Replikasi DNA Semikonservatif – Pengertian, Komponen, Model,

Replikasi DNA Semikonservatif – Definisi, Komponen, Model, Penyebar, Pakar: Replikasi merupakan peristiwa sintesis DNA (autocatalysis) karena DNA mampu mensintesis dirinya sendiri.

Definisi replikasi

Replikasi merupakan peristiwa sintesis DNA (autocatalysis) karena DNA mampu mensintesis dirinya sendiri. Replikasi DNA dapat terjadi dengan sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama melalui proses penggunaan komplemen pasangan basa untuk menghasilkan molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama, proses yang terjadi dipengaruhi oleh enzim helikase, polimerase enzim dan ligase (Necel, 2009).

replikasi DNA adalah semi-konservatif, di mana dua untai tunggal DNA bertindak sebagai cetakan untuk produksi untaian DNA baru; seluruh untai tunggal templat dipertahankan dan untai baru dibuat dari nukleotida (Necel, 2009).

Baca juga artikel terkait: Menjelaskan bioteknologi dengan teknologi plasmid

Komponen penting Dranah replikasi

Replikasi materi genetik ditentukan oleh beberapa komponen utama yaitu (Amir, et al2010):

1. DNA cetakanyaitu molekul DNA atau RNA yang akan direplikasi.
2. Molekul deoksiribonukleotida, yaitu dATP, dTTP, dCTP dan dGTP. Deoksiribonukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu basa purin atau pirimidin, gula 5 karbon (deoksiribosa) dan gugus fosfat.
   

   ---

3. enzim DNA polimerase, yang merupakan enzim utama yang mengkatalisis polimerisasi nukleotida pada untaian DNA. Enzim DNA polimerase memiliki fungsi lain yaitu mengoreksi DNA yang baru terbentuk, mengoreksi kesalahan replikasi dan memperbaiki DNA yang rusak. Adanya fungsi ini membuat sekuen nukleotida DNA sangat stabil dan jarang terjadi mutasi (Desy, 2010).
   

   ---

4. Enzim primaseyang merupakan enzim yang mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA.
5. Enzim unwinding untai induk yaitu enzim helikase Dan enzim girase.
   

   ---

6. Molekul protein yang menstabilkan untaian DNA yang sudah terurai, yaitu protein SSB (protein pengikat untai tunggal).
7. Enzim DNA ligaseyaitu enzim yang berfungsi untuk menyambung fragmen DNA
   

   ---

Model replikasi

Ada 3 cara replikasi DNA pada sel eukariotik, yaitu (Desy, 2010):

1. Model konservatif
   

   yaitu dua untai DNA lama tetap tidak berubah dan berfungsi sebagai cetakan untuk dua untai DNA baru. Replikasi ini mempertahankan molekul DNA lama dan membuat molekul DNA baru (Desy, 2010).

   ---

   Dalam replikasi konservatif, semua langkah spiral DNA asli dipertahankan dan akan mengarah pada pembentukan langkah spiral baru. Dalam replikasi semi-konservatif, tangga spiral pertama kali terbuka sehingga kedua untai polinukleotida terpisah satu sama lain. Namun, masing-masing string ini dipertahankan dan akan berfungsi sebagai template (templat) untuk pembentukan untaian polinukleotida baru.

   ---

   Baca juga artikel terkait: 11 fungsi asam nukleat dalam tubuh makhluk hidup

   ---

   Sedangkan pada replikasi dispersif, kedua untaian polinukleotida mengalami fragmentasi pada beberapa tempat. Kemudian fragmen polinukleotida yang terbentuk akan menjadi cetakan bagi fragmen nukleotida baru sehingga fragmen lama dan baru akan ditemukan secara bergantian pada tangga spiral yang baru (Susanto, 2008).

   ---

2. Model semi-konservatif
   

   yaitu, dua untai DNA lama dipisahkan dan untai baru disintesis dengan prinsip saling melengkapi di setiap untai DNA lama. Akhirnya, dua untai DNA baru diproduksi, masing-masing berisi satu untai cetakan dari molekul DNA lama dan satu untai baru yang disintesis (Desy, 2010).

   ---

3. Model dispersif
   

   yaitu beberapa bagian dari kedua untai DNA lama digunakan sebagai cetakan untuk sintesis untaian DNA baru. Oleh karena itu, hasil akhirnya adalah untaian DNA lama dan baru tersebar pada rantai DNA lama dan baru. Replikasi ini menghasilkan dua molekul DNA lama dan satu DNA baru yang bergantian pada setiap untai (Desy, 2010).

Hipotesis Watson-Crick menunjukkan bahwa setiap untai ganda DNA digunakan sebagai cetakan untuk replikasi DNA putri atau putri komplementer. Dengan cara ini, dua keturunan dupleks dari molekul DNA yang sama dengan DNA induk terbentuk, masing-masing mengandung satu untai DNA induk yang utuh. Hipotesis ini dibuktikan dalam eksperimen cermat yang dilakukan oleh Matthew Meselson dan Franklin Stahl pada tahun 1957.

Mereka membutuhkan sel E. coli selama beberapa generasi dalam medium dengan amonium klorida (NH₄Cl) digunakan sebagai satu-satunya sumber yang mengandung nitrogen ¹⁵N, isotop nitrogen “berat”, bukan atom N biasa, adalah isotop yang paling umum ¹⁴N. Dengan demikian semua komponen nitrogen sel yang tumbuh pada media ini, termasuk bom dalam DNA mereka, sangat diperkaya oleh ¹⁵A.

