Peristiwa penting dalam siklus sel, dan penting untuk pembelahan sel terjadi, adalah replikasi (atau duplikasi) DNA, yang terjadi pada fase S antarmuka.
Pengertian
Yang dimaksud dengan Replikasi DNA adalah proses biologi yang di dalamnya DNA dupleks direplikasi secara semikonservatif dan dikatalisis oleh DNA polimerase. Replikasi disebut sebagai produksi dua replika tepat DNA dari molekul DNA asli.
Informasi genetik yang disimpan dalam DNA diwariskan melalui keturunan oleh replikasi DNA. Selama replikasi, kedua untai DNA berfungsi sebagai templat. Oleh karena itu, replikasi DNA dianggap terjadi secara semikonservatif.
Replikasi DNA dimulai pada asal replikasi di setiap kromosom. Proses ini dilakukan oleh kelompok enzim yang disebut DNA polimerase. DNA polimerase membutuhkan untaian pendek RNA yang dikenal sebagai primer untuk memulai replikasi. Pemutusan heliks ganda dalam genom menghasilkan garpu replikasi.
Pada garpu replikasi, berbagai enzim dikaitkan dengan replikasi. Replikasi DNA terjadi dua arah pada garpu replikasi. Untai DNA baru, yang secara terus-menerus disintesis disebut sebagai untai utama. Untaian lainnya, yang disintesis sebagai potongan yang disebut fragmen Okazaki disebut sebagai untaian lagging.
DNA polimerase mensintesis untai baru dengan menambahkan nukleotida yang melengkapi template. Topoisomerase, helikase, DNA primase dan DNA ligase adalah enzim lain yang terlibat dalam replikasi DNA. Replikasi DNA diakhiri di daerah telomer kromosom.
Replikasi DNA in vitro dilakukan dengan bantuan primer DNA buatan dan polimerase DNA, yang diisolasi dari bakteri. Polymerase chain reaction (PCR) adalah teknik biologi molekuler yang digunakan untuk replikasi in vitro DNA. Enzim yang digunakan dalam PCR adalah Taq polimerase. Dengan menggunakan sepasang primer DNA, PCR mensintesis fragmen DNA dari urutan yang diketahui.
Mekanisme replikasi DNA umum oleh Watson dan Crick
Mekanisme umum replikasi DNA adalah intuisi oleh Watson dan Crick ketika mereka membangun struktur heliks ganda dan saling melengkapi basa. Mereka mengusulkan yang berikut: heliks ganda DNA terbuka dan dua rantai nukleotida terpisah; Dari masing-masing dari dua rantai yang baru terbentuk, yang saling melengkapi dengan yang telah berfungsi sebagai pola. Namun, penerimaan model ini membutuhkan demonstrasi, karena prosesnya dapat terjadi dengan cara lain. Tiga model yang mungkin diusulkan.
Model konservatif
Satu heliks ganda mempertahankan dua rantai asli, dan yang lainnya terdiri dari dua yang baru disintesis.
Model dispersif
Setiap rantai anak mengandung fragmen rantai asli dan fragmen sintesis baru.
Model semi-konservatif
Itu diusulkan oleh Watson dan Crick. Setiap heliks ganda mempertahankan satu heliks dari dua yang asli dan mensintesis yang baru.
Replikasi semikonservatif DNA
Meselson dan Stahl, pada tahun 1957, secara eksperimental menunjukkan bahwa model yang benar adalah semi-pengawet. Pertama, mereka menemukan dalam percobaan kontrol bahwa DNA bakteri yang tumbuh selama beberapa generasi dalam medium 15N lebih berat daripada DNA bakteri yang tumbuh di media standar 14N. Selanjutnya, kedua DNA dapat dipisahkan dengan ultrasentrifugasi. Dari kontrol, mereka mengembangkan percobaan mereka.
