Oleh : Muhammad Arif M. S.Pi

GENETIKA BAKTERI

(MATERI GENETIK)

GENOM

KROMOSOM KROMOSOM

GEN GEN GEN GEN

DNADNADNADNADNADNA

GENETIKA BAKTERI

keragaman ......................... biodiversitykemiripan .......................... similaritykekhasan ............................. speciality

PENGONTROL ???

Unit-unit hereditas yang diwariskan dari generasi kegenerasi disebut GEN.

Gen-gen tersebut berada di dalam suatu molekul pan-jang yang disebut dengan asam deoksiribonukleat(deoxyribose nucleic acid) atau populer disebut DNA

Setiap gen menempati posisi yang spesifik di kromosom yang disebut lokus.

(> 99%)

(<1%)

materi genetik ada di mana ???

kromosom

struktur dan dimensi materi genetik ?

organisasi materi genetik .......

...................... genom

...................... gen500-1500 pasang basa

...................... DNAA G T C

T C A G

...................... kromosom

gen 1, 2, 3, 4, ....., n

(total genom ikan 50.000 gen)

Struktur kromosom Kromosom berbentuk seperti untaian yang mengandung unit pewarisan sifat yang disebut DNA. Kromosom memiliki bagian sentral yang disebut dengan sentromer dan lengan kromosom yang disebut dengan kromatid. Kromatid memiliki diameter kurang lebih 600 nm yang terdiri atas serat kromatid berdiameter 30 nm dan nukleosom berdiameter 10 nm. Selain itu kromosom terdapat protein histon dan DNA

Berdasarkan posisi sentromernya, kromosom digolongkan kedalam empat macam, yaitu :Metasentrik adalah sentromer terletak di tengah-tengah kromosom.Sub-metasentrik adalah sentromer terletak agar mengarah ke pinggir kromsom.Akrosentrik adalah sentromer terletak didekat ujung kromosom.Telosentrik adalah sentromer terletak di ujung kromosom

(A) Metasentrik (B) Sub-metasentrik (C) Akrosentrik (D) Telosentrik

Struktur DNA dan RNA

Gen disusun oleh suatu substansi yang disebut dengan deoxyribonucleic acid (DNA). DNA terdiri atas dua untaian panjang terpilin yang membentuk heliks ganda (double helix). Setiap urutan DNA disusun oleh unit-unit nukleotida yang teridiri atas 1.Basa nitrogen,2. Gula dioksiribosa dan 3.Asam fosfat.

BasaBasa

Dua macam basaPurin

Adenine A DNA RNA Guanine G DNA RNA

Pyrimidines Cytosine C DNA RNA Thymine T DNA Uracil U RNA

Struktur nukleotidaStruktur nukleotida

Nukleotida terdiri dari:Gula pentosaYaitu gula dengan 5

karbonPada DNA gula ini

adalah deoksiribosa.Pada RNA gula

berupa gula ribosa.

Sebuah group fosfatFosfat ini

menghubungkan gula pada satu nukleotida ke fosfat pada nukleotida berikutnya untuk membentuk polinukleotida

Basa nitrogen

DNA :– Timin (T)– Adenine (A)– Sitosin (C)– Guanin (G)

RNA :– Urasil (U)– Adenin (A)– Sitosin (C)– Guanin (G)

PPasangan basaasangan basa

Karena ada 4 jenis basa Karena ada 4 jenis basa Ada 4 jenis Ada 4 jenis Nukleotida dari DNANukleotida dari DNA

Antar Nukleotida yg menjadi Polinukleotida DNA dihubungkan dgn ikatan Fosfodiester setiap gugusan P menghubungkan atom C no.3 dari deoksiribose sebuah nukleotida dengn atom C no.5 dari deoksiribose nukleotida berikutnya dst, dgn gugusan P terletak di luar rantai (Gambar).

Ikatan-ikatan lemah, yg dikenal dengan Ikatan Hidrogen, menghubungkan basa dari satu rantai dgn basa dari rantai yg lain.

Perbedaan DNA dan RNA

Karakteristik DNA RNA

Untai Ganda Tunggal

Gula Deoksiribosa Ribosa

Basa Timin Urasil

REPLIKASI DNAReplikasi DNA pada cetakan 3’ – 5’ terjadi seutas demi seutas dengan arah 5’ – 3’.

Utas-utas pendek tersebut dihubungkan oleh enzim ligase DNA.

RNA & SINTESA PROTEINRNA & SINTESA PROTEIN

DNA RNA PROTEIN

TRANSKRIPSI : sintesa mRNA dng menggunakan bagian tertentu dari DNA sebagai cetakan

A UT AG CC GA UT A

Template DNA mRNA

Hanya 1 untai DNA yg bertindak sebagai template SENSE STRANDUntai DNA pasangannya ANTI SENSE STRANDEnzim yg berperan : RNA-polymeraseTitik Awal Transkripsi Promoter SiteTitik Akhir Transkripsi Terminator Site

TRANSKRIPSI TRANSLASI

PROSES TRANSKRIPSI

TRANSLASITRANSLASI

Proses menggunakan informasi urutan nirogenous base dari mRNA untuk menyusun asam amino suatu protein

mRNA berhubungan dng RIBOSOME (terdiri atas rRNA & protein) Asam amino tertentu melekat pada tRNA Pada bag tertentu dari tRNA tdp 3 nukleotida ANTICODON Segmen 3 nukleotida pada mRNA CODON Ribosome bergerak sepanjang rantai mRNA, setiap kali asam-asam amino berikatan

membentuk polypeptides Bila beberapa ribosome melekat pada satu rantai mRNA disebut POLYRIBOSOMES

