Replikasi dan Transkripsi DNA

1. BIOSINTESIS DNA (ASAM DEOKSIRIBONUKLEAT) PADA AKHIR PEMBELAHAN SEL SOMATIK (MITOSIS), SEL ANAK MENGANDUNG JUMLAH DNA ATAU KROMOSOM YANG SAMA DENGAN SEL INDUK. HAL INI KARENA SEBELUM MITOSIS SEL SUDAH MENGADAKAN PERSIAPAN MITOSIS, YA- ITU DENGAN REPLIKASI/MENGGANDAKAN DNA

2. REPLIKASI/BIOSINTESIS DNA • BERLANGSUNG SECARA SEMIKONSERVATIF • DNA MERUPAKAN POLIMER NUKLEOTIDA. • MONOMER ATAU NUKLEOTIDA PENYUSUN DNA TERDIRI ATAS 4 VARIAN: DEOKSIADENOSIN MONO FOSFAT (dAMP), DEOKSIGUANOSIN MONOFOSFAT (dGMP), DEOKSITIMIDIN MONOFOSFAT (dTMP), DAN DEOKSISITIDIN MONOFOSFAT (dCMP). • URUT-URUTAN DAN JUMLAH NUKLEOTIDA ATAU MONOMER TERSEBUT PADA SETIAP SPESIES ADALAH BERBEDA.

3. REPLIKASI/BIOSINTESIS DNA • DALAM PEMBENTUKAN RANTAI POLIMER ANAK, BERLANGSUNG PEMINDAHAN INFORMASI GENETIK UNTUK SEL ANAK HASIL PEMBELAHAN MITOSIS. HAL INI HANYA MUNGKIN BILA DNA INDUK BERFUNGSI SEBAGAI CETAKAN UNTUK DNA ANAK, SEHINGGA DENGAN DEMIKIAN DNA INDUK BERKOMPLEMENTER DENGAN DNA ANAK

4. REPLIKASI/BIOSINTESIS DNA • SEBELUM BERLANGSUNG BIOSINTESIS, LILITAN ATAU PILIN GANDA DNA DIPUDARKAN DAN DIPISAHKAN, DAN KEMUDIAN KEDUA • UNTAI NUKLEOTIDA INDUK BERFUNGSI SEBAGAI CETAKAN UNTUK UNTAI NUKLEOTIDA BARU. • UNTAI DNA ANAK INI KEMUDIAN BERGABUNG DENGAN UNTAI NUKLEOTIDA INDUK/CETAKAN, MEMBENTUK DNA BARU • OLEH KARENA ITU DNA BARU T.A. UNTAI TUNGGAL LAMA DAN UNTAI TUNGGAL BARU

5. REPLIKASI/BIOSINTESIS DNA • REPLIKASI DNA TERJADI DALAM RANGKA MEMPERSIAPKAN PEMBELAHAN MITOSIS PADA SEL SOMATIK. • HASIL DARI REPLIKASI DNA BERUPA DNA DIPLOID, AKAN DIBAGI DAN DIWARISKAN PADA DNA ANAK • KARENA REPLIKASI DNA BERLANGSUNG SECARA SEMIKONSERVATIF, MAKA MAKA DNA ANAK HASIL REPLIKASI YANG DIWARISKAN KE SEL ANAK (HASIL PEMBELAHAN MITOSIS) PERSIS SAMA DENGAN DNA INDUK/PARENT • REPLIKASI DNA TIDAK HANYA HARUS BERLANG SUNG DALAM AKURASI YANG TINGGI, TETAPI JUGA HARUS MENGKOPI SETIAP NUKLEOTIDA SELURUH GENOM HANYA SATU KALI DALAM 1 SIKLUS SEL.

6. REPLIKASI/BIOSINTESIS DNA • REPLIKASI DNA MEMBUTUHKAN BANYAK FAKTOR PROTEIN DAN ENZIM • DARI HASIL PENELITIAN KORNBERG DKK DIKETAHUITIDAK HANYA ENZIM DNA POLIMERASE SAJA,TETAPI LEBIH DARI 20 PROTEIN DAN ENZIM TERLIBAT DALAM PROSES REPLIKASI DNA. • SELURUH KOMPLEKS PROTEIN DAN ENZIM REPLIKASI TADI DISEBUT SISTEM REPLIKASI DNA

7. REPLIKASI/BIOSINTESIS DNA • UNSUR PENTING UNTUK REPLIKASI DNA 1. TEMPLATE/CETAKAN:DNA PARENT 2. BAHAN PEMBANGUN: dATP, dGTP, dCTP, dTTP, ATP, GTP, CTP, UTP 3. DNA POLIMERASE/ENZIM KORNBERG 4. Enzim primase 5. Mg++ 6. E. HELIKASE 7. DBP (DNA BINDING PROTEIN) 8. TOPOISOMERASE DLL

8. TAHAP-TAHAP REPLIKASI DNA • 1. PENGENALAN SUMBER ORIGIN • 2. PENETRALAN PILIN GANDA/HELIKS • 3. FIKSASI UNTAI CETAKAN PER BAGIAN • 4. INISIASI UNTAI NUKLEOTIDA BARU • 5. ELONGASI UNTAI NUKLEOTIDA ANAK • 6. PEMBENTUKAN HELIKS/REWINDING • 7. TERMINASI REPLIKASI • SEMUA PROSES TERSEBUT BERLANGSUNG SANGAT CEPAT DAN AKURAT

9. PENGENALAN ORIGIN REPLIKASI • REPLIKASI DNA DIMULAI PADA ORIGIN REPLIKASI, YANG TERDAPAT PADA MOLEKUL DNA. • SUATU KOMPLEK PROTEIN KEMUDIAN BERIKATAN DENGAN ORIGIN REPLIKASI, UNTUK INISIASI REPLIKASI, DAN MENCEGAH TERJADINYA REPLIKASI PADA TEMPAT LAIN, DAN MENCEGAH REREPLIKASI. • INGAT, SATU SIKLUS SEL/SETIAP MITOSIS HANYA SEKALI REPLIKASI, AGAR TIDAK TERJADI POLIPLOIDI

10. PENETRALAN PILIN ATAU PUTARAN DNA • HELIKASE MENETRALKAN PILIN DNA SEGMEN DEMI SEGMEN. • PENETRALAN PILIN DENGAN KECEPATAN 4500 PUTARAN/MENIT • AGAR PENETRALAN BERLANGSUNG SEBAGIAN DEMI SEBAGIAN, KERJA HELIKASE DITAHAN OLEH ENZIM LAIN (TOPOISOMERASE PADA EUKARIOTA, GIRASE PADA PROKARIOTA) DARI ARAH YANG BERLAWANAN. GIRASE JUGA MEMPERTAHANKAN DNA BAKTERI AGAR TETAP DALAM BENTUK SUPERKOIL. • SEGMEN DNA YANG SUDAH LURUS MEMBUTUH-KAN ENERGI DARI 2 ATP UNTUK MEMISAHKAN SETIAP PASANG BASA NITROGEN 2 UNTAI DNA.

11. FIKSASI UNTAI POLINUKLEOTIDA TEMPLATE • SEGERA SETELAH SEGMEN DNA PUDAR PUTARANNYA DAN KEDUA UNTAI POLINUKLEOTIDA SEGMEN TERPISAH, SEHINGGA TERBENTUK GARPU REPLIKASI, DNA BINDING PROTEIN (DBP) MENGIKAT SETIAP UNTAI NUKLEOTIDA YANG TERPISAH AGAR UNTAI TIDAK BERTAUT KEMBALI • KEDUA UNTAI SEGMEN DNA SEKARANG MASING-MASING BERLAKU SEBAGAI CETAKAN UNTUK PEMBENTUKAN UNTAI SEGMEN DNA BARU DALAM REPLIKASI • SETIAP BASA NITROGEN (A,T,C,G) DALAM UNTAI CETAKAN DALAM GARPU REPLIKASI SEKARANG TEREKSPOS BAGI SISTEM REPLIKASI

12. INISIASI REPLIKASI DNA • SETELAH TERBENTUK GARPU REPLIKASI, MASING-MASING SEGMEN DNA/UNTAI POLINUKLEOTIDA BERLAKU SEBAGAI CETAKAN UNTUK SEGMEN/UNTAI NUKLEOTIDA BARU • PADA GAMBAR, UNTAI POLINUKLEOTIDA DI SEBELAH KIRI PADA UJUNG 3’ SEGERA MEMBENTUK PASANGAN NUKLEOTIDA BARU DENGAN BANTUAN ENZIM DNA POLIMERASE I, MISALNYA A DARI ADENOSIN MONOFOSFAT /NUKLEOTIDA DENGAN BASA NITROGEN A MEMBENTUK PASANGAN DENGAN T DARI GUANOSIN MONOFOSFAT • AKTIVITAS DNA POLIMERASE MEMBUTUHKAN BANTUAN Mg++

