9 Sifat Terpenting dari Kode Genetik | Biologi

Beberapa sifat yang paling penting dari kode genetik adalah sebagai berikut:

1. Kodenya adalah kodon triplet:

Nukleotida mRNA disusun sebagai rangkaian linier kodon, setiap kodon terdiri dari tiga basa nitrogen berturut-turut, yaitu kodenya adalah kodon triplet. Konsep kodon triplet telah didukung oleh dua jenis mutasi titik: mutasi pergeseran bingkai dan substitusi basa.

(i) Mutasi pergeseran bingkai:

Terbukti, pesan genetik yang pernah dimulai pada titik tetap dibaca dalam kerangka tertentu dalam rangkaian kata tiga huruf. Kerangka akan terganggu segera setelah ada penghapusan atau penambahan satu atau lebih basis.

Ketika mutasi pergeseran bingkai tersebut disilangkan, maka dalam kombinasi tertentu mereka menghasilkan gen normal tipe liar. Disimpulkan bahwa salah satunya adalah penghapusan dan yang lainnya merupakan tambahan, sehingga tatanan bingkai yang terganggu akibat mutasi akan dipulihkan oleh yang lain (Gbr. 38.26).

(ii) Substitusi dasar:

Jika dalam molekul mRNA pada titik tertentu, satu pasangan basa diganti dengan yang lain tanpa penghapusan atau penambahan apa pun, arti dari satu kodon yang mengandung basa yang diubah tersebut akan berubah. Akibatnya, sebagai pengganti asam amino tertentu pada posisi tertentu dalam polipeptida, asam amino lain akan digabungkan.

Sumber Gambar : wolfson.huji.ac.il/expression/vector/genetic_code.jpg

Misalnya, karena mutasi substitusi, pada gen untuk enzim triptofan sintetase pada E. coli, kodon GGA untuk glisin menjadi kodon missence AGA yang mengkode arginin. Missence kodon adalah kodon yang mengalami perubahan untuk menentukan asam amino lain.

Bukti yang lebih langsung untuk kode triplet berasal dari temuan bahwa sepotong mRNA yang mengandung 90 nukleotida, berhubungan dengan rantai polipeptida dari 30 asam amino dari molekul hemoglobin yang sedang tumbuh. Demikian pula, 1200 nukleotida virus nekrosis tembakau “satelit” mengarahkan sintesis molekul protein selubung yang memiliki 372 asam amino.

2. Kode tidak tumpang tindih:

Dalam menerjemahkan molekul mRNA, kodon tidak tumpang tindih tetapi “dibaca” secara berurutan (Gbr. 38.27). Jadi, kode yang tidak tumpang tindih berarti bahwa basa dalam mRNA tidak digunakan untuk kodon yang berbeda. Pada Gambar 38.28, telah diperlihatkan bahwa kode yang tumpang tindih dapat berarti pengkodean empat asam amino dari enam basa.

Namun, dalam prakteknya enam basa mengkodekan tidak lebih dari dua asam amino. Misalnya, dalam kasus kode yang tumpang tindih, satu perubahan (tipe substitusi) dalam urutan basa akan tercermin dalam substitusi lebih dari satu asam amino pada protein yang sesuai. Banyak contoh telah terakumulasi sejak 1956 di mana substitusi basa tunggal menghasilkan perubahan asam amino tunggal pada insulin, triptofan sintelase, protein selubung TMV, alkali fosfatase, hemoglobin, dll.

Namun, telah ditunjukkan bahwa dalam bakteriofag ɸ ×l74 ada kemungkinan tumpang tindih gen dan kodon (Barrel dan rekan kerja, 1976; Sanger, et al., 1977).

3. Kode tanpa koma:

Kode genetik tidak memiliki koma, yang berarti tidak ada kodon yang disediakan untuk tanda baca. Ini berarti bahwa setelah satu asam amino dikodekan, asam amino kedua akan secara otomatis dikodekan oleh tiga huruf berikutnya dan tidak ada huruf yang terbuang sebagai tanda baca (Gbr. 38.29).

4. Kode tidak ambigu:

Kode yang tidak ambigu berarti bahwa kodon tertentu akan selalu mengkode asam amino yang sama. Dalam kasus kode ambigu, kodon yang sama dapat memiliki arti yang berbeda atau dengan kata lain, kodon yang sama dapat mengkode dua atau lebih dari dua asam amino yang berbeda. Secara umum, sebagai aturan, kodon yang sama tidak akan pernah mengkode dua asam amino yang berbeda.

Namun, ada beberapa pengecualian yang dilaporkan untuk aturan ini: kodon AUG dan GUG keduanya dapat mengkode metionin sebagai kodon inisiasi atau kodon awal, meskipun GUG dimaksudkan untuk valin. Demikian juga, kode kodon GGA untuk dua asam amino glisin dan asam glutamat.

