13/04/23 04:24 AM 1

GENETIKA BAKTERI

13/04/23 04:24 AM 2

Genom Prokariota

• secara umum :

-genom prokariota < eukariota

-sirkuler (mayoritas), linier (minoritas)

-mempunyai plasmid (sebagian)

13/04/23 04:24 AM 3

Genom Prokariota

• secara umum :

-lebih padat

-tidak punya intron

-membentuk superkumparan (supercoil) :

girase DNA (topoisomerase)

13/04/23 04:24 AM 4

Ukuran Genom

• E. coli 4,64 Mb

• S. cerevisiae (yeast) 12,1 Mb

• H. sapiens (humans) 3.000 Mb

13/04/23 04:24 AM 5

Ukuran Genom

• Mus musculus (mouse) 3.300 Mb

• Oryza sativa (rice) 565 Mb

• Zea mays (maize) 5.000 Mb

13/04/23 04:24 AM 6

Glosarium

• genom : one complete copy of the genetic information in a cell (Tortora et al., 2001) ; the entire genetic complement of a living

organism (Brown, 1999)

• intron : a noncoding region within a discontinuous gene (Brown, 1999)

• exon : a coding region within a discontinuous gene (Brown, 1999)

13/04/23 04:24 AM 7

Glosarium

• Mb = Megabase pair = 1.000 kb = 1.000.000 bp

• bp = base pair = pasang basa = pb

• M = Mega = 1.000.000

• k = kilo = 1.000

13/04/23 04:24 AM 8

Suplemen

• 1 sel E. coli : 2,0 µm (p) x 1,0 µm (l)

-ukuran genom : 4,64 Mb = 4.640.000 pb

-linier → 1 mm

• prokariota : bakteri, ganggang biru

• eukariota : fungi, protozoa, nonvertebrata, vertebrata, tumbuhan

13/04/23 04:24 AM 9

Genom Escherichia coli

13/04/23 04:24 AM 10

Pengaturan Ekspresi Gen Pada Bakteri

• reaksi metabolis

-dikatalisis oleh enzim

-dibagi 2 (dua), yakni reaksi anabolis (biosintesis) & reaksi katabolis

(degradasi)

• gen → sintesis protein (antara lain enzim)

13/04/23 04:24 AM 11

Pengaturan Ekspresi Gen Pada Bakteri

• sel menghemat energi dengan cara membuat protein yang diperlukan

• 60−80 % gen → konstitutif → produk dihasilkan secara tetap, misalnya enzim

untuk glikolisis

• sisanya (20−40 %) → diatur (diregulasi) → dibuat apabila diperlukan

13/04/23 04:24 AM 12

Glosarium

•constitutive enzyme : an enzyme that is

produced continuously

13/04/23 04:24 AM 13

Pengaturan Ekspresi Gen Pada Bakteri

• terdapat 2 mekanisme, yakni

represi dan induksi

↓

transkripsi mRNA

↓

sintesis enzim dari mRNA

13/04/23 04:24 AM 14

Pengaturan Ekspresi Gen Pada Bakteri

• represi -inhibisi ekspresi gen

-menurunkan sintesis enzim ← respons terhadap kelebihan produk akhir

-dimediasi oleh protein yang disebut represor (→memblok polimerase

RNA)

13/04/23 04:24 AM 15

Pengaturan Ekspresi Gen Pada Bakteri

• induksi

-inducer → mendorong transkripsi (misalnya alolaktosa)

-inducible enzyme, misalnya*E. coli ↔ medium tanpa laktosa

→galaktosidase β (-)

* E. coli ↔ medium berisi laktosa →galaktosidase β (+)

13/04/23 04:24 AM 16

Suplemen

• polimerase RNA (RNA polymerase)

-mengatalisa transkripsi DNA untuk membentuk RNA

-inisiasi transkripsi

• galaktosidase β : laktosa → galaktosa + glukosa

13/04/23 04:24 AM 17

Model Operon Ekspresi Gen

• 1961-FranÇois Jacob & Jacques Monod-formulasi

• dasar : penelitian pada induksi enzim-enzim katabolis pada E. coli

• -galaktosidase β (Z) : laktosa → galaktosa + glukosa

-permease (Y) : transport laktosa di dalam sel

-tranasetilase (A) : metabolisme disakarida

13/04/23 04:24 AM 18

Model Operon Ekspresi Gen

• promoter (P)-promotor

-daerah dimana polimerase RNA memulai transkripsi

• operator (O)-seperti lampu lalu lintas →

menjalankan/menghentikan transkripsi gen struktural

13/04/23 04:24 AM 19

Model Operon Ekspresi Gen

• operon : P, O, Z, Y, A

• lac operon :

