Replikasi DNA dan Tahapan-tahapannya
Selamat sore mhamhanx kembali lagi bersama saya dalam pembahasan materi kimia. Ingat, semakin banyak belajar kimia, semakin dekat jalan anda menjadi Presiden RI. Eh apaan sih… Materi kali ini edisi spesial OKTAN ITB 2019, yaitu mengenai Replikasi DNA. Banyak nih yang sering keliru antara “Replikasi DNA” dan “Sintesis Protein”. Di manakah perbedaannya? Dari namanya saja kelihatan kok kalau Replikasi DNA itu “DNA menggandakan diri”, sedangkan di sintesis protein “DNA merintahin pembikinan protein”. Proses yang berjalan pun berbeda meskipun tahapnya mungkin ada yang “mirip”. Replikasi DNA mengikuti model semi-konservatif (mungkin yang udah kelas XII tahu kali ya dari biologi, 😆 ).
Pengantar Cepat…
Karena mungkin banyak yang bingung apabila saya langsung ke replikasi DNA, mari saya beri pengantar dulu secara singkat 🙂 Di bagian pengantar ini maaf kalo salah, karena saya bukan anak biologi, sekadar mengingatkan. Jadi begini mhamhanx, DNA adalah materi genetik yang letaknya ada di inti sel (nukleus) dengan fungsi sebagai kode genetik (untuk sintesis protein) dan mengatur kerja sel. DNA terdiri dari nukleotida-nukleotida (terdiri dari gula deoksiribosa, fosfat, dan basa nitrogen) yang terhubung oleh ikatan fosfodiester. Ikatan fosfodiester terbentuk dari serangan nukleofilik oleh gugus -OH di karbon nomor 3 pada gula ke gugus trifosfat pada karbon nomor 5 di nukleotida lain. Oleh sebab ini kita mengenal istilah dari 5′ ke 3′ pada DNA. Dari mekanisme reaksi ini, kita simpulkan bahwa rantai DNA selalu terbentuk dari ujung 5′ ke ujung 3′. Berikut ini ilustrasinya:
Dua buah rantai DNA dapat membentuk untai ganda (double helix/double stranded) yang terhubung oleh ikatan hidrogen antar basa nitrogennya. Pengantarnya cukup sampai di sini dulu, kalau dilanjutin bisa bikin 1 post penuh tentang materi genetik 🙁 Langsung kita bahas Replikasi DNA…
Tahapan Replikasi DNA
Sama seperti sintesis protein, tahapan pertama Replikasi DNA adalah pembukaan untai ganda (double stranded/double helix) DNA yang dibantu enzim helikase. Setelah dibuka dengan helikase, akan dihasilkan daerah kita sebut replication fork. Seperti yang kita tahu (Kapan-kapan saya post materi dasar tentang materi genetik!) DNA memiliki ujung 5′ dan ujung 3′. Nah ketika dibuka dengan enzim helikase ini, kita jadi punya 2 rantai yang orientasinya berbeda dong. Yang satunya 5′ ke 3′, yang satunya 3′ ke 5′. Ternyata pada 2 rantai DNA ini terjadi proses yang berbeda! Kita akan menyebut rantai dengan orientasi 5′ ke 3′ sebagai lagging strand dan 3′ ke 5′ sebagai leading strand. Anda dapat melihat featured image juga untuk detilnya.
Leading Strand…
Setelah untai ganda dibuka, sebuah enzim bernama primase menempelkan “primer” atau sebut sajalah inisiator yang merupakan RNA komplemen dari untai tunggal tersebut. Biasanya primer ini tidak terlalu panjang, sekitar 20-an nukleotida. Setelah ditempeli primer, terjadilah pemanjangan rantai dengan penempelan nukleotida (tentu gulanya deoksiribosa, lebih tepatnya dNTP – deoxyNucleosideTriPhosphate) komplemen dengan bantuan enzim DNA Polymerase. Jadi sebenarnya penambahan primer tadi karena DNA Polymerase hanya bisa bekerja pada rantai yang sudah ada untai gandanya. Pemanjangan ini berjalan secara kontinyu. Mengapa berjalan secara kontinyu? Karena arahnya sesuai. Arah yang dimaksud adalah dari 5′ ke 3′. Hal ini dapat terjadi karena rantai “cetakan”nya adalah komplemennya yaitu 3′ ke 5′ 🙂
Lagging Strand…
Proses awal yang terjadi di lagging strand sebenarnya mirip dengan leading strand, namun ada perbedaan yang sangat kentara, yaitu arah pemanjangannya berlawanan. Seperti yang kita tahu, DNA harus dihubungkan dari 5′ ke 3′, namun arah pembukaan cetakannya adalah 5′ ke 3′. Oleh karena itu agar pemanjangan dapat terjadi dari 5′ ke 3′, harus digunakan banyak primer dan terbentuk fragmen putus-putus yang sering disebut juga fragmen Okazaki.
Apa yang Terjadi Setelahnya?
Setelah replikasi berjalan, RNA primer tadi harus disingkirkan dengan bantuan enzim eksonuklease. Bagian yang disingkirkan tadi diganti dengan basa-basa DNA. Setelah itu, bagian-bagian putus dari DNA termasuk fragmen-fragmen Okazaki dihubungkan oleh enzim DNA ligase. Setelah itu, hasil replikasi otomatis menjadi untai ganda yang baru (semi-konservatif).
Video…
Bagi yang pertama kali membaca atau mengerti materi ini, tentu pasti 90% bingung dengan penjelasan di atas. Oleh karena itu, sangat disarankan anda melihat video-video di YouTube! Berikut ini salah satunya yang mungkin cukup bagus.
Selebihnya dari materi replikasi DNA, nantikan seri lainnya (seperti PCR, misalnya) kapan-kapan!
