PLASMID DAN VIRUS PADA BIOTEKNOLOGI

DNA membutuhkan sejumlah karakteristik untuk dapat disebut vector. Hal yang terpenting adalah dapat bereplikasi didalam cel inang, sehingga sejumlah cetakan DNA inang akan dapat diproduksi dan diturunkan pada keturunanya. Sebuah vector cloning harus kecil, idealnya kurang dari 10 kb karena molekul yang besar sewaktu purifikasi cenderung rusak selama purifikasi, dan juga sulit untuk dimuanipulasi. Dua jenis molekul DNA yang termasuk dalam kriteria dapaat ditemukan pada sel bakteri adalah: Plasmid dan kromosom bacteriophage.

1. Plasmid

Plasmid merupakan molekul sirkular DNA yang regulasinya tidak bergantung kpeada keberadaan DNA bakteri. Plasmid hamper selalu memiliki satu atau lebih gen, yang seringkali berhubungan dengan penampakan bakteri. Contohnya, kemampuan untuk resistensi terhadap antiobiotik seperti chloramphenicol atau aphicillin. Pada pengerjaan laboratorium resistensi antibiotic sering digunakan sebagai marker selektif untuk memastikan kultur bakteri mengandung plasmid tertentu.

Sejumlah plasmid mengandung sedikitknya satu sekuen DNA yang berperan sebagai Origin of Replication, sehingga mereka dapat diperbanyak dalam sel secara bebas tanpa intervensi DNA komosom bakteri. Plasmid memanfaatkan enzim replikase pada Bakteri unguk memperbanyak diri mereka, sedangkan sejum;ahn gene mengkode sejumlah enzim special untuk replikasi plasmid. Plasmid pada umunya dapat bereplikasi dengan menyisispkan mereka kedalam kromosom bakteri. Plasmid itegratif ini dikenal dengan Episome yang dapat dijaga selama proses divisi sel namun pada tahap lain mereka merupakan elemen yang independen.

1. Ukuran dan Jumlah Cetakan

Ukuran dan jumlah cetakan plasmid merupakan hal yang penting pada saat cloning. Jumlah cetakan/ copy number mengacu kepada jumlah molekul sebuah plasmid pada bakteri. Factor yang mengatur jumlah cetakan masih belum diketahui. Sejumlah plasmid, terutama yang besar, sangat ketat/ Stringent dan memilki jumlah cetakan yang rendah. Selain itu ada juga plasmid relaxed, yang hadir pada jumlah yang sangat banyak pada sel.

2. Konjugasi dan Kompatibilitas

Plasmid terbagi dua grup: conjugative dan non-conjugative. Conjugative plasmid dikarakterisasi oleh kemampuannya untuk melakukan hubungan seksual antara sel bakteri, yang merupakan proses yang dapat menghasilkan sejumlah plasmid conjugative dan terpencar dari satu sel ke seluruh sel pada kultur bakteri. Konjugasi dan transfer plasmid dikontrol oleh gen tra yang hanya terdapat pada plasmid conjugative.

Sejumlah jenis plasmid dapat ditemukan pada sel tunggal, termasuk lebih dari satu plasmid konjugatif yang berbeda pada satu waktu. Kenyataanya, Sel E. Coli dikenal mengandung lebih dari tujuh plasmid. Untuk keberadaan bersama pada sel yang sama, maka merkan harus Compatible.

3. Klasifikasi Plasmid

Plasmid secara natural memiliki karakteristik tersendiri yang ditandai oleh gen plasmid. Terdapat lima jenis plasmid:

1. Fertility Plasmid or F plasmid – hanyalah yang memilki gen tra dan tidak memilki karakteristik selain kemampuan melakukan konjugasi. Contohnya, F plasmid pada coli
2. Resistance atau R plasmid – membawa gen yang memberikan ketahanan pada bakteri terhadap satu atau beberapa jenis antibiotic. R plasmid sangat penting pada mikrobiologi klinik. Contohnya RP4, yang sering ditemukan pada Pseudomonas.
3. Col Plasmid – yang mengkode colicins, protein yang membunuh bakteri, seperti contohnya ColE1 pada coli
4. Degradatif plasmid – memungkinkan bakteri inang memotabolisme molekul yang tidak umum seperti Toluena dan Asam Salisilat, seperti contohnya, TOL pada Pseudomonan putida.
5. Virulence Plasmid – yang memberikan patogenesitas pada bakteri inang, ini termasuk TI-plasmid pada Agrobakterium tumefaciens.
6. Plasmid pada organisme selain bakteri

Mesikupun plasmid pada umunya berada pada bakteri bukan berarti tidak ada pada bakteri lain. Eukariotik plasmid yang dikenal jelas adalah plasmid yang terdapat pada Saccharomyces cerevisiae.

