Apa itu kode genetik dan bagaimana cara kerjanya?

Tidak peduli berapa banyak keragaman morfologi 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 dengan beberapa (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 kami memberikan semua data yang tampaknya tidak terkait ini? Hari ini kita datang untuk mengungkap rahasia kehidupan: kode genetik. Semisterius kelihatannya pada pandangan pertama, kami meyakinkan Anda bahwa Anda akan segera memahami konsep ini. Sel, protein, dan DNA adalah masalahnya. Tetap untuk mencari tahu.

• Artikel terkait: "Perbedaan DNA dan RNA"

Apa kode genetiknya?

Mari kita mulai dengan jelas dan ringkas: kode genetik tidak lebih dari kumpulan instruksi yang memberi tahu sel cara membuat protein tertentu. Kami 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, jadi sederhana.

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 kode genetik genetic

Setelah kita jelas tentang istilah-istilah yang sangat mendasar ini, sekarang saatnya kita menjelajah fitur utama dari kode genetik, didirikan 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": kami tidak ingin menggunakan terminologi yang terlalu rumit, jadi kami 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

Kami sudah memiliki dasar terminologi dan pilar teoretis. Sekarang saatnya untuk mempraktikkannya. Pertama-tama, kami akan memberi tahu Anda bahwa Setiap nukleotida menerima nama berdasarkan huruf, yang dikondisikan oleh basa nitrogen yang disajikannya. 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

Sudah waktunya 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 berada di depan kodon, karena itu adalah informasi genetik DNA "taducidated" (maka ada urasil di mana sebelumnya ada timin) dalam rantai RNA.

Dengan demikian, kita dapat menegaskan bahwa CCU adalah kodon yang mengkode asam amino prolin. Seperti yang telah kami 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 metionin dan triptofan yang hanya menanggapi satu masing-masing.

• Anda mungkin tertarik pada: "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 tidak mungkin, karena pada umumnya 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 "diplet" yang mungkin adalah 16. Kami 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 diberikannya untuk mengkodekan masing-masing asam amino dan, di atas, menawarkan variasi yang berbeda dalam setiap kasus.

Tampilan yang diterapkan

Kami kehabisan ruang, tetapi sangat rumit untuk memusatkan begitu banyak informasi dalam beberapa baris. Ikuti kami dalam diagram berikut, karena kami berjanji bahwa menutup semua konglomerat terminologis ini jauh lebih sederhana daripada yang terlihat:

CCT (DNA) → CCU (RNA) → Prolin (ribosom)

Diagram kecil ini mengungkapkan hal berikut: DNA seluler mengandung 3 nukleotida CCT, tetapi tidak dapat "mengekspresikan" informasi genetik, karena 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 messenger RNA 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 kami 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 (300x3) 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, konglomerasi huruf ini, yang sebenarnya adalah kode genetik. Lebih mudah dari yang terlihat pada awalnya, bukan?

Lanjut

Jika Anda bertanya kepada ahli biologi yang tertarik dengan biologi molekuler tentang kode genetik, Anda pasti akan mengobrol selama 4-5 jam. Sungguh menarik mengetahui bahwa rahasia kehidupan, yang kelihatannya tidak nyata, terkandung dalam rangkaian "huruf" tertentu.

Yang seperti itu, genom makhluk hidup apa pun 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 pada 23 pasang kromosom di dalam nukleus semua sel. Tentu saja, tidak peduli betapa berbedanya makhluk hidup, kita semua memiliki “bahasa” yang sama.

Referensi bibliografi:

• Apa kode genetiknya? genotipia.com. Sembuh dari: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I., & de la Fuente, A. M. (1982). Kode genetik (No. Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janes.
• Kode genetik, Institut Penelitian Genom Manusia Nasional. Sembuh dari: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Kode genetik: karakteristik dan penguraian, Complutense University of Madrid (UCM). Sembuh 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. Sembuh 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. Sembuh dari: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T F (1994). Proyek Genom Manusia: memecahkan kode genetik kehidupan (No. Sirsi) i9788474325072).