Hubungan Sintesis Protein dan Mutasi Gen dengan Kelainan Gen Aldehid DehidrogenaseWinaldi Sandimusti102012207Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJalan Arjuna Utara No. 6 Jakarta Barat 11510Winaldi.Sandimusti@civitas.ukrida.ac.idPendahuluanMinuman beralkohol sudah menjadi minuman yang dianggap biasa oleh masyarakat luas karena minuman ini telah tersebar luas dan telah banyak dikonsumsi. Masyarakat pada umumnya menganggap bahwa minuman beralkohol adalah hal yang biasa dan diminum oleh orang tertentu, tetapi sekarang ini banyak minuman beralkohol tinggi dijual bebas. Akibatnya, banyak pemuda yang menggunakannya agar dalam dirinya timbul rasa percaya diri, keberanian, dan tidak ketinggalan zaman. Alkohol merupakan racun protoplasmik yang mempunyai pengaruh menekan sistem saraf sehingga pada orang yang mabuk, kemampuan sosial, fisik, dan psikologisnya akan berkurang.1Alkohol adalah nama umum untuk senyawa hidrokarbon dengan rumus umum CnH(2n+1)OH. Alkohol yang terdapat dalam minuman beralkohol atau minuman keras adalah etil-alkohol atau etanol dengan rumus kimia C2H5OH. Alkohol adalah zat kimia yang paling banyak dinikmati orang selain nikotin (yang terdapat dalam tembakau) dan kafein (yang terdapat dalam kopi). Satu atau dua teguk alkohol dapat meningkatkan keakraban dalam bersosialisasi, merangsang nafsu makan, mengurangi risiko terjadinya degenari makuler dan terbentuknya batu ginjal, serta meningkatkan HDL kolesterol.2 Efek alkohol juga ada yang baik. Penyelidikan pada dasawarsa terakhir menunjukkan, bahwa minum alkohol secara moderat sehari (2-3 gelas anggur, sherry dan sebagainya) memberikan perlindungan preventif terhadap penyakit jantung dan pembuluh (PJP). Efek baik ini mungkin berkaitan dengan daya meningkatkan HDL kolesterol dan/atau terdapatnya banyak antioksidansia (flavonida) dalam anggur merah.3 Perbedaan kedua kasus ini dapat terjadi karena faktor genetik yang berkaitan dengan DNA atau gen yang bertanggung jawab dalam hal mensintesis enzim yang bertugas dalam metabolisme alkohol serta kaitannya dengan proses sintesis protein.

Pada sistem pencernaan manusia disekresikan berbagai macam enzim yang berfungsi dalam hal mencerna nutrien yang dikonsumsi, dari sekian banyak enzim yang disekresi diantaranya terdapat enzim alkohol dehidrogenase yang berfungsi sebagai katalisator dalam memecahkan alkohol menjadi asetaldehid. Senyawa asetaldehid ini sangat beracun bagi tubuh karena dapat menyebabkan efek disulfiram. Selanjutnya senyawa racun berupa asetaldehid ini akan dimetabolisme oleh enzim aldehid dehidrogenase menjadi asam asetat. Efek disulfiram ini dapat terjadi akibat defisiensi enzim aldehid dehidrogenase sehingga menyebabkan perombakan asetaldehid tidak sempurna dan menyebabkan terjadinya penumpukan senyawa asetaldehid yang bersifat racun bagi tubuh.

Disulfiram(antabuse) pada dasarnya adalah obat yang bekerja dengan cara menginaktikan enzim aldehid dehidrogenase untuk tidak bekerja sehingga menyebabkan terjadinya penumpukan asetaldehid dalam tubuh yang menyebabkan seseorang merasa mual, muntah, sakit kepala hebat, haus, sesak nafas, muka merah, tachycardia dan berkeringat setelah mengkonsumsi alkohol.4 Efek ini disebut efek disulfiram atau reaksi flushing, disulfiram umumnya diberikan kepada seorang pecandu alkohol supaya mereka menjadi hipersensitif terhadap alkohol.

PembahasanSekenario G :Di suatu pesta, seorang pria ditawari temannya minuman berakohol, sebelumnya dia belum pernah minum alkohol. Setelah minum alkohol tersebut, wajah pria tersebut memerah dan mengeluh terasa panas. Setelah diperiksa oleh dokter, pria tersebut dinyatakan sensitive terhadap alkohol. Pembuktian secara genetika menunjukan adanya kelainan gen aldehid dehidrogenase(ALDH).Berdasarkan sekenario yang telah saya dapat, saya akan membahas mengenai gen ALDH, mutasi gen, hukum mendel I &II dan struktur gen.2.1 Pengertian GenPertama kali diperkenalkan oleh Thomas Hunt Morgan, ahli Genetika dan Embriologi Amerika Serikat (1911), yang mengatakan bahwa substansi hereditas yang dinamakan gen terdapat dalam lokus, di dalam kromosom. Menurut W. Johansen, gen merupakan unit terkecil dari suatu makhluk hidup yang mengandung substansi hereditas, terdapat di dalam lokus gen. Gen terdiri dari protein dan asam nukleat (DNA dan RNA), berukuran antara 4 8 m (mikron).5Hukum Genetika Mendel Gregor Johann Mendel adalah seorang biarawan otodidak dari Agustine yang dikenal dengan hukum dasar hereditas yang dibuat olehnya yang disebut Hukum Mendel. Mendel menemukan hukum ini ketika ia sedang membuat persilangan antara bunga Pisum sativum yang mempunyai fenotipe yang berbeda-beda. Hasil dari persilangan Mendel tersebut adalah warna bunga dan bentuk biji yang berbeda-beda yang menjadikan dasar untuk melakukan analisis lebih lanjut.5Hukum Mendel memberikan dasar untuk ilmu genetik modern. Metodenya masih menganalisis transmisi sifat keturunan yaitu:Hukum Segregasi Hukum ini menyatakan bahwa anggota pasangan alel akan bersegregasi, atau terpisah selama proses pembentukan gamet melalui distribusi acak, sebagian gamet akan berisi gen ibu; sedangkan yang lainnya akan berisi gen ayah. Dasar fisik untuk hukum ini adalah pemisahan kromosom homolog selama pembelahan meiosis tahan anafase I.5 Pada hukum ini akan dihasilkan perbandingan fenotip 3:1.

