Langkah-langkah dalam Replikasi DNA

Rangkaian peristiwa yang terjadi selama replikasi DNA prokariotik telah dijelaskan di bawah ini.

1.     Inisiasi

Replikasi DNA dimulai pada lokasi spesifik disebut sebagai ORI atau Origin of Replication, yang memiliki urutan tertentu yang bisa dikenali oleh protein yang disebut inisiator DnaA. Mereka mengikat molekul DNA di ORI, sehingga mengendur untuk perakitan protein lain dan enzim penting untuk replikasi DNA. Sebuah enzim yang disebut helikase melepaskan ikatan hidrogen antara pasangan basa, dengan cara yang tergantung energi. Titik ini atau wilayah DNA yang sekarang dikenal sebagai garpu replikasi.Garpy replikasi akan menyebabkan terbukanya arah bukaan replikasi. Setelah heliks yang terbuka, protein yang disebut untai tunggal mengikat protein (SSB) mengikat daerah terbuka dan mencegah mereka untuk menempel kembali. Proses replikasi sehingga dimulai, dan garpu replikasi dilanjutkan dalam dua arah yang berlawanan sepanjang molekul DNA.

-          Sintesis Primer

Sintesis baru, untai komplementer DNA menggunakan untai yang ada sebagai template yang dibawa oleh enzim yang dikenal sebagai DNA polimerase. Selain replikasi mereka juga memainkan peran penting dalam perbaikan DNA dan rekombinasi.

Namun, DNA polimerase tidak dapat memulai sintesis DNA secara independen, dan membutuhkan 3′ gugus hidroksil untuk memulai penambahan nukleotida komplementer. Ini disediakan oleh enzim yang disebut DNA primase yang merupakan jenis DNA dependent-RNA polimerase. Ini mensintesis bentangan pendek RNA ke untai DNA yang ada. Ini segmen pendek disebut primer. Tujuan pemasangan primer adalah untuk menyediakan ekor 3 bebas agar dapat ditempeli kepala 5 pada peristiwa selanjutnya. Setelah primer terbentuk pada kedua untai, DNA polimerase dapat memperpanjang primer ini menjadi untai DNA baru.

2.    Elongasi

Pemanjangan untai DNA yang dimulai dari penempelan kepala 5 ke primer. Elongasi yangsearah arah bukaan replikasi disebut leading strand dan berlawanaan arah bukaan replikasi disebut lagging strand

-           Sintesis leading strand

Untai utama (leading strand) disintesis secara terus menerus pada arah 5’ à 3’ oleh DNA polymerase. Pembentukan leading strand dimulai dari satu primer RNA yang disintesis oleh enzim primase. Primer RNA bukanlah DNA tapi potongan pendek RNA. DNA polymerase kemudian menggantikan nukleotida primer RNA dengan DNA.

-           Sintesis lagging Strand (untai tertinggal)

Untuk memanjangkan  DNA yang lain, DNA polymerase harus bekerja di sepanjang cetakan yang jauh dari cabang replikasi. Untai DNA yang disintesis pada arah ini disebut lagging strand (untai lamban). Lagging strand disintesis secara tidak kontinu. Enzim primase menyintesis primer-primer RNA pendek yang kemudian diperpanjang oleh DNA polymerase membentu fragmen okazaki

-           Penghapusan Primer

Meskipun untai DNA baru telah disintesis primer RNA hadir pada untai baru terbentuk harus digantikan oleh DNA. Kegiatan ini dilakukan oleh enzim DNA polimerase I (DNA pol I). Ini khusus menghilangkan primer RNA melalui ‘5→ 3’ aktivitas eksonuklease nya, dan menggantikan mereka dengan deoksiribonukleotida baru dengan 5 ‘→ 3’ aktivitas polimerase DNA.

3.     Terminasi (pemutusan)

Replikasi ini terhenti di lokasi terminasi khusus yang terdiri dari urutan nukleotida yang unik. Urutan ini diidentifikasi oleh protein khusus yang disebut tus yang mengikat ke situs tersebut, sehingga secara fisik menghalangi jalur helikase. Ketika helikase bertemu protein tus itu jatuh bersama dengan untai tunggal protein pengikat terdekat.

