Replikasi DNA Semikonservatif – Pengertian, Komponen, Model, Dispersif, Para Ahli

Diposting pada

Replikasi DNA Semikonservatif – Pengertian, Komponen, Model, Dispersif, Para Ahli : Replikasi merupakan peristiwa sintesis DNA (autokatalisis) karena DNA mampu mensisntesis diri sendiri.


Replikasi DNA Semikonservatif

Pengertian Replikasi

Replikasi merupakan peristiwa sintesis DNA (autokatalisis) karena DNA mampu mensisntesis diri sendiri. Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama melalui proses menggunakan komplementasi pasangan basa untuk menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama, proses yang terjadi tersebut dipengaruhi oleh enzim helikase, enzim polimerase, dan ligase (Necel, 2009).


Replikasi DNA bersifat semikonservatif, yaitu kedua untai tunggal DNA bertindak sebagai cetakan untuk pembuatan untai-untai DNA baru; seluruh untai tunggal cetakan dipertahankan dan untai yang baru dibuat dari nukleotida-nukleotida (Necel, 2009).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Penjelasan Bioteknologi Dengan Teknologi Plasmid


Komponen Penting dalam Replikasi

Replikasi bahan genetik ditentukan oleh beberapa komponen utama yaitu (Amir, dkk, 2010):


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

  3. Enzim DNA polimerase, yaitu enzim utama yang mengkatalisis proses polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNA. Enzim DNA polimerase memiliki fungsi lain, yaitu mengoreksi DNA yang baru terbentuk, membetulkan setiap kesalahan replikasi, dan memperbaiki DNA yang rusak. Adanya fungsi tersebut menjadikan rangkaian nukleotida DNA sangat stabil dan mutasi jarang terjadi (Desy, 2010).

  4. Enzim primase, yaitu enzim yang mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA.
  5. Enzim pembuka ikatan untaian induk, yaitu enzim helikase dan enzim girase.

  6. Molekul protein yang menstabilkan untaian DNA yang sudah terbuka, yaitu protein SSB (single strand binding protein).
  7. Enzim DNA ligase, yaitu suatu enzim yang berfungsi untuk menyambung fragmen-fragmen DNA

Model Replikasi

Ada 3 cara terjadinya replikasi DNA dalam sel eukariot, yaitu (Desy, 2010):

Model Replikasi

  1. Model Konservatif

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


    Pada replikasi konservatif seluruh tangga berpilin DNA awal tetap dipertahankan dan akan mengarahkan pembentukan tangga berpilin baru. Pada replikasi semikonservatif tangga berpilin mengalami pembukaan terlebih dahulu sehingga kedua untai polinukleotida akan saling terpisah. Namun, masing-masing untai ini tetap dipertahankan dan akan bertindak sebagai cetakan (template) bagi pembentukan untai polinukleotida baru.


    Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : 11 Fungsi Asam Nukleat Dalam Tubuh Makhluk Hidup


    Sementara itu, pada replikasi dispersif kedua untai polinukleotida mengalami fragmentasi di sejumlah tempat. Kemudian, fragmen-fragmen polinukleotida yang terbentuk akan menjadi cetakan bagi fragmen nukleotida baru sehingga fragmen lama dan baru akan dijumpai berselang-seling di dalam tangga berpilin yang baru (Susanto, 2008).


  2. Model Semikonservatif

    yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama. Akhirnya dihasilkan dua rantai DNA baru yang masing-masing mengandung satu rantai cetakan molekul DNA lama dan satu rantai baru hasil sintesis (Desy, 2010).


  3. Model Dispersif

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


Hipotesa Watson –Crick mengusulkan bahwa tiap untaian sulur ganda DNA digunakan sebagai suatu cetakan bagi replikasi DNA keturunan atau anak yang bersifat komplementer. Dengan cara ini, dua dupleks keturunan molekul – molekul DNA yang sama dengan DNA induk akan terbentuk, masing – masing mengandung satu untaian utuh dari DNA induk. Hipotesis ini telah dibuktikan dalam percobaan yang cermat dilakukan oleh Matthew Meselson dan Franklin Stahl pada tahun 1957.


Mereka membutuhkan sel – sel E.coli selama beberapa generasi pada medium dengan ammonium klorida (NH4Cl) digunakan sebagai sumber nitrogen satu – satunya yang mengandung 15N, isotop nitrogen “berat”, sebagai ganti atom N yang biasa yaitu, isotop yang banyak dijumpai 14N. Dengan demikian, sekuruh komponen nitrogen sel yang tumbuh pada medium ini, termasuk bom pada DNA-nya menjadi sangat diperkaya oleh 15N.


DNA yang diisolasi dari sel menunjukkan densitas kira – kira 1% lebih berat daripada (14N) DNA normalnya. Meskipun ini hanya merupakan perbedaan kecil, campura DNA (15N) berat dan (14N) ringan Di dalam larutan sesium klorida pekat dapat dipisahkan dengan sentrifugasi. Sesium klorida digunakan karena larutan molekul ini menunjukkan berat jenis yang mendekati DNA.