Gambar 1. Hukum Segregasi yang dikenal sebagai Hukum Mendel I. 5Dapat dilihat pada gambar 1 bahwa pada saat penyilangan mawar merah (RR) dengan mawar putih (rr), dihasilkan keturunan (F1) dengan warna merah semua namun memiliki genotip Rr, lalu pada saat hasil dari F1 disilang dengan sesamanya maka didapat keturunan (F2) yang hasilnya 3 merah dan 1 putih yang genotipnya adalah (RR, Rr, Rr, dan rr).Hukum Penggolongan BebasHukum ini menyatakan bahwa gen pada berbagai lokus akan bersegregasi dengan bebas satu sama lain, yaitu jika dua pasangan gen atau lebih saling berhadapan, maka setiap pasangan akan berpisah dan bergerak ke dalam gamet dengan bebas, asalkan gen tersebut tidak berada dalam kromosom yang sama.5A. Jika gen berada dalam kromosom yang sama, maka gen tersebut tidak sepenuhnya dapat bergerak bebas, tetapi akan diturukan secara berkelompok dan dikatakan terikat, terutama jika gen tersebut terletak sangat dekat.B. Kelompok alel yang terikat dapat diuraikan dan dikombinasi ulang dengan berbagai cara melalui pertukaran silang antar kromosom homolog saat pembelahan meiosis. Penambahan ini akan memperbesar variasi di antara keturunannya.

Gambar 2. Hukum Penggolongan Bebas yang Dikenal Sebagai Hukum Mendel II.5Defisiensi enzim aldehid dehidrogenase banyak dialami oleh orang asia dan afrika, kekurangan enzim aldehid dehidrogenase ini menyebabkan perombakan asetaldehid tidak dapat berlangsung terus sehingga mengakibatkan penumpukan zat toksik.3 Asetaldehid adalah pelepas poetensial dari histamin, yang memicu reaksi flushing. Apabila aldehid dehidrogenase terhalang oleh disulfiram ( yang mana dipakai untuk membantu alkohol mempertahankan pemantangan) atau pengobatan tertentu untuk mengobati infeksi protozoa (contoh: metronidazole). Lalu reaksi flushing diamati setelah proses penelanan sedikit jumlah alkohol.6Aldehid dehidrogenase (ALDH) adalah sekumpulan enzim yang mengkatalisis oksidasi (dehidrogenesis) dari aldehid. Sekarang, sembilan belas gen ALDH telah diindentifikasikan di dalam genom manusia. Gen ini berpartisipasi dalam berbagai proses biologi termasuk detoksifikasi secara eksogen dan endogen yang dihasilkan aldehid. Aldehid dehidrogenase adalah enzim polimorpik yang bertanggung jawab untuk oksidasi aldehid menjadi asam karbosilik, yang mana meninggalkan hati dan dimetabolasikan oleh otot tubuh dan jantung. Ada tiga kelas berbeda dari enzim ini pada mamalia: kelas 1 (Km rendah, sitosol), kelas 2 (Km rendah, mitokondria), dan kelas 3 (Km tinggi, seperti yang diekspresikan di tumor, perut, dan kornea). ALDH1 dan ALDH2 adalah enzim yang paling penting untuk oksidasi aldehid, dan keduanya adalah enzim tetramerik tersusun dari 54kDA subunit. Enzim ini ditemukan di banyak jaringan tubuh tetapi konsentrasi tertinggi terdapat pada hati.Reaksi yang dikatalisis oleh aldehid dehidrogenase adalah:RCHO + NAD+ + H2O RCOOH + NADH + H+Pada reaksi ini, aldehid masuk pada situs aktif melalui saluran yang berlokasi di luar enzim. Situs aktif ini mengandung Rossman fold, dan interaksi antara kofaktor dan lipatan menyebabkan isomerisasi pada enzym saat menjaga fungsi situs aktif ini.

