"Dogma sentral" yang sering dikutip biologi molekuler" ditangkap dalam skema sederhana DNA ke RNA ke protein. Sedikit diperluas, ini berarti bahwa asam deoksiribonukleat, yang merupakan materi genetik dalam inti sel Anda, digunakan untuk membuat molekul serupa yang disebut RNA (asam ribonukleat) dalam proses yang disebut transkripsi. Setelah ini selesai, RNA digunakan untuk mengarahkan sintesis protein di tempat lain di dalam sel dalam proses yang disebut terjemahan.
Setiap organisme adalah jumlah dari protein yang dibuatnya, dan dalam segala hal yang hidup hari ini dan yang pernah diketahui telah hidup, informasi untuk membuat protein ini disimpan di, dan hanya di, organisme itu DNA. DNA Anda adalah apa yang membuat Anda menjadi diri Anda sendiri, dan apa yang Anda wariskan kepada setiap anak yang mungkin Anda miliki.
Di eukariotik organisme, setelah langkah pertama transkripsi selesai, messenger RNA (mRNA) yang baru disintesis harus menemukan jalannya di luar nukleus ke dalam sitoplasma tempat translasi berlangsung. (Pada prokariota, yang tidak memiliki nukleus, hal ini tidak terjadi.) Karena membran plasma yang mengelilingi isi nukleus dapat dipilih, proses ini memerlukan masukan aktif dari sel itu sendiri.
Asam nukleat
Dua asam nukleat ada di alam, DNA dan RNA. Asam nukleat adalah makromolekul karena terdiri dari rantai subunit berulang yang sangat panjang, atau monomer, yang disebut nukleotida. Nukleotida sendiri terdiri dari tiga komponen kimia yang berbeda: gula lima karbon, satu hingga tiga gugus fosfat, dan satu dari empat basa kaya nitrogen (nitrogen).
Dalam DNA, komponen gula adalah deoksiribosa, sedangkan pada RNA adalah ribosa. Gula-gula ini hanya berbeda dalam ribosa yang membawa gugus hidroksil (-OH) yang terikat pada karbon di luar cincin beranggota lima di mana deoksiribosa hanya membawa atom hidrogen (-H).
Empat kemungkinan basa nitrogen dalam DNA adalahDenin (A), Sitosin (C), Guanin (G) dan timin (T). RNA memiliki tiga yang pertama, tetapi termasuk urasil (U) menggantikan timin. DNA beruntai ganda, dengan dua untai dihubungkan pada basa nitrogennya. A selalu berpasangan dengan T, dan C selalu berpasangan dengan G. Gugus gula dan fosfat menciptakan tulang punggung" dari masing-masing yang disebut untai komplementer. Formasi yang dihasilkan adalah heliks ganda, yang bentuknya ditemukan pada 1950-an.
- Dalam DNA dan RNA, setiap nukleotida mengandung satu gugus fosfat, tetapi nukleotida bebas sering memiliki dua (misalnya, ADP, atau adenosin difosfat) atau tiga (misalnya, ATP, atau adenosin trifosfat).
Sintesis Messenger RNA: Transkripsi
Transkripsi adalah sintesis molekul RNA yang disebut RNA pembawa pesan (mRNA), dari salah satu untai komplementer molekul DNA. Ada jenis RNA lain juga, yang paling umum tRNA (RNA transfer) dan RNA ribosom (rRNA), yang keduanya memainkan peran penting dalam translasi di ribosom.
Tujuan dari mRNA adalah untuk membuat satu set arahan yang dikodekan untuk sintesis protein. Panjang DNA yang mencakup "cetak biru" untuk satu produk protein disebut gen. Setiap urutan tiga nukleotida membawa instruksi untuk membuat asam amino tertentu, dengan amino asam menjadi bahan penyusun protein dengan cara yang sama nukleotida adalah bahan penyusun nukleat asam.
Ada 20 asam amino secara keseluruhan, memungkinkan jumlah kombinasi yang pada dasarnya tidak terbatas dan karenanya produk protein.
Transkripsi terjadi di inti, sepanjang untai tunggal DNA yang telah terlepas dari untai komplementernya untuk tujuan transkripsi. Enzim menjadi melekat pada molekul DNA pada awal gen, terutama RNA polimerase. mRNA yang disintesis adalah komplementer dengan untai DNA yang digunakan sebagai cetakan, dan dengan demikian menyerupai untai cetakan. untai DNA komplementer sendiri kecuali bahwa U muncul dalam mRNA di mana pun T akan muncul adalah DNA molekul yang sedang tumbuh sebagai gantinya.
