REPRODUKSI MIKROORGANISME

REPRODUKSI
MIKROORGANISME
PENDAHULUAN
• Reproduksi mikroorganisme ialah
perkembangbiakan mikroorganisme.
• Mikroorganisme mengadakan
perkembangbiakan dengan dua cara, yaitu
secara aseksual dan seksual.
• Reproduksi secara seksual hanya dijumpai
pada mikroorganisme bersel banyak seperti
jamur.
REPRODUKSI ASEKSUAL
 Reproduksi secara aseksual dilakukan
dengan cara :
1. Pembelahan biner
2. Pembentukkan tunas
3. Pembentukkan filamen
 Reproduksi mikroorganisme secara aseksual
dijumpai pada bakteri dan archaea.
1. Pembelahan Biner
• Ciri khas reproduksi bakteri adalah
pembelahan biner (binary fussion), dimana
dari satu sel bakteri dapat dihasilkan dua sel
anakan yang sama besar.
• Reproduksi aseksual melalui pembelahan
biner umumnya dilakukan secara amitosis.
Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel
membelah diri secara langsung tanpa melalui
tahap-tahap pembelahan sel.
Pembelahan biner
Waktu generasi
• Dalam pembelahan sel biner, kecepatan
pembelahan sel ditentukan dengan waktu
generasi.
• Waktu generasi adalah waktu yang
dibutuhkan oleh sel untuk membelah,
bervariasi tergantung dari spesies dan kondisi
pertumbuhan.
Waktu generasi pada beberapa jenis
mikroorganisme
Bila sel tunggal bakteri bereproduksi dengan pembelahan
biner, maka secara geometrik pertambahan populasi
bakteri adalah seperti tabel di bawah ini :
Pertambahan populasi bakteri dengan pembelahan biner
2. Pembentukan Tunas
• Pertunasan adalah pembelahan yang menghasilkan
2 sel yang tidak sama besar (sel yang besar disebut
induk dan sel yang kecil disebut anak).
• Reproduksi dengan pembentukan tunas diawali
dengan pembentukan tunas yang tumbuh menjadi
cabang.
• Mikroorganisme membentuk tunas, tunas akan
melepaskan diri dan membentuk mikroorganisme
baru.
• Contoh : Fam. Streptomycetaceae
Proses pembentukan tunas pada ragi
3. Pembentukkan Filamen
• Pertumbuhan filamentus adalah pembelahan sel filamen
(sel tubulus dan panjang).
• Sel mengeluarkan serabut panjang filamen yang tidak
bercabang. Bahan kromosom kemudian masuk ke dalam
filamen. Filamen terputus beberapa bagian, tiap bagian
membentuk bakteri baru.
• Dijumpai terutama dalam keadaan abnormal.
• Contoh : Bakteri Haemophylus influenzae dibiakkan
dalam perbenihan yang basah.
REPRODUKSI SEKSUAL
 Proses reproduksi secara seksual pada mikroba
berbeda dengan eukariota lainnya.
 Dalam proses pembiakan tersebut tidak ada
penyatuan inti sel sebagaimana biasanya terjadi
pada eukariot, yang terjadi hanya berupa
pertukaran materi genetika (rekombinasi genetik).
 Pembelahan bakteri didahului oleh peleburan bahan
kromosom dari 2 bakteri, sehingga terjadi sel-sel
bakteri dengan sifat yang berasal dari kedua sel
induknya.
MUTASI
GEN
PENDAHULUAN
• Mutasi adalah perubahan pada sekuens basa
DNA.
• Perubahan pada sekuens basa DNA akan
menyebabkan perubahan pada protein yang
dikode oleh gen.
• Mutasi gen dapat bersifat menguntungkan
maupun merugikan.
Jenis - Jenis Mutasi
• Mayoritas mutasi merupakan mutasi tidak nyata atau
mutasi netral (silent mutation).
• Silent mutation merupakan perubahan sekuens basa
yang tidak menyebabkan perubahan aktivitas pada
produk yang dikode oleh gen.
• Mutasi titik (point mutation) merupakan mutasi yang
melibatkan penggantian satu pasang basa (substitusi
basa), dimana satu basa pada satu titik sekuens DNA
diganti dengan basa yang berbeda.