1. Bakteriophage

Bakteriopage, atau phage merupakan virus yang secara khusus menginfeksi bakteri, sama seperti virus, phage sangat sederhana, mengandung DNA (kadang kala RNA) yang membawa sejumlah gen, termasuk beberapa untuk replikasi, yang ditutupi oleh coat atau kapsid yang terbuat dari molekul protein.

Figure 3. betuk umum struktur phage, a) Head and tail (eg. λ) b) Filamen (e.g. M13)

1. Siklus Infeksi Phage

Pola infeksi pada umumnya:

• Phage partikel menempel pada bagian luar bakteti dan menginjeksikan DNA kromosomnya kedalam sel
• Molekul DNA direplikasi, pada umumnya dengan enzim spesifika dari phage yang dikode oleh gen didalam kromosom phage
• Gen lainnya langsung mensintersis komponen protein kapsid, dan partakel virus lain yang di satukan dan dilepaskan dari bakteri.

Semua proses ini terjadi kurang dari 20 menit. Tipe infeksi ini disebut Lytic cycle, yang melepaskan partikel baru yang berhubungan dengan hancurnya sel bakteri. Secara garis besar siklus ini ditandai dengan replikasi DNA yang diikuti lansung oleh sintesis kapsid dan molekul DNA atau partikel dilepaskan dari sel. Contohnya M13

1. Lysogenic phages

Berbeda dengan Lytic, Infeksi Lysogenic dicirikan dengan mempertahankan DNA molecule Phage pada bakreri, mungkin saja hingga ribuan pembelahan. Pada infeksi Lysogenic DNA phage disisipkan kedalam genom bakteri, sama seperti episomal insertion. Bentuk integrative Phage (dikenal dnegan Phophage) pasif. dan bakteri yang membawa prophage pada umumnya tidak dapat dibedakan daric cel yang tidak terinfeksi. Bagaimanapun, prophage akhirnya akan dilepaskan dari genom host dan phage kembali pada lytic mode. Siklus infeksi pada lambda (λ) pada umumnya lysogenic. Pembelahan yang terbatas pada lisogenik mengikuti siklus infeksi yang berbeda.

1. Organisasi gen pada λ DNA

Phage λ biasanya memiliki kepada dan ekor. DNA terkandung dalam struktur polyhedral struktur kepada dan ekor yang menempel kepada permukaan sel bakteri sehingga material genetic dapat diinfeksikan.

DNA λ berukuran 49kb yang pada umumnya tersusun sangat rapi. Teknik gen mapping secara intensif menunjukan gen pada Phage λ terorganisasi secara cluster contoh gen yang mengkode component kapsid berada pada molekul ketiga sebelah kiri, sedangkan gen yang meregulasi integrase prophage dikelompokkan pada bagian tengah.

1. Bentuk Linear dan Circular λ DNA

Karakteristik kedua λ adalah linera, dengan dua ujung bebas yang mewakili DNA hadil didalam struktur kepala. Molekul linear ini mengandung dua untaian komplementer DNA. Meskipun demikian, pada setiap ujuang molekul ada 12 nukleotida terbentang satu untai. Dua untai tunggal tersebut adalah komplementer, sehingga bisa berpasangan ujung satu dengan ujung lain dan membentuk circular double strended.

Figure 4. λ peta genetic

Figure 5. Bentuk sirkular dan Linear DNA λ

Untaian tunggal yang saling komplementer sering mengacu pada sticky end atau cohesive end, karena berpasangan sehingga dapat menempel bersama pada molekul ujung. Λ cohesive end disebut cos site yang memerankan dua peran pentiing selama infeksi. Pertama, mereka dapat menginjeksikan liner DNA kedalam sel untuk diubah menjadi circuler, yang penting untuk persyaratan insersi kedalam genom bakteri.

