REPLIKASI DNA

 

REPLIKASI DNA 

 

1.1         Latar Belakang

            Penemuan struktur dobel helix DNA setengah abad yang lalu menunjukkan mekanisme untuk duplikasinya yaitu oleh mekanisme duplikasi semikonservatif dari sekuens nukleotida pada dua untaian DNA.

Dalam biologi molekuler , replikasi DNA adalah proses biologis untuk menghasilkan dua replika identik DNA dari satu molekul DNA asli  . Replikasi DNA terjadi pada semua organisme hidup yang bertindak sebagai bagian terpenting untuk pewarisan biologis . Sel memiliki sifat pembelahan yang khas, yang membuat replikasi DNA menjadi penting.

Replikasi DNA: Heliks ganda dibuka dan dilepas, kemudian setiap untai yang terpisah (pirus) bertindak sebagai pola untuk mereplikasi untai mitra baru (hijau). Nukleotida (basa) dicocokkan untuk mensintesis untaian mitra baru menjadi dua heliks ganda baru.

DNA terdiri dari heliks ganda dari dua untai komplementer . Selama replikasi, untaian ini dipisahkan. Setiap untai molekul DNA asli kemudian berfungsi sebagai cetakan untuk produksi mitranya, proses yang disebut replikasi semikonservatif . Sebagai hasil dari replikasi semi-konservatif, heliks baru akan tersusun dari untai DNA asli serta untai yang baru disintesis.  Mekanisme pemeriksaan dan pemeriksaan kesalahan seluler memastikan ketepatan yang mendekati sempurna untuk replikasi DNA. 

            DNA ada sebagai struktur untai ganda, dengan kedua untai digulung bersama untuk membentuk karakteristik heliks ganda . Setiap untai DNA adalah rantai empat jenis nukleotida . Nukleotida dalam DNA mengandung gula deoksiribosa , fosfat , dan nukleobase . Keempat jenis nukleotida tersebut sesuai dengan empat nukleobasa adenin , sitosin , guanin , dan timin , biasa disingkat A, C, G, dan T. Adenin dan guanin adalah basa purin , sedangkan sitosin dan timin adalah pirimidin . Nukleotida ini membentuk ikatan fosfodiester , menciptakan tulang punggung fosfat-deoksiribosa dari heliks ganda DNA dengan nukleobasa mengarah ke dalam (yaitu, ke arah untai yang berlawanan). Nukleobasa dicocokkan antara untaian melalui ikatan hidrogen untuk membentuk pasangan basa . Pasangan adenin dengan timin (dua ikatan hidrogen), dan pasangan guanin dengan sitosin (tiga ikatan hidrogen ).

 

            Berawal tahun 1868 Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang mengawali pengetahuan mengenai kimia dan inti sel. Pada tahun 1868, dilaboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau memilih sel yang terdapat pada nanah bekas pembalut luka, kemudian sel-sel tersebut dilarutkan dalam asam encer dan dengan cara ini diperoleh inti sel yang masih terikat pada sejumlah protein. Dengan menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara ekstraksi terhadap inti sel diperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak larut dalam asam. kemudian zat ini dinamakan ”nuclein” sekarang dikenal dengan nama nucleoprotein. Selanjutnya dibuktikan bahwa asam nukleat merupakan salah satu senyawa pembentuk sel dan jaringan normal. 

            Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) dan Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus. Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel.  Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adeninasitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.

 

 BAB II

(ISI)

 

2.1         Pengertian Replikasi DNA

            Secara umum, replikasi bahan genetik merupakan proses pengkopian rangkaian molekul bahan genetik (DNA atau RNA) sehingga dihasilkan molekul anakan yang sangat identik. Meskipun konsep dasar replikasi antara struktur bahan genetik yang satu dengan yang lainnya adalah serupa, namun diketahui ada banyak perbedaan dalam hal mekanisme rincinya. Sebagai contoh, bahan genetik yang berupa molekul RNA mempunyai mekanisme replikasi rinci yang berbeda dengan replikasi molekul DNA. Pada kelompok virus, misalnya , replikasi bahan genetiknya terjadi di dalam sel inang yang sebenarnya merupakan jasad hidup yang lain dari jasad virus itu sendiri. Hal ini dapat terjadi karena virus merupakan jasad parasit obligat. Di lain pihak, replikasi DNA pada prokaryot dan eukaryot terjadi di dalam sel jasad hidup yang bersangkutan. Selain itu perbedaan struktural molekul bahan genetik, misalnya antara DNA lingkar (Circular DNA) dengan DNA linear juga berimplikasi pada perbedaan mekanisme replikasi (Yuwono, 2005).

