Tidak peduli berapa banyak keragaman morfologis yang kita miliki sebagai makhluk hidup, kita semua bersatu di bawah payung yang sama: unit fungsional dasar kita adalah sel. Jika makhluk hidup memiliki sel yang menjadi dasar seluruh struktur morfologisnya, ia dikenal sebagai uniseluler (kasus protozoa atau bakteri), sedangkan kita yang memiliki beberapa sel (dari beberapa ratus hingga ratusan miliar) adalah makhluk multiseluler.
Jadi, setiap organisme dimulai dari sel dan, oleh karena itu, beberapa entitas molekuler seperti virus tidak dianggap benar-benar “hidup” dari sudut pandang biologis. Pada gilirannya, penelitian telah mengkarakterisasi bahwa setiap sel mengandung 42 juta molekul protein. Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa 50% dari berat jaringan hidup kering diperkirakan hanya terdiri dari protein.
Mengapa kita memberikan semua data yang tampaknya tidak terkait ini? Hari ini kita datang untuk mengungkap rahasia kehidupan: kode genetik . Meski sekilas tampak misterius, kita jamin Anda akan segera memahami konsep ini. Masalahnya adalah tentang sel, protein dan DNA. Tetap untuk mencari tahu.
- Artikel terkait: “Perbedaan antara DNA dan RNA”
Apa kode genetiknya?
Mari kita mulai dengan jelas dan ringkas: kode genetik tidak lebih dari serangkaian instruksi yang memberi tahu sel cara membuat protein tertentu . Kita telah mengatakan di baris sebelumnya bahwa protein adalah unit struktural penting dari jaringan hidup, itulah sebabnya kita tidak menghadapi pertanyaan anekdot: tanpa protein tidak ada kehidupan, sesederhana itu.
Karakteristik kode genetik ditetapkan pada tahun 1961 oleh Francis Crick, Sydney Brenner, dan ahli biologi molekuler lain yang berkolaborasi. Istilah ini didasarkan pada serangkaian premis, tetapi pertama-tama kita harus mengklarifikasi istilah-istilah tertentu untuk memahaminya. Pergi untuk itu:
- DNA: asam nukleat yang berisi instruksi genetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi semua organisme hidup yang ada.
- RNA: asam nukleat yang melakukan berbagai fungsi, termasuk mengarahkan tahap menengah sintesis protein.
- Nukleotida: molekul organik yang bersama-sama membentuk rantai DNA dan RNA makhluk hidup.
- Kodon atau triplet: setiap 3 asam amino yang membentuk RNA membentuk kodon, yaitu triplet informasi genetik.
- Asam amino: molekul organik yang, dalam urutan tertentu, menimbulkan protein. 20 asam amino dikodekan dalam kode genetik.
Dasar dari kode genetik
Setelah kita memahami istilah-istilah yang sangat mendasar ini, sekarang saatnya kita menjelajahi karakteristik utama dari kode genetik, yang dibuat oleh Crick dan rekan-rekannya . Ini adalah sebagai berikut:
- Kode ini diatur dalam triplet atau kodon: setiap tiga nukleotida (kodon atau triplet) mengkodekan asam amino.
- Kode genetik merosot: ada lebih banyak kembar tiga atau kodon daripada asam amino. Ini berarti bahwa asam amino biasanya dikodekan oleh lebih dari satu triplet.
- Kode genetik tidak tumpang tindih: nukleotida hanya milik triplet tunggal. Artinya, nukleotida tertentu tidak berada dalam dua kodon pada waktu yang sama.
- Pembacaannya adalah “tanpa koma”: kita tidak ingin memasukkan terminologi yang terlalu rumit, jadi kita akan mengatakan bahwa tidak ada “spasi” di antara kodon.
- Kode genetik inti bersifat universal: triplet yang sama dalam spesies berbeda mengkode asam amino yang sama.
Mengungkap kode genetik
Kita sudah memiliki dasar terminologi dan pilar teoretis. Sekarang saatnya untuk mempraktikkannya. Pertama-tama, kita akan memberi tahu Anda bahwa setiap nukleotida menerima nama berdasarkan huruf, yang dikondisikan oleh basa nitrogen yang disajikan . Basa nitrogen adalah sebagai berikut: adenin (A), sitosin (C), guanin (G), timin (T) dan urasil (U). Adenin, sitosin, dan guanin bersifat universal, sedangkan timin unik untuk DNA dan urasil unik untuk RNA. Jika Anda melihat ini, menurut Anda apa artinya?:
CCT
CCU
Saatnya untuk memulihkan persyaratan yang dijelaskan di atas. CCT adalah bagian dari rantai DNA, yaitu, 3 nukleotida yang berbeda: satu dengan basa sitosin, satu lagi dengan basa sitosin dan satu lagi dengan basa timin. Dalam kasus kedua huruf tebal, kita berurusan dengan kodon, karena itu adalah informasi genetik DNA “taducidated” (maka ada urasil di mana dulu ada timin) dalam rantai RNA.
Dengan demikian, kita dapat menegaskan bahwa CCU adalah kodon yang mengkode asam amino prolin. Seperti yang telah kita katakan sebelumnya, kode genetik merosot. Dengan demikian, asam amino prolin juga dikodekan oleh kodon lain dengan nukleotida yang berbeda: CCC, CCA, CCG. Jadi asam amino prolin dikodekan oleh total 4 kodon atau kembar tiga.
