1 / 33

Replikasi DNA

Replikasi DNA. Drs. Sutarno, MSc., PhD. Replikasi DNA. Replikasi DNA. Replikasi DNA dimulai dengan membukanya DNA double helix pada suatu daerah yang disebut replication fork .

yana
Download Presentation

Replikasi DNA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Replikasi DNA Drs. Sutarno, MSc., PhD.

  2. Replikasi DNA

  3. Replikasi DNA • Replikasi DNA dimulaidenganmembukanya DNA double helix padasuatudaerah yang disebutreplication fork. • Membukanya double helix inidisempurnakanolehkerjaenzimDNA helicase. Daerah membukanya double helix DNA ini, terlihatdenganmikroskop electron sepertigelembung (bubble), dandengandemikandisebutsebagaisuatureplication bubble. • Bubble iniakanmengalamipeningkatanukurannyasejalandenganbergeraknya replication fork pada DNA helix dalamduaarah

  4. Sejalan dengan terpisahnya dua untai DNA ("unzip") dan Basa-basa nitrogennya terdedah, enzim DNA polymerase Bergerak ke posisi pada titik tempat sisntesis akan dimulai.

  5. Enzim-enzim dalam replikasi DNA 1.Topoisomerase: • bertanggungjawabdalamprosesdimulainyapembukaan double heliks DNA. Teganganikatpadastrukturgulungan double heliks DNA dapatdipatahkandenganpenorehan (nicking) salahsatuuntai DNA tunggal (topoisomerase I). Topisomerase II menorehuntai DNA dua-duanya. Topoisomerases I dan II tetapberikatandengan DNA setelah nicking. 2.Helicase; • menyempurnakanprosesmembukanya double heliks, setelahgulungansupercoildihilangkanolehtopoisomerase. Duauntai DNA inisecaraalamiinginberikatansatusama lain karenaadanyaafinitasikatanhidrogen, dengandemikian, aktivitashelikasememerlukanenergidalambentuk ATP untukmemisahkanmenjadiduauntai DNA.

  6. 3.DNA polymerase: • mengkatalisispembentukanikatanhidrogenantaranukleotidabaru yang akanmembentukuntaibarudengannukleotidapadauntai DNA lama yang berfungsisebagaipencetak (template strand). • mengkatalisisreaksiantara5' phosphate padanukleotidabarudan 3' OHbebaspadapolinukleotida yang sedangdibentuk (ikatanphosphodiester). Sebagaihasilnya, untaibaru DNA hanyadapatbertambahpanjangpadaarahdari5' ke 3‘. Sekalilagi, untukdiketahuibahwaikatanphosphodiesterdibentukantaragugus 3' OH padaguladengangugus 5' phosphate darinukleotida yang baru. • Terdapatbeberapabentuk polymerase DNA; DNA polymerase III bertanggungjawabdalamprosessintesisuntai DNA baru. • DNA polymerase adalahkelompok yang terdiridaribeberapa sub-unit protein yang berbeda (disebutholoenzyme). Enziminimemilikiaktivitasproofreading, yaitudapatmemastikanbahwaenziminimenyisipkanbasa nitrogen yang tepat, danmemilikiaktivitassebagai 3'à 5' exonuclease (excision of nucleotides) dengandemikianenziminidapatmemotongbilaterjadikesalahan.

  7. Arah replikasi Untai DNA baru, selalu disintesis dalam arah 5' ke 3'. 5' triphosphate hanya dapat ditambahkan ke gugus 3'OH dari deoxyribose.

  8.  4.Primase, adalahbagiandariagregat protein yang disebutprimeosome. Enziminiberfungsimenempelkan primer RNA pendekkeuntaitunggal/ single-stranded DNA untukbertindaksebagaipengganti 3'OH bagi DNA polymerase sebagaitempatdarimanamemulaisintesis. Primer RNA inipadaakhirnyaakandibuangolehRNase, dan gap/ tempatlowonginiakandiisiolehkerja DNA polymerase I. 5.Ligase: mengkatalisispembentukanikatanphosphodiesterantara3'OH dan 5'phosphate yang berdekatan. Enziminidapatmenyambung gap yang tidaktersambungketika RNA primer dibuangdankemudiandigantikan. 6.Single-stranded binding proteins: sangatpentinguntukmenjagastabilitasdarireplication fork. Single-stranded DNA adalahsangatlabil, atautidakstabil, olehkarenaitu protein iniakanberikatandengannyaketikamasihdalamkeadaanuntaitunggal (single stranded) danmenjaganya agar tdkterdegradasi.

