DNA Dan Fungsinya

Hampir setiap orang mengetahui bahwa gen mengawasi hereditas dari orangtua ke anak-anak mereka, tetapi sebagian besar orang tidak menyadari bahwa gen yang sama mengawasi reproduksi dan fungsi semua sel sehari-hari. Gen mengawasi fungsi sel dengan menentukan zat (struktur, enzim, dan zat kimia) yang akan disintesis di dalam sel. Gen yang merupakan asam nukleat dinamakan asam deoksiribonukleat (DNA) yang secara otomatis mengawasi pembentukan asam ribonukleat (RNA), yang menyebar ke seluruh sel dan mengawasi pembentukan protein.

Sebagian protein berjenis protein struktural, yang berhubungan dengan berbagai lipid (lemak) untuk membentuk struktur berbagai organel, dan protein jenis enzim yang berfungsi sebagai katalisator berbagai reaksi kimia dalam sel, seperti enzim untuk menggiatkan semua reaksi oksidatif yang memberi energi pada sel, sehingga menggiatkan sintesis berbagai zat kimia (lipid, glikogen, ATP, dan sebagainya).

DNA mempunyai bentuk dasar yang terdiri dari:
1. Asam fosfat
2. Deoksiribosa (gula)
3. Empat basa nitrogen (Adenin, Guanin, Timin, dan Sitosin)

Asam fosfat dan deoksiribosa membentuk dua utas heliks DNA, serta basa nitrogen terletak di antara utas dan menghubungkannya.Sedangkan Nukleotida dibentuk dari penggabungan satu molekul asam fosfat, satu molekul deoksiribosa, dan salah satu dari empat basa nitrogen. Sehingga terbentuk empat nukleotida terpisah, yang masing-masing mengandung salah satu dari empat basa nitrogen.

Nukleotida dibagi atas dua pasangan komplementer, yaitu:
1. pasangan yang dibentuk dari asam adenilat dan asam timidiloat
2. pasangan yang dibentuk dari asam guanilat dan asam sitidilat.

Basa nitrogen pada tiap-tipa pasangan dapat berikatan secara longgar satu sama lainnya, sehingga memberikan dua utas heliks DNA saling berikatan. Nukleotida tersebut berikatan sedemikian rupa sehingga asam fosfat dan deoksiribosa saling bergantian satu sama lain dalam dua utas yang terpisah, dan utas tersebut diikat yang kekuatannya lemah bersama-sama oleh pasangan basa komplementer masing-masing. Untuk meletakkan DNA diperlukan pengangkatan kedua ujung dan memutarnya menjadi bentuk heliks. Sepuluh pasang nukleotida terdapat pada setiap putaran heliks sempurna dalam molekul DNA.

Kepentingan DNA terletak pada kemampuannya untuk mengawasi pembentukan zat-zat lain dalam sel, yang disebut dengan kode genetik. Bila kedua utas molekul DNA saling berpisahan, rangkaian basa purin dan piramidin yang terpapar ini menonjol ke samping tiap-tiap utas untuk membentuk kode.

Kata kode terdiri atas “triplet” basa (tiga basa yang berurutan). Rangkaian katakata kode mengawasi rangkaian asam amino dalam molekul protein selama sintesis protein dalam sel. Tiap molekul DNA berutas dua membawa kode genetiknya sendiri-sendiri, misalnya utas yang mempunyai kode genetik GGC, AGA, CTT. Kata-kata kode ini bertanggung jawab untuk meletakkan tiga asam amino(prolin, serin, dan asam glutamat) dalam molekul protein. Selanjutnya ketiga asam amino ini akan berbaris dalam molekul protein asam seperti barisan kode genetik dalam utas DNA. Karena hampir semua DNA terletak di dalam inti sel dan sebagian besar fungsi sel dilangsungkan di dalam sitoplasma, harus terdapat beberapa cara pada gen inti untuk mengawasi rekai-reaksi kimia sitoplasma.

Untuk itu, pengawasannya dilakukan dengan melalui perantaraan asam ribonukleat (RNA), dimana pembentukan RNA diawasi oleh DNA inti, proses ini disebut transkripsi. RNA kemudian ditranspor ke dalam ruang sitoplasma tempat ia mengawasi sintesis protein.

