5. genetika bakteri
DESCRIPTION
MikrobiologiTRANSCRIPT
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