Ini adalah kode yang digunakan tubuh kita untuk mengubah instruksi yang terkandung dalam DNA kita menjadi bahan penting kehidupan.
Biasanya dibentuk menggunakan “kodon” yang ditemukan di mRNA, karena mRNA adalah pembawa pesan yang membawa informasi dari DNA ke tempat sintesis protein.
Segala sesuatu dalam sel kita akhirnya dibangun atas dasar kode genetik . Informasi turun-temurun kita, yaitu informasi yang diturunkan dari orang tua kepada anak-anak, disimpan dalam bentuk DNA.
DNA itu digunakan untuk membangun RNA, protein, dan akhirnya sel, jaringan, dan organ.
Seperti kode biner, DNA menggunakan bahasa kimia hanya dengan beberapa huruf untuk menyimpan informasi dengan cara yang sangat efisien. Sementara biner hanya menggunakan satu dan nol, DNA memiliki empat huruf yang merupakan empat nukleotida:
- adenin
- Sitosin
- Guanin.
- Timin / Urasil.
Timin dan urasil sangat mirip satu sama lain, kecuali bahwa ‘timin’ sedikit lebih stabil dan digunakan dalam DNA. Urasil digunakan dalam RNA dan memiliki semua sifat yang sama dengan timin, kecuali bahwa ia sedikit lebih rentan untuk bermutasi.
Ini tidak menjadi masalah dalam RNA, karena salinan baru RNA dapat dihasilkan dari DNA kapan saja, dan sebagian besar molekul RNA sengaja dihancurkan oleh sel segera setelah produksinya sehingga sel tidak membuang sumber daya. molekul.
Bersama-sama, keempat huruf A, C, G, dan T / U ini digunakan untuk “mengeja” instruksi yang dikodekan untuk setiap asam amino, serta instruksi lain seperti “memulai transkripsi” dan “menghentikan transkripsi.”
Instruksi untuk ‘mulai’, ‘berhenti’ atau untuk asam amino tertentu ‘dibaca’ oleh sel dalam blok tiga huruf yang disebut ‘kodon’.
Ketika kita berbicara tentang “kodon”, kita biasanya berarti kodon dalam mRNA: “RNA pembawa pesan” yang dibuat dengan menyalin informasi ke dalam DNA.
Untuk alasan itu, kita berbicara tentang kodon yang terbuat dari RNA, yang menggunakan urasil, daripada kode DNA asli yang menggunakan timin.
Setiap asam amino diwakili dalam instruksi genetik kita oleh satu atau lebih kodon .
Salah satu bukti paling luar biasa dari nenek moyang yang sama dari semua kehidupan di bumi untuk satu nenek moyang adalah fakta bahwa semua organisme menggunakan kode genetik yang sama untuk menerjemahkan DNA menjadi asam amino.
Ada beberapa pengecualian kecil yang dapat ditemukan, tetapi kode genetik cukup mirip di semua organisme sehingga ketika gen dari tanaman atau ubur-ubur disuntikkan ke dalam sel mamalia, misalnya, sel mamalia akan membaca gen darinya. dan buat produk yang sama dengan tanaman atau ubur-ubur asli!
Fungsi kode genetik
Kode genetik memungkinkan sel mengandung sejumlah besar informasi.
Pertimbangkan ini: telur yang dibuahi secara mikroskopis, mengikuti instruksi yang terkandung dalam kode genetiknya, dapat menghasilkan manusia yang bahkan memiliki kepribadian dan perilaku yang mirip dengan orang tuanya. Ada banyak informasi di sana!
Pengembangan kode genetik sangat penting karena memungkinkan makhluk hidup menghasilkan produk yang diperlukan untuk kelangsungan hidup mereka dengan andal, dan memberikan instruksi tentang cara melakukan hal yang sama kepada generasi berikutnya.
Ketika sebuah sel mencoba untuk bereproduksi, salah satu hal pertama yang dilakukannya adalah membuat salinan DNA-nya. Ini adalah fase “S” dari siklus sel, yang berarti “Sintesis” salinan baru DNA sel.
Informasi yang dikodekan dalam DNA dipertahankan oleh pasangan spesifik basa DNA satu sama lain. Adenin hanya akan mengikat dengan Timin, Sitosin, Guanin, dll.
Itu berarti bahwa ketika sebuah sel ingin menyalin DNA-nya, yang harus dilakukan hanyalah memisahkan dua untai heliks ganda dan menyelaraskan nukleotida yang “ingin” dipasangkan dengan basa DNA yang ada.
Pasangan basa spesifik ini memastikan bahwa untai baru pengiring akan berisi urutan pasangan basa yang sama, “kode” yang sama dengan yang lama. Setiap heliks ganda yang dihasilkan mengandung untai DNA lama yang dipasangkan dengan untai DNA baru.