Peran kedua adalah cos site yaitu setelah prophage dikeluarkan dari sel genom. Pada tahapan ini sejumlah λ DNA baru diproduksi dengan RCR

1. M13- Phage Filamen

M13 merupakan contoh Phage yang berbentuk filament dan sangat berbeda dengn λ. DNA M13 lebih kecil daripada genom λ hanya 6407 bp sirkular dan tidak umum dijumpai untai tunggal.

Ukuran yang lebih kecil artnya memiliki sedikit gen sibandingkan dengan λ, hal ini karena kapsid M13 dibentuk dari sejumlah copy hanya 3 protein sedangkan λ melibatkan 15 protein untuk membentuk struktu kepala ekor.

Injeksi DNA M13 kedalam E. coli terjadi melalui pilus, struktur yang menghubungkan dua cel selama conjugasi sexual. Ketika masuk kedalam sel untai tunggal DNA virus bertindak sebagai template untuk mensintesis sequence komplementer. Sehingga menghasilkan DNA untai ganda. Molekul tidak disisipkan kedalam geneom bakteri, namun mereplikasi hingga lebih dari 100 copy. Ketika bakteri membelah, setiap anak akan menerima sejumlah copy. Partike phage baru kemudian dilanjutkan untuk digabungkan dan dilepaskan. Sekitar 1000 phage baru diproduksi selama satu siklus/ geneerasi sel.

Beberapa karakteristik M13 yang menarika adalah. Genomnya yang kurang dari 10 kb, sehingga masuk dalam kategori vector yang ideal. Kemudian, untai ganda replicative form (RF) phage M13 bersifat sama dengan plasmid. Yang bisa digunakan untuk eksperiment.

1. Virus sebagai vector cloning untuk oranisme lain

Sejumlah organisme hidup diinfeksi virus sehingga sangat menarik untuk dijadikan vector transformasi pada organisme tingkat tinggi. Beberapa virus eukariotik telah digunakan untuk vector cloning untuk sejumlah aplikasi: sebagai contoh, manusia adenovirus yang digunakan sebagai gen terapi, baculovirus yang digunakan dalam sintesis protein pharmasi pada cel seranga, caulimovirus and geminivitrus yang digunakan untuk cloning tanaman.

https://www.youtube.com/watch?v=5ffl-0OYVQU

https://www.youtube.com/watch?v=0Mw-0G2m6uE

SISTEM MOLEKULER

Asam nuclear termasuk dua melekul terkait, DNA dan RNA. Kedua molekul ini merupakan polimer dari subunit nuleotida. Nukleotida memiliki tiga komponen: yaitu grup fosfat, gula ribosa, dan basa nitrogen. Jika DNA mengandung deoxyribose maka RNA mengandung Ribosa. Kedua macam gula tersebut hanyalah dibedakan oleh  satu grup hydrixil. Ribosa memiliki hidroksil pada Carbon ke-2, sedangkan pada DNA gula ribose kehilangan gugus hydrosil pada karbon C-2.

Kemudian ada lima basa yang berikatan dengan gula ribose. Pada DNA : guanine, cytocine, adenine, tymine. Pada RNA thymin digantikan dengan Urasil.

Menurut Watson and Crick menyampaikan bahwa bentuk DNA yang paling stabil adalah Double helix dimana diilustrasikan seperti tangga berpilin. Bagian luar adalah fosfat, sedangkan anak tangganya adalah basa nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan hydrogen. Basa nitrogen terdiri dari purin dan pirimidin.

Packing DNA

DNA eukaryotic DNA diikat menlingkari protein yang dikenal dengan Histon. Histon memiliki muatan positif yang dinetralkan oleh muatan negatif fosfat. DNA dan histon akan terlihat seperti manik-manik (Nukleosom) yang dikenal dengan chromatin. Nukleosom memilki 200 bp DNA dan sembilan Histon ( dua  H2A, dua H2B, dua H3, dua H4 dan H1. Semua histon kecuali H1 akan menghubungkan nukleosome dan mempertahankanya pada “region liker”.

Pada rigion DNA yang diekpresikan, histon terlihat sangat longgar sehingga memberikan akses ke protein atau enzim (region ini dikenal dengan eukariotin). Pada region yang tidak dieskpresikan, histon sangat condens, yang mencegah protein mengakses region tsn (struktur ini dikenal dengan heterokromatin).

Central Dogma

Central dogma pada biologi molekuler merupakan flow/aliran informasi dari DNA menjadi RNA hingga protein.

Transkription.

Ekspresi gen melibatkan pembuatan copi RNA dari DNA. Sintesis RNA melibatkan un-coiling DNA, kemudina pemutusan ikatan hidrogen DNa sehingga tebentuk RNA komplemen dengan DNA yang menjadi cetakan atau template yang dibantu oleh enzim RNA-Polimerase.

Produk yang dikode oleh gen pad umumnya berupa protein tapi juga bisa berupa RNA. Gen mengkode peotein ditranskripsikan menjadi mRNA, yang kemudian ditranslasikan menjadi protein. Molekul RNA lainnya, seperti tRNA, rRNA, sn RNA, digunakan langsung (mereka tidak ditranslasikan menjadi protein). Sejumalah molekul RNA seperti Large subunit rRNA disebut ribosim yang dapat mengkatalisis reaksi enzimatik. Coding region pada gene dikenal dengan istilah cistron atau stuctural gene yang dapat mengkode peotein atau non translated RNA. Selain itu, ada Open Reading Frame (ORF) yang terbentang pada DNA dan menkode protein sehingga tidak ada stop codon untuk translasi protein.

Pemasalahan lain adalah menemukan sisi start. Setiap gen memiliki region upstream sequence yang dikenal dengan promoter. RNA polimerase membentuk region ini dan memulai transkripsi disini. Promoter bakteri memiliki dua region pengenalan -10 dan -35, dengan konsensus TATAAT dan TTGACA.

Setelah promoter region adalah Transcription start site (Sisi pengawalan transkripsi). Titik ini tempat RNA polimerase mulai mensintesis RNA. Diantara titik ini dengan ORF terdapat rigion yang tidak ditraskripsikan menjadi protein yang dikenal dengan 5’untranslated region (UTR). Region ini mengandung elemen seperti sisi pengikatan ribosom. Pada bakteri terdapat sigma subunit yang mengenal sisi pengelana -10 dan -35 dan inti enzim yang mengkatalisis sistesis RNA.

Sintesis RNA Pada Bakteri

Pada bakteri, ketika sigma subunit pada RNA polimerase mengenal region -10 dan -35, inti enzim akan membentuk gelembung transkripsi dimana menyebabkan DNA terpisah, untaian yang digunakan oleh RNA polimerase dikenal dengan untaian template (non-coding/ antisense) dan pasangannya/komplementernya akan membentuk mRNA.

Strand pasangan DNA dikenal dengan untain coding (non-template atau unataian sense). Karena ini merupakan komplementer dari DNA non-coding, jadi urutan yang terbentuk akan sama dengan untaian ini kecuali thymine diganti dengan urasil.

Sinyal berhenti transkripsi

RNA polimerase melanjutkan transkripsi DNA hingga mencapai signal terminal. Pada bakteri, Rho-independent terminator merupakan region DNA dengan urutan yang berulang dan terbalik sehingga membentuk hairpin/ sanggul. Rho protein merupakan protein sepesial yang akan membuka pilinan DNA/RBA hybrid double helicase.

Pada bakteri sistem ekspresi genetiknya pada umumnya diregulasi oleh satu promoter untuk sekelompok gen yang berbeda yang dikenal dengan istilah operon. Oleh karena itu transkripsi ini dikenal dengan polisistronink mRNA. Berbeda dengan bakteri mRNA pada eukariotik dikenak dengan monosistronik.

Transkription pada Eukariotik

RNA polimerase pada bakteri memiliki tiga jenis yang dimentranskripsikan jenis gen yang berbeda. RNA polimerase I – mentranskripsikan gen ukariotik untuk large subunit ribosom (subunit besar ribosom). RNA polimerase II – mentraskripsikan gen yang megkode protein pada umumnya

Polimerase III – mentranskripsikan gen untuk tRNA, 5S rRNA, dan RNA molekul kecil lainnya

RNA polimerase II membutuhkan tiga region yang berbeda (Initial box, Tatabox dan elemen upstream lainnya yang mengikat protein yang dikenal dengan faktor transkripsi)

RNA polimerase membutuhkan sejumlah faktor transkripsi umum untuk memulai transkripsi pada semua promotor. Faktor transkripsi spesifik dibutukah untuk sejumlah gen tertentu. Tata box binding factor  atau (TBF) mengenali TATA-box. Protein ini akan membentuk komplek dengan sejumlah faktor transkripsi lainnya seperti TFIIA dan TFIIB untuk berikatan dengan promotor. Kemudian akan membawa RNA polimerase berikatan dengan kompleks tersebut. RNA polimerase berasosiasi dengan TFIIF kemudian TFIIE, TFIIH dan TFIJ untuk memulai transkripsi. TFIIH memfosforilasi RNA polimerase II yang menyebabkan dia bergerak.