DNA diisolasi dari sel menunjukkan kepadatan sekitar 1% lebih besar dari (¹⁴N) DNA Normal. Meski hanya perbedaan kecil, campuran DNA (¹⁵N) berat dan (¹⁴N) ringan Dalam larutan cesium klorida pekat dapat dipisahkan dengan sentrifugasi. Cesium klorida digunakan karena larutan molekul ini menunjukkan berat jenis yang mendekati berat jenis DNA.

Ketika larutan CsCl disentrifugasi dengan kecepatan tinggi untuk waktu yang lama, larutan mencapai kesetimbangan dengan CsCl membentuk gradien densitas kontinu. Karena gaya sedimentasi, konsentrasi CsCl lebih tinggi di bagian bawah tabung dan oleh karena itu larutan lebih pekat daripada di bagian atas.

Sampel DNA yang dilarutkan dalam CsCl akan mencapai posisi kesetimbangan dalam tabung dimana densitasnya akan sama dengan densitas larutan CsCl. Karena (¹⁵N) DNA sedikit lebih pekat daripada (¹⁴N) DNA, (¹⁵N) DNA akan mencapai posisi kesetimbangan yang lebih rendah pada gradien CsCl daripada (¹⁴N) DNA (Lehninger, et.al., 2005).

Baca juga artikel terkait: Pengertian lengkap tentang jenis dan fungsi protein

Meselson dan Stahl memindahkan sel E. coli berkembang di media ¹⁵N, di mana semua untai DNA menjadi “berat”, dalam medium segar dengan NH₄Cl yang mengandung isotop ¹⁴Normal

Media segar menunjukkan sel-sel ini tumbuh di media ¹⁴N sehingga mencapai dua kali. DNA kemudian diisolasi dari sel dan densitasnya dianalisis dengan prosedur pengendapan yang disebutkan di atas. DNA hanya membentuk pita tunggal dalam gradien CsCl dengan kepadatan setengah antara DNA “ringan” normal yang dikandungnya ¹⁴N dan DNA “berat” dari pertumbuhan sel – sel, khususnya pada ¹⁵A.

Ini adalah hasil pasti yang diharapkan ketika untaian dalam DNA sel progeni mengandung satu untai ¹⁴N baru dan satu string ¹⁵N lama dari DNA induk, yang dapat dilihat secara skematis pada Gambar 2 (Lehninger, et.al., 2005).

Jika sel-sel dibiarkan berkembang biak lagi dua kali jumlah di media ¹⁴N, DNA yang diisolasi menunjukkan dua pita, satu menunjukkan kerapatan yang sama dengan DNA cahaya normal dan yang lainnya kerapatan DNA baru yang muncul setelah sel pertama berlipat ganda jumlahnya, Meselson dan Stahl sehingga menyimpulkan bahwa masing-masing DNA dupleks diwarisi oleh dua generasi sel yang mengandung satu untai induk dan satu untai yang baru dihasilkan, sesuai dengan pernyataan hipotesis Watson-Crick.

Jenis replikasi ini disebut semi-konservatif, karena hanya satu untai induk yang dipertahankan dalam setiap DNA keturunan. Pengamatan mereka dengan jelas mengesampingkan replikasi konservatif, di mana dupleks DNA herediter memiliki dua untaian baru. Ini juga menghilangkan mekanisme propagasi di mana setiap untai DNA progeni mengandung potongan pendek DNA induk dan DNA baru yang bergabung bersama secara acak (Lehninger, et.al., 2005).

Baca juga artikel terkait: Pengertian, Klasifikasi dan 4 Fungsi Karbohidrat Beserta Sumbernya Secara Lengkap

Pendapat ahli Untuk replikasi DNA

Karya Meselson dan Stahl sekitar tahun 1950-an membantu kita memahami apa yang terjadi pada replikasi DNA dalam model semi-konservatif, tetapi tidak menjelaskan semua gerakan molekuler kompleks yang diperlukan untuk mencapai kompleksitas tersebut. Ingatlah bahwa banyak ilmuwan pada awalnya tidak setuju dengan model semi-konservatif. Faktanya, mereka sama sekali tidak setuju dengan model DNA watson dan crick karena sangat rumit.

Mereka berargumen bahwa bahkan jika molekul seperti ini ada di tubuh kita, tidak akan ada cara untuk membuat salinan dirinya sendiri. Begitu mereka menemukan kebenaran tentang model semi-konservatif, mereka merasa lebih sulit untuk menjawab pertanyaan. Pertanyaan terbesar mereka adalah, bagaimana mungkin memutar molekul kompleks seperti DNA untuk membuka diri terhadap replikasi semi-konservatif.

Ingatlah bahwa model semi-konservatif menyatakan bahwa satu untai DNA induk dilestarikan dalam setiap molekul DNA anak baru. Untai induk, yang merupakan untai DNA asli, berfungsi sebagai cetakan untuk untai anak atau untai nukleotida yang baru disintesis. Agar hal ini terjadi, DNA sebenarnya harus dibelah dua sehingga semua basa nitrogen terbuka. Setelah basa dibiarkan terbuka, nukleotida baru dapat ditambahkan ke dalamnya.

Ingat bahwa ada aturan tentang nukleotida mana yang berpasangan dengan apa, kita menyebutnya aturan pasangan basa komplementer. Jadi adenin dan timin akan selalu berpasangan dan sitosin dan guanin akan selalu berpasangan. Ini berarti bahwa ketika nukleotida baru ditambahkan untuk membentuk untaian anak, mereka hanya dapat ditambahkan di tempat yang cocok dengan basa komplementer.

Baca juga artikel terkait: Definisi DNA dan fungsi, struktur, dan kegunaannya dalam teknologi