PPKN

ini merupakan materi power point untuk mata kuliah PPKN tentang presentasi sebelas maret..Klik gambar di bawah ini !!

PPT BAGIAN-BAGIAN PADA TUMBUHAN

UNTUK DOWNLOAD KLIK GAMBAR DI BAWAH INI ^_^

Derivat Epidermis

Derivat epidermis adalah suatu bangunan atau alat tambahan pada epidermis yang berasal dari epidermis, tapi memiliki struktur dan fungsi yang lain dengan epidermis. Contohnya antara lain adalah litokis, sel kipas, dan sel silika serta sel gabus.

Litokis terdapat pada daun Ficus dengan penebalan sentripetal. Secara ontogeni terbentuk melalui proses berikut: mulanya dinding sebelah luar epidermis mengalami penonjolan ke arah dalam yang tersusun atas selulosa, lama kelamaan tangkai selulosa semakin panjang diikuti oleh pembesaran dan pemanjangan sel, lalu pada tangkai selulosa dideposisikan CaCO3 dengan tidak merata (seperti sarang lebah). Tangkai selulosa dan CaCO3 disebut sistolit, sedang seel yang mengandungnya disebut litokis.

Sel kipas disebut juga motor sel atau buliform sel, merupakan alat tambahan pada epidermis atas daun-daun Poaceae, Cyperaceae, yang tersusun oleh beberapa sel dengan ukuran yang lebih besar daripada epidermis, berbentuk seperti kipas yang terbentuk dari sel-sel yang berdinding tipis dengan sebuah vakuola sentral. Plasma sel berupa selaput yang melekat pada dinding sel berfungsi menyimpan air. Kalau udara panas, air dalam sel kipas akan menguap, sel kipas akan mengkerut sehingga luas permukaan atas daun akan lebih kecil dari luas permukaan bawah. Oleh karenanya daun akan menggulung dan akan mengurangi penguapan lebih lanjut.

Di antara sel-sel epidermis batang tebu dan bambu ada sel yang mengandung kristal kersik (SiO2) atau sel silika yang biasanya didampingi oleh sel gabus. Sel gabus dindingnya mengandung suberin, dan sering mengandung bahan organik yang padat. Distribusinya menyebabkan pengerasan pada kulit batang tebu. Bentuknya segitiga, segiempat, tidak teratur, angka 8, membulat, dan lain-lain.

Power Point Pembelahan Mitosis dan Meiosis

untuk mendownload PPT tentang mitosis dan meiosis KLIK PADA GAMBAR DIBAWAH INI!

Transkripsi dan Translasi

Mau liat video tentang transkripsi dan translasi pada DNA.. simak video di bawah ini!!!

Pembelahan Mitosis dan Meiosis

A.   Mitosis

Sel yang membelah secara mitosis akan menghasilkan dua sel anak yang masing-masing memiliki sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan induknya. Mitosis terjadi pada perbanyakan sel tubuh (sel somatis). Sifat kromosomnya berpasangan,sehingga disebut diploid (2_n). Pembelahan mitosis berlangsung secara bertahap melalui beberapa fase,yaitu profase, metafase, anafase, telofase, dan interfase.

a.    Profase

Pada fase ini induk yang akan membalah memperlihatkan gejala terbentuknya dua sentriol dari sentrosom:yang satu tetap ditempat,yang satu bergerak ke arah kutub yang berlawanan.masing-masing sentriol memancarkan serabut-serabut berupa filamen yang disebut benang gelendong pembelahan (benang spindel) yang menghubungkan sentriol  satu dengan sentriol yang lain.

Membran inti yang masih tampak pada profase awal kemudian segera pecah-pecah.lalu butiran kromatin yang kemudian memendek dan menebal menjadi kromosom. Dengan bagian yang menggenting disebut sentromer. Sentromer adalah bagian kromosom yangtidak bisa menyerap zat warna. Masing –masing sentromer mengandung kinetokor,yaitu tempat mikrotubulus terikat.