• Point mutation dapat menyebabkan terjadinya
nonsense mutation.
Jenis – Jenis Mutasi
• Missense mutation adalah peristiwa terbentuknya asam
amino yang berbeda dari normal pada sintesis asam amino
akibat kesalahan basa pada mutasi titik.
Contoh : sickle-cell anemia (anemia sel sabit).
• Frameshift mutation adalah peristiwa pemotongan (delesi)
atau penyisipan (insersi) satu atau beberapa pasang
nukleotida pada DNA dan menyebabkan terjadinya
pergeseran pembacaan kerangka sandi (reading frameshift),
sehingga menyebabkan perubahan asam amino.
Contoh : Huntington’s disease
Mutasi Gen – Substitusi
Mutasi Gen – Substitusi (2)
Mutasi Salah Arti
Mutasi Tanpa Arti
Mutasi Gen – Insersi dan Delesi
Delesi menyebabkan mutasi salah arti
Mutasi Gen – Insersi dan Delesi (2)
Insersi menyebabkan mutasi tanpa arti
Delesi tiga nukleotida menyebabkan mutasi salah arti
Jenis – Jenis Mutasi
Berdasarkan Penyebabnya
• Mutasi spontan diakibatkan karena kesalahan pada
replikasi DNA yang umumnya muncul tanpa
pengaruh dari bahan-bahan penyebab mutasi.
• Mutasi terinduksi disebabkan oleh mutagen , seperti
senyawa kimia dan radiasi.
BAHAN MUTAGENIK
• Asam nitrat (HNO₂)
• Analog basa nukleotida (nucleoside analog)
• Senyawa karsinogen seperti benzpiren dan
aflatoksin.
• Radiasi sinar X dan sinar gamma.
• Sinar ultraviolet (UV)  panjang gelombang paling
mutagenik adalah 260 nm.
• Mekanisme perbaikan terhadap radiasi sinar UV :
a. Light repair  dengan bantuan enzim fotoliase.
b. Dark repair (nucleotide excision repair).
TUGAS
1. Buat makalah mengenai mutasi yang
menguntungkan, beserta contoh dan
mekanismenya.
2. Buat makalah mengenai mutasi yang
merugikan, beserta contoh dan
mekanismenya.
3. Buat makalah mengenai mekanisme
perbaikan DNA.
Deadline : Senin, 11 Mei 2015 Pukul 12.00 WIB
Kirim ke email : [email protected]
TEKNOLOGI
DNA
Teknologi DNA Rekombinan berdasarkan mekanisme
yang ada pada bakteri
Lederberg dan Tatum (1946)
• Percobaan Lederberg dan Tatum (1946)
menunjukkan bakteri mempunyai mekanisme
seksual.
• Menyebabkan terbentuknya kombinasi gengen yang berasal dari dua sel yang berbeda.
• Merupakan pertukaran DNA atau gen dari
satu sel ke sel lainnya. Mekanisme seksual
pada bakteri ini tidak bersifat reproduktif
(tidak menghasilkan anak).
Mekanisme pertukaran gen dan rekombinasi
• Rekombinasi genetik mengarah pada pertukaran gen
antara dua molekul DNA untuk membentuk
kombinasi gen baru dalam kromosom.
• Transfer genetik  transfer gen secara vertikal dan
horizontal.
a. Vertikal : gen diturunkan dari satu induk kepada
keturunannya.
b. Horizontal : transfer gen antara bakteri satu dengan
bakteri lain melalui beberapa cara, yaitu
transformasi, konjugasi, dan transduksi.
Transfer Materi Genetik
1. Transformasi
• Pada proses ini, gen ditransfer dari satu bakteri ke
bakteri lain sebagai DNA telanjang dalam larutan.
• Proses transformasi dapat berlangsung dengan baik
bila sel donor & sel resipien memiliki hubungan
kekerabatan yang sangat dekat.
• Saat transformasi berlangsung, sel resipien harus
dalam keadaan kompeten (suatu kondisi fisiologis
dimana terjadi perubahan struktur pada dinding sel
& membran sel)  Sel bakteri resipien menjadi
permeabel untuk menerima molekul DNA.
