Replikasi DNA – DNA mempunyai kemampuan heterokatalik, yaitu mampu membentuk molekul kimia lain dari sebagian rantainya dan autokatalik, yaitu mampu memperbanyak diri. Kemampuan untuk memperbanya diri inilah yang disebut dengan replikasi DNA Ketika terjadi pembelahan mitosis, pita kembar yang berpilin pada DNA akan dilepas sebagian oleh enzim DNA polimerase pada ikatan hidrogen antara purin dan pirimidin. Ikatan tersebut lemah, sehingga mudah pecah dibandingkan dengan ikatan kovalen antara fosfat dan deoksiribosa.
 |
| Replikasi DNA |
Setelah ikatan masing-masing berjauhan, selanjutnya akan membentuk pasangan baru. Sebagai contoh, rantai A mendapat pasangan baru B’, sedangkan rantai B mendapat pasangan baru A’ maka terbentuk dua DNA yang masing-masing memiliki rantai AB’ dan A’B.
Dulu sebelum struktur DNA diketahui, para ilumuan tertarik pada kemampuan organisme membuat salinan yang layak dari dirinya sendiri, dan kemudian kemampuan sel memproduksi banyak salinan sama précis makromolekul komplek. Spekulasi tentang permasalahan ini terfokus pada konsep template. Template sel seharusnya menjadi permukaan dimana molekul berada dalam susunan yang khusus dan bergabung untuk membentuk makromolekul yang struktur dan fungsinya unik.
Proses replikasi DNA menunjukan contoh biologi pertama dari penggunaan template untuk memandu sintesa makromolekul. Tahun 1940an mengantarkan pada pengetahuan bahwa DNA merupakan molekul genetic, tetapi semuanya berubah ketika James Watson dan Francis Crick menyimpulkan struktur DNA yang menjelaskan bagaimana DNA bekerja sebagai template untuk replikasi dan penyaluran informasi genetic. Satu strand merupakan pelengkap strand yang lain.
Aturan keras pasangan basa berarti bahwa penggunaan salah satu strand sebagai template akan menghasilkan strand lain yang dapat diprediksi susunan complementarinya. Ciri pokok proses replikasi DNA dan mekanisme yang digunakan enzim yang mengkatalisasi DNA telah menunjukan kesamaan yang identik pada semua organisme. Kesatuan mekanisasi akan menjadi tema utama seperti yang kita proses dari cirri umum proses replikasi pada enzim replikasi E. coli dan akhirnya untuk replikasi eukaryotic.
Dulu sebelum struktur DNA diketahui, para ilumuan tertarik pada kemampuan organisme membuat salinan yang layak dari dirinya sendiri, dan kemudian kemampuan sel memproduksi banyak salinan sama précis makromolekul komplek. Spekulasi tentang permasalahan ini terfokus pada konsep template. Template sel seharusnya menjadi permukaan dimana molekul berada dalam susunan yang khusus dan bergabung untuk membentuk makromolekul yang struktur dan fungsinya unik.
Proses replikasi DNA menunjukan contoh biologi pertama dari penggunaan template untuk memandu sintesa makromolekul. Tahun 1940an mengantarkan pada pengetahuan bahwa DNA merupakan molekul genetic, tetapi semuanya berubah ketika James Watson dan Francis Crick menyimpulkan struktur DNA yang menjelaskan bagaimana DNA bekerja sebagai template untuk replikasi dan penyaluran informasi genetic. Satu strand merupakan pelengkap strand yang lain.
Aturan keras pasangan basa berarti bahwa penggunaan salah satu strand sebagai template akan menghasilkan strand lain yang dapat diprediksi susunan complementarinya. Ciri pokok proses replikasi DNA dan mekanisme yang digunakan enzim yang mengkatalisasi DNA telah menunjukan kesamaan yang identik pada semua organisme. Kesatuan mekanisasi akan menjadi tema utama seperti yang kita proses dari cirri umum proses replikasi pada enzim replikasi E. coli dan akhirnya untuk replikasi eukaryotic.
Replikasi DNA diatur oleh kumpulan aturan pokok
Replikasi DNA dikatakan semikonservatif jika masing-masing strand DNA berlaku sebagai template untuk sintesa strand baru, dua molekul DNA baru akan dihasilkan, masing-masing dengan satu strand baru dan satu strand lama. Proses ini disebut replikasi semikonservatif.