Kemudian kromosom berduplikasi membujur menjadi dua bagian yang masing-masing disebut kromatid. Bersam dengan itu anak inti(nukleolus)mengecil dan tidak tampak atau menghilang.dengan demikian,kromatid terjerat pada benang spidel. Sementara itu benag spidel meluas ke luar ke segala arah disebut sebagai aster.

Di akhir profase selubung inti sl pecah dan setiap kromatid melekaaat di beberapa benang spidel di kinetokor. Kromosom duplikat lalu meninggalkan daerah kutub dan berjajar di ekuator.

Pada sel tumbuhan yang tidak mempunyai sentrio, benang gelendong pembelahan ini terbentuk di antara dua titik yang disebut titik kutub.

b.    Metafase

Periode selama kromosom di ekuatorial disebut metafase.membran inti sudah menghilang,kromosom berada di bidang ekuator,dengan sentromernya seolah kromosom berpegang pada benang gelendong pembelahan. Pada fase ini kromosom tampak paling jelas.

c.    Anafase

Selama anafase kromatid bererak menuju ke arah kutub-kutub yang berlawanan. Kinetokor yang masih melekat pada benang spidel berfungsi menujukkan jalan,sedangkan lengan kromosom mengikuti dibelakang.

d.    Telofase

Kromatid-kromatid mengumpul pada kutub-kutub.benang gelendong menghilang,kromatid menjadi kusut dan butiran-butiran kromatid muncul kembali. Selaput inti terbentuk kembali dan nukleolus terlihat lagi. Pada bagian bidang ekuator terjadi lekukan yang makin lama makin kedalam hingga sel induk terbagi menjadi dua yang masing-masing mempunyai sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan induknya.

e.    Interfase

Interfase di sebut pula fase istirahat namun sebutan ini kurang tepat karena justru pada saat inti sel mempersiapkan diri untuk pembelahan lagi dengan mengumpulkan materi dan energi pada fase ini kromosom tidak tampak.akhirnya pembelahan secara mitosis menghasilkan dua sel anak yang masing-masing sel anakan memiliki jumlah dan sifat kromosom yang sama dengan sel induknya pada pembelahan ini terjadi pembagian inti (kariokinesis) dan pembagian plasma /sitoplasma(sitokenesis).

Pada makhluk hidup bersel banyak mitosis merupakan mekanisme memperbanyak sel atau pertumbuhan,sedangkan pada organisme bersel satu mitosis merupakan cara bereproduksi. Mitosis terjadi pada sel-sel tubuh dan berlangsung mulai dari terbentuknya zigot yang bersifat diploid. Sel-sel tertentu seperti otot dan saraf tidak lagi membelah pada batas-batas tertentu.

Sel-sel yang telah mengalami diferensiasi tidak lagi membelah secara mitosis.

Berikut ini video tentang pembelahan mitosis..Untuk download klik DISINI !

B.   Meiosis

Pembelahan sel ini berlangsung melalui dua thap pembelahan tanoa melalui interfase,dikenal dengn meiosis I dan meiosis II.

a.    Meiosis I

Meiosis I,fase-fasenya meliputi:

1.    Profase I

Profase terbagi lagi menjadi fase-fase sebagai berikut:

a.    Leptonema

b.    Zigonema

c.    Pakinema

d.    Diplonema

e.    Diakinesis

2.    Metafase I

Tetrad berkumpul dibidang ekuator,

3.    Anafase I

Benang gelendong pembelahan dari masing-masing kutub menarik kromosom homolog sehingga setiap pasangan kromosom homolog berpisah bergerak ke arah kutub yang berlawanan.sentromer belum membelah setiap kuub menerima campuran acak kromosom dari ibu dan bapak.

4.    Telofase I

Kromatid memadat,selubung inti terbentuk,dan nukleolus muncul lagi,kemudian sitokinesis berlangsung.

Pada manusia terjadi duplikasi 2 kromosom dari jumlah 4 kromatid sehingga terbentuk 23 kromosom yang diduplikasi di stiap kutub. Benang gelendong lenyap kromatid muncul kembali;setriol berperan sebagai sentrosom kembali.

b.    Meiosis II

Meiosis II, fase-fasenya meliputi:

1.    Profase I

Sentrosom membentuk dua sentriol yang letaknya pada kutub yang berlawanan dan dihubungkan oleh benang gelendong. Membran inti dan nukleolus lenyap,kromatid berubah menjadi kromosom yang terjerat oleh benang gelendong.