4.    Ligasi

Setelah penghapusan primer selesai untai tertinggal masih mengandung celah antara fragmen Okazaki berdekatan. Enzim ligase mengidentifikasi dan menyumbat celah tersebut dengan menciptakan ikatan fosfodiester antara 5 ‘fosfat dan 3’ gugus hidroksil fragmen yang berdekatan.

 

 

 

 

Proses Sintesis Protein

Sintesis protein terdiri dari dua bagian utama – transkripsi dan translasi. Proses ini melibatkan asam ribonukleat (RNA), asam deoksiribonukleat (DNA) dan satu set enzim. Semua jenis asam ribonukleat, yaitu asam ribonukleat messenger (mRNA), asam ribonukleat ribosom (rRNA) dan transfer asam ribonukleat (tRNA) yang diperlukan untuk sintesis protein.

1.    Transkripsi

Transkripsi adalah bagian pertama dalam proses sintesis protein. Ini terjadi dalam inti sel, di mana asam deoksiribonukleat (DNA) bertempat di kromosom. Dari dua untai paralel, satu bertindak sebagai template untuk menghasilkan mRNA daan satu lagi bertindak sebagai bukan template. Sebagai langkah inisiasi transkripsi, RNA polimerase mengikat dirinya ke situs tertentu (daerah promoter) di salah satu untai DNA yang akan bertindak sebagai template. RNA hasil transkripsi secara total disebut sense RNA

Setelah keterikatannya dengan untai cetakan DNA, enzim polimerase mensintesis polimer mRNA di bawah arahan template DNA. RNA yang tidak terpakai disebut intron dan yang terpakai disebut ekson. 5% dari ekson akan dikeluarkan dan membentuk mRNA. mRNA untai terus memanjang sampai polimerase mencapai ‘wilayah terminator’ dalam template DNA. Sementara di ribosom, intron yang tidak dipakai akan dikeluarkan untuk menjadi tRNA dan rRNA. Dengan demikian, transkripsi DNA mencakup tiga langkah – inisiasi, elongasi dan terminasi. mRNA Yang baru ditranskripsi dilepaskan oleh enzim polimerase, yang kemudian bermigrasi ke sitoplasma untuk menyelesaikan proses sintesis protein.

2.    Translasi

Bagian utama kedua dari proses ini adalah terjemahan. Bertentangan dengan transkripsi yang terjadi dalam inti, terjemahan berlangsung dalam sitoplasma sel. Bagian ini dimulai segera setelah mRNA ditranskripsi memasuki sitoplasma. Ribosom hadir dalam sitoplasma segera melekat pada mRNA pada situs tertentu, yang disebut kodon start (ada AUG) Asil tRNA amino juga mengikat pada untai mRNA. Fase ini disebut inisiasi.

Ketika ribosom bergerak sepanjang untai mRNA, amino asil tRNA membawa asam amino satu per satu. Tahap ini tertentu disebut elongasi. Pada tahap terminasi, ribosom membaca kodon terakhir atau kodon stop(ada UAG) dari untai mRNA. Dengan ini, berakhir bagian terjemahan dan rantai polipeptida dilepaskan. Tepatnya bicara, dalam terjemahan, ribosom dan tRNA menempel pada mRNA, yang membaca informasi ini kode dalam rantai tersebut. Dengan demikian sintesis protein dari urutan asam amino tertentu terjadi.

Secara keseluruhan, proses sintesis protein melibatkan transkripsi DNA untuk mRNA, yang kemudian diterjemahkan menjadi protein. Dengan demikian, kita telah melihat proses sintesis protein memerlukan koordinasi yang tepat dari RNA, DNA, enzim dan ribosom. Dan prosedur bijaksana langkah sintesis protein juga dikenal sebagai dogma sentral dalam biologi molekuler

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MUTASI DNA

Mutasi dapat mempengaruhi DNA maupun kromosom. DNA dapat dipengaruhi pada saat sintesis DNA (replikasi). Pada saat tersebut factor mutagenic mempengarugi pasangan basa nukleutida sehingga tidak berpasangan dengan basa nukleutida yang seharusnya (mismatch). Misalnya triplet DNA cetakan adalah TTA. Namun karena adanya mutagen menyebabkan DNA polymerase memasangkan A dengan C, bukan dengan T

1. Mutasi DNA terdiri atas:Mutasi transisi, yaitu suatu pergantian basa purin dengan basa purin lain atau pergantian basa pirimidin dengan basa pirimidin lain; atau disebut juga pergantian suatu pasangan basa purin-pirimidin dengan pasangan purin-pirimidin lain. Misalnya: ATàGS, GSàAT, SGàTA.