Gambar 3. Mekanisme aldehid dehidrogenase.6

2.2 MutasiGenMutasi adalah perubahan mendadak pada bentuk susunan DNA dalam kromosom makhluk hidup, yang menghasilkan protein atau enzim yang bermodifikasi.Mutasi akan menimbulkan modifikasi pada bentuk fenotip dan variasi dalam populasi. Individu yang mengalami perubahan sifat langsung mendadak sehingga berbeda dengan induknya disebut mutan. Mutasi besar menimbulkan perubahan besar pada fenotif, yang biasanya dianggap abnormal atau cacat. Mutasi terjadi karena perubahan lingkungan yang luar biasa. Hal ini dapat diakibatkan oleh adanya sifat yang tidak tetap dan selalu dipengaruhi oleh berbagai macam faktor baik alamiah maupun buatan.7 Agar suatu species tidak mengalami kepunahan diperlukan usaha untuk menyesuaikan diri terhadap timbulnya suatu perubahan. Kejadian mutasi sangat jarang terlihat, hal ini disebabkan:1. Mutasi yang terjadi pada suatu gen tidak dapat menunjukan penampakannya, karena jumlah gen yang terdapat dalam satu individu banyak sekali.1. Gen yang bermutasi bersifat letal, sehingga gejala mutasi tidak dapat diamati sebab individu segera mati sebelum dewasa.1. Gen yang bermutasi umumnya bersifat resesif, sehingga selama dalam keadaan hetreozigot tidak akan terlihat.8Peristiwa mutasi tersebut mempunyai beberapa sifat, yaitu jarang terjadi pada proses biasa dari replikasi DNA. Sifat mutasi juga tidak ada cara untuk mengetahui manakah gen yang akan mengalami mutasi pada suatu sel atau dalam suatu generasi. Kemudian peristiwa mutasi juga sering muncul secara bebas. Macam-macam mutasi yaitu:1. Mutasi alam adalah perubahan yang terjadi secara alamiah atau dengan sendirinya. Penyebab terjadinya mutasi jenis ini antara lain radiasi sinar kosmis, sinar ultraviolet matahari, batuan radioaktif, dan radiasi ionisasi internal mikroorganisme.1. Mutasi buatan adalah mutasi yang terjadi karena diusahakan oleh manusia. Mutasi jenis ini antara lain dilakukan dengan cara penyinaran oleh sinar radioaktifdengan kadar lemah, penggunaan bahan kimia, fisika, dan biologi, sertapenggunaan teknologi nuklir. Sedangkan berdasarkan bagian yang bermutasi, mutasi dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:1. Mutasi besar, mutasi yang ditandai dengan perubahan jumlah kromosom dan perubahan struktur atau urutan susunan DNA pada kromosom. Mutasi seperti itu sering disebut mutasi kromosom atau aberasi kromosom.1. Mutasi kecil/Mutasi titik, perubahan yang terjadi pada susunan kimia molekul DNA atau gen. Karena itu mutasi ini disebut juga mutasi gen.7,8Mutasi tidak hanya berdampak pada gen saja tetepi berdampak kepada kromosom juga, karena gen dan kromosom memiliki keterkaitan sntara satu dengan yang lainnya. Mutasikromosom adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom, yang disebut juga denganmutasiaberasi.Mutasiini dapat ditemui pada peristiwa gagal berpisah pada saat peristiwa pindah silang (crossing over), apabila kromosom hilang atau bertambah sehingga terjadi perubahan jumlah kromosom. Mutasikromosom dapat dibedakan menjadi:1. Perubahan set (aneuploidi)Perubahan set kromosom adalah perubahan pada jumlah N-nya. Keadaan heteroploidi banyak ditemui pada hewan invertebrata dan tanaman perdu, pohon, jeruk, apel, bit gula. Menurut kejadiannya aneuploidi dapat dibedakan menjadi:0. Autopoliploidi adalah genom (n) mengganda sendiri. Hal ini dapat terjadi karena gangguan meiosis.0. Allopoliploidi adalah terjadi pada hibrid antara species yang set kromosomnya berbeda.Sedangkan menurut jenis aneuploidi, yaitu monoploid (n), diploid (2n), triploid (3d), tetrraploid (4n), poliploid (4n ke atas). Aneuploid pada manusia dapat terjadi pada peristiwa :1. Diginiadalah dua inti sel telur yang tetap terlindung satu plasma dan selanjutnya dibuahi satu sperma, yang sering terjadi kaerana kegagalan sel kutub (polosit) memisah.1. Diandriadalah satu sel telur yang dibuahi satu sperma, yang sering pada terlambatnya pembuahan.8Seseorang yang mengalami aneuploidi umumnya berumur pendek, di samping itu pada sel-sel soma yang mengalami kanker juga dapat terjadi peristiwa aneuploidi. Perbahan set kromosom dapat diusahakan dengan cara menghambat pemisahan, antara lain melaluiinduksi kolkisin, karena kolkisin dapat menghalangi pembentukan gelendong pembelahan dan merintangi terjadinya anafase, sehingga kromatid yang terbentuk tidak berpisah ke kutub yang berseberangan, pada ujung jagung, dapat dilakukan dengan menggunakan suhu tinggi.71. Perubahan penggandaan (aneusomi)Umumnya sel soma memiliki 2n kromosom, namun tidak sedikit organisme yang mempunyai susunan kromosom yang mempunyai susunan kromoaom yang pengadaannya tidak benar sehingga jumlah kromosomnya menjdi lebih untuk kurang dari normal. Contoh perubahana penggandaan, yaitu nulisomik (2n2), monosomik (2n 1), trisomik (2n+1), tetrasomik (2n +2). Aneusomi dapat terjadi karena beberapa hal, yaitu:1. Anafase lag Tidak melekatnya kromatid pada gelendong waktu anafase meiosis1. Non-disjunctionGagal berpisahnya kromosom homolog paa waktu anafase dari meiosis IMakhluk aneusomik dapat hidup sehat sampai dewasa, asal kromosom yang kurang atau lebih tidak begitu besar dan tidak dapat mengandung gen yang berperan vital, atau fungsi gen tersebut dapat digantikan oleh gen yang lain pada kromosom lain.7,81. Kerusakan kromosom (aberasi)Kerusakan kromosom terjadi karena perubahan jumlah atau susunan gen-gen di dalam kromosm yang disebabkan karena sebagian benangnya lepas, berpilin, melekat kembali dengan letak terbalik dan lain sebagainya. Kerusakan kromosom ini dapat dibedakan atas 4 macam, yaitu :1. Delesi adalah kromosom homolog yang hilang sebagian gennya.

