasi kode genetik dan fungsinya dalam sintesis protein, menunjukkan bagaimana urutan nukleotida dalam asam nukleat, yang membawa kode genetik sel, mengkodekan protein yang disintesis oleh sel. Mereka menetapkan bahasa biologis atau kode genetik yang umum untuk semua organisme hidup, dijabarkan dalam tiga huruf kata: masing-masing rangkaian tiga kode nukleotida untuk asam amino tertentu.

Ketiga ilmuwan bekerja secara independen pada berbagai aspek melanggar kode genetik. Di antara mereka, mereka menemukan bagaimana informasi genetik diterjemahkan menjadi protein.

Pada tahun 1959 diketahui bahwa informasi genetik dibawa oleh DNA. Namun, itu tidak tahu bagaimana DNA mengarahkan produksi protein, atau apa peran RNA dalam proses ini. Tiga ilmuwan menunjukkan bahwa RNA – molekul perantara antara DNA dan protein – dapat membentuk tiga kata ‘kata’ dengan basis kimianya A, U, C dan G dan bahwa ‘kata-kata’ ini dapat diterjemahkan ke dalam rangkaian asam amino, blok bangunan protein.

Dr Nirenberg menemukan ‘kata’ nukleotida pertama, urutan tiga molekul urasil (UUU) yang dikodekan untuk asam amino fenilalamin. Dia menyadari dengan sangat cepat bahwa dia telah menemukan kode genetik untuk asam amino itu dan kemudian menguraikan kode untuk 19 asam amino lainnya dengan mensintesis RNA. Dengan menggunakan teknik yang berbeda ia membuka kode untuk total 50 asam amino.

Secara independen, Dr Khorana telah menunjukkan bahwa asam ribonukleat (RNA) dengan tiga unit berulang (UCUCUCU → UCU CUC UCU) menghasilkan dua asam amino bolak-balik. Ini, dikombinasikan dengan eksperimen Nirenberg dan Leder, menunjukkan bahwa kode UCU untuk Serine dan kode CUC untuk Leucine. Dia juga menunjukkan bahwa RNA dengan tiga unit berulang (UAC UAC UAC, atau ACU ACU ACU, atau CUA CUA CUA) menghasilkan tiga string asam amino yang berbeda. RNA dengan empat unit berulang termasuk UAG, UAA, atau UGA, hanya menghasilkan dipeptida dan tripeptida sehingga mengungkapkan bahwa UAG, UAA dan UGA adalah kodon stop.

Dr Holley menemukan hubungan langsung antara RNA messenger dan protein: transfer RNA atau tRNA. tRNA membawa asam amino yang tepat ke mesin sintesis protein (ribosom), memastikan bahwa itu sesuai dengan urutan mRNA dan kemudian memungkinkan ribosom untuk memasukkannya ke dalam urutan asam amino yang pada akhirnya akan membentuk protein.

Bersama-sama, para peneliti menguraikan seluruh sistem biologis dan dengan memahami bagaimana terjemahan antara RNA dan kode protein terjadi – mengungkapkan salah satu ‘kode’ tertua dalam sejarah kehidupan.



Add a Comment

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *