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...