Gambar 4. Delesi.71. Duplikasi adalah kromosom homolog yang mendapatkan penambahan sebagian gen dari kromosom pasangannya.

Gambar 5. Duplikasi.71. Translokasi adalah pertukaran gen dari suatu kromosom ke kromosom lain yang bukan homolognya.

Gambar 6. Translokasi.71. Inversi : sebagian segmen kromosom patah, lalu patahan tersebut tersambung kembali tetapi dengan posisi terbalik. Ada dua macam inversi, yaitu inversi perisentrik bila peristiwa inversi melibatkan perubahan posisi sentromer. Bila peristiwa inversi tidak melibatkan perubahan posisi sentromer disebut inversi parasentrik.7-9

Gambar 7. Inversi.7

2.3 DNAAsam nukleat adalah polinukleotida yang terdiri dari unit-unit mononukleotida, jika unit-unit pembangunnya dioksinukleotida maka asam nukleat itu disebut dioksiribonukleat (DNA). Deoxyribonucleic Acid (DNA) asam nukleat di mana gula adalah deoksiribosa, terdiri juga dari asam fosfat dan basa adenin, guanin, sitosin, dan timin. Ini merupakan materi genetik utama semua organisme seluler dan virus DNA dan terjadi terutama di inti, biasanya sebagai double helix, di mana ia berfungsi sebagai template untuk sintesis asam ribonukleat (transkripsi). DNA mengandung informasi genetik pertama kali dibuktikan pada tahun 1944 dalam serangkaian eksperimen yang dilakukan oleh Avery, Macleod, dan McCarry. Mereka menunjukkan bahwa genotipe (tipe) kapsul suatu pneumokokus dapat dikirimkan ke pneuokokus lainnya dengan tipe kapsul yang berbeda-beda dengan memasukkan DNA murni dari kokus pertama ke kokus kedua. Para peneliti ini menamakan agen (kemudian dibuktikan adalah DNA) yang memungkinkan perubahan ini sebagai transforming factor.10DNA mempunyai fungsi sebagai pembawa informasi genetika. Informasi genetika dalam DNA suatu kromosom dapat disalurkan melalui replikaasi yang tepat atau dapat saling dipertukarkan melalui sejumlah proses antara lain, crossing over (tukar/pindah silang), rekombinasi, transposisi, dan koresi. Selain DNA mempunyai fungsi sebagai pembawa informasi, DNA juga mempunyai ciri-ciri DNA sebagai berikut:1. rantai ganda / double helix1. tersusun dari gula deoksi ribosa dihubungkan dengan asam fosfat1. basa nitrogen pirimidin timin dan sitosin1. pengendali sintesis protein dan pewarisan sifat1. terletak di nukleus1. Memiliki basa nitrogen purin dan pirimidin. Basa purin ikatan hidrgen rangkap 2. Basa pirimidin ikatan hidrogen rangkap 3.10,11Struktur DNA pertama kali dijelaskan pada 1953 oleh JD Watson dan Crick fhc. Molekul DNA merupakan polimer linier dari molekul kecil yang disebut nukleotida, yang masing-masing terdiri dari satu molekul gula deoksiribosa lima-karbon terikat pada gugus fosfat dan salah satu dari empat senyawa heterosiklik nitrogen disebut sebagai basis. Sebuah untai tunggal DNA dibuat dengan menghubungkan nukleotida dalam suatu rantai dengan ikatan antara kelompok gula dan fosfat dari nukleotida yang berdekatan. Dengan demikian terdiri dari tulang punggung bolak kelompok gula dan fosfat dengan dasar yang melekat pada gula masing-masing sebagai rantai samping. Empat basa adalah dua purin, adenin (A) dan guanin (G), dan dua pirimidin, sitosin (C) dan timin (T). DNA beruntai tunggal dapat disintesis dengan urutan tertentu basa, tetapi dalam sel hidup urutan basa memiliki arti itu menentukan urutan asam amino dari semua polipeptida dan protein yang dibuat oleh sel. Dan karena semua enzim yang mengkatalisis reaksi biokimia protein, DNA berisi spesifikasi untuk semua biokimia dan struktur sel.Dasar kimia dari kode genetik terletak pada kemampuan dasar untuk membentuk ikatan hidrogen dengan satu sama lain. Berbeda dengan ikatan kovalen yang menyatukan atom dari untai tunggal DNA, ikatan hidrogen lemah dan mudah patah dan direformasi. Ikatan hidrogen diatur oleh aturan pemasangan basa A selalu obligasi dengan T, dan C selalu obligasi dengan G. A dan T (atau C dan G) disebut basa komplementer. Informasi genetik dibaca dan dipelihara oleh up pencocokan basa komplementer. Dalam sel, DNA adalah beruntai ganda. Konfigurasi dari molekul DNA menyerupai tangga di mana sisi adalah gula-fosfat tulang punggung, yang antiparalel (mereka berjalan dalam arah yang berlawanan), dan anak tangga adalah hidrogen-ikatan basa komplementer, dengan demikian, seluruh urutan sepanjang dua helai komplementer. Seluruh struktur ini dipelintir sehingga dua helai membentuk helix ganda. Sekali sebelum setiap pembelahan sel, sekelompok protein membagi dua untai terpisah, dan sebagai ikatan nukleotida komplementer terhadap basis masing-masing untai mereka bergabung untuk membentuk untai baru.10 Proses ini disebut replikasi. Hasilnya duplikasi yang tepat dari molekul DNA, karena masing-masing untai berfungsi sebagai template (pola) untuk sintesis untai komplementer. Ketika sel membelah, satu salinan pergi ke setiap sel anak. Dengan demikian, informasi genetik yang diwariskan dari generasi ke generasi tanpa perubahan kecuali untuk mutasi langka, yang hasil dari kesalahan menyalin atau istirahat salah diperbaiki dalam molekul DNA yang mengubah urutan basa.11

