REPLIKASI DNA Pokok Bahasan

REPLIKASI DNA
• REPLIKASI adalah perbanyakan diri
menghasilkan produk baru yang
menghasilkan dirinya
• Pada tingkat molekul kimia hanya DNA
yang dapat melakukan replikasi (dengan
pengecualian RNA genom virus)
REPLIKASI DNA & REPRODUKSI SEL
Replikasi
DNA
G2
S 6j 4j
G1 11j
M 1j
Mitosis
Replikasi DNA akan dilakukan sebelum sel
membelah diri
MODEL REPLIKASI DNA
• A. Pola Semikonservatif
Pada setiap pembentukan heliks ganda DNA hanya
satu utas yang dibentuk baru sedangkan yang lain
berasal dari utas lama
• B. Terdapat Titik Asal Replikasi (Ori)
Hanya DNA yang mempunyai titik Ori yang dapat
bereplikasi
• C. Sintesis DNA bergerak Dwiarah atau
Uniarah dengan pertumbuhan 5-3
• DNA akan disintesis mulai dari titik Ori ke dua
arah
• Nukleotida baru ditambahkan pada ujung 3’OH
• D. Replikasi Berjalan secara bertahap
(fragmen Okazaki)
MODEL REPLIKASI DNA SEMIKONSERVATIF
Lama
Lama
Konservatif
Semikonservatif
Disversif
Lama
Baru
Baru
Lama
BUKTI POLA SEMIKONSERVATIF
Matthew Meselson and Franklin Stahl
Generasi-0
15N
Generasi
0
0.3
0.7
1.0
1.1
1.5
1.9
2.5
3.0
4.1
0+1.9
0+4.1
Generasi-1
14N-15N
14N-15N
14N
14N
Generasi-2
14N-15N
REPLIKASI DNA DIMULAI PADA TITIK ORI
• Hanya DNA yang mempunyai titik Ori yang dapat
bereplikasi
• Titik Ori adalah runtunan basa yang menjadi tanda (signal)
bagi Polimerase DNA untuk memulai replikasi
• Pada E. coli ada satu protein (DnaA) yang berfungsi
mengenali titik Ori pada proses replikasi
• DNA dari spesies asing dapat bereplikasi pada suatu sel
spesies yang lain hanya bila Polimerase DNA dari sel
tersebut dapat mengenali Ori dari DNA spesies asing
• Jumlah Ori dalam suatu DNA beragam
– Kromosom bakteri
: 1 (satu)
– Kromosom eukariot : banyak
– Plasmid F : Ori-T dan Ori-V
TITIK ORI PADA PROSES REPLIKASI
Ori
Autoradiografi
Eukariot
Bakteri
Contoh ORI beberapa
organisme
PROSES REPLIKASI DNA serta Protein dan Enzim
yang terlibat
1. Pengudaran Heliks Ganda
– Helikase : Berfungsi mengudar heliks ganda
– Girase : Menghilangkan tegangan pada pangkal
percabangan replikasi
– Protein SSB : Mencegah utas tunggal bergabung
membentuk kembali heliks ganda
2. Sintesis Utas Baru
– Polimerase RNA : Sintesis RNA primer
– Polimerase DNA III : Sintesis perpanjangan utasDNA
baru
– Polimerase DNA I : Pengisian celah antara dua
fragmen Okazaki dan membuang RNA primer
– Ligase : menyambung dua fragmen Okazaki
Protein dan Enzim dalam Replikasi E. coli
P r o te in /E n z im
L ok u s
F u n gsi
D n aA
d n a A
M e n g e n a li titik O r i
G ir a s e
gyr A , gyr B
M e n g u d a r s u p e r h e lik s
H e lik a s e
R ep , D naB ,
H e lik a s e I, II, III
rep , d n a B ,
tr a I , u v r D
P r o te in S S B
ssb
P o lim e r a s e R N A
P r im a s e
rp o
d n a G
P r o te in I , n ’, n ” ,
D n aB , D n a C
M e n s ta b ilk a n u ta s
tu n g g a l
S in te s is R N A p r im e r
P e n y u s u n P r im o s o m
d n a B , d n a C
P o lim e r a s e D N A
α , θ , τ
ε, β , γ, δ
III
P o lim e r a s e D N A
I
L ig a s e
M e n g u d a r p ilin a n h e lik s
gan d a
S in te s is p e r p a n ja n g a n
D N A
d n a E (P o lC ),
d n a N , d n a Z ,
d n a X
P o l A
P e n g is ia n c e la h a n ta r a
d u a fr a g m e n O k a z a k i
lig
M en ya m b u n g d u a
fr a g m e n O k a z a k i
Enzim dalam Replikasi
Helikase
5 3 5 35 3 5 35 3
Utas
leading:
sintesis
berjalan
kontinu
3
5 35
Replikasi
Berjalan
secara
bertahap
Fragmen
Okazaki
5
3
3
Utas lagging:
sintesis
berjalan
bertahap
5
5
5
3
53
3
Tahapan Kerja Enzim Replikasi
MEKANISME REPLIKASI BERBAGAI JENIS DNA
1. Kromosm Eukariot : Terbentuk percabangan replikasi,
dimulai dari banyak titik Ori berjalan dwiarah
2. Model θ pada kromosom bakteri sirkular: Terbentuk
percabangan replikasi, mulai dari satu titik Ori berjalan
dwiarah atau uniarah
3. Model σ pada plasmid atau virus sirkular: Tidak terbentuk
percabangan replikasi, mulai dari satu titik berjalan uniarah
4. DNA mitokondria: Setiap utasan DNA mempunyai satu
titik Ori, dari masing-masing Ori dimulai sintesis utas baru
berjalan uniarah
MODEL REPLIKASI KROMOSOM BAKTERI
Ori-tunggal, Dwiarah atau Uni-arah Ori
Ori
Ori
Ori
Ori
Dwiarah
Ori
Ori
Ori
Ori
Ori
Ori
Ori
Uniarah
MODEL REPLIKASI KROMOSOM EUKARIOT
(Dwiarah, Ori-ganda)
SISTEM KOREKSI DALAM REPLIKASI DNA
1. Sistem pembacaan ulang oleh Polimerase DNA, saat
replikasi
– Polimerase DNA (Bakteri) mempunyai kemampuan
aktivitas eksonuklease 3-5 yang berfungsi membuang
nukleotida yang salah pada saat replikasi.
2. Sistem koreksi pasca replikasi.
– Setelah replikasi selesai terdapat protein/enzim yang
dapat mengenali pasangan basa DNA yang tidak serasi.
Basa yang tidak tepat akan diganti dengan yang
seharusnya
STRUKTUR POLIMERASE DNA
Menjamin ketepatan yang tinggi dalam Replikasi
REPLIKASI RNA GENOM VIRUS
A. Replikasi RNA berlangsung dalam perbanyakan virus
RNA
B. Replikasi RNA mengikuti Model Konservatif
C. Virus RNA utas tunggal (ut) (-) akan membentuk RNA
utas (+) sebagai model cetakan replikasi
D. Virus RNA ut (+) akan membentuk utas (-) sebagai
model cetakan
E. Virus RNA utas ganda akan membentuk utas (+) sebagai
model cetakan
F. Replikasi RNA disentesis oleh enzim Replikase
G. Replikase virus Qβ mengandung empat polipeptida, dan
hanya satu yang berasal dari virus (bagian dari virion),
yang lainnya dari inang
REPLIKASI RNA
Contoh Utas +
RNA
Virion
(+)
Bentuk Replikatif
(+)
(+)
(-)
(+)
(+)
(+)
(-)
(+)
(+)
(+)
RNA turunan