Sandi Danar Cynthia Sari 130331811100 S2 – Pendidikan Pendidikan Kimia Kelas B
SOAL LATIHAN Replikasi dan PCR
1. Apa yang dimaksud dengan istilah-istilah berikut, jika perlu beri contohnya: No a.
Istilah Ekspresi gen
Pengertian rangkaian proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa urutan basa pada pada DNA DNA atau RNA) atau RNA) menjadi protein menjadi protein proses penggandaan rantai ganda DNA. Replikasi Replikasi berfungsi agar proses pembentukan protein tidak terhenti karena tidak ada pengurangan jumlah DNA.
b.
Replikasi DNA
c.
Transkripsi
proses penyalinan “teks” DNA “teks” DNA menjadi RNA (transkripsi menghasilkan mRNA). Transkripsi berfungsi untuk membantu terbentuknya terbentuknya asam amino pada proses translasi karena asam amino dibawa oleh tRNA sehingga kodon untuk mencetak asam amino juga harus berbahasa RNA.
d.
Translasi
e.
ORI (Origin of Replication)
proses penerjemahan kodon/urutan nukleotida kodon/urutan nukleotida pada pada molekul mRNA molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida suatu polipeptida atau protein. atau protein. Translasi berfungsi untuk penyusunan asam-asam amino sehingga dapat membentuk protein yang akan digunakan untuk metabolisme tubuh. Posisi pengikatan enzim helikase yang mengikat struktur untai ganda DNA sebagai titik awal replikasi. Pada prokariotik hanya terdapat 1 ORI, sedangkan pada eukariotik terdapat lebih dari satu juta ORI.
f.
Fragmen OKAZAKI
g.
Topoisomerase
h.
Helikase
DNA pendek DNA pendek berbentuk fragmen (bagian-bagian) dalam proses replikasi proses replikasi DNA pada DNA pada bagian untaian bagian untaian DNA lambat (lagging strand ). ). Panjang fragmen Okazaki berkisar dari ratusan sampai ribuan nukleotida, tergantung nukleotida, tergantung jenis selnya. Enzim yang berfungsi untuk membantu helicase untuk u ntuk memotong untaian DNA dengan mengurangi tegangan untaian ganda DNA. Pada prokariotik, topoisomerase dikenal dengan sebutan girase DNA Enzim yang berfungsi untuk memutuskan ikatanikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA sehingga terbentuk garpu/cabang replikasi.
No i.
Istilah DNA polimerase
Pengertian enzim penting dalam replikasi DNA maupun dalam reparasi DNA. DNA polimerase merupakan sebuah enzim yang mengkatalisasi reaksi polimerisasi deoksiribonukleotida menjadi rantai DNA, dengan kata lain enzim ini mengkatalisasi reaksi pembentukan DNA. DNA polimerase membaca rantai DNA utuh sebagai cetakan dan menggunakannya untuk membentuk rantai baru.
j.
Ligase
k.
Primase
Enzim yang berfungsi untuk menggabungkan fragmen-fragmen Okazaki pada untaian pengantara. Enzim Ligase DNA dapat membentuk ikatan fosfodiester antara gugus 3’-fosfat pada ujung DNA yang mengalami pemanjangan dan gugus 5’ -hidroksil fragmen okazaki yang baru dibuat. bagian dari agregat protein yang disebut primeosome. Enzim ini berfungsi menempelkan primer RNA pendek ke untai tunggal/ single-stranded DNA untuk bertindak sebagai pengganti 3'OH bagi DNA polymerase sebagai tempat darimana memulai sintesis.
l.
PCR
merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. DNA dapat dihasilkan dalam jumlah besar dengan waktu relatif singkat sehingga memudahkan berbagai teknik lain yang menggunakan DNA. Penerapan PCR banyak dilakukan di bidang biokimia dan biologi molekular karena relatif murah dan hanya memerlukan jumlah sampel yang kecil.
