DNA merupakan molekul hidup karena mampu melakukan penggandaan
diri (replikasi). Fungsi ini disebut fungsi autokatalisis karena
DNA mampu mensistesis dirinya sendiri. Replikasi merupakan
peristiwa sintesis DNA. Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya
sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama.
Prosesnya dengan menggunakan komplementasi pasangan basa untuk
menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA
lama. Proses yang terjadi tersebut dipengaruhi oleh enzim helikase,
enzim polimerase, dan ligase. Ada tiga kemungkinan terjadinya
replikasi DNA, yaitu konservatif, semikonservatif, dan
dispersif.Gb. Replikasi DNA1. a. Model konservatif, yaitu dua
rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan
untuk dua rantai DNA baru. Replikasi ini mempertahankan molekul
dari DNA lama dan membuat molekul DNA baru.2. b. Model
semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru
disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai
DNA lama. Akhirnya dihasilkan dua rantai DNA baru yang
masing-masing mengandung satu rantai cetakan molekul DNA lama dan
satu rantai baru hasil sintesis.3. c. Model dispersif, yaitu
beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai
cetakan untuk sintesis rantai DNA baru. Oleh karena itu, hasil
akhirnya diperoleh rantai DNA lama dan baru yang tersebar pada
rantai DNA lama dan baru. Replikasi ini menghasilkan dua molekul
DNA lama dan DNA baru yang saling berselang-seling pada setiap
untai.Setelah berhasil membuat model struktur DNA, Watson dan Crick
memprediksi bahwa DNA bereplikasi dengan cara semikonservatif.
Kemudian pada tahun 1958, Matthew Meselson dan Franklin Stahl
melakukan percobaan untuk menguji ketiga alternatif hipotesis
replikasi DNA tersebut dengan menggunakan DNA bakteri Eschericia
coli. Hasilnya ternyata mendukung model replikasi semikonservatif
yang telah diprediksi oleh Watson dan Crick.REPLIKASI DNA Replikasi
DNA berarti penggandaan. Ada 3 model replikasi DNA yaitu :1. Model
konservatif. Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA bereplikasi
tanpa memisahkan rantai-rantainya.2. Model semi konservatif. Model
ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA berpisah kemudian bereplikasi.3.
Model dispersi. Model ini menyatakan bahwa DNA terpecah menjadi
potongan-potongan yang kemudian bereplikasi.Meselson dan Stahl
membuktikan bahwa DNA bereplikasi sesuai model
semi-konservatif.
Proses replikasi terbagi atas 3 tahap:1. Inisiasi. Replikasi
tidak berlangsung pada titik acak pada DNA namun berlangsung pada
awal yang disebut tempat awal replikasi. Protein inisiator menempel
pada daerah tersebut kemudian berikatan menyebatkan rantai heliks
terbuka untuk menunjukkan satu rantai yang digunakan untuk
membangun rantai baru.2. Elongasi. DNA polimerase bertugas untuk
memasangkan basa nitrogen baru dengan rantai DNA lama sehingga
terbentuklah rantai DNA yang baru. DNA polymerase menambahkan
basa-basa baru ke ujung 3 rantai yang ada, kemudian mereka
mensintesis dari arah 5 ke 3 dengan menyediakan rantai basa
pasangan untuk cetakan. Triplet AUG merupakan sinyal untuk memulai
proses sintesis, sehingga triplet ini dinamakan kodon start.3.
Terminasi. Replikasi berakhir saat DNA polimerase mengenali daerah
basa nitrogen yang diulang-ulang, daerah ini disebut telomer.Maka
terbentuklah rantai DNA yang baru.Pada Sintesis protein, salah satu
rantai DNA akan dikodekan oleh mRNA. Rantai yang dikodekan tersebut
disebut DNA Sense atau DNA template, sedangkan rantai pasangannya
yang tidak dicetak disebut DNA Antisense atau DNA Komplementer.
Triplet kode-kode genetik DNA yang dikodekan oleh mRNA disebut
kodogen.
RNA Berbeda dengan DNA, RNA merupakan rantai panjang lurus yang
berfungsi dalam sintesis protein. Terdapat 3 jenis RNA yaitu: 1.
mRNA(messenger RNA atau RNA duta/RNAd), bertugas untuk mengkodekan
kode genetik dari DNA untuk sintesis protein. Terdapat di anak
inti.sel. Triplet kode genetik pada mRNA disebut kodon. 2.
tRNA(transfer RNA atau RNAt), bertugas untuk mencocokkan triplet
yang ada pada mRNA dengan protein yang sesuai. Terdapat di
sitoplasma. Triplet kode genetik pada tRNA disebut antikodon. 3.
rRNA(ribosomal RNA atau RNAr), bertugas untuk memasangkan kodon
mRNA dengan antikodon tRNA dan menggeser rantai-rantai supaya
terbentuk polipeptida(protein). Terdapat di ribosom.