2.    Metafase II

Kromosom berada di bidang ekuator, kromatid berkelompok dua-dua. Belum terjadi pembelahan sentromer.

3.    Anafase II

Kromosom melekat pada kinetokor benang gelendon,lalu ditarik oleh benang gelendong ke arah kutub yang berlawanan yang menyebabkan sentromer terelah. Sebagai akibatnya masing-masing kromatidnya bergerak ke arah yang berlawanan pula.

4.    Telofase II

Kromatid terkumpul pada kutub pembelahan lalu berubah menjadi kromatid kembali. Bersama dengan itu membran inti dan anak inti terbentuk lagi, dan sekat pemisah semakin jelas sehingga akhirnya terjadilah dua sel anakan.

Untuk diingat  :

·         Gametogenesis pada tumbuhan terjadi melalui mitosis,bukan meiosis.

·         Meiosis pada tumbuhan tidak menghasilkan gamet,melainkan spora.

·         Spora selalu berkembang menjadi gametofit haploid multiseluler

·         Hewan tidak pernah memiliki fase haploid multiseluler,sedangkan tumbuhan selalu memiliki fase haploid multiseluler.

Berikut ini disajikan video tentang pembelahan meiosis.silahkan download DISINI !!!

C.   Perbedaan mitosis dan meiosis

a.    Mitosis

Ø  Pada organisme bersel satu,untuk memperbanyak diri(reproduksi)

Ø  Pada organisme bersel banyak untuk memperbanyak sel dan pertumbuhan.

Ø  Pada tumbuhan mitosis terjadi jaringan meristematis, misalnya di ujung batang ,ujung akar. Dan kambium

Ø  Pada hewan terjadi di sel-sel somatik(sel tubuh)

Ø  Terjadi lewat rangkaian tahap, yaitu profase ,metafase ,anafase, telofase,dan interfase

Ø  Dua sel anak yang memiliki jumlah kromosom seperti induknya (diploid)

b.    Meiosis

Ø  Pada organisme bersel banyak untuk membentuk sel kelamin(gamet). Meiosis berfungsi mengurangi jumlah kromosom agar keturunannya memiliki jumlah kromosom yang sama

Ø  Pada tumbuhan terjadi di benang sari dan putik

Ø  Pada hewan terjadi di alat kelamin

Ø  Terjadi lewat dua rangkaian tahap,yaitu meiosis I dan meiosis II

v  Meiosis I(leptonema,zigonema, pakinema,diplonema, diakenesis),metafase I, anafase I, telofase

v  Meiosis II profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II

Ø Empat sel anakan yang memiliki setengah jumlah kromosom induknya (haploid)

D.   Gametogenesis

Proses pembentukan gamet disebut gametogenesis, yang berlangsung secara meiosis. Dalam proses ini kadang terjadi fase maturasi (pematangan), yaitu perkembangan dari hasil akhirat meiosis yang tidak langsung menjadi gamet. Di bagian muka telah disinggung bahwa gametogenesis berlangsung di alat-alat kelamin baik pada tubuhan maupun hewan. Gametogenesis dibedakan menjadi dua ,yaitu spermatogenesis (pembentukan sperma) dan oogenesis (pembentukan ovum). Secara prinsip keduanya melalui cara pembelahan yang sama namun hasil akhirnya berbeda. Berikut ini video tentang gametogenesis..Klik DISINI !

