CENTRAL DOGMA Replication is carried out by DNA polymerase Transcription is carried out by RNA polymerase Translation is carried out on ribosomes Reverse transcription is carried out by Riverse transcriptase CENTRAL DOGMA Alir Informasi Genetik 4 Dari Gen ke Protein Prokariot Eukariot 5 KEPENTINGAN REPLIKASI DNA • KARAKTERISTIK DNA – Diwariskan – Harus tetap sama antar generasi – Harus dapat menggandakan diri ( replikasi) sebelum diwariskan • Replikasi DNA penggandaan DNA dng menggunakan DNA yg sdh ada. • Tujuan : untuk mengetahui cara materi genetik diperbanyak dan diwariskan • Replikasi DNA dan sintesa protein terjadi sebelum pembelahan sel (tahap interfase) STRUKTUR DNA ASAM NUKLEAT • Polimer Mononukleotida Yg berperan dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetik • Dihubungkan ikatan fosfodiester antara ggs 3’ hidroksi gula pd nukleotida yg satu dg ggs 5’ gula nukleotida yang lain. • Ada 2 jenis asam nukleat : – Deoksiribonukleotida (DNA) – Ribonukleotida (RNA) • Tersusun atas sub unit yg disebut sebagai nukleotida NUKLEOPROTEIN : as.nukleat + protein NUKLEOTIDA • Komponen nukleotida berupa : * basa Nitrogen basa purin dan basa pirimidin * fraksi gula ribosa / deoksiribosa * gugusan fosfat • Nukleosida adalah kombinasi suatu gula pentosa yang dihubungkan dengan basa purin atau pirimidin melalui ikatan C – N • Polinukleotida Ikatan antara 2 nukleotida dari 2 gugus fosfat yang terikat pada 2 pentosa → ikatan Fosfodiester • Tiap struktur DNA / RNA merupakan suatu polinukleotida yang ujung-ujungnya C3 & C5 STRUKTUR KIMIA NUKLEOTIDA PENYUSUN ASAM NUKLEAT Basa N Gula ribosa Nucleotide A nucleotide is composed of a sugar, a phosphate and a base The chemical nature of DNA and RNA DNA RNA Nitrogenous bases Nitrogenous bases Adenine (A) Cytosine (C) Guanine (G) Thymine (T) Adenine (A) Cytosine (C) Guanine (G) Uracil (U) Phosphoric acid Phosphoric acid Sugar deoxyribose Sugar ribose BASES SUGAR BASE + SUGAR nucleosides NUCLEOTIDES Nukleosida (Gula pentosa yang berikatan dengan basa nitrogen) + satu atau lebih gugus fosforil disebut nukleotida. PHOSPHODIESTER BONDS 3’ 3’ 5’ 5’ 5’-3’ OH POLINUKLEOTIDA 5’ end 5’ TCA 3’ 3’ end Basa nitrogen pirimidin terdiri dari sebuah cincin organik (cincin aromatik) sedangkan purin terdiri dari dua cincin organik Citosin 22 REPLIKASI DNA MODEL REPLIKASI DNA 1. Model Konservatif 2. Model Semi Konservatif 3. Model Dispersive Model Konservatif • DNA induk menghasilkan DNA yang baru secara utuh • Hasil : – 1 DNA asal – 1 DNA baru Model Semi Konservatif • DNA induk menjadi 2 buah rantai • Masing2 rantai membentuk DNA baru Model Dispersive • DNA induk menjadi rantai yg terpotong2 • Potongan trsbt melakukan replikasi rantai baru • DNA anakan t.d campuran DNA induk + DNA sintesa baru Three Models of DNA Replication Conservative Semiconservative Dispersive Pada tahun 1958 Matthew Meselson dan Franklin Stahl berhasil menunjukkan secara empiris bahwa replikasi DNA berlangsung dengan mekanisme secara semikonservatif. Meselson & Stahl Experiments Aturan Dasar Replikasi 1. Replikasi adalah: suatu proses yang semiconcervative, satu arah 2. Replikasi mempunyai arah: Bermula pada suatu titik pada kromosom, berlangsung ke kedua arah, two growing point or “fork’. Pergerakan kedua fork menjauh menghasilkan suatu bentuk gelembunG 3. Replikasi bermula pada suatu titik pada kromosom. Mungkin ada beberapa titik pemula, dan beberapa fork, replikasi secara keseluruhan berlangsung lebih cepat 4. Replikasi dari kedua strand berlangsung dengan pemasukan NTP dengan arah 5’-3’ 5. Pada single strand tidak berlangsung secara simultan, dengan satu DNA polimerase. Replikasi secara “short discontinous pulse 6. Replikasi pada tingkat “short fragmen” dimulai dengan terbentuknya “short Segmen” dari RNA