2. Jelaskan: a. Mengapa dalam replikasi DNA terjadi fragmen OKAZAKI Karena sintesis DNA akan selalu bergerak dengan arah 5’ → 3’. Untai DNA awal (leading strand ) dibaca dari ujung 5’ ke 3’ maka sintesisnya dapat dilakukan secara kontinu, sedangkan untaian DNA lambat merupakan anti parallel dari untaian DNA awal yang memiliki arah berkebalikan (ujung 3’ ke 5’) maka sintesis tidak dapat dilakukan secara kontinu melainkan dibuat fragmen-fragmen agar sintesis DNA dapat terjadi serentak. Fragmen DNA pendek yang terbentuk pada akhirnya akan disampung dengan enzim DNA ligase sehingga membentuk unit yang utuh. b. Buktikan dengan suatu contoh bahwa replikasi suatu DNA untai ganda akan menghasilkan 2 untai DNA untai ganda yang persis sama dengan DNA awal
Proses replikasi dimulai ketika enzim DNA polimerase memisahkan dua untai DNA heliks ganda, seperti ritsleting terbuka. Kemudian, setiap untai DNA yang “lama” akan berfungsi sebagai cetakan yang menentukan urutan nukleotida di sepanjang untai DNA komplementer baru yang bersesuaian dengan cara mendeteksi basa komplemennya. Setelah mendapatkan pasangan yang sesuai, nukleotida yang baru tersebut disambung satu sama lain untuk membentuk tulang punggung gula-fosfat untai DNA yang baru. Jadi, setiap molekul DNA terdiri atas satu untai DNA “lama” dan satu untai DNA “baru”. Sekarang, terdapat dua molekul DNA yang sama persis dengan satu molekul DNA induk. Enzim DNA polimerase memiliki fungsi lain, yaitu mengoreksi DNA yang baru terbentuk, membetulkan setiap kesalahan replikasi, dan memperbaiki DNA yang rusak. Adanya fungsi tersebut menjadikan rangkaian nukleotida DNA sangat stabil dan mutasi jarang terjadi. 3. Dengan bukti percobaan yang bagaimana dapat disimpulkan bahwa replikasi DNA bersifat Semikonserfatif, bukan konservatif Dengan Percobaan Meselson-Stahl dapat disimpulkan bahwa replikasi DNA bersifat Semikonserfatif, bukan konservatif. Pada tahun 1958 Matthew Meselson dan Franklin Stahl berhasil menunjukkan secara empiris bahwa replikasi DNA berlangsung dengan mekanisme secara semikonservatif. Meselson dan Stahl melakukan eksperimen untuk mengetahui mekanisme replikasi DNA dengan menggunakan bakteri Escherichia coli. Pertama kali, bakteri E.coli ditumbuhkan dalam medium yang mengandung nitrogen “berat” yaitu isotop 15 N selama beberapa generasi. Dengan cara demikian maka molekul DNA induk mempunyai label berupa isotop berat sehingga molekulnya mempunyai densitas yang lebih tinggi dibanding DNA normal. Sel -sel yang molekul DNA-nya sudah berlabel tersebut kemudian dipindahkan ke medium baru yang mengandung isotop nitrogen yang “ringan“, yaitu 14 N. Pada selang waktu tertentu setelah dipindahkan ke medium baru, sampel sel dipanen dan DNA-nya diisolasi. DNA hasil isolasi tersebut kemudian disentrifugasi dengan ultrasentrifugasi gradien CsCl untuk menentukan densitas molekul DNA-nya. Pada pengukuran densitas DNA yang diisolasi pada generasi pertama diketahui bahwa semua DNA mempunyai densitas molekul hibrid, yaitu densitas yang dihasilkan oleh gabungan molekul DNA yang mengandung 15 N dan 14 N. Sebelum dipindahkan ke medium yang mengandung 14 N ( yaitu generasi ke 0), kedua untaian DNA induk mengandung isotop 15 N. Pada generasi kedua, densitas molekul DNA terdiri atas dua kelompok yaitu yang mempunyai densitas molekul hibrid dan yang mempunyai densitas lebih rendah dibanding dengan densitas molekul hibrid. Kelompok kedua tersebut terdiri atas molekul DNA yang kedua untaiannya mengandung isotop 14 N. Hasil eksperimen Meselson dan Stahl tersebut menunjukkan bahwa molekul DNA anakan terdiri atas satu untai DNA induk dan satu untai DNA hasil sintesis baru sehingga sesuai dengan model replikasi secara semikonservatif. Hasil eksperimen tersebut kemudian dikonfirmasi lagi dengan eksperimen kedua. Dalam eksperimen ini, molekul DNA hibrid didenaturasi dengan pemanasan pada suhu 100 0C, kemudian
disentrifugasi dalam gradien CsCl. DNA yang sudah didenaturasi tersebut menghasilkan dua pita DNA yang terdiri atas untai tunggal DNA yang mengandung 15 N dan untai-tunggal DNA yang mengandung 14 N. Berdasarkan atas eksperimen dapat disimpulkan bahwa replikasi DNA berlangsung secara semikonservatif.
4. Bedakan dengan sedikitnya 4 macam perbedaan antara: Replikasi (di dalam sel) dan PCR Replikasi DNA Teknik replikasi DNA dalam organisme yang terjadi sebelum pembelahan sel organisme.
PCR Teknik atau metode replikasi DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme.
replikasi di dalam sel terjadi di dalam tubuh manusia/hewan/tumbuhan Terjadi secara alamiah pada DNA organisme
teknik PCR dilakukan di laboratorium (alat PCR) Membutuhkan cetakan DNA, yaitu sampel DNA yang berisi urutan target.
Tahapan replikasi antara lain pembukaan untai, pemanjangan, terminasi
Tahapan PCR antara lain denaturasi, anealing, elongasi
5. 0,1 µg DNA di PCR dengan waktu denaturasi 2 menit, anealing 1 menit dan polimerisasi 2 menit. Berapa banyak DNA yang terjadi setelah 1 jam kemudian.
