Central Dogma adalah sebuah konsep biologi molekuler yang dikemukaakan oleh Francis Crick pada 1985.Konsep ini menjelaskan bahwa transfer informasi genetik dari DNA ke protein terjadi melalui beberapa langkah, yaitu replikasi, transkripsi,translasi dan produksi protein.DNA dalam fungsinya sebagai kode genetic dengan menghasilkan protein sebagai senyawa utama dalam metabolisme sel tubuh melalui proses yang dikenal dengan istilahSentral dogmaatauDogma Central.Proses ini terjadi secara alami dan terus menerus, tidak pernah berhenti berproses. Sekali lagi proses ini bertujuan untuk menghasilkan protein.Sentral dogma terdiri dari tiga proses yaitu :1. Replikasi, yaitu proses penggandaan DNA. Maksudnya dari satu DNA dibuat tiruannya sehingga menjadi 2 DNA.2. Transkripsi, yaitu proses pengkopian untutai DNA menjadi mRNA, dimana mRNA ini yang nantinya menjadi cetakan untuk satu atau beberapa macam protein. Jadi transkripsi tidak mengkopi seluruh untai DNA namun hanya bagian tertentu yang spesifik untuk protein tertentu.3. Translasi, yaitu tahap produksi protein berdasarkan pada cetakan yang dibuat oleh mRNA.DNA pada awalnya berupa double heliks yang bergulung dibuat menjadi satu untai double heliks dan kemudian dibuka menjadi single strain (untai tunggal) dengan bantuan enzim, kemudian proses menggandaan dilakukan juga dengan bantuan enzim sehingga akhirnya terbentuk untai ganda yang baru.Transkripsi diawali oleh penempelan enzim yang menentukan titik awal pengkopian untai DNA, senajutnya dilakukan proses pengkopian urutan DNA menjadi mRNA sampai pada titik yang diperlukan. Ingat hanya untuk protein spesifik saja.Dalam video ini proses terjadi pada eukariot sehingga mRNA yang terbentuk selanjutnya akan keluar dari inti sel untuk selanjutnya siap memulai proses translasi.Translasi terjadi di dalam ribosom, bisa kita sebut sebagai pabrik sedangkan mRNA sebagai kode/cetakan. Tiap 3 urutan basa dari RNA akan mengkode satu asam amino yang akan saling terikat membentuk protein, sampai akhirnya protein terbentuk (warna merah pada video) yang dilepaskan ke dalam sel untuk digunakan dalam fungis sel tersebut.Pemahaman tentang sentral dogma sangat penting untuk memahami ilmu lain yang berkaitan dengan DNA seperti Bioteknologi.Dogma centralpada dasarnya merupakan suatu yang menggambarkan kerja DNA, yaitu informasi yang terkandung didalam DNA, yang selanjutnya digunakan untuk menghasilkan molekul RNA melaluitranskripsidan dari RNA ini akan dilanjutkan untuk menghasilkan suatu protein melalui proses translasi. Dalam pengertian lain disebutkan bahwa dogma central merupakan penjelasan dari suatu ekspresi gen dariDNARNAProtein. Dogma central berlaku pada prokariot dan eukariot. Namun, pada eukariot ada tahap tambahan yang terjadi di antara transkripsi dan translasi yang disebut tahap pre-mRNA. Tahap pre-mRNA adalah untuk menyeleksi mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan di ribosom. Ekson merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan intron merupakan mRNA yang akan tetap berada di dalam nukleus karena kemungkinan mRNA tersebut akan membentuk protein yang tidak fungsional (tidak berguna) jika ditranslasikan. Intron kemudian akan terurai kembali untuk membentuk rantai mRNA baru.

Secara umum transfer informasi yang dapat terjadi di dalam sel adalah:

Dari DNADNADari DNA RNADari RNAProteinTransfer diatas merupakan transfer yang sering terjadi yang artinya juga terdapat beberapa ganggunan yang dapat mengakibatkan transfer informasi dapat mengalami kesalahan dan transfer ini tidak pernah terjadi, tapi bisa terjadi apabila terdapat suatu gangguan, yaituDari RNA RNADari RNA DNADari DNAProteinSelain transfer diatas juga terdapat transfer yang tidak diketahui yang merupakan tiga transfer yang mana tidak pernah terjadi sesuai postulat dogma central, antara lain:ProteinProteinProteinDNAProteinRNA

Tiga proses molekuler utama yang memiliki peranan penting dalam aliran informasi genetik tersebut adalah replikasi, transkripsi dan translasi. Untuk beberapa spesies virus, di mana materi genetiknya terdapat dalam bentuk RNA, memerlukan suatu proses yang merupakan kebalikan dari transkripsi yang disebutreverse transcription. Untuk berlangsungnya tiap proses molekuler tersebut, diperlukan enzim-enzim tertentu, di antaranya adalah:DNApolymerase- mensintesis DNA dari cetakan DNA (DNA template); digunakan untuk kloning DNADNA ligase- membentuk ikatan kovalen antara ujung-ujung untaian satu rantai DNA yang bebas saat proses replikasi DNA; digunakan untuk kloning DNAReverse transcriptase- Mensintesis DNA dari cetakan (template) RNA; digunakan untuk kloning cDNAREPLIKASIProsesreplikasiDNA adalah proses pengandaan DNA dimana proses ini diperlukan dalam pembelahan sel.Sebelum proses ekspresi gen, biasanya DNA dilipatgandakan menjadi lebih banyak.Proses replikasi DNA pada dasarnya adalah 1 double stranded DNA dicopy menjadi 2 buah, dari 2 buah akan dicopy menjadi 4 buah.Jadi berawal dari denaturasi DNA yang akan membuka pilinan dari double stranded menjadi single stranded. Kemudian dengan bantuan sebuah enzim yang disebut DNA polimerase, DNA akan terikat DNA polimerase kemudian copy DNA terjadi. Melalui prinsip replikasi DNA ini lah PCR (Polymerase Chain Reaction) dilakukan.TRANSKRIPSIProses replikasi DNA adalah proses pengandaan DNA dimana proses ini diperlukan dalam pembelahan sel.Sebelum proses ekspresi gen, biasanya DNA dilipatgandakan menjadi lebih banyak.Proses replikasi DNA pada dasarnya adalah 1 double stranded DNA dicopy menjadi 2 buah, dari 2 buah akan dicopy menjadi 4 buah.Jadi berawal dari denaturasi DNA yang akan membuka pilinan dari double stranded menjadi single stranded. Kemudian dengan bantuan sebuah enzim yang disebut DNA polimerase, DNA akan terikat DNA polimerase kemudian copy DNA terjadi. Melalui prinsip replikasi DNA ini lah PCR (Polymerase Chain Reaction) dilakukan.

Sintesis mRNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan atausense. RNA dihasilkan dari aktivitas enzim RNA polimerase. Enzim ini membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah dan merangkainkan nukleotida RNA dari arah 5 ke 3.InisiasiDaerah DNA dimana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut promoter.Salah satu bagian terpenting dari promoter adalah kotak Pribnow (TATA box).Inisiasi dimulai ketika holoenzim RNA polimerase menempel pada promotor.Tahapan dimulai dari pembentukan kompleks promoter tertutup, pembentukan kompleks promoter terbuka, penggabungan beberapa nukleotida awal, dan perubahan konformasi RNA polimerase karena struktur sigma holoenzim kompleks dihapus.

ElongasiPilinan heliks ganda DNA terbuka secara berurutan. Setelah sintesis RNA berlangsung, DNA heliks ganda terbentuk kembali dan molekul RNA baru akan lepas dari cetakan DNA-nya.Setelah promotor RNA polimerase melekat pada enzim tersebut akan terus bergerak sepanjang molekul DNA, mengurai dan meluruskan heliks tersebut.Dalam pemanjangan, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3 molekul RNA yang baru dibentuk.Misalnya, DNA template nukleotida A, maka nukleotida RNA yang ditambahkan adalah U, dan seterusnya.Pemanjangan maksimum tingkat molekul transkrip RNA berrkisar antara 30-60 nukleotida per detik.Pemanjangan kecepatan tidak konstan.TerminasiRNA polimerase mencapai titik akhirTRANSLASI Proses mRNA mengarahkan serangkaian asam amino dan sintesis protein.

InisiasiTerjadi dengan adanya mRNA, sebuah RNAt yang memuat asam amino pertama dari polipeptida dan 2 subunit RNAr. Pertama, subunit ribosom kecil mengikatkan diri pada RNAd dan RNAt inisiator. Pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG (start codon), yang memberi sinyal dimulainya proses translasi. RNAt inisiator yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi AUG.

ElongasiAsam amino-asam amino berikutnya ditambahkan satu persatu pada asam amino pertama (metionin). Molekul RNAr dari subunit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.

TerminasiElongasi berlanjut terus hingga ribosom mencapai kodon stop (UAA, UAG, atau UGA). Kodon stop hanya bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Akhirnya, rantai protein terbentuk.

SemikonservatifPada tahun 1953 Watson-Crick telah mengisyaratkan bahwa proses replikasi DNA berlangsung dengan cara mengurai pilinan kedua utas DNA, sehingga masing-masing utas DNA akan bertindak sebagai cetakan (template) untuk membentuk utas baru komplemennya. Sebagai contoh misalnya suatu utas ganda (double helix) DNA terurai pada pasangan basa A-T, maka salah satu utas berupa basa A dan utas lainnya adalah basa T. Selanjutnya selama proses replikasi, masing-masing utas bertindak sebagai cetakan dan membentuk utas pasangannya yang bersifat komplementer. Dengan kata lain utas cetakan A membentuk utas baru T, sebaliknya utas cetakan T membentuk utas baru A. Dengan demikian pada akhir proses replikasi akan diperoleh dua pasang A-T utas ganda DNA, dimana masing-masing pasangan terdiri dari utas cetakan yang berasal dari utas ganda lama dan utas baru komplemennya yang terbentuk selama proses replikasi. Secara singkat dapat dituliskan sbb. Alama-Tbaru dan Abaru-Tlama. Proses ini akan berlanjut untuk setiap pasangan basa di sepanjang double helik DNA. Mekanisme replikasi seperti ini dikenal dengan istilah replikasi semikonservatif. Hal ini didasarkan atas pertimbangan bahwa kedua double helix yang terbentuk di akhir replikasi tidak sepenuhnya baru, tetapi hanya salah satu utasnya yang baru.Percobaan Meselson dan StahlPada tahun 1958 Meselson dan Stahl melaporkan hasil percobaannya untuk menentukan model replikasi DNA. Banyak sejarawan dan filosof ilmu pengetahuan menyebut-nyebut percobaan ini sebagai percobaan ilmiah yang paling elegan. Meselson dan Stahl menumbuhkan E. coil dalam medium yang mengandung isotop 15N (bentuk normal adalah 14N). Setelah tumbuh beberapa generasi dalam medium yang mengandung isotop 15N, DNA E. coil semakin padat. Kepadatan DNA ditentukandengan teknik sentrifugasi gradien kepadatan (density-gradient centrifugation). Pada teknik ini larutan Cecium kiorida (CsCI) dituangkan kedalam ultrasentrifuge pada kecepatan tinggi selama beberapa jam sampai terjadi kesetimbangan antara gaya sentrifugal dengan gaya difusi, dimana gradien kepadatan dibuat dalam tabung reaksitabung reaksi yang berbeda sebanding dengan peningkatan kepadatan CsCI dari atas ke dasar tabung reaksi. Jika DNA (atau substansi lain) ditambahkan maka akan terkonsentrasi dan membentuk pita (band) dalam tabung reaksi dimana kepadatannya sama dengan kepadatan CsCI. Jika DNA yang ditambahkan bermacam-macam kepadatannya, maka akan terbentuk beberapa pita. Pita selanjutnya dapat dideteksi dengan mengamati tabung di bawah penyinaran ultraviolet pada panjang gelombang 260 nm, dimana terjadi penyerapan cahaya ultraviolet paling kuat oleh asam nukleat. Meselson dan Stahl memindahkan DNA bakteri dari medium yang banyakmengandung 15N kedalam medium yang hanya mengandung 14N. DNA yang baru terbentuk dalam medium 14N memiliki kepadatan DNA yang bervariasi dari jarang/rendah( 14N) sampai padat (15N). Hal ini yang dipakai dasar menyimpulkan bahwa replikasi DNA mengiktuti model semikonservatif. Kesimpulan ini diambil karena apabila replikasi DNA terjadi mengikuti model konservatif, maka seharusnya ada duapita pada generasi pertama replikasi yaitu double helix baru (14N) dan double helix lama (15N). Dalam seluruh percobaan apabila replikasi DNA mengikuti model konservatif maka seharusnya DNA lama (15N) selalu muncul sebagai satu pita, dan hal ini tidak pernah terjadi. Disisi lain apabila replikasi DNA mengikuti model dispersive maka seharusnya akan diperoleh pola pita yang sangat beragam (multiple band patterns), tergantung pada derajad dispersitasnya. Pada kenyataannya hasil percobaan selalu menunjukkan pola pita yang sejalan dengan model replikasi DNAsemikonservatif, dan hanya pola itu yang selalu didapatkan.MATERI LAINPada teori semikonservatif, DNA parental dirujudkan dalam pita heliks ganda berwarna kuning. Pada generasi yang pertama, tiap-tiap helik tunggal pita membentuk pasangan baru yang berwarna hitam. Jadi pita yang berwarna kuning berperan sebagai cetakan untuk membentuk pasangannya. Pada generasi kedua masing-masing dari pita heliks tunggal menjadi cetakan untuk membentuk heliks ganda berikutnya.Setelah ada tiga macam teori ini maka M.S. Messelson dan F.W stahl mempublikasikan pada tahun 1958 bahwa replikasi DNA berjalan sesuai denga teori semi konservatif. Percobaan yang dapat membuktikan bahwa replikasi DNA berjalan secara semi konservatif ini dilakukan dengan menggunakan bakteriE. coli. Berikut adalah langkah-langkah percobaan yang dilakukan oleh Meselson dan Stahl.1. Meselson dan Srahl menumbuhkan E. coli selama bergenerasi pada medium yang mengandung isotop15N sebagai pengganti isotop normalnya yaitu14Nyang lebih ringan. Purin dan pirimidin mengandung nitrogen, sehingga nantinya semua purin dan pirimidin dari bakteri yang dibiakkan ini mengandung isotop15N. Dengan demikian massa jenis bakteri15N akan lebih besar dari massa jenis bakteri14N.2. Saat dilakukan percobaan ini telah diketahui adanya prosedur teknik pemisahan molekul berdasarakan massa jenisnya yang dikenal dengan sebutanequilibrium density centrifugation.3. Untuk mengetahui teori mana yang berlaku dalam replikasi DNA, maka Meselson dan Stahl dapat mengetahuinya dari pencatatan perubahan komponen massa jenus DNA sel yang ditumbuhkan pada medium15N dan kemudian di pindahkan ke medium14N. Massa jenis DNA kurang lebih sama dengan massa jenis larutan garam berat.seperti Cesium Klotida (CsCl). Massa jenis DNA yang memiliki isotop14N sebesar 1,710 g/cm3, sedangkan DNA dengan isotop15Nmemiliki massa jenis 1,724 g/cm3. Dengan sentrifugasi kecepatan tinggi dan waktu tertentu maka dapat dipisahkan antara molekul dengan massa jenis tinggi dan molekul dengan massa jenis rendah secara bergradien dari bagian atas tabung sampai ke bagian bawahnya.4. Setelah membiakkan bakteri bakteri dalam medium dengan isotop15N, maka Meselson dan Stahl memindahkan bakteri untuk dibiakkan di medium dengan isotop14N. Berikut adalah gambar langkah-langkah percobaan yang dilakukan oleh Meselson dan Stahl.

