replikasi garpu adalah titik di mana DNA replikasi terjadi , ia juga disebut titik pertumbuhan. Ini berbentuk Y, dan saat replikasi berlangsung, jepit rambut bergerak melalui molekul DNA .
Replikasi DNA adalah proses seluler yang melibatkan duplikasi materi genetik di dalam sel. Struktur DNA adalah heliks ganda, dan untuk mereplikasi isinya harus dibuka. Setiap untai akan menjadi bagian dari rantai DNA baru, karena replikasi adalah proses semi-konservatif.
Sumber: Masur berdasarkan Gluon (versi bahasa Spanyol oleh Alejandro Porto) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Garpu replikasi terbentuk tepat di antara persimpangan antara templat atau untai templat yang baru dipisahkan dan DNA dupleks yang belum diduplikasi. Saat memulai replikasi DNA, salah satu untai dapat dengan mudah diduplikasi, sementara untai lainnya menghadapi masalah polaritas.
Enzim yang bertugas mempolimerisasi rantai – DNA polimerase – hanya mensintesis untai DNA dalam arah 5′-3′. Jadi, satu untai terus menerus dan yang lainnya mengalami replikasi terputus-putus, menghasilkan fragmen Okazaki.
Indeks artikel
Replikasi DNA dan garpu replikasi
DNA adalah molekul yang menyimpan informasi genetik yang diperlukan untuk semua organisme hidup – dengan pengecualian beberapa virus.
Polimer besar ini terdiri dari empat nukleotida yang berbeda (A, T, G dan C) berada di inti eukariota , di setiap sel yang membentuk jaringan makhluk ini (kecuali dalam sel darah merah matang mamalia , yang kekurangan inti).
Setiap kali sel membelah, DNA harus bereplikasi untuk membuat sel anak dengan materi genetik.
Replikasi satu arah dan dua arah
Replikasi bisa searah atau dua arah, tergantung pada pembentukan garpu replikasi di titik asal.
Logikanya, pada kasus replikasi satu arah hanya terbentuk satu jepit rambut, sedangkan pada replikasi dua arah terbentuk dua jepit rambut.
Enzim yang terlibat
Untuk proses ini, diperlukan mesin enzim yang kompleks, yang bekerja dengan cepat dan yang dapat mereplikasi DNA dengan tepat. Enzim yang paling penting adalah DNA polimerase, DNA primase, DNA helicase, DNA ligase, dan topoisomerase.
Inisiasi replikasi dan pembentukan jepit rambut
Replikasi DNA tidak dimulai di sembarang tempat dalam molekul. Ada daerah tertentu dalam DNA yang menandai dimulainya replikasi.
Pada kebanyakan bakteri, kromosom bakteri memiliki satu titik awal yang kaya AT. Komposisi ini logis, karena memfasilitasi pembukaan wilayah (pasangan AT dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen , sedangkan pasangan GC oleh tiga).
Saat DNA mulai terbuka, struktur berbentuk Y terbentuk: garpu replikasi.
Perpanjangan dan gerakan garpu
DNA polimerase tidak dapat memulai sintesis rantai anak dari awal. Anda memerlukan molekul yang memiliki ujung 3′ sehingga polimerase memiliki tempat untuk mulai berpolimerisasi.
Ujung 3 bebas ini ditawarkan oleh molekul nukleotida kecil yang disebut primer. Yang pertama bertindak sebagai semacam kait untuk polimerase.
Selama replikasi, garpu replikasi memiliki kemampuan untuk bergerak di sepanjang DNA. Lintasan garpu replikasi meninggalkan dua molekul DNA pita tunggal yang mengarahkan pembentukan molekul anak pita ganda.
Jepit rambut dapat maju berkat aksi enzim helikase yang melepaskan molekul DNA. Enzim ini memutuskan ikatan hidrogen antara pasangan basa dan memungkinkan perpindahan jepit rambut.
Penghentian
Replikasi dihentikan ketika kedua jepit rambut berada pada 180 ° C dari titik asal.
