Bagaimanakah Replikasi DNA Sel Terjadi dengan Tepat

By On Saturday, February 18th, 2017 Categories : Sains

Replikasi adalah proses dimana molekul DNA beruntai ganda disalin untuk menghasilkan dua molekul DNA yang identik. Replikasi DNA adalah salah satu proses yang paling mendasar yang terjadi dalam sel.

Setiap kali sel membelah, dua sel anak yang dihasilkan harus berisi informasi genetik yang sama persis, atau DNA, dari sel induk. Untuk mencapai hal ini, masing-masing untai DNA yang ada bertindak sebagai cetakan (template) bagi replikasi.

Bagaimana DNA direplikasi?

Replikasi terjadi dalam tiga langkah utama: pembukaan double helix dan pemisahan untai DNA, priming dari untai cetakan, dan perakitan segmen DNA baru. Selama pemisahan, dua untai DNA heliks ganda menguraikan di lokasi tertentu disebut titik asal (origin). Beberapa enzim dan protein kemudian bekerja sama untuk menyiapkan, atau menyediakan, alur untuk duplikasi. Akhirnya, enzim khusus yang disebut DNA polimerase mengatur perakitan dari untaian DNA baru. Uraian berikut dari proses tiga tahap berlaku secara umum untuk semua sel, tetapi variasi tertentu dalam proses dapat terjadi tergantung pada organisme dan jenis sel.

Apa yang memicu replikasi?

Inisiasi replikasi DNA terjadi dalam dua langkah. Pertama, yang disebut protein inisiator mengurai (unwinds) bentangan pendek DNA heliks ganda. Kemudian, protein yang dikenal sebagai helikase menempel dan pecah melepaskan ikatan hidrogen antara dasar pada untai DNA, sehingga menarik terpisah dua untai. Ketika helikase bergerak sepanjang molekul DNA, terus memecah ikatan hidrogen ini dan memisahkan dua rantai polinukleotida (Gambar 1).
Gambar 1: helikase (kuning) mengurai helix ganda.

Sementara itu, ketika helikase memisahkan helai, enzim lain yang disebut primase secara singkat menempel pada setiap helai dan merakit dasar di mana replikasi dapat dimulai. Pondasi ini merupakan bentangan pendek nukleotida yang disebut primer (Gambar 2).

Gambar 2: Meskipun helikase dan protein inisiator (tidak ditampilkan) memisahkan dua rantai polinukleotida, primase (merah) merakit primer. Primer ini memungkinkan langkah berikutnya dalam proses replikasi.

Bagaimana untai DNA direplikasi?

Setelah primer di taruh di yang satu, posisi semula (unwound) untai polinukleotida, polimerase DNA membungkus sendiri sekitar untai itu, dan menempel nukleotida baru dengan basa nitrogen terbuka. Dengan cara ini, polimerase merakit sebuah untai DNA baru di atas yang sudah ada (Gambar 3).

Gambar 3: Dimulai pada urutan primer, DNA polimerase (ditunjukkan dengan warna biru) menempel pada untai DNA asli dan mulai merakit yang baru, untai komplementer.

Ketika DNA polimerase membuat jalan menuruni untai DNA posisi semula, hal itu bergantung pada kumpulan nukleotida mengambang bebas di sekitar untai yang ada untuk membangun untai baru. Nukleotida yang membentuk untai baru dipasangkan dengan nukleotida mitra dalam untai cetakan, karena struktur molekul mereka, nukleotida A dan T selalu berpasangan dengan satu sama lain, dan C serta nukleotida G selalu berpasangan dengan satu sama lain. Fenomena ini dikenal sebagai pasangan basa komplementer (Gambar 4), dan menghasilkan produksi dua untai komplementer DNA.

Gambar 4: Setiap nukleotida memiliki afinitas untuk mitranya. A berpasangan dengan T, dan C berpasangan dengan G.
Pasangan basa memastikan bahwa urutan nukleotida dalam untai template yang ada adalah persis dicocokkan dengan urutan komplementer pada untai baru, juga dikenal sebagai anti-urutan untai cetakan. Kemudian, ketika untai baru sendiri disalin, untai komplementer yang akan berisi urutan yang sama seperti template untai asli. Jadi, sebagai hasil dari pasangan basa komplementer, hasil proses replikasi sebagai rangkaian urutan dan menyalin anti-urutan yang melindungi pengkodean DNA asli.

Berapa lama replikasi berlangsung?

Dalam bakteri prokariotik E.coli, replikasi dapat terjadi pada tingkat 1.000 nukleotida per detik. Sebagai perbandingan, DNA manusia eukariotik ulangan pada tingkat 50 nukleotida per detik. Dalam kedua kasus, replikasi terjadi begitu cepat karena beberapa polimerase dapat mensintesis dua untai baru pada waktu yang sama dengan menggunakan masing-masing untai posisi semula dari DNA double helix asli sebagai template. Salah satu helai asli disebut untai utama, sedangkan yang lain disebut untai tertinggal. Untai utama disintesis terus menerus, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Sebaliknya, untai tertinggal disintesis dalam kecil, fragmen terpisah yang akhirnya bergabung bersama untuk membentuk lengkap, baru untai disalin.

Gambar 5: Sebuah untai DNA baru disintesis. Untai ini berisi nukleotida yang komplementer dengan yang di urutan Template.