MAKALAH RNA

MAKALAH RNA (Ribonucleic Acid)
BAB I
PENDAHULUAN
I. Latar Belakang
Asam nukleat yang menyusun, menyimpan, dan menghantarkan informasi herediter terbagi menjadi dua jenis, yaitu DNA (asam deoksiribonukleat/deoxyribonucleic acid) dan RNA (asam ribonukleat/ribonucleic acid). RNA merupakan polimer yang mempunyai massa molekul lebih kecil yaitu dari 20 ribu sampai 40 ribu. Bagian yang relevan dari gen, disalin menjadi suatu RNA duta (messenger RNA, mRNA). Urutan mRNA yang berbentuk sejodoh dengan rantai DNA yang mengandung sandi gen atau kode genetik yang sesuai, yang nantinya akan diterjemahkan menjadi urutan asam amino. Senyawa RNA merupakan bahan genetik yang memainkan peran utama dalam ekspresi genetik, untuk itu, pengetahuan yang lebih dalam tentang RNA, sangat diperlukan dalam mata kuliah genetika ini.
II. Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini antara lain ialah :
1. Mengetahui struktur dan susunan kimia RNA
2. Mengetahui jenis-jenis RNA beserta fungsinya
3. Mengetahui pengaturan kodon dalam RNA
BAB II
PEMBAHASAN
I. Struktur RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer ini tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain. Tidak seperti DNA, RNA hanya terdiri dari satu pita tunggal.

Gambar 1. Struktur RNA
Setiap nukleotida pada RNA mengandung gula ribosa, dengan karbon nomor 1 'sampai 5'. Basa melekat pada posisi 1 ', umumnya adenin (A), sitosin (C), guanin (G) atau urasil (U). Adenin dan guanin adalah purin, sitosin dan urasil yang pirimidin. Sebuah kelompok fosfat terlampir pada posisi satu ribosa dan 5 '3 posisi berikutnya. Dasar dapat membentuk ikatan hidrogen antara sitosin dan guanin, antara adenin dan urasil dan antara guanin dan urasil.
II. Susunan Kimia RNA
RNA mengandung gula pentosa, basa nitrogen, dan asam fosfat. Gula pentosanya berupa ribosa. Basa nitrogen purinnya terdiri atas adenin (A) dan guainin (G), sedangkan pirimidinnya terdiri atas sitosin (C) dan urasil (U). Dapat disingkat sebagai berikut, basa nitrogen (senyawa heterosiklik yang mengandung nitrogen) yang terdapat pada RNA ada empat macam yaitu:
Adenin (6-Aminopurin) atau A
Guanin (6-oksi-2-aminopurin) atau G
Sitosin (2-oksi-6-aminopurin) atau C
Urasil (2,6-dioksipirimidin) atau U

Gambar 2. Gula ribosa dan basa urasil yang menyusun molekul RNA.
Gambar 3. Struktur Kimia RNA
Purin dan pirimidin yang berikatan dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA. Ribonukleosida yang berikatan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida. RNA tersusun atas empat jenis monomer nukleotida, seperti tampak pada gambar. Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa. Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida. Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya. Pada nukleosida dan nukleotida, rantai pentosa terdapat dalam bentuk furanosa. Gula dan basa dihubungkan melalui suatu ikatan N-glikosidik antara C-1 gula dan N-9 cincin purin atau N-1 pirimidin. Ikatan ini selalu mempunyai konfigurasi. Jika basa organik berkaitan dengan pentosa, terbentuklah suatu nukleosida, dan jika nukleosida berkaitan dengan dengan asam fosfat, terbentuklah suatu nukleotida.