2. Mutasi tranversi, yaitu suatu pergantian antara purin dengan pirimidin pada posisi yang sama.

3. Insersi, yaitu penambahan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen.

4. Delesi, yaitu pengurangan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen.

DNA terdiri dari polimer nukleotida bergabung bersama-sama. Selama sintesis protein, DNA ditranskripsi menjadi RNA dan kemudian diterjemahkan untuk memproduksi protein. Mengubah urutan nukleotida yang paling sering mengakibatkan nonfunctioning protein. Mutasi menyebabkan perubahan dalam kode genetik yang menyebabkan variasi genetik dan potensi untuk mengembangkan penyakit. Mutasi gen secara umum bisa dikategorikan menjadi dua jenis: mutasi titik dan pasangan basa insersi dan delesi.

-       Mutasi Titik (point)

Mutasi titik adalah jenis yang paling umum dari mutasi gen. Juga disebut substitusi pasangan basa, jenis mutasi perubahan pasangan basa nukleotida tunggal. Mutasi titik dapat dikategorikan menjadi tiga jenis:

-          Mutasi diam:

 Meskipun perubahan dalam urutan DNA terjadi, jenis mutasi tidak mengubah protein yang akan diproduksi. Hal ini karena beberapa kodon genetik dapat mengkodekan untuk asam amino yang sama. Asam amino yang dikodekan oleh tiga set nukleotida yang disebut kodon. Misalnya, asam amino arginine dikodekan oleh beberapa kodon DNA termasuk CGT, CGC, CGA, dan CGG (A = adenin, T = timin, G = guanin dan C = sitosin). Jika CGC urutan DNA berubah menjadi CGA, arginin asam amino masih akan diproduksi.

-          Mutasi missense:

Jenis mutasi mengubah urutan nukleotida sehingga asam amino yang berbeda diproduksi. Perubahan ini mengubah protein yang dihasilkan. Perubahan mungkin tidak banyak berpengaruh pada protein, mungkin bermanfaat bagi fungsi protein, atau mungkin berbahaya. Menggunakan contoh sebelumnya, jika kodon untuk arginin CGC berubah menjadi GGC, asam amino glisin akan diproduksi bukan arginin.

-          Mutasi Nonsense:

 Jenis mutasi mengubah urutan nukleotida sehingga kodon berhenti dikodekan dalam tempat asam amino. Sebuah penghentian kodon sinyal akhir proses penerjemahan dan menghentikan produksi protein. Jika proses ini berakhir terlalu cepat, urutan asam amino dipotong pendek dan hasil protein yang paling selalu nonfungsional.

 

Penyisipan / Penghapusan Pasangan basa

Mutasi juga dapat terjadi di mana pasangan basa nukleotida dimasukkan ke atau dihapus dari urutan gen asli. Jenis mutasi gen yang berbahaya karena mengubah template dari mana asam amino yang dibaca. Sisipan dan penghapusan dapat menyebabkan mutasi pergeseran kerangka ketika pasangan basa yang bukan kelipatan tiga ditambahkan ke atau dihapus dari urutan. Karena urutan nukleotida dibaca dalam kelompok tiga, ini akan menyebabkan pergeseran dalam bingkai membaca. Sebagai contoh, jika urutan DNA ditranskripsi asli CGA CCA ACG GCG …, dan dua pasangan basa (GA) disisipkan antara kelompok kedua dan ketiga, frame membaca akan bergeser.

Asli Urutan: CGA-CCA-ACG-GCG …
Asam amino yang Diproduksi: Arginine – prolin – treonin – Alanin …

Pasangan Basis dimasukkan (GA): CGA-CCA-GAA-CGG-CG …
Asam Amino Diproduksi: Arginine – prolin – Asam glutamat – Arginine …

Penyisipan menggeser pembacaan bingkai dan akan mengubah asam amino yang dihasilkan setelah penyisipan. Penyisipan dapat berupa kode untuk penghentian kodon terlalu cepat atau terlalu terlambat dalam proses penerjemahan. Protein yang dihasilkan akan terlalu pendek atau terlalu panjang. Protein ini sebagian besar akan mati