BIOLOGI MOLEKULER, CENTRAL DOGMA

Dogma Sentral
Sentral dogma merupakan rangkaian proses mulai dari DNA hingga terbentuknya asam amino termasuk didalamnya yaitu mekanise Replikasi DNA, Transkripsi, dan Translasi.

A. REPLIKASI DNA
DNA (2-deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN) merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida DNA yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA heliks ganda, dan berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi genetik.

Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :
 Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
 Basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (guanin = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
 Gugus fosfat


DNA Bersifat Anti Paralel

DNA bersifat antiparalel maksutnya adalah untai DNA berpilin dengan arah yang berlawanan, Struktur DNA bersifat antipararel ini memungkinkan masing-masing untai pada DNA dapat menjadi templete dalam proses replikasi DNA.
Arah polinukleotida DNA berdasarkan pada ikatan fosfodiester antar nukleotida (diester : 2 ikatan antara gugus –OH yang bereaksi dengan gugus fosfat yang bersifat asam). Pada punggung gula fosfat DNA, gugus fosfat terhubung dengan atom carbon 3’ dari molekul gula deoksiribosa dan selanjutnya pada atom carbon 5’. Dua ujung dari rantai polinukleotida berbeda. Pada ujung yang satu yang tidak berikatan dengan nukleotida adalah ujung 5’ (gugus fosfat (-OPO3-) dimana bagian ujung ini sering disebut ujung 5’. Pada ujung yang lain yang juga tidak berikatan dengan nukleotida juga disebut ujung 3’ (mengandung gugus hidroksil -OH). Pada DNA arah replikasi adalah 5’ → 3’, dimana pada DNA doble helix tersebut ujung 5’ akan berikatan dengan ujung 3’ pada untai berikutnya

Replikasi DNA
Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA, Proses replikasi DNA merupakan suatu proses yang kompleks. Rangkaian peristiwa yang terjadi selama replikasi DNA adalah sebagai berikut:

1). Inisiasi

Pembukaan untai DNA

Replikasi DNA dimulai pada lokasi spesifik disebut sebagai asal replikasi Origins of replication (ORI), yang memiliki urutan tertentu yang bisa dikenali oleh protein yang disebut inisiator DnaA. Enzim helikase digunakan untuk unwinding (proses penguraian/seperti membuka untai DNA heliks ) dalam alur tunggal dengan cara memutus ikatan hidrogen. Titik ini dikenal sebagai garpu replikasi (Garpu replikasi atau cabang replikasi
Setelah heliks yang terbuka, protein (SSB) mengikat daerah terbuka dan mencegah rantai DNA untuk menempel kembali. Proses replikasi dimulai, dan garpu replikasi dilanjutkan dalam dua arah yang berlawanan sepanjang molekul DNA.

2). Sintesis Primer

RNA polymerase mensistesis RNA primer. RNA primer diperlukan karena DNA polymerase hanya dapat memperpanjang nukleotida. DNA polymerase mulai mensintesis untai DNA dengan memperpanjang RNA primer dengan arah 5’ ke 3’.
Pembukaan heliks DNA dapat menyebabkan supercoiling (bentukan seperti spiral yang mengganggu) di wilayah garpu berikutnya. Maka superkoil DNA dibuka oleh enzim khusus yang disebut topoisomerase.
3). Sintesis leading strand

Sintesis DNA dimulai dari leading strand yaitu untai pengawal (rantai arah 3′-5′). DNA polimerase dapat menambahkan nukleotida baru hanya dari ujung 3′ dari untai yang ada, sintesis DNA terjadi pada arah 5′ → 3′ saja. Tapi untai DNA berjalan di arah yang berlawanan, dan karenanya sintesis DNA pada satu untai dapat terjadi terus menerus.
Di sini, DNA polimerase III (DNA pol III) mengenali 3′ OH ujung RNA primer, dan menambahkan nukleotida komplementer baru. Saat garpu replikasi berlangsung, nukleotida baru ditambahkan secara terus menerus, sehingga menghasilkan untai baru.

4). Sintesis lagging Strand

Pada untai berlawanan, DNA disintesis secara terputus dengan menghasilkan serangkaian fragmen kecil dari DNA baru dalam arah 5 ‘→ 3’. Fragmen ini disebut fragmen Okazaki, yang kemudian bergabung untuk membentuk sebuah rantai terus menerus nukleotida. Untai ini dikenal sebagai lagging Strand (untai tertinggal) sejak proses sintesis DNA pada untai ini hasil pada tingkat yang lebih rendah.

Sintesis Lagging Strand
primase menambahkan primer di beberapa tempat sepanjang untai terbuka. DNA pol III memperpanjang primer dengan menambahkan nukleotida baru, dan jatuh ketika bertemu fragmen yang terbentuk sebelumnya. Dengan demikian, perlu untuk melepaskan untai DNA, lalu bergeser lebih lanjut kebagian atas untuk memulai perluasan primer RNA lain. Sebuah penjepit geser memegang DNA di tempatnya ketika bergerak melalui proses replikasi.

5). Penghapusan Primer
Primer RNA akan digantikan oleh DNA oleh enzim DNA polimerase I (DNA pol I). Ini khusus menghilangkan primer RNA melalui ‘5→ 3’ aktivitas eksonuklease nya, dan menggantikan mereka dengan deoksiribonukleotida baru dengan 5 ‘→ 3’ aktivitas polymerase DNA

7). Terminasi (pemutusan)
Replikasi ini terhenti di lokasi terminasi khusus yang terdiri dari urutan nukleotida yang unik. Urutan ini diidentifikasi oleh protein khusus yang disebut tus yang mengikat ke situs tersebut, sehingga secara fisik menghalangi jalur helikase

Perbedaan replikasi antara organisme prokariot dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA.Pada organisme eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesis dalam siklus pembelahan sel........



Sumber
Yuwono, Triwibowo.2005. Biologi Molekuler. Jakarta : Erlangga