PROSES: Regulasi, Sintesis dan Replikasi DNA Pada Sel Bakteri

·        
Regulasi Replikasi DNA
Kromosom suatu bakteri
yang khas ialah sebuah molekul DNA berutasan-ganda, yang mempunyai berat
molekul kira-kira 2,5 x 109 Dalton (satu Dalton sama dengan massa
satu atom hidrogen). Jumlah pasangan basanya kurang lebih 4 x 106.
Bila kromosom tersebut ditarik secara linier dalam bentuk heliks-ganda,
ukurannya akan mencapai kira-kira 1,25 mm, yaitu beberapa ratus kali lebih panjang
daripada sel bakteri yang memilikinya.
a.     
Replikasi
mensyaratkan situs awal
Syarat
pertama agar suatu DNA dapat bereplikasi ialah bahwa pada DNA tersebut terdapat
situs awal replikasi. Hasil pengamatan terhadap kromosom E.coli
memperlihatkan bahwa replikasi selalu dimulai dari titik awal tertentu (Cairns,
1963). Situs awal replikasi dikenal dengan istilah titik ori (singkatan
dari origin of replication). Pada kromosom bakteri diketahui hanya ada
satu titik ori, sedangkan pada kromosom eukariot terbukti mempunyai banyak
titik ori. DNA yang tidak
mempunyai titik ori tidak akan dapat bereplikasi.
b.     
Replikasi
memerlukan untaian ganda
Persyaratan
kedua untuk dapat berlangsungnya proses replikasi ialah bahwa asam nukleat
harus berada dalam bentuk untaian ganda. Hal ini telah diuraikan oleh Watson dan
Crick (1953), yaitu bahwa implikasi genetik dari heliks ganda ialah memungkinkan
pembentukan DNA baru secara swaproduksi (replikasi). Adanya dua untai
polinukleotida serta per pasangan antiparalel antara basa-basanya akan
mendukung proses replikasi, yaitu setiap untaian akan menjadi model bagi
pembentukan untai pasangannya. Bukti bahwa untai ganda menjadi syarat dalam
replikasi dapat dilihat pada DNA virus yang sedang bereplikasi. Virus mempunyai
genom bervariasi, baik beruntai ganda maupun tunggal, tetapi pada saat
bereplikasi virus selalu berada dalam keadaan untai ganda.
c.      
Replikasi
DNA mengikuti pola hipotesis semikonservatif
Untuk
dapat terjadi proses replikasi seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, Watson
dan Crick mengajukan suatu usulan pola replikasi DNA yang disebut pola
semikonservatif. Pola konservatif mula-mula dibuktikan oleh Mathew Maselson dan
Francis Stahl yang bekerja dengan E.coli yang telah menggunakan teknik
radio isotop, sentrifugasi, dan spektrofotometer. Dengan pola semikonservatif
ini akan terpenuhi dua hal. Pertama, fungsi pewarisan dalam replikasi satu
utasan DNA. Kedua, fungsi pemeliharaan sifat, yaitu struktur DNA yang baru akan
sama dengan struktur DNA sebelumnya.
d.     
Sintesis
DNA mempunyai arah pertumbuhan 5’
à 3’
Molekul
nukleotida dalam keadaan bebas akan terbentuk nukleotida tripospat. Dalam
proses sintesis DNA, dua nukleotida digabungkan satu dengan yang lainnya dengan
cara merangkaikan karbon gula kelima (C5) yang mengandung fosfat dari satu
nukleotida kepada karbon gula ketiga (C3) yang mengandung –OH dari nukleotida
lain dan membentuk ikatan 5’-3’ fosfodieter.
e.      
Replikasi
berjalan secara bertahap
Dalam
proses replikasi terjadi dua proses. Pertama, pelepasan heliks ganda menjadi
untai tunggal dan membentuk cabang replikasi. Kedua, sintesis rantai baru
dengan menggunakan untaian tunggal tersebut sebagai model. Pada situs awal
replikasi, enzim DNA polimerase akan memutus pilinan heliks ganda menjadi dua
untaian tunggal. Dalam proses ini akan terbentuk struktur huruf Y, titik
persimpangannya disebut titik tumbuh. Replikasi bergerak berurutan dari titik
tumbuh, baik pada satu arah (replikasi satu arah) atau dua arah (replikasi dua
arah). Situs awal dan
titik tumbuh terikat pada membran sel dan dari sinilah kedua utasan
diduplikasi. Masing-masing utasan mempunyai urutan basa pada utasan-utasan DNA
yang mula-mula.
f.       
Sintesis
DNA bersifat tidak sinambung

Utasan-utasannya
direplikasi dalam bentuk segmen-segmen kecil yang disebut fragmen Okazaki,
dengan arah 5’ ke 3’. Fragmen-fragmen ini kemudian digabungkan menjadi satu
oleh enzim DNA ligase. Inisiasi (pengawalan) replikasi DNA membutuhkan suatu
pancingan, yaitu sepotong pendek RNA yang disintesis oleh RNA polimerase dan
komplementer terhadap DNA. Dengan adanya pemula ini, DNA polimerase dapat mulai
mensintesis deoksiribonukleotida. Sekali pancingan mengena, DNA polimerase lalu
mencerna RNA tersebut dan menggantikannya dengan DNA. Berpartisipasinya RNA
sebagai pancing tampaknya ekstensif karena setiap fragmen Okazaki juga
mengandung sebagian RNA sebagai pancing.