REPLIKASI DNA
REPLIKASI DNA
1. Peng Penger erti tian an Repli Replika kasi si
Replik Replikasi asi merupa merupakan kan peristi peristiwa wa sintesi sintesiss DNA (autokatal (autokatalisi isis) s) karena karena DNA mampu mens mensisn isnte tesis sis diri diri sendi sendiri ri.. Repl Replik ikasi asi DNA DNA dapa dapatt terja terjadi di deng dengan an adany adanyaa sinte sintesis sis rant rantai ai nukleotida nukleotida baru dari rantai nukleotida nukleotida lama melalui melalui proses menggunakan menggunakan komplementasi komplementasi pasangan basa untuk menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama, proses yang terjadi terjadi tersebut tersebut dipengaruh dipengaruhii oleh enzim helikase, helikase, enzim polimerase, polimerase, dan ligase (Necel, !!"). Replik Replikasi asi DNA bersi#at bersi#at semikonservatif , yaitu kedua untai tunggal DNA bertindak sebagai sebagai cetaka cetakan n untuk untuk pembua pembuatan tan untai$u untai$unta ntaii DNA baru% seluruh seluruh untai untai tungga tunggall cetakan cetakan dipertahankan dan untai yang baru dibuat dari nukleotida$nukleotida (Necel, !!").
2. Kompo Komponen nen Pentin Penting g dalam dalam Replik Replikasi asi
Replikasi bahan genetik ditentukan oleh beberapa komponen utama yaitu (Amir, dkk , !&!)' &. DNA cetakan, yaitu molekul DNA atau RNA yang akan direplikasi. . Molekul Molekul
deoksiri deoksirionuk onukleot leotida ida,
yaitu aitu dA dA, d d, d* d*,, dan d+ +. Deok Deoksi si
ribonukleotida terdiri atas tiga komponen yaitu basa purin atau pirimidin, gula $karbon (deoksiribosa) dan gugus #os#at. En!im DNA polimerase polimerase, yaitu -. En!im yaitu enzim enzim utama utama yang yang mengka mengkatali talisis sis proses proses polime polimerisa risasi si
nukleotida menjadi untaian DNA. nzim DNA polimerase memiliki #ungsi lain, yaitu mengoreksi DNA yang baru terbentuk, membet membetulk ulkan an setiap setiap kesala kesalahan han replik replikasi asi,, dan memper memperbai baiki ki DNA yang rusak. rusak. Adany Adanyaa #ungsi tersebut menjadikan rangkaian nukleotida DNA sangat stabil dan mutasi jarang terjadi (Desy, (Des y, !&!). !&!). /. En!im primase, yaitu enzim yang mengkatalisis mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA. . nzim nzim pembuk pembukaa ikatan ikatan untai untaian an induk induk,, yaitu yaitu en!im "elikase dan en!im girase. 0. 1oleku 1olekull protei protein n yang yang menstab menstabilk ilkan an untaian untaian DNA yang yang sudah sudah terbuka, terbuka, yaitu yaitu protei protein n SS# (single strand binding protein). En!im im DNA ligase ligase, yaitu 2. En! yaitu suatu suatu enzim enzim yang yang ber#un ber#ungsi gsi untuk untuk menyam menyambun bung g #ragmen #ragmen$$
#ragmen DNA
$. Mode Modell Repl Replik ikas asii
%amar 1. iga kemungkinan terjadinya replikasi DNA (ray, !!3)
Ada - cara terjadinya replikasi DNA dalam sel eukariot, yaitu (Desy, !&!)' 1. Model konser&ati' , yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, ber#ungsi sebagai
cetakan untuk dua rantai DNA baru. Replikasi ini mempertahankan molekul dari DNA lama dan membuat membuat molekul molekul DNA baru (Desy, (Desy, !&!). ada replikasi konser4ati# konser4ati# seluruh seluruh tangga tangga berpil berpilin in DNA awal tetap tetap diperta dipertahan hankan kan dan akan akan mengara mengarahka hkan n pemben pembentuk tukan an tang tangga ga berp berpil ilin in baru baru.. ada ada replik replikas asii semik semikon onser ser4a 4ati ti## tang tangga ga berp berpili ilin n meng mengala alami mi pembukaan terlebih dahulu sehingga kedua untai polinukleotida akan saling terpisah. Namun, masing$masing untai ini tetap dipertahankan dan akan bertindak sebagai cetakan (tem (templ plat ate) e) bagi pembentukan untai polinukleotida baru. 5ementara itu, pada replikasi disp dispers ersi# i# kedu keduaa unta untaii poli polinu nukl kleo eoti tida da meng mengala alami mi #ragm #ragmen entas tasii di sejum sejumlah lah tempa tempat. t. 6emudian, #ragmen$#ragmen polinukleotida yang terbentuk akan menjadi cetakan bagi #ragmen nukleotida baru sehingga #ragmen lama dan baru akan dijumpai berselang$seling di dalam tangga berpilin yang baru (5usanto, !!3). 2. Model semikonser&ati' , yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis
dengan prinsip komplementasi pada masing$masing masing$mas ing rantai DNA lama. Akhirnya Akhirnya dihasilkan dua rantai DNA baru yang masing$masing mengandung satu rantai cetakan molekul DNA lama dan satu rantai baru hasil sintesis (Desy, !&!). $. Model del dis disper persi' si' , yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai
cetakan untuk sintesis rantai DNA baru. 7leh karena itu, hasil akhirnya diperoleh rantai DNA DNA lama lama dan dan baru baru yang yang terse terseba barr pada pada ranta rantaii DNA DNA lama lama dan dan baru baru.. Repl Replik ikasi asi ini ini menghasilkan dua molekul DNA lama dan DNA baru yang saling berselang$seling pada setiap untai(Desy, untai(Des y, !&!). !&!).
8ipotesa 9atson :*rick mengusulkan bahwa tiap untaian sulur ganda DNA digunakan sebagai sebagai suatu cetakan bagi replikasi replikasi DNA keturunan keturunan atau anak yang bersi#at bersi#at komplemente komplementer. r. Dengan cara ini, dua dupleks keturunan molekul : molekul DNA yang sama dengan DNA induk induk akan akan terben terbentuk tuk,, masing masing : masing masing mengan mengandun dung g satu untaian untaian utuh utuh dari DNA induk. induk. 8ipote 8ipotesis sis ini telah telah dibukt dibuktika ikan n dalam dalam percob percobaan aan yang yang cermat cermat dilaku dilakukan kan oleh oleh 1atthe 1atthew w 1eselson dan ;ranklin 5tahl pada tahun &"2. 1ereka membutuhkan sel : sel E.coli selama E.coli selama beberapa generasi pada medium dengan ammonium klorida (N8 /*l) digunakan digunakan sebagai sebagai sumber nitrogen satu : satunya yang mengandung & N, isotop nitrogen lebih berat daripada ( &/ N) DNA normalnya. 1eskipun ini hanya merupakan perbedaan kecil, keci l, campura DNA ( & N) berat dan (&/ N) ringan Di dalam larutan sesium klorida pekat dapat dipisah dipisahkan kan dengan dengan sentri# sentri#uga ugasi. si. 5esium 5esium klorid kloridaa diguna digunakan kan karena karena larutan larutan moleku molekull ini menunjukkan menunjukkan berat jenis yang mendekati mendekati DNA. ?ila suatu larutan *s*l disentri#uga disentri#ugasi si untuk waktu waktu yang yang lama pada pada kecepat kecepatan an tinggi tinggi,, larutan larutan tersebu tersebutt mencap mencapai ai suatu suatu keseimb keseimbang angan an dengan dengan *s*l *s*l memben membentuk tuk gradie gradient nt densita densitass yang yang berkes berkesinam inambun bungan gan.. 7leh 7leh karena karena gaya gaya sedimentasi, konsentrasi *s*l pada dasar tabung lebih tinggi dan karena itu, larutan menjadi lebih pekat daripada di bagian atas. 5pesimen DNA yang dilarutkan di dalam *s*l akan mencapai posisi keseimbangan pada tabung dimana densitasnya akan setara dengan larutan *s*l. 6arena (& N) DNA sedikit s edikit lebih le bih pekat daripada (&/ N) DNA, (& N) DNA akan a kan mencapai posisi keseimbangan yang lebih rendah pada gradient *s*l daripada ( &/ N) DNA (@ehninger, et.al., !!). 1eselson dan 5tahl memindahkan sel : sel E.coli sel E.coli yang yang tumbuh pada media & N, dimana selu seluru ruh h unta untaia ian n DNA DNA menj menjad adii
N sehingga mencapai sebanyak dua kalinya. DNA kemudian diisolasi dari sel : sel dan
densitasnya dianalisa dengan prosedur pengendapan yang telah disebutkan di atas. DNA hanya membentuk suatu pita tunggal pada gradient *s*l pada pertengahan densitas antara DNA
yang %amar 2. 8asil eksperimen 1eselson dan 5tahl untuk menentukan replikasi DNA yang terjadi di alam (ray, !&!) !&!) ?ila ?ila sel : sel dibiarka dibiarkan n mening meningkat kat lagi dua kali kali jumlah jumlah pada media &/ N, DNA yang diisol diisolasi asi memperl memperliha ihatka tkan n dua pita, pita, satu satu menunj menunjukk ukkan an densit densitas as yang yang setara setara dengan dengan DNA ringan yang normal dan lainnya menunjukkan densitas DNA baru yang terlihat setelah sel pertama jumlahnya mejadi dua kali, 1eselson dan 5tahl dengan demikian tiba pada kesimpulan bahwa tiap dupleks DNA keturunan pada dua generasi sel : sel mengandung satu untaian induk dan satu untaian yang baru dibuat, tepat dengan pernyataan hipotesis 9atson$ *ric *rick. k. eni eniss repl replik ikas asii ini ini dise disebu butt semikonser&ati' , kare karena na hany hanyaa satu satu unta untaia ian n indu induk k diperta dipertahan hankan kan pada pada tiap DNA keturuna keturunan. n. engam engamata atan n mereka mereka dengan dengan jelas jelas meniad meniadakan akan replikasi konser4ati#, dimana satu dupleks DNA keturunan mempunyai dua untaian baru. 8al ini ini juga juga meni meniad adak akan an suatu suatu meka mekani nism smee disp disper ersi# si# dima dimana na tiap tiap unta untaia ian n ketu keturu runa nan n DNA DNA mengandung potongan pendek dari kedua induk da DNA baru yang bergabung bersama secara acak (@ehninger, et.al., !!).
(. )a"apa "apan n Rep Repli lika kasi si
roses replikasi dalam molekul DNA dimulai pada suatu titik yang disebut dengan Origin of Replication (7ri). Replication (7ri). ada titik ini, DNA akan membentuk seperti gelembung kecil, dimana ikatan hidrogen antara basa$basa terputus dan pasangan basanya terpisah. 8eliks mulai membuka uliran (1a, et.al., &""3). ahapan ahapan replikasi DNA pada sel eukariot adalah a dalah sebagai berikut (Anonymous &, !&&)'
&. ahapa ahapan n pertama pertama (inisias (inisiasi) i) dalam dalam proses replikas replikasii DNA terjad terjadii adalah adalah pemutus pemutusan an ikatan ikatan hidrog hidrogen en antara antara basa$ba basa$basa sa nitrog nitrogen en dari dari dua untai untai yang yang antipa antiparale ralel. l. emutu emutusan san ikatan ikatan tersebut terjadi pada rantai yang kaya akan ikatan A$. 8al tersebut dikarenakan ikatan antara adenin dan timin yang hanya merupakan ikatan rangkap dua, sedangkan pada ikatan antara sitosin dan guanin adalah ikatan rangkap tiga. 8elikase adalah enzim yang ber#ungsi untuk untuk membuka membuka untai ganda ganda DNA. itik itik awal dimana dimana terjadinya terjadinya splitting disebut disebut sebagai origin of replication. replication. 5truktur yang dihasilkan disebut dengan Replication Fork .
ahap pemutusan ikatan hydrogen pada basa : basa nitrogen %amar $. ahap . 5alah satu hal hal penting penting dalam tahapan tahapan replikasi replikasi DNA adalah adalah pengikat pengikatan an primase RNA RNA pada pada titik awal rantai induk -B$B. rimase RNA dapat menarik nukleotida RNA yang berikatan dengan dengan nukleo nukleotid tidaa DNA dari untai untai -B$B -B$B dikarenak dikarenakan an ikatan ikatan hidrog hidrogen en antar antar basany basanya. a. Nukleotida RNA adalah primer ( starter ) untuk ikatan nukleotida DNA.
%amar (. ahap pembentukan RNA primer
-. ahapan ahapan elonga elongasi si berbeda berbeda untuk untuk cetakan cetakan B$-B dan -B$B, -B$B, yaitu' yaitu' a. *eta *etaka kan n B$ B$-B *etakan B$-B disebut sebagai leading strand karena DNA polimerase C dapat membaca cetakan dan secara kontinu menambah nukleotida(komplemen dari cetakan nukleotida, sebagai contoh adenin berlawanan dengan timin).
b. *etakan -B$B *etakan -B$B tidak dapat dibaca dengan DNA polimerase C. Replikasi dari cetakan ini rumit rumit dan DNA barunya barunya disebu disebutt lagging strand . ada ada laggin lagging g strand strand RNA primase menambah lebih banyak RNA primer. DNA polimerase C membaca cetakan. arak antara dua RNA primer disebut sebagai fragmen sebagai fragmen Okazaki. Okazaki.