Transformasi Alami
• Yang secara alami dapat melakukan transformasi yaitu
bakteri Gram positif dan Gram negatif, seperti genus
Bacillus, Haemophilus, Neisseria, dan Acinetobacter.
• Kompetensi alami
Transformasi Buatan
• Proses pembuatan sel menjadi kompeten dapat
dilakukan dengan cara merendam sel dalam larutan
CaCl. Contoh: E.coli, Salmonella, Pseudomonas.
2. Konjugasi
• Merupakan proses transfer bahan genetik dari sel
satu ke sel yang lain melalui kontak langsung.
• Konjugasi diperantarai oleh plasmid, yaitu molekul
DNA sirkular yang terdapat bebas dalam sel bakteri
dan bereplikasi secara independen (tidak tergantung
kromosom bakteri).
• Proses konjugasi pada bakteri gram positif & negatif?
• Pada bakteri gram negatif, proses konjugasi
melibatkan pili seks yang merupakan
perpanjangan dari permukaan sel donor yang
akan melekat pada permukaan sel resipien 
memperantarai kontak langsung antara sel
donor dan sel resipien.
• Pada bakteri gram positif, proses konjugasi
umumnya dalam bentuk kontak langsung
antara dinding sel donor dengan dinding sel
resipien.
Bakteri gram negatif
Bakteri gram positif
Proses konjugasi
3. Transduksi
• Merupakan proses transfer DNA dari sel donor ke
sel resipien melalui bakteriofaga (faga).
• Proses transduksi dibedakan menjadi 2, yaitu :
a. Transduksi non-spesifik (umum)  dapat
mentransfer bagian manapun dari DNA
donor.
b. Transduksi spesifik (specialized transduction)
 hanya mentransfer segmen DNA tertentu
 diperantarai oleh faga lisogenik.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Proses transduksi
Faga melekat pada sel bakteri & menyuntikkan DNA-nya.
Enzim faga mendegradasi DNA bakteri.
Sel menyintesis faga baru yg membawa DNA faga & DNA bakteri.
Sel lisis, faga lepas dari bakteri yg diinfeksinya & menginfeksi sel bakteri
baru.
Faga transduksi menyuntikkan DNA donor (gen bakteri donor).
DNA donor disisipkan ke kromosom bakteri resipien yg baru.
TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN
• Kumpulan teknik atau metode yang digunakan untuk
mengkombinasikan gen-gen secara buatan.
• (Proses: rekombinasi; Hasil: rekombinan)
• Teknologi DNA rekombinan meliputi :
a. Teknik untuk mengisolasi DNA.
b. Teknik untuk memotong DNA.
c. Teknik untuk menggabung atau menyambung DNA.
d. Teknik untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup
sehingga DNA rekombinan dapat bereplikasi dan dapat
diekspresikan.
Manfaat Teknologi DNA Rekombinan
Teknologi DNA rekombinan telah memberikan manfaat di
bidang Teknologi DNA rekombinan telah memberikan
manfaat di bidang kesehatan.
a. Insulin manusia telah diproduksi secara massal
menggunakan bakteri E.coli dan telah diperdagangkan
untuk mengobati penyakit diabetes. Contoh: Humulin R™
b. Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksi
virus hepatitis, telah diproduksi secara komersial
menggunakan S.cereviciae dalam skala industri.
Contoh: HBV
Manfaat Teknologi DNA Rekombinan
c. Hormon tumbuh manusia (Growth Hormon) diproduksi
menggunakan E.coli dan digunakan untuk mengobati
kelainan pertumbuhan (misal: cebol). Contoh: Omnitrope
Contoh Produk Rekombinan
•
•
•
•
•
•
•
Antibodi rekombinan
Protein terapeutik : insulin, interferon, albumin serum
manusia, growth hormone, antithrombin, faktor
pembekuan darah, gonadotropin manusia.
Vaksin : hepatitis B, herpes, influenza, malaria
Vaksin DNA
Terapi gen
Produk pertanian : tanaman tahan penyakit, resistensi
pestisida, bioinsektisida, fiksasi nitrogen
Produk bioremediasi : pengurai lemak/minyak,
penghilangan herbisida, pendegradasi pestisida.