Gambar 4. Jenis monomer nukleotida pada RNA
III. Jenis-Jenis RNA dan Fungsinya
Pada dasarnya, terdapat dua kelompok utama RNA yang menyusun makhluk hidup, yaitu RNA genetik dan RNA non genetik.
a. RNA genetik
RNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yakni merupakan molekul genetik yang secara keseluruhan bertanggung jawab dalam membawa segala materi genetis, seperti yang dimiliki DNA, seperti pada beberapa jenis virus. Selain sebagai materi genetic, RNA pulalah yang mengatur aktivitas sel.
b. RNA nongenetik
RNA nongenetik merupakan RNA yang tidak berperan sebagai DNA. RNA nongenetik dimilik oleh makhluk hidup yang materi genetiknya diatur oleh DNA. Pada makhluk hidup kelompok ini, di dalam di dalam selnya terdapat DNA dan RNA.
Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA nongenetik dibedakan menjadi tiga macam, yakni RNA duta, RNA ribosom, dan RNA transfer.
1. RNA duta atau "messenger RNA" (mRNA) merupakan asam nukleat yang berbentuk pita tunggal dan merupakan RNA terbesar atau terpanjang yang bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA ke ribosom. mRNA juga berfungsi sebagai cetakan dalam sintesis protein.
Gambar 5. Struktur mRNA
2. RNA transfer (tRNA) merupakan RNA terpendek yang bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA. Selain itu, tRNA berfungsi mengikat asam-asam amino yang akan disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Pada tRNA terdapat bagian yang berhubungan dengan kodon yang dibuat antikodon dan bagian yang berfungsi sebagai pengikat asam amino.
Gambar 6. Struktur tRNA
4. RNA ribosom (rRNA) merupakan RNA dengan jumlah terbanyak dan penyusun ribosom. RNA ini berupa pita tunggal, tidak bercabang, dan fleksibel. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi rRNA sampai sekarang masih belum banyak diketahui, tetapi diduga memiliki peranan penting dalam proses sintesis protein.
RNA ini disebut ribosomal RNA karena terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam nukleus. rRNA bersama protein membentuk ribosom, benda-benda berbentuk butir-butir halus di dalam sitoplasma. Ribosom bertindak sebagai "Mesin" perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah sepanjang mRNA. Di dalam ribosom, molekul rRNA ini mencapai 30-46%.
Gambar 7. Struktur rRNA
Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik.Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetic. Sebagaimana DNA pada organism hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetic karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Ekspresi genetik merupakan proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa) menjadi protein, dan lebih jauh lagi: karakter. Informasi yang dibawa bahan genetik tidak bermakna apapun apabila tidak diekspresikan menjadi fenotipe.
IV. Pengaturan Kodon dalam RNA
Pengaturan kodon dalam RNA menentukan struktur serta fungsi dari tiap protein yang digunakan untuk mengatur dan membangun tubuh manusia yang kompleks. Kodon dapat diartikan sebagai seperangkat aturan yang informasi yang dikodekan dalam bahan genetik (DNA atau mRNA sequences) yang diterjemahkan ke dalam protein (urutan asam amino) oleh sel hidup. Kodon atau kode genetik merupakan tiga pasang basa yang mengkode suatu protein. Kodon pada mRNA yang mengawali sintesis suatu polipeptida, biasanya berupa AUG. Kodon pada mRNA yang mengakhiri sintesis suatu polipeptida, biasanya berupa UAA, UAG, atau UGA. Kode genetik merupakan seperangkat triplet basa nukleotida yang menyandi asam amino tertentu. Asam amino yang disandikan misalnya metionin oleh urutan nukleotida ATG (AUG pada RNA). Banyak asam amino yang disandikan oleh lebih dari satu jenis kodon. Kodon berada pada molekul mRNA.
Tabel 1. Kodon dan protein yang disandikan
nonpolar
kutub
dasar
asam
(Stop kodon)







2nd base
U
C
A
G
1st base
U
UUU
(Phe / F) Fenilalanin
UCU
(Ser / S) serin
UAU
(Tyr / Y) Tirosin
Ugu
(Cys / C) Sisteina
UUC
(Phe / F) Fenilalanin
UCC
(Ser / S) serin
UAC
(Tyr / Y) Tirosin
UGC
(Cys / C) Sisteina


UUA
(Leu / L) Leusin
UCA
(Ser / S) serin
UAA
Stop (Burnt)
UGA
Stop (Opal)


UUG
(Leu / L) Leusin
UCG
(Ser / S) serin
UAG
Stop (Amber)
UGG
(Trp / W) Tryptophan


C
Cuu
(Leu / L) Leusin
CCU
(Pro / P) prolin
CAU
(H-Nya /) Histidin
CGU
(Arg / R) Arginin

CUC
(Leu / L) Leusin
CCC
(Pro / P) prolin
CAC
(/ H Nya) Histidin
CGC
(Arg / R) Arginin


CUA
(Leu / L) Leusin
CCA
(Pro / P) prolin
CAA
(Gln / Q) Glutamin
CGA
(Arg / R) Arginin


CUG
(Leu / L) Leusin
CCG
(Pro / P) prolin
CAG
(Gln / Q) Glutamin
CGG
(Arg / R) Arginin