Pada prokariot, sejumlah aktivator dan represson mengontrol gen yang akan ditranskripsikan. Kedua molekul ini bekerja dengan berikatan dengan DNA dalam region promotor. Pada E. coli 1000 – 4000 gen diekspresikan pada waktu yang bersamaan pada satu waktu. Protein aktivator bekerja dengan regulasi positif artinya protein gene diekspresikan hanya ketik aktivator memberikan sinyal positif. Represor bekerja berlawan yang bekerja seperti regulator negatif.

Lactose Operon

Sejumlah gene membutuhkan regulator spesifik untuk mengaktifkan transkrispsi via RAN polimerase. Sejumlah protein hadir dalam dua bentuk yaitu aktif dan tidak aktif. Operon Lac memiliki sejumlah promoter upstream pada gen struktural Lac Z, LacX, dan LacA. gen Lac ZYA ditranskripsikn sebagai polisistronik mRNA. Promoter upsteam adalah gen LacI, Lac operon repressor. LacZ mengkode β-galactosidase, yang memotong laktosa disakarida kedalam galaktosa dan glukosa. LacY mengokose Lactosa permease, yang mentrasport lactosa melalui membran sitoplasma kedalam bakteri. Akhirnya LacA mengkode protein lacosa acetilase. Promoter memiliki sisi pengikatan. LacO untuk protein repressor yang overlap dengan binding site RNA polimerase. Region ini dikenal dengan operator, ketika dia berikatan maka RNA polimerase tidak bisa mentranskripsikan operon.

Terdapat Binding site untuk CRP protein (Cyclic AMP repressor protein) juga dikenal dengan CAP (catabolite activator protein). Ini merupakan regulator global yang mengkatifasikan transkripsi operon berbeda untuk menggunakan sumber gula yang berbeda.

Lingkungan mengontrol apakah operon lactosa diekspresikan atau tidak. Ketika E. Coli memiliki sedikit glukosa maka operon lactosa akan dimatikan. Namun ketika glukosa ada, konsentrasi cAMP menurun. Jika E. coli kekurangan glukosa dilingkungannya maka cAMP akan meningkat konsentrasinya dan berikan dengan Crp. Crp mendimerisasi sehingga dapat berikatan dengan sisi Crp pada promoter berbeda-beda, laktosa harus selalu ada untuk mengaktifkan transkripsi. Jika laktosa ada enzim β-galactosidase mengkatalisis satu reaksi sampingan yang merubah lactosa kedalam all-lactosa. Ini akan melepaskan represon LacI.

Aplikasinya adalah Allo-lactose tidak digunakan, melainkan IPTG (Isopropil thio galactosidase). IPTG tidak di potong oleh β-galactosidase

 Regulation of transcription in eukaryotes

Elemen ehancer ditemukan ratusan pasang basa dari gen yang akan dikontrol. Mereka berikatan dengan protein spesifik yang berinteraksi dengan mediator complex dengan memberntuk loop pada DNA.

Contoh factor transkripsi eukariot yang bekerja sebagai activator dalam sejumlah tipe sel adalah AP-1.

Translasi kode gentik menjadi protein

mRNA menyediakan informasi yang dibutuhkan ribosom untuk membentuk protein. Proses ini dikenal dengan translasi karena melibatkan penerjemahan informasi yang dibawa oleh DNA untuk sintesis protein. mRNA membaca tiga sequence nukleotida yang dikenal dengan istilah triplet/ kodon. Setiap tiplet basa akan diterjemahkan menjadi asam amino. tRNA mengenal codon dan memabawa asam amino terkait.

Bagaimana spesifik tRNA membawa asam amino yang benar ?

