Teori Fisiologi Mikroba "Proses genetika mikroba" by Bu Nani Radiastuti M.Si

GENETIKA MIKROBA

PERPINDAHAN DNA PADA BAKTERI Beberapa cara pertukaran bahan genetika (DNA) antar sel a. Transformasi b. Transduksi c. konjugasi 





sel eukarotik, rekombinasi gen proses seksuil meiosis Transformasi, Transduksi dan konjugasi pada bakteri berbeda dgn sel eukariotik tidak ada persamaan inti hanya sebagian DNA dari sel donor yang dipindahkan ke sel penerima DNA sel donor & DNA sel penerima eksogenot

endogenot

genom

Konjugasi 





Perpindahan DNA dari DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel Selama konyugasi sel donor (sel jantan) kontak langsung (DNA dipindahkan) dengan sel penerima (sel betina) Transfer DNA melalui pili seks yang dimiliki sel jantan (sel betina tidak mempunyai pili)







Faktor kelamin mengandung gen yang mengontrol pembentukan protein tertentu pada permukaan sel donor yang menjadi pilus kelamin (Sex pili) pilus F melekat pada sel penerima dan DNA dipindahkan. DNA dari sel jantan dipindahkan ke sel betina secara replikasi, dan setelah konjugasi selesai kedua sel berpisah dan jumlah sel tidak bertambah

gbr

Transformasi 





Transformasi adalah pemindahan sifat-sifat dari satu mikroba ke mikroba lain melalui bagian dari DNA tertentu dari mikroba yang pertama Dapat merupakan pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan sekelilingnya. DNA yang berada disekitar bakteri (DNA asing) dapat berupa potongan DNA atau fragmen DNA yang berasal dari sel bakteri lainnya.



Masuknya DNA ini dapat terjadi secara alami



transformasi dapat dibuat secara buatan



Ditemukan pada mulanya Streptococcus pneumoniae Haemophilus, Neisseria, Rhizobium & Bacillus

Transformasi dapat berjalan dengn baik bila Transformasi terjadi dlm kerabat dekat  Sel resipien dalam keadaan kompeten yaitu suatu keadaan khusus terjadi perubahan struktur dinding dan membran sel (dpt dilakukan dgn cara merendam dlm CaCL) 

transformasi

Transduksi 









Transduksi DNA sel donor dipindahkan ke sel donor ke sel penerima dengan perantara virus (bakteriofage) Bakteriofag yang menimbulkan lisis Bakteriofag yang menimbulkan lisogenik virulen (temperate bakteriofag)

bakteriofag virulen bakteriofag non

bakteriofag non virulen sangat penting karena mampu memindahkan DNA dan bersatu dengan DNA sel inangnya inan gnya Ex: Salmonella

Transduksi a. non spesifik (umum) proses transduksi yang dapat mentransfer bagian manapun dari DNA virus b. Spesifik hanya mentransfer bagian tertentu saja (diperantarai oleh fag lisogenik) 

Transduksi khusus

TRANSPOSON 







Transposon digunakan sebagai alat untuk melakukan mutagenesis dan untuk menyisipkan penanda Ex; adanya ketidak seragaman atau variasi warna jagung disebabkan adanya bagian dari kromosom yang berpindah-pindah tempat. Bagian kromosom tersebut pindah dari satu bagian kebagian lain pada kromosom yang sama atau pindah kebagian kromosom lain. Bagian kromosom yang berpindah ini disebut transposon transposon adalah DNA yang dengan sendirinya dapat berpindah-pindah tempat atau berpindah posisi.









dapat berpindah dari satu DNA ke DNA lain atau dari satu kromosom ke kromosom lain Elemen loncatan dapat ditemukan berbagai jenis tanaman, cendawan, bakteri Jenisnya bermacam macam : ukuran/ panjangnya, gen-gen yang dikandung, cara berpindahnya Transposon dapat digunakan untuk melakukan mutagenesis atau untuk menandai gen, melacak keberadaan gen, menemukan letak gen dalam kromosom

MUTAGENESIS 



Mutasi adalah perubahan spontan pada gen suatu mahluk hidup/bakteri yang diturunkan ke generasi berikutnya Ex: koloni bakteri Serratia marcescens  yang  yang berwarna putih diantara koloni bakteri berwarna Merah Mutasi ≠modifikasi

 Ada dua macam muatsi : 1. mutasi selektif 2. mutasi tidak selektif 



Mutasi selektif bakteri.

mutasi yang menguntungkan bagi kelangsungan hidup

Mutasi ini terjadi pada lingkungan tertentu yang pertumbuhan sel induknya

tidak memungkinkan

ex: mutan resisten antibiotika (disebut sbg mutan buatan)

Mutasi tidak selektif mutasi yang tidak mempunyai mempuny ai sifat yang lebih menguntungkan atau Merugikan dibandingkan dengan pertumbuhan sel induknya Ex: koloni bakteri Serratia marcescens  yang  yang berwarna putih yang terjadi secara alami





Sel yang mengalami mutasi (mutan) mengalami perubahan urutan nukleotida dari DNA nya. Perubahan ini akan mempengaruhi sebagian dari aktivitas sel ( susunan asam amino dari polipeptida). Setiap mutasi merupakan hasil dari perubahan gen yang dapat menyebabkan perubahan sifat dan perubahan morfologi dari mikroba



Ditinjau dari perubahan nukleotida atau basa DNA maka dapat dikenal macam-macam perubahan : - Mutasi titik (Point muatnt) - Pertukaran (Replecement) - Pengurangan (Deletion) - Pengisian (Insertion) - Pembalikan (Invertion)



 

Mutasi dapat terjadi karena adanya faktor-faktor luar (secara buatan) mutagen Ex : analog basa DNA, radiasi, sinar X, sinar ultraviolet, asam nitrit, pewarna akridin dll Prosesnya mutagenