Replikasi dan Perbaikan DNA. dcox
Replikasi dan Perbaikan DNA
Proses pembentukan DNA menjadi RNA disebut dengan transkripsi,
sedangkan penerjemahan RNA menjadi asam – asam amino prosesnya disebut
dengan translasi. Namun sebelum pembelahan sel terjadi proses replikasi oleh
DNA yang mana proses ini bertujuan agar masing – masing sel mendapatkan
DNA yang lengkap dengan induknya, proses ini adalah penggandaan DNA pada
saat fase S (sintesis DNA).
Deoxyribonucleic acid atau sering disebut DNA merupakan sebuah materi
pembawa informasi genetik. Pada sel prokariotik, DNA berada pada sitoplasma.
Sedangkan pada sel eukariotik, DNA terdapat pada inti sel dan sebagian pada
mitokondria. DNA selalu mengalami replikasi. Replikasi DNA merupakan sebuah
proses penggandaan DNA dari sebuah sel. Dengan adanya replikasi DNA inilah
yang menyebabkan semua organisme dapat terus bertumbuh karena replikasi
DNA diperlukan untuk pembelahan atau memperbanyak sel.
Replikasi harus dimulai dari titik ori (origin of replication), meskipun
mempunyai siklus replikasi yang sama terdapat perbedaan replikasi pada bakteri
dan eukaryotik. Bakteri prosesnya terjadi pada satu titik sedangkan eukaryotik
terjadi disepanjang selnya. Plasmid pada suatu kromosom ada titik ori, pada tiap
bakteri juga mempunyai titk ori yang berbeda – beda posisinya, titik ori adalah
tempat enzim memulai replikasi.
Struktur DNA adalah untai double helix yang terdiri atas nukleotida melalui
basa nitrogen. Percobaan oleh Meselson – Stahl menunjukkan bahwa DNA
digandakan secara semi-konservatif, DNA menjadi template untai DNA yang baru
dan akibatnya terdiri dari untaian DNA lama dan untaian DNA baru. Dengan
pemberian penanda molekuler pada DNA, ada basa N seperti timin yang mana Nnya diberi radioaktif isotop 14 (N14) dan isotop 15 (N15).
Enzim-enzim yang berperan dalam proses replikasi DNA :
1. Enzim Helikase, terbentuk dari 6 protein yang tersusun membentuk cincin
dan berfungsi untuk membuka untai ganda dari DNA (double strand) menjadi
untai tunggal (single strand).
2. Enzim Ligase, enzim ini berperan dalam menyambung atau menggabungkan
antara potongan DNA yang telah disintesis agar menjadi rantai DNA yang
panjang dan berkesinambungan.
3. SSBs (Single Strand Binding Protein), SSBs merupakan tetramers (protein
dengan 4 sub unit - tetrametric) yang melapisi DNA beruntai tunggal. Hal ini
untuk mencegah untai DNA reannealing membentuk DNA beruntai ganda.
4. Primase, RNA polimerase yang mensintesis primer RNA pendek yang
diperlukan untuk memulai proses replikasi untai.
5. DNA polimerase, enzim berbentuk tangan yang menguntai nukleotida
bersama untuk membentuk sebuah untai DNA.
6. Sliding clamp, protein aksesori yang membantu "memegang" atau menahan
DNA polimerase pada untai DNA selama replikasi.
7. RNase H, RNase H menghilangkan primer RNA yang sebelumnya digunakan
untuk sintesis untai DNA.
Tahapan replikasi DNA :
a. Inisiasi
Tahap pertama replikasi DNA adalah pemutusan ikatan basa nitrogen
untuk membuka rantai ganda DNA menggunakan enzim Helicase. Titik
inisiasi dimana pemisahan dimulai disebut “origin of replication”. Struktur
ini disebut dengan “Replication Fork”. Strand yang telah terpisah
kemudian diikat oleh SSB protein untuk mencegah strand DNA menyatu
kembali.
b.
Elongasi
-
Pada leading strand (5'-3')
RNA polymerase mensistesis RNA primer. RNA primer diperlukan
karena DNA polymerase hanya dapat memperpanjang nukleotida.
