Proses Replikasi DNA

Proses Replikasi DNA- DNA adalah bahan genetik yang mendefinisikan setiap sel. Sebelum selduplikat dan dibagi menjadi sel anakbaru melalui mitosis atau meiosis , biomolekul dan organel harus disalin untuk didistribusikan di antara sel. DNA, yang ditemukan di dalam nukleus , harus direplikasi untuk memastikan bahwa setiap sel baru menerima jumlah kromosom yang benar. Proses duplikasi DNA disebut replikasi DNA. Replikasi mengikuti beberapa langkah yang melibatkan banyak protein yang disebut enzim replikasi dan RNA . Dalam sel eukariotik, seperti sel hewan dan seltumbuhan , replikasi DNA terjadi pada fase S interfase selama siklus sel . Proses replikasi DNA sangat penting untuk pertumbuhan sel, perbaikan, dan reproduksi dalam organisme.

Struktur DNA

DNA atau asam deoksiribonukleat adalah jenis molekul yang dikenal sebagai asam nukleat . Ini terdiri dari gula 5-karbon deoksiribosa, fosfat, dan basa nitrogen.DNA beruntai ganda terdiri dari dua rantai asam nukleat spiral yang dipelintir menjadi bentuk heliks ganda .Pemelintiran ini memungkinkan DNA menjadi lebih kompak. Agar sesuai dengan nukleus, DNA dikemas ke dalam struktur melingkar yang disebut kromatin . Chromatin mengembun untuk membentuk kromosom selama pembelahan sel. Sebelum replikasi DNA, chromatin melonggarkan memberikan mesin replikasi sel akses ke untai DNA.

Persiapan untuk Replikasi

Langkah 1: Replikasi Formasi Garpu

Sebelum DNA dapat direplikasi, molekul beruntai ganda harus "dibuka ritsleting" menjadi dua untai tunggal. DNA memiliki empat basa yang disebut adenin (A) , timin (T) , sitosin (C) dan guanin (G)yang membentuk pasangan di antara dua untai. Adenine hanya berpasangan dengan timin dan sitosin hanya berikatan dengan guanin. Untuk melepaskan DNA, interaksi antara pasangan basa ini harus diputus. Ini dilakukan oleh enzim yang dikenal sebagai DNA helicase . DNA helicase mengganggu ikatan hidrogenantara pasangan basa untuk memisahkan untaian menjadi bentuk Y yang dikenal sebagai garpu replikasi . Area ini akan menjadi template untuk replikasi untuk memulai.

DNA terarah dalam kedua untai, ditandai oleh ujung 5 'dan 3'. Notasi ini menandakan kelompok sisi mana yang menempel tulang punggung DNA. Ujung 5 ' memiliki gugus fosfat (P) terpasang, sedangkan ujung 3' memiliki gugus hidroksil (OH) terpasang. Arah ini penting untuk replikasi karena hanya berkembang dalam arah 5 'ke 3'. Namun, garpu replikasi adalah dua arah; satu untai diorientasikan dalam arah 3 'ke 5' (untai pengarah ) sementara yang lain berorientasi pada 5 'ke 3' (untai lagging). Oleh karena itu kedua sisi direplikasi dengan dua proses yang berbeda untuk mengakomodasi perbedaan arah.

Replikasi Dimulai

Langkah 2: Primer Binding

Untai terkemuka adalah yang paling sederhana untuk ditiru. Setelah untai DNA telah dipisahkan, sepotong pendek RNA yang disebut primer mengikat ujung 3 'untai. Primer selalu mengikat sebagai titik awal untuk replikasi. Primer dihasilkan oleh enzim DNA primase .

