Asam nukleat memainkan peran penting dalam memastikan aktivitas vital sel-sel organisme hidup. Perwakilan penting dari kelompok senyawa organik ini adalah DNA, yang membawa semua informasi genetik dan bertanggung jawab atas manifestasi fitur yang diperlukan.
Apa itu replikasi?
Dalam proses pembelahan sel, perlu untuk meningkatkan jumlah asam nukleat dalam nukleus agar tidak ada kehilangan informasi genetik dalam proses tersebut. Dalam biologi, replikasi adalah penggandaan DNA melalui sintesis untaian baru.
Tujuan utama dari proses ini adalah untuk mentransfer informasi genetik ke sel anak tidak berubah tanpa mutasi.
Enzim dan protein replikasi
Duplikasi molekul DNA dapat dibandingkan dengan proses metabolisme apa pun di dalam sel, yang membutuhkan protein yang sesuai. Karena replikasi merupakan komponen penting dari pembelahan sel dalam biologi, oleh karena itu, banyak peptida tambahan yang terlibat di sini.
DNA polimerase adalah enzim reduplikasi terpenting yang bertanggung jawabuntuk sintesis rantai anak dari asam deoksiribonukleat. Dalam sitoplasma sel, dalam proses replikasi, keberadaan trifosfat nukleat adalah wajib, yang membawa semua basa nukleat
Basis ini adalah monomer asam nukleat, jadi seluruh rantai molekul dibangun dari mereka. DNA polimerase bertanggung jawab atas proses perakitan dalam urutan yang benar, jika tidak, semua jenis mutasi tidak dapat dihindari.
- Primase adalah protein yang bertanggung jawab untuk pembentukan primer pada rantai template DNA. Primer ini disebut juga primer, memiliki struktur RNA. Untuk enzim DNA polimerase, keberadaan monomer awal penting, dari mana sintesis lebih lanjut dari seluruh rantai polinukleotida dimungkinkan. Fungsi ini dilakukan oleh primer dan enzim yang sesuai.
- Helicase (helicase) membentuk garpu replikasi, yang merupakan divergensi rantai matriks dengan memutus ikatan hidrogen. Hal ini memudahkan polimerase untuk mendekati molekul dan memulai sintesis.
- Topoisomerase. Jika Anda membayangkan molekul DNA sebagai tali yang dipilin, saat polimerase bergerak di sepanjang rantai, tegangan positif akan terbentuk karena lilitan yang kuat. Masalah ini diselesaikan oleh topoisomerase, enzim yang memutus rantai untuk waktu yang singkat dan membuka seluruh molekul. Setelah itu, area yang rusak dijahit kembali, dan DNA tidak ditekan.
- Protein Ssb menempel seperti kelompok ke untai DNA di garpu replikasi untuk mencegah pembentukan kembali ikatan hidrogen sebelum akhir proses reduplikasi.
- Liga. Fungsi enzimterdiri dari jahitan fragmen Okazaki pada untai tertinggal dari molekul DNA. Ini terjadi dengan memotong primer dan memasukkan monomer asam deoksiribonukleat asli sebagai gantinya.
Dalam biologi, replikasi adalah proses multi-langkah kompleks yang sangat penting dalam pembelahan sel. Oleh karena itu, penggunaan berbagai protein dan enzim diperlukan untuk sintesis yang efisien dan benar.
Mekanisme duplikasi
Ada 3 teori yang menjelaskan proses duplikasi DNA:
- Konservatif menyatakan bahwa satu molekul anak dari asam nukleat memiliki sifat matriks, dan yang kedua sepenuhnya disintesis dari awal.
- Semi-konservatif diusulkan oleh Watson dan Crick dan dikonfirmasi pada tahun 1957 dalam eksperimen pada E. Coli. Teori ini mengatakan bahwa kedua molekul DNA anak memiliki satu untai lama dan satu baru disintesis.
- Mekanisme dispersi didasarkan pada teori bahwa molekul anak memiliki bagian yang berselang-seling di sepanjang panjangnya, terdiri dari monomer lama dan baru.
Sekarang model semi-konservatif terbukti secara ilmiah. Apa yang dimaksud dengan replikasi pada tingkat molekuler? Pada awalnya, helikase memutuskan ikatan hidrogen dari molekul DNA, sehingga membuka kedua rantai untuk enzim polimerase. Yang terakhir, setelah pembentukan benih, mulailah sintesis rantai baru ke arah 5'-3'.
Sifat antiparalelisme DNA adalah alasan utama pembentukan untai terkemuka dan tertinggal. Pada untai terdepan, DNA polimerase bergerak terus menerus, sedangkan pada untai tertinggalitu membentuk fragmen Okazaki, yang akan disatukan oleh ligase di masa depan.
Fitur replikasi
Berapa banyak molekul DNA dalam nukleus setelah replikasi? Proses itu sendiri menyiratkan penggandaan set genetik sel, oleh karena itu, selama periode sintetis mitosis, set diploid memiliki molekul DNA dua kali lebih banyak. Entri seperti itu biasanya ditandai sebagai 2n 4c.
Selain arti biologis dari replikasi, para ilmuwan telah menemukan penerapan proses di berbagai bidang kedokteran dan sains. Jika dalam biologi replikasi adalah penggandaan DNA, maka di laboratorium, reproduksi molekul asam nukleat digunakan untuk membuat beberapa ribu salinan.
Metode ini disebut reaksi berantai polimerase (PCR). Mekanisme proses ini mirip dengan replikasi in vivo, oleh karena itu, enzim dan sistem buffer yang sama digunakan untuk jalannya.
Kesimpulan
Replikasi sangat penting secara biologis bagi organisme hidup. Transfer informasi genetik selama pembelahan sel tidak lengkap tanpa duplikasi molekul DNA, sehingga kerja enzim yang terkoordinasi penting pada semua tahap.
