BIO210 Mikrobiologi

DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
BIO210 Mikrobiologi
Dr. Dwi Suryanto
Prof. Dr. Erman Munir
Nunuk Priyani, M.Sc.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Kuliah 10.
GENETIKA MIKROBA
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Genetika
•
1.
2.
3.
4.
Kajian tentang hereditas:
Pemindahan/pewarisan sifat dari orang tua ke anak.
Ekspresi dan variasi sifat di atas.
Struktur dan fungsi bahan genetik.
Bagaimana bahan ini berubah.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Tingkatan Mempelajari Genetika
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
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.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Ukuran Genom
• 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.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Asam nukleat
• 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.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Struktur DNA
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.
•
•
•
•
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
MolekulDNA
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
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.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Replikasi DNA
• Replikasi DNA bersifat semikonservatif karena setiap
kromosom menghasilkan satu utas DNA baru dan satu
utas asal.
Replikasi DNA semikonservatif
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
• 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.
Replikon pada Bakteri
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Replikon pada Bakteri (lanjutan)
Aliran Informasi Dari DNA
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
• RNA dan protein merupakan produk yang dikode gen.
• Gen diekspresikan melalui transkripsi dan translasi.
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).
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Hubungan DNA-protein
• 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.
Hubungan DNA-protein
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
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.
Transkripsi
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Translasi
• 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.
Translasi
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Kodon triplet
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
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.
Proses Translasi
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
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.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Kompleks Poliribosom
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
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.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Mutasi
• 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.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Perbaikan DNA
• Perbaikan Eksisi
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Uji Ames
• Uji ini digunakan untuk mengetahui
Uji Ames
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Pemindahan Bahan Genetik Pada Bakteri
konyugasi
transformation
transduction
Membutuhkan pelektana 2
spesies
kerabat
dan
pembentukan jembatan untuk
transport DNA
transfer DNA telanjang
DNA
transfer
perantaraan virus
dengan
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Konyugasi
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Transformasi
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Transduksi Umum
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Transduksi Khusus
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY
Transposon
• Sepotong fragmen DNA yang pindah dari satu bagian
dalam genom ke tempat lain.
DEPARTMENT OF BIOLOGY
FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES
NORTH SUMATRA UNIVERSITY