Dr. Dwi Suryanto Prof. Dr. Erman Munir Nunuk Priyani, M.Sc.

(1)

DEPARTMENTOFBIOLOGY FACULTYOFMATHEMATICSANDNATURALSCIENCES NORTHSUMATRAUNIVERSITY

BIO210 Mikrobiologi BIO210 Mikrobiologi

Dr. Dwi Suryanto Prof. Dr. Erman Munir

Nunuk Priyani, M.Sc.

Dr. Dwi Suryanto Prof. Dr. Erman Munir

Nunuk Priyani, M.Sc.

(2)

DEPARTMENTOFBIOLOGY FACULTYOFMATHEMATICSANDNATURALSCIENC NORTHSUMATRAUNIVERSITY

Kuliah 10.

GENETIKA MIKROBA

(3)

• Kajian tentang hereditas:

1. Pemindahan/pewarisan sifat dari orang tua ke anak.

2. Ekspresi dan variasi sifat di atas.

3. Struktur dan fungsi bahan genetik.

4. Bagaimana bahan ini berubah.

Genetika

(4)

(5)

Tingkatan Struktur dan Fungsi Genom

• Genome: jumlah total bahan genetik dari suatu organisme (kromosom+mitokondria/kloroplast dan/atau plasmid.

Genom sel: DNA.

Genom virus: DNA atau RNA.

• Kromosom: panjang DNA yang mengandubg gen.

• Gen: unit fundamental hereditas yang bertanggungt jawab terhadap sifat tertentu.

Tempat dalam kromosom yang menyediakan informasi untuk fungsi sel tertentu.

Segmen DNA yang mengandung kode penting untuk

membuat protein atau molekul RNA.

(6)

• Virus terkecil: 4-5 gen.

• E. coli : kromosom tunggal mengandung 4.288 gen; 1 mm;

1.000X lebih panjang dari sel.

• Sel manusia: 46 kromosom mengandung 31.000 gen; 180

cm; 180.000X lebih panjang dari sel.

(7)

• Asam nukleat tersusun atas nukleoitida mirip seperti protein yang tersusun atas asam amino.

• Setiap nukleotida terdiri dari 3 bagian:

Gula berkarbon 5 (deoksiribosa atau ribosa).

Fosfat.

Basa nitrogen (adenin, timin, sitosin, guanin, dan urasil.

Asam nukleat

(8)

• 2 utas menggulung dalam bentuk tangga berpilin ( helix ).

• Gula – fosfat sabagai tulang punggung.

• Basa nitrogen membentuk anak tangga di dalam.

• Pasangan basa konstan.

A berpasangan dengan T dengan 2 ikatan hidrogen.

G berpasangan dengan C dengan 3 ikatan hidrogen.

Utas antiparalel 3’-5’ dan 5’-3’.

• Setiap utas merupakan utas cetak untuk salinan persis sama suatu utas baru.

• Urutan basa menyusun kode DNA.

(9)

MolekulDNA

(10)

Arti Penting Struktur DNA

• Menjaga kode selama reproduksi. Kesesuaian ( constancy ) pasangan basa menjamin kode tetap tak berubah.

• Menyediakan keragaman: urutan basa bertanggung jawab

untuk keunikan kualitas setiap organisme.

(11)

• Replikasi DNA bersifat semikonservatif karena setiap kromosom menghasilkan satu utas DNA baru dan satu utas asal.

Replikasi DNA

(12)

Replikasi DNA semikonservatif

(13)

• Dimulai pada origin of replication (ori).

• Helikase membuka gulungan dan melepaskan utas ganda berpilin DNA.

• RNA primer disintesis.

• Polimerase DNA (DNA pol) menambahkan nukleotida dengan arah 5’-3’.

• Utas lanjut ( leading strand ) disintesis lanjut dengan arah 5’-3’.

• Utas putus ( lagging strand ) disintesis 5’-3’ dalam segmen

pendek.

(14)

Replikon pada Bakteri

(15)

Replikon pada Bakteri ( lanjutan )

(16)

Aliran Informasi Dari DNA

(17)

Ekspresi Gen

• Transkripsi: DNA digunakan dalam sintesis RNA;

polimerase RNA (RNA pol) merupakan enzim yang bertanggung jawab.

• Translasi: membuat protein menggunakan informasi yang disediakan oleh mRNA, terjadi di ribosom.

• Genotip: gene pengkode semua sifat potensial dari suatu individu.

• Fenotip: ekspresi aktual gen dari suatu individu (koleksi protein-nya).

• RNA dan protein merupakan produk yang dikode gen.

• Gen diekspresikan melalui transkripsi dan translasi.

(18)

DEPARTMENTOFBIOLOGY FACULTYOFMATHEMATICSANDNATURALSCIENCE NORTHSUMATRAUNIVERSITY

• Setiap triplet nukleotida (kodon) menyandi asam amino tertentu.

• Struktur primer protein menentukan bentuk dan fungsinya.

• Protein menentukan fenotipe. Benda hidup adalah apa yang telah protein lakukan.

• DNA merupakan cetak-biru yang memberitahu sel jenis

protein yang harus dibuat dan bagaimana membuatnyaq.

(19)

Hubungan DNA-protein

(20)

Transkripsi

• RNA pol berikatan dengan daerah promotor di hulu gen.

• RNA pol menambahkan nukleotida komplementer dengan utas cetak dari suatu segmen DNA dalam arah 5’- 3’.

• Urasil mengganti adenin.

• Di akhir proses, DNA pol mengenali tanda dan

melepaskan transkrip, panjangnya sekitar 100-1200 basa.

(21)

Transkripsi

(22)

• Ribosom bergabung di ujung 5’ dari suatu mRNA.

• Ribosom membaca mRNA sampai bertemu dengan kodon mulai (start codon), biasanya AUG.

• Suatu molekul tRNA dengan komplementer antikodon

dan asam amino metionin masuk ke dalam situs P

ribosom dan menempel pada mRNA.

(23)

Translasi

(24)

Kodon triplet

(25)

Pemanjangan Translasi (Translation Elongation)

• tRNA kedua dengan antikodon komplementer mengisi situs A.

• Ikatan peptida terbentuk.

• tRNA pertama dilepas dan ribosom bergerak ke kodon berikutnya.

• tRNA berikut mengisi situs A dan ikatan peptida kembali dibentuk.

• Proses ini berjalan sampai kodon henti (stop kodon)

ditemukan.

(26)

Proses Translasi

(27)

Terminasi Translasi (Translation Termination)

• Kodon henti: UAA, UAG, dan UGA merupakan kodon dengan tanpa koresponden tRNA.

• Ketika sampai kodon ini, ribosom lepas dan tRNA

terakhir dilepaskan dari polipeptida.

(28)

Kompleks Poliribosom

(29)

Antibiotik Yang Mempengaruhi Ekspresi Gen

• Rifamycin: terikat pada RNA pol.

• Actinomycin D: terikat pada DNA dan menghentikan pemanjangan rantai mRNA

• Erythromycin dan spectinomycin: mengganggu pelekatan mRNA pada ribosom.

• Chloramphenicol, linomycin dan tetracycline-terikat pada ribosom dan memblok pemanjangan.

• Streptomycin: menghambat inisiasi dan elongasi peptida.

(30)

• Mutasi titik: adisi, delesi atau substitusi 1 basa.

• Mutasi missense: menyebabkan perubahan satu asam amino.

• Mutasi nonsense: perubahan kodon normal menjadi kodon henti.

• Mutasi silent: perubahan basa tanpa merubah asam

amino.

(31)

Perbaikan DNA

• Perbaikan Eksisi

(32)

• Uji ini digunakan untuk mengetahui

(33)

Uji Ames

(34)

konyugasi Membutuhkan pelektana 2 spesies kerabat dan pembentukan jembatan untuk transport DNA

transformation transfer DNA telanjang

transduction DNA transfer dengan

perantaraan virus

(35)

Konyugasi

(36)

(37)

Transduksi Umum

(38)

(39)

Transposon

• Sepotong fragmen DNA yang pindah dari satu bagian

dalam genom ke tempat lain.

(40)