1.    Spermatogenesis

Proses ini berlangsung dalam alat kelamin jantung ,pada hewan disebut testis. Dalam testis terdapat bagian yang disebut tubulus semineferus. Pada bagian tersebut terdapat sel-sel primordial yang bersifat diploid. Sel-sel primordial tersebut berulang kali mengalami pembelahan secara mitosis , diantaranya membentuk spermatogonium yang dianggap sebagai induk speerma.spermatogenesis bersifat diploid (2n) dalam pertumbuhanya spermatogenesis primer yang bersifat diploid pula, kemudian sel ini melakukan meiosis.pada meiosis I, dihasilkan dua sel anak yang disebut spermatsit sekunder yang bersifat haploid. Pada meiosis II, setiap sel tersebut menghasilkan  dua sel anakan hinggapada meiosis II terbentuk empat sel anakan yang disebut spermatid. Spermatid bersifat haploid, yang dalam pertumbuhannya mengalami maturasi membentuk sperma tozoon. Sel spermatid dilengkapi dengan ekor sehingga spermetozoon dapat bergerak bebas bila berada pada medium cair. Hasil akhirdan spermatgenesis adalah terbentuknya empat spermatozoon (jamak: spermatozoa) fungsional dari satu sel induk yang mengalami meiosis.

2.    Oogenesis

Oogenesis berlangsung dalam ovarium hewan atau kandung lembaga dalam bakal biji.pada tumbuhan berbiji (gametofilbetina). Sel primordial (asal) dalam ovarium yang bersifat diploid adalah oogonium, dalam pertumbuhannya terbentuk oosit primer bersifat diploid. Sel ini mengalami meiosis sehingga terbentuk dua sel, anakan, yang satu besar disebut oosit sekunder dan yang satu selnya kecil disebut badan kutub primer. Keduanya bersifat haploid karena telah terjadi pembagian /penyusutan pada kromosom. Kedua sel ini mengalami meiosis II. Pada sel oosit sekunder juga dihasilkan dua sel anakan yang satu besar disebut ootid sedangkan yang satu kecil disebut badan kutub sekunder. Pada badan kutub hasil meiosis I juga berlangsung meiosis II,dan hasil anakan berupa dua sel badan kutub. Namun sel badan kutub mengalami degenerasi dalam perkembanganya hingga akhirnya mati, sedangkan ootid mengalami perkembangan menjadi ovum. Dengan demikian pada oogenesis, satu sel induk akhirnya membentuk satu ovum yang fungsional dan tiga sel badan kutub yang tidak fungsional (tidak terlibat dalam pembuahan).

Biologi Sel dan video berikut ini (filament intermediet)

Filamen intermediat

Struktur filamen intermediet

Filamen intermediat merupakan bagian dari kerangka sel (sitoskeleton) yang memiliki diameter antara 8 hingga 12 nm, lebih besar daripada diameter mikrofilamen tetapi lebih kecil daripada diameter mikrotubula, yang fungsinya untuk menahan tarikan (seperti mikrotubula). Filamen intermediet terdiri dari berbagai jenis yang setiap jenisnya disusun dari subunit molekuler berbeda dari keluarga protein yang beragam yang disebut keratin. Mikrotubula dan mikrofilamen, sebaliknya mempunyai diameter dan komposisi yang sama di seluruh sel eukariot. Dibandingkan mikrofilamen dan mikrotubula yang sering dibongkar-pasang dalam berbagai macam bagian sel. Filamen intermediet termasuk peralatan sel yang lebih permanen. Perlakuan kimiawi yang memindahkan mikrofilamen dan mikrotubula dari sitoplasma meninggalkan jalinan filamen intermediet yang mempertahankan bentuk aslinya. Berbagai jenis filamen intermediet kemungkinan berfungsi sebagai kerangka keseluruhan sitoskeleton.
Berikut ini disajikan video tentang terbentuknya filamen intermediet..SILAHKAN DOWNLOAD DISINI !!

Power point asam amino dan protein

Berikut ini di sajikan power point tentang asam amino dan protein download power point tentang asam amino dan protein. Silahkan Klik DISINI !!

Asam Amino

Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH₂). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein.

Struktur asam amino

Struktur asam α-amino, dengan gugus amina di sebelah kiri dan gugus karboksil di sebelah kanan.

Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat empat gugus: gugus amina (NH₂), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.

Atom C pusat tersebut dinamai atom C_α ("C-alfa") sesuai dengan penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom C_α ini, senyawa tersebut merupakan asam α-amino.

Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantai samping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asam amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar, dan hidrofobik jika nonpolar.

Isomerisme pada asam amino

Dua model molekul isomer optis asam amino alanina

Karena atom C pusat mengikat empat gugus yang berbeda, maka asam amino—kecuali glisina—memiliki isomer optik: l dan d. Cara sederhana untuk mengidentifikasi isomeri ini dari gambaran dua dimensi adalah dengan "mendorong" atom H ke belakang pembaca (menjauhi pembaca). Jika searah putaran jarum jam (putaran ke kanan) terjadi urutan karboksil-residu-amina maka ini adalah tipe d. Jika urutan ini terjadi dengan arah putaran berlawanan jarum jam, maka itu adalah tipe l. (Aturan ini dikenal dalam bahasa Inggris dengan nama CORN, dari singkatan COOH - R - NH₂).

Pada umumnya, asam amino alami yang dihasilkan eukariota merupakan tipe l meskipun beberapa siput laut menghasilkan tipe d. Dinding sel bakteri banyak mengandung asam amino tipe d.

Polimerisasi asam amino

Lihat juga artikel tentang ekspresi genetik.

Reaksi kondensasi dua asam amino membentuk ikatan peptida

Protein merupakan polimer yang tersusun dari asam amino sebagai monomernya. Monomer-monomer ini tersambung dengan ikatan peptida, yang mengikat gugus karboksil milik satu monomer dengan gugus amina milik monomer di sebelahnya. Reaksi penyambungan ini (disebut translasi) secara alami terjadi di sitoplasma dengan bantuan ribosom dan tRNA.

Pada polimerisasi asam amino, gugus -OH yang merupakan bagian gugus karboksil satu asam amino dan gugus -H yang merupakan bagian gugus amina asam amino lainnya akan terlepas dan membentuk air. Oleh sebab itu, reaksi ini termasuk dalam reaksi dehidrasi. Molekul asam amino yang telah melepaskan molekul air dikatakan disebut dalam bentuk residu asam amino.

Zwitter-ion

Asam amino dalam bentuk tidak terion (kiri) dan dalam bentuk zwitter-ion.

Karena asam amino memiliki gugus aktif amina dan karboksil sekaligus, zat ini dapat dianggap sebagai sekaligus asam dan basa (walaupun pH alaminya biasanya dipengaruhi oleh gugus-R yang dimiliki). Pada pH tertentu yang disebut titik isolistrik, gugus amina pada asam amino menjadi bermuatan positif (terprotonasi, –NH₃⁺), sedangkan gugus karboksilnya menjadi bermuatan negatif (terdeprotonasi, –COO^-). Titik isolistrik ini spesifik bergantung pada jenis asam aminonya. Dalam keadaan demikian, asam amino tersebut dikatakan berbentuk zwitter-ion. Zwitter-ion dapat diekstrak dari larutan asam amino sebagai struktur kristal putih yang bertitik lebur tinggi karena sifat dipolarnya. Kebanyakan asam amino bebas berada dalam bentuk zwitter-ion pada pH netral maupun pH fisiologis yang dekat netral. Karena mempunyai muatan negatif dan positif, asam amino dapat mengalami reaksi terhadap asam maupun basa. ^[1]

Asam amino dasar (standar)

Protein tersusun dari berbagai asam amino yang masing-masing dihubungkan dengan ikatan peptida. Meskipun demikian, pada awal pembentukannya protein hanya tersusun dari 20 asam amino yang dikenal sebagai asam amino dasar atau asam amino baku atau asam amino penyusun protein (proteinogenik). Asam-asam amino inilah yang disandi oleh DNA/RNA sebagai kode genetik.

