Kode Genetik

Telah diketahui bahwa DNA adalah bahan genetik pembawa informasi dari sel ke sel dari generasi ke generasi.

• Akan tetapi bagaimanakah informasi genetik ini terdapat di dalam molekul DNA ?
• Apakah informasi itu berupa tulisan atau sebuah tata bahasa atau sebuah kode-kode tertentu ?

Sebuat pita molekul DNA yang terdiri dari pita double helix, mempunyai tulang punggung yang terdiri dari gula pentosa dan pospat. Tulang punggung ini selalu mempunyai struktur yang sama dalam berbagai segmen molekul DNA sehingga tidak mungkin informasi genetik dibawa oleh tulang punggung tersebut.

• Lalu siapakah yang membawa informasi genetik tersebut?

Seperti kita ketahui bahwa basa nitrogen dari DNA memiliki susunan basa yang berbeda-beda. Jadi jelaslah bahwa informasi genetik tersebut terdapat pada urutan basa nitrogen yang dibawa oleh DNA.

Serabai dan kawan-kawan (1964) membuktikan bahwa urutan basa nitrogen dari suatu segmen molekul DNA itu identik dengan urutan linear asam amino suatu molekul protein. Empat basa nitrogen (A, T, S dan G) dapat dianggap sebagai alfabet dalam molekul DNA.

• Yang menjadi pertanyaan apakah informasi ini dalam bentuk bahasa atau dalam bentuk simbol/kode?

Jika informasi ini dalam bentuk bahasa, DNA memerlukan alfabet/huruf yang lebih banyak, tata bahasa yang lebih kompleks, dan ruang yang cukup. Jadi yang memungkinkan adalah bahwa informasi ini dibawa dalam bentuk kode-kode. Setiap pesan DNA yang dibawa dalam bentuk 4 alfabet DNA disebut kriptogram.

Informasi yang terdapat dalam rangkaian basa pada DNA dikenal sebagai kode genetik. Kode genetik adalah suatu informasi dengan menggunakan huruf sebagai lambang basa nitrogen (A, T, C, dan G) yang dapat menerjemahkan macam-macam asam amino dalam tubuh. Dengan kata lain, kode genetik adalah cara pengkodean urutan nukleotida pada DNA atau RNA untuk menentukan urutan asam amino pada saat sintesis protein. Macam molekul protein tergantung pada asam amino penyusunnya dan panjang pendeknya rantai polipeptida.

Pada tahun 1968, Nirenberg, Khorana dan Holley menerima hadiah nobel untuk penelitian mereka yang sukses menciptakan kode-kode genetik yang hingga sekarang kita kenal. Seperti kita ketahui saat ini, ada 20 macam asam amino penting yang dapat dirangkai membentuk jutaan polipeptida.

Untuk memudahkan mempelajarinya, asam amino ditulis secara singkat dengan mencantumkan 3 huruf pertama dari nama asam amino itu. Misalnya, asam amino prolin disingkat Pro, sistein ditulis Sis, dan seterusnya.

Tabel 2. Nama 20 Asam Amino dan singkatannya

• Yang menjadi masalah bagaimana 4 basa nitrogen ini dapat mengkode 20 macam asam amino yang diperlukan untuk mengontrol semua aktifitas sel?

Para peneliti melakukan penelitian pada bakteri E. Coli. Mula mula digunakan basa nitrogen kode singlet (kode yang terdiri atas satu huruf atau satu basa), maka diperoleh 4 (4¹) asam amino saja yang dapat diterjemahkan. Padahal ke 20 asam amino itu harus diterjemahkan semua agar protein yang dihasilkan dapat digunakan. Kemudian para ilmuwan mencoba lagi dengan kode duplet (kombinasi dua basa), namun baru dapat menerjemahkan 16 (4²) asam amino. Ini pun belum cukup. Kemudian yang terakhir dicoba adalah kode triplet (kombinasi 3 basa) yang dapat menerjemahkan 64 (4³) asam amino.

Berdasarkan hasil berbagai percobaan, terbukti bahwa kombinasi tiga basa adalah yang paling mungkin untuk mengkode asam amino. Tiga basa tersebut yang mewakili informasi bagi suatu asam amino tertentu dinamakan kode triplet atau kodon.

Tabel 3. Hasil Percobaan Francis Crick

Kode Singlet (Mengkode satu asam Amino)	Kode Duplet (Mengkode 16 Asam Amino)	Kode Triplet (Mengkode 64 Asam Amino)
A	AA AG AC AT	AAA AAG AAC AAT AGA AGG AGC AGT ACA ACG ACC ACT ATA ATG ATC ATT
G	GA GG GC GT	GAA GAG GAC GAT GGA GGG GGC GGT GCA GCG GCC GCT GTA GTG GTC GTT
C	CA CG CC CT	CAA CAG CAC CAT CGA CGG CGC CGT CCA CCG CCC CCT CTA CTG CTC CTT
T	TA TG TC TT	TAA TAG TAC TAT TGA TGG TGC TGT TCA TCG TCC TCT TTA TTG TTC TTT

• Apakah tidak mengapa jika jumlahnya justru melebihi 20 macam asam amino yang tersedia?

Hal ini tidak mengapa, meskipun jumlah asam amino ini melebihi jumlah 20 macam asam amino. Terjadi suatu “kelimpahan” dalam kode genetika, di mana terdapat lebih dari satu kodon memberi kode bagi satu asam amino tertentu. Misalnya asam amino phenilalanin yang merupakan kode terjemahan dari kodon UUU atau UUC. Istilah yang diberikan oleh para ahli genetika pada kelimpahan semacam ini adalah degenerasi atau mengalami redundansi. Dapat dikatakan kode genetik bersifat degeneratif dikarenakan 18 dari 20 asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon, yang disebut kode sinonimus. Hanya metionin dan triptofan yang mempunyai kodon tunggal. Kodon sinonimus mempunyai perbedaan pada urutan basa ketiga.

Selain itu terdapat pula kodon-kodon yang memiliki fungsi yang sama. Misalkan fungsi kodon asam asparat (GAU dan GAS) sama dengan fungsi kodon asam tirosin (UAU,UAS) dan juga triptopan (UGG). Hal ini justru sangat menguntungkan pada proses pembentukkan protein karena dapat menggantikan asam amino yang kemungkinan rusak.

Proses sintesis protein (polipeptida) baru akan diawali apabila ada kodon AUG yang mengkode asam amino metionin, karenanya kodon AUG disebut sebagai kodon permulaan (kode ‘start’). Sedangkan berakhirnya proses sintesis polipeptida apabila terdapat kodon UAA, UAG, dan UGA (pada prokariotik) dan UAA (pada eukariotik). Kodon UAA,UAG, dan UGA tidak mengkode asam amino apapun dan merupakan agen pemotong gen (tidak dapat bersambung lagi dengan double helix asam amino) disebut sebagai kodon terminasi/kodon nonsense (kode ‘stop’). Kode genetik berlaku universal, artinya kode genetik yang sama berlaku untuk semua jenis makhluk hidup.

Dengan adanya kodon permulaan dan kodon terminasi, berarti tidak semua urutan basa berfungsi sebagai kodon. Yang berfungsi sebagai kodon hanyalah urutan basa yang berada di antara kodon permulaan dan kodon terminasi. Urutan basa yang terletak sebelum kodon permulaan dan setelah kodon penghenti tidak dibaca sebagai kodon.

Tabel 4. Kode genetik