Bagan Replikasi DNA

Pada postingan sebelumnya di blog Pelajaran Biologi SMA telah saya postingkan mengenai replikasi DNA secara deskriptif. Dalam postingan tersebut ada komentar dari seorang pengunjung yang masih merasa bingung dengan  bagaimana proses replikasi DNA berlangsung sehingga terbentuk dua DNA baru yang identik .

Postingan kali ini sebenarnya merupakan penjelasan tambahan yang mudah-mudahan bisa memperjelas para pembaca  Penjelasan saya berikan dalam bentuk gambar bagan dengan urut-urutan sebagai berikut :

Pertama, 

Sebuah rantai ganda molekul DNA, sebelum melakukan replikasi dengan urutan basa nitrogen pada rantai sense DNA : GCT-ACC-AAA-GGC-TTT-GCG dan urutan basa nitrogen pada rantai komplemennya / rantai DNA antisense : CGA-TGG-TTT-CCG-AAA-CGC

Rantai sense DNA

G

C

T

A

C

C

A

A

A

G

G

C

T

T

T

G

C

G

C

G

A

T

G

G

T

T

T

C

C

G

A

A

A

C

G

C

Rantai anti sense DNA

Kedua,

Rantai sense DNA dan rantai anti sense DNA saling memisahkan diri satu sama lainnya, dengan adanya enzim helikase menjadi dua rantai tunggal.

Rantai sense DNA

G

C

T

A

C

C

A

A

A

G

G

C

T

T

T

G

C

G

C

G

A

T

G

G

T

T

T

C

C

G

A

A

A

C

G

C

Rantai anti sense DNA

Ketiga, 

Rantai sense DNA mendapatkan pasangan rantai anti sense DNA baru

Rantai sense DNA

G

C

T

A

C

C

A

A

A

G

G

C

T

T

T

G

C

G

C

G

A

T

G

G

T

T

T

C

C

G

A

A

A

C

G

C

Rantai anti sense DNA baru

Rantai sense DNA baru

G

C

T

A

C

C

A

A

A

G

G

C

T

T

T

G

C

G

C

G

A

T

G

G

T

T

T

C

C

G

A

A

A

C

G

C

Rantai anti sense DNA

4. Terbentuk 2 ( dua ) rantai molekul DNA yang identik

Replikasi DNA, Proses dan Enzim yang Berperan.

Dalam pelajaran Biologi sebelumnya, tentu anda masih ingat bahwa DNA ( Deoxiribonucleid Acids ) merupakan rantai polinukleotida ganda yang sangat panjang dan disebut double helix / heliks ganda. Di sepanjang rantai polinukleotida tersebut berjajar basa-basa nitrogen baik dari jenis purin ( Guanin, Adenin ) maupun pirimidin ( Sitosin, Timin ).

Salah satu kemampuan yang dimiliki oleh DNA adalah kemampuan melakukan replikasi.

Apa replikasi itu ? Bagaimana DNA melakukan replikasi ?

Apa yang dimaksud dengan replikasi ?

Replikasi dapat didefiniskan sebagai kemampuan molekul DNA untuk membentuk DNA-DNA baru yang sama persis dengan DNA asal ( ingat kembali Replikasi Virus ).

Replikasi , dalam prosesnya melibatkan beberapa enzim, antara lain :

• Helikase, yang berfungsi mempermudah membukanya rantai ganda DNA menjadi 2 rantai tunggal yang terpisah
• Polymerase, yang berfungsi menggabungkan deoksiribonukleosida trifosfat.
• Ligase, yang berfungsi menyambung bagian rantai tunggal DNA yang baru terbentuk.

 Bagaimana proses replikasi berlangsung ?

Adalah Taylor ( 1957 ) seorang ahli yang pertama kali meneliti tentang peristiwa replikasi DNA dengan menggunakan nitrogen radioaktif N¹⁵ yang dilabelkan dalam timidin ( senyawa  antara timin dan deoksiribosa ). Di dukung oleh penelitian dari Matthew dan Franklin Stahl ( 1958 ) menggunakan nitrogen radiokatif N₁₅O₃pada bacteri E.coli.

