Sunday, March 7, 2010

Mekanisme Replikasi DNA

Replikasi DNA

Dulu sebelum struktur DNA diketahui, para ilumuan tertarik pada kemampuan organisme membuat salinan yang layak dari dirinya sendiri, dan kemudian kemampuan sel memproduksi banyak salinan sama précis makromolekul komplek. Spekulasi tentang permasalahan ini terfokus pada konsep template. Template sel seharusnya menjadi permukaan dimana molekul berada dalam susunan yang khusus dan bergabung untuk membentuk makromolekul yang struktur dan fungsinya unik. 

Proses replikasi DNA menunjukan contoh biologi pertama dari penggunaan template untuk memandu sintesa makromolekul. Tahun 1940an mengantarkan pada pengetahuan bahwa DNA merupakan molekul genetik, tetapi semuanya berubah ketika James Watson dan Francis Crick menyimpulkan struktur DNA yang menjelaskan bagaimana DNA bekerja sebagai template untuk replikasi dan penyaluran informasi genetic. Satu strand merupakan pelengkap strand yang lain. Aturan keras pasangan basa berarti bahwa penggunaan salah satu strand sebagai templat akan menghasilkan strand lain yang dapat diprediksi susunan complementarinya.

Ciri pokok proses replikasi DNA dan mekanisme yang digunakan enzim yang mengkatalisasi DNA telah menunjukan kesamaan yang identik pada semua organisme. Kesatuan mekanisasi akan menjadi tema utama seperti yang kita proses dari cirri umum proses replikasi pada enzim replikasi E. coli dan akhirnya untuk replikasi eukaryotic.

Replikasi DNA diatur oleh kumpulan aturan pokok

Replikasi DNA dikatakan semikonservatif jika masing-masing strand DNA berlaku sebagai template untuk sintesa strand baru, dua molekul DNA baru akan dihasilkan, masing-masing dengan satu strand baru dan satu strand lama. Proses ini disebut replikasi semikonservatif. Hipotesa tentang replikasi semikonservatif diusulkan oleh Watson dan Crick setelah publikasi paper mereka tentang stuktur DNA; teri tersebut dibuktikan percobaan yang didesign dengan mahir oleh Mattew Meselson dan Franklin Stahl pada tahun 1957 (Gb. 24-2. Meselson dan Stahl menumbuhkan sel E.coli selama beberapa generasi pada medium dimana sumber nitrogen (NH4Cl) mengandung 15N, isotop nitrogen terberat disamping isotop normal, lebih banyak, ringan yakni 14N. DNa yang terisolasi dari sel ini memilika densitas 1%lebih besar dari pada DNA normal DNA[14N]. meskipun ini hanya perbedaan kecil , campuran [15N]DNA berat dengan [14N]DNA ringan dapat dipisahkan dengan sentrifugasi untuk keseimbangan pada garadien densitas klorida sesium.

Sel E.coli yang berkembang pada medium 15N ditransfer ke medium baru yang hanya mengandung isotop 14N, dimana sel-sel tersebut dibiarkan berkembang sampai populasi sel menjadi berlipat ganda. DNA yang terisolasi dari generasi pertama sel membentuk pita tunggal pada gradient CsCl pada posisi yang mengindikasikan bahwa DNA helik ganda dari sel turunan merupakan hibrida yang mengandung satu strand 14N baru dan satu stran 15N inang .
 
Hasil ini menumbangkan replikasi konservatif, hipotesis lain dimana satu turunan molekul DNA akan terdiri dari dua strand DNa hasil sintesa baru dan yang lainnya akan mengandung dua strand inang, sementara tidak akan dihasilakan molekul DNA hybrid pada percobaan Meselson-Stahl. Hipotesis replikasi semikonservatif kemudianmendukung langkah selanjutnya pada percobaan. Pada medium 14N,sel dibiarkanmengganda, dan produk hasil DNA dari lingkaran kedua replikasi ini menunjukan duapita, satu memiliki densitas yang sama denganDNA ringan dan yang lainnya memilikidensitas DNA hybrid yang diamati sel pertama menggandakan diri.

