Oleh : Muhammad Arif M. S.Pi
GENETIKA BAKTERI
(MATERI GENETIK)
GENOM
KROMOSOM KROMOSOM
GEN GEN GEN GEN
DNA DNA
DNA DNA
DNA DNA
GENETIKA
BAKTERI
keragaman ... biodiversity kemiripan ... similarity kekhasan ... speciality
PENGONTROL ???
Unit-unit hereditas yang diwariskan dari generasi ke generasi 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 ???
struktur dan dimensi materi
genetik ?
organisasi materi genetik ...
...
genom...
gen500-1500 pasang basa
...
DNAA G T C T C A G
...
kromosomgen 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.
Basa
Dua macam basa
Purin
Adenine A DNA RNA
Guanine G DNA RNA
Pyrimidines
Cytosine C DNA RNA
Thymine T DNA
Uracil U RNA
Struktur nukleotida
Nukleotida terdiri dari:
Gula pentosa
Yaitu gula dengan 5 karbon
Pada DNA gula ini adalah deoksiribosa.
Pada RNA gula
berupa gula ribosa.
Sebuah group fosfat
Fosfat 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)
Pasangan basa
Karena ada 4 jenis basa → Ada 4 jenis Nukleotida 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 DNA
Replikasi DNA pada cetakan 3’ – 5’ terjadi seutas demi seutas dengan arah 5’ – 3’.
Utas-utas pendek tersebut
dihubungkan oleh enzim ligase
DNA.
RNA & SINTESA PROTEIN
DNA RNA PROTEIN TRANSKRIPSI : sintesa mRNA dng menggunakan bagian tertentu
dari DNA sebagai cetakan
A U
T A
G C
C G
A U
T A
Template DNA mRNA
Hanya 1 untai DNA yg bertindak sebagai template SENSE STRAND Untai DNA pasangannya ANTI SENSE STRAND
Enzim yg berperan : RNA-polymerase Titik Awal Transkripsi Promoter Site Titik Akhir Transkripsi Terminator Site
TRANSKRIPSI TRANSLASI
PROSES TRANSKRIPSI
TRANSLASI
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 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 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 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 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.
MUTASI DAN MUTAN
Mutan 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 mutasi M : jumlah mutasi N0 : jml sel mula-mula
N1 : jml sel setelah doubling
MORPHOLOGIC MUTANTS
Normal bakteria
Agar plate + mutagen
Observasi koloni bakteri yang tumbuh Bandingkan dengan koloni kuman normal
MUTASI dapat dipercepat 10 – 100 x dng bahan MUTAGEN Fisis sinar x, sinar uv, sinar α, γ
Kemis nitrat, acridine, N-mustard
AKIBAT MUTASI
Mutant strain memiliki daya resistensi
Misalnya terhadap : - antibiotika ,UV light, Bacteriophage Dapat 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)
Konjugasi
Pili sex
PLASMID
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
