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