Berikut adalah ke-20 asam amino penyusun protein (singkatan dalam kurung menunjukkan singkatan tiga huruf dan satu huruf yang sering digunakan dalam kajian protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya:

Asam amino alifatik sederhana

• Glisina (Gly, G)
• Alanina (Ala, A)
• Valina (Val, V)
• Leusina (Leu, L)
• Isoleusina (Ile, I)

Asam amino hidroksi-alifatik

• Serina (Ser, S)
• Treonina (Thr, T)

Asam amino dikarboksilat (asam)

• Asam aspartat (Asp, D)
• Asam glutamat (Glu, E)

Amida

• Asparagina (Asn, N)
• Glutamina (Gln, Q)

Asam amino basa

• Lisina (Lys, K)
• Arginina (Arg, R)
• Histidina (His, H) (memiliki gugus siklik)

Asam amino dengan sulfur

• Sisteina (Cys, C)
• Metionina (Met, M)

Prolin

• Prolina (Pro, P) (memiliki gugus siklik)

Asam amino aromatik

• Fenilalanina (Phe, F)
• Tirosina (Tyr, Y)
• Triptofan (Trp, W)

Kelompok ini memiliki cincin benzena dan menjadi bahan baku metabolit sekunder aromatik.

Fungsi biologi asam amino

1. Penyusun protein, termasuk enzim.
2. Kerangka dasar sejumlah senyawa penting dalam metabolisme (terutama vitamin, hormon dan asam nukleat).
3. Pengikat ion logam penting yang diperlukan dalam dalam reaksi enzimatik (kofaktor).

Asam amino esensial

Asam amino diperlukan oleh makhluk hidup sebagai penyusun protein atau sebagai kerangka molekul-molekul penting. Ia disebut esensial bagi suatu spesies organisme apabila spesies tersebut memerlukannya tetapi tidak mampu memproduksi sendiri atau selalu kekurangan asam amino yang bersangkutan. Untuk memenuhi kebutuhan ini, spesies itu harus memasoknya dari luar (lewat makanan). Istilah "asam amino esensial" berlaku hanya bagi organisme heterotrof.

Bagi manusia, ada delapan (ada yang menyebut sembilan) asam amino esensial yang harus dipenuhi dari diet sehari-hari, yaitu isoleusina, leusina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, dan valina. Histidina dan arginina disebut sebagai "setengah esensial" karena tubuh manusia dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam amino karnitina juga bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan untuk kepentingan pengobatan.

Replikasi DNA

 

Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda DNA. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase S siklus sel, sebelum mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR).

Garpu replikasi

Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut primer.

DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida—dalam hal ini, deoksiribonukleotida—ke ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru disintesis dari arah 5'→3', sedangkan DNA polimerase bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'→5'. Namun demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'→5', sementara untaian lainnya berorientasi 5'→3', dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5'→3'. Oleh karena itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut.

Replikasi DNA. Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal oleh enzim helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA. Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk oligonukleotida RNA yang disebut primer (5) dan molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebut leading strand (2) dan lagging strand (1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus mensintesis segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4) kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strand tersebut.

Pembentukan leading strand

Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA yang disintesis dengan arah 5'→3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.

Pembentukan lagging strand

Lagging strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan dengan leading strand pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebut fragmen Okazaki. Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'→3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap.

Dinamika pada garpu replikasi

Bukti-bukti yang ditemukan belakangan ini menunjukkan bahwa enzim dan protein yang terlibat dalam replikasi DNA tetap berada pada garpu replikasi sementara DNA membentuk gelung untuk mempertahankan pembentukan DNA ke dua arah. Hal ini merupakan akibat dari interaksi antara DNA polimerase, sliding clamp, dan clamp loader.

Sliding clamp pada semua jenis makhluk hidup memiliki struktur serupa dan mampu berinteraksi dengan berbagai DNA polimerase prosesif maupun non-prosesif yang ditemukan di sel. Selain itu, sliding clamp berfungsi sebagai suatu faktor prosesivitas. Ujung-C sliding clamp membentuk gelungan yang mampu berinteraksi dengan protein-protein lain yang terlibat dalam replikasi DNA (seperti DNA polimerase dan clamp loader). Bagian dalam sliding clamp memungkinkan DNA bergerak melaluinya. Sliding clamp tidak membentuk interaksi spesifik dengan DNA. Terdapat lubang 35A besar di tengah clamp ini. Lubang tersebut berukuran sesuai untuk dilalui DNA dan air menempati tempat sisanya sehingga clamp dapat bergeser pada sepanjang DNA. Begitu polimerase mencapai ujung templat atau mendeteksi DNA berutas ganda (lihat di bawah), sliding clamp mengalami perubahan konformasi yang melepaskan DNA polimerase.