Transpor mRNA Dalam Nukleus
Setelah molekul mRNA disintesis di tempat transkripsi, mereka harus melakukan perjalanan ke tempat translasi, yaitu ribosom. Ribosom muncul baik bebas dalam sitoplasma sel dan melekat pada organel membran yang disebut retikulum endoplasma, yang keduanya terletak di luar nukleus.
Sebelum mRNA dapat melewati membran plasma ganda yang membentuk selubung nukleus (atau membran nukleus), mRNA harus mencapai membran entah bagaimana caranya. Ini terjadi dengan pengikatan molekul mRNA baru untuk mengangkut protein.
Sebelum kompleks mRNA-protein (mRNP) yang dihasilkan dapat bergerak ke tepi, kompleks tersebut tercampur secara menyeluruh di dalam substansi nukleus, sehingga kompleks mRNP tersebut yang terbentuk di dekat tepi nukleus tidak memiliki peluang yang lebih baik untuk keluar dari nukleus pada waktu tertentu setelah pembentukan daripada proses mRNP yang dekat dengan nukleus. pedalaman.
Ketika kompleks mRNP bertemu daerah nukleus yang berat dalam DNA, yang dalam lingkungan ini ada sebagai kromatin (yaitu, DNA yang terikat pada protein struktural), ia dapat terhenti, seperti truk pikap yang terjebak dalam beban berat. lumpur. Penghentian ini dapat diatasi dengan masukan energi dalam bentuk ATP, yang mendorong mRNP yang macet ke arah tepi nukleus.
Kompleks Pori Nuklir
Nukleus perlu melindungi materi genetik sel yang sangat penting, namun juga harus memiliki sarana untuk bertukar protein dan asam nukleat dengan sitoplasma sel. Hal ini dicapai melalui "gerbang" yang terdiri dari protein dan dikenal sebagai kompleks pori nuklir (NPC). Kompleks-kompleks ini memiliki pori-pori yang mengalir melalui membran ganda selubung inti dan sejumlah struktur berbeda di kedua sisi "gerbang" ini.
NPC sangat besar menurut standar molekul. Pada manusia, ia memiliki massa molekul 125 juta Dalton. Sebaliknya, molekul glukosa memiliki massa molekul 180 Dalton, membuatnya sekitar 700.000 kali lebih kecil dari kompleks NPC. Asam nukleat dan transpor protein ke dalam nukleus dan pergerakan molekul-molekul ini keluar dari nukleus terjadi melalui NPC.
Di sisi sitoplasma, NPC memiliki apa yang disebut cincin sitoplasma serta filamen sitoplasma, yang keduanya berfungsi untuk membantu menambatkan NPC pada tempatnya di membran nukleus. Di sisi nuklir NPC adalah cincin nuklir, analog dengan cincin sitoplasma di sisi yang berlawanan, serta keranjang nuklir.
Berbagai protein individu berpartisipasi dalam pergerakan mRNA dan berbagai jenis protein lainnya muatan molekuler keluar dari nukleus, dengan penerapan yang sama untuk pergerakan zat ke dalam inti.
Fungsi mRNA dalam Terjemahan
mRNA tidak memulai pekerjaan sebenarnya sampai mencapai ribosom. Setiap ribosom dalam sitoplasma atau melekat pada retikulum endoplasma terdiri dari subunit besar dan kecil; ini hanya datang bersama-sama ketika ribosom aktif dalam transkripsi.
Ketika molekul mRNA menjadi terikat pada terjemahan situs di sepanjang ribosom, bergabung dengan jenis tRNA tertentu yang membawa asam amino tertentu (karena itu ada 20 rasa tRNA yang berbeda, satu untuk setiap asam amino amino). Ini terjadi karena tRNA dapat "membaca" urutan tiga nukleotida pada mRNA yang terpapar yang sesuai dengan asam amino yang diberikan.
Ketika tRNA dan mRNA "cocok", tRNA melepaskan asam aminonya, yang ditambahkan ke ujung rantai asam amino yang sedang tumbuh yang ditakdirkan untuk menjadi protein. Ini polipeptida mencapai panjang yang ditentukan ketika molekul mRNA dibaca secara keseluruhan, dan polipeptida dilepaskan dan diproses menjadi protein yang bonafid.