  9. Enzym2 yang terlibat dalam replikasi

  10. Dimana dan bagaimana enzim DNA polymerase memulai sintesis? • Titikmulai (start point)bagienzim DNA polymerase adalahpadasegmenpendek yang dikenalsebagaiRNA primer.Secaratermnologi, "primer" menunjukkanperannyauntukmemulai (to "prime“) sintesis DNA padasuatutitiktertentu. Primer initerletaksecarakomplementerhadap DNA template olehenzim yang dikenaldenganRNA polymerase atauPrimase. • DNA polymerase, kemudianmenambahkannukleotidasatupersatudalamurutan yang betul-betulkomplemen, yaitu A--T dan G--C.

  11. Bagaimana DNA polymerase mengetahuibasamanaygharusditambahkan? • DNA polymerase digambarkansebagai"template dependent" (tergantungpada template/ cetakannya) sehinggaenziminiakan“membaca”sekuenbasa nitrogen pada template DNA, dankemudianmensintesisuntaikomplemennya. Untai DNA template selaludibacadariarah 3' ke 5' (yaitudimulaidariujung 3’ DNA template danmembacanukleotida-nukleotidasecaraurutkearahujung 5’ dari DNA template). • Untai DNA yang barudibentuk (karenakomplemendengan DNA template) makapastidisintesispadaarah 5’ ke 3’. (ingatbahwa 2 untai DNA berpasangansecaraantiparallel).

  12. Studi-studi yang dilakukanpadagenomorganisme prokaryotic menunjukkanbahwa DNA memilikiduafungsiutamadalamreplikasidirinyasendiri: • Pertama, berfungsisebagai template (cetakan), dan • Kedua, menghasilkanenzim, khususnya DNA polimerase, dan protein-protein lain yang membantuprosesreplikasi. • Replikasi DNA dapatdimulaipadabeberapasitus (multiple sites) disepanjang DNA template, danmasing-masingpotongan yang dihasilkandigabungkanbersamaolehenzimDNA ligase. • Replikasi DNA sirkulerdimulaipadatitikkhususdalamlingkar DNA yang mengarahkanterbentknya replication bubble • Replikasiuntukmolekul DNA linier dimulaipadatitikspesifikmelaluipembentukan replication bubble. “original of replication” atautitikawalreplikasi (titikOri) merupakantitikkhususuntukdimulainyarepikasi.

  13. THE TWO STRANDS OF DNA ARE ANTIPARALLEL

  14. Ikatan Phospho diester

  15. Replikasi Discontinue • DNA selaludireplikasidariujung 5' keujung 3‘. • Karenaduauntai DNA adalahantiparalel, iniberartiadasatuuntaisebagai"leading strand", yang dapatmelakukanreplikasisecarakontinu, danterdapatuntaisatunyasebagai"lagging strand" yang terdiridarifragmen-fragmenpendek yang kemudianharusdisambungmenjadisatuuntaian (olehenzim DNA Ligase).

  16. Fragmen Okazaki • Karenauntai DNA asli (template) terdiridariduauntaitunggal yang komplemendanantiparalel, makahanyasatuuntai DNA baru yang dapatmulaipadaujung 3' dari DNA template dandapatbertambahpanjang (tumbuh) secarakontinueketikatitikreplikasi(the replication fork)bergerakdisepanjang DNA template. • Untai DNA yang lain harustumbuhpadaarah yang berlawanan, danhasildarireplikasisecaradiskontinueiniadalahberupaurutanfragmen-fragmenpendek DNA baru yang disebutfragmenOkazaki.Untukmenjadikansegmen-segmenpendek DNA baruinidibuatdalamuntai yang kontinue, segmen-segmeninidigabungkanolehkerjaenzimDNA ligase yang “merekatkan” potongan-potonganinimenjadisatuuntaiandenganpembentukanikatanphosphodiester

  17. Tahapterakhiradalahmembuang RNA primer olehkerjaenzim, dankemudianmengisikekosonganinidengandeoksinukleotidasehinggamenjadiuntai DNA yang utuh.