KODE GENETIKKODE GENETIK

Codon mRNA dan Asam Amino yang disandinya

Terdapat kemungkinan 64 codons, tetapi Asam Amino hanya 20 1 Asam Amino bisa disandi oleh beberapa codons keadaan ini disebut : DEGENERACY OF THE CODE

61 mrpk SENSE CODONS menyandi Asam Amino 3 mrpk NONSENSE CODONS mengakhiri sintesa protein (TERMINATOR CODONS) : UAA, UAG, UGA

INITIATOR CODON AUG utk Methionine memulai sintesa protein

GENETIC CODES

BEBERAPA ISTILAHBEBERAPA ISTILAH

GENOM seluruh gen yg tdp dlm suatu organisme

GENOTYPE komposisi genetik suatu organisme gen normal/mutasi membawa sifat ttt

PHENOTYPE ekspresi gen sifat morfologi/biokimia yg dpt dilihat

PROTOTROPH strain bakteri normal yg baru diisolir

AUXOTROPH strain yang mengalami mutasi

Ukuran GenomUkuran Genom

Genom E. Coli berukuran sebesar 4.6 Mb(4.600kbp), sedangkan genom prokariot umumnya berukuran antara 5- 10 Mb. Ukuran genom merupakan ciri spesifik spesies.

MUTASI DAN REKOMBINASIMUTASI DAN REKOMBINASI

Mutasi = Perubahan basa nukleotida pada genom yang dapat diwariskan dan dapat berakibat baik atau buruk pada organisme yang bersangkutan., . Perubahan yang terjadi adalah akibat adanya rekombinasi genetika.

MUTASIMUTASI DANDAN MUTANMUTANMutan adalah Galur yang menunjukkan adanya

perubahan, yang mempunyai perbedaan genotip atau sekuen nukleotida genom, dengan galur induk.

Contoh : Gen his C Escherichia coli menyandikan protein HisC yang terlibat dalam biosintesis asam amino histidin.

( Mutan His C : HisC1, HisC2 kode His-

menyebabkan galur tidak mampu mensintesis histidin)

MUTASI BAKTERI

Perubahan pada gen morfologi/biokimia Melindungi thd seleksi alam Dapat terjadi secara spontan Dapat diturunkan ke generasi berikutnya Dapat kembali ke bentuk semula BACK MUTATION

KECEPATAN MUTASI relatif konstan dalam 1 generation time

Rumus : a = M N1 – N0

a : kecepatan mutasiM : jumlah mutasiN0 : jml sel mula-mulaN1 : jml sel setelah doubling

MORPHOLOGIC MUTANTS

Normal bakteria

Agar plate + mutagen

Observasi koloni bakteri yang tumbuhBandingkan dengan koloni kuman normal

MUTASI dapat dipercepat 10 – 100 x dng bahan MUTAGEN

Fisis sinar x, sinar uv, sinar , γKemis nitrat, acridine, N-mustard

AKIBAT MUTASI

Mutant strain memiliki daya resistensiMisalnya terhadap : - antibiotika ,UV light, BacteriophageDapat juga terjadi DRUG DEPENDENCE, mis. thd sulfa(sulfaquinoxalin)

Bakteri kebal dpt mensintesa PABA(para amino benzoic acid)

dlm jumlah banyak

PEMINDAHAN MATERI GENETIK

HARUS ADA SEL DONOR & SEL RESIPIEN

MACAM :

1.TRANSFORMATION (transformasi)

2.TRANSDUCTION ( Transduksi)

3. CONJUGATION ( Konjugasi)

Rekombinasi genetik pemindahan secara langsung bahan genetik (DNA) di antara dua sel bakteri melalui proses berikut:

1. Transformasi perpindahan materi genetik berupa DNA dari sel bakteri yang satu ke sel bakteri yang lain.

2. Transduksi pemindahan materi genetik bakteri ke bakteri lain dengan perantaraan virus.

3. Konjugasi transfer DNA (berupa plasmid) karena adanya kontak sel dengan membentuk jembatan untuk pemindahan materi genetik.

TRANSFORMASI

- Kali pertama diamati oleh Frederick Griffith (1928) pada bakteri Streptococcus pneumoniae

- Sel Donor lisis mengeluarkan DNA

- Sel Resipien mengambil DNA terlarut yang dilepaskan oleh sel Donor

Percobaan Griffith

TRANSFORMATION

TRANSDUCTION

Pemindahan materi genetik dari suatu bakteri ke bakteri yang lain dengan perantara bacteriophage (virus)

1. Generalized Transduction 2. Restricted Transduction

TRANSDUCTION

CONJUGATION

Pada proses ini perlu kontak antara 2 sel SEX PILI

Sel donor adalah F+, sel resipen F-

F+ ( F factor ) merupakan Plasmid dapat ditransfer

Jika F factor integrasi ke dlm khromosom HFr ( High Frequency of Recombination)

KonjugasiKonjugasi

Pili sexPili sex

PLASMIDPLASMID

Plasmid adalah molekul DNA sirkuler yang terpisah dari DNA kromosomal dan bisa membelah sendiri. Ini berbentuk melingkar and double-stranded.

Ukuran dari plasmid beragam dari 1 sampai lebih dari 250 kb, sehingga hanya sebagian kecil dari plasmid alami yang dapat bermanfaat sebagai vektor kloning

Plasmid terdiri dari plasmid F untuk konjugasi, plasmid R untuk memberikan sifat resisten terhadap antibiotik, col plasmid, plasmid virulensi dan plasmid degradatif.

PlasmidPlasmid

Terimakasih.......Selamat BelajarTerimakasih.......Selamat Belajar