Replikasi DNA

Replikasi DNA

Salah satu tahapan penting dalam proses pertumbuhan untuk hidup adalah perbanyakan bahan genetik yang dikenal dengan proses replikasi. OK guisss sedikit ada gambaran kan mengenai apa itu replikasi DNA itu ? Replikasi adalah pengkopian atau penggandaan DNA yang mana hal ini berfungsi untuk mencegah terjadinya perbedaan komposisi genetik antara sel induk dengan sel anakannya. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA mampu menyimpan genetik, DNA mampu mengatur perkembangan fenotipe (Ekspresi gen) dan sebagai fungsi evolusioner melalui peristiwa mutasi.

Gambar 1. Proses Replikasi DNA

Sebelum membahas replikasi DNA secara biokimiawi maka kita akan menjelaskan teoris Replikasi DNA yang mana dulu syekali So Pasti kita belum lahir 😃 pada tahun 1958 ada tiga hipotesis replikasi DNA yaitu Semikonservatif, Konservatif dan Dispersif. Hipotesis pertama adalah Semikonservatif yang dikemukakan oleh Watson dan Crick. Setiap molekul untai ganda DNA anakan terdiri atas satu untai tunggal DNA induk dan satu untai tunggal DNA hasil sintesis baru (Yuwono,2005). Hipotesis kedua dikenal sebagai model replikasi Konservatif molekul DNA untai ganda induk tetap bergabung sedangkan kedua untai DNA anakan terdiri atas molekul hasil sintesis baru (Yuwono,2005). Hipotesis ketiga yaitu Dispersif model replikasi ini bahwa molekul DNA induk mengalami fragmentasi sehingga DNA anakan terdiri atas campuran molekul lama yang berasal dari DNA induk dan molekul hasil sintesis baru (Yuwono,2005).

Gambar 2. Model-model replikasi DNA

Pada tahun 1958 Matthew Meselson dan Franklin Stahl berhasil menunjukkan secara empiris dengan menggunakan isotop 15N dan 14N mereka menguji ketiga hipotesis tersebut dan sebagai hasilnya model replikasi yang teruji secara eksperimental adalah semikonservatif.

Gambar 3. Percobaan Matthew Meselson dan Franklin Stahl

Pada saat permulaan replikasi dimulai pada tempat-tempat khusus yang disebut pangkal replikasi (origin of replication). Pada kromosom eukariot yang memiliki molekul DNA yang sangat panjang maka pangkal replikasi dimulai dari tempat-tempat spesifik di mana kedua untai DNA induk membentuk gelembung replikasi. Adanya peristiwa gelembung replikasi ini ditemukan oleh Elizabeth Gyurasist dan R.B. Wake (Yuwono,2005).

Gambar 4. Gelembung replikasi

Mula-mula double heliks DNA dibuka menjadi dua untai oleh enzim helikase dengan bantuan topoisomerase. Pada saat nukleotida-nukleotida berjejer dengan basa-basa komplementer disepanjang untaian pola cetakan DNA, nukleotida-nukleotida tadi ditambahkan oleh polimerase satu persatu ke ujung baru tumbuh dari untai DNA yang baru. Laju pemanjangannya kurang lebih 500 nukleotida per detik pada bakteri dan 50 nukleotida per detik pada sel-sel manusia.

Perlu kita ketahui bersama bahwa DNA merupakan molekul yang terdiri dari dua untaian yang saling berpilin dan berputar satu sama lain dalam bentuk double heliks yang mana tiap-tiap helainya terdiri dari empat basa kimia yang berurutan yang diwakili huruf ACG dan T. Kedua untaian tersebut saling melengkapi satu sama lain artinya dimanapun ada huruf T dalam satu untaian pasti ada huruf A pada untaian yang berlawanan, dan begitu juga huruf C pasti ada G pada untaian lainnya. Nah dan yang tak kalah penting juga setiap helai DNA memiliki ujung orientasi 5' → 3'. karena ada dua untaian DNA cetakan yang arahnya berlawanan maka sintesis kedua untaian DNA juga berlangsung dengan arah geometris, namun semuanya tetap dengan orientasi 5' → 3'. 

Gambar 5. Sintesis Leading strand dan Leaging strand

PENTING !!! Enzim yang berperan penting dalam proses Replikasi DNA

No.	Nama Enzim	Keterangan Fungsi
1	Helikase (DnaB)	Memutuskan ikatan-ikatan hydrogen yang menyatukan kedua untaian DNA sehingga terbentuk garpu/cabang replikasi.
2	Topoisomerase	Mengurangi ketegangan super heliks DNA dengan menciptakan istirahat sementara pada satu atau kedua untai DNA.
3	Primase	Mensintesis DNA primer
		Menghentikan 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 mengkatalis proses polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNA
		Menambahkan 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’ ke 3’
		Hanya bisa menambahkan nukleotida keujung 3’ yang sudah ada, karena itu butuh primer sehingga nukleotida dapat ditambahkan
5	DNA Ligase	Menggabung fragmen-fragmen okazaki (lagging strand) pada proses replikasi
		Menyambung potongan-potongan DNA yang baru disintesis

Berikut adalah tahapan-tahapan dalam proses replikasi :

• Inisiasi, DNA dalam sel-sel eukariot 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 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. Nah garpu replikasi ini terbentuk 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 yang disebut primer.

Gambar 6. Terbentuknya garpu replikasi

• Pembentukan leading strand. Pada replikasi DNA, untaian awal (leading strand) ialah untaian DNA disintesis dengan arah 5'→ 3' secara terus menerus. Pada untaian ini DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara terus menerus, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.
• Pembentukan lagging strand. Apa itu 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 nukleotides dalam sel-sel eukariot. 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'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribinukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen okazaki tersebut sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap.

Gambar 7. Terbentuknya Fragmen Okazaki

Baiklah saatnya kita menyaksikan video bagaimana sih bentuk atau proses replikasi DNA. Duhh pasti sudah gk sabaran kan ? hehheheheeh

selamat menyaksikan 💓

Baiklah teman-teman,, sudah cukup jelas dan insyaallah paham mengenai apa itu Replikasi DNA. OK cukup sampai disini penjelasan kita guisss,, 

sebelum kita berpisah kami ada pantun 

Kalau ada sumur diladang 

Bolehlah kita menumpang mandi.. Asekk

Kalau ada umur yang panjang

Bolehlah kita berjumpa lagi 

😍😍😍 Wassalamualaikum warahmatullahiiwabarokatuh.

See You Next Time 💗💗💗

DAFTAR PUSTAKA

Yuwono, Triwibowo. 2005. Biologi Molekular.  Jakarta. Erlangga

Penulis :

1. Husna Fitri 😉                   : 1700017084

2. M. Agung Faturohman 😃 : 1700017073

3. Elisa Pratiwi 😊                  : 1700017077