Replikasi DNA: Pemanjangan

Langkah 3: Pemanjangan

Enzim yang dikenal sebagai DNA polimerase bertanggung jawab menciptakan untai baru dengan proses yang disebut perpanjangan. Ada lima jenis DNA polimerase yang dikenal dalam bakteri dan sel manusia . Pada bakteri seperti E. coli, polimerase III adalah enzim replikasi utama, sedangkan polimerase I, II, IV dan V bertanggung jawab atas pengecekan dan perbaikan kesalahan. DNA polimerase III mengikat untai di lokasi primer dan mulai menambahkan pasangan basa baru sebagai pelengkap untai selama replikasi.Dalam sel eukariotik, polimerase alfa, delta, dan epsilon adalah polimerase utama yang terlibat dalam replikasi DNA.Karena replikasi berlangsung dalam arah 5 'ke 3' pada untaian utama, untai yang baru terbentuk adalah kontinu.

Untaian lagging memulai replikasi dengan mengikat dengan beberapa primer. Setiap primer hanya terpisah beberapa pangkalan. DNA polimerase kemudian menambahkan potongan-potongan DNA, yang disebut fragmen Okazaki , ke untaian di antara primer.Proses replikasi ini tidak berlanjut karena fragmen yang baru dibuat terputus-putus.

Langkah 4: Pengakhiran

Setelah untai kontinu dan terputus-putus terbentuk, enzim yang disebut exonuclease menghilangkan semua primer RNA dari untaian asli. Primer ini kemudian diganti dengan basis yang sesuai. Exonuclease lain "mengoreksi" DNA yang baru dibentuk untuk memeriksa, menghapus dan mengganti kesalahan. Enzim lain yang disebut DNA ligase bergabung dengan fragmen Okazaki bersama-sama membentuk satu untai tunggal. Ujung-ujung DNA linier menimbulkan masalah karena DNA polimerase hanya dapat menambahkan nukleotida dalam arah 5 ′ hingga 3 ′.Ujung-ujung untaian induk terdiri dari urutan DNA berulang yang disebut telomer. Telomer bertindak sebagai tutup pelindung di ujung kromosom untuk mencegah kromosom di dekatnya melebur. Jenis khusus enzim DNA polimerase yang disebut telomerasemengkatalisasi sintesis urutan telomer di ujung DNA. Setelah selesai, untai induk dan gulungan untai DNA komplementernya menjadi bentuk heliks ganda yang akrab. Pada akhirnya, replikasi menghasilkan dua molekul DNA, masing-masing dengan satu untai dari molekul induk dan satu untai baru.

Enzim Replika

Replikasi DNA tidak akan terjadi tanpa enzim yang mengkatalisasi berbagai langkah dalam proses. Enzim yang berpartisipasi dalam proses replikasi DNA eukariotik meliputi:

DNA helicase - membuka dan memisahkan DNA untai ganda saat bergerak di sepanjang DNA. Ini membentuk garpu replikasi dengan memutus ikatan hidrogen antara pasangan nukleotida dalam DNA.

DNA primase - sejenis RNA polimerase yang menghasilkan primer RNA. Primer adalah molekul RNA pendek yang bertindak sebagai templat untuk titik awal replikasi DNA.

DNA polimerase - mensintesis molekul DNA baru dengan menambahkan nukleotida pada untai DNA yang memimpin dan tertinggal.

Topoisomerase atau DNA Gyrase - melepaskan dan memundurkanuntaian DNA untuk mencegah DNA menjadi kusut atau superkoil.

Exonucleases - kelompok enzim yang menghilangkan basa nukleotida dari ujung rantai DNA.

DNA ligase - bergabung dengan fragmen DNA bersama dengan membentuk ikatan fosfodiester antara nukleotida.

Ringkasan Replikasi DNA

Replikasi DNA adalah produksi heliks DNA identik dari satu molekul DNA untai ganda. Setiap molekul terdiri dari untai dari molekul asli dan untai yang baru terbentuk. Sebelum replikasi, DNA membuka gulungan dan untaian terpisah. Garpu replikasi dibentuk yang berfungsi sebagai templat untuk replikasi. Primer mengikat DNA dan polimerase DNA menambahkan urutan nukleotida baru dalam arah 5 ′ hingga 3.

Penambahan ini kontinu di untai terkemuka dan terfragmentasi di untai lagging. Setelah perpanjangan untaian DNA selesai, untaian diperiksa untuk kesalahan, perbaikan dilakukan, dan urutan telomer ditambahkan ke ujung DNA.