Kemudian DNA polymerase mulai mensintesis untai DNA dengan
memperpanjang RNA primer dengan arah 5’ ke 3’.
-
Pada lagging strand (3'-5')
Karena DNA polymerase hanya dapat mendintesis DNA dengan arah 5’3’ maka RNA polymerase mensisntesis RNA Primer yang diperlukan
untuk memulai proses replikasi strand. Nukleotida RNA merupakan
sebuah primer (starters) untuk mengikat nukleotida DNA. Kemudia RNA
primase diperpanjang oleh DNA polymerase untuk membentuk okazaki
fragment.
RNA primer akan dihilangkan dengan RNAse H sehingga DNA
polymerase menyambung kembali bagian RNA peimer yang hilang.
Kemudian Untuk menyambung okazaki fragment digunakan DNA ligase.
Struktur DNA adalah heliks ganda yang tersusun atas dua utas polinkleotida
yang saling terhubung oleh ikatan hidrogen yang lemah. Ikatan hidrogen tersebut
terbentuk antara dua basa nitrogen, purin dan pirimidin yang saling berpasangan.
Adenin (basa purin) berpasangan dengan timin (basa pirimidin) yang terhubung
dengan ikatan rangkap dua, sementara guanin (basa purin) berpasangan dengan
sitosin (basa pirimidin) yang terhubung dengan ikatan rangkap tiga. Basa nitrogen
terhubung ke suatu gula deoksiribosa pada rantai punggung DNA. Gula
deoksiribosa merupakan modifikasi dari gula ribosa, yaitu gula dengan 5 atom
karbon, dimana pada atom karbon nomor 2 kehilangan atom oksigennya. Oleh
karena itu tersebut dinamakan de-oksi yang berarti kehilanagn oksigen. Pada
rantai punggung DNA (DNA backbone), gula deoksiribosa kemudian terhubung
dengan satu gugus fosfat, tepatnya pada atom karbon nomor 5 dari gula
deoksiribosa. Ketiga komponen yaitu basa nitrogen, gula deoksiribosa dan gugus
fosfat membentuk suatu molekul yang disebut nukleotida. Gabungan dari berbagai
nukleotida akan membentuk suatu polimer yang disebut polinukleotida.
Proses pembentukan DNA menjadi RNA disebut dengan transkripsi,
sedangkan penerjemahan RNA menjadi asam – asam amino prosesnya disebut
dengan translasi. Namun sebelum pembelahan sel terjadi proses replikasi oleh
DNA yang mana proses ini bertujuan agar masing – masing sel mendapatkan
DNA yang lengkap dengan induknya, proses ini adalah penggandaan DNA pada
saat fase S (sintesis DNA).
Deoxyribonucleic acid atau sering disebut DNA merupakan sebuah materi
pembawa informasi genetik. Pada sel prokariotik, DNA berada pada sitoplasma.
Sedangkan pada sel eukariotik, DNA terdapat pada inti sel dan sebagian pada
mitokondria. DNA selalu mengalami replikasi. Replikasi DNA merupakan sebuah
proses penggandaan DNA dari sebuah sel. Dengan adanya replikasi DNA inilah
yang menyebabkan semua organisme dapat terus bertumbuh karena replikasi
DNA diperlukan untuk pembelahan atau memperbanyak sel.
Replikasi harus dimulai dari titik ori (origin of replication), meskipun
mempunyai siklus replikasi yang sama terdapat perbedaan replikasi pada bakteri
dan eukaryotik. Bakteri prosesnya terjadi pada satu titik sedangkan eukaryotik
terjadi disepanjang selnya. Plasmid pada suatu kromosom ada titik ori, pada tiap
bakteri juga mempunyai titk ori yang berbeda – beda posisinya, titik ori adalah
tempat enzim memulai replikasi.
Struktur DNA adalah untai double helix yang terdiri atas nukleotida melalui
basa nitrogen. Percobaan oleh Meselson – Stahl menunjukkan bahwa DNA
digandakan secara semi-konservatif, DNA menjadi template untai DNA yang baru
dan akibatnya terdiri dari untaian DNA lama dan untaian DNA baru. Dengan
pemberian penanda molekuler pada DNA, ada basa N seperti timin yang mana Nnya diberi radioaktif isotop 14 (N14) dan isotop 15 (N15).