Replikasi mulai pada dari yang asli dan biasanya berlangsung dua arah

Pertanyaan tentang inang sekarang muncul. Apakah strand inang dilepaskan seluruhnyasebelum masing-masing tereplikasi? Apakah replikasi dimulai padatempat yang acakatau selalu pada point unik tertentu? Setelah inisiasi pada titik tertentu dalam DNA,apakah replikasi berlangsung searah atau dua arah? Indikasi awal menunjukan proseskoordinasi di mana strand inang dilepaskan dan direplikasi diajukan oleh John Cairns
menggunakan teknik autoradiograpi. Cairns membuat DNA sel E. coli radiaktif dengan mengembangkannya dalam medium yang mengandung timidin berlabel tritium (3H).

Saat DNA diisolasi dengan hati-hati, menyebar dan terlapisi dengan emulsi potografik,dan dibiarkan selama beberapa minggu, residu timidin radioaktif yang menghasilkan “lintasan” grain perak pada emulsi, memproduksi gamabaran molekul DNA. Lintasanini menunjukan kromosom E. coli secara utuh merupakan lingkaran tunggal, sepanjang 1.7 mm (lihat Gb. 23-2). DNA radioactive yang teisolasi dari sel selama proses replikasi menunjukan loop ekstra radioaktif (Gb. 24-3). Jumlah besar radioactivity dalam loop terkait dengan DNA yang diajukan Chairns untuk menyimpulkan bahwa loop dalam DNA merupakan formasi dua strand radioaktif yang saling berhubungan, masing-masing melengkapi strand inang. Salah satu atau kedua loop merupakan titik dinamis , yang diberi istilah cabang replikasi, dimana DNA inang dilepaskan danpemisahan strand secara cepat dengan replikasi. Hal ini menunjukkan bahwa kedua strand DNA direplikasi secara serempak, dan variasi dari percobaan ini (Gb. 23-3b) mengindikasikan bahwa replikasi kromosom bakteri berlangsung dua arah; kedua ujungloop memiliki cabang replikasi aktif.Untuk menentukan apakah loop berasal dari titik unik pada DNA, penunjukanyang dibutuhkan dalam rangkaian DNA. Proses ini disediakan dengan teknik denaturation mapping, yang dikembangkan oleh Ross Inmun dan teman-temannya.

Menggunakan 48502 pasangan basa kromosom dari bakteri fage , Inman menunjukanbahwa DNa dapat dengan selektif diubah sifatnya pada susuna yang tidak selalu kayaakan pasangan basa A=T. hal ini menghasilkan pola gelembung strand tunggal yangdapat diproduksi (lihat Gb. 12-30). Ketika DNA yang terisolasi mengandung loopreplikasi dirubah sifatnya secara partial dengancara ini, perkembagan cabang replikasidapat diukur dan dipetakan menggunakan wilayah denaturasi sebagai titik awalreferensi. Teknik yang dipakai mengungkapkan bahwa loop replikasi selalu berawaldari titik unik yang disebut origin. Disamping itu, hasil penelitian ini menguatkanobservasi awal yang mengatakan replikasi biasanya berlangsung dua arah. Untuk molekul DNA sel, dua cabang replikasi bertemu pada suatu titik pada sisi lingkaran yang berlawanan dengan origin.

Sintesis DNA berlangsung dengan arah  5’_ 3’ dan semiterputus

Strand DNA yang baru selalu disintesa dengan arah 5’_ 3’ (ujung 5’ dan 3’ strand DNA ). Karena kedua strand DNA anti parallel, strandtersebut bertindak sebagai template yang dibaca dari ujung 3’ kemudian 5’.
Jika sintesis strand DNA selalu berlangsung dari arah 5’_ 3’, bagaimana mungkin kedua strand dapat disintesis secara seretntak? Jika dua-duanya disintesis secara berkelanjutanseperti cabang replikasi berpindah, salah satu harus disintesis dengan arah3’_ 5’. Permasalahn ini dipecahkan oleh Reiji Okazaki dan rekan-rekannya pada tahun1960an. Okazaki menemukan bahwa salah satu dari strand DNA baru disintesis dalamlembaran pendek, yang disebut fragmen Okazaki. Hasil ini kemudian membawa pasasebuah kesimpulan bahawa salah satu strand disinstesis secara berkelanjutan dansatunya lagi terputus (Gb. 24-4). Strand yang berkelanjutan atau leading strand adalahstrand yang mana sintesis 5’_ 3’ berlangsung dengan arah yang sama sepertiperpindahan cabang replikasi. Strand teputus atau lagging strand merupakan stranddimana sintesis 5’ _ 3’ berlangsung dengan arah yang berlawanan dengan perpindahancabang. Panjang fragmen Okazaki berkisar dari ratusan samapi ribuan nukleotida, tergantung jenis selnya.