Mengenai bagaimana proses replikasi berlangsung, dikenal ada 3 hipotesis, yaitu:

Hipotesis pertama,

Hipotesis depresif. Menurut hipotesis ini, replikasi terjadi dengan cara double helix yang lama terputus-putus / terpotong-potong. Kemudian potongan-potongan tersebut memisah dan membentuk potongan-potongan baru yang akan bersambungan dengan potongan-potongan lama, sehingga kembali menjadi dua DNA baru yang sama persis

Hipotesis kedua,

Hipotesis konservatif. Menurut hipotesis ini replikasi terjadi dengan cara  double helix yang lama tetap / tidak berubah, dan langsung membentuk double helix yang baru

Hipotesis ketiga,

Hipotesis semi konservatif. Menurut hipotesis ini replikasi terjadi dengan cara dua rantai double helix memisahkan diri, kemudian masing-masing pisahan membentuk / berikatan dengan pita baru yang sama persis dengan pasangan lama sehingga terbentuklah dua double helix yang baru yang sama persis / identik.

Disarikan dari :

-Pratiwi D.A , dkk. ( 2007 ), Biologi untuk SMA kelas XII, Jakarta, Penerbit Erlangga..

Perbedaan Antara Fotosintesis dg Kemosintesis

Seperti Anda ketahui dalam postingan di pelajaran Biologi SMA sebelumnya , proses anabolisme ( sintesis ) berdasarkan sumber energinya dibedakan menjadi fotosintesis dan kemosintesis. 

Fotosintesis menggunakan energi cahaya ( matahari ) sebagai sumber energi utama. Kemosintesis menggunakan energi yang diperoleh dari oksidasi terhadap senyawa organik tertentu ( nitrat, belerang oksida , dll ) oleh organisme / mikroorganisme kemosintetik seperti bacteri belerang, bacteri nitrat dll.

Meskipun keduanya merupakan peristiwa anabolisme atau sintesis, bila kita kaji lebih jauh ternyata keduanya memiliki beberapa perbedaan selain perbedaan dalam hal sumber energi yang digunakan.

Beberapa perbedaan antara Fotosintesis dengan kemosintesis secara lebih lengkap dijelaskan dalam tabel berikut ini .

Tabel Perbedaan antara fotosintesis dengan kemosintesis

NO	DILIHAT DARI	FOTOSINTESIS	KEMOSINTESIS
1.	Senyawa yang terlibat	CO2, H2O	Senyawa organic, O2, CO2, H2O
2.	Tempat berlangsung	Kloroplas	Pigmen semacam klorofil
3.	Sumber energi	Cahaya / cahaya matahari	Senyawa organic yg dioksidasi
4.	Pelaku	Tumbuhan	Mikroorganisme kemosintetik
5.	Hasilnya	Karbohidrat sederhana	Karbohidrat sederhana

Beberapa upaya untuk Mengatasi Mikroba yang merugikan

Tidak bisa dipungkiri, bahwa keberadaan mikroba yang merupakan obyek kajian biologi di bumi ini di satu sisi memberikan manfaat besar bagi kelangsungan hidup di bumi. Akan tetapi di sisi lain, juga harus kita sadari bahwa keberadaan mikroba menimbulkan permasalahan tersendiri yang dihadapi oleh manusia. Seperti kasus merebaknya wabah antraks di daerah Boyolali Jawa Tengah beberapa bulan yang lalu, merupakan "ulah" dari salah satu anggota mikroba. Bahan makanan yang membusuk juga bisa diakibatkan oleh "ulah" anggota mikroba.

Meskipun demikian, manusia tidak pernah kehabisan akal dalam menghadapi ulah beberapa anggota mikroba yang merugikan.