Dalam hal ini, kita berbicara tentang bagaimana proses replikasi mengalir pada bakteri dan perlu untuk menyoroti seluruh proses puntir dari molekul melingkar yang disiratkan oleh replikasi. Topoisomerase memainkan peran penting dalam pelepasan molekul.
Replikasi DNA bersifat semi-konservatif
Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana replikasi terjadi pada DNA? Dengan kata lain, heliks ganda lain harus muncul dari heliks ganda, tetapi bagaimana hal itu terjadi? Selama beberapa tahun, ini adalah pertanyaan terbuka di antara para ahli biologi. Mungkin ada beberapa permutasi: dua untai lama bersama-sama dan dua untai baru bersama-sama, atau satu untai baru dan satu lama untuk membentuk heliks ganda.
Pada tahun 1957, pertanyaan ini dijawab oleh peneliti Matthew Meselson dan Franklin Stahl. Model replikasi yang diajukan oleh penulis adalah semi-konservatif.
Meselson dan Stahl berpendapat bahwa hasil replikasi adalah dua molekul DNA heliks ganda. Setiap molekul yang dihasilkan terdiri dari untai lama (dari induk atau molekul awal) dan untai baru yang baru disintesis.
Masalah polaritas
Bagaimana cara kerja polimerase?
Heliks DNA terdiri dari dua rantai yang berjalan antiparalel: satu bergerak ke arah 5′-3′ dan yang lainnya 3′-5′.
Enzim yang paling menonjol dalam proses replikasi adalah DNA polimerase, yang bertanggung jawab untuk mengkatalisis penyatuan nukleotida baru yang akan ditambahkan ke rantai. DNA polimerase hanya dapat memperpanjang rantai pada arah 5′-3′. Fakta ini menghalangi duplikasi simultan dari rantai di garpu replikasi.
Mengapa? Penambahan nukleotida terjadi pada ujung bebas 3′ dimana terdapat gugus hidroksil (-OH). Jadi, hanya satu untai yang dapat dengan mudah diamplifikasi dengan penambahan terminal nukleotida ke ujung 3 ‘. Ini disebut untai konduktif atau kontinu.
Produksi Pecahan Okazaki
Untai lainnya tidak dapat memanjang, karena ujung bebasnya adalah 5′ dan bukan 3′ dan tidak ada polimerase yang mengkatalisis penambahan nukleotida ke ujung 5′. Masalahnya diselesaikan dengan sintesis beberapa fragmen pendek (dari 130 hingga 200 nukleotida), masing-masing dalam arah replikasi normal dari 5´ hingga 3´.
Sintesis fragmen yang terputus-putus ini berakhir dengan penyatuan masing-masing bagian, suatu reaksi yang dikatalisis oleh DNA ligase. Untuk menghormati penemu mekanisme ini, Reiji Okazaki, segmen kecil yang disintesis disebut fragmen Okazaki.
Referensi
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Biologi sel esensial . Ilmu Garland.
- Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Replikasi DNA Archaeal: mengidentifikasi potongan-potongan untuk memecahkan teka-teki. Genetika , 152 (4), 1249-67.
- Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekuler . Medicinska naklada.
- Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Beberapa fungsi DNA polimerase. Tinjauan kritis dalam ilmu tanaman , 26 (2), 105-122.
- Lewin, B. (2008). gen IX . Mc Graw-Hill Interamericana.
- Shcherbakova, PV, Bebenek, K., & Kunkel, TA (2003). Fungsi DNA polimerase eukariotik. SAGE KE IPA , 2003 (8), 3.
- Steitz, TA (1999). DNA polimerase: keragaman struktural dan mekanisme umum. Jurnal Kimia Biologi , 274 (25), 17395-17398.
- Watson, JD (2006). Biologi molekuler gen . Ed. Medis Panamerika.
- Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG, & Wilson, SH (2013). Perbandingan struktural arsitektur DNA polimerase menunjukkan gerbang nukleotida ke situs aktif polimerase. Ulasan Kimia , 114 (5), 2759-74.