Gambar 9. Struktur DNA dan RNA.10Pembacaan kode genetik melibatkan dua proses transkripsi dan translasi. Dalam transkripsi, panjang DNA digunakan sebagai template untuk membuat untai komplementer dari messenger RNA (mRNA). RNA (ribonucleic acid) adalah asam nukleat seperti DNA. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa gula, ribosa, memiliki atom oksigen ekstra, dan basis pirimidin, urasil (U), yang juga berpasangan dengan adenin, timin menggantikan. Dalam terjemahan, molekul mRNA dibaca oleh struktur yang disebut ribosom, yang menghasilkan polipeptida ditentukan oleh pesan mRNA.Kode genetik adalah kode triplet. Setiap triplet basis di sepanjang untai menentukan asam amino tunggal. Ada 64 kembar tiga kemungkinan (kodon) yang dapat dibentuk dari empat basa. Masing-masing menetapkan bahwa salah satu dari 20 asam amino yang berbeda dimasukkan ke dalam rantai polipeptida yang sedang tumbuh atau tanda baik awal atau akhir dari rantai. Dua jenis RNA yang terlibat dalam penerjemahan. RNA ribosomal (rRNA) membentuk sebagian besar ribosom. RNA transfer (tRNA) merupakan sarana yang kodon dicocokkan dengan asam amino. tRNA adalah molekul kecil dengan beberapa diri melengkapi bagian sehingga mereka melipat ke dalam struktur kompak karena ikatan antara basa komplementer. Salah satu ujung dari molekul adalah antikodon tiga dasar, yang obligasi untuk kodon komplementer pada molekul mRNA. Ujung diakui oleh enzim tertentu yang melekat asam amino yang tepat untuk itu. Selama penerjemahan, hasil ribosom sepanjang molekul mRNA dan, sebagai kodon setiap cocok dengan tRNA tertentu, asam amino itu membawa ditransfer ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh, dan proses akan diulang sampai "berhenti" kodon tercapai. Seperti molekul mRNA, rRNA dan tRNA molekul terbentuk pada template DNA, materi genetik berisi informasi tidak hanya untuk urutan polipeptida tetapi juga untuk urutan rRNA dan tRNA.11DNA mempunyai fungsi membawa informasi genetik DNA mengandung informasi genetik pertama kali dibuktikan pada tahun 1944 dalam serangkaian eksperimen yang dilakukan oleh Avery, Macleod, dan McCarry. Mereka menunjukkan bahwa genotipe (tipe) kapsul suatu pneumokokus dapat dikirimkan ke pneuokokus lainnya dengan tipe kapsul yang berbeda-beda dengan memasukkan DNA murni dari kokus pertama ke kokus kedua. DNA yang terletak di dalam inti sel atau nukleus memiliki beberapa fungsi penting lainnya. Berikut ini adalah fungsi DNA:1. DNA berfungsi membawa informasi genetik atau biasa disebut dengan hereditas.1. DNA berfungsi mengontrol aktivitas sel baik itu secara langsung maupun secara tidak langsung.1. DNA berperan dalam proses sintesis protein1. DNA berfungsi untuk membentuk RNA (Asam Ribonukleat)10Selain fungsi-fungsi diatas DNA yang bertindak sebagai pembawa informasi genetik juga dapat berfungsi sebagai heterokatalitik yaitu berfungsi untuk mensintesis molekul lain. Serta dapat juga berfungsi sebagai otolatalitik yaitu dapat memperbanyak dirinya sendiri atau mereplikasi dirinya sendiri sehingga membentuk DNA baru.8Asam AminoAsam amino adalah senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya NH2). Gugus karboksil ini memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa.Asam amino pembentuk protein akan saling berikatan dengan ikatan peptida, sehingga dalam satu molekul dipeptida mengandung satu ikatan peptida. Protein yang ditemukan umumnya tersusun dari 20 macam asam amino, semua asam amino berada dalam bentuk asam -amino. Asam -amino yang paling sederhana adalah asam amino asetat, yang disebut glisina. Asam amino lainnya mempunyai rantaicabang yang terletak pada atom karbon- karena asam -amino mempunyai dua gugus polar yang berbeda, maka asam amino merupakan senyawa yang sangat polar kecuali asam amino glisina, semua asam amino mempunyai pusat atom karbon- yang asimetris. Asam amino yang ada di alam umumnya ditemukan dalam bentuk konfigurasi (S) atau (L) daripada bentuk (R) atau (D) pada atom karbon-. (S)-alanina mempunyai konfigurasi yang sama dengan L(-)-gliseraldehida (letak asam amino disebelah kiri dalam proyeksi Fischer). Oleh karena itu, asam amino yang ditemukan dialam dikelompokkan sebagai L-asam amino.7,8