Perlu dicatat bahwa bukan 4 kodon diperlukan untuk mengkode asam amino, tetapi salah satu dari mereka valid. Secara umum, asam amino esensial dikodekan oleh 2,3,4 atau 6 kodon yang berbeda, kecuali untuk metionin dan triptofan, yang masing-masing hanya merespon satu.
- Anda mungkin tertarik: “Tryptophan: karakteristik dan fungsi asam amino ini”
Mengapa begitu banyak kerumitan?
Mari kita lakukan perhitungan. Jika setiap kodon dikodekan oleh hanya satu nukleotida, hanya 4 asam amino yang berbeda yang dapat terbentuk. Ini akan membuat sintesis protein menjadi proses yang mustahil, karena secara umum setiap protein terdiri dari sekitar 100-300 asam amino. Hanya ada 20 asam amino yang termasuk dalam kode genetik , tetapi ini dapat diatur dengan cara yang berbeda di sepanjang “garis perakitan” untuk menghasilkan protein berbeda yang ada di jaringan kita.
Di sisi lain, jika setiap kodon terdiri dari dua nukleotida, jumlah total “diplet” yang mungkin adalah 16. Kita masih jauh dari tujuan. Sekarang, jika setiap kodon terdiri dari tiga nukleotida (seperti yang terjadi), jumlah permutasi yang mungkin akan meningkat menjadi 64. Mempertimbangkan bahwa ada 20 asam amino esensial, dengan 64 kodon yang diberikan untuk mengkodekan masing-masing dari mereka dan, di atas, menawarkan variasi yang berbeda dalam setiap kasus.
Tampilan yang diterapkan
Kita kehabisan ruang, tetapi benar-benar rumit untuk memusatkan begitu banyak informasi dalam beberapa baris. Ikuti kita dalam diagram berikut, karena kita berjanji bahwa menutup semua konglomerat terminologis ini jauh lebih sederhana daripada yang terlihat:
CCT (DNA) → CCU (RNA) → Prolin (ribosom)
Diagram kecil ini memberi tahu kita hal berikut: DNA seluler mengandung 3 nukleotida CCT, tetapi ia tidak dapat “mengekspresikan” informasi genetik, karena ia diisolasi dari mesin seluler di dalam nukleusnya . Oleh karena itu, enzim RNA polimerase bertanggung jawab untuk TRANSCRIBING (proses yang dikenal sebagai transkripsi) nukleotida DNA menjadi nukleotida RNA, yang akan membentuk messenger RNA.
Sekarang kita memiliki kodon CCU dalam RNA pembawa pesan, yang akan berjalan keluar dari nukleus melalui pori-porinya ke sitosol, tempat ribosom berada. Singkatnya, kita dapat mengatakan bahwa RNA pembawa pesan memberikan informasi ini ke ribosom , yang “memahami” bahwa asam amino prolin harus ditambahkan ke urutan asam amino yang sudah dibangun untuk menghasilkan protein tertentu.
Seperti yang telah kita katakan sebelumnya, protein terdiri dari sekitar 100-300 asam amino. Jadi, setiap protein yang terbentuk dari urutan 300 asam amino akan dikodekan dengan total 900 triplet (300×3) atau, jika Anda mau, dengan 2.700 nukleotida (300x3x3). Sekarang, bayangkan setiap huruf di masing-masing 2.700 nukleotida, kira-kira seperti: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (…) Susunan ini, kumpulan huruf ini, yang benar-benar merupakan kode genetik. Lebih mudah dari yang terlihat pada awalnya, bukan?
Ringkasan
Jika Anda bertanya kepada ahli biologi yang tertarik dengan biologi molekuler tentang kode genetik, Anda pasti akan mengobrol selama sekitar 4-5 jam. Sungguh menarik mengetahui bahwa rahasia kehidupan, yang kelihatannya tidak nyata, terkandung dalam rangkaian “huruf” tertentu.
Dengan demikian, genom setiap makhluk hidup dapat dipetakan dengan 4 huruf ini . Misalnya, menurut Proyek Genom Manusia, semua informasi genetik spesies kita terdiri dari 3.000 juta pasangan basa (nukleotida), yang ditemukan dalam 23 pasang kromosom di dalam inti semua sel kita. Tentu saja, tidak peduli betapa berbedanya makhluk hidup, kita semua memiliki “bahasa” yang sama.
Referensi bibliografi:
- Apa kode genetiknya? genotipia.com. Dipulihkan dari: https://genotipia.com/codigo-genetico/
- Asimov, I., & de la Fuente, AM (1982). Kode genetik (No. Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janes.
- Kode genetik, Institut Penelitian Genom Manusia Nasional. Diperoleh dari: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
- Kode genetik: karakteristik dan penguraian, Complutense University of Madrid (UCM). Diperoleh dari: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
- Kode Genetik, Khanacademy.org. Diperoleh dari: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
- Ini resmi: ada 42 juta molekul protein di setiap sel, europapress.com. Diperoleh dari: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleulares-proteina-cada-celula-20180117181506.html
- Lee, TF (1994). Proyek Genom Manusia: memecahkan kode genetik kehidupan (No. Sirsi) i9788474325072).