Tiga jenis RNA yang penting pada sintesais protein adalah:
1. Messenger RNA (mRNA), yang berfungsi sebagai pembawa kode genetik
2. Transfer RNA (tRNA), yang berfungsi membawa asam amino aktif ke ribosom
3. Ribosomal RNA (rRNA), yang berfungsi untuk pembentukan ribiosom.

Salah satu utas molekul DNA yang mengandung gen, bekerja sebagai “template” untuk tempat mensintesis molekul RNA. Kata kode dalam DNA menyebabkan pembentukan kata-kata kode komplementer yang dinamakan kodon dalam RNA.

Tahapan dalam sintesis RNA sebagai berikut:
1. Bahan dasar pembentuk RNA hampir sama dengan bahan dasar pembentuk DNA, kecuali ada dua keadaan yang berbeda, yaitu:
a. Gula deoksiribosa tidak digunakan dalam pembentukan RNA, sebagai gantinya adalah
gula yang sedikit berbeda susunannya (ribosa).
b. Timin diganti oleh basa lain (urasil).

2. Bahan dasar pembentuk RNA mula-mula membentuk nukleotida persis sama dengan sintesis DNA. Empat jenis nukleotida digunakan dalam pembentukan RNA. Urasil menggantikan timin yang terdapat dalam empat nukleotida yang membentuk DNA.

3. Pengaktifan nukleotida, terjadi dengan menambahkan pada tiap-tiap nukletida dua rantai fosfat (difosfat) untuk membentuk trifospat. Dua fosfat yang terkahir ini bergabung ke nukleotida dengan ikatan fosfat berenergi tinggi yang berasal dari ATP sel.

Hasil dari proses pengaktifan ini adalah dibentuknya energi dalam jumlah besar pada tiap nukleotida, dan energi ini digunakan untuk meningkatkan reaksi-reaksi kimia yang mengakhiri pembentukan rantai RNA.

4. Pemisahan kedua utas molekul DNA, salah satu utas digunakan sebagai “template” tempat dibentuk molekul RNA yang merupakan utas yang mengandung gen, sedangkan utas lainnya secara genetik tetap tidak aktif.

Pembentukan molekul RNA dibawah pengaruh enzim RNA polimerase, dimana langkahnya sebagai berikut:
a. Pengikatan sementara basa RNA dengan setiap basa DNA
b. Pengikatan basa-basa RNA satu sama lain
c. Pemecahan utas RNA dari utas DNA.

Perlu diingat bahwa terdapat empat jenis basa DNA dan empat jenis basa nukleotida RNA. Basa-basa ini selalu berikatan satu sama lain dengan kombinasi khusus. Oleh karena itu, kode yang terdapat pada utas DNA dipindahkan dalam bentuk komplementer ke molekul RNA. Ribosa basa nukleotida selalu berikatan dengan basa deoksiribosa dengan kombinasi sebagai berikut:
Puluhan ribu protein enzim yang dibentuk pada hakekatnya mengawasi semua reaksi-rekasi kimia lain yang berlangsung dalam sel.

Enzim-enzim ini meningkatkan
1. sintesis lipid,
2. glikogen,
3. purin,
4. pirimidin,
5. beratus zat lainnya.

Dalam proses pengawasan fungsi genetik dan aktivitas biokomia sel, pada dasarnya terdapat dua cara pengawasan aktivitas biokimia sel yang berbeda, yaitu :
1. Pengaturan genertik, tempat aktivitas gen itu sendiri diawasi
2. Pengaturan enzimatik, tempat kecepatan aktivitas enzim dalam sel diawasi.

Pertumbuhan dan pembiakan sel biasanya terjadi secara bersama-sama, dimana pertumbuhan dalam keadaan normal mengakibatkan replikasi DNA inti, beberapa jam kemudian diikuti oleh mitosis (pembelahan sel).