  18. The replication fork

  19. Okazaki Fragments

  20. Replikasi semi-konservatif • Karenamasing-masinguntai DNA baruadalahkomplementerhadapuntaitemplatenya, maka kopi DNA baru yang identikdengan template double heliksdihasilkanselamareplikasi. • Padamasing-masingheliksbaru, satuuntaiadalah template DNA lama, danuntailainnyaadalahuntai DNA baru yang barusajadisintesis, inilah yang disebutdenganreplikasisecarasemi-conservative. • Dengandemikiandihasilkandua kopi DNA yang identik.

  21. Semiconservative vs conservative model

  22. DNA is replicated "semi-conservatively"

  23. DNA Replication

  24. Prosesreplikasi DNA padasemuaorganismeadalahproses yang sangatmenakjubkan. • Total jumlah gen padaselmanusia, genommanusia, diperkirakansekitar 3 milyarpasangbasa (base pairs), danpadasatuuntaitunggalberisimencapai 250 jutapasangbasa. • Yang lebihmenakjubkanlagi, kecilnyakesalahan yang terjadimeskipunukuran DNA manusia yang begitubesar. Kesalahanhanyaterjadisekitarsatudalamsetiap10-100 milyard DNA. • Prosesreplikasi DNA secarasempurnapadasel-selmanusiaberlangsungbeberapa jam. Untukmereplikasi DNA yang sebesarinidalamwaktu yang hanyabeberapa jam, memerlukantidakhanyasatu replication fork, membentukbeberapa replication bubble danmengahasilkanbeberapasegmenuntai DNA yang padaakhirnyadisambung-sambungmembentuk DNA double heliksbaru.

  25. Perbaikan DNA • Dalamkaitannyadenganterjadinyakesalahan, makhlukhidupmemilikimekanisme DNA proofreading danperbaikan yang dapatmengenaliterjadinyakesalahanpasangan-basadankerusakan DNA danmemperbaikinya. • Terdapatduajalurperbaikan: • base excision,memperbaikibasa yang tertukardengancaramembuangnyaolehkerjaDNA glycosylase yang diikutidenganmembuanggulafosfat yang terbentuk. • nucleotide excision,nukleotidadisekitardaerah yang rusakdibuangsebagaioligonucleotida. • Kekosongan yang terjadidariduaprosestersebutkemudiandiisiolehkerjasecaraberurutandariDNA polymerase dan DNA ligase.

  26. Quis 1 Sebutkan dan jelaskan komponen-komponen penyusun DNA, dan Jelaskan serta gambarkan bagaimana struktur DNA Jelaskan apa yang dimaksud dengan ikatan phosphodiester dan ikatan hidrogen dalam struktur DNA

  27. Q2 • Jelaskanapa yang dimaksuddenganreplikasi, enzimapasaja yang terlibatdalamprosesiiniberikutfungsimasing-masingenzim • Jelaskanapa yang dimaksuddenganreplikasidiskontinue, mengapaterjadiprosesinidanbagaimanamekanismenyahunggaterbentuknyauntai DNA yang baru • Jelaskanapa yang dimasksuddengan: • Fragmen Okazaki • Replikasisemikonservatif • Leading strand • Base excision

  28. References • 1.Alberts B. Johnson A, Lewis J., Raff M., Robert K, Walter P. 2002. Molecular Biology of Cell. 4th Ed. Garland Science. • 2. Stansfield, W.D., Cano,R.J, Colome,J.S. 2006. Moleculer and cell Biology. McGraw Hill companies. • 3.Freifelder,D. 2002. Essentials of Molecular Biology. J ones and Bartlett publishers, Boston • 4. Lodish H., Berk A., Matsudaira P., Kaiser CA., Krieger M., Scott MT. Zipursky SL., Darnell J. 2004. Molecular Cell Biology. 5th Ed. •  5. Beberapasumbergambardari internet untukBiomol.

More Related