Hipotesa tentang replikasi semikonservatif diusulkan oleh Watson dan Crick setelah publikasi paper mereka tentang stuktur DNA; teri tersebut dibuktikan percobaan yang didesign dengan mahir oleh Mattew Meselson dan Franklin Stahl pada tahun 1957. Meselson dan Stahl menumbuhkan sel E.coli selama beberapa generasi pada medium dimana sumber nitrogen (NH4Cl) mengandung 15N, isotop nitrogen terberat disamping isotop normal, lebih banyak, ringan yakni 14N. DNa yang terisolasi dari sel ini memilika densitas 1%lebih besar dari pada DNA normal DNA[14N].
Meskipun ini hanya perbedaan kecil, campuran [15N]DNA berat dengan [14N]DNA ringan dapat dipisahkan dengan sentrifugasi untuk keseimbangan pada garadien densitas klorida sesium.
Sel E.coli yang berkembang pada medium 15N ditransfer ke medium baru yang hanya mengandung isotop 14N, dimana sel-sel tersebut dibiarkan berkembang sampai populasi sel menjadi berlipat ganda. DNA yang terisolasi dari generasi pertama sel membentuk pita tunggal pada gradient CsCl pada posisi yang mengindikasikan bahwa DNA helik ganda dari sel turunan merupakan hibrida yang mengandung satu strand 14N baru dan satu strand 15N inang.
Hasil ini menumbangkan replikasi konservatif, hipotesis lain dimana satu turunan molekul DNA akan terdiri dari dua strand DNa hasil sintesa baru dan yang lainnya akan mengandung dua strand inang, sementara tidak akan dihasilakan molekul DNA hybrid pada percobaan Meselson-Stahl.
Hipotesis replikasi semikonservatif kemudian mendukung langkah selanjutnya pada percobaan. Pada medium 14N,sel dibiarkan mengganda, dan produk hasil DNA dari lingkaran kedua replikasi ini menunjukan dua pita, satu memiliki densitas yang sama denganDNA ringan dan yang lainnya memiliki densitas DNA hybrid yang diamati sel pertama menggandakan diri.
Hipotesa tentang replikasi semikonservatif diusulkan oleh Watson dan Crick setelah publikasi paper mereka tentang stuktur DNA; teri tersebut dibuktikan percobaan yang didesign dengan mahir oleh Mattew Meselson dan Franklin Stahl pada tahun 1957. Meselson dan Stahl menumbuhkan sel E.coli selama beberapa generasi pada medium dimana sumber nitrogen (NH4Cl) mengandung 15N, isotop nitrogen terberat disamping isotop normal, lebih banyak, ringan yakni 14N. DNa yang terisolasi dari sel ini memilika densitas 1%lebih besar dari pada DNA normal DNA[14N].
Meskipun ini hanya perbedaan kecil, campuran [15N]DNA berat dengan [14N]DNA ringan dapat dipisahkan dengan sentrifugasi untuk keseimbangan pada garadien densitas klorida sesium.
Sel E.coli yang berkembang pada medium 15N ditransfer ke medium baru yang hanya mengandung isotop 14N, dimana sel-sel tersebut dibiarkan berkembang sampai populasi sel menjadi berlipat ganda. DNA yang terisolasi dari generasi pertama sel membentuk pita tunggal pada gradient CsCl pada posisi yang mengindikasikan bahwa DNA helik ganda dari sel turunan merupakan hibrida yang mengandung satu strand 14N baru dan satu strand 15N inang.
Hasil ini menumbangkan replikasi konservatif, hipotesis lain dimana satu turunan molekul DNA akan terdiri dari dua strand DNa hasil sintesa baru dan yang lainnya akan mengandung dua strand inang, sementara tidak akan dihasilakan molekul DNA hybrid pada percobaan Meselson-Stahl.
Hipotesis replikasi semikonservatif kemudian mendukung langkah selanjutnya pada percobaan. Pada medium 14N,sel dibiarkan mengganda, dan produk hasil DNA dari lingkaran kedua replikasi ini menunjukan dua pita, satu memiliki densitas yang sama denganDNA ringan dan yang lainnya memiliki densitas DNA hybrid yang diamati sel pertama menggandakan diri.
Replikasi DNA mulai dari yang asli dan biasanya berlangsung dua arah
Indikasi awal menunjukan proses koordinasi di mana strand inang dilepaskan dan direplikasi diajukan oleh John Cairns menggunakan teknik autoradiograpi. Cairns membuat DNA sel E. coli radiaktif dengan mengembangkannya dalam medium yang mengandung timidin berlabel tritium (3H).
Saat DNA diisolasi dengan hati-hati, menyebar dan terlapisi dengan emulsi potografik, dan dibiarkan selama beberapa minggu, residu timidin radioaktif yang menghasilkan lintasan grain perak pada emulsi, memproduksi gamabaran molekul DNA. Lintasan ini menunjukan kromosom E. coli secara utuh merupakan lingkaran tunggal, sepanjang 1.7 mm. DNA radioactive yang teisolasi dari sel selama proses replikasi DNA menunjukan loop ekstra radioaktif.
