1. Asam Nukleat: Pembawa Informasi

Asam Nukleat adalah makromolekul yang menyimpan, mentransmisikan, dan membantu mengekspresikan informasi genetik. Ada dua jenis utama: DNA (Deoxyribonucleic Acid) dan RNA (Ribonucleic Acid).

A. Nukleotida: Unit Dasar

Asam nukleat adalah polimer yang tersusun dari monomer yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen:

1. Gugus Fosfat
2. Gula Pentosa (5-karbon): Deoksiribosa (pada DNA) atau Ribosa (pada RNA).
3. Basa Nitrogen:
   • Purin: Adenin (A) dan Guanin (G).
   • Pirimidin: Sitosin (C), Timin (T – hanya pada DNA), dan Urasil (U – hanya pada RNA).

B. Deoxyribonucleic Acid (DNA)

• Fungsi: Menyimpan informasi genetik jangka panjang dan bertindak sebagai “cetak biru” untuk konstruksi semua komponen seluler.
• Struktur: DNA membentuk struktur heliks ganda yang terkenal (ditemukan oleh Watson dan Crick).

* Terdiri dari dua untai nukleotida yang berjalan **antiparalel** (berlawanan arah).
* Tulang punggungnya terdiri dari gugus gula-fosfat.
* Kedua untai disatukan oleh **ikatan hidrogen** antar basa nitrogen melalui prinsip **Pemasangan Basa Komplementer**:
    * **A** selalu berpasangan dengan **T** (2 ikatan hidrogen).
    * **G** selalu berpasangan dengan **C** (3 ikatan hidrogen).

C. Ribonucleic Acid (RNA)

• Fungsi: Berperan dalam penyalinan, pembawaan, dan penerjemahan informasi genetik untuk membuat protein.
• Struktur: RNA biasanya beruntai tunggal dan mengandung gula Ribosa serta basa Urasil (bukan Timin).
• Tiga Jenis Utama RNA:
  1. mRNA (messenger RNA): Membawa instruksi genetik dari DNA di nukleus ke ribosom di sitoplasma.
  2. tRNA (transfer RNA): Berfungsi sebagai adaptor, membawa asam amino spesifik ke ribosom selama sintesis protein.
  3. rRNA (ribosomal RNA): Merupakan komponen struktural dan katalitik dari ribosom.

---

2. Dogma Sentral Biologi Molekuler

Ini adalah konsep fundamental yang menjelaskan aliran informasi genetik dalam sel:

$$\text{DNA} \xrightarrow[\text{Transkripsi}]{} \text{RNA} \xrightarrow[\text{Translasi}]{} \text{Protein}$$

A. 1. Replikasi (Menggandakan DNA)

• Proses di mana sel membuat salinan identik dari seluruh molekul DNA sebelum pembelahan sel.
• Proses ini bersifat semikonservatif: setiap untai DNA lama berfungsi sebagai template untuk untai baru, menghasilkan dua molekul DNA baru yang masing-masing terdiri dari satu untai lama dan satu untai baru.
• Dikatalisis oleh enzim DNA Polimerase.

B. 2. Transkripsi (DNA $\to$ RNA)

• Proses penyalinan segmen DNA tertentu (gen) menjadi molekul mRNA.
• Terjadi di nukleus (pada eukariota).
• Dikatalisis oleh enzim RNA Polimerase, yang mensintesis untai RNA berdasarkan urutan basa pada untai template DNA.

C. 3. Translasi (RNA $\to$ Protein)

• Proses di mana urutan basa pada mRNA diterjemahkan menjadi urutan asam amino pada rantai polipeptida.
• Terjadi di ribosom (di sitosol).
• Kaidah Genetika (Genetic Code): Urutan tiga basa pada mRNA (disebut kodon) spesifik mengkodekan satu asam amino.
• Peran tRNA: Setiap tRNA membawa asam amino spesifik dan memiliki antikodon yang komplementer dengan kodon pada mRNA. Ribosom membaca kodon dan menggunakan tRNA yang sesuai untuk merangkai asam amino.

---

3. Regulasi Gen dan Ekspresi Protein

Tidak semua gen diekspresikan (diubah menjadi protein) pada waktu yang sama. Regulasi ini sangat penting agar sel dapat beradaptasi dan menghemat energi.

• Pada Prokariota (Bakteri): Regulasi gen sering terjadi di tingkat transkripsi, seperti yang dicontohkan oleh Operon lac (mekanisme yang mengatur gen untuk memetabolisme laktosa).
• Pada Eukariota: Regulasi lebih kompleks, terjadi pada berbagai tingkatan:
  1. Kromatin Remodeling (mengakses DNA).
  2. Kontrol Transkripsi (mengikat faktor transkripsi).
  3. Pemrosesan RNA (penyambungan atau splicing).
  4. Kontrol Translasi (mengatur sintesis protein).
  5. Modifikasi Pasca-Translasi (mengubah protein setelah disintesis).