Asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA) adalah dua asam nukleat yang ditemukan di alam. Asam nukleat pada gilirannya mewakili salah satu dari empat "molekul kehidupan," atau biomolekul. Yang lainnya adalah protein, karbohidrat dan lemak. Asam nukleat adalah satu-satunya biomolekul yang tidak dapat dimetabolisme untuk menghasilkan adenosin trifosfat (ATP, "mata uang energi" sel).
DNA dan RNA keduanya membawa informasi kimia dalam bentuk kode genetik yang hampir identik dan logis. DNA adalah pencipta dari pesan dan sarana yang disampaikan ke generasi berikutnya dari sel dan seluruh organisme. RNA adalah konveyor pesan dari pemberi instruksi kepada pekerja jalur perakitan.
Sementara DNA secara langsung bertanggung jawab untuk RNA pembawa pesan (mRNA) sintesis dalam proses yang disebut transkripsi, DNA juga bergantung pada RNA untuk berfungsi dengan baik untuk menyampaikan instruksinya ke ribosom di dalam sel. Oleh karena itu, asam nukleat DNA dan RNA dapat dikatakan telah berevolusi saling ketergantungan dengan masing-masing sama pentingnya untuk misi kehidupan.
Asam Nukleat: Ikhtisar
Asam nukleat adalah polimer panjang yang terdiri dari unsur-unsur individu yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga elemen individualnya sendiri: satu hingga tiga gugus fosfat, Sebuah gula ribosa dan satu dari empat kemungkinan basa nitrogen.
Pada prokariota, yang tidak memiliki inti sel, baik DNA dan RNA ditemukan bebas di sitoplasma. Pada eukariota, yang memiliki inti sel dan juga memiliki sejumlah organel, DNA ditemukan terutama di dalam nukleus. Tapi, itu juga dapat ditemukan di mitokondria dan, pada tumbuhan, di dalam kloroplas.
RNA eukariotik, sementara itu, ditemukan di nukleus dan dalam sitoplasma.
Apa itu Nukleotida?
SEBUAH nukleotida adalah unit monomer asam nukleat, selain memiliki fungsi seluler lainnya. Sebuah nukleotida terdiri dari gula lima karbon (pentosa) dalam format cincin interior lima atom, satu hingga tiga gugus fosfat dan basa nitrogen.
Dalam DNA, ada empat kemungkinan basa: adenin (A) dan guanin (G), yang merupakan purin, dan sitosin (C) dan timin (T), yang merupakan pirimidin. RNA mengandung A, G dan C juga, tetapi pengganti urasil (U) untuk timin.
Dalam asam nukleat, semua nukleotida memiliki satu gugus fosfat yang terikat, yang dibagi dengan nukleotida berikutnya dalam rantai asam nukleat. Nukleotida bebas, bagaimanapun, dapat memiliki lebih banyak.
Terkenal, adenosin difosfat (ADP) dan adenosin trifosfat (ATP) berpartisipasi dalam reaksi metabolisme yang tak terhitung jumlahnya di tubuh Anda sendiri setiap detik.
Struktur DNA vs. RNA
Sebagaimana dicatat, sementara DNA dan RNA masing-masing mengandung dua basa nitrogen purin dan dua basa nitrogen pirimidin, dan mengandung basa purin yang sama (A dan G) dan salah satu basa pirimidin yang sama (C), mereka berbeda dalam DNA yang memiliki T sebagai basa pirimidin kedua sementara RNA memiliki U setiap tempat T akan muncul dalam DNA.
Purin lebih besar dari pirimidin karena mengandung dua menggabungkan cincin yang mengandung nitrogen ke satu dalam pirimidin. Ini berimplikasi pada bentuk fisik di mana DNA ada di alam: itu it beruntai ganda, dan, secara khusus, adalah heliks ganda. Untaian tersebut dihubungkan oleh basa pirimidin dan purin pada nukleotida yang berdekatan; jika dua purin atau dua pirimidin bergabung, jaraknya masing-masing akan terlalu besar atau dua kecil.
RNA, di sisi lain, adalah untai tunggal.
Gula ribosa dalam DNA adalah deoksiribosa sedangkan pada RNA adalah ribosa. Deoksiribosa identik dengan ribosa kecuali bahwa gugus hidroksil (-OH) pada posisi 2-karbon telah digantikan oleh atom hidrogen.