Jumlah besar radioactivity dalam loop terkait dengan DNA yang diajukan Chairns untuk menyimpulkan bahwa loop dalam DNA merupakan formasi dua strand radioaktif yang saling berhubungan, masing-masing melengkapi strand inang. Salah satu atau kedua loop merupakan titik dinamis , yang diberi istilah cabang replikasi, dimana DNA inang dilepaskan dan pemisahan strand secara cepat dengan replikasi DNA. Hal ini menunjukkan bahwa kedua strand DNA direplikasi secara serempak, dan variasi dari percobaan ini mengindikasikan bahwa replikasi kromosom bakteri berlangsung dua arah; kedua ujung loop memiliki cabang replikasi aktif.
Untuk menentukan apakah loop berasal dari titik unik pada DNA, penunjukan yang dibutuhkan dalam rangkaian DNA. Proses ini disediakan dengan teknik denaturation mapping, yang dikembangkan oleh Ross Inmun dan teman-temannya.
Menggunakan 48502 pasangan basa kromosom dari bakteri fage , Inman menunjukan bahwa DNa dapat dengan selektif diubah sifatnya pada susuna yang tidak selalu kaya akan pasangan basa A=T. hal ini menghasilkan pola gelembung strand tunggal yang dapat diproduksi. Ketika DNA yang terisolasi mengandung loop replikasi dirubah sifatnya secara partial dengancara ini, perkembagan cabang replikasi dapat diukur dan dipetakan menggunakan wilayah denaturasi sebagai titik awal referensi. Teknik yang dipakai mengungkapkan bahwa loop replikasi selalu berawal dari titik unik yang disebut origin.
Disamping itu, hasil penelitian ini menguatkan observasi awal yang mengatakan replikasi DNAbiasanya berlangsung dua arah. Untuk molekul DNA sel, dua cabang replikasi bertemu pada suatu titik pada sisi lingkaran yang berlawanan dengan origin.
Saat DNA diisolasi dengan hati-hati, menyebar dan terlapisi dengan emulsi potografik, dan dibiarkan selama beberapa minggu, residu timidin radioaktif yang menghasilkan lintasan grain perak pada emulsi, memproduksi gamabaran molekul DNA. Lintasan ini menunjukan kromosom E. coli secara utuh merupakan lingkaran tunggal, sepanjang 1.7 mm. DNA radioactive yang teisolasi dari sel selama proses replikasi DNA menunjukan loop ekstra radioaktif.
Jumlah besar radioactivity dalam loop terkait dengan DNA yang diajukan Chairns untuk menyimpulkan bahwa loop dalam DNA merupakan formasi dua strand radioaktif yang saling berhubungan, masing-masing melengkapi strand inang. Salah satu atau kedua loop merupakan titik dinamis , yang diberi istilah cabang replikasi, dimana DNA inang dilepaskan dan pemisahan strand secara cepat dengan replikasi DNA. Hal ini menunjukkan bahwa kedua strand DNA direplikasi secara serempak, dan variasi dari percobaan ini mengindikasikan bahwa replikasi kromosom bakteri berlangsung dua arah; kedua ujung loop memiliki cabang replikasi aktif.
Untuk menentukan apakah loop berasal dari titik unik pada DNA, penunjukan yang dibutuhkan dalam rangkaian DNA. Proses ini disediakan dengan teknik denaturation mapping, yang dikembangkan oleh Ross Inmun dan teman-temannya.
Menggunakan 48502 pasangan basa kromosom dari bakteri fage , Inman menunjukan bahwa DNa dapat dengan selektif diubah sifatnya pada susuna yang tidak selalu kaya akan pasangan basa A=T. hal ini menghasilkan pola gelembung strand tunggal yang dapat diproduksi. Ketika DNA yang terisolasi mengandung loop replikasi dirubah sifatnya secara partial dengancara ini, perkembagan cabang replikasi dapat diukur dan dipetakan menggunakan wilayah denaturasi sebagai titik awal referensi. Teknik yang dipakai mengungkapkan bahwa loop replikasi selalu berawal dari titik unik yang disebut origin.
Disamping itu, hasil penelitian ini menguatkan observasi awal yang mengatakan replikasi DNAbiasanya berlangsung dua arah. Untuk molekul DNA sel, dua cabang replikasi bertemu pada suatu titik pada sisi lingkaran yang berlawanan dengan origin.
0 komentar:
Posting Komentar