Tingkat Molekuler dan Genetik

Struktur Dasar Molekuler Kehidupan 🧬

Tingkat paling detail dari kehidupan terletak pada molekul biologis, yang strukturnya universal bagi tumbuhan dan hewan.

1. Asam Nukleat: DNA dan RNA

DNA (Deoxyribonucleic Acid): Molekul pembawa informasi genetik.
- Struktur: Berupa heliks ganda yang terdiri dari dua untai panjang. Setiap untai tersusun dari rangkaian nukleotida.
- Nukleotida: Unit dasar DNA, terdiri dari tiga komponen: Gugus Fosfat, Gula Deoksiribosa, dan Basa Nitrogen.
- Basa Nitrogen: Hanya ada empat jenis: Adenin (A), Timin (T), Guanin (G), dan Sitosin (C). Pasangan basa selalu spesifik (A berpasangan dengan T, G berpasangan dengan C) dan diikat oleh ikatan hidrogen.
- Fungsi: Menyimpan, menyalin, dan mewariskan informasi genetik dari induk ke keturunan, baik pada sel tumbuhan maupun hewan.
RNA (Ribonucleic Acid): Molekul yang terlibat dalam sintesis protein.
- Struktur: Umumnya beruntai tunggal. Gula penyusunnya adalah Ribosa (bukan deoksiribosa), dan basa Timin (T) digantikan oleh Urasil (U).
- Tipe RNA Utama:
  - mRNA (messenger RNA): Membawa salinan kode genetik dari DNA di nukleus ke ribosom.
  - tRNA (transfer RNA): Membawa asam amino spesifik ke ribosom untuk dirangkai.
  - rRNA (ribosomal RNA): Komponen struktural utama ribosom.

2. Gen: Unit Fungsional DNA

Definisi: Segmen spesifik dari DNA yang berisi instruksi untuk membuat satu produk fungsional (biasanya satu protein).
Kode Genetik: Aturan di mana urutan basa nitrogen dalam DNA/mRNA diterjemahkan menjadi urutan asam amino dalam protein. Setiap tiga basa (disebut kodon) mengkodekan satu asam amino.

Proses Sentral: Dogma Sentral Biologi

Ini adalah aliran informasi genetik di tingkat seluler, yang berlaku sama pada sel tumbuhan dan sel hewan.

1. Replikasi DNA (Penyalinan)

Proses: Terjadi di nukleus. DNA heliks ganda membuka, dan setiap untai lama berfungsi sebagai cetakan untuk untai baru. Proses ini bersifat semikonservatif (setiap DNA baru terdiri dari satu untai lama dan satu untai baru).

2. Transkripsi (Penyalinan dari DNA ke RNA)

Proses: Enzim RNA polimerase membaca urutan basa pada untai DNA dan membuat salinan mRNA yang komplementer.
Perbedaan Eukariot: Pada tumbuhan dan hewan (Eukariot), mRNA yang baru terbentuk (pre-mRNA) harus melalui pemrosesan: splicing (pemotongan bagian non-pengkodean/intron) dan penambahan tutup dan ekor sebelum keluar dari nukleus.

3. Translasi (Penerjemahan dari RNA ke Protein)

Lokasi: Terjadi di ribosom (pada sitoplasma).
Proses: Ribosom “membaca” kodon pada mRNA. tRNA membawa asam amino yang sesuai dengan kodon tersebut. Asam amino dirangkai bersama melalui ikatan peptida secara berurutan, membentuk rantai polipeptida, yang kemudian akan melipat menjadi protein fungsional.

Komponen Genetik Spesifik dalam Botani dan Zoologi

Meskipun prinsipnya sama, ada perbedaan penting di mana dan bagaimana DNA ditemukan dan diekspresikan.

A. Komponen Ekstra-Nukleus 🌿

Pada tumbuhan, DNA tidak hanya ada di nukleus, tetapi juga di dua organel penting:

DNA Mitokondria (mtDNA): Ditemukan pada mitokondria (pabrik energi sel).
DNA Kloroplas (cpDNA): Ditemukan pada kloroplas (tempat fotosintesis).

Kedua jenis DNA ini bersifat melingkar (seperti pada bakteri) dan diwariskan secara maternal (hanya dari induk betina). Kehadiran cpDNA dan mtDNA sangat spesifik dalam studi Botani Molekuler karena gen-gen di sana mengontrol proses metabolisme dan fotosintesis utama.

B. Komponen Pengaturan Genetik Khas 🐅

Pada hewan, fokus molekuler yang sangat rinci adalah pada pengaturan ekspresi gen:

Gen Regulator: Gen yang mengkode protein (faktor transkripsi) yang menempel pada DNA dan menentukan apakah gen lain harus “dihidupkan” atau “dimatikan”.
Promoter dan Enhancer: Daerah spesifik pada DNA tempat faktor transkripsi menempel untuk memulai atau memperkuat transkripsi gen. Kompleksitas pengaturan ini sangat menentukan diferensiasi sel menjadi berbagai jaringan (saraf, otot, tulang).
Small RNA (miRNA dan siRNA): Molekul RNA non-pengkodean pendek yang sangat penting dalam Zoologi Molekuler karena mereka bertindak sebagai pengatur pasca-transkripsi, menghambat atau menghancurkan mRNA tertentu sehingga mencegah pembentukan protein. Ini memainkan peran kunci dalam respons imun dan perkembangan embrionik hewan.

Kesimpulan:

Tingkat terkecil yang dipelajari adalah nukleotida (A, T, C, G/U) yang membentuk kodon (3 nukleotida), yang mengkode asam amino (unit dasar protein). Semua proses ini, dari replikasi hingga sintesis protein, diatur oleh enzim dan molekul sinyal pada tingkat yang sama, namun lokasi (nukleus, mitokondria, kloroplas) dan mekanisme pengaturannya memberikan karakteristik unik pada Botani dan Zoologi.