Sejumlah grup yang disebut Aminoacyl tRNA Synthetase mengikat asam amino yang benar. Enzim-enzin ini bersifat  sangat spesifik dan mengenal tRNA yang benar dengan anticodon yang berada di sisi lain molekul ini.

BAHAN GENETIK

Berdasarkan pengalaman empiris suatu bahan genetic harus memiliki tiga karakteristik:

1. Bahan membawa informasi genetic harus stabil agar suatu organisme mampu mempertahankan karakter individunya
2. Informasi genetic harus dapat diwariskan secara akurat pada keturunanya
3. Informasi genetic harus membuka peluang terjadinya agar organisme mampu bertahan dalam menghadapi perubahan lingkungan

Pada tumbuhan tingkat tinggi material genetic terdapat pada, inti, mitokondria, plastid.

Semakin mudah setelah ditemukan PCR dan disimpan dlm database.

Struktur genom dan kromosom dalam suatu organisme, dimulai dengan teknik FISH dan cabang ilmu yang mempelajari disebut ilmu genomic.

DNA yang terdapat dalam inti sel maupun dalam organ sel lainnya, selanjutnya ditranskripsikan menjadi RNA dan cabang ilmu yang mempelajari disebut transkriptomik. RNA yang diekspresikan terjemahannya menjadi asam amino yang selanjutnya diproses menjadi protein yang dipelajari dalam ilmu Proteomik.

DNA sebagai Materi Genetik

Visualisasi terhadap materi genetic adalah pada tahun 1869 pada saat darah pada perban luka yang dicuci ethanol, menyisakan benang halus pada cairan ethanol yang bening. Johann Friedrich Miescher 1871 berhasil mengisolasi senyawa fosfor yang mengandung senyawa asam dari inti.

Rosalind Franklin (1951) menyempurnakan temuan franklin dalam suatu struktur spt helix ganda dan fosfor pada bagian luarnya. Pada akhirnya Watson and Crick menyempurnakan temuan franklin dalam suatu struktur yang dikenal dnegan double helix

Pengungkapan DNA sebagai Materi Genetik

Ada tiga penemuan yang mnyatakan bahwa asam nucleat berperan penting dalam menentukan sifat organisme atau sebagai bahan dasar gen

1. DNA sebagai senyawa penyusun kromosom
2. DNA berperan dalam transformasi bakteri
3. DNA pada virus yang diwariskan pada keturunan berikutnya.

DNA sebagai penyusun kromosom pertama kali dipahami oleh Robert Fluelgen yang melakukan studi pewarnaan mikroskopik dengan cara memberi perlakuan pada spasiment dengan asam sulfat (hidrochlorix acid ) yang dipanaskan hingga 60^oC. kemudian diberi pewarna dengan Schiff Reagent/Fuchine terdapat Senyawa DNA berwarna merah dengan latar blakg berwarna hijau.

Osward Avery 1944 membuktikan bahwa bahan genetic yang terlibat dalam proses transformasi adalah DNA. Sebelumnya dikemukan oleh F. Griffith menggunakan streptococcus pneumonia galur R san Galur S.

Percobaan tersebut diteruskan oleh Avery mengisolasi melekul kimia pecahan galur S. kemudian dipisahkan. Bahan yang berhasil dipisahkan ternyan DNA, RNA dan Protein, polisakarida dan lipd. Molekul tersebut diuji dengan mencampurkan bakteri R ditambah Enzim DNAase, RNAase, Protease. Ternyata bakteri yang tidak dicampurkan dengan DNA mengalami transformasi, sedangkan DNAase tidak.

Harse dan Chase (1952) – DNA merupakan bahan genetic yang diwariskan, E. coli dtumbuhkan pada media yang diberi radioisotope sebagai penanda protein dan p³² sebagai penanda DNA bakrteriofag T2 diinfeksikan pada E. coli sehingga menggunakan unsur pada sel inang.

Struktur Penyusun Materi Genetik

Salah satu penyusun utama adalah gula 5 atom C yang dikenal dengan ribose dan salah satu OH pada C NO.2  kehilangan atom O₂ sehingga dinamakan deoxyribose.

