APA ITU GARPU REPLIKASI? - BIOLOGI - 2025

The replikasi garpu adalah titik di mana replikasi DNA terjadi, ia juga disebut titik pertumbuhan. Ini berbentuk Y, dan saat replikasi terjadi, 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 Spanyol oleh Alejandro Porto)

Garpu replikasi dibentuk tepat di antara persimpangan antara template yang baru dipisahkan atau untaian template dan DNA dupleks yang belum diduplikasi. Saat memulai replikasi DNA, salah satu untai dapat dengan mudah diduplikasi, sedangkan untai lainnya menghadapi masalah polaritas.

Enzim yang bertugas mempolimerisasi rantai - DNA polimerase - hanya mensintesis untai DNA pada arah 5'-3 '. Jadi, satu untai kontinu dan untai lainnya mengalami replikasi terputus-putus, menghasilkan fragmen Okazaki.

Replikasi DNA dan garpu replikasi

DNA adalah molekul yang menyimpan informasi genetik yang diperlukan untuk semua organisme hidup - kecuali beberapa virus.

Polimer yang sangat besar ini terdiri dari empat nukleotida berbeda (A, T, G dan C) yang berada di inti eukariota, di setiap sel yang membentuk jaringan makhluk ini (kecuali dalam sel darah merah mamalia yang matang, 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, dalam kasus replikasi ke satu arah, hanya satu jepit rambut yang terbentuk, sedangkan pada replikasi dua arah, dua jepit rambut terbentuk.

Enzim terlibat

Untuk proses ini, diperlukan mesin enzimatis yang kompleks, yang bekerja dengan cepat dan dapat mereplikasi DNA secara akurat. Enzim yang paling penting adalah DNA polimerase, DNA primase, DNA helicase, DNA ligase, dan topoisomerase.

Mulai dari replikasi dan pembentukan jepit rambut

Replikasi DNA tidak dimulai di sembarang tempat acak dalam molekul. Ada daerah tertentu dalam DNA yang menandai dimulainya replikasi.

Pada kebanyakan bakteri, kromosom bakteri memiliki satu titik awal kaya AT. Komposisi ini logis, karena memfasilitasi pembukaan wilayah (pasangan AT bergabung dengan 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 membutuhkan molekul yang memiliki ujung 3 'agar polimerase memiliki tempat untuk memulai polimerisasi.

Ujung 3 'bebas ini ditawarkan oleh molekul nukleotida kecil yang disebut primer atau primer. Yang pertama bertindak sebagai semacam pengait untuk polimerase.

Dalam proses replikasi, garpu replikasi memiliki kemampuan untuk bergerak di sepanjang DNA. Bagian dari garpu replikasi meninggalkan dua molekul DNA pita tunggal yang mengarahkan pembentukan molekul anak pita ganda.

Jepit rambut dapat bergerak maju berkat aksi enzim helikase yang melepaskan molekul DNA. Enzim ini memutus ikatan hidrogen antara pasangan basa dan memungkinkan jepit rambut bergerak.

Penghentian

Replikasi selesai jika kedua penjepit rambut berada pada suhu 180 ° C dari asalnya.

Dalam hal ini, kita berbicara tentang bagaimana proses replikasi mengalir pada bakteri dan perlu untuk menyoroti seluruh proses torsi dari molekul melingkar yang diimplikasikan 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 lainnya harus muncul dari heliks ganda, tetapi bagaimana hal itu terjadi? Selama beberapa tahun, ini menjadi pertanyaan terbuka di kalangan ahli biologi. Mungkin ada beberapa permutasi: dua untai lama bersama dan dua untai baru bersama, atau satu untai baru dan satu lagi untuk membentuk heliks ganda.

Pada tahun 1957, pertanyaan ini dijawab oleh peneliti Matthew Meselson dan Franklin Stahl. Model replikasi yang diusulkan oleh penulis adalah semi-konservatif.

Meselson dan Stahl berpendapat bahwa hasil replikasi adalah dua molekul DNA double helix. 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 menuju ke arah 5'-3 'dan yang lainnya 3'-5'.

Enzim yang paling menonjol dalam proses replikasi adalah DNA polimerase, yang bertanggung jawab untuk mengkatalisasi penyatuan nukleotida baru yang akan ditambahkan ke rantai. DNA polimerase hanya dapat memperpanjang rantai ke arah 5'-3 '. Fakta ini menghalangi duplikasi simultan rantai di garpu replikasi.

Mengapa? Penambahan nukleotida terjadi pada ujung bebas 3 'di mana terdapat gugus hidroksil (-OH). Jadi, hanya satu untai yang dapat dengan mudah diperkuat dengan penambahan terminal nukleotida ke ujung 3 '. Ini disebut untai konduktif atau kontinu.

Produksi Okazaki Shards

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 'ke 3'.

Sintesis fragmen terputus-putus ini berakhir dengan penyatuan masing-masing bagian, reaksi yang dikatalis oleh DNA ligase. Untuk menghormati penemu mekanisme ini, Reiji Okazaki, segmen kecil yang disintesis disebut fragmen Okazaki.

Referensi

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
2. Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Replikasi DNA Archaea: mengidentifikasi potongan untuk memecahkan teka-teki. Genetika, 152 (4), 1249-67.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekuler. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Berbagai fungsi DNA polimerase. Ulasan kritis dalam ilmu tanaman, 26 (2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). gen IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., & Kunkel, TA (2003). Fungsi polimerase DNA eukariotik. Science's SAGE KE, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). DNA polimerase: keragaman struktural dan mekanisme umum. Jurnal Kimia Biologi, 274 (25), 17395-17398.
8. Watson, JD (2006). Biologi molekuler dari gen. Panamerican Medical Ed.
9. 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.