Gambar 8. Rumus bentuk umum asam amino7Secara umum, pada asam amino sebuah atom C mengikat empat gugus yaitu gugus karboksil, gugus amina, satu buah atom hydrogen dan satu gugus sisa (rantai samping, gugusR).Rantai samping pada asam amino (gugusR) yang berbeda-beda pada asam amino menentukan struktur, ukuran, muatan elektrik dan sifat kelarutan dalam air. Sifat asam amino ini berbeda dengan asam karboksilat maupun dengan sifat amina. Asam karboksilat alifatik maupun aromatik yang terdiri dari beberapa atom karbon, umumnya kurang larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Demikian pula amina, pada umumnya tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik. Asam amino yang bersifat hidrofobik yaitu alanin, isoleusin, leusin, metionin, fenilalanin, prlin, tritofan, tirosin, dan valin. Sedangkan asam amino yang bersifat hidrofilik yaitu arginin, aspargin, asam aspartat, sistein, asam glutamate, glutamin, glisin, histidin, lisin, serin, serta treonin. Pada umumnya, asam amino larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut organik non polar seperti eter, aseton dan kloroform. Asam amino mempunyai titik lebur yang lebih tinggi dibandingkan dengan asam karboksilat atau amina (lebih besar dari 200C). Bersifat sebagai elektrolit. Dalam larutan kondisi netral (pH isoelektrik), asam amino dapat membentuk ion yang bermuatan positif dan juga bermuatan negative (zwitterion) atau ion amfoter. Keadaan ion ini sangat tergantung pada pH larutan. Bila ditambahkan dengan basa, maka asam amino akan terdapat dalam bentuk H2N CH COO-R dimana bila ditambahkan asam ke dalam larutan asam amino, maka asam amino yang terbentuk+H3N CH COOHR.7Meskipun asam amino mempunyai dua gugus fungsi yaitu asam dan basa, namun bentuk struktur ionnya bergantung pada pH. Jika melepaskan proton, gugus karboksilat akan memberikan ion karboksilat,sedangkan gugus amino akan terprotonasi menjadi ion amonium. Keadaan struktur semacam ini disebut sebagai ion dipolar atau zwitter ion. Klasifikasi asam amino dapat dilakukan berdasarkan rantai samping (gugus R) dan sifat kelarutannya didalam air. Berdasarkan kelarutan didalam air dibagi atas asam amino hidrofobik dan hidrofilik (klasifikasi dapat dilihat pada bagian struktur asam amino).7 Berdasarkan rantai sampingnyadapat diklasifikasikan sebagai berikut:1. Asam amino alifatikAsam amino ini hanya mempunyai satu gugus karboksilat dan satu gugus amino dan bisa disebut asam amino netral. Contohnya adalah glisina (gly), alanina (ala), serina (ser), sisteina (cys), tirosina (tyr),metionina (met), valina (val), leusina (leu), dan isoleusina(ile). Sedangkan asam amino asam adalah jenis ini mempunyai gugus karboksilatdan satu gugus amino pada struktur molekulnya.Asam amino basa jenis ini mempunyai dua gugus amino dan satu gugus karboksilat sehingga bersifat basa.1. Asam amino aromatikAsam amino jenis ini ditandai dengan adanya cincin benzena pada strukturmolekulnya, sehingga disebut dengan asam amino aromatik.1. Hetero asam amino1. Asam amino yang berasal dari sumber-sumber tertentuAsam amino ini pun mempunyai hubungan dengan fungsi sel beta pankreas. Leusin yang merupakan suatu asam amino, perlu terkandung di dalam diet sehari-hari karena memegang peranan penting dalam mengontrol sintesis protein dan mengatur metabolisme sel pada berbagai jenis sel. Pada sel beta pankreas leusin secara akut merangsang sekresi insulin dengan bertindak sebagai bahan bakar metabolisme dan aktivator alosterik dari enzim glutamat dehidrogenase guna meningkatkan glutaminolisis.7,11Asam amino memiliki fungsi secara biologis yaitu sebagai penyusun protein termasuk enzimnya, asam amino juga merupakan kerangka dasar senyawa penting dalam metabolisme yang terutama terdapat pada vitamin, hormone dan asam nukleat, kemudian asam amino juga berperan sebagai pengikat ion logam penting yang diperlukan dalam reaksi enzimatik (kofaktor). Selain itu asam amino juga mudah diperoleh melalui asupan makanan seceprti kacang-kacangan, ikan gabus serta produk susu.7Replikasi DNAReplikasi DNAadalah proses penggandaan rantai gandaDNA. Padasel, replikasi DNA terjadi sebelumpembelahan sel.Prokariotaterus-menerus melakukan replikasi DNA. Padaeukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase Ssiklus sel, sebelummitosisataumeiosisI. Penggandaan tersebut memanfaatkanenzimDNA polimeraseyang membantu pembentukan ikatan antaranukleotida-nukleotidapenyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukanin vitrodalam proses yang disebutreaksi berantai polimerase (PCR).10 Dalam perkembangan ilmu pengetahuan ada 3 teori yang menyatakan cara duplikasi DNA, yaitu:1. Teori konservatifDNA induk tidak mengalami perubahan apapun, lalu urutan basabasa nitrogennya disalin sehingga terbentuk dua rantai DNA yang sama persis.1. Teori dispersif DNA induk terpotong-potong, kemudian potongan-potongan tersebut merangkai diri menjadi dua buah DNA baru yang mempunyai urutan basa-basa nitrogen sama persis seperti urutan basa nitrogen semula.