Komponen DNA terpusat pada gula pentosa, dimana basa akan berikatan dengan gugus C No.1, Hasil penggabungan antar senyawa basa dan gula disebut senyawa nukleosida. Selanjutnya senyawa fosfat akan berikatan denga nukeleosida pada senyawa gula pada gugus C No.5

Struktur Basa Penyusun DNA

1. Kelompok Pirimidin. Basa kelompok ini terbentuk dari satu cincin yang terdiri dari 4C dan 2N, Kedua basa itu adalah Timin dan Cytocine
2. Kelompok Purin Basa kelompok ini terbentuk dua cincin yang terdiri dari 5C dan 4N. kedua basa adalah Adenine dan Guanine.

Berdasarkan pasangan A-T dan G-C maka jumlah basa pirimidin akan sama dengan basa purin, artinya setengan dari DNA dalam suatu organisme adalah pirimidin dan setengahnya adalah purin. Pola seperti ini diajukan oleh Erwin Chargaff. Kandungan GC tinggi terdapat pada region heterokromatin dan rendah di eukraiotik.

RNA (Ribo Nucleic Acid)

Penyusunan Utas DNA menjadi Kromosom

DNA memiliki ketebalan 2 nm, mengalami beberapa penataan, sehingga membentuk kromosom dalam ketebalan 700 nm ada 5 Proses.

1. Utas ganda melilit protein Histon membentuk struktur nukleosom
2. Antara nukleosom dihubungi oleh DNA membentuk struktur manik2
3. Nukleoson dikemas jadi benang kromatin
4. Pembentukan pola gelombang kromosom dengan menempelkan benang kromatin pada protein non histon dan membentuk struktur setebal 300 nm
5. Pola gelombang membentuk memilin dengan ketebalan 700 nm membentuk kromosom.

Penggandaan DNA

Pemahaman mengenai mekanisme sintesis untuk penggandaan DNA dikemukan pertama kali oelh Arthur Konberg melalui percobaan E. coli.

Untuk pembentukan DNA baru perlu ada 4 komponen :

1. Basa penyusun utas DNA, berupa Deoxynucleotide 5-triphospate (dNTP) yang terdiri dari basa, gula pentose dan senyawa fosfat.
2. DNA template Sintesis DNA pola komplementer T-A dan G-C sehinga sintesis DNA baru memerlukan cetakan berupa utas DNA lama.
3. Enzim yang melaksanakan polimerisasi DNA yaitu DNA polymerase
4. DNA primer. Enzim DNA polymerase hanya bias bekerja dengan meningkatkan suatu DNA ke DNA lain yang sudah ada didalam utas yang akan digandakan

Penggandaan dalam SEL

Awal penggandaan dimulai pada suatu situs yang disebut ORI (Original of Replication) kemudian kedua utas membentuk Garpu replikasi. Penggandaan dimulai dari pengenalan titik awal penggandaann, pembukaan utas ganda, inisiasi penggandaan utas baru, hingga penyempurnaan utas baru terutama lagging strand.

Pengenalan ORI – berada pada sequence dengan GC rendah kemudian membentuk replication fork dan pembukaan pilinan DNA oleh ENxim topoisomerase, pemisahan utas DNA dg helicase. Pada utas lama memiliki orientasi 3 – 5 maka utas baru akan terbentuk sejalan dengan pergerakan enzim helicase  maka dikenal dengan leading strand.

Pada lagging strand untuk inisiasi utas baru ditempatkan RNA primer oleh enzim DNA primase/polymerase. Untuk menjaga agar DNA yang terpisah jadi dua tidak menyatu kembali pada lagging strand lagging strand ditempatkan pada protein SBB (Single Strand DNA binding Protein). Asosiasi antara enzim helicase dan DNA primase disebut primosome.

Sintesis DNA dimulai pada lagging strand dimulai pada RNA primer oleh enzim DNA polymerase, hingga mencapai RNA primer didepannya. RNAase (DNA polymerase 1) akan mendegradasi RNA primer menghasilkan fragmen terputus yang dinamakan Fragment okazaki.

 Reparasi DNA

Faktor endogen yang menyababkan kerusakan DNA antara lain kesalahan sintesis DNA baru oleh DNA polymerase, factor endogen ini sendiri disebut transposable element transposon maupun retrotransposon, metilasi pada basa DNA, sehingga basa tidak dapat dikenali oleh enzim yang memproses DNA , serta adanya radikal bebas dalam sel menghasilkan metabolism yang kurang sempurna.

Loading...

Taking too long?

Reload document

| Open in new tab

Download