Beberapa cara yang biasa digunakan manusia untuk menanggulangi dampak mikroba  yang merugikan, antara lain :

• imunisasi, merupakan suatu cara yang diupayakan untuk  "memaksa" tubuh ( manusia , hewan piaraan ) membentuk antibodi . Antibodi sendiri merupakan suatu senyawa protein dalam tubuh yang diproduksi oleh tubuh untuk melawan infeksi. Imunisasi dilakukan  dengan cara "memasukkan" mikroba yang teratenuasi ke dalam tubuh orang / hewan piaraan  yang sehat.
• desinfeksi , merupakan usaha mengurangi jumlah atau bahkan menghilangkan mikroba pada suatau bahan ( biasanya : makanan ataupun minuman ) dengan menggunakan desinfektan seperti senyawa fenol
• Sanitasi, merupakan suatu upaya untuk  mengurangi jumlah / populasi  mikroba merugikan sampai keberadaan mereka tidak menimbulkan masalah dalam kehidupan manusia. Sanitasi bisa dilakukan baik dengan agen kimiawi maupun fisik
• sterilisasi, berupa sebuah upaya untuk menghilangkan atau mematikan semua mikroba merugikan pada suatu alat ( biasanya peralatan medis atau bahan makanan ), dengan menggunakan alat sterilisasi seperti autoklav ataupun pemanasan pada suhu tertentu.

itulah beberapa upaya yang biasa dilakukan manusia dalam upayanya mengatai mikroba-mikroba berbahaya / merugikan  dalam kehidupan di bumi.

Proses menstruasi beserta pengaturan hormonal yang terjadi

Menstruasipada wanita merupakan bagian dari siklus seksual yang ditandai dengan keluarnya kotoran melalui liang peranakan ( vagina ) berupa darah, lendir dan sisa-sisa sel / jaringan dari dalam uterus  yang biasanya terjadi setiap satu bulan sekali. Dengan lama waktu antara 4 – 5 hari .

Proses menstruasi berlangsung melalui 3 fase, yaitu :

1.      fase mensis, yaitu fase di mana terjadi pengikisan ketebalan dinding uterus ( endometerium )  yang ditandai dengan adanya perdarahan. Fase mensis terjadi pada hari 1 – 5 .

2.      fase proliferasi, yaitu fase di mana terjadi perbaikan jaringan endometerium  yang mengalami pengikisan melalui proliferasi sel-sel  dari dalam kelenjar yang masih tersisa pada lapisan basal. Kelenjar-kelenjar uterus ini bertambah panjang sedangkan ensometerium semakin tebal. Fase proliferasi berlangsung setelah hari ke 5 sampai hari ke 14 di mana terjadi ovulasi ( pembebasan ovum ).

3.      fase sekretori, yaitu fase di mana dinding kelenjar uterus tidak berarturan dan ukuran lumennya membesar serta terjadi sekresi. Pada fase ini juga terjadi peningkatan jumlah arteri kecil pada endometerium sampai mendekati permukaan. Seminggu setelah ovulasi, terjadi peningkatan aktivitas histology. Kelenjar mengembang dan terjadi penambahan ketebalan jaringan mukosa menjadi sekitar 4 – 5 mm. Pada fase ini uterus siap untuk menerima embrio dan memberi makanan pada embrio muda tersebut. Jika emmbrio tidak berimplantasi, maka aktivitas fase sekretori berakhir dan segera dimulai menstruasi  berikutnya.

Pengaturan hormonal yang terjadi pada proses menstruasi , dimulai ketika hipotalamus mensekresi Gonadotropin releasing hormone ( GnRH ) yang akan merangsang hipofisis anterior mensekresi LH ( Luteinizinh Hormone )  dan FSH ( Folikel Stimulating Hormone ).. FSH akan merangsang sel-sel folikel untuk mensekresi esterogen, sedangkan LH akan merangsang  sel-sel folikel dan korpus luteum untuk mensekresi progesterone . Meningkatnya  jumlah esterogen mempengaruhi aksis hipotalamohipofisis, sehingga terjadi lonjakan FSH dan LH. Lonjakan LH menyebabkan terjadinya ovulasi. Selesai ovulasi sisa-sisa folikel membentuk korpus luteumyg selanjutnya akan mensekresi esterogen dan progesterone yang semakin meningkat konsentrasinya. Dengan meningkatnya produksi  hormone steroid dan inhibin maka terjadi feedback yang menghambat kerja aksis hipotalamohipofisis sehingga produksi LH dan FSH  berkurang. Akibatnya korpus luteum mengalami degenerasi, sehingga produksi esterogen dan progesterone menurun. Keadaan ini akan merangsang produksi GnRH oleh hipotalamus dan gonadotropin ( LH dan FSH ) oleh hipofisis, sehingga  siklus menstruasi berulang.