A
AUU
(Ile / I) isoleucine
ACU
(Thr / T) treonin
AAU
(Asn / N) asparagin
AGU
(Ser / S) serin

AUC
(Ile / I) isoleucine
ACC
(Thr / T) treonin
AAC
(Asn / N) asparagin
AGC
(Ser / S) serin


AUA
(Ile / I) isoleucine
ACA
(Thr / T) treonin
AAA
(Lys / K) Lysine
AGA
(Arg / R) Arginin


Agustus [A]
(Met / M) Metionin
ACG
(Thr / T) treonin
AAG
(Lys / K) Lysine
Agg
(Arg / R) Arginin


G
GUU
(Val / V) valine
GCU
(Ala / A) Alanine
GAU
(Asp / D) asam aspartat
GGU
(Gly / G) Glycine

GUC
(Val / V) valine
GCC
(Ala / A) Alanine
GAC
(Asp / D) asam aspartat
GGC
(Gly / G) Glycine


GUA
(Val / V) valine
GCA
(Ala / A) Alanine
GAA
(Glu / E) asam glutamat
GGA
(Gly / G) Glycine


Gug
(Val / V) valine
GCG
(Ala / A) Alanine
GAG
(Glu / E) asam glutamat
GGG
(Gly / G) Glycine


Tabel 2. Tabel Invers Kodon untuk tiap asam amino
Tabel Invers
Ala / A
GCU, GCC, GCA, GCG
Leu / L
UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg / R
CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG
Lys / K
AAA, AAG
Asn / N
AAU, AAC
Met / M
AUG
Asp / D
GAU, GAC
Phe / F
UUU, UUC
Cys / C
Ugu, UGC
Pro / P
CCU, CCC, CCA, CCG
Gln / Q
CAA, CAG
Ser / S
UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu / E
GAA, GAG
Thr / T
ACU, ACC, ACA, ACG
Gly / G
GGU, GGC, GGA, GGG
Trp / W
UGG
Nya / H
CAU, CAC
Tyr / Y
UAU, UAC
Ile / I
AUU, AUC, AUA
Val / V
GUU, GUC, GUA, GUG
START
AUG
STOP
UAA, UGA, UAG
Kodon awal merupakan kodon pertama yang diterjemahkan pada saat translasi atau disebut juga kodon inisiasi (AUG yang menyandikan metionin). Selain kodon inisiasi, untuk memulai translasi diperlukan juga sekuen atau situs yang disebut Shine-Dalgarno untuk pengenalan oleh ribosom yang juga dibantu oleh faktor inisiasi (berupa tiga jenis protein).
Kodon akhir merupakan salah satu dari tiga kodon, yaitu UAG, UAA atau UGA. Kodon akhir disebut juga kodon terminal yang tidak menyandikan asam amino. Kodon akhir menyebabkan proses translasi berakhir dengan bantuan faktor pelepasan untuk melepas ribosom.
Proses Translasi
Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. mRNA membawa informasi urutan asam amino. Tempat translasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalam kompleks mRNA-ribosom. Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.
1. Inisiasi
Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam kompleks inisisasi, ribosom "membaca" kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah "mRNA" dan daging adalah "ribosomnya". Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah ribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.
2. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida. Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida. Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.
3. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian "diproses" menjadi protein.
V. Sintesis RNA Dalam Sel
Enzim yang diperlukan dalam transkripsi DNA menjadi RNA adalah RNA polymerase. Reaksi enzimatik tersebut menghasilkan polimerase RNA dan ribonukleotida. Sekuen nukleotida pada DNA merupakan templat atau cetakan untuk membuat sekuen nukleotida pada RNA. RNA polimerase ada yang tidak membutuhkan templat atau cetakan seperti poli (A) polimerase yang penting dalam ekspresi gen. Penambahan nukleotida pada saat sintesis RNA mengikuti aturan pasangan basa: A berpasangan dengan U; G berpasangan dengan C. Setiap penambahan satu nukleotida, ß- dan γ-fosfat dihilangkan dari nukleotida yang baru datang, dan gugus hidroksil dihilangkan dari ujung 3-karbon pada nukleotida, sama seperti polimerisasi DNA.