DNA disintesis dengan DNA polymerase

Pencarian enzim yang dapat mensistesis DNA telah dimulai dari tahun 1955 oleh ArthurKornberg dan rekan-rekannya. Penelitian ini membawa pada pemurnian dan pencirianDNA polymerase pada sel E. coli, enzim polipeptida tunggal yang sekarang dikenaldengan sebutan DNA polymerase I (Mr 103.000). kemudian, ditemukan bahwa E. colimengandung skurang-kurangnya dua DNA polymerase yang berbeda , yang akandijelaskan dibawah.Studi mendalam DNA polymerase I mengungkapkan ciri proses DNA sintetis yangdibuktikan secara umum pada semua DNA polymerase. Reksi pokoknya adalahserangan nukleopilik oleh kelompok nukleotida 3’hidroksil pada ujung 3’ strand yang tumbuh di 5’-_-posporus deoxynucleoside 5’-trifospat yang baru masuk . Pirofospat anorganik dihasilkan melalui reaksi tersebut. Persamaan reaksinya adalah: (dNMP)n + dNMP _ (dNMP)n + PPi DNA perpanjangan DNA Dimana dNMP dan dNTP merupakan deoxynucleoside 5’-monofospat dan 5’-trifospat, secara berturut-turut.

Penelitian awal tentang DNA polymerase I membawa kepasa sebuah definisi tentangdua persyaratan sentral untuk DNA polymerase. Pertama, semua DNa polymerasemembutuhkan template (Gb. 24-5). Reaksi polimerisasi dipandu oleh template strandDNA sesuai denga aturan pasangan basa yang diasumsikan oleh Watson dan Crick: dimana terdapat guanine pada template, sitosin ditambahkan pada strand baru, dan
sebagainya. Hal ini metupakan penemuan yang beda , tidak hanya karena penemuan ini menghasilkan dasar kimia untuk replikasi DNA semikonservatif, tetapi karena penemuan ini memberikan contoh tentang penggunaan template untuk memandu reaksi biosintetik. Kedua, dibutuhkan primer. Primer merupakan segmen strand baru(pelengkap template)dengan kelompok 3’-hidroksil kemana nukleotida ditambahkan.Ujung 3’ dari primer disebut primer terminus. Dengan kata lain, bagian dari strand baruharus sudak ditempatkan; polymerase hanya dapat menambahkan nukleotida padastrand yang sudah ada sebelumnya. Ini sudah dibuktikan sebagai kasus pada semuaDNA polymerase, dan penemuan ini dilengkapi dengan cerita pengerutan DNA yangmenarik. Tidak ada enzim sintesis DNA dapat memulai sisntesis pada strand DNA baru.

Seperti yang akan kita lihat kemudian pada bab ini, enzim yang mensintesis RNA memiliki kemampuan memulai sintesis, dan akibatnya, primer sering merupakan oligonukleotida RNA. Setelah nukleotida ditambahkan pada strand DNA yang berkembang, DNA polymeraseharus harus dipisahkan atau dihilangkan dari template dan menambahkan nukleotidayang lain. Pemisahan dan penggabungan kembali polymerase dapat membatasikecepatan reaksi keseluruhan, oleh karena itu kecepatan reaksi umumnya bertambahjika polymerase menambahkan nukleotida tambahan tanpa pemisahan pada template. Jumlah nukleotida yang ditambahkan , rata-rata, sebelum polymerase dipisahkan didefinisikan sebagai processivity. DNA polymerase bervariasi dalam hal processivitynya, dengan beberapa penambahan sedikit nukleotida dan penambahan lainnya sebelum pemisahan terjadi.

Polimerasi merupakan rekasi yang menguntungkan secara termodinamik
Pentingnya interaksi nonkovalen dan kovalen dalam proses biokimia. Pembahasan tentang reaksi polimerisasi energetic dapat dilaksanakan jika ada ikatan kovalen. Penyusunan kembali ikatan kovalen yaitu: satu ikatan anhidridposporik (dalam dNTP) dihidrolisis dan dibentuk satu ikatan phospodiester (dalam DNA).hasil ini merupakan perubahan yang tidak terlalu bagus (tak diinginkan) dalam standar energy bebas ( D Gº’=2 kJ/mol)untuk semua reaksi yang ditunjukan padapersamaan 24-1. Hidrolisis pirofospat menjadi 2 molekul fospat anorganik oleehpirofospat yang ada pada sel menghasilkan D Gº’= -30 kJ/mol, dan denganmenggabungkan dua reaksi ini sel mampu menyediakan termodinamika kuat secarapenuh dapa arah polimerisasi, dengan menerima energy sebesar DGº’= -28kJ/mol. Halini sangat penting untuk sel, namundalam kasus ini, ini bukanlah keseluruhan cerita.Jika kalkulasi ini telah lengkap, polymerase cenderung mengkatalisasi degradasi DNA dengan keberadaan hidrolisis pirofospat. Polymerase DNA murni, melangsungkan pilimerisasi secara efisien di dalam vitro dengan ketidakadaan pirofospatase.

Penjelasan  ini: interaksi nonkovalen yang tidak diketahui pada kalkulai di atas memberikan kontribusi termodinamika yang penting untuk reaksi polimerisasi. Setiap nukleotida baru yang ditambahkan pada cincin yang berkembanng dilakukan disana tidak hanya dengan ikatan pospodiester baru tetapi juga dengan ikatan hydrogen pada pasangannya di dalam template dan interaksi penumpukan basa (base stacking) dengan nukleotida yang berdekatan pada cincin yang sama (p. 330). Tambahan energyyang dihasilkan interaksi lemah ganda ini mampu menggerakkan reaksi dalam arah ;polimerisasi.



DNA Polimerase Sangat Akurat

Proses replikasi haru dilaksanakan dengan ketelitian yang tinggi. pada E. coli, kesalahan terjadi hanya satu dari 109 sampai 1010 nukleotida yang ditambahkan. Untuk kromosom E. coli yang mengandung 4,7 x 106 pasangan basa, ini berat kesalahan akan dibuat hanya 1000 sampi 10000 replikasi. Selama polimerisasi, pembedaan anta nukleotida yang benar dan yang tidak benar bergantung pada ikatan hydrogen yang
mengkhususkan pasangan yang benar antara basa yang saling melengkapi. Basa yangsalah tidak akan membentuk ikatan hydrogen yang benar dan dapat dihilangkan sebelum ikatan pospodiester terbentuk. Keakuratan reaksi polimerisasi tidak cukup menghitung tingkatan keakuratan pada proses replikasi. Pengukuran dalam vitro secarahati-hati menunjukan bahawa DNA polimerisasi memasukan satu nukleotida yang salahuntuk setiap 104 sampai 105 nukleotida yang benar. Kesalahan ini sering terjadi karenabasa dalam bentuk tautomerik yang tidak biasa (lihat Gb 12-9), membiarkan basa padaikatan hydrogen dengan pasangan yang salah. Tingkat kesalahan kemudian dikurangi dalam vivo dengan mekanisme tambahan enzim.Hakekat mekanisme pada hampir semua DNA polymerase adalah memisahkan aktivitaseksonuklease 3’_5’ yang menyediakan pemeriksaan ganda masing-masing nukleotida setelah ditambahkan. Aktivitas nuclease membiarkan enzim menghilangkan nukleotida yang baru ditambahkan dan cendrung mengkhususkan pada pasangan basa yang salah dipasangkan . Jika nukleotida yang salah telah ditambahkan, translokasipolymerase ke posisi dimana nukleotida berikutnya ditambahkan akan dihalangi.

Aktivitas eksonuklease 3’_5’ menghilangkan kesalahan pemasangan nukleotida, dan polymerase akan dimulai kembali. Aktivitas ini disebut proofreading, aktivitas yang tidak menyederhanakan kemunduran reaksi polimerisasi, karena pirofospat tidak terlibat. Aktivitas polimerisasi dan proofreading DNA polymerase apat diukur secara terpisah. Pengukuran seperti tersebut menunjukan bahwa proofreading meningkatkan keakuratan reaksi polimerisasi dari lipatan 102 sampai 103. Pemisahan basa yang benar dan tidak benar tergantung pada interaksi pasangan basa yang samayang digunkanan selama polimerisasi. Strategi peningkatan kekauratan dengan interaksi nonkovalen yang saling melengkapi untuk pemisahan dua kali dengantahapan yang berurutan sangat umum dalam sintesis informasi yang mengandungmolekul. Strategi yang sama digunakan untuk meyakinkan kekauratan sintesis protein Secara keseluruhan, DNA polymerase melakukan kesalahan setiap 106 samapi 108 basa yang ditambahkan. Keakuratan replikasi sel E. coli yang telah diukur menunjukan tingkatan tinggi. sisa tingkatan akurasinya dihitung dengan sistem enzim terpisah yangmemperbaiki kesalahan pemasangan pasangan basa yang terjadi setelah replikasi. Proses yang disebut perbaikan kesalahan pemasangan (mismatch repair) ini dijelaskan dalam proses perbaikan DNA lainnya di bab ini.

