5. genetika bakteri

Oleh : Muhammad Arif M. S.Pi
GENETIKA
BAKTERI
(MATERI GENETIK)
GENOM
KROMOSOM KROMOSOM
GEN
DNA
DNA
GEN
DNA
GEN
DNA
GEN
DNA
DNA
keragaman ......................... biodiversity
kemiripan .......................... similarity
kekhasan ............................. speciality
PENGONTROL ???
Unit-unit hereditas yang diwariskan dari generasi ke
generasi disebut GEN.
Gen-gen tersebut berada di dalam suatu molekul panjang yang disebut dengan asam deoksiribonukleat
(deoxyribose nucleic acid) atau populer disebut DNA
Setiap gen menempati posisi yang spesifik di
kromosom yang disebut lokus.
materi genetik ada di mana ???
(> 99%)
(<1%)
struktur dan dimensi materi
genetik ?
organisasi materi genetik .......
...................... genom
gen 1, 2, 3, 4, ....., n
(total genom ikan 50.000 gen)
500-1500 pasang basa
A
G
T
C
T
C
A
G
...................... kromosom
...................... gen
...................... DNA
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
(D) Telosentrik
(B) Sub-metasentrik (C) Akrosentrik
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.
Basa

Dua macam basa
 Purin



Adenine
Guanine
A
G
DNA RNA
DNA RNA
C
T
DNA RNA
DNA
U
RNA
Pyrimidines



Cytosine
Thymine
Uracil
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 jenis
Nukleotida 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
Gula
Deoksiribosa Ribosa
Basa
Timin
Tunggal
Urasil
REPLIKASI DNA
Replikasi DNA pada cetakan 3’ –
5’ terjadi seutas demi seutas
dengan arah 5’ – 3’.
Utas-utas
pendek
tersebut
dihubungkan oleh enzim ligase
DNA.
RNA & SINTESA PROTEIN
TRANSKRIPSI
DNA
TRANSLASI
RNA
PROTEIN
TRANSKRIPSI : sintesa mRNA dng menggunakan bagian tertentu
dari DNA sebagai cetakan
A
T
G
C
A
T
Template DNA mRNA
U
A
C
G
U
A
Hanya 1 untai DNA yg bertindak sebagai template  SENSE STRAND
Untai DNA pasangannya  ANTI SENSE STRAND
Enzim yg berperan : RNA-polymerase
Titik Awal Transkripsi  Promoter Site
Titik Akhir Transkripsi  Terminator Site
PROSES TRANSKRIPSI
TRANSLASI
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 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 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 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 Hismenyebabkan 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 =
a
M
N0
N1
M
N1 – N0
: kecepatan mutasi
: jumlah mutasi
: jml sel mula-mula
: jml sel setelah doubling
MORPHOLOGIC MUTANTS
Normal bakteria
Agar plate + mutagen
Observasi koloni bakteri yang tumbuh
Bandingkan dengan koloni kuman normal
MUTASI dapat dipercepat 10 – 100 x dng bahan MUTAGEN
Fisis  sinar x, sinar uv, sinar α, γ
Kemis  nitrat, acridine, N-mustard
AKIBAT MUTASI
Mutant strain memiliki daya resistensi
Misalnya terhadap : - antibiotika ,UV light, Bacteriophage
Dapat 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 FF+ ( 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 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.
Plasmid
Terimakasih.........ilaliqoooo...