Bila suatu larutan CsCl disentrifugasi untuk waktu yang lama pada kecepatan tinggi, larutan tersebut mencapai suatu keseimbangan dengan CsCl membentuk gradient densitas yang berkesinambungan. Oleh karena gaya sedimentasi, konsentrasi CsCl pada dasar tabung lebih tinggi dan karena itu, larutan menjadi lebih pekat daripada di bagian atas.


Spesimen DNA yang dilarutkan di dalam CsCl akan mencapai posisi keseimbangan pada tabung dimana densitasnya akan setara dengan larutan CsCl. Karena (15N) DNA sedikit lebih pekat daripada (14N) DNA, (15N) DNA akan mencapai posisi keseimbangan yang lebih rendah pada gradient CsCl daripada (14N) DNA (Lehninger, et.al., 2005).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Jenis dan Fungsi Protein Terlengkap


Meselson dan Stahl memindahkan sel – sel E.coli yang tumbuh pada media 15N, dimana seluruh untaian DNA menjadi “berat”, ke dalam media segar dengan NH4Cl yang mengandung isotop 14N normal.


Media segar menunjukkan sel – sel ini tumbuh dalam media 14N sehingga mencapai sebanyak dua kalinya. DNA kemudian diisolasi dari sel – sel dan densitasnya dianalisa dengan prosedur pengendapan yang telah disebutkan di atas. DNA hanya membentuk suatu pita tunggal pada gradient CsCl pada pertengahan densitas antara DNA “ringan” normal yang mengandung 14N dan DNA “berat” dari pertumbuhan sel – sel, khusus pada 15N.


Hal ini merupakan hasil yang tepat diharapkan bila ulur pada DNA dari sel – sel keturunan mengandung satu untaian 14N baru dan satu untaian 15N lama dari DNA induk, yang secara skematis dapat dilihat pada gambar 2 (Lehninger, et.al., 2005).


Hasil eksperimen Meselson

Bila sel – sel dibiarkan meningkat lagi dua kali jumlah pada media 14N, DNA yang diisolasi memperlihatkan dua pita, satu menunjukkan densitas yang setara dengan DNA ringan yang normal dan lainnya menunjukkan densitas DNA baru yang terlihat setelah sel pertama jumlahnya mejadi dua kali, Meselson dan Stahl dengan demikian tiba pada kesimpulan bahwa tiap dupleks DNA keturunan pada dua generasi sel – sel mengandung satu untaian induk dan satu untaian yang baru dibuat, tepat dengan pernyataan hipotesis Watson-Crick.


Jenis replikasi ini disebut semikonservatif, karena hanya satu untaian induk dipertahankan pada tiap DNA keturunan. Pengamatan mereka dengan jelas meniadakan replikasi konservatif, dimana satu dupleks DNA keturunan mempunyai dua untaian baru. Hal ini juga meniadakan suatu mekanisme dispersif dimana tiap untaian keturunan DNA mengandung potongan pendek dari kedua induk da DNA baru yang bergabung bersama secara acak (Lehninger, et.al., 2005).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian, Klasifikasi dan 4 Fungsi Karbohidrat Beserta Sumbernya Secara Lengkap


Pendapat Para Ahli Untuk Replikasi DNA

Dalam karya Meselson dan Stahl berkisar tahun 1950 membantu kita untuk memahami yang terjadi pada replikasi DNA dengan model semi-konservatif, tetapi tidak menjelaskan semua gerakan molekul rumit yang diperlukan dalam mencapi suatu yang rumit. Ingat bahwa banyak ilmuwan yang tidak setuju dengan model semi-koservatif pada awalnya. Bahkan, mereka tidak setuju dengan model DNA watson dan crick sama sekali karena itu begitu rumit.


Mereka berpendapat bahwa bahkan apabila sebuah molekul seperti ini memang ada di tubuh kita, tidak akan ada cara untuk membuat salinan dari dirinya sendiri. Begitu mereka menemukan kebenaran tentang model semi-konservatif, mereka bahkan lebih sulit untuk menjawab pertanyaan. Pertanyaan terbesar mereka ialah, bagaimana mungkin, memutar molekul yang rumit seperti DNA kemudian membuka diri untuk replikasi semi-konservatif.


Ingat bahwa model semi-konservatif menyatakan bahwa satu untai DNA induk ialah kekal dalam setiap molekul DNA anak baru. Untai induk yang merupakan untai DNA asli, bertindak sebagai template (cetakan) untuk untai anak atau sebuah untai nukleotida baru disintesis. Agar hal itu terjadi, DNA sebenarnya harus dibagi di tenagh sehingga semua basa nitrogen terbuka. Setelah basa yang tersisa di tempat terbuka, maka nukleotida baru dapat ditambahkan padanya.


Ingat bahwa ada aturan mengenai pasangan nukleotida mana dengan mana, kita menyebutnya aturan pasangan basa komplementer. Jadi basa adenin dan timin akan selalu berpasangan bersama-sama dan sitosin dan guanin akan selalu berpasangan bersama-sama. Itu berarti bahwa saat nukleotida baru yang ditambahkan untuk membentuk anak untai, mereka hanya dapat menambahkan pada tempat di mana mereka cocok dengan basa komplementer.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian DNA Beserta Fungsi, Struktur Dan Penggunaannya Dalam Teknologi