Replikasi DNA membutuhkan banyak faktor enzim dan protein

Kita tahu bahwa replikasi pada E. coli tidak hanya membutuhkan DNA polymerasetetapi juga membutuhkan 20 atau lebih enzim dan protein yang berbeda, yangmasing-masing memiliki tugas. Meskipun belum menjadi sesuatu yang nyata,keseluruhan kompleks telah disebut sistem DNA replicase (DNA Replicase system)atau replisome. Kompleksiti enzim replikasi menunjukan persyaratan yang ditentukanpada saat proses oleh struktur DNA. Kami akan memperkenalkan nbeberapa kelasutama replikasi enzim dengan mempertimbangkan permaslahan yang dipecahkannya.Untuk menambah akses ke strand DNA yakni agar bertindak sebagai template dua inangstrand harus dipisahkan. Hal ini dikerjakan oleh enzim yang disebut Helicases, yang bergerak sepanjang DNA dan memisahkan strand dengan menggunakan energy kimia
yang berasal dari ATP. Pemisahan strand membentuk penekatan topoligi pada struktur DNA helix, yang dibebaskan olek aksi topoisomerase. Strand yang terpisah distabilkan dengan ikatan protein-DNA. Primer harus ada atau disintesa sebelum DNA polymerasemensintesis DNA. Primer umumnya menunjukan segment RNA yang dihentikan olehenzim Primases. Akhirnya, Primer RNA harus dihilangkan dan digantikan oleh DNA.Pada E.coli, hal tersebut merupakan salah satu fungsi DNA polymerase I. setelah penghilangan segmen RNA dan pengisian salah satu gap dengan DNA, titik pada bagian belakang DNA dimana terdapat ikatan pospodiester rusak. Kerusakan tersebut,disebut torehan, harus ditutup dengan ezim DNA ligase. Semua proses tersebut harus dikoordinasikan dan diregulasi. Pengaruh dari proses dan enzim tersebut telah dikarakterisasikan pada sistem E. coli.

Replikasi pada sel eukaryotik lebih kompleks

Molekul DNA pada sel eukaryotic lebih luas dari sel eukaryotic pada bakteri dan terorganisir pada struktur nucleoprotein kompleks (kromatin) (Ban 23). Ciri esensialdari replikasi DNA sama denga eukariot dan prokariot. Namun, beberapa variasimenarik pada asas umum yang dijelaskan di atas memberikan pandangan baru tentangregulasi replikasi dan hubungannya dengan lingkaran sel. Origin replikasi disebut ORS (autonomously replicating sequence) telah teridentifikasidan diamati pada yeast. Elemen ARS menjangkau sampai region 300 pasangan basa danmengandung beberapa susunan yang dipelihara yang sangat penting untuk fungsi ARS. Ada hampir 400 elemen ARS pada yeast, dengan kebanyakan kromosom yang memilikibeberapa. Protein yang secara khusus mengikat region ARS telah diidentifikasi padayeast, meskipun fungsinya belum banyak diketahui.

Tingkatan perpindahan cabang replikasi pada eukariot (~50 nukelotida/detik) hanyasepersepuluh yang diamati pada E. coli. Pada tingkatan ini replikasi rata-rata kromosommanusia yang melanjutkan dari origin tunggal akan menghabiskan waktu 500 jam. Namun sebalikanya, replikasi kromosom manusia berlanjut dalam dua arah dari originganda yang ditempati 30.000 samapi 300.000 pasangan basa terpisah. Terkecuali elemen ARS yeast; struktur origin replikasi pada eukaryotic belum diketahui. Karenakromoskm eukaryotic hampir lebih besar secara seragam daripada kromosom bakteri,keberadaan origin ganda pada kromosom eukaryotic merupakan aturan umum.Seperti pada bakteri, ada beberapa tipe DNA polymerase pada sel eukaryotic. Beberapatelah memiliki fungsi khusus sepertireplikasi DNA pada mitokondria. Replikasi intikromosom memerlukan enzim DNA polymerase, yang ada hubunganya dengapolymerase yang lain yaitu DNA polymerase d . DNA polymerase _ merupakansubunit empat enzim dengan struktur dan ciri yang sama pada semua sel eukaryotic.