13. ELONGASI • DNA POLIMERASE III SEGERA MENGKATALISIS PENAMBAHAN NUKLEOTIDA-NUKLEOTIDA BARUDENGAN ARAH 5’->3’. • DEMIKIAN SETERUSNYA, SEHINGGA AKHIRNYA ELONGASI SAMPAI DIPANGKAL GARPUREPLIKASI • SEGMEN BARU/UNTAIAN POLINUKLEO TIDA BARU SEKARANG DISEBUT LEADING STRAND. • PEMBENTUKAN LEADING STRAND INI SEGERA DIIKUTI OLEH PEMBENTUKAN LAGGING STRAND. • YANG MERUPAKAN PASANGAN BARU UNTAI NUKLEOTIDA CETAKAN DI SEBELAH KANAN

14. ELONGASI • PEMBENTUKAN UNTAI POLINUKLEOTIDA PADA LAGGING STRAND DENGAN ARAH 5’->3’ INI TIDAK KONTINU, BERLANGSUNG FRAGMEN DEMI FRAGMEN, DISEBUT FRAGMEN OKAZAKI. • DIMULAI DENGAN PEMBENTUKAN PANGKAL YANG BERUPA OLINUKLEOTIDA RNA/RNA PRIMER PADA SETIAP FRAGMEN OKAZAKI DENGAN DIKATALISIS OLEH PRIMASE • PEMBENTUKAN PANGKAL DITERUSKAN DENGAN PENAMBAHAN NUKLEOTIDA DNA DENGAN DIKATALISIS OLEH DNA POLIMERASE III YANG DIBANTU OLEH Mg++. KEMUDIAN DNA POLIMERASE I YANG MEMPUNYAI AKTIVITAS EKSONUKLEASE MEMOTONG RNA PRIMER DAN DNA POLIMERASE I MENGGANTIKANNYA DENGAN DEOKSINUKLEOTIDA DENGAN ARAH 5’->3’.

15. ELONGASI • FRAGMEN-FRAGMEN OKAZAKI KEMUDIAN DISAMBUNG DENGAN DIKATALISIS OLEH LIGASE. PENGGA-BUNGAN INI MELALUI IKATAN DIESTERFOSFAT ANTARA GUGUS HIDROKSIL-3’ FRAGMEN OKAZAKI YANG SATU DENGAN GUGUS FOSFAT-5’ DARI FRAGMEN OKAZAKI YANG BARU. • PEMBENTUKAN IKATAN TERSEBUT MEMBUTUHKAN ENERGI DARI ATP • PANJANG FR. OKAZAKI PADA BAKTERI 1000-2000 NUKLEOTIDA, & PADA EUKARIOTA 150-200 NUKLEOTIDA. • KECEPATAN PEMBENTUKAN NUKLEOTIDA PADA BAKTERI 45.000 NUKLEOTIDA/MENIT, SEDANG PADA EUKARIOTA 3600/MENIT.

16. REWINDING/PEMBENTUKAN HELIKS KEMBALI • BILA REPLIKASI PER GARPU REPLIKASI SUDAH SELESAI, MAKA SEGERA KEDUA SEGMEN DNAMEMBENTUK HELIKS KEMBALI SECARA OTOMATIS TANPA MEMERLUKAN ENERGI DAN ENZIM.

17. TERMINASI REPLIKASI DNA • BILA SELURUH DNA SUDAH BEREPLIKASI, MAKA AKAN TERBENTUK 2 DNA ANAK YANG TERPISAH, YANG PERSIS SAMA DENGAN DNA PARENT, KARENA MASING-MASING DNA ANAK TERDIRI ATAS SATUUNTAI POLINUKLEOTIDA PARENT DAN SATU UNTAI NUKLEOTIDA BARU, KARENA REPLIKASI DNA BERLANGSUNG SECARA SEMIKONSERVATIF. • JADI INFORMASI GENETIK YANG BERUPA URUT-URUTAN NUKLEOTIDA DIPINDAHKAN KE DNA ANAK, (UNTUK DITERUSKAN KE SEL ANAK PADA SAAT MITOSIS) MELALUI REPLIKASI DNA.