Heliks ganda baru ini akan diwarisi oleh dua sel anak. Ketika tiba saatnya bagi sel anak untuk bereproduksi, setiap helai heliks ganda baru ini bertindak sebagai cetakan untuk heliks ganda baru.
Ketika saatnya tiba ketika sel “membaca” instruksi yang terkandung dalam DNA-nya, ia menggunakan prinsip ikatan pasangan spesifik yang sama. RNA sangat mirip dengan DNA, dan setiap basa RNA secara khusus berikatan dengan basa DNA. Urasil berikatan dengan adenin, sitosin dengan guanin, dll.
Ini berarti bahwa, seperti replikasi DNA, informasi dalam DNA secara akurat ditransfer ke RNA selama untai RNA yang dihasilkan terdiri dari basa yang secara khusus mengikat basa dalam DNA.
Terkadang untai RNA itu sendiri bisa menjadi produk akhir. Struktur yang terbuat dari RNA melakukan fungsi penting dalam diri kita sendiri, seperti merakit protein, mengatur ekspresi gen, dan mengkatalisis pembentukan protein.
Faktanya, beberapa ilmuwan berpikir bahwa kehidupan pertama di bumi mungkin sebagian besar terdiri dari RNA.
Ini karena RNA dapat menyimpan informasi dalam pasangan basanya seperti DNA, tetapi juga dapat melakukan beberapa fungsi enzimatik dan regulasi.
Namun, dalam kebanyakan kasus, RNA ditranskripsi menjadi protein. Menggunakan asam amino “bahan pembangun kehidupan”, sel-sel kita dapat membangun mesin kuasi-protein untuk hampir semua tujuan, dari serat otot hingga neurotransmiter dan enzim pencernaan.
Dalam transkripsi protein, kodon RNA yang ditranskripsi dari DNA “dibaca” oleh ribosom.
Ribosom menemukan transfer RNA (tRNA) yang sesuai dengan “anti-kodon” yang komplementer dengan kodon dalam messenger RNA (mRNA) yang telah ditranskripsi dari DNA.
Ribosom mengkatalisis pembentukan ikatan peptida antara asam amino saat mereka “membaca” setiap kodon dalam mRNA. Pada akhir proses, ia memiliki rantai asam amino yang ditentukan oleh DNA, yaitu protein
Bahan penyusun kehidupan lainnya, seperti gula dan lipid, pada gilirannya dibuat oleh protein. Dengan cara ini, informasi yang terkandung dalam DNA diubah menjadi semua materi kehidupan, menggunakan kode genetik!
Jenis-jenis mutasi genetik
Karena kode genetik berisi informasi untuk kehidupan, kesalahan dalam DNA suatu organisme dapat memiliki konsekuensi bencana.
Kesalahan dapat terjadi selama replikasi DNA jika pasangan basa yang salah ditambahkan ke untai DNA, jika basa dihilangkan, atau jika basa tambahan ditambahkan.
Dalam kasus yang jarang terjadi, kesalahan ini dapat membantu: versi DNA yang ‘salah’ dapat bekerja lebih baik daripada aslinya atau memiliki fungsi yang sama sekali baru! Dalam hal ini, versi baru mungkin lebih berhasil, dan penyedia Anda mungkin melebihi jumlah operator versi lama dalam populasi.
Penyebaran sifat-sifat baru ini ke seluruh populasi adalah cara kerja evolusi.
Mutasi diam dan pengkodean yang berlebihan
Dalam beberapa kasus, mutasi genetik mungkin tidak berpengaruh pada produk akhir protein. Ini karena, seperti yang terlihat pada tabel di atas, sebagian besar asam amino terhubung ke lebih dari satu kodon.
Glisin, misalnya, dikodekan oleh kodon GGA, GGC, GGG, dan GGU. Mutasi yang menghasilkan nukleotida yang salah digunakan untuk huruf terakhir kodon glisin, maka itu tidak masalah.
Kodon yang dimulai dari “GG” akan tetap mengkode glisin, tidak peduli huruf mana yang terakhir digunakan.
Menggunakan beberapa kodon untuk asam amino yang sama diyakini sebagai mekanisme yang berkembang dari waktu ke waktu untuk meminimalkan kemungkinan bahwa mutasi kecil akan menyebabkan masalah bagi suatu organisme.
Mutasi tanpa pikiran
Dalam mutasi missense, substitusi pasangan basa yang salah untuk pasangan basa selama replikasi DNA menghasilkan penggunaan asam amino yang salah dalam protein.
Ini dapat memiliki efek kecil pada suatu organisme, atau yang besar, tergantung pada seberapa penting asam amino untuk fungsi proteinnya dan di mana fungsinya.
Ini dapat dianggap sebagai furnitur bangunan. Seberapa buruk jika Anda menggunakan bagian yang salah untuk memasang kaki kursi di tempatnya?
