Top Banner
Replikasi DNA
16

Replikasi DNA1

Aug 11, 2015

Download

Documents

Desfaur Natalia
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Replikasi DNA1

Replikasi DNA

Page 2: Replikasi DNA1

• 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.

Page 3: Replikasi DNA1

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.

Page 4: Replikasi DNA1

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

Page 5: Replikasi DNA1

• 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

Page 6: Replikasi DNA1

• Sintesis DNA anak yang berjalan tidak terputus-putus 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.

Page 7: Replikasi DNA1

• 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.

Page 8: Replikasi DNA1

• 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.

Page 9: Replikasi DNA1

• 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.

Page 10: Replikasi DNA1

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

SSB protein

Page 11: Replikasi DNA1

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.

Page 12: Replikasi DNA1

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.

Page 13: Replikasi DNA1

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.

Page 14: Replikasi DNA1

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.

Page 15: Replikasi DNA1

Replikasi DNA

• 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).

Pada Prokariota Pada Eukariota

Page 16: Replikasi DNA1

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.