Menu

Proses dan Struktur Replikasi DNA

0 Comment

Pengertian replikasi DNA adalah proses di mana DNA membuat salinan dirinya sendiri selama pembelahan sel. Adapun proses dan struktur replikasi DNA akan dijelaskan di bawah ini.

Proses, Mekanisme atau Tahapan Replikasi DNA

Tahap 1: Replikasi Formasi Garpu

Sebelum DNA dapat direplikasi, molekul beruntai ganda harus “dibuka ritsleting” menjadi dua untai tunggal. DNA memiliki empat basa yang disebut adenin (A), timin (T), sitosin (C) dan guanin (G) yang membentuk pasangan di antara dua untai. Adenine hanya berpasangan dengan timin dan sitosin hanya berikatan dengan guanin.

Untuk melepaskan DNA, interaksi antara pasangan basa ini harus diputus. Ini dilakukan oleh enzim yang dikenal sebagai DNA helicase. DNA helicase mengganggu ikatan hidrogen antara pasangan basa untuk memisahkan untaian menjadi bentuk Y yang dikenal sebagai garpu replikasi. Area ini akan menjadi template untuk replikasi untuk memulai.

DNA terarah dalam kedua untai, ditandai oleh ujung 5 ‘dan 3’. Notasi ini menandakan kelompok sisi mana yang menempel tulang punggung DNA. Ujung 5 ‘memiliki gugus fosfat (P) terpasang, sedangkan ujung 3’ memiliki gugus hidroksil (OH) terpasang. Arah ini penting untuk replikasi karena hanya berkembang dalam arah 5 ‘ke 3’.

Namun, garpu replikasi adalah dua arah; satu untai diorientasikan dalam arah 3 ‘ke 5’ (untai pengarah) sementara yang lain berorientasi pada 5 ‘ke 3’ (untai lagging). Oleh karena itu kedua sisi direplikasi dengan dua proses yang berbeda untuk mengakomodasi perbedaan arah.

Replikasi Dimulai Langkah 2: Primer Binding

Untai terkemuka adalah yang paling sederhana untuk ditiru. Setelah untai DNA telah dipisahkan, sepotong pendek RNA yang disebut primer mengikat ujung 3 ‘untai. Primer selalu mengikat sebagai titik awal untuk replikasi. Primer dihasilkan oleh enzim DNA primase.

Replikasi DNA

Langkah 3: Pemanjangan (Elongasi)

Enzim yang dikenal sebagai DNA polimerase bertanggung jawab menciptakan untai baru dengan proses yang disebut perpanjangan. Ada lima jenis DNA polimerase yang dikenal dalam bakteri dan sel manusia. Pada bakteri seperti E. coli, polimerase III adalah enzim replikasi utama, sedangkan polimerase I, II, IV dan V bertanggung jawab atas pengecekan dan perbaikan kesalahan.

DNA polimerase III mengikat untai di lokasi primer dan mulai menambahkan pasangan basa baru sebagai pelengkap untai selama replikasi. Dalam sel eukariotik, polimerase alfa, delta, dan epsilon adalah polimerase utama yang terlibat dalam replikasi DNA. Karena replikasi berlangsung dalam arah 5 ‘ke 3’ pada untaian utama, untai yang baru terbentuk adalah kontinu.

Untaian lagging memulai replikasi dengan mengikat dengan beberapa primer. Setiap primer hanya terpisah beberapa pangkalan. DNA polimerase kemudian menambahkan potongan-potongan DNA, yang disebut fragmen Okazaki, ke untaian di antara primer. Proses replikasi ini tidak berlanjut karena fragmen yang baru dibuat terputus-putus.

Langkah 4: Pengakhiran (Terminasi)

Setelah untai kontinyu dan terputus-putus terbentuk, enzim yang disebut exonuclease menghilangkan semua primer RNA dari untaian asli. Primer ini kemudian diganti dengan basis yang sesuai. Exonuclease lain “mengoreksi” DNA yang baru dibentuk untuk memeriksa, menghapus dan mengganti kesalahan. Enzim lain yang disebut DNA ligase bergabung dengan fragmen Okazaki bersama-sama membentuk satu untai tunggal.

Ujung-ujung DNA linier menimbulkan masalah karena DNA polimerase hanya dapat menambahkan nukleotida pada arah 5 ′ hingga 3.. Ujung-ujung untaian induk terdiri dari urutan DNA berulang yang disebut telomer. Telomer bertindak sebagai tutup pelindung pada akhir kromosom untuk mencegah kromosom di dekatnya melebur.

Jenis khusus enzim DNA polimerase yang disebut telomerase mengkatalisis sintesis urutan telomer di ujung DNA. Setelah selesai, untai induk dan gulungan untai komplementer DNA menjadi bentuk heliks ganda yang akrab. Pada akhirnya, replikasi menghasilkan dua molekul DNA, masing-masing dengan satu untai dari molekul induk dan satu untai baru.

Enzim Replikasi

Replikasi DNA tidak akan terjadi tanpa enzim yang mengkatalisasi berbagai langkah dalam proses. Enzim yang berpartisipasi dalam proses replikasi DNA eukariotik meliputi:

  1. DNA helicase – membuka dan memisahkan DNA beruntai ganda saat bergerak di sepanjang DNA. Ini membentuk garpu replikasi dengan memutus ikatan hidrogen antara pasangan nukleotida dalam DNA.
  2. DNA primase – sejenis RNA polimerase yang menghasilkan primer RNA. Primer adalah molekul RNA pendek yang bertindak sebagai templat untuk titik awal replikasi DNA.
  3. DNA polimerase – mensintesis molekul DNA baru dengan menambahkan nukleotida pada untai DNA yang memimpin dan tertinggal.
  4. Topoisomerase atau DNA Gyrase – melepaskan dan memundurkan untaian DNA untuk mencegah DNA menjadi kusut atau superkoil.
  5. Exonucleases – kelompok enzim yang menghilangkan basa nukleotida dari ujung rantai DNA.
  6. DNA ligase – bergabung dengan fragmen DNA bersama dengan membentuk ikatan fosfodiester antara nukleotida.

Struktur DNA

DNA adalah kode genetik yang membantu sel kita berkembang dan bereproduksi secara terencana. Karena itu disebut ‘Cetak Biru Kehidupan’. Kembali ke strukturnya, DNA terdiri dari empat nukleotida. Memikirkan apa itu Nukleotida? Mereka adalah molekul, yang terbuat dari gugus fosfat, cincin gula, dan basa nitrogen! Nukleotida ini adalah Adenin (A), Timin (T), Guanin (G), dan Sitosin (C). A dan G disebut Purin, sedangkan T dan C disebut Pirimidin. Kata-kata itu bisa menjadi seteguk tetapi Anda akan dapat membacanya setelah sedikit latihan.

DNA terbuat dari dua untai. Helai-helai ini memiliki nukleotida yang berjajar satu demi satu dan nukleotida tersebut terikat pada nukleotida pada untaian lainnya untuk membuat struktur seperti tangga! Sekarang pengikatan antara nukleotida sangat spesifik dan pengikatannya melalui ikatan hidrogen. A akan mengikat T dan C akan mengikat G.

Ini nukleotida mengikat satu sama lain dan disebut sebagai pasangan basa. Jadi begitulah. Tangga yang tampaknya tidak pernah berakhir yang terbuat dari nukleotida berpasangan satu sama lain. Tapi ada satu perubahan lagi, ambil tangga itu dan putar! Itu saja, DNA kami terlihat seperti heliks ganda sederhana dengan pengikatan nukleotida tertentu.

Gambar replikasi DNA

Replikasi DNA