%amar *. ahap pembentukan leading strand dan lagging strand
%amar +. ;ragmen 7kazaki
RNA primer penting untuk DNA polimerase C berikatan dengan nukleotida pada bagian ujung -B. ntai baru dielongasi dengan mengikat lebih banyak DNA nukleotida. /. ada lagg laggin ing g stra strand nd DNA DNA oli olime meras rasee E $ ekso eksonu nukl klea ease se memba membaca ca #ragm #ragmen en dan dan memindahkan RNA rimer. arak didekatkan dengan adanya pengaruh DNA polymerase (men (menam amba bahk hkan an nukl nukleo eoti tida da komp komple leme ment nter er pada pada jara jarak k ters terseb ebut ut)) dan dan DNA DNA liga ligase se (menambahkan #os#at pada gap antara #os#at dan gula).
%amar ,. ahap ahap pembacaan #ragmen oleh DNA polimerase E$eksonuklease
. @angkah @angkah terakhir terakhir dari tahapan tahapan replikasi replikasi DNA adalah adalah terminasi. terminasi. ah ahapan apan ini terjadi terjadi ketika DNA polymerase mencapai titik akhir untai. 6ita dapat dengan mudah memahami bahwa pada akhir tahapan lagging strand , ketika RNA primer dipindahkan tidak mungkin bagi DNA polymerase untuk mengisi kekosongan tersebut (karena tidak ada primer). 5ehingga, ujung dari untai induk dimana primer terakhir tidak direplikasi. jung dari DNA linear terdiri dari DNA noncoding yang berulang : ulang dan disebut telomere. 5ebagai hasilnya, bagian dari telomere dipindahkan pada tiap siklus replikasi DNA. 0. Replikasi Replikasi DNA tidak sempurna sempurna sebelum sebelum terjadi terjadi mekanisme mekanisme perbaikan perbaikan terhada terhadap p kesalahan$ kesalahan$ kesa kesala laha han n yang yang mung mungki kin n terj terjad adii sela selama ma repl replik ikas asi. i. nzi nzim m sepe sepert rtii nukl nuklea ease se akan akan memindahkan nukleotida yang salah dan DNA polimerase akan mengisi kekosongan (gap) tersebut.
%amar -. DNA hasil replikasi
Pementukan leading strand
ada ada repl replik ikasi asi DNA, untaia untaian n pengawal pengawal (leading leading strand ) ialah ialah unta untaian ian DNA DNA yang yang disintesis dengan arah FG-F secara berkesinambungan. ada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung -F$78 bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi (Necel, !!").
Pementukan lagging strand
Lagging strand str and ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan berseberangan dengan leadi leading ng stra strand nd pada garpu replikasi. ntaian ini disintesis dalam segmen$segmen yang dise diseb but fragmen Okazaki. Okazaki. ada ada unta untaia ian n ini, ini, prim primase ase memben membentu tuk k prim primer er RNA. RNA. DNA DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus 78 -F bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah FG-F. ;ragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase 8 dan DNA olimerase E) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan #ragmen$#ragmen 7kazaki tersebut sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap (Necel, !!"). %arpu replikasi
+arpu replikasi atau cabang replikasi (replication (replication fork ) ialah struktur yang terbentuk ketika ketika DNA bereplika bereplikasi. si. +arpu replikasi ini dibentuk dibentuk akibat enzim helika helikase se yang memutus ikatan$ikatan ikatan$ikatan hidrogen yang menyatukan menyatukan kedua untaian untaian DNA, membuat terbukanya terbukanya untaian untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing$masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. 1asingmasing cabang tersebut menjadi HcetakanH 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 disebut primer (Necel, (Necel, !!"). DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida dalam hal ini, deoksiribonukleotida ke ujung -F$hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru (DNA HanakH) disintesis dari arah FG-F, sedan sedangk gkan an DNA DNA polim polimera erase se berg bergera erak k pada pada DNA DNA Hind Hinduk ukHH deng dengan an arah arah -FG -FGF. F. Namu Namun n demikian, demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu replikasi replikasi berorientasi berorientasi -FGF, sementara untaian lainnya berorientasi FG-F, dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah FG-F. 7leh karena itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut (Necel, !!").
*. Replik Replikasi asi DNA pada pada Sel Sel Eukar Eukariot iot
ada eukariot, proses proses replikasi replikasi DNA adalah sama dengan replikasi dari bakteri atau DNA prokariotik dengan beberapa modi#ikasi kecil. ada eukariot, molekul DNA lebih besar
daripada daripada di prokariot prokariot dan tidak melingkar, melingkar, juga banyak tempat untuk memulai replikasi (Anonymous, !&&). ada eukariot replikasi DNA hanya terjadi pada #ase 5 di dalam inter#ase. ntuk memasuki #ase 5 diperlukan regulasi oleh sistem protein kompleks yang disebut siklin dan kinase tergantung siklin atau cyclin$dependent protein kinases (*D6s), yang akan diakti4asi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapai permukaan sel. ?eberapa *D6s akan melakukan #os#orilasi dan mengakti#kan protein$protein yang diperlukan untuk inisiasi pada masing$ masing 7RE. ?erhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, #ork replikasi pada eukariot bergerak hanya dengan kecepatan ! pb tiap detik. 5ebelum melakukan penyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada #ork replikasi sehingga gerakan #ork replikasi akan diperlambat menjadi sekitar ! pb tiap detik. Dengan kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekit sekitar ar -! hari hari untu untuk k meny menyali alin n mole moleku kull DNA DNA krom kromos osom om pada pada keba kebany nyak akan an mama mamali lia. a. 5ederetan 5ederetan sekuens tandem yang terdiri dari ! hingga hingga ! replikon mengalami mengalami inisiasi secara bersamaan pada waktu tertentu selama #ase 5. Deretan yang mengalami inisiasi paling awal adalah eukromatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalah heterokromatin (5usanto, !!3). DNA DNA sent sentro romi mirr dan dan telo telomi mirr bere berepl plik ikas asii pali paling ng lamb lambat at.. ola ola sema semaca cam m ini ini mencerminkan mencerminkan aksesibilitas aksesibilitas struktur struktur kromatin kromatin yang berbeda$beda berbeda$beda terhadap terhadap #aktor inisiasi. 5eperti halnya pada prokariot, satu atau beberapa DNA helikase dan 55? yang disebut dengan protein replikasi A atau replication protein A (R$A) diperlukan untuk memisahkan kedua untai DNA (5usanto, !!3). roses replikasi DNA eukariot sama dengan replikasi DNA prokariotik kecuali untuk aspek$aspek dibawah ini (Anonymous -, !&&)' &. DNA DNA euka eukari riot ot memp mempun uny yai bebe bebera rapa pa temp tempat at
- F dan sintesis primer pada
lagging strand kemudian diperpanjang dengan multisubunit DNA polymerase. olimerase DNA J mengoreksi akti4itas eksonuklease -B
B dan dan melaksanakan keduanya dan sintesis
lagging lagging strand dalam suatu kompleks kompleks bakteri bakteri dimer DNA polimerase polimerase EEE. K polimerase polimerase DNA menghilangkan menghilangkan #ragmen utama dari 7kazaki pada @agging strand. olimerase olimeras e DNA L bertanggung jawab untuk replikasi DNA mt.
-. elomere elomere,, struktur struktur di ujung kromosom kromosom eukariotik eukariotik linear, linear, terdiri dari banyak banyak salinan salinan tandem urut urutan an olig oligon onuk ukleo leoti tida da pend pendek ek deng dengan an M+y M+y dala dalam m satu satu untai untai dan dan *yAM *yAM di untai untai komp komplem lemen enter ter,, di mana mana M dan dan y bias biasany anyaa dala dalam m rentan rentang g & sampa sampaii /. elome lomeras rasee mengandung RNA yang ber#ungsi sebagai template untuk sintesis untai M+y dari telomer. 6omponen 6omponen protein dari telomerase telomerase bertindak bertindak sebagai re4erse transkripsi transkripsi selular untuk sintesis RNA dan DNA. 5etelah perpanjangan untai M+y oleh telomerase, pelengkap untai *yAM disintesis oleh DNA polimerase polimerase selular, dimulai dengan sebuah primer RNA.
+. Replik Replikasi asi DNA pada pada Sel Sel Prok Prokari ariot ot
5uatu 5uatu kromos kromosom om mengan mengandun dung g satu moleku molekull DNA yang biasany biasanyaa sangat sangat besar, besar, misalnya beberapa kromosom bakteri tersusun oleh sebanyak / M &! 0 pasang basa. 5elain itu dalam banyak hal, DNA berbentuk tertutup atau struktur lingkar. ?eberapa kromosom bakteri berbentuk linier. 8anya sedikit diketahui mengenai kromosom bakteri bakteri linier (Ngili, !&!). Dari penelit penelitian ian genetik genetikaa telah telah diketa diketahui hui bahwa bahwa inisiasi inisiasi replik replikasi asi terjadi terjadi pada pada sisi sisi tertentu yang disebut sisi inisiasi atau origin o# the chromosome (ori *). rutan nukleotida dalam daerah ini mengikat pada berbagai protein untuk menginisiasi kedua garpu (Ngili, !&!). Replikasi kromosom bakteri bisa dibagi ke dalam tiga tahap' inisiasi, elongasi, dan terminasi. Enisiasi yakni pembentukan garpu$garpu replikasi pada molekul awal. longasi menggambark menggambarkan an perkembang perkembangan an garpu$garpu garpu$garpu ini mengeliling mengelilingii kromosom, kromosom, serentak serentak dengan dengan sintesis DNA atau pertumbuhan rantai. erminasi yakni penggabungan garpu$garpu yang saling mendekati, menghasilkan dua kromosom sempurna yang dapat berpisah satu sama lain (Ngili, !&!). Replikasi kromosom bakteri sepanjang .!!! kb memakan waktu sekitar /! menit dan terjadi dalam seluruh siklus pembelahan bakteri. 1aka, setiap garpu mereplikasikan sekitar ! kb DNA DNA per per meni menit. t. (Dal (Dalam am sel euka eukario riot, t, repl replik ikasi asi DNA DNA terb terbata atass pada pada bagi bagian an sikl siklus us pembelahan sel mitosis yang disebut #ase 5, yang bisa berlangsung selama beberapa jam). @aju replikasi DNA dikoordinasikan dengan laju pembelahan sel. 1aka, kultur bakteri yang tumbuh dalam medium kaya akan memiliki waktu pembentukan yang pendek dan harus menjalankan replikasi kromosom lebih cepat daripada yang ditumbuhkan dalam medium miskin dimana pembentukannya mungkin tiga sampai empat kali lebih lama (Ngili, !&!). 5epert 5epertii diketah diketahui, ui, replik replikasi asi suatu suatu replik replikon on bisa bisa dibagi dibagi ke dalam dalam tiga tiga tahap tahap yakni yakni inisiasi, elongasi, dan terminasi. 5elama #ase elongasi, pertumbuhan rantai DNA berlangsung pada garpy replikasi. Eni adalah tahap yang bagus untuk meneliti beberapa enzim penting dan protein lain yang terlibat dalam replikasi. roses seperti ini yang terjadi dalam bakteri bakter i .coli
adalah yang paling dipahami, dan berman#aat sebagai prototipe untuk sistem lain. ?eberapa enzim dan protein terlibat didalamnya (Ngili, !&!). nzim yang bertanggung bertanggung jawab untuk sintesis rantai DNA baru pada garpu replikasi yakn yaknii enzim enzim DNA DNA polim polimera erase. se. nzim nzim ini ini memak memakai ai unta untaii DNA DNA tung tunggal gal yang yang terb terbuk ukaa gulungannya sebagai templat. erdapat tiga macam DNA polimerase dalam .coli, yakni DNA polimerase E,EE, dan EEE. DNA polimerase E adalah yang paling melimpah, dan DNA polimerase EEE adalah yang paling sedikit. 6edua enzim ini mempunyai peran penting dalam dal am keselur keseluruh uhan an proses proses replik replikasi asi DNA. DNA. erana eranan n polim polimeras erasee EE belum belum diketah diketahui ui dengan dengan jelas jelas (Ngili, !&!). ;ase elongasi dari replikasi DNA dalam bakteri tampak melibatkan banyak enzim dan protein, yang sebagian bergabung dengan kompleks #ungsional terpisah seperti holoenzim DNA polimerase EEE. Enisiasi replikasi juga menggunakan beberapa protein, dan mutasi pada gennya sangat membantu dalam mengidenti#ikasi protein$protein ini (Ngili, !&!). 1utasi yang mempengaruhi replikasi disebut mutasi DNA. ?anyak mutasi yang telah diid diident enti# i#ik ikasi asi pada pada .co .coli li meng mengko kode de untu untuk k berb berbag agai ai prot protei ein n yang yang berk berkai aitan tan deng dengan an pertumbuhan rantai DNA pada garpu replikasi. 5ebagai contoh, gen dna+ mengode untuk primase (protein Dna +). Namun sebagian mengkode protein dengan melibatkan inisiasi siklus replikasi pada ori *. *ontoh untuk gen seperti ini misalnya dnaA, ? dan * (Ngili, !&!). Replikasi Replikasi DNA kromosom kromosom prokariot, prokariot, khususnya khususnya bakteri, bakteri, sangat berkaitan dengan dengan siklu sikluss pert pertum umbu buha hann nnya ya.. Daer Daerah ah ori ori pada pada E. coli, coli, misal misalny nya, a, beris berisii empa empatt buah buah tempa tempatt pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing$masing panjangnya " pb. 5intesis protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi replikasi juga sejalan dengan dengan laju pertum pertumbu buhan han bakteri bakteri.. ada ada laju pertum pertumbuh buhan an sel yang yang sangat sangat tinggi tinggi,, DNA kromosom prokariot dapat mengalami reinisiasi replikasi pada dua ori yang baru terbentuk, sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir. Akibatnya, sel$sel hasil pembelahan akan menerima kromosom yang sebagian telah bereplikasi (Ngili, !&!). rotein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas -! hingga /! buah molekul, yang masing$masing akan terikat pada molekul A. Daerah ori akan mengelilingi kompleks kompleks DnaA$A DnaA$A tersebut. tersebut. roses roses ini memerlukan memerlukan kondisi kondisi superkoiling superkoiling negati# DNA (pilin (pilinan an kedua kedua untai untai DNA berbalik berbalik arah sehing sehingga ga terbuka terbuka). ). 5uperk 5uperkoil oiling ing negati# negati# akan akan menyeb menyebabk abkan an pembuk pembukaan aan tiga sekuen sekuenss repetit repetiti# i# sepanja sepanjang ng &- pb yang yang kaya kaya dengan dengan A sehingg sehinggaa memun memungki gkinka nkan n terjadi terjadiny nyaa pengik pengikatan atan protei protein n Dna?, Dna?, yang yang merupa merupakan kan enzim enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi A hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan memisahkannya (Ngili, !&!).
ntai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi oleh protein pengikat untai tunggal atau single$stranded binding protein (55?) untuk melindungi DNA untai tunggal dari kerusakan kerusakan #isik dan mencegah mencegah renaturasi. renaturasi. nzim DNA primase primase kemudian kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer yang pendek untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah. Agar replikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain Dna?. 8al ini karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa superkoiling positi#. 5uperkoiling negati# yang terjadi secara alami ternyata tidak cukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu yaitu topo topois isom omera erase se tipe tipe EE yang yang diseb disebut ut deng dengan an DNA DNA giras girase. e. nzim nzim DNA DNA giras girasee ini ini merupa merupakan kan target target seranga serangan n antibio antibiotik tik sehingg sehinggaa pember pemberian ian antibi antibioti otik k dapat dapat mencega mencegah h berlanjutnya replikasi DNA bakteri (Ngili, !&!). 5epert 5epertii telah telah dijelas dijelaskan kan di atas, atas, replik replikasi asi DNA terjadi terjadi baik baik pada pada untai untai pengar pengarah ah maupun maupun pada untai tertinggal. tertinggal. ada untai tertinggal tertinggal suatu kompleks kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan inter4al &.!!! hingga .!!! basa. rimosom terdiri atas helikase DNA ? dan DNA primase (Ngili, !&!). rimer rimer baik baik pada pada untai untai pengar pengarah ah maupun maupun pada pada untai untai terting tertinggal gal akan akan mengal mengalami ami elong elongasi asi deng dengan an bant bantua uan n holo holoen enzim zim DNA DNA polim polimera erase se EEE. EEE. 6omp 6omplek lekss mult multisu isubu buni nitt ini ini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah dan separuh lainnya bekerja pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada kedua untai akan berjalan dengan kecepatan yang sama.1asing$masing bagian dimer pada kedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang mempunyai #ungsi polimerase polimeras e sesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai #ung #ungsi si peny penyun untin tinga gan n beru berupa pa ekso eksonu nukl kleas easee -B:B -B:B.. 5elai 5elain n itu, itu, terd terdap apat at subu subuni nitt b yang yang menempelkan polimerase pada DNA (Ngili, !&!). ?egitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase EEE, mereka akan segera dibuang dan celah yang ditimbulkan oleh hilangnya primer tersebut diisi oleh DNA polimerase E, yang mempunyai akti4itas polimerase B: -B, eksonuklease B : -B, dan eksonuk eksonukleas leasee penyunt penyunting ingan an -B : B. kson ksonukl uklease ease B$-B B$-B membua membuang ng primer primer,, sedang sedangkan kan polimerase akan mengisi celah yang ditimbulkan. diti mbulkan. Akhirnya, #ragmen$#ragmen 7kazaki akan dipersatukan oleh enzim DNA ligase. 5ecara in 4i4o, dimer holoenzim DNA polimerase EEE dan primosom diyakini membentuk kompleks berukuran besar yang disebut dengan replisom. Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan "!! pb tiap detik (Ngili, !&!). 6edua garpu replikasi akan bertemu kira$kira pada posisi &3!* dari ori. Di sekitar daerah ini terdapat sejumlah terminator yang akan menghentikan gerakan garpu replikasi. erminator tersebut antara lain berupa produk gen tus, suatu inhibitor bagi helikase Dna?.
