Genetika mikroba

OLEH:DR. DESSY YOSWATY

GENETIKA MIKROBA

Gen

Rupa, bentuk, warna?

1. Gen dan Ekspresi GenIlmu genetika: - menganalisis keturunan (heredity) - perubahan fungsi fisiologis karakter mikroba. Unit keturunan Gen

Gen: segmen DNA (deoxyribonucleic acid) nukleotida membawa informasi karakter biokimia atau fisiologis tertentu. Contoh: resistensi terhadap antibiotik pada bakteri.

Proses reproduksi transfer informasi genetik induk ke keturunannya (tahun 1940).Jumlah material genetik Genom.Avery (1940): bakteri Pneumococcus yang non toksin toksin: menambahkan ekstrak DNA toksin.

Fungsi DNA: meneruskan informasi secara turun temurun.

DNA kromosom sel struktur DNA (sandi informasi untuk sintesis semua protein sel) informasi sel ke sel proses replikasi DNA.

RNA (ribonucleic acid) mengolah informasi yangdisandikan dalam DNA untuk sintesis protein prosestranskripsi dan tranlasi.

2. Struktur dan Replikasi DNADNA: molekul panjang seperti dua utas tali, yang saling membelit (heliks ganda).

Setiap utas heliks DNA: nukleotida bergabung (rantai polinukleotida).Nukleotida terdiri atas:a. Sebuah senyawa cincin: basa bernitrogen seperti purin (adenin, guanin), pirimidin (sitosin, timin,

urasil)b. Sebuah gugusan gula berkarbon lima: deoksiribosec. Sebuah molekul fosfat

Basa bernitrogen deoksiribose fosfat

Fungsi nukleotida:- Penyimpan informasi (DNA)- Sintesis protein (RNA)- Transfer energi (ATP, NAD).

Basa DNA C (sitosin), G (guanin), A (adenin), T (timin)

Hubungan DNA dengan komponen bermolekul rendah: gugusan fosfat dibuang nukleoside basa dan gula (2-deoksiribose).

Asam deksiribonukleatBerat molekul

menurun Nukleotide

Nukleoside Asam fosfat

Basa purin Basa pirimidin Gula (adenin, guanin) (sitosin, timin) (2-deoksiribose)

Replikasi DNA:Kromosom bakteri: sebuah molekul DNA berutasan ganda, berat molekul 2,5 x 109 dalton, jumlah pasangan basa 4 x 106, jika ditarik menjadi heliks ganda panjangnya 1,25 mm.

Konsep replikasi DNA:a. Sebelum replikasi, molekul induk punya 2 untai DNAb. Pemisahan kedua untai DNAc. Setiap untai lama sbg cetakan untuk urutan nukleotida,

terbentuk untai yang baru.d. Nukleotida baru saling tersambung membentuk tulang

belakang gula fosfat .

DNA: mampu menggandakan diri (replikasi). Sifat autokatalisis: DNA mensistesis dirinya sendiri.

Replikasi DNA: agar DNA tidak termutasi dan semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama.

Terdiri atas:a. Konservatif: dua rantai DNA lama tetap, tidak

berubah, cetakan dua rantai DNA baru. mempertahankan molekul DNA lama dan membuat molekul DNA baru.

b. Semikonservatif: dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis pada rantai DNA lama. Dua rantai DNA baru: satu rantai cetakan molekul DNA lama dan satu rantai baru hasil sintesis.

c. Dispersif: beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama sebagai cetakan sintesis rantai DNA baru. Rantai DNA lama dan baru tersebar pada rantai DNA lama dan baru. Dua molekul DNA lama dan DNA baru yang saling berselang-seling pada setiap untai.

DNA E. coli, replikasi semikonservatif oleh Watson & Crick.

3. Sintesis RNA dan ProteinRNA:a. Berutasan tunggalb. Komponen gula di nukleotide membentuk RNA: ribose, bukan deoksiribose.c. Basa bernitrogen pirimidin: urasil, bukan timin.

Biosintesis nukleotide: kinase

Nukleotide + ATP nukleotide-fosfat + ADP kinase

Nukleotide-fosfat + ATP nukleotide-difosfat + ADP

Biosintesis protein:Asam amino: pembangun protein, 20 macam asam amino.Contoh: E. coli mensintesis semua asam amino yang dibutuhkan. Bakteri asam laktat tidak mensintesis semua asam amino untuk sintesis protein.

Sel bakteri: beribu-ribu protein yang berbeda.Setiap tipe protein: urutan asam amino yang dihubungkan dengan ikatan peptide rantai panjang.

Ikatan peptide

H O H H H O H H

R C C OH + H N C R R C C N C R + H2O

NH2 C=O NH2 C=O

OH OH

Asam amino I Asam amino II Dipeptide Air

4. Rekayasa Genetika Mikroba:Gregor Mendel (1860), Austria, botaniwan: menyilang galur-galur kacang polong (warna, bentuk, ukuran, sifat) hukum dasar kebakaan/ teori Mendel (ciri gen dalam kromosom).

Charles Darwin (1860), Inggris teori evolusi: prinsip seleksi alamiah, kelangsungan hidup yang terkuat.Artinya: organisme beradaptasi terhadap perubahan lingkungan, maka dapat bertahan hidup (seperti ciri pembawaan genetis).

DNA (Deoxyribonucleic Acid): kode genetik dari suatumakhluk hidup untuk memperoleh susunan DNA yang diinginkan dan memiliki fungsi tertentuRekayasa Genetika.

Proses rekayasa genetika: isolasi dan karakterisasi enzim endonuklease restriksi untuk memotong benang ADN (plasmid) dan disambung kembali menggunakan enzim ligase.

Enzim: - enzim restriksi (pemotong plasmid/ADN) - enzim ligase (penyambung potongan ADN)

Tahap rekayasa genetika yaitu isolasi ADN, pembuatan wahana, kloning, dan produksi.

Contoh: fusi protoplasma antara sel plasma kanker dengan sel plasma normal, terbentuk sel yang hibridoma, satu tipe antibodi (monoklonal) untuk berbagai keperluan (seperti alat diagnostik, vaksin dan pengobatan).

Misal: gen insulin dari pankreas manusia, dimasukkan ke dalam sel bakteri E. coli , diekspresikan di dalamnya dan menghasilkan insulin (obat diabetes).

Kultur bakteri ini untuk memanen insulin hasil rekayasa genetika.

E. coli: organisme riset genetis (mudah dipahami pada taraf molekuler.

Bakteri Saccharophagus degradans : mengubah 1 ton

selulosa menjadi gula dalam waktu 72 jam:

etanol yang murah dan efisien. Teluk Chesapeake di Maryland, AS, Steve

Hutcheson (2006), profesor biologi sel dan genetika

molekuler dari Universitas Maryland.

Tikus hijau Tomat ungu (kanker)

Mutasi gen : perubahan rangkaian nukleotide (DNA) suatu gen bentuk lain perubahan faktor lingkungan ciri genetis baru.

Mutan: sel/organisme memperlihatkan efek mutasi.

Mutasi proses replikasi dan transkripsi.Proses mutasi rekombinasi satu sel ke sel lain.

Tahun 2007 di Great Kali River, perbatasan Nepal dan India utara. Seekor goonch panjang 1,8 meter dan 75,5 kilogram, telah bermutasi :berselera terhadap daging manusia, tumbuh raksasa.