-gen struktural : Z, Y, A

-daerah kontrol : P, O

• regulatory gene (I)

-gen pengatur

-mengode protein represor

13/04/23 04:24 AM 20

Lac Operon

•Lihat slide berikut !

13/04/23 04:24 AM 21

13/04/23 04:24 AM 22

Mekanisme Pertukaran Genetik

• memasukkan DNA ke dalam bakteri

• ada 3 mekanisme, yaitu transformasi, transduksi,

dan konjugasi

13/04/23 04:24 AM 23

Mekanisme Pertukaran Genetik

• transformasi -beberapa bakteri secara spontan mengambil DNA dari medium dan menyisipkannya ke dalam genom

-contoh : S. pneumoniae, E. coli, H. influenzae

13/04/23 04:24 AM 24

Mekanisme Pertukaran Genetik

• transduksi

-memasukkan materi genetis ke dalam bakteri dengan memakai fage

13/04/23 04:24 AM 25

Suplemen

• fage-= bakteriofag

-virus yang menyerang bakteri

-contoh : β → C. diphtheriae ; phi X 174→ Salmonella ; Mu, λ, P1,

F1, T1, T2,T4, T7 → E. coli

13/04/23 04:24 AM 26

Mekanisme Pertukaran Genetik

• konjugasi-memerlukan kontak sel ke sel

-syarat : mempunyai plasmid konjugatif

-contoh : E. coli mempunyai plasmid F

13/04/23 04:24 AM 27

Suplemen

• plasmid

-cincin DNA kecil dalam sitoplasma

-umumnya terdapat pada bakteri

-tipe-tipe plasmid :

*resistance − resistensi terhadap antibiotika

: Rbk E. coli

13/04/23 04:24 AM 28

Suplemen

*fertility − konjugasi & transfer DNA di antara bakteri : F E.

coli

*killer − sintesis toksin yang membunuh bakteri lain : Col E.

coli (produksi colicin)

13/04/23 04:24 AM 29

Suplemen

*degradative − enzim untuk metabolisme molekul tak lazim : TOL

P. putida (metabolisme toluen)

*virulence − patogenisitas : Ti Agrobacterium tumifaciens (→

crown gall disease pada tumbuhan dikotil)

13/04/23 04:24 AM 30

Mutasi

• → mutan

• mutasi spontan

-jarang

-1 : 106−109 pembelahan sel

-↑ ← mutagen

13/04/23 04:24 AM 31

Mutasi

• berbagai jenis mutasi

-urutan asli (wild type) : GAA (glu) GGU (gly) UAC (tyr) AUU (ile) ACU (thr)

-substitusi basa : GAA (glu) GGU (gly) AAC (asn) AUU (ile) ACU (thr)

-delesi : GAA (glu) GGU (gly) ↓ ACA (thr) UUA (leu) CU

13/04/23 04:24 AM 32

Mutasi

-insersi : GAA (glu) GGU (gly) AUA (ile) CAU (his) UAC (tyr) U

-duplikasi : GAA (glu) GGU (gly) GGU (gly) GGU (gly) UAC (tyr)

-perubahan menjadi kodon terminasi : GAA

(glu) GGu (gly) UAA (kodon terminasi) AUU ACU

13/04/23 04:24 AM 33

Suplemen

•AUG Met/Start

•UAA Stop

•UAG Stop

•UGA (Stop)

13/04/23 04:24 AM 34

Glosarium

• mutation : any change in the nitrogenous base sequence of DNA

• mutation rate : the probability that a gene will mutate each time a cell

divides

• mutagen : an agent in the enviroment that brings about mutations

13/04/23 04:24 AM 35

Replikasi DNA Bakteri

•Lihat slide berikut !

13/04/23 04:24 AM 36