1. Teori semikonservatifPada saat akan mengadakan replikasi kedua, rantai polinukleotida akan memisahkan diri sehingga basa-basa nitrogen tidak berpasangpasangan. Nukleotida bebas mengandung basa nitrogen yang bersesuaian akan menempatkan diri berpasangan dengan basa nitrogen dari kedua rantai DNA induk, sehingga terbentuk dua buah DNA yang sama persis.10

Gambar 10. Teori duplikasi DNA10DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida dalam hal ini, deoksiribonukleotida ke ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru disintesis dari arah 5'3', sedangkan DNA polimerase bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'5'. Namun demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'5', sementara untaian lainnya berorientasi 5'3', dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5'3'.11 Oleh karena itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut.1. Pembentukanleading strandPada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA yang disintesis dengan arah 5'3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.

1. Pembentukanlagging strandLagging strandialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan denganleading strandpada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebutfragmen Okazaki. Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA.DNA ligaselalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesislagging strandmenjadi lengkap.Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzimhelikaseyang memutusikatan-ikatan hidrogenyang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh enzimprimasedan disebutprimer.10,11Bukti-bukti yang ditemukan belakangan ini menunjukkan bahwa enzim dan protein yang terlibat dalam replikasi DNA tetap berada pada garpu replikasi sementara DNA membentuk gelung untuk mempertahankan pembentukan DNA ke dua arah. Hal ini merupakan akibat dari interaksi antara DNA polimerase,sliding clamp, danclamp loader.1. Sliding clampPada semua jenis makhluk hidup memiliki struktur serupa dan mampu berinteraksi dengan berbagai DNA polimerase prosesif maupun non-prosesif yang ditemukan di sel. Selain itu,sliding clamp berfungsi sebagai suatu faktor prosesivitas. Ujung-Csliding clamp membentuk gelungan yang mampu berinteraksi dengan protein-protein lain yang terlibat dalam replikasi DNA (seperti DNA polimerase danclamp loader). Bagian dalamsliding clampmemungkinkan DNA bergerak melaluinya.Sliding clamptidak membentuk interaksi spesifik dengan DNA. Terdapat lubang 35A besar di tengahclampini. Lubang tersebut berukuran sesuai untuk dilalui DNA dan air menempati tempat sisanya sehinggaclampdapat bergeser pada sepanjang DNA. Begitu polimerase mencapai ujung templat atau mendeteksi DNA berutas ganda,sliding clampmengalami perubahan konformasi yang melepaskan DNA polimerase.

1. Clamp loaderMerupakan protein bersubunit banyak yang mampu menempel padasliding clampdan DNA polimerase. DenganhidrolisisATP,clamp loaderterlepas darisliding clampsehingga DNA polimerase menempel padasliding clamp.Sliding clampclamp loaderdan bergerak ke posisi baru padalagging strand. Padaleading strand,DNA polimerase IIIbergabung denganclamp loaderdan berikatan dengansliding clamp.10Sintesis protein dibagi menjadi dua tahapan utama, yaitu transkripsi dan translasi. Transkripsi secara garis besar merupakan proses pembuatan mRNA dari DNA dalam inti sel. mRNA tersebut lalu bergerak menuju ribosom. Setelah itu, proses translasi, yang meliputi penerjemahan dan perangkaian asam amino, berlangsung di ribosom.10

Gambar 11. Proses sintesis protein111. TranskripsiPemindahan informasi dari DNA ke mRNA. Transkripsi merupakan serangkaian tahapan pembentukan mRNA dari DNA. Proses ini sebenarnya merupakan awal mula informasi pada DNA dipindahkan menuju protein pada makhluk hidup. Transkripsi diawali dari pemutusan ikatan H pada DNA oleh protein-protein pengurai DNA. Proses tersebut mengakibatkan terbukanya rantai DNA pada berbagai tempat. Terbukanya rantai DNA memicu RNA polimerase melekat ke daerah yang dinamakan dengan promotor. RNA polimerase selanjutnya melakukan sintesis molekul mRNA dari arah 3 DNA, sedangkan pada mRNA dimulai dari ujung 5 menuju 3. Dari kedua rantai DNA, hanya salah satu rantai yang akan diterjemahkan menjadi mRNA. Rantai DNA yang diterjemahkan menjadi protein dinamakan dengan rantai sense atau DNA template atau DNA cetakan, sedangkan rantai pasangannya dinamakan DNA antisense.Dari DNA template inilah mRNA akan membentuk rantai berpasangan dengan basa-basa yang ada pada DNA sense. Komponen untuk pembuatan mRNA terdapat dalam bentuk nukleotida triposfat, seperti ATP, GTP, UTP, dan CTP. Fungsi dari RNA polimerase adalah mengkatalis reaksi penempelan nukleotida triposfat sehingga terbentuk rantai. Energi yang digunakan untuk menjalankan reaksi tersebut berasal dari masing-masing nukleotida triposfat yang kaya akan energi. Pada saat sintesis mRNA berakhir, terdapat sebuah penanda terminasi yang bertugas untuk menghentikan sintesis mRNA. mRNA yang terbentuk selanjutnya akan dipindahkan dari inti menuju ribosom, kemudian diterjemahkan menjadi protein di ribosom.Pada eukariotik, hasil dari transkripsi di DNA adalah pre-mRNA, artinya mRNA yang belum siap untuk ditranslasi. Hal tersebut disebabkan karena pre-mRNA masih banyak mengandung intron, yaitu rangkaian kodon yang tidak bisa diterjemahkan menjadi protein. Intron ini sangat banyak pada DNA eukariotik. Bagian yang akan menjadi mRNA matang dinamakan dengan ekson. Ekson mengandung informasi yang akan diterjemahkan menjadi protein. Oleh karena itu, organisme eukariotik memiliki tahapan splicing mRNA. Proses splicing berguna untuk membuang bagian intron yang secara genetik tidak mengandung informasi terkait asam amino. Splicing terjadi sebelum mRNA dikeluarkan dari inti sel.10,11