Jika Anda menggunakan sekrup dan bukan paku, keduanya mungkin cukup dekat sehingga kaki kursi tetap terpasang, tetapi jika Anda mencoba menggunakan, misalnya, bantal untuk menempelkan kaki ke kursi, kursi Anda tidak. akan bekerja dengan sangat baik.
Mutasi yang tidak masuk akal dapat menghasilkan enzim yang hampir sebagus versi normalnya, atau enzim yang tidak bekerja sama sekali.
Mutasi yang tidak masuk akal terjadi ketika pasangan basa yang salah digunakan selama replikasi DNA, tetapi ketika kodon yang dihasilkan tidak mengkode asam amino yang salah.
Sebaliknya, kesalahan ini membuat kodon berhenti atau informasi lain yang tidak dapat diuraikan ke sel. Akibatnya, ribosom berhenti bekerja pada protein itu dan semua kodon berikutnya tidak ditranskripsi.
Mutasi yang tidak masuk akal menyebabkan protein tidak lengkap, yang dapat menyebabkan malfungsi atau tidak berfungsi sama sekali. Bayangkan jika Anda berhenti menyusun kursi di tengah!
Penekanan
Dalam mutasi penghapusan, satu atau lebih basa DNA tidak disalin selama replikasi DNA. Mutasi penghapusan datang dalam berbagai ukuran – pasangan basa tunggal mungkin hilang, atau sebagian besar kromosom mungkin hilang!
Mutasi yang lebih kecil tidak selalu kurang berbahaya. Kehilangan hanya satu atau dua basa dapat mengakibatkan mutasi kerangka baca yang merusak gen penting.
Sebaliknya, mutasi delesi yang lebih besar dapat berakibat fatal, atau dapat mengakibatkan kecacatan, seperti pada sindrom DiGeorge dan kondisi lain yang diakibatkan oleh penghapusan sebagian kromosom.
Alasan untuk ini adalah karena DNA sangat mirip dengan kode sumber komputer, satu bagian kode dapat menjadi sangat penting untuk mengaktifkan sistem, sementara bagian lain dari kode dapat memastikan bahwa situs web terlihat bagus atau dimuat dengan cepat.
Bergantung pada fungsi potongan kode yang dihapus atau dimodifikasi, perubahan kecil dapat memiliki konsekuensi bencana, atau perubahan kode yang tampaknya besar dapat menghasilkan sistem yang sedikit tidak tepat.
Insersi
Mutasi penyisipan terjadi ketika satu atau lebih nukleotida secara keliru ditambahkan ke untai DNA yang sedang tumbuh selama replikasi DNA. Dalam kasus yang jarang terjadi, bentangan panjang DNA dapat ditambahkan secara tidak benar di tengah gen.
Seperti mutasi yang tidak masuk akal, dampaknya bisa bervariasi. Menambahkan asam amino yang tidak perlu ke protein dapat membuat protein hanya sedikit kurang efisien; atau bisa melumpuhkannya.
Pertimbangkan apa yang akan terjadi pada kursi Anda jika Anda menambahkan sepotong kayu acak ke dalamnya yang tidak diperlukan oleh instruksi. Hasil dapat sangat bervariasi tergantung pada ukuran, bentuk, dan lokasi potongan ekstra!
Duplikasi
Mutasi duplikasi terjadi ketika segmen DNA secara tidak sengaja direplikasi dua kali atau lebih. Seperti mutasi lain yang tercantum di atas, ini dapat memiliki efek ringan, atau dapat menjadi bencana besar.
Bayangkan kursi Anda memiliki dua punggung, dua kursi, atau delapan kaki. Sedikit duplikasi dan kursi mungkin masih bisa digunakan, meskipun agak aneh atau tidak nyaman. Tetapi jika kursi itu, misalnya, enam kursi yang saling menempel, itu bisa dengan cepat menjadi tidak berguna untuk tujuan yang dimaksudkan!
Mutasi pergeseran pola membaca
Mutasi kerangka baca adalah subtipe mutasi penyisipan, penghapusan, dan duplikasi.
Dalam mutasi kerangka pembacaan, satu atau dua asam amino dikeluarkan atau dimasukkan, menghasilkan pergeseran “bingkai” yang digunakan ribosom untuk menunjukkan di mana satu kodon berhenti dan yang berikutnya dimulai.
Jenis kesalahan ini bisa sangat berbahaya karena menyebabkan semua kodon yang muncul setelah kesalahan disalahartikan. Biasanya, setiap asam amino yang ditambahkan ke protein setelah mutasi kerangka pembacaan adalah salah.
Bayangkan jika Anda sedang membaca buku, tetapi pada suatu saat saat menulis, terjadi kesalahan, sehingga setiap huruf berikutnya berubah huruf kemudian dalam alfabet.
Sebuah kata yang seharusnya dibaca “surat” tiba-tiba menjadi “mfuuft.” Kira-kira inilah yang terjadi dalam mutasi kerangka baca.