REPLIKASI, TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI DNA

REPLIKASI

Replikasi atau duplikasi atau disebut juga sintesis DNA artinya satu untai (single strand) DNA mencetak satu untai pasangannya. Replikasi berlangsung dalam inti pada saat fase S dari siklus sel. Replikasi DNA biasanya terjadi secara semikonservatif. Hal ini yang menyebabkan DNA baru membawa informasi yang persis sama dengan DNA induk atau cetakan. Pertumbuhan rantai atau sintesis DNA terjadi dari arah ujung 5 ke ujung 3 (dengan lambang 5’-->3’) dan dari arah ujung 3 ke ujung 5 (dengan lambang 3’-->5’) dari untai DNA. Pertumbuhan rantai yang berlawan tersebut menandakan bahwa dua untai anak disintesis pada masing-masing garpu replikasi dan berjalan ke arah yang berlawanan. Oleh karena itu arah pertumbuhan rantai harus dari arah 5’--> 3’ untuk satu untai anak dan dari 3’-->5’ untuk untai antai anak yang lainnya. Utas-utas pendek pada untai anak tersebut dihubungkan oleh enzim ligase DNA. Sintesis untai anak pada arah 5’--> 3’ dan 3’--> 5’ memiliki perbedaan laju pertumbuhan, dimana arah 5’ -->3’ merupakan untai cepat atau untai yang disintesis secara kontinyu atau untai utama (leading strand) dan 3’--> 5’ merupakan untai lambat atau untai yang disintesis secara pendek-pendek seutas demi seutas (lagging strand) yang dibangun oleh fragmen Okazaki yang dibuat oleh kelompok enzim khusus yang disebut primase. Pada arah 5’-->3’ untai anak langsung ditambahkan ke polinukleotida sehingga proses pertumbuhan rantai berlangsung cepat. Sedangkan pada arah 3’-->5’ untai anak tidak langsung ditambahkan ke polinukleotida sehingga proses pertumbuhan rantai akan berlangsung lebih lambat.   

TRANSKRIPSI

Transkripsi merupakan proses pengkopian atau penyalinan molekul DNA menjadi utas RNA yang komplementer atau merupakan tahap awal dari kompleksitas ekspresi gen. Prosesnya berlangsung didalam inti. Transkripsi diatur oleh enzim RNA polimerase. RNA polimerase menghubungkan nukleotida bersama-sama dengan mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester internukleotida. RNA polimerase dalam membuat RNA menggunakan DNA untai tunggal. Setiap gen hanya mengendalikan satu protein, maka dianggap hanya satu untai RNA yang dibuat. Sintesis RNA terjadi dalam satu arah yaitu rantai RNA tumbuh hany dari arah 5’ -->3’. RNA polimerase dapat mengenal promoter. Sub unit (sigma) berfungsi untuk pengenal sinyal awal sepanjang molekul DNA yang disebut promoter. Jika sub unit ini tidak ada, sintesis RNA terjadi secara random sehingga terjadi kesalahan memulainya. Jika sub unit ini ada, tempat memulai sintesis RNA menjadi benar. DNA dibuka dan dililitkan kembali oleh RNA polimerase. RNA polimerase membuka DNA dan langsung melakukan pemanjangan rantai RNA. Bagian awal rantai RNA yang sedang tumbuh masih merupakan hibrid RNA-DNA sepanjang 12 pasangan basa dan kemudian berakhir bila rantai-rantai RNA meninggalkan DNA “template”. Setelah itu dua unit DNA melilit kembali menjadi heliks ganda pada terminator. Pada terminator itu RNA polimerase dan RNA dilepaskan dari kompleks enzim-DNA-RNA. Laju transkripsi dari gen tertentu berubah menurut kebutuhan sel dalam bermacam kondisi pertumbuhan. Pada E. coli, regulasi transkripsi sering dikendalikan oleh protein yang mengikat pada DNA dekat atau dalam bagian promoter. Kehadiran protein tersebut dapat meningkatkan atau menurunkan laju sintesis RNA. Protein tersebut dapat sebagai represor atau aktivator. Kedua protein tersebut dihasilkan oleh gen regulator. Protein resepsor akan berikatan pada DNA dekat atau dalam bagian promoter yang sifatnya menghambat pelekatan RNA polimerase pada promoter sehingga menghambat inisiasi transkripsi, sedangkan protein aktivator akan berada pada DNA dekat atau dalam bagian promoter yang sifatnya merangsang aktivitas RNA polimerase sehingga inisiasi transkripsi dapat berlangsung.   

TRANSLASI

Translasi merupakan proses penerjemahan kodon-kodon pada mRna menjadi polipeptida. Hanya mRna yang akan disintesis menjadi protein sedangakn tRna dan rRna tidak disintesis menjadi protein. Translasi berlangsung pada ribosom, didalam proses translasi kode-kode genetik merupakan aturan yang penting. Urutan nukleotida mRNA dibawa dalam gugus tiga – tiga.  Setiap gugus tiga disebut kodon. Dalam translasi, kodon dikenali oleh lengan antikodon yang terdapat pada tRNA. Proses translasi dimulai dari menempelnya ribosom sub unit kecil ke mRNA.  Penempelan terjadi pada tempat tertentu yaitu pada 5’-AGGAGGU-3’, sedang pada eukariot terjadi pada struktur tudung. Ribosom bergeser ke arah 3’ sampai bertemu dengan kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon awal. Asam amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin. Tahap selanjutnya adalah penempelan sub unit besar pada sub unit kecil menghasilkan dua tempat yang terpisah. Tempat pertama adalah tempat P (peptidil) yang ditempati oleh tRA yang membawa metionin. Tempat kedua adalah tempat A (aminoasil) yang terletak pada kodon ke dua dan kosong. Proses elongasi terjadi saat tRNA dengan antikodon dan asam amino yang tepat masuk ke tempat A. Akibatnya kedua tempat di ribosom terisi, lalu terjadi ikatan peptide antara kedua asam amino. Ikatan tRNA dengan metionin lalu lepas, sehingga kedua asam amino yang berangkai berada pada tempat A. Ribosom kemudian bergeser sehingga asam amino-asam amino-tRNA berada pada tempat P dan tempat A menjadi kosong. Selanjutnya tRNA dengan antikodon yang tepat dengan kodon ketiga akan masuk ke tempat A, dan proses berlanjut seperti sebelumnya. Proses translasi akan berhenti bila tempat A bertemu kodon akhir yaitu UAA, UAG, UGA. Kodon-kodon ini tidak memiliki tRNA yang membawa antikodon yang sesuai. Selanjutnya masuklah release factor (RF) ke tempat A dan melepaska rantai polipeptida yang terbentuk dari tRNA yang terakhir.  Kemudian ribosom pecah menjadi sub unit kecil dan besar.