1. TranslasiPenerjemahan mRNA menjadi protein setelah mRNA matang (fungsional) terbentuk, proses yang harus dilakukan adalah keluarnya mRNA dari inti sel menuju ribosom, baik itu di RE ataupun di sitoplasma. Proses translasi sebenarnya dibagi menjadi tiga tahapan utama, yaitu:

2. InisiasiSetelah sampai diribosom, mRNA akan menempel pada subunit kecil ribosom (30 S) lewat ujung 5. Pada saat yang bersamaan, tRNA menempel pada subunit besar ribosom (50 S). Proses tersebut akan menyebabkan asam amino Metionin dengan kodon AUG menjadi asam amino pertama yang menempel pada ribosom. Hal penting yag perlu diingat adalah bahwa asam amino metionin merupakan asam amino yang selalu pertama kali menempel pada ribosom saat sintesis protein. Hal tersebut berkaitan dengan adanya kondon start, yaitu AUG (Metioinin), yang merupakan kode untuk proses perangkaian asam amino (sintesis protein sebenarnya) dimulai.

2. Elongasi(Pemanjangan rantai protein/polipeptida)Setelah proses inisiasi selesai, proses selanjutnya adalah penerjemahan kodon triplet dan penempelan asam amino sehingga membentuk rantai. Penerjemahan kode ini akan diikuti pengikatan asam amino sesuai kodon oleh tRNA yang kemudian dibawa ke kompleks ribosom dan digabungkan dengan asam amino yang sudah ada sebelumnya. Proses tersebut akan berlangsung sampai munculnya kodon terminasi.

2. Terminasi (sintesis protein)Proses elongasi akan diakhiri saat terbacanya rangkaian kodon UAA, UAG, atau UGA. Kodon-kodon tersebut bukan pengkode asam amino, merupakan kodon yang memerintahkan untuk penghentian sintesis protein. Faktor pelepas akan menempel pada ribosom setelah pembacaan kodon stop. Faktor pelepas tersebut menyebabkan terlepasnya mRNA dari ribosom, selanjutnya diikuti dengan pemisahan subunit besar dan kecil ribosom. Hasil dari proses sintesis protein adalah rantai primer protein (rantai polipeptida) yang masih belum fungsional. Untuk menjadi fungsional, protein harus dimodifikasi di badan golgi sesuai kebutuhan sel.10,11

KesimpulanKelainan gen aldehid dehidrogenase, seperti defisiensi aldehid dehidrogenase, adalah kelainan yang bersifat genetik karena kelainan ini disebabkan oleh terjadinya mutasi gen, yaitu missense mutation. Mutasi ini menyebabkan gangguan pada metabolisme alkohol sehingga produksi enzim aldehid dehidrogenase terhambat dan mengakibatkan alkohol tidak dapat dipecah menjadi asam asetat untuk kemudian dioksidasi dan disingkarkan dari tubuh. Ketidakhadiran aldehid dehidrogenase mengakibatkan alkohol tidak dapat dipecah dan akhirnya menjadi racun bagi tubuh.Daftar Pustaka1. Waluya B, Fakhrudin H. Sosiologi: menyelami fenomena sosial di masyarakat untuk. Bandung: PT Setia Purna Inves; 2007: 100.1. Juwana S. Gangguan mental dan perilaku akibat penggunaan zat psikoaktif : penyalahgunaan NAPZA/Narkoba. Jakarta: EGC; 2004: 154.1. Tjay TH, Rahardja K. Obat-obat penting. Jakarta: PT Elex Media Komputindo; 2007: 358,369.1. Deglin JH, Vallerand AH. Pedoman obat untuk perawat. Jakarta: EGC, 2005.h.358.1. Sloane E. Anatomy and physiology: an easy learner. Diartikan oleh Widyastuti P. Jakarta: Penerbit buku kedokteran EGC; 2004.1. Johnson BA. Addiction medicine, volume 1. New York: Springer; 2010: 229.1. Yuwono T. Biologi molekular. Jakarta: Erlangga; 2008.h.94-9.1. Schwerin, M. G. Brockmann, J. Vanselow, and H.M. Seyfert. Perspectives of molecular genome analysis in livestock improvement. Archiv fur Tierzucht Archives of Animal Breeding 38; 2004.p.21-31.1. D. L. Hartl and A. G. Clark. Principles of Population Genetics. Edisi 15 Juni 2010 diunduh dari http ://www.zaifbio.edu, 21 agustus 2014.1. Scumdoctor. Rekombinan DNA dan Faktor Pembekuan. Edisi 2 Juni 2010. Diunduh dari http://www.scumdoctor.com, 21 agustus 2014.1. Faizal. DNA. Edisi 23 mei 2011. Diunduh dari www.scribdi.com, 21 agustus 2014.