Struktur RNA(ribosenucleic acid) yaitu1. Gula 5 karbon ribosa.2.
Gugus fosfat.3. Basa nitrogen yang persis sama dengan basa nitrogen
DNA namun pada mRNA thymine diganti dengan urasil.
PRA SINTESIS PROTEINSebelum sintesis protein dilakukan, perlulah
diadakan persiapan yang menyeluruh, salah satunya pemasangan asam
amino pada salah satu ujung tRNA. 1 asam amino harus diikatkan
pasada salah satu ujung tRNA dengan antikodon yang benar, namun
protein ini sesuai dengan kodon bukan antikodon. Enzim yang
melakukan proses ini adalah enzim tRNA aminoasil sintetase. Enzim
ini mengikatkan asam amino pada bagian sisi asam amino kemudian
tRNA dengan antikodon spesifik untuk asam aminonya. tRNA dan asam
amino berikatan pada enzim sebelum akhirnya dilepaskan.
SINTESIS PROTEINSintesis protein adalah proses pembentukan
protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode
genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma
dan ribosom. Sintesis protein terdiri dari 3 tahapan besar yaitu:1.
Transkripsi. DNA membuka menjadi 2 rantai terpisah. Karena mRNA
berantai tunggal, maka salah satu rantai DNA ditranskripsi
(dicopy). Rantai yang ditranskripsi dinamakan DNA sense atau
template dan kode genetik yang dikode disebut kodogen. Sedangkan
yang tidak ditranskripsi disebut DNA antisense/komplementer. RNA
Polimerase membuka pilinan rantai DNA dan memasukkan
nukleotida-nukleotida untuk berpasangan dengan DNA sense sehingga
terbentuklah rantai mRNA. Contoh transkripsi: 2. TranslasimRNA /
RNAd yang sudah terbentuk keluar dari anak inti sel menuju rRNA.
Disana mRNA masuk ke rRNA / RNAr diikuti oleh tRNA / RNAt. Ketika
antikodon pada tRNA cocok dengan kodon mRNA kemudian rantai
bergeser ke tengah. Kodon mRNA berikutnya dicocokkan dengan tRNA
kemudian asam amino yang pertama berikatan dengan asam amino kedua.
tRNA pertama keluar dari rRNA. Proses ini berlangsung hingga kodon
stop, ribosom subunit besar dan kecil terpisah, mRNA dan tRNA
keluar dari ribosom. Kodon stop : UAA,UAG, UGA Rumus cepat:mRNA=DNA
komplementer=DNA antisense=kode protein tRNA=DNA template=DNA
sense=kodogen. Berikut ini adalah gambar proses sintesis
protein.
Enzim-enzim pada replikasi DNAReplikasi DNA merupakan proses
enzimatis. Enzim-enzim yang berperan (fungsi, sifat, dan cara
kerja) pada replikasi DNA antara lain enzim DNA polimerase, DNA
ligase, DNA gyrase, dan Helicase. Ada 3 macam enzim polimerase DNA
yaitu polimerase DNA I, II, dan III.1. Enzim polimerase DNA I- DNA
polimerase I berperan menghilangkan RNA primer yang melekat pada
lagging strand DNA dan mengganti dgn DNA- Merupakan rantai tunggal
polipeptida dengan BM 109 kdal- Mengkatalisir penempelan unit
deoxyribonucleotida baru ke rantai DNA pemula (primer strand)-
Kecepatan mengkatalisir 10 nukleotida diambahkan tiap detik setiap
1 mol polimerase DNA I- Mempunyai aktivitas 3-5 exonuclease yaitu
mengecek hasil polimerisasi sebelum dilanjutkan- Mempunyai
aktivitas 5-3 exonucleasePerbedaan 3-5 exonuclease dan 5-3
exonucelase 3-5 exonuclease- Proof reading action- Berfungsi
menghidrolisa DNA jika terjadi kesalahan(memotong nukleotida yang
bukan pasangan nukleotidanya) dari ujung 3-OH- Nukleotida yang
diambil harus mempunyai gugus 3-OH bebas dan bukan bagian double
helix 5-3 exonuclease- Membetulkan kesalahan dengan menghidrolisa
DNA dari ujung rantai 5- fosfat- Pemotongan ikatan terjadi pada
ikatan fosfodiester ujung 5 atau beberapa residu dari ujung 5-
Pemotongan ikatan harus sudah di dalam rantai double helix-
Kesalahan yang dibetulkan baik salah karena basa tidak sesuai