Perbedaan Reaksi Terang dengan Reaksi Gelap

Seperti telah kita ketahui, reaksi fotosintesis terdiri atas dua tahapan yaitu : tahapan Reaksi Terang ( disebut juga Reaksi Hill ) dan Reaksi Gelap ( disebut juga Reaksi Blackman atau siklus Calvin ). Masing-masing tahapan menunjukkan proses reaksi yang berbeda. Namun keduanya merupakan satu rangkaian reaksi  yang tak terpisahkan dari reaksi fotosintesis.

Lalu, apa perbedaan keduanya ?

Perbedaan antara reaksi terang dengan reaksi gelap, secara ringkas dijelaskan dalam tabel seperti berikut ini.

Tabel Perbedaan antara reaksi terang dengan reaksi gelap

NO	DILIHAT DARI	REAKSI TERANG	REAKSI GELAP
1.	Tempat berlangsung	bagian kloroplas bernama Grana	bagian kloroplas bernama Stroma
2.	Sumber energi	Cahaya / matahari	ATP dan NADPH2 dari reaksi terang
3.	Proses yang terjadi	Fotolisis : pemecahan H2O menggunakan energi cahaya menjadi ion Hidrogen dan molekul air	Fiksasi : pengikatan CO2 , penyusunan / pengkombinasian hydrogen dg karbondioksida membentuk gula
4.	Hasilnya	O2, ATP dan NADPH2	Karbohidrat sederhana

Katabolisme Karbohidrat

Di dalam semua sel hidup hampir selalu terjadi reaksi biokimia yang dikenal sebagai proses metabolisme. Salah satu metabolisme yang terjadi di dalam sel hidup adalah katabolisme, yaitu reaksi penguraian / pembongkaran senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana dan menghasilkan energi  dalam bentuk ATP ( Adenosin Tri Phosphat ). Katabolisme juga disebut desimilasi, sebab

dalam proses ini energi yang tersimpan ditimbulkan kembali untuk menjalankan aktivitas-aktivitas kehidupan. Dalam pelajaran biologi di Sekolah Menengah Atas , proses katabolisme yang selalu menjadi topik pembahasan adalah respirasi sel. Respirasi sel sendiri mencakup reaksi-reaksi enzimatis ( reaksi yang membutuhkan adanya enzim ) di mana molekul karboidrat, juga lemak dan protein diuraikan menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti CO2 dan H2O dengan konversi energi biologis yang sangat berguna seperti ATP.

Bahan bakar utama yang diproses dalam respirasi sel terutama adalah gula heksosa ( karbohidrat dengan 6 atom karbon ). Proses tersebut memerlukan oksigen bebas sebagai oksidator yang akan menghasilkan karbondioksida, air dan sejumlah energi.

Secara sederhana dapat ditulis reaksi kimia nya sebagai berikut :

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + 675 kkal

Meskipun sebenarnya reaksi kimia respirasi tersebut tidaklah sesederhana yang digambarkan. Karena pada kenyataannya reaksi respirasi berlangsung melalui tahapan-tahapan "panjang" dimulai dari tahapan glikolisis yang berlangsung dalam sitoplasma dan mengubah glukosa menjadi asam piruvat , dilanjutkan dengan reaksi antara / oksidasi piruvat , kemudian dilanjutkan dengan siklus asam sitrat / daur krebs dan diakhiri dengan reaksi transpor elektron