GENETIKA
GENETIKA
MIKROORGANISME
MIKROORGANISME
Struktur DNA dan RNA
Struktur DNA dan RNA
••
DNA
DNA
DNA
DNA (deoxyribon
(deoxyribonucleic
ucleic
acid) atau asam
acid) atau asam
deoksiribosa nukleat
deoksiribosa nukleat
(ADN) merupakan tempat
(ADN) merupakan tempat
penyimpanan informasi
penyimpanan informasi
genetik.
•• Struktur DNAStruktur DNA
•• DNA merupakanDNA merupakan
makromolekul polinukleotida
makromolekul polinukleotida
yang tersusun atas polimer yang tersusun atas polimer nukleotida yang nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA
membentuk DNA haliks gandahaliks ganda
dan berpilin ke kanan. dan berpilin ke kanan.
•• Setiap nukleotida terdiri dariSetiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu : tiga gugus molekul, yaitu :
–
– Gula 5 karbon (2-Gula 5 karbon (2-deoksiribosa) deoksiribosa) –
– basa nitrogen yang terdiribasa nitrogen yang terdiri golongan
golongan purinpurin yaitu adeninyaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (Adenin = A) dan guanin
(guanini = G), serta golongan (guanini = G), serta golongan pirimidin,
pirimidin, yaitu sitosinyaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
(thymine = T) –
• Susunan struktur kimia komponen penyusun DNA :
– purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang
merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.
– Prekursor merupakan suatu unsur awal pembentukan senyawa
deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat.
– DNA tersusun dari empat jenis monomer nukleotida.
– Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama rata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama dengan jumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitisin(C)
selalu sama.Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff .
– Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G).
REPLIKASI DNA
• Replikasi adalah peristiwa
sintesis
• Replikasi DNA dapat terjadi
dengan adanya sintesis rantai
nukleotida baru dari rantai
nukleotida lama.Proses
komplementasi pasangan
basa menghasilkan suatu
molekul DNA baru yang sama
dengan molekul DNA lama
sebagai cetakan.
• Kemungkinan terjadinya
replikasi dapat melalui tiga
model.
– Model pertama adalah model
konservatif , yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah,
• Model kedua disebut
model
semikonservatif ,
yaitu dua rantai DNA
lama terpisah dan
rantai baru disintesis
dengan prinsip
komplementasi pada
masing-masing rantai
DNA lama tersebut.
• Model ketiga
adalah model
dispersif , yaitu
beberapa bagian
dari kedua rantai
DNA lama
digunakan sebagai
cetakan untuk
sintesis rantai
DNA baru.
RNA
• RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul yang berfungsi
sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik.
• RNA sebagai penyimpan
informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan retrovirus.
• RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasi untuk sintesis protein. • RNA juga dapat berfungsi
sebagai enzim ( ribozim ) yang dapat mengkalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain.
•
Struktur RNA
RNA merupakan rantai
tunggal polinukleotida.
• Setiap ribonukleotida terdiri
dari tiga gugus molekul,
yaitu :
- 5 karbon
- basa nitrogen yang terdiri
dari golongan purin (yang
sama dengan DNA) dan
golongan pirimidin yang
berbeda yaitu sitosin (C)
dan Urasil (U)
• Purin dan pirimidin yang
berkaitan dengan ribosa
membentuk suatu
molekul yang dinamakan
nukleosida atau
ribonukleosida, yang
merupakan prekursor
dasar untuk sintesis DNA.
• RNA merupakan hasil
transkripsi dari suatu
fragmen DNA, sehingga
RNA merupakan polimer
yang jauh lebih pendek
dibandingkan DNA.
Tipe RNA
• RNAd
RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.
• RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari
kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).Kode genetik RNAd tersebut
kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas
urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNAd berupa rantai tunggal yang relatif
•
RNAr
RNAr merupakan
komponen struktural
yang utama di dalam
ribosom.Setiap
subunit ribosom terdiri
dari 30 – 46% molekul
RNAr dan 70 – 80%
protein.
• RNAt
RNAt merupakan RNA yang
membawa asam amino satu per satu ke ribosom.
• Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian basa
pendek ( disebut antikodon ).Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon.