dengan pasangannya maupun kesalahan yang lain, misal terjadinya
thymine dimer.2. Enzim polimerase DNA IIFungsi spesifik enzim
polimerase DNA II belum dapat jelas, hanya diketahui enzim ini
berperan juga pada replikasi DNA. Kecepatan mengkatalisis sebanyak
0,5 nukleotida ditambahkan tiap detik, serta mempunyai aktivitas
3-5 exonuclease.3. Enzim Polimerase DNA IIIMerupakan polimerase
yang bertanggungjawab Pada replikasI invivo. Merupakan Holoenzim
kompleks denGan BM 550.000 yang terdiri atas 7 polipeptida yang
berbeda, membawa aktivitas 5-3 exonclease sedangkan lainnya memBawa
aktivitas 3-5 exonulease. Satu atau lebih polipeptida yang lain
mengikat molekul ATP. Sedangkan sisanya belum diketahui fungsinya.
Mungkin dua kompleks holoenzim dibutuhkan dalam replication fork,
kecepatan mengakataliisis 150 nukleotida ditambakan setiap detik.
Enzim polimerase DNA III ini mengandung ion Zn2+ dan mebutuhkan ion
Mg2+ untuk bekerjanya.4. DNA ligaseEnzim polimerase DNA dapat
menambahkan deoksiribonukleotida ke rantai pemula, tetapi tidak
dapat mengkatalisis penggabungan 2 rantai DNA. Pada tahun 1967
ditemukan adanya enzim yag mengkatalisis pembentukan ikatan
fosfodiester antara 2 rantai. Enzim ini disebut enzim ligase, yang
mempunyai ciri:- Berupa rantai polipeptida tunggal BM 77000-
Memerlukan gugus OH pada ujung 3 bebas dan gugus fosfat pada ujung
5 rantai yang lain, pembentukan ikatan fosfodiester ini berupa
reaksi endergoni (butuh tenaga)- Menyambung 2 mol rantai DNA yang
merupakan bagian dari DNA double helix (tidak dapat menyambung 2
mol rantai tunggal)Fungsi enzim ligase sebagai berikut:-
Memperbaiki rantai yang putus pada DNA dupleks- Menyambung ujng DNA
dupleks untuk menghasilkan DNA sirkuler- Menyambung sintesa DNA
pada proses rekombinasi- Bekerja sama dengan polimerase DNA pada
replikasi DNA5. Enzim girase DNA (DNA Gyrase)- Termasuk
topoisomerase tipe II- Berfungsi membuka supercoiled sebelum
replikasi berlangsung - Mengubah bentuk relax menjadi supercoiled
dengan membutuhkan ATP6. Enzim helicaseEnzim yang membuka putaran
segmen DNA tepat di bagian depan garpu replikasi, disebut enzim
helicase. Enzim ini mengikat ATP dan mengikat rantai tunggal DNA.
Ada dua macam enzim helicase, satu mengikat pada templatenya
lagging strand dan bergerak dengan arah 5-3, yang satunya lagi
mengikat pada rantai template leading strand dan bergerak dengan
arah 3-5.7. Single Strand Binding Protein (SSBP)Secepatnya setelah
rantai terbuka beberapa mol protein tertentu mengikatkan diri
sangat erat untuk menjaga jangan sampai rantai berdekatan lagi.
Enzim ini disebut Helix-destabilizing protein (single strand DNA
binding protein (SSBP). SSBP pada E.coli merupakan polipeptida yang
terdiri atas 177 asam amino. Rantai yang telah terikat oleh SSBP
menjadi kaku dan lurus, tidak ada lekukan/bengkokan.8. Enzim
primaseDNA beraktivitas dengan arah 5-3 (hanya terdiri atas 10
nukleotida). Kemudian pada ujung 3 ditambahkan dioksiribonukleosida
trifosfat (oleh enzim polimerase DNA III) satu demi satu sehinga
lengkap 1000-2000 nukleotid. Nukleotida pada RNA pemula/RNA primer
dihilangkan/diputus satu demi satu oleh aktivitas 5-3
exonuclease.(Moeljoprawiro, 2007)Bahan dasar untuk replikasi DNA
adalah Deoxyribonucleotida 5triphosphate, enzim-enzim polimerase
DNA I, II, III, dan enzim ligase DNA. Untuk mensintesa DNA, enzim
polimerase DNA I membutuhkan 4 macam deoksiribonukleosida 5
triphoshate (dATP, dGTP, dTTP, dCTP) atau ion Mg2+ rantai pemula
DNA (primer chain) dengan gugus bebas 3-OH dan DNA template.