Ikatan Basa-Pasangan dalam Asam Nukleat
Sebagaimana dicatat, dalam asam nukleat, basa purin harus berikatan dengan basa pirimidin untuk membentuk molekul untai ganda (dan akhirnya heliks ganda) yang stabil. Tapi sebenarnya lebih spesifik dari itu. Purin A berikatan dengan dan hanya pada pirimidin T (atau U), dan purin G berikatan dengan dan hanya pada pirimidin C.
Ini berarti bahwa ketika Anda mengetahui urutan basa suatu untai DNA, Anda dapat menentukan urutan basa yang tepat darinya untai komplementer (pasangan). Pikirkan untaian komplementer sebagai kebalikan, atau negatif fotografi, satu sama lain.
Misalnya, jika Anda memiliki untai DNA dengan urutan basa ATTGCCATATG, Anda dapat menyimpulkan bahwa untai DNA komplementer yang sesuai harus memiliki urutan basa TAACGGTATAC.
Untai RNA adalah untai tunggal, tetapi mereka datang dalam berbagai bentuk tidak seperti DNA. Sebagai tambahannya mRNA, dua jenis RNA utama lainnya adalah RNA ribosom (rRNA) dan mentransfer RNA (tRNA).
Peran DNA vs. RNA dalam Sintesis Protein
DNA dan RNA keduanya mengandung informasi genetik. Faktanya, mRNA mengandung informasi yang sama dengan DNA dari mana ia dibuat selama transkripsi, tetapi dalam bentuk kimia yang berbeda.
Ketika DNA digunakan sebagai cetakan untuk membuat mRNA selama transkripsi di nukleus a sel eukariotik, itu mensintesis untai yang merupakan analog RNA dari untai DNA komplementer. Dengan kata lain, ia mengandung ribosa daripada deoksiribosa, dan di mana T akan hadir dalam DNA, U hadir sebagai gantinya.
Selama transkripsi, produk dengan panjang yang relatif terbatas dibuat. Untai mRNA ini biasanya berisi informasi genetik untuk satu produk protein unik.
Setiap strip dari tiga basa berturut-turut dalam mRNA dapat bervariasi dalam 64 cara yang berbeda, hasil dari empat basa berbeda pada setiap titik dipangkatkan ke tiga untuk menjelaskan ketiga titik tersebut. Seperti yang terjadi, masing-masing dari 20 asam amino dari mana sel membangun protein dikodekan oleh tiga serangkai basa mRNA, yang disebut a kodon triplet.
Terjemahan di Ribosom
Setelah mRNA disintesis oleh DNA selama transkripsi, molekul baru bergerak dari nukleus ke sitoplasma, melewati membran nukleus melalui pori nukleus. Kemudian bergabung dengan ribosom, yang baru saja bergabung dari dua subunitnya, satu besar dan satu kecil.
Ribosom adalah tempat terjemahan, atau penggunaan informasi dalam mRNA untuk memproduksi protein yang sesuai.
Selama translasi, ketika untai mRNA "berlabuh" di ribosom, asam amino yang sesuai dengan tiga basa nukleotida yang terbuka – yaitu, kodon triplet – dibawa ke wilayah tersebut oleh tRNA. Sebuah subtipe tRNA ada untuk setiap satu dari 20 asam amino, membuat proses bolak-balik ini lebih teratur.
Setelah asam amino yang tepat melekat pada ribosom, dengan cepat dipindahkan ke situs ribosom terdekat, di mana polipeptida, atau rantai asam amino yang tumbuh sebelum kedatangan setiap penambahan baru, sedang dalam proses penyelesaian.
Ribosom sendiri terdiri dari campuran protein dan rRNA yang kira-kira sama. Kedua subunit ada sebagai entitas yang terpisah kecuali ketika mereka secara aktif mensintesis protein.
Perbedaan Lain Antara DNA dan RNA
Molekul DNA jauh lebih panjang daripada molekul RNA; faktanya, satu molekul DNA membentuk materi genetik dari seluruh kromosom, terhitung ribuan gen. Juga, fakta bahwa mereka dipisahkan menjadi kromosom sama sekali merupakan bukti massa komparatif mereka.
Meskipun RNA memiliki profil yang lebih sederhana, sebenarnya lebih beragam dari dua molekul dari sudut pandang fungsional. Selain datang dalam bentuk tRNA, mRNA dan rRNA, RNA juga dapat bertindak sebagai katalis (peningkat reaksi) dalam beberapa situasi, seperti selama translasi protein.