5. Setelah dibiakkan dalam waktu tertentu maka sebagian bakteri dianalisis dengan teknik CsClequilibrium density centrifugation. Analisis dilakukan pada berbagai generasi. Hasil analisis yang didapat seperti ditunjukkan oleh gambar berikut ini.Dari gambar ini dapat diperoleh penjelasan seperti berikut ini. a. Sebelum perlakuan maka diuji dulu untuk memastikan DNA parental yang dipakai adalah DNA yang mengandung isotop15N.Kontrol 1, DNA bakteri yang dibiakkan di medium isotop14N yang semuanya masa jenisnya ringan. Kontrol 2 campuran antara bakteri yang dibiakkan di isotop14N dan15N yang terpisah membentuk dua lapisan yang berbeda. b. Pada generasi pertama, setelah bakteri yang dibiakkan pada isotop15N dipidahkan ke14N, diperoleh hasil DNA yang massa jenisnya terletak antara massa jenis DNA bakteri yang dibiakkan di medium isotop15N dan isotop14N (DNA hibrid). Hasil ini memenuhi teori semikonservatif dan teori dispersif. c. Pada generasi kedua,diperoleh bakteri dengan DNA hibrid dan DNA ringan (mengandung14N) yang setara. Hasil ii memenuhi teori semikonservatif. d. Pada generasi ketiga diperoleh hasil seperempat DNA hibrid dan tiga perempatnya DNA ringan.Berdasarkan kenyataan ini maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa replikasi DNA itu secara semikonservatif.Dari hasil percobaan Meselson-Stahl ini, maka secara kuat diperoleh kesimpulan bahawa replikasi DNA adalah semi konservatif. Replikasi semikonservatif ini terjadi pula pada organisme lain selain bakteri yakni kelompok hewan dan tumbuhan.