Pemanjangan rantai dengan arah 5-3. Pemanjangan terjadi karena
penggabungan 3-OH pada DNA pemula dengan atom fosfor yang paling di
adalam dari deoksiribonukleosida trifosfat yang ditambahkan.
Sumber:
http://desainwebsite.net/pendidikan/enzim-enzim-pada-replikasi-dna#ixzz1z0DHUThe
Enzim yang berperan dalam proses replikasi adalah :
1.Topoisomerase:bertanggung jawab dalam proses dimulainya
pembukaan double heliks DNA. Tegangan ikat pada struktur gulungan
double heliks DNA dapat dipatahkan dengan penorehan (nicking) salah
satu untai DNA tunggal (topoisomerase I). Topisomerase II menoreh
untai DNA dua-duanya. Topoisomerases I dan II tetap berikatan
dengan DNA setelah nicking.
2.Helicase;menyempurnakan proses membukanya double heliks,
setelah gulungan supercoil dihilangkan oleh topoisomerase. Dua
untai DNA ini secara alami ingin berikatan satu sama lain karena
adanya afinitas ikatan hidrogen, dengan demikian, aktivitas
helikase memerlukan energi dalam bentuk ATP untuk memisahkan
menjadi dua untai DNA.
3.DNA polymerase:mengkatalisis pembentukan ikatan hidrogen
antara nukleotida baru yang akan membentuk untai baru dengan
nukleotida pada untai DNA lama yang berfungsi sebagai pencetak
(template strand). mengkatalisis reaksi antara 5' phosphate pada
nukleotida baru dan 3' OH bebas pada polinukleotida yang sedang
dibentuk (ikatan phosphodiester). Sebagai hasilnya, untai baru DNA
hanya dapat bertambah panjang pada arah dari 5' ke 3. Sekali lagi,
untuk diketahui bahwa ikatan phosphodiester dibentuk antara gugus
3' OH pada gula dengan gugus 5' phosphate dari nukleotida yang
baru.Terdapat beberapa bentuk polymerase DNA; DNA polymerase III
bertanggungjawab dalam proses sintesis untai DNA baru. DNA
polymerase adalah kelompok yang terdiri dari beberapa sub-unit
protein yang berbeda (disebut holoenzyme). Enzim ini memiliki
aktivitas proofreading, yaitu dapat memastikan bahwa enzim ini
menyisipkan basa nitrogen yang tepat, dan memiliki aktivitas
sebagai 3' 5' exonuclease (excision of nucleotides) dengan demikian
enzim ini dapat memotong bila terjadi kesalahan.
4.Primase, adalah bagian dari agregat protein yang disebut
primeosome. Enzim ini berfungsi menempelkan primer RNA pendek ke
untai tunggal/ single-stranded DNA untuk bertindak sebagai
pengganti 3'OH bagi DNA polymerase sebagai tempat darimana memulai
sintesis. Primer RNA ini pada akhirnya akan dibuang oleh RNase, dan
gap/ tempat lowong ini akan diisi oleh kerja DNA polymerase I.
5.Ligase: mengkatalisis pembentukan ikatan phosphodiester antara
3'OH dan 5'phosphate yang berdekatan. Enzim ini dapat menyambung
gap yang tidak tersambungketika RNA primer dibuang dan kemudian
digantikan.6.Single-stranded binding proteins: sangat penting untuk
menjaga stabilitas dari replication fork. Single-stranded DNA
adalah sangat labil, atau tidak stabil, oleh karena itu protein ini
akan berikatan dengannya ketika masih dalam keadaan untai tunggal
(single stranded) dan menjaganya agar tdk terdegradasi.
Sebutkan dan jelaskan jenis replikasi DNA.2. Jelaskan bagaimana
proses sintesis protein3. Sebutkn dan jelaskan enzim apa saja yang
berperan dalam proses replikasi4. Apa yang dimaksud dengan: a. mRNA
b. tRNA c. rRNA