Salah satu dari subunit tersebut memiliki aktivitas primase. Subunit yang paling luas(Mr~180.000) mengandung aktivitas polimerisasi. DNA polymerase d memiliki duasubunit. Enzim ini menunjukkan asosiasi yang menarik dan stimulasi dengan proteinPCNA (proliferating cell nuclear antigen Mr~29.000) ditemukan pada jumlah yangbanyak dalam nukelus sel yang berkembangbiak. PCNA pada yeastakan berfungsibersama-sama dengan DNA polymerase d dari timus anak sapi dan PCNA timus anaksapi dengan DNA polymerase d yeast, mengajukan konservasi struktur dan fungsidari komponen kunci alat divisi sel pada semua sel eukaryotic. PCNA menunjukanfungsi yang sama dengan subunit _ DNA polymerase III E. coli , yaknimembentuk kelem lingkar yang mempertinggi prosesivas DNA polymerase δ.

DNA polymerase δ , yang memiliki aktivitas eksonuklease proofreading 3’_5’, cenderung melaksanakan sintesis strand leading. DNA polymerase _ memiliki prosesivas rendah, dan denga primase yang terasosiasi, DNA polymerase _ bisa melaksanakan sintesis strand lagging sebagai bagian dari replikasi eukaryotic. Polymerase lain adalah DNA polymerase Î, bisa menggantikan DNA polymerase DNA polymerase d pada situasi tertentu, seprti pada perbaikan DNA. Dua protein kompleks lainnya, RFA dan RFC (RF singkatan dari replication factor), telah dilibatkan dalam replikasi DNA eukaryotic. Dua-duanya ditemukan organisme yang berkisar dari yeast samapi mamalia. RFA merupakan eukaryotic DNA strand tunggal-ikatan protein, dengan fungsi yang sama dengan protein SSB pad E. coli. RFC memudahkan pertemuan kompleks replikasi aktif.

Mekanisme Replikasi DNA
Molekul DNA disintesis oleh DNA polimerase dari deoxyribonucleoside trifosfat (DNTP). Reaksi kimia mirip dengan sintesis RNA untai. Kedua DNA dan RNA polimerase dapat memperpanjang untai asam nukleat hanya dalam 5 'ke 3' arah. Namun, dua untai pada molekul DNA antiparalel. Oleh karena itu, hanya satu untai (strand terkemuka) dapat disintesis terus menerus oleh DNA polimerase. untai lain (lagging strand) disintesis segmen oleh segmen.
 
 The structure formed by two b subunits of  the E. Struktur dibentuk oleh dua b subunit dari E. coli DNA polymerase III .  This structure can clamp a DNA molecule and slide with the core polymerase along the DNA molecule. coli DNA polimerase III. Struktur ini dapat penjepit molekul DNA dan slide dengan polimerase inti sepanjang molekul DNA.

DNA polymerases DNA polimerase
E. Coli E. Coli
Tiga jenis DNA polimerase ada dalam E. coli: I, II dan III. DNA polimerase I digunakan untuk mengisi kesenjangan antara fragmen-fragmen DNA untai tertinggal. Itu juga merupakan enzim utama untuk mengisi jeda selama perbaikan DNA. DNA polimerase II PolB dikodekan oleh gen, yang terlibat dalam menanggapi SOS kerusakan DNA.   DNA replication is mainly carried out by the DNA polymerase III. Replikasi DNA terutama dilakukan oleh DNA polimerase III.
DNA polimerase III terdiri dari beberapa subunit, dengan berat molekul total melebihi 600kD. Di antara mereka, a, e, dan q merupakan inti subunit polimerase. Peran utama subunit lain adalah untuk menjaga enzim dari jatuh dari untai cetakan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7-B-1, dua b subunit dapat membentuk struktur berbentuk donat untuk menjepit molekul DNA di pusatnya, dan slide dengan polimerase inti sepanjang molekul DNA.