Pada tubuh manusia normal, pengaturan pertumbuhan dan pembiakan sel sebagai suatu peristiwa ajaib. Sel-sel tertentu tumbuh dan berbiak terus-menerus, seperti pada sel-sel yang membentuk darah pada sumsum tulang, lapisan germinativum kulit, dan epitel usus. Bila terdapat ketidakcukupan pada beberapa jenis sel dalam tubuh, sel-sel ini akan tumbuh dan berkembang biak dengan amat cepat sampai jumlah semula/asal.

Misalnya 7/8 bagian organ hati dibuang sehingga tersisa 1/8 bagian saja, sel yang tersisa akan tumbuh dan berkembang biak sampai bentuk hati kembali seperti semula. Peristiwa ini terjadi di hampir semua sel (kelenjar, sumsum tulang, jaringan Guanin Sitosin subkutis, epitel usus).

Mekanisme yang mempertahankan jumlah yang tetap berbagai jenis sel dalam tubuh disebabkan oleh adanya zat–zat pengawas perkembang-biakan yang disebut “chalone” yang disekresi oleh berbagai sel yang menyebabkan efek umpan balik untuk menghentikan atau memperlambat pertumbuhan dan mitosis sel.

Adapun penyakit kanker yang sering terjadi pada saat ini adalah penyakit yang menyerang proses dasar kehidupan sel, yang hampir semuanya mengubah genom sel (komplemen genetik total sel) serta mengakibatkan pertumbuhan liar dan penyebaran sel kanker. Penyebab perubahan genom ini adalah:
1. Mutasi (perubahan) salah satu gen atau lebih
2. Mutasi sebagian besar segmen utas DNA yang mengandung banyak gen,
3. Pada beberapa keadaan, penambahan atau pengurangan sebagian besar segmen kromosom.

Dalam tubuh manusia terjadi pembentukan bermilyaran sel baru yang dibentuk pada setiap tahun. Pembentukan sel tidak terjadi bila utas kromosom DNA mengadakan replikasi dengan tepat sebelum berlangsung mitosis, dan walaupun sudah terbentuk utas baru, ketelitian proses replikasi “dikoreksi” beberapa kali.

Bila ada suatu kesalahan, utas yang baru dipotong dan diperbaiki sebelum proses mitosis berlangsung. Walaupun terdapat semua pencegahan seperti ini, mungkin salah satu dari ratusan ribu sampai jutaan sel yang baru dibentuk tetap mempunyai sifat mutan. Setiap gen pada manusia mempunyai kemungkinan 1 dalam 100.000 merupakan suatu mutan bila dibandingkan dengan gen orangtuanya. Sehingga hanya dibutuhkan kesempatan saja agar mutasi dapat berlangsung.

Akan tetapi, faktor-faktor lain yang menambah kemungkinan mutasi adalah
(1) Radiasi ionisasi,
(2) Zat kimia tertentu (karsinogen),
(3) Beberapa virus,
(4) Iritasi fisik,
(5) Prediposisi herediter.

Dua perbedaan utama antara sel kanker dan sel normal adalah:
1. Sel kanker tidak mematuhi batas-batas pertumbuhan sel yang umum, karena ia tidak
mensekresi “cholone” yang sesuai.
2. Sel kanker jauh kurang adhesif satu sama lain dibandingkan sel normal, mempunyai kecenderungan mengembara melalui jaringan, memasuki aliran darah, dan ditranspor keseluruh tubuh tempat mereka membentuk banyak nodus untuk pertumbuhan kanker baru.

Karena jaringan kanker bersaing dengan jaringan normal dalam memperoleh makanan, dan sel kanker terus menerus melakukan proliferasi sehingga jumlahnya makin lama semakin banyak. Hal ini berkibat jaringan normal kekurangan nutrisi sehinga mengalami kematian bagi sel, dan selanjutnya Kematian bagi organ, dan akhirnya kematian bagi tubuh manusia.

Oleh : Marsidi

Sumber:
9. Guyton A.C,”Fisiologi Manusia dan Mekanisme Penyakit”, ECG, Jakarta, 1987.
10. Schumm D.E,“Intisari Biokimia”, Binarupa Aksara, Jakarta, 1993.
11. Vanders, et al,”Human Physiology”, 6Th Edition, McGraw-Hill, 1994.