6etika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masih menyatu. emisahan dilakukan oleh oleh enzim enzim topo topois isom omera erase se EO. EO. 1asin 1asing$ g$ma masin sing g ling lingka karan ran hasil hasil repli replikas kasii
kemu kemudi dian an
disegregasikan ke dalam kedua sel hasil pembelahan (Ngili, !&!).
,. Peredaa Peredaan n Replikasi Replikasi DNA DNA pada pada Sel Eukari Eukariot ot dan Prok Prokario ariott )ael 1. erbedaan Replikasi DNA pada 5el ukariot dan rokariot (Amir, dkk., !&!) EKARI/) Replikasi DNA terjadi di nukleus Replikasi DNA terjadi pada #ase 5 (#ase
PR/KARI/) Replikasi DNA terjadi di protoplasma Replikasi terjadi pada semua #ase dalam siklus
sintesis) dalam #ase inter#ase pada siklus sel erdapat e rdapat macam DNA polimerisasi yang
sel erdapat e rdapat - macam DNA polimerisasi yang
terlibat dalam proses replikasi erdapat banyak titik awal replikasi (ori)
terlibat dalam proses replikasi itik awal replikasi (ori) lebih sedikit dibanding
ergerakan garpu replikasi pada replikasi
eukariot ergerakan garpu replikasi pada replikasi
eukariot bergerak lebih lambat
prokariot bergerak lebih cepat dibanding pada pada eukariot
5elanjutnya gelembung replikasi akan
Replikasi terjadi kedua arah. 5elanjutnya
bertemu, dan sintesis DNA anak selesai
gelembung replikasi akan bertemu, dan sintesis DNA anak selesai
DA0)AR PS)AKA
Amir,
;.
1.%
1alik,
A.%
Darmawati%
;ikri
R.
1.,
!&!,
R@E6A5E
DNA,
http'PPwww.scribd.comPdocP--!&-PReplikasi$Dna, diakses pada tanggal 1aret !&&
Anonymous&, !& !&&, 5 5 7; DNA DNA R@E* @E*A AE7N, E7N, http'PPwww.dnareplication.in#oP stepso#dnareplication.php,, diakses pada tanggal 1aret !&& stepso#dnareplication.php
Anonymous, !& !&&, R@ R@E* E*A AE7N E7N DNA DNA 6A 6AR RQ7, 7,
http'PPwww.molecular$plant$
biotechnology.in#oPDNA$r, biotechnology .in#oPDNA$r,eplication$and$repairPeukaryotic$DNA$replication eplication$and$repairPeukaryotic$DNA$replication,, diakses diakses tangga tanggall 1aret !&&
Anonymous-, !&&, !&&, DNA R@E*A R@E*AE7N EN R76ARQ R76ARQ75 75 AND AND 6ARQ 6ARQ75 75,, http'PPwww.tutor4ista.comPbiologyPdna$replication$in$prokaryotes$and$eukaryotes,, diakses http'PPwww.tutor4ista.comPbiologyPdna$replication$in$prokaryotes$and$eukaryotes tanggal 1aret !&&
unaidi, unaidi, 9., 9., !!", !!", R@E6A5E R@E6A5E DNA, http'PPmeckzozp.blogspot.comP!!"P!&Preplikasi$dna$ html,, diakses pada tanggal 1aret !&& html
@ehninger, A.@.% Nelson, D.@. and *oM, 1.1., !!, @8NEN+RB5 REN*E@5 7; ?E7*81E5RQ, 98 ;reeman, @td., New Qork
Necel, !!", DNA dan RNA, www.scribd.comP www.scribd.comPdocP-/2 docP-/2!"PDNA !"PDNA dan RNA , diakses pada tanggal 1aret !&&
Ngili, Q. Q., !&!, ?E76E1EA DA5AR, enerbit Rekayasa 5ains, ?andung ?andung
ray, ray, @.A., !!3, !!3, 51E$*7N5 51E$*7N5RO ROA AEO DNA R@E*A R@E*A E7N' 1eselson 1eselson and 5tahl, 5tahl, http'PPwww.nature.comPscitablePblogPgreen$science,, diakses pada tanggal / 1aret !&& http'PPwww.nature.comPscitablePblogPgreen$science
5ara 5arasw swat ati, i, D., D., !&! !&!,, 5?5 5?5 AN5E N5E +N +NE E6A 6A,,
http'PPsubstansigenetika.netPwpPtagP$
replikasi$dna,, diakses pada tanggal 1aret !&& replikasi$dna
5usanto, A.8., !!3, ?A? EO R@E6A5E DNA, http'PPbiomol.wordpress.comPbahan$ajarPreplikasiP http'PPbiomol.wordpress.comPbahan$ajarPreplikasiP,,
diakses tanggal 1aret 1ar et !&&