5. Kode memiliki polaritas:

Kode selalu dibaca pada arah yang tetap, yaitu pada arah 5’→3′. Dengan kata lain, kodon memiliki polaritas. Jelas bahwa jika kode dibaca dalam arah yang berlawanan, itu akan menentukan dua protein yang berbeda, karena kodon akan membalikkan urutan basa:

6. Kode merosot:

Lebih dari satu kodon dapat menentukan asam amino yang sama; ini disebut degenerasi kode. Misalnya, kecuali triptofan dan metionin, yang masing-masing memiliki satu kodon, semua 18 asam amino lainnya memiliki lebih dari satu kodon. Jadi, sembilan asam amino, yaitu fenilalanin, tirosin, histidin, glutamin, asparagin, lisin, asam aspartat, asam glutamat, dan sistein, masing-masing memiliki dua kodon. Isoleusin memiliki tiga kodon. Lima asam amino, yaitu valin, prolin, treonin, alanin, dan glisin, masing-masing memiliki empat kodon. Tiga asam amino, yaitu leusin, arginin, dan serin, masing-masing memiliki enam kodon (lihat Tabel 38.5).

Degenerasi kode pada dasarnya terdiri dari dua jenis: parsial dan lengkap. Degenerasi parsial terjadi ketika dua nukleotida pertama identik tetapi nukleotida ketiga (yaitu, 3′ basa) dari kodon degenerasi berbeda, misalnya, kode CUU dan CUC untuk leusin. Degenerasi lengkap terjadi ketika salah satu dari empat basa dapat mengambil posisi ketiga dan masih kode untuk asam amino yang sama (misalnya, kode UCU, UCC, UCA dan UCG untuk serin).

Degenerasi kode genetik memiliki keunggulan biologis tertentu. Misalnya, pada dasarnya memungkinkan komplemen enzim dan protein lain yang sama untuk ditentukan oleh mikroorganisme yang sangat bervariasi dalam komposisi dasar DNA mereka. Degenerasi juga menyediakan mekanisme meminimalkan kematian mutasional.

7. Beberapa kode bertindak sebagai kodon awal:

Pada sebagian besar organisme, kodon AUG adalah kodon awal atau inisiasi, yaitu rantai polipeptida dimulai baik dengan metionin (eukariota) atau N-formylmethionine (prokariota). Methionyl atau N-formylmethionyl-tRNA secara khusus berikatan dengan situs inisiasi mRNA yang mengandung kodon inisiasi AUG. Dalam kasus yang jarang terjadi, GUG juga berfungsi sebagai kodon inisiasi, misalnya sintesis protein bakteri. Biasanya, kode GUG untuk valin, tetapi ketika kodon AUG normal hilang karena penghapusan, baru kemudian GUG digunakan sebagai kodon inisiasi.

8. Beberapa kode bertindak sebagai kodon stop:

Tiga kodon UAG, UAA dan UGA adalah kodon penghenti rantai atau terminasi. Mereka tidak mengkode asam amino mana pun. Kodon ini tidak dibaca oleh molekul tRNA (melalui antikodonnya), tetapi dibaca oleh beberapa protein spesifik, yang disebut faktor pelepasan (misalnya, RF-1, RF-2, RF-3 pada prokariota dan RF pada eukariota). Kodon ini juga disebut kodon tidak masuk akal, karena tidak menentukan asam amino apa pun.

UAG adalah kodon terminasi pertama yang ditemukan oleh Sidney Brenner (1965). Itu dinamai amber setelah seorang mahasiswa pascasarjana bernama Bernstein (= kata Jerman untuk ‘amber’ dan amber berarti kuning kecoklatan) yang membantu dalam penemuan kelas mutasi. Rupanya, untuk memberikan keseragaman, dua kodon terminasi lainnya juga dinamai dengan warna seperti oker untuk UAA dan opal atau banyak untuk UGA. (Ochre berarti kuning merah atau kuning pucat; opal berarti putih susu dan banyak berarti coklat). Keberadaan lebih dari satu kodon stop mungkin merupakan tindakan pengamanan, jika kodon pertama gagal berfungsi.

9. Kode bersifat universal:

Kode genetik yang sama ditemukan berlaku untuk semua organisme mulai dari bakteri hingga manusia. Keuniversalan kode tersebut ditunjukkan oleh Marshall, Caskey dan Nirenberg (1967) yang menemukan bahwa E. coli (Bakteri), Xenopus laevis (Amfibi) dan marmot (mamalia) amino asil-tRNA menggunakan kode yang hampir sama. Nirenberg juga menyatakan bahwa kode genetik mungkin telah berkembang 3 miliar tahun yang lalu dengan bakteri pertama, dan perubahannya sangat sedikit sepanjang evolusi organisme hidup.

Baru-baru ini, beberapa perbedaan telah ditemukan antara kode genetik universal dan kode genetik mitokondria (Tabel 38.6).

Tabel 38.6. Perbedaan antara ‘kode genetik universal’ dan dua kode genetik mitokondria:

* Jenis miring menunjukkan bahwa kode tersebut berbeda dengan kode ‘universal’.