REPLIKASI DNA

• REPLIKASI adalah perbanyakan diri menghasilkan produk baru yang menghasilkan dirinya

• Pada tingkat molekul kimia hanya DNA yang dapat melakukan replikasi (dengan pengecualian RNA genom virus)

REPLIKASI DNA & REPRODUKSI SEL

Replikasi DNA akan dilakukan sebelum sel membelah diri

MitosisG1 11j

S 6jG24j

M 1j

Replikasi DNA

MODEL REPLIKASI DNA• A. Pola Semikonservatif

Pada setiap pembentukan heliks ganda DNA hanya satu utas yang dibentuk baru sedangkan yang lain berasal dari utas lama

• B. Terdapat Titik Asal Replikasi (Ori)Hanya DNA yang mempunyai titik Ori yang dapat bereplikasi

• C. Sintesis DNA bergerak Dwiarah atauUniarah dengan pertumbuhan 5-3

• DNA akan disintesis mulai dari titik Ori ke dua arah

• Nukleotida baru ditambahkan pada ujung 3’OH

• D. Replikasi Berjalan secara bertahap (fragmen Okazaki)

MODEL REPLIKASI DNA SEMIKONSERVATIF

Lama

BaruLama

Lama

Baru Lama

Konservatif

Semikonservatif

Disversif

BUKTI POLA SEMIKONSERVATIFMatthew Meselson and Franklin Stahl

Generasi00.3

0.71.01.11.51.92.53.04.10+1.90+4.1

Generasi-015N

Generasi-114N-15N

14N-15N 14N 14N 14N-15NGenerasi-2

REPLIKASI DNA DIMULAI PADA TITIK ORI

• Hanya DNA yang mempunyai titik Ori yang dapat bereplikasi

• Titik Ori adalah runtunan basa yang menjadi tanda (signal) bagi Polimerase DNA untuk memulai replikasi

• Pada E. coli ada satu protein (DnaA) yang berfungsi mengenali titik Ori pada proses replikasi

• DNA dari spesies asing dapat bereplikasi pada suatu sel spesies yang lain hanya bila Polimerase DNA dari sel tersebut dapat mengenali Ori dari DNA spesies asing

• Jumlah Ori dalam suatu DNA beragam– Kromosom bakteri : 1 (satu)– Kromosom eukariot : banyak– Plasmid F : Ori-T dan Ori-V

TITIK ORI PADA PROSES REPLIKASI

Autoradiografi

Eukariot

Ori

Bakteri

Contoh ORI beberapa organisme

PROSES REPLIKASI DNA serta Protein dan Enzim yang terlibat

1. Pengudaran Heliks Ganda

– Helikase : Berfungsi mengudar heliks ganda– Girase : Menghilangkan tegangan pada pangkal

percabangan replikasi– Protein SSB : Mencegah utas tunggal bergabung

membentuk kembali heliks ganda2. Sintesis Utas Baru

– Polimerase RNA : Sintesis RNA primer– Polimerase DNA III : Sintesis perpanjangan utasDNA

baru– Polimerase DNA I : Pengisian celah antara dua

fragmen Okazaki dan membuang RNA primer– Ligase : menyambung dua fragmen Okazaki

Protein dan Enzim dalam Replikasi E. coli

P r o t e i n / E n z i m L o k u s F u n g s i

D n a A d n a A M e n g e n a l i t i t i k O r i

G i r a s e g y r A , g y r B M e n g u d a r s u p e r h e l i k s

H e l i k a s eR e p , D n a B , H e l i k a s e I , I I , I I I

r e p , d n a B ,t r a I , u v r D

M e n g u d a r p i l i n a n h e l i k sg a n d a

P r o t e i n S S B s s b M e n s t a b i l k a n u t a st u n g g a l

P o l i m e r a s e R N AP r i m a s e

r p od n a G

S i n t e s i s R N A p r i m e r

P r o t e i n I , n ’ , n ” ,D n a B , D n a C d n a B , d n a C

P e n y u s u n P r i m o s o m

P o l i m e r a s e D N A I I Iα , θ , τε , β , γ , δ d n a E ( P o l C ) ,

d n a N , d n a Z ,d n a X

S i n t e s i s p e r p a n j a n g a nD N A

P o l i m e r a s e D N A I P o l A P e n g i s i a n c e l a h a n t a r ad u a f r a g m e n O k a z a k i

L i g a s e l i g M e n y a m b u n g d u af r a g m e n O k a z a k i

Helikase

Enzim dalam Replikasi

5 3

53 5

5 3

53

5 3

53

53

53

5 3

533 5 3

Utas leading: sintesis berjalan kontinu

Utas lagging: sintesis berjalan

bertahapFragmen Okazaki

Replikasi Berjalan

secara bertahap

Tahapan Kerja Enzim Replikasi

MEKANISME REPLIKASI BERBAGAI JENIS DNA

1. Kromosm Eukariot : Terbentuk percabangan replikasi, dimulai dari banyak titik Ori berjalan dwiarah

2. Model θ pada kromosom bakteri sirkular: Terbentuk percabangan replikasi, mulai dari satu titik Ori berjalan dwiarah atau uniarah

3. Model σ pada plasmid atau virus sirkular: Tidak terbentuk percabangan replikasi, mulai dari satu titik berjalan uniarah

4. DNA mitokondria: Setiap utasan DNA mempunyai satu titik Ori, dari masing-masing Ori dimulai sintesis utas baru berjalan uniarah

MODEL REPLIKASI KROMOSOM BAKTERI Ori-tunggal, Dwiarah atau Uni-arah

Ori Ori OriOri

Ori

Ori

Ori

OriOri Ori

Ori

Ori

Dwiarah

Uniarah

MODEL REPLIKASI KROMOSOM EUKARIOT (Dwiarah, Ori-ganda)

SISTEM KOREKSI DALAM REPLIKASI DNA

1. Sistem pembacaan ulang oleh Polimerase DNA, saat replikasi– Polimerase DNA (Bakteri) mempunyai kemampuan

aktivitas eksonuklease 3-5 yang berfungsi membuang nukleotida yang salah pada saat replikasi.

2. Sistem koreksi pasca replikasi.– Setelah replikasi selesai terdapat protein/enzim yang

dapat mengenali pasangan basa DNA yang tidak serasi. Basa yang tidak tepat akan diganti dengan yang seharusnya

STRUKTUR POLIMERASE DNAMenjamin ketepatan yang tinggi dalam Replikasi

REPLIKASI RNA GENOM VIRUSA. Replikasi RNA berlangsung dalam perbanyakan virus

RNAB. Replikasi RNA mengikuti Model KonservatifC. Virus RNA utas tunggal (ut) (-) akan membentuk RNA

utas (+) sebagai model cetakan replikasiD. Virus RNA ut (+) akan membentuk utas (-) sebagai

model cetakanE. Virus RNA utas ganda akan membentuk utas (+) sebagai

model cetakanF. Replikasi RNA disentesis oleh enzim ReplikaseG. Replikase virus Qβ mengandung empat polipeptida, dan

hanya satu yang berasal dari virus (bagian dari virion), yang lainnya dari inang

REPLIKASI RNA Contoh Utas +

(+)

(+)(-)

(-)

(+)(+)

(+)(+)

(+)(+)(+)

RNAVirion

Bentuk Replikatif

RNA turunan