1. DNA sebagai Materi Genetika
Usaha pencarian materi genetiaka mengarah pada DNA. Peran DNA dalam hereditas pertama kali dilakukan dengan cara meneliti mikroba-mikroba. Seperti yang dilakukan Frederick Griffth yang membuktikan bahwa DNA dapat mentransformasi bakteri dengan melakukan percobaan menggunakan bakteri Streptococus pneumoniae Pembuktian lainnya dengan menggunakan Faga yaitu suatu virus yang menginfeksi bakteri. Percobaan ini dilakukan oleh Hershey dan Chase yang membuktikan bahwa faga menggunakan ujung ekornya untuk menempel pada sel inang dan menyuntikan materi genetiknya. Hal ini menunjukan bahwa adalah DNA, dan bukan protein yang berfungsi sebagai materi genetik faga.

2. Watson dan Crick Menemukan Heliks Ganda dengan Cara Membuat Model-Model yang sesuai dengan Data Sinar-X
Model Watson-Crick menjelaskan aturan-aturan Chragaff. Di mana saja satu untai molekul DNA memiliki sebuah A, untaian pasangannya pasti mempunyai sebuah T. dan sebuah G pada satu untai selalu berpasangan dengan sebuah C pada untai komplementernya. Oleh karena itu, pada DNA dari setiap organisme, banyaknya adenin sama dengan banyakn7ya timim dan banyaknya guanin sama dengan sitosin.

3. Replikasi dan Perbaikan DNA
Selama replikasi DNA, pemasangan basa untai-untai DNA yang ada bertindak sebagai cetakan untuk untai komplementer yang baru. Replikasi DNA semikonservatif yaitu di mana molkeul induk membuka gulungannya dan setiap untai kemudian berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis setengah molekul yang baru sesuai dengan aturan-aturan pemasangan basa.
Konsep dasar replikasi DNA adalah:
a. Sebelum melakukan replikasi, molekul induk mempunyai dua untai DNA komplementer
b. Langkah pertama dalam replikasi adalah pemisahan kedua untai DNA
c. Setiap untai yang lama berfungsi sebagai cetakan yang menetukan urutan nukleotida terpasang untai komplementer yang baru yang sesuai
d. Nukleotida baru tersebut disambung satu sama lain untuk membentuk tulang belakang gula fosfat dari untaian baru

Tiga model replikasi DNA adalah:
a. Model konservatif yaitu heliks ganda induk tetap dalam keadaan utuh dan salinan kedua yang sama telah dibuat
b. Model semi konservatif yaitu kedua untai molekul iduk berpisah dan setiap untai berfungsi sebagai cetakan untuk mensintesis komplementer yang baru
c. Model dispersif yaitu setiap untai dari kedua molekul anak terdiri dari campuran bagian untai lama dan untai yang baru disintesis

4. Enzim dan Protein dalam DNA

Satu tim besar yang terdiri dari enzim dan protein lain menjadi pelaksana DNA. Replikasi bermula di pangkal replikasi. Cabang replikasi bentuk-Y terbentuk pada ujung-ujung berlawanan dari gelembung replikasi, di mana kedua untai DNA berpisah. Pemanjangan DNA baru pada cabang replikasi dikatalisis oleh enzim-enzim yang disebut DNA polymerase. DNA polimerase mengkatalisis sintesis untai-untai DNA baru,  3’. Sintesis DNA pada cabang replikasiàbekerja dalam arah 5’  menghasilkan leading strand. Fragmen-fragmen ini kemudian disambung oleh DNA ligase. 

Protein-protein yang Membantu Replikasi DNA terdapat dua jenis protein lain yang ikut berperan, diantaranya: helikase dan protein pengikat untai-tunggal. Helikase adalah sejenis enzim yang berfungsi membuka heliks ganda di cabang replikasi, memisahkan kedua untai lama.

Selain mengkatalisis enzim juga mengoreksi DNA Selama Replikasinya dan Memperbaiki Kerusakan pada DNA yang ada. Pada perbaikan salah pasang, protein mengoreksi DNA yang bereplikasi dan memperbaiki kesalahan dalam pemasangan basa. Pada perbaikan eksisi, enzim perbaikan membetulkan DNA yang dirusak oleh agen fisis dan kimiawi.

0 comments:

Post a Comment

◄ Newer Post Older Post ►
 

Copyright 2009 - 2012 Media Pembelajaran is proudly powered by blogger.com | Design by Tutorial Blogspot