Ppt replikasi DNA

Replikasi DNA

OLEH :Ardila Yunita

Elis S. RohmawatiNurma Yunita

DOSEN PENGAMPU :Israwati Harahap, M.Si

Definisi Replikasi

• Proses perbanyakan bahan genetik dikenal sebagai proses replikasi.

• Replikasi bahan genetik dapat dikatakan sebagai proses yang mengawali pertumbuhan sel, meskipun sebenarnya pertumbuhan merupakan suatu resultan banyak proses yang saling berkaitan satu sama lain.

Hipotesis Mekanisme Replikasi DNA

Sebelum mekanisme replikasi DNA dapat dibuktikan secara eksperimental oleh Matthew dan Franklin Sthal pada tahun 1958, ada tiga hipotesis yang berkembang mengenai mekanisme replikasi DNA, antara lain model replikasi secara:

1. Konservatifsepasang DNA turunan (anak) akan memiliki untai yang membawa penuh DNA induk, dan sepasang DNA turunan akan memperoleh sepasang untai baru.

2. Semikonservatifdua pasang untai DNA turunan akan membawa masing-masing satu untai DNA induk.

3. Dispersifsetiap untai DNA turunan memiliki fragmen-fragmen pendek dari untai DNA induk.

Mekanisme Replikasi DNA Semi-Konservatif

Tahapan mekanisme replikasi DNA semikonservatif secara garis besar adalah: • pemisahan (denaturation, denaturasi) untaian DNA

induk, • peng-“awal”-an (initiation, inisiasi) sintesis DNA, • pemanjangan (elongation, elongasi) untaian DNA, • ligasi (ligation) fragmen-fragmen DNA, dan • peng-“akhir”-an (termination, terminasi) sintesis DNA.

Gambar macam-macam bentuk hipotesis mekanisme replikasi DNA

tahapan replikasi DNA semikonservatif

keterangan:

(1) Lagging strand(2) Leading strand(3) DNA polimerase(4) Enzim DNA ligase(5) Primer(6) Primase(7) Fragmen Okazaki (8) Molekul DNA polymerase(9) Enzim helikase(10) Protein pengikat untaian tunggal(11) Topoisomerase

Penjelasan gambar• Heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal oleh enzim

helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA.

• Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali.

• Primase (6) membentuk oligonukleotida RNA yang disebut primer (5)• Molekul DNA polimerase (3) & (8) melekat pada seuntai tunggal DNA dan

bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebut leading strand (2) dan lagging strand (1).

• DNA polimerase yang membentuk lagging strand mensintesis segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)).

• Enzim DNA ligase (4) kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strand.

• Inisiasi.DNA dalam sel-sel eukaryotik memiliki ARCs (autonomously replicating sequence) yang berperan sebagai asal muasal replikasi dan mereka saling berlawanan dari asal bakterial (ORI). ARCs terdiri atas 11 pasangan landasan rentetan tambah dua atau tiga rentetan nucleotida pendek tambahan dengan 100 hingga 200 pasangan landasan sepanjang area DNA. Grup utama dari enam protein, secara kolektif dikenal dikenal sebagai ORC (Origin Recognition Complex), mengikat asal muasal replikasi, menandai replikasi DNA dengan tepat pada saat waktu yang sesuai melalui siklus sel. Pengenalan situs awal replikasi, oleh suatu protein komponen polymerase DnaA yang dihasilkan oleh gen dnaA.

• Terbentuknya Garpu Replikasi. Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi “cetakan” untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida (RNA) yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut primer.

• Pembentukan Leading strand.Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA disintesis dengan arah 5 →3 secara berkesinambungan. Pada ′ ′untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3 -OH ′bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.

• Pembentukan Lagging strand. Lagging strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan dengan leading strand pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebut fragmen Okazaki. Panjang fragmen okazaki mencapai sekitar 2.000 nukleotides panjang dalam sel-sel bakterial dan sekitar 200 panjang nukelotides dalam sel-sel eukaryotic. Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3 bebas pada primer RNA tersebut untuk ′mensintesis DNA dengan arah 5 →3 .′ ′

• Modifikasi Post-Replikasi DNA,Setelah DNA direplikasikan, dua helaian tersintesis terbaru dipasangkan ke modifikasi enzimatik. Perubahan-perubahan ini biasanya melibatkan penambahan molekul-molekul tertentu untuk mengkhususkan titik-titik sepanjang helix ganda.

Enzim-enzim yang berperan dalam proses replikasi DNA

No. Nama Enzim Keterangan Fungsi

1 Helikase (DnaB) memutuskan ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA sehingga terbentuk garpu/cabang replikasi

2 Topoisomerase mengurangi ketegangan superheliks DNA dengan menciptakan istirahat sementara pada satu atau kedua untai DNA

3 Primase

mensintesis RNA-primermenghentikan perkembangan garpu/cabang replikasi untuk mencegah leading strand melampaui lagging strand

mengawali pembentukan DNA baru pada leading strand atau DNA fragmen Okazaki pada lagging strand oleh DNA Polimerase

4 DNA polimerase

enzim utama yang mengkatalisi proses polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNAmenambahkan nukleotida bebas hanya pada ujung 3' dari rantai yang baru terbentuk, sehingga terjadinya elongasi (pemanjangan) pada rantai baru dengan arah dari ujung 5' ke ujung 3'menggunakan gugus OH 3' bebas pada RNA-primer untuk mensintesis DNA dengan arah 5'→3'

hanya bisa menambahkan nukleotida ke ujung 3' yang sudah ada, karena itu butuh primer sehingga nukleotida dapat ditambahkan

5 DNA ligasemenggabung fragmen-fragmen okazaki (lagging strand) saat proses replikasi

menyambung potongan-potongan DNA yang baru disintesis