• Pelekatan ini merupakan cara
berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai
Perbedaan antara DNA dan RNA
• Berdasarkan penjelasan sebelumnya kita dapat menyimpulkan beberapa perbedaan antara DNA dengan RNA sebagai berikut :
- komponen :
Gula pada DNA deoksiribosa , sedangkan RNA adalah ribosa
Basa nitrogen : – purin — DNA adalah Adenin dan Guanin, pada RNA adalah Adenin dan Guanin
- Pirimidin — DNA adalah Timin dan sitosin, pada RNA adalah Urasil dan sitosin
- Bentuk : — DNA berbentuk rantai panjang , ganda, dan berpilin (double heliks)
— RNA berbentuk rantai pendek, tunggal, dan tidak berpilin
- Letak : — DNA terletak di dalam nukleus, kloroplas, mitokondria – RNA terletak di dalam nukleus,
sitoplasma, kloroplas, mitokondria - Kadar : — DNA tetap
Genetika Bakteri
•
Ada dua fenomena biologi pada konsep
hereditas yaitu:
1. Hereditas yang bersifat stabil di mana generasi berikut yang terbentuk dari pembelahan satu sel mempunyai sifat yang identik dengan induknya
2. Variasi genetik yang mengakibatkan adanya perbedaan sifat generasi berikut dari sel induknya akibat peristiwa genetik tertentu, misalnya mutasi
•
Fungsi primer DNA pada hakikatnya adalah
sebagai sumber perbekalan informasi genetik
yang di miliki oleh sel induk.
Genetika….
• Mekanisme yang menunjukan bahwa sekuen nukleotida di dalam gen menentukan sekuens asam amino pada pembentukan protein adalah sebagai berikut:
1. Suatu enzim amino sel bakteri yang disebut enzim RNA polimerase membentuk satu rantai oliribonukleotida (= messesnger RNA = mRNA) dari rantai DNA yang ada. Proses ini disebut transkripsi. Jadi pada
transkripsi DNA, terbentuk satu rantai RNA yang komplementer denagan salah satu rantai double helix dari DNA.
2. Secara enzimatik asam amino akan teraktifasi dan di transfer kepada transfer kepada transfer RNA (= tRNA yang mempunyai daptor basa yang komplementer dengan basa mRNA di satu ujungnya dan
mempunyai asam amino spesifik di ujung lainnya tiga buah basa pada mRNA di sebut triplet basa yang lazim disebut sebagai kodon untuk suatu asam amino.
3. mRNA dan tRNA bersama-sama menuju kepermukaan ribosom
kuman, dan disinilah rantai polipeptida terbentuk sampai seluruhkodon selesai dibaca menjadi menjadi suatu sekwen asam amino yang
GENETIKA BAKTERI
• Bakteri tidak mengalami mitosis dan meiosis. Hal ini
merupakan perbedaan penting antara bakteri (prokariot)
dengan sel eukariot.
• Reproduksi. Bakteri mengadakan pembiakan dengan
dua cara, yaitu secara aseksual dan seksual.
• Pembiakan secara aseksual dilakukan dengan
pembelahan.
• pembiakan seksual dilakukan dengan cara transformasi,
transduksi , dan konjugasi.
•
Berikut ini beberapa cara pembiakan bakteri dengan
cara rekombinasi genetik dan membelah diri:
Pembelahan Biner
• Pada pembelahan ini,
sifat sel anak yang
dihasilkan sama dengan
sifat sel induknya.
Pembelahan biner mirip
mitosis pada sel eukariot.
Badanya, pembelahan
biner pada sel bakteri
tidak melibatkan serabut
spindle dan kromosom.
• Pembelahan Biner dapat dibagi atas tiga fase, yaitu sebagai berikut:
1. Fase pertama, sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus. 2. Fase kedua, tumbuhnya sekat akan diikuti oleh dinding melintang.
3. Fase ketiga, terpisahnya kedua sel anak yang identik. Ada bakteri yang segera berpisah dan terlepas sama sekali. Sebaliknya, ada pula bakteri yang tetap bergandengan setelah pembelahan, bakteri demikian
merupakan bentuk koloni.