Enzim-enzim yang berperan dalam proses replikasi DNA :
1. Enzim Helikase, terbentuk dari 6 protein yang tersusun membentuk cincin
dan berfungsi untuk membuka untai ganda dari DNA (double strand) menjadi
untai tunggal (single strand).
2. Enzim Ligase, enzim ini berperan dalam menyambung atau menggabungkan
antara potongan DNA yang telah disintesis agar menjadi rantai DNA yang
panjang dan berkesinambungan.
3. SSBs (Single Strand Binding Protein), SSBs merupakan tetramers (protein
dengan 4 sub unit - tetrametric) yang melapisi DNA beruntai tunggal. Hal ini
untuk mencegah untai DNA reannealing membentuk DNA beruntai ganda.
4. Primase, RNA polimerase yang mensintesis primer RNA pendek yang
diperlukan untuk memulai proses replikasi untai.
5. DNA polimerase, enzim berbentuk tangan yang menguntai nukleotida
bersama untuk membentuk sebuah untai DNA.
6. Sliding clamp, protein aksesori yang membantu "memegang" atau menahan
DNA polimerase pada untai DNA selama replikasi.
7. RNase H, RNase H menghilangkan primer RNA yang sebelumnya digunakan
untuk sintesis untai DNA.
Tahapan replikasi DNA :
a. Inisiasi
Tahap pertama replikasi DNA adalah pemutusan ikatan basa nitrogen
untuk membuka rantai ganda DNA menggunakan enzim Helicase. Titik
inisiasi dimana pemisahan dimulai disebut “origin of replication”. Struktur
ini disebut dengan “Replication Fork”. Strand yang telah terpisah
kemudian diikat oleh SSB protein untuk mencegah strand DNA menyatu
kembali.
b.
Elongasi
-
Pada leading strand (5'-3')
RNA polymerase mensistesis RNA primer. RNA primer diperlukan
karena DNA polymerase hanya dapat memperpanjang nukleotida.
Kemudian DNA polymerase mulai mensintesis untai DNA dengan
memperpanjang RNA primer dengan arah 5’ ke 3’.
-
Pada lagging strand (3'-5')
Karena DNA polymerase hanya dapat mendintesis DNA dengan arah 5’3’ maka RNA polymerase mensisntesis RNA Primer yang diperlukan
untuk memulai proses replikasi strand. Nukleotida RNA merupakan
sebuah primer (starters) untuk mengikat nukleotida DNA. Kemudia RNA
primase diperpanjang oleh DNA polymerase untuk membentuk okazaki
fragment.
RNA primer akan dihilangkan dengan RNAse H sehingga DNA
polymerase menyambung kembali bagian RNA peimer yang hilang.
Kemudian Untuk menyambung okazaki fragment digunakan DNA ligase.
Struktur DNA adalah heliks ganda yang tersusun atas dua utas polinkleotida
yang saling terhubung oleh ikatan hidrogen yang lemah. Ikatan hidrogen tersebut
terbentuk antara dua basa nitrogen, purin dan pirimidin yang saling berpasangan.
Adenin (basa purin) berpasangan dengan timin (basa pirimidin) yang terhubung
dengan ikatan rangkap dua, sementara guanin (basa purin) berpasangan dengan
sitosin (basa pirimidin) yang terhubung dengan ikatan rangkap tiga. Basa nitrogen
terhubung ke suatu gula deoksiribosa pada rantai punggung DNA. Gula
deoksiribosa merupakan modifikasi dari gula ribosa, yaitu gula dengan 5 atom
karbon, dimana pada atom karbon nomor 2 kehilangan atom oksigennya. Oleh
karena itu tersebut dinamakan de-oksi yang berarti kehilanagn oksigen. Pada
rantai punggung DNA (DNA backbone), gula deoksiribosa kemudian terhubung
dengan satu gugus fosfat, tepatnya pada atom karbon nomor 5 dari gula
deoksiribosa. Ketiga komponen yaitu basa nitrogen, gula deoksiribosa dan gugus
fosfat membentuk suatu molekul yang disebut nukleotida. Gabungan dari berbagai
nukleotida akan membentuk suatu polimer yang disebut polinukleotida.