                   Beberapa hipotesa diajukan untuk menjelaskan proses sintesa/replikasi DNA ini yaitu model konservatif, semikonservatif dan dispersif. Pada model konservatif disintesa masing-masing satu untai lama dan satu untai baru, kemudian kedua untai tersebut mensintesa komplemennya. Model ini tidak sesuai dengan struktur DNA yang ada. Demikian pula model dispersif, tidak mungkin terjadi sintesa secara berselang-seling antar yang lama dan yang baru semacam suatu hybrid. Sifat komplementer pada model DNA untai ganda (double helix) dari Watson dan Crick memberi kesan bahwa replikasi DNA terjadi secara semikonsevatif. Dengan demikian, jika masing-masing untai pada molekul induk DNA untai ganda terpisah dari komplemennya saat replikasi, setiap bagian tersebut akan berfungsi sebagai cetakan (template), yang dengan cetakan ini disintesis sebuah untai komplementer yang baru (Yuwono, 2013)

           

 2.1         Proses – Proses Replikasi DNA

            Replikasi DNA berlangsung dalam beberapa tahap yaitu: (1) denaturasi (pemisahan) untaian DNA induk, (2) peng-”awal”-an (initiation, inisiasi) sintesis DNA, (3) pemanjangan untaian DNA, (4) ligasi fragmen fragmen DNA, dan (5) peng-“akhir”- an (termination, terminasi) sintesis DNA. Sintesis untaian DNA baru akan dimulai setelah kedua DNA induk terpisah membentuk garpu replikasi, pemisahan dilakukan oleh enzim DNA helikase. Sintesis DNA berlangsung dengan orientasi 5‟-P→3‟-OH. Oleh karena ada dua untaian DNA cetakan yang orientasinya berlawanan, maka sintesis kedua untaian DNA baru juga berlangsung dengan arah geometris yang berlawanan namun semuanya teteap dengan orientasi5‟→3‟. Keadaan semacam ini menimbulkan perbedaan dalam hal meanisme sintesis antara keua untaian DNA yang baru (Yuwono, 2005)

 

Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh beberapa jenis protein yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan juga protein yang mampu membuka pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah

            Pada model replikasi biasa umumnya replikasi berlangsung ke satu arah sehingga hanya ada satu untaian DNA awal dan satu untaian DNA lambat. Pada kenyataannya telah diketahui bahwa replikasi juga dapat berlangsung ke dua arah yang berlawanan, yiatu dikenal sebagai replikasi dua arah (bidirectional replication). Dalam replikasi dua arah akan terbentuk dua garpu replikasi yang bergerak ke arah yang berlawanan. Pada kedua garpu replikasi tersebut juga terjadi sintesis DNA baru secara kontinu dan diskontinu sehingga ada dua untaian DNA awal dan dua untaian DNA lambat (Yuwono, 2005).

            Inisiasi (peng-„awal‟-an) replikasi DNA adalah proses permulaan sintesis untaian DNA yang sebelumnya didahului oleh sintesis molekul primer. Proses inisiasi berlangsung dengan mekanisme yang berbeda antara suatu jasad dengan jasad yang lain. Struktur untai ganda ini akan mempengaruhi replikasi DNA. DNA polimerase menambahkan nukleotida hanya pada ujung 3' yang bebas dari untai DNA yang sedang terbentuk, tidak pernah pada ujung 5'. Jadi untai DNA baru dapat memanjang hanya pada arah 5'→ 3'. Di sepanjang salah satu untai cetakan, DNA polimerase dapat mensintesa untai komplementer yang kontinu memanjangkan DNA yang baru dengan arah 5'→3'. Untai DNA yang dibuat dengan metode ini disebut leading strand. Untuk memanjangkan untai baru DNA yang lain, polimerase harus bekerja disepanjang cetakan jauh dari cabang replikasi.

            Setelah dilakukan inisiasi dan polimerasi akhirnya proses replikasi DNA akan diakhiri dengan proses terminasi atau pengakhiran replikasi. Pada prokaryot replikasi genom berbentuk lingkar akan berakhir pada waktu kedua garpu replikasi bertemu pada suatu titik namun pada eukaryot keadaannya menjad lain karena struktur genomnya linear sehingga ada komplikasi terminasi replikasi pada ujung-ujung kromosom. Titik tempat pengakhiran replikasi disebut sisi terminasi. Pada E. coli ada enam sisi terminasi yaitu TerA, TerB, TerC, TerD, TerE, dan TerF. Urutan konsensus sisi terminasi adalah sebagai berikut AATTAGTATGTTGTAACTAAANT. Urutan basa DNA tersebut diperlukan untuk menghentikan garpu replikasi yang mendekati daerah tersebut dari ujung 5‟ (Yuwono, 2005).

            Kesalahan proses replikasi molekul DNA hanya terjadi satu dalam 1 miliar nukleotida, tetapi kesalahan pemasangan awal antara nukleotida yang sudah ada pada untai cetakan dapat mencapai 100.000 kalinya atau sebesar 10.000 pasang basa. Sel memiliki mekanisme reparasi yaitu perbaikan salah pasang (mismatch repair ) yang akan memperbaiki kesalahan-kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin. Selama replikasi DNA, DNA polimerase sendirilah yang melakukan perbaikan salah-pasang. Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida terhadap cetakannya begitu nukleotida ditambah pada untaian. Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangannya tidak benar, polimerase memindahkan nukleotida tersebut kemudian melanjutkan kembali sintesis. Protein lain selain DNA polimerase juga melakukan perbaikan salah-pasang (Yuwono, 2013).

 

 

 

 

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Kelainan Pada Sistem Reproduksi Manusia

Cerpen Horor

LINGKUNGAN PANGKALAN BUN