• Pada keadaan normal bakteri dapat mengadakan pembelahan setiap 20 menit sekali. Jika pembelahan berlangsung satu jam, maka akan dihasilkan delapan anakan sel. Tetapi pembelahan bakteri mempunyai faktor
pembatas misalnya kekurangan makanan, suhu tidak sesuai, hasil eksresi yang meracuni bakteri, dan adanya organisme pemangsa bakteri. Jika hal ini tidak terjadi, maka bumi akan dipenuhi bakteri.
Rekombinasi Genetik
• Adalah pemindahan secara langsung bahan genetic (DNA) di antara dua sel bakteri melalui proses berikut:
1. Transformasi
Transformasi adalah perpindahan materi genetik berupa DNA dari sel bakteri yang satu ke sel bakteri yang lain. Pada proses transformasi tersebut ADN bebas sel bakteri
donor akan mengganti sebagian dari sel bakteri penerima, tetapi tidak terjadi melalui kontak langsung. Cara transformasi ini hanya terjadi pada beberapa spesies saja, . Contohnya : Streptococcus pnemoniaeu , Haemophillus, Bacillus, Neisseria, dan
Pseudomonas. Diguga transformasi ini merupakan cara bakteri menularkan sifatnya ke bakteri lain. Misalnya pada bakteri Pneumococci yang menyebabkan Pneumonia dan pada bakteri patogen yang semula tidak kebal antibiotik dapat berubah menjadi kebal antibiotik karena transformasi. Proses ini pertama kali ditemukan oleh Frederick Grifith tahun 1982.
• 2. Transduksi
• Transduksi adalah pemindahan materi genetik bakteri ke bakteri lain dengan perantaraan virus. Selama transduksi, kepingan ganda ADN dipisahkan dari sel bakteri donor ke sel bakteri penerima oleh
bakteriofage (virus bakteri). Bila virus – virus baru sudah terbentuk dan akhirnya menyebabkan lisis pada bakteri, bakteriofage yang nonvirulen (menimbulakan respon lisogen) memindahkan ADN dan bersatu dengan ADN inangnya, Virus dapat menyambungkan materi genetiknya ke DNA bakteri dan membentuk profag. Ketika terbentuk virus baru, di dalam DNA virus sering terbawa sepenggal DNA
bakteri yang diinfeksinya. Virus yang terbentuk memiliki dua macam DNA yang dikenal dengan partikel transduksi (transducing particle). Proses inilah yang dinamakan Transduksi. Cara ini dikemukakan oleh Norton Zinder dan Jashua Lederberg pada tahun 1952.
•
3. Konjugasi
Konjugasi adalah bergabungnya dua bakteri (+
dan –) dengan membentuk jembatan untuk
pemindahan materi genetik. Artinya, terjadi
transfer ADN dari sel bakteri donor ke sel bakteri
penerima melalui ujung pilus. Ujung pilus akan
melekat pada sel peneima dan ADN
dipindahkan melalui pilus tersebut. Kemampuan
sel donor memindahkan ADN dikontrol oleh
VIRUS
• Virus adalah organisme mikroskopis yang
hanya dapat hidup dan berkembangbiak di
dalam sel hidup.
• Monera adalah organisme bersel satu
yang bersifat prokayotik, yang di dalamnya
mencakup bacteri dan ganggang biru.
GENETIKA VIRUS
• Virus berasal dari bahasa latin venom yang berarti racun. Apabila virus berada di luar sel hidup maka virus dianggap sebagai makhluk tak
hidup, tetapi bila berada di dalam sel hidup virus dikatakan sebagai makhluk hidup.
• Virus dikatakan tidak hidup karena virus dapat dikristalkan dan tidak mempunyai protoplasma.
• Virus dikatakan hidup karena virus dapat berkembangbiak dan memiliki materi genetik (ARN/ ADN) yang menyusun tubuhnya.
• Ciri-ciri umum virus :
– Berukuran sangat
kecil (antara 20 - 30
milimikron), sehingga
hanya dapat dilihat
dengan mikroskup
elektron.
– Bentuknya : bulat,
oval, memanjang,
batang dan seperti
huruf T.
– Struktur tubuh :
• kepala , berbentuk
polihedral (segi
banyak)
• kapsid (selaput
pembungkus) yang
disusun oleh protein
• bahan inti/ materi
genetik, yang terdiri
ADN/ ARN saja
Reproduksi Virus
• Virus hanya dapat berkembang biak pada sel atau jaringan hidup. Oleh karena itu, virus menginfeksi sel bakteri, sel hewan, atau sel tumbuhan untuk bereproduksi. Cara reproduksi virus disebut proliferasi atau
replikasi.
• Pada Bakteriofage reproduksinya dibedakan menjadi dua macam, yaitu daur litik dan daur lisogenik.
• Pada daur litik, virus akan menghancurkan sel induk setelah berhasil melakukan reproduksi, sedangkan pada daur lisogenik, virus tidak menghancurkan sel bakteri tetapi virus berintegrasi dengan DNA sel bakteri, sehingga jika bakteri membelah atau berkembangbiak virus pun ikut membelah.
• Pada prinsipnya cara perkembangbiakan virus pada hewan maupun pada tumbuhan mirip dengan yang berlangsung pada bakteriofage, yaitu melalui fase adsorpsi, sintesis, dan lisis.
Daur Litik
• Adsoprsi, pada tahap ini virus melekat pada dinding sel inang.
• Penetrasi, pada tahap ini virus
memasukkan materi genetiknya ke dalam tubuh sel inang.
• Replikasi, pada tahap ini materi genetik sel bereplikasi mengikuti materi genetik virus. • Sintesis, pada tahap ini materi genetik sel
membentuk bagian-bagian tubuh virus. • Perakitan, pada tahap ini bagian-bagian
tubuh virus tersusun membentuk tubuh virus yang utuh.
• Lisis, pada tahap ini tubuh-tubuh virus yang baru memecah dinding sel inang dan
Daur Lisogenik
• Adsorpsi dan penetrasi sama seperti pada daur litik.
• Profage/penyisipan, pada tahap ini virus menyisipkan materi genetiknya ke dalam materi genetik sel inang.
• Pembelahan sel, pada tahap ini sel inang membelah diri seperti biasa. Bedanya materi genetik sel inang sudah tersisipi materi
genetik virus.
• Pemisahan, pada daur lisogenik, sewaktu-waktu materi genetik virus yang telah
tersisipi bisa lepas dari materi genetik sel inang. Misalnya jika terkena radiasi pada sel inang. Jika materi genetik virus terpisah dari materi genetik sel inang, virus kemudian
Beberapa perbedaan daur litik dan lisogenik:
–
Siklus/daur litik
• Waktu relatif singkat
• Menonaktifkan bakteri
• Berproduksi dengan bebas tanpa terikat pada
kromosom bakteri
–
Siklus/daur lisogenik
• Waktu relatif lama
• Mengkominasi materi genetic bakteri dengn virus
• Terikat pada kromosom bakteri
•
Virus dapat berkembangbiak dalam sel bacteri, sel
hewan dan sel tumbuhan tingkat tinggi. Karena itu virus
dapat dibedakan :
1. Virus bacteri : virus yang dapat berkembangbiak pada
sel bacteri, asam nukleat virus ini umumnya ADN
2. Virus tumbuhan : virus yang dapat berkembangbiak
pada sel tumbuhan tingkat tinggi, asam nukleat virus
ini umumnya ARN
3. Virus hewan : virus ini dapat berkembangbiak pada sel
hewan atau manusia, asam nukleat virus ini umumnya
ADN atau ARN
Peranan virus dalam kehidupan
manusia :
a. Menguntungkan :
Dengan berkembangnya rekayasa genetika, virus banyak dipakai dalam penelitian dan
percobaan kedokteran. Bahkan virus banyak digunakan untuk mengobati penyakit menular dan untuk membuat peta kromosom.
b. Merugikan : Pada manusia : - Cacar (voricella) - Polio melitis - Influenza - Morbili (campak) - Rabies (gila anjing)
- Trakom (radang selaput mata) - Demam kuning (yellow fever) - Demam berdarah
- Gondongan (parototis) - Leukemia
- Menginitis (radang selaput otak) - Rubella
- Herpes simpleks (penyebab sakit cacar air, infeksi genital dan kanker) - Kanker
- AIDS oleh HIV - Ebolla