RNA polimerase merupakan komponen pusat dari kompleks inisiasi transkripsi. Setiap kali suatu gen di transkrip, suatu kompleks baru digabungkan segera pada daerah upstream dari gen. Kompleks inisiasi disusun pada posisi yang sesuai dan tidak pada sembarang tempat di genom karena lokasi target ditandai dengan sekuen nukleotida khusus yang disebut promotor yang hanya terdapat di daerah upstream dari gen. Promotor bakteria dapat langsung dikenali oleh enzim RNA polimerase, tetapi pada eukariot dan archaea suatu protein intermediet yang mengikat ke DNA diperlukan dan membentuk platform tempat RNA polimerase mengikat.
Tahapan selanjutnya yaitu pemrosesan prekursor RNA. Kebanyakan RNA, terutama pada eukariot, awalnya disintesis sebagai prekursor atau pre-mRNA yang harus diproses sebelum bisa menjalankan fungsinya. Berikut ini adalah garis besar pemrosesan pre-RNA.
Modifikasi akhir terjadi selama sintesis mRNA eukariot dan archaea yang umumnya dengan penambahan nukleotida pada ujung 5 yang disebut cap dan ekor poli A pada ujung 3 . Keduanya terlibat dalam penggabungan kompleks inisiasi translasi dari mRNA ini.
Splicing adalah penghilangan intron dari prekursor RNA. Banyak gen-gen pengkode protein pada eukariot mengandung intron dan intron ini dikopi saat gen di transkrip. Intron dihilangkan dari pre-mRNA dengan reaksi pemotongan dan penggabungan. Pre-mRNA yang tidak mengalami penghilangan intron membentuk fraksi RNA nuklear yang disebut heterogenous nuclear RNA (hnRNA). Beberapa pre-rRNA dan pre-tRNA eukariot juga mengandung intron, sama seperti transkrip pada archaea, tetapi hal tersebut jarang terdapat pada bakteri.
Pemotongan merupakan peristiwa yang penting dalam pemrosesan rRNA dan tRNA. Kebanyakan diantaranya awalnya disintesis dari unit transkripsi yang mengkhususkan diri pada lebih dari satu molekul. Oleh karena itu, pre-rRNA dan pre-tRNA harus dipotong kecil-kecil untuk menghasilkan RNA yang matang. Tipe pemrosesan ini terdapat baik pada prokariot maupun eukariot.
Modifikasi kimia dilakukan pada rRNA, tRNA, dan mRNA. rRNA dan tRNA pada semua organisme dimodifikasi dengan penambahan gugus kimia baru yang ditambahkan ke nukleotida tertentu dalam setiap RNA. Modifikasi kimia mRNA disebut RNA-editing, seperti yang terlihat pada bermacam-macam eukariot.
Pemrosesan mRNA mempunyai pengaruh yang penting pada komposisi transkriptom. RNA editing, sebagai contoh, dapat menghasilkan suatu pre-mRNA tunggal yang diubah menjadi dua mRNA berbeda yang mengkode protein yang sangat berbeda. Peristiwa itu nampaknya tidak umum, tetapi splicing alternatif, dimana satu pre-mRNA menghasilkan dua atau lebih mRNA dengan cara penggabungan exon dengan kombinasi yang berbeda sangat umum terjadi. Dengan mekanisme ini, jumlah gen yang sedikit bisa menghasilkan protein yang lebih banyak.
BAB III
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari pemaparan di atas antara lain ialah :
1. RNA (ribonucleic acid) atau asam ribonukleat merupakan bahan genetik selain DNA yang berperan dalam ekspresi genetic. RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.
2. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer ini tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain.
3. Gula pentosa molekul RNA berupa ribosa. Basa nitrogen purinnya terdiri atas adenin (A) dan guainin (G), sedangkan pirimidinnya terdiri atas sitosin (C) dan urasil (U).
4. RNA terdiri dari 3 jenis atau tipe, di antaranya adalah tRNA (RNA transfer), mRNA (RNA mesenjer/duta), dan rRNA (RNA ribosom), masing-masing dengan fungsi yang berlainan.
5. RNA mesenjer (mRNA), berfungsi membawa kode genetik ke sitoplasma untuk mengatur sintesa protein, RNA transfer (tRNA) berfungsi dalam transport asam amino menuju ribosom untuk digunakan menyusun molekul protein, RNA ribosom (rRNA) membentuk ribosom bersama dengan protein lainnya.
6. Pengaturan kodon dalam RNA menentukan struktur serta fungsi dari tiap protein yang digunakan untuk mengatur dan membangun tubuh manusia yang kompleks. Kodon atau kode genetik merupakan tiga pasang basa yang mengkode suatu protein, berada dalam mRNA.