sebagai primer untuk DNA polimerase, kekosongn atau gap yang terjadi diisi oleh DNA (Okazaki Fragmen) KOMPONEN REPLIKASI DNA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. DNA cetakan Molekul deoxyribonukleotida : dATP, dTTP, dCTP dan dGTP Enzyme DNA Polimerase mengkatalisis proses polimerase nukleotida mjd untaian DNA Enzym Primase enzym yg mengkatalisis sintesis primer utk memulai replikasi Enzym helikase enzym yg membuka ikatan untai DNA Enzym Girase enzym yg mengendurkan tegangan pada waktu penguraian untai DNA Protein SSB (single strand binding protein) molekul protein yg menstabilkan untai DNA yg telah terbuka Enzym DNA Ligase enzym yg menyambung fragmen2 DNA yg baru terbentuk TAHAPAN REPLIKASI DNA 1. 2. 3. 4. 5. Denaturasi ( pemisahan untai DNA ) Inisiasi ( mengawali sintesa DNA ) Elongasi ( pemanjangan untai DNA ) Ligasi fragmen2 DNA Terminasi ( Akhir sintesis DNA ) Replikasi DNA Dimulai pada Lokasi Spesifik Sulur mula-mula Asal (origin) replikasi Sulur baru Gelembung (bubble) Dua molekul DNA 13 INISIASI Inisiasi replikasi dimulai dengan adanya sekuen DNA yang disebut replicator Pada replicator terdapat origin of replication Bagian pada untai DNA yang ‘membuka’ untuk direplikasi, disebut replication bubble Untai DNA yang digunakan sebagai template/cetakan, disebut template strands Saat DNA membuka, terbentuk struktur seperti sendok, yang disebut replication fork Pada satu replication bubbles, terdapat 2 replication fork Secara umum, replikasi DNA berjalan dua arah = bidirectional Replication fork grow Since the DNA strands are antiparallel, and replication proceeds in the 5' to 3' direction on EACH strand, one strand will form a continuous copy, while the other will form a series of short Okazaki fragments. DNA synthesis direction . • • • • • Setelah DNA helicase berhasil membuka untai ganda DNA (disebut DNA denaturation = DNA melting), protein SSB (single-strand DNA-binding protein) menempel pada tiap untai DNA yang sudah membuka, menjaga supaya tidak menutup lagi RNA primer berada pada ujung 5’ untai baru DNA untuk satu untai template DNA RNA primer juga terdapat pada template DNA yang lain Leading strand & Lagging strand Leading strand : Untai DNA yang disintesis scra kontinyu / untai DNA awal Lagging strand untI DNA yg berlawanan arah dengan arah pembukaan garpu replikasi. Sintesisnya berjalan secara tahap demi tahap ( diskontinu) membentuk fragmen2 fragmen okazaki DNA helicase terus bergerak maju, membuka 2 untai DNA asal/parent Terdapat DNA gyrase (enzim topoisomerase) yang berada di depan replication fork untuk mengurangi tegangan pada untai DNA DNA polymerase III menambah nukleotida pada RNA primase membentuk untai DNA yang baru DNA polymerase hanya dapat menambahkan nukleotida pada ujung 3’ untai nukleotida sehingga replikasi DNA berjalan dari arah 5’ 3’ Pada lagging strand.... Potongan-potongan DNA baru disebut Okazaki fragments (ditemukan oleh Reiji & Tuneko Okazaki, dkk) Okazaki fragments membentuk untai DNA yang utuh dengan bantuan 2 enzim : DNA polymerase I dan DNA ligase DNA polymerase I menghilangkan RNA primer dan menambah sisa nukleotida yang dibutuhkan DNA ligase memperbaiki celah yang terbentuk setelah primer dihilangkan Semi-discontinues One strand (leading strand) is synthesized continuously, whereas the other strand (lagging strand) is synthesized discontinuously in short patches (Okazaki fragments) Reiji Okazaki Tsuneko Okazaki Okazaki fragment grow Since the DNA strands are antiparallel, and replication proceeds in thje 5' to 3' direction on EACH strand, one strand will form a continuous copy, while the other will form a series of short Okazaki fragments. Single stranded DNA-binding protein DNA polymerase 1 in DNA replication Leading & lagging strands Replication fork
