Asam deoksiribonukleat, atau DNA, adalah molekul alam untuk mentransmisikan informasi genetik lintas generasi. Hampir setiap sel dalam tubuh Anda mengandung 46 kromosom -- satu set 23 dari setiap orangtua -- yang harus direplikasi sel sebelum dapat membelah.
Baca lebih lanjut tentang struktur, fungsi dan pentingnya DNA.
Di sisi lain, bakteri (dan prokariota lainnya) biasanya memiliki satu kromosom. Anehnya, dibutuhkan waktu yang hampir sama, sekitar satu jam atau kurang, bagi Anda dan bakteri untuk mereplikasi DNA melalui langkah replikasi DNA yang sama.
Dasar-dasar DNA: Struktur
Waktu replikasi tergantung pada kecepatan replikasi DNA, jumlah DNA dalam sel, dan jumlah asal replikasi pada setiap molekul DNA. DNA adalah polimer panjang dengan tulang punggung gugus gula dan fosfat bergantian. Salah satu dari empat basa nukleotida nitrogen menggantung setiap kelompok gula. Urutan basa adalah abjad empat huruf yang menguraikan urutan asam amino dalam protein, molekul yang bertanggung jawab atas sifat fisik dan biokimia Anda.
Dasar-dasar DNA: Replikasi
Kromosom adalah paket kompak DNA dan protein. Dua untai DNA membentuk heliks ganda di jantung setiap kromosom.
Baca lebih lanjut tentang apa itu kromosom.
Agar replikasi dapat dilanjutkan, mesin sel harus membuka ritsleting heliks ganda dan menggunakan setiap untai yang terbuka sebagai templat untuk membangun untai mitra baru. Ini adalah replikasi semikonservatif, di mana produk akhir adalah dua heliks, masing-masing dengan untai asli dan yang baru. Pasangan basa pada untai cetakan menentukan pasangan basa dalam untai baru melalui proses pasangan komplementer -- setiap jenis basa nukleotida hanya dapat berpasangan dengan pasangan tertentu.
Langkah Umum Replikasi DNA
Ini adalah dasar-dasar DNA dari replikasi DNA.
Langkah 1: Formulir Replikasi Fork. Sebuah enzim yang disebut DNA helicase "membuka ritsleting" heliks ganda menjadi formasi bercabang-Y.
Langkah 2: Ikatan Primer. Primer DNA mengikat ke area di mana enzim replikasi, DNA polimerase, akan mulai bereplikasi. Primer bertindak sebagai sinyal ke enzim dan membiarkannya tahu di mana untuk memulai dan ke arah mana harus masuk.
Langkah 3: Perpanjangan. Ini adalah fase di mana DNA benar-benar direplikasi. DNA polimerase "memperpanjang" untai baru, yang berarti mulai membuat untai baru berdasarkan setiap untai cetakan.
Langkah 4: Pengakhiran. Setelah replikasi selesai, beberapa hal terjadi. Pertama, enzim yang disebut "eksonuklease" mengambil primer dari DNA dan bintik-bintik itu diisi dengan urutan DNA yang tepat.
Selanjutnya, satu untai (disebut untai "lagging") membutuhkan DNA ligase untuk menghubungkan fragmen DNA yang baru saja direplikasi. Enzim lain datang untuk memeriksa dan memperbaiki kesalahan yang dibuat selama replikasi. Langkah terakhir dari replikasi DNA adalah ketika telomerase menambahkan urutan khusus yang disebut "telomer" ke ujung untaian.
Replikasi Bakteri
Kromosom tunggal bakteri adalah loop DNA beruntai ganda. Jumlah basa dapat bervariasi dari satu spesies ke spesies lainnya. Bakteri yang terkenal E. E.coli memiliki 4,7 juta pasangan basa yang membutuhkan waktu sekitar 40 menit untuk bereplikasi, menyiratkan kecepatan lebih dari 1.000 basa per detik.
Replikasi dimulai pada satu lokasi tetap dan berlanjut pada setiap untai dalam arah yang berlawanan. Proses replikasi mencakup langkah proofreading yang memastikan tingkat kesalahan tidak lebih tinggi dari satu dalam satu miliar.
Replikasi Eukariotik
Sel-sel manusia dan eukariota lainnya telah mengorganisir inti yang melingkupi satu set kromosom. Kromosom manusia yang khas memiliki sekitar 150 juta pasangan basa yang direplikasi sel dengan kecepatan 50 pasang per detik. Pada kecepatan replikasi DNA itu, dibutuhkan sel lebih dari sebulan untuk menyalin kromosom.
Fakta bahwa dibutuhkan hanya satu jam adalah karena beberapa asal replikasi. Replikasi secara simultan berlangsung dari banyak titik yang berbeda pada kromosom, dan enzim-enzim menggabungkan bagian-bagian tersebut untuk membentuk salinan utuh yang terakhir. Semua 46 kromosom manusia bereplikasi pada waktu yang sama, selama fase S dari siklus sel.