Clamp loader merupakan protein bersubunit banyak yang mampu menempel pada sliding clamp dan DNA polimerase. Dengan hidrolisis ATP, clamp loader terlepas dari sliding clamp sehingga DNA polimerase menempel pada sliding clamp. Sliding clamp hanya dapat berikatan pada polimerase selama terjadinya sintesis utas tunggal DNA. Jika DNA rantai tunggal sudah habis, polimerase mampu berikatan dengan subunit pada clamp loader dan bergerak ke posisi baru pada lagging strand. Pada leading strand, DNA polimerase III bergabung dengan clamp loader dan berikatan dengan sliding clamp.

Replikasi di prokariota dan eukariota

Replikasi DNA prokariota

Replikasi DNA kromosom prokariota, khususnya bakteri, sangat berkaitan dengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada E. coli, misalnya, berisi empat buah tempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing panjangnya 9 pb. Sintesis protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi replikasi juga sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri. Pada laju pertumbuhan sel yang sangat tinggi; DNA kromosom prokariota dapat mengalami reinisiasi replikasi pada dua ori yang baru terbentuk sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir. Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan menerima kromosom yang sebagian telah bereplikasi.

Protein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40 buah molekul, yang masing-masing akan terikat pada molekul ATP. Daerah ori akan mengelilingi kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisi superkoiling negatif DNA (pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka). Superkoiling negatif akan menyebabkan pembukaan tiga sekuens repetitif sepanjang 13 pb yang kaya dengan AT sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein DnaB, yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan memisahkannya.

Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi oleh protein pengikat untai tunggal atau single-stranded binding protein (Ssb) untuk melindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. Enzim DNA primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer yang pendek untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah. Agar replikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB. Hal ini karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa superkoiling positif. Superkoiling negatif yang terjadi secara alami ternyata tidak cukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu topoisomerase tipe II yang disebut dengan DNA girase. Enzim DNA girase ini merupakan target serangan antibiotik sehingga pemberian antibiotik dapat mencegah berlanjutnya replikasi DNA bakteri.

Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA terjadi baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai tertinggal suatu kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan interval 1.000 hingga 2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNA primase.

Primer baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal akan mengalami elongasi dengan bantuan holoenzim DNA polimerase III. Kompleks multisubunit ini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah dan separuh lainnya bekerja pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada kedua untai akan berjalan dengan kecepatan yang sama.

Masing-masing bagian dimer pada kedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang mempunyai fungsi polimerase sesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai fungsi penyuntingan berupa eksonuklease 3’– 5’. Selain itu, terdapat subunit b yang menempelkan polimerase pada DNA.

Begitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase III, mereka akan segera dibuang dan celah yang ditimbulkan oleh hilangnya primer tersebut diisi oleh DNA polimerase I, yang mempunyai aktivitas polimerase 5’ – 3’, eksonuklease 5’ – 3’, dan eksonuklease penyuntingan 3’ – 5’. Eksonuklease 5’ - 3’ membuang primer, sedangkan polimerase akan mengisi celah yang ditimbulkan. Akhirnya, fragmen-fragmen Okazaki akan dipersatukan oleh enzim DNA ligase. Secara in vivo, dimer holoenzim DNA polimerase III dan primosom diyakini membentuk kompleks berukuran besar yang disebut dengan replisom. Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan 900 pb tiap detik.

Kedua garpu replikasi akan bertemu kira-kira pada posisi 180 °C dari ori. Di sekitar daerah ini terdapat sejumlah terminator yang akan menghentikan gerakan garpu replikasi. Terminator tersebut antara lain berupa produk gen tus, suatu inhibitor bagi helikase DnaB. Ketika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masih menyatu. Pemisahan dilakukan oleh enzim topoisomerase IV. Masing-masing lingkaran hasil replikasi kemudian disegregasikan ke dalam kedua sel hasil pembelahan.

