oleh : muhammad arif m. s - · pdf filemutasi = perubahan basa nukleotida pada genom yang...

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 ???

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 untaianpanjang terpilin yang membentuk heliksganda (double helix). Setiap urutan DNA disusun oleh unit-unit nukleotida yang teridiri atas1. Basa nitrogen,2. Gula dioksiribosa dan3. 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 jenisNukleotida dari DNA

Antar Nukleotida yg menjadi Polinukleotida DNAdihubungkan dgn ikatan Fosfodiester → setiapgugusan P menghubungkan atom C no.3 darideoksiribose sebuah nukleotida dengn atom C no.5dari deoksiribose nukleotida berikutnya dst, dgngugusan P terletak di luar rantai (Gambar).

Ikatan-ikatan lemah, yg dikenal dengan IkatanHidrogen, menghubungkan basa dari satu rantai dgnbasa 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 seutasdengan arah 5’ – 3’.

Utas-utas pendek tersebutdihubungkan oleh enzim ligaseDNA.

RNA & SINTESA PROTEIN

DNA RNA PROTEIN

TRANSKRIPSI : sintesa mRNA dng menggunakan bagian tertentudari DNA sebagai cetakan

A UT AG CC GA UT A

Template DNA mRNA

Hanya 1 untai DNA yg bertindak sebagai template SENSE STRANDUntai DNA pasangannyaANTI SENSE STRANDEnzim yg berperan : RNA-polymeraseTitik Awal Transkripsi Promoter SiteTitik Akhir Transkripsi Terminator Site

TRANSKRIPSI TRANSLASI

PROSES TRANSKRIPSI

TRANSLASI

Proses menggunakan informasi urutan nirogenous base dari mRNA untuk menyusunasam amino suatu protein

mRNA berhubungan dng RIBOSOME (terdiri atas rRNA & protein) Asam amino tertentu melekat pada tRNA Pada bag tertentu dari tRNA tdp 3 nukleotidaANTICODON 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 Amino3 mrpk NONSENSE CODONS mengakhiri sintesa protein

(TERMINATOR CODONS) :UAA, UAG, UGA

INITIATOR CODONAUG utk Methionine memulai sintesaprotein

GENETIC CODES

BEBERAPA ISTILAH

GENOM seluruh gen yg tdp dlm suatu organisme

GENOTYPE komposisi genetik suatu organismegen normal/mutasi membawa sifat ttt

PHENOTYPE ekspresi gen sifat morfologi/biokimiayg 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/biokimiaMelindungi thd seleksi alam Dapat terjadi secara spontan Dapat diturunkan ke generasi berikutnya Dapat kembali ke bentuk semula BACK MUTATION

KECEPATAN MUTASI relatif konstandalam 1 generation time

Rumus : a = MN1 – 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 α, 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 langsungbahan genetik (DNA) di antara dua sel bakteri melaluiproses berikut:

1. Transformasi perpindahan materi genetik berupaDNA dari sel bakteri yang satu ke sel bakteri yang lain.

2. Transduksi pemindahan materi genetik bakteri kebakteri lain dengan perantaraan virus.

3. Konjugasi transfer DNA (berupa plasmid) karenaadanya kontak sel dengan membentuk jembatanuntuk 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 dilepaskanoleh sel Donor

Percobaan Griffith

TRANSFORMATION

TRANSDUCTION

Pemindahan materi genetik dari suatu bakteri ke bakteri yang lain dengan perantara bacteriophage (virus)

1. Generalized Transduction2. 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 dariDNA kromosomal dan bisa membelah sendiri. Iniberbentuk 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, colplasmid, plasmid virulensi dan plasmid degradatif.

Plasmid

Terimakasih.........ilaliqoooo...