18. KESIMPULAN • REPLIKASI DNA BERLANGSUNG DENGAN ARAH 5’->3’ • GUGUS FOSFAT-5’ DITAMBAHKAN PADA GUGUS OH-3’DARI DEOKSIRIBOSA • UNTAI PARENT 3’ MENGHASILKAN LEADING STRAND DENGAN UNTAI KONTINU • UNTAI PARENT PASANGAN MENGHASILKAN LAGGING STRAND DENGAN BAGIAN-BAGIAN PENDEK, DISEBUT FRAGMEN OKAZAKI. • RNA PRIMER DIGUNAKAN UNTUK INISIASI FRAGMEN OKAZAKI • RNA PRIMER DIPOTONG/DIPINDAHKAN DAN KEMUDIAN FRAGMEN-FRAGMEN OKAZAKI DIHUBUNGKAN OLEH LIGASE

19. BIOSINTESIS RNA/ TRANSKRIPSI DNA->RNA • ADA PERBEDAAN PENTING ANTARA REPLIKASI DNA & TRANSKRIPSI RNA • PADA REPLIKASI DNA, SELURUH DNA DIREPLIKASIKAN MENJADI 2 DNA ANAK • PADA TRANSKRIPSI: BERSIFAT SELEKTIF, TIDAK SEMUA DITRANSKRIPSIKAN, MENJADI RNA. HANYA GEN/SEGMEN DNA TERTENTU YANG AKAN BEREKSPRESI MENJADI PROTEIN SAJA YANG DITRANS-KRIPSIKAN MENJADI RNA. • Transkripsi RNA dalam rangka mempersiapkan Biosintesis protein • RNA ADA 3 MACAM: mRNA, tRNA, rRNA

20. BIOSINTESIS RNA • BAHAN UNTUK TRANSKRIPSI DNA: • 1. DNA; BERFUNGSI SEBAGAI TEMPLATE UNTUK RNA • 2. ATP, GTP, CTP, UTP. • 3. RNA POLIMERASE • 4. Mg++

21. TAHAP TRANSKRIPSI RNA • 1.INISIASI • RNA POLIMERASE BERSATU DENGAN PROMOTER (SEJUMLAH SEQUENCE NUKLEOTIDA), KEMUDIAN DI TEMPAT INI MULAI TERJADI PEMBUKAAN dsDNA. SALAH SATU STRAND/UNTAI SEGMEN DNA YANG SUDAH TERBUKA, YANG DISEBUT NONSENSE STRAND, DENGAN UJUNG 3’ MULAI MEMBENTUK PASANGAN NUKLEOTIDA RNA BARU 5’, DENGAN DIKATALISIS OLEH RNA POLIMERASE DAN DIAKTIFKAN OLEH Mg++

22. TAHAP TRANSKRIPSI RNA • ELONGASI: • RNA POLIMERASE MENGKATALISIS POLIMERISASI NUKLEOTIDA RNA DENGAN CARA MENAMBAHKA PASANGAN NUKLEOTIDA RNA BARU BARU SATU DEMI SATU, YANG BERKOMPLEMENTER DENGAN TEMPLATE, SEMENTARA ITU PASANGAN NUKLEOTIDA DIDEPANNYA DIBUKA . • ARAH ELONGASI TRANSKRIPSI: 5’->3’. • DUA STRAND SEGMEN DNA YANG DITINGGALKAN OLEH NUKLEOTIDA ARU SEGERA BERTAUT KEMBALI DAN REWIND.

23. TAHAP TRANSKRIPSI RNA • TERMINASI:PADA SAAT RNA POLIMERASE BERJUMPA DENGAN SIGNAL STOP DALAM DNA TEMPLATE YANG BERUPA SEJUMLAH NUKLEOTIDA DENGAN BASA NITROGEN AAAAAAAA, MAKA TRANSKRIPSI RNA BERAKHIR DENGAN MEMBENTUK RANGKAIAN POLI-U (UUUUUUUU), DENGAN BANTUAN FAKTOR RHO. • KARENA YANG MENJADI CETAKAN RNA ADALAH NONSENSE STRAND DNA, MAKA UNTAIAN NUKLEOTIDA PASANGANNYA YANG TERBENTUK, YANG TIDAK LAIN ADALAH RNA BARU, MEMPUNYAI URUT-URUTAN NUKLEOTIDA YANG PERSIS SAMA DENGAN SENSE STRAND ( UNTAI GEN YANG AKAN BEREKSPRESI).

24. RNA • SESUAI DENGAN FUNGSINYA, RNA DIBAGI MENJADI 3 MACAM YAITU: • 1. mRNA (messengerRNA) berfungsi sebagai kurir, atau pembawa pesan. mRNA ini mengandung informasi genetik yang berupa urut-urutan nukleotida yang persis sama dengan gen yang akan diekspresikan menjadi protein. mRNA ini berbentuk untai memanjang. • 2. tRNA (transfer RNA) yang berfungsi untuk membawa asam-asam amino dari sitoplasma ke ribosom • 3. rRNA (ribosomal RNA): rRNA bersama-sama dengan protein membentuk ribosom. Ribosom berfungsi sebagai tempat untuk biosintesis protein.