Replikasi DNA eukariota

Pada eukariota, replikasi DNA hanya terjadi pada fase S di dalam interfase. Untuk memasuki fase S diperlukan regulasi oleh sistem protein kompleks yang disebut siklin dan kinase tergantung siklin atau cyclin-dependent protein kinases (CDKs), yang berturut-turut akan diaktivasi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapai permukaan sel. Beberapa CDKs akan melakukan fosforilasi dan mengaktifkan protein-protein yang diperlukan untuk inisiasi pada masing-masing ori.

Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi pada eukariota bergerak hanya dengan kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukan penyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada garpu replikasi sehingga gerakan garpu replikasi akan diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA kromosom pada kebanyakan mamalia.

Sederetan sekuens tandem yang terdiri atas 20 hingga 50 replikon mengalami inisiasi secara serempak pada waktu tertentu selama fase S. Deretan yang mengalami inisasi paling awal adalah eukromatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalah heterokromatin. Daerah sentromer dan telomer dari DNA bereplikasi paling lambat. Pola semacam ini mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktor inisiasi.

Seperti halnya pada prokariota, satu atau beberapa DNA helikase dan Ssb yang disebut dengan protein replikasi A atau replication protein A (RP-A) diperlukan untuk memisahkan kedua untai DNA. Selanjutnya, tiga DNA polimerase yang berbeda terlibat dalam elongasi. Untai pengarah dan masing-masing fragmen untai tertinggal diinisiasi oleh RNA primer dengan bantuan aktivitas primase yang merupakan bagian integral enzim DNA polimerase a. Enzim ini akan meneruskan elongasi replikasi tetapi kemudian segera digantikan oleh DNA polimerase d pada untai pengarah dan DNA polimerase e pada untai tertinggal. Baik DNA polimerase d maupun e mempunyai fungsi penyuntingan. Kemampuan DNA polimerase d untuk menyintesis DNA yang panjang disebabkan oleh adanya antigen perbanyakan nuklear sel atau proliferating cell nuclear antigen (PCNA), yang fungsinya setara dengan subunit b holoenzim DNA polimerase III pada E. coli. Selain terjadi penggandaan DNA, kandungan histon di dalam sel juga mengalami penggandaan selama fase S.

Mesin replikasi yang terdiri atas semua enzim dan DNA yang berkaitan dengan garpu replikasi akan diimobilisasi di dalam matriks nuklear. Mesin-mesin tersebut dapat divisualisasikan menggunakan mikroskop dengan melabeli DNA yang sedang bereplikasi. Pelabelan dilakukan menggunakan analog timidin, yaitu bromodeoksiuridin (BUdR), dan visualisasi DNA yang dilabeli tersebut dilakukan dengan imunofloresensi menggunakan antibodi yang mengenali BUdR.

Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak ada DNA yang dapat menggantikan RNA primer yang dibuang dari ujung 5’ untai tertinggal. Dengan demikian, informasi genetik dapat hilang dari DNA. Untuk mengatasi hal ini, ujung kromosom eukariota (telomer) mengandung beratus-ratus sekuens repetitif sederhana yang tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3’ melampaui ujung 5’. Enzim telomerase mengandung molekul RNA pendek, yang sebagian sekuensnya komplementer dengan sekuens repetitif tersebut. RNA ini akan bertindak sebagai cetakan (templat) bagi penambahan sekuens repetitif pada ujung 3’.

Hal yang menarik adalah bahwa aktivitas telomerase mengalami penekanan di dalam sel-sel somatis pada organisme multiseluler, yang lambat laun akan menyebabkan pemendekan kromosom pada tiap generasi sel. Ketika pemendekan mencapai DNA yang membawa informasi genetik, sel-sel akan menjadi layu dan mati. Fenomena ini diduga sangat penting di dalam proses penuaan sel. Selain itu, kemampuan penggandaan yang tidak terkendali pada kebanyakan sel kanker juga berkaitan dengan reaktivasi enzim telomerase.

Berikut ini video proses replikasi..Untuk download silahkan klik DISINI