Tahapan replikasi DNA pada prokariota
Saat ini, sebagian besar berdasarkan percobaan dengan bakteri E. coli, urutan reaksi yang mengarah pada replikasi DNA sebagian besar telah terurai. Proses ini dibagi menjadi dua tahap: inisiasi dan perpanjangan. Selain itu, selama perpanjangan koreksi kesalahan yang mungkin telah dilakukan dilakukan.
Fase inisiasi
Pada dasarnya terdiri dari membuka dan membuka heliks ganda. Replikasi pada kromosom bakteri memiliki asal yang unik: dimulai pada suatu wilayah DNA yang disebut oriC atau titik inisiasi. Ini adalah area tempat rangkaian basis GATC berlimpah. Selama fase inisiasi, berbagai peristiwa terjadi:
- Titik inisiasi dikenali oleh protein spesifik yang berikatan dengannya. Enzim helikase memecah ikatan hidrogen antara basa nitrogen, dan heliks ganda terbuka seperti ritsleting.
- Ketika double helix terbuka, membuka gulungan terjadi di daerah itu; Ini menciptakan tekanan di area terdekat, yang dapat menyebabkan belitan lebih lanjut. Tindakan enzim lain – girase dan topoisomerase – mencegah tekanan ini, memecah dan mengelas ulang heliks DNA pada titik-titik ini.
- Protein SSB mengikat untai cetakan, mencegahnya memutar kembali dan membebaskan bagian dari untai yang membawa basa, sehingga mereka dapat diakses oleh molekul lain.
Pada asal replikasi, sekitar oriC, gelembung replikasi telah terbentuk di mana ada dua zona berbentuk Y yang disebut jepit replikasi, di mana untai DNA baru harus disintesis. Gelembung replikasi menyebar di sepanjang kromosom di kedua arah; karenanya replikasi dikatakan dua arah.
Fase elongasi
Ini adalah fase di mana untai DNA baru disintesis pada setiap untai heliks ganda asli. Selain enzim yang bekerja pada fase inisiasi, elongasi atau perpanjangan melibatkan DNA polimerase, dari berbagai jenis, I, II dan III. Fungsinya ada dua:
Aktivitas polimerase
Mereka menghubungkan nukleotida yang akan membentuk DNA. Untuk melakukan ini, mereka pergi melalui untai templat, pilih deoksiribonukleotida yang dasarnya saling melengkapi dengan untai templat, dan bergabung dengannya. Untai DNA baru disintesis dengan mengikat deoksiribonukleotida trifosfat.
Energi yang diperlukan untuk pembentukan ikatan baru diperoleh dari yang dilepaskan dalam hidrolisis ikatan antara dua gugus fosfat dari deoksiribonukleat yang masuk.
Aktivitas eksonuklease
Mereka menghilangkan nukleotida yang basa nitrogennya kurang cocok, serta fragmen RNA primer.
Garpu replikasi
garpu replikasi adalah semacam replika struktur DNA selama proses replikasi DNA sedang berlangsung. Garpu replikasi terbentuk karena helikase memutus ikatan hidrogen pada rantai DNA.
Terminasi
Proses akhir dari relikasi DNA di lakukan dengan terminasi oleh protein terminasi.
Struktur DNA
Sebelum mengenal lebih jauh tentang pengertian replikasi Dna, maka terlebih dahulu kita akan membahas mengenai struktur dari DNA, yaitu:
- Gula dan fosfat
DNA merupakan sebuah rantaian yang panjang dengan beberapa senyawa yang mendukungnya. Gula dan fosfat merupakan salah satu rantai atau tangga utama yang menyusun DNA.
- Basa nitrogen
DNA juga harus berpasangan atau berikatan dengan yang lainnya agar menjadi susunan yang tepat. Dalam hal ini basa nitrogen berperan sebagai anak tangga dengan pasangan tetap.
- Guananin dengan sitosin dan timin dengan adenin
Salah satu senyawa yang harus berpasangan adalah guananin dengan sitosan dan pasagan lainnya adalah timin dengan adenin.
