2. genetik bakteri

Mochammad Hatta@2013

GENETIK BAKTERI

Prof. Dr. Mochammad Hatta, Ph.D., SpMK (K)

Bagian Mirobiologi,Fakultas Kedokteran

Universitas HasanuddinMakassar

Mochammad Hatta@2013

Genetik dan biologi molekular bakteri

Tujuan umum :1. Menjelaskan organisasi dan ekspresi dari informasi genetik mencakup struktur kromosom

dan replikasi DNA bakteri2. Menjelaskan tentang regulasi

dan proses dari ekspresi gen,

mediator transkripsi DNA dan mutasi

gen bakteri

Mochammad Hatta@2013

Tujuan khusus :

1. Menjelaskan perbedaan struktur sel eukariot dan prokariot

2. Menjelaskan apa yang dimaksud dengan kromosom

3. Menjelaskan struktur kromosom bakteri4. Menjelaskan tentang replikasi kromosom

(replikasi murni dan “semi conservative replication”)

5. Menjelaskan tentang struktur dan fenotip gen bakteri

6. Menjelaskan tentang regulasi dan ekspresi informasi genetik bakteri dan plasmid

7. Menjelaskan tentang prinsip kerja Polymerase Chain Reaction (PCR) dan aplikasinya dalam diagnostik bakteriologis

Mochammad Hatta@2013

Perbedaan struktur sel eukariot dan prokariot :

• Eukariot1. Struktur organel ada2. Ada membran

nukleolus3. Lipid umumnya ada4. Dinding sel tidak ada

5. Ada histon dan

nukleosum

• Prokariot1. Tidak ada2. DNA berhubungan

dengan sitoplasma3. Sangat jarang4. Terdiri dari

peptidoglikan, asam muramat

5. Tidak ada

Mochammad Hatta@2013

KOMPONEN SEL PROKARIOT

MEMBRAN SITOPLASMA

ASAM NUKLEATRIBOSOM

DINDING SEL

MESOSOM

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Perbedaan sel Eukariot dan Prokariot

Mochammad Hatta@2013

Dalam ekspresi fungsi DNA terdiri dari :

1. ReplikasiPenggandaan diri DNA menjadi dua sebagaitahap awal terjadinya proses mitosis sel bakteri

2. Transkripsi Pencetakan mRNA dari DNA untuk melakukan sintesa protein

3. TranslasiPenterjemahan urutan basa RNA menjadi urutan asam amino yang berfungsi sebagai kodon yang menggambarkan pesan/sifat gen sel bakteri

Mochammad Hatta@2013

Proses Replikasi dan transkripsi DNA

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

URUTAN NUKLEOTIDA YANG MENGGAMBARKAN KODON DALAM MENGEKPESI SIFAT SEL BAKTERI

U C A G U UUU

(Phe)UCU(Ser)

UAU(Tyr)

UGU(cys)

C CUU(Leu)

CCU(Pro)

CAU(His)

AGU(Arg)

A AUU ACU AAU AGU

G GUU(Val)

GCU(Ala)

GAU(Asp)

GGU(Gly)

Mochammad Hatta@2013

Penerapan Biologi Molekuler dalam diagnosa

penyakit infeksi

Polymerase Chain Reaction (PCR)

Mochammad Hatta@2013

Polymerase Chain Reaction (PCR)

Teknik untuk menganalisa genom sel dengan menggunakan ensim katalisator sehingga segmen untaian ganda DNA yang jumlahnya sedikit dapat diperbanyak secara linier (Mullis, 1990)

Mochammad Hatta@2013

Prinsip Dasar PCR

• Ektraksi DNA (ensim Proteinase-K)

• Nukleotida (A,T,G,C)• Ensim Taq

polymerase• Pemula DNA (primer)• DNA sampel sel• Diperbanyak sesuai

siklus mesin PCR• Dilihat pada sinar

u.v.

• 3 tahap siklus :• tahap 1 : denaturasi

DNA --- suhu 94o C (2 menit)

• tahap 2 : annealing DNA --- suhu 65o C (3 menit)

• tahap 3: elongasi DNA --- suhu 72oC (2

menit)

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

ACTGCT

TGACGAT

GACGA

Primer

GCT

Taq polymerase+

Nukleotida

G

C

T

.

C

G

A

.

C

G

A

.

.

.

1

23

1

G

C

T

Primer

2

Mochammad Hatta@2013

PCR amplifikasi

Polymerase Chain Reaction

Mochammad Hatta@2013

PCR Thermal Profile

94

72

55

Tem

p °C

Time

1 Cycle

Denaturation

Extension

Primer Annealing

Mochammad Hatta@2013

PCR Amplification Process

5’ 5’

Template DNA

Denaturation andPrimer Annealing

Extension of Primers

Mochammad Hatta@2013

Essential Reagents for PCR

• Template• Primers (18 - 30 nt usual)• dNTPs (dATP, dCTP, dGTP, dTTP)• DNA polymerase (heat stable, e.g.,

Taq)• Mg2+ (1.5 mM common)• Suitable buffer

Mochammad Hatta@2013

Determinants of PCR Efficiency• Primer selection

– Specificity of the reaction– Appropriate annealing temperature

• Magnesium concentration• Quality of template• Inhibitors

– Heme

Mochammad Hatta@2013

Plateau Effect

• Limits PCR product yield to 1-2 mg/100 ml

Cycles

Yield

Mochammad Hatta@2013

Deteksi Salmonella typhi dengan Nested

PCR

Mochammad Hatta@2013

Mochammad Hatta@2013

Kelebihan tehnik PCR

1. Sensitif (dapat mendeteksi bakteri dalam jumlah sedikit)

2. Spesifik (yang dideteksi adalah segmen tertentu dari urutan DNA bakteri).

3. Dapat mendeteksi bakteri yang tidak dapat tumbuh secara in vitro atau dalam waktu lama (M.tbc, M. leprae)

4. Waktu yang diperlukan singkat.

Mochammad Hatta@2013

Kekurangan tehnik PCR

1. Membutuhkan ruangan khusus dan peralatan canggih

2. Membutuhkan tenaga terampil

3. Biaya relatif mahal