Replikasi DNA1

download Replikasi DNA1

of 16

  • date post

    11-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    33
  • download

    9

Embed Size (px)

Transcript of Replikasi DNA1

Replikasi DNA

Kemampuan sel untuk mempertahankan urutan-urutan DNA yang sangat banyak tergantung pada keakuratan duplikasi informasi genetik yang terdapat dalam DNA. Duplikasi informasi genetik dikenal dengan istilah replikasi DNA. Urutan-urutan basa DNA sangat mudah berubah akibat intervensi bahan kimia, radiasi lingkungan, suhu tinggi, dan molekul-molekul reaktif. Dalam sel terdapat mekanisme pengawasan dan perbaikan DNA untuk menjaga kestabilan urutan basa DNA sehingga laju mutasi dapat ditekan. Laju mutasi pada bakteri: 1 dalam 109 nukleotida per generasi sel. Mutasi dapat menyebabkan tidak terkendalinya proliferasi sel yang dikenal dengan istilah kanker.

Mekanisme replikasi DNA Proses replikasi DNA dilakukan dengan cara templating, yaitu kedua untai DNA parental dipakai sebagai cetakan untuk mensintesis untai DNA anak. Proses replikasi DNA diawali dengan pemutusan ikatan hidrogen antara basa-basa parental untuk kemudian membentuk ikatan hidrogen baru dengan basa komplement yang baru terbentuk. Sintesis untai DNA komplement dibantu oleh enzim DNA polimerase.

Sistem replikasi DNA yang menggunakan DNA induk sebagai cetakan untuk mensintesis DNA anak sehingga pada akhirnya sel mewarisi DNA untai ganda baru yang mengandung 1 untai lama dan 1 untai baru disebut replikasi semikonservatif.

Replikasi semikonservatif

Replikasi diawali dengan terbukanya untai ganda membentuk seperti huruf Y (garpu replikasi) dan bergerak sepanjang untai DNA yang direplikasi. Replikasi berjalan dengan arah 5 3. Oleh karena ke-2 untai DNA punya orientasi yang berlawanan, maka sintesis DNA yang menggunakan cetakan 5 3 berjalan secara terputus-putus membentuk fragment Okazaki.

Garpu replikasi

Sintesis DNA anak yang berjalan tidak terputusputus pada untai cetakan 3 5 disebut leading strand. Sintesis DNA anak yang berjalan terputus-putus pada untai cetakan 5 3 disebut lagging strand. Sintesis DNA lagging strand sedikit lebih lambat karena harus menunggu leading strand menyediakan template sehingga akhirnya fragment Okazaki bisa disintesis. Arah sintesis DNA pada lagging strand berlawanan dengan arah pertumbuhan keseluruhan untai DNA.

DNA polimerase hanya bisa bekerja bila ada primer. Pada leading strand hanya dibutuhkan 1 primer untuk mengawali sintesis DNA sedangkan pada lagging strand, setiap kali terjadi pembentukan fragmen Okazaki baru, dibutuhkan primer baru. Primer dihasilkan dari RNA primer dengan bantuan enzim DNA primase. Pada eukariota, panjang primer 10 nukleotida dan dibuat pada interval 100-200 nukleotida pada lagging strand.

Setelah terjadi penempelan primer, DNA polimerase bekerja memperpanjang rantai membentuk fragmen Okazaki. Sintesis berhenti bila sudah bersentuhan dengan fragmen Okazaki sebelumnya. Tahapan selanjutnya adalah penghapusan RNA primer oleh mekanisme repair. Fragmen-fragment Okazaki yang terbentuk dihubungkan satu sama lain dengan bantuan enzim ligase.

Dalam keadaan normal DNA double helix sangat stabil. Disamping membutuhkan DNA polymerase, untuk memutuskan ikatan hidrogen dibutuhkan enzim lain disebut DNA helikase. Kecepatan DNA helikase membuka DNA adalah 1000 bp/dt.

SSB protein

DNA untai tunggal yang baru terbuka dipertahankan supaya tetap lurus dengan bantuan single-strand DNA binding protein (SSB) protein.

Kerja enzim dalam replikasi DNA Semua enzim yang terlibat dalam replikasi DNA bekerja sekaligus secara bersama-sama sebagai suatu multi enzim besar yang bergerak cepat sepanjang untai DNA. Proses replikasi pada organisme prokariota secara mendasar sama dengan organisme eukariota.

Enzim DNA topoisomerase Enzim yang diperlukan untuk mencegah timbulnya masalah lilitan DNA pada replikasi DNA. Ada 2 jenis topoisomerase: Topoisomerase 1: memotong salah satu untai DNA sehingga DNA dapat diputar. Topoisomerase 2: membentuk ikatan kovalen pada ke-2 untai DNA pada waktu yang bersamaan. Mekanisme kerja: (1) mematahkan salah satu untai DNA sehingga untai komplementnya bisa melewati patahan. (2) Menyambungkan kembali patahan.

Replikasi DNA Gambaran dasar replikasi DNA pada eukariota sama dengan prokariota. Perbedaan terletak pada lebih banyaknya protein yang terlibat pada replikasi eukariota dibanding prokariota. Contoh 1: pada eukariota, SSB protein dibentuk dari 3 subunit, sedangkan pada prokariota hanya 1 subunit. Contoh 2: DNA polymerase pada eukariota ada 2 jenis, yaitu DNA polymerase dan DNA polymerase . DNA polymerase + primase pada lagging strand berfungsi memulai sintesis dengan membentuk RNA primer, lalu diperpanjang sedikit. Sintesis kemudian dilanjutkan oleh DNA polymerase sampai menyelesaikan 1 fragmen Okazaki. Panjang fragmen Okazaki pada eukariota: 100-200 nukleotida, sedangkan pada prokariota: 1000-2000 nukleotida.

Replication origin (RO) RO merupakan tempat pertamakali terbukanya DNA double helix sehingga proses replikasi DNA bisa berlangsung. RO terbentuk diawali dengan menempelnya kompleks protein insiator pada untai DNA ganda, lalu membuka ikatan hidrogen sehingga terbentuk garpu replikasi. RO dicirikan dengan banyaknya basa A-T pada daerah tersebut. Pada prokariota RO hanya ada 1. Pada eukariota terdapat banyak RO.

Replikasi DNAPada Prokariota Pada Eukariota

Dalam masa tumbuh, bakteri bereplikasi dengan cepat. Bakteri dapat mereplikasi DNAnya secara terus menerus, dapat memulai replikasi berikutnya sebelum replikasi terdahulu selesai.

Replikasi hanya terjadi pada fase S (sintesis). Pada sel mamalia, fase S 8 jam. Pada yeast, fase S = 40 menit. Pada akhir fase S , setiap kromosom telah direplikasi menghasilkan 2 kopi yang tetap tergabung pada bagian sentromer sampai masuk ke fase M (mitosis).

Perbedaan waktu replikasi pada eukariota

Kromatin yang terkondensasi kuat direplikasi lebih belakangan dibanding kromatin yang kurang terkondensasi. Heterokromatin merupakan kromatin yang terkondensasi cenderung direplikasi belakangan pada fase S. Contoh: kromosom X pada sel mamalia betina. Salah satu kromosom X dikondensasi, ditranskripsi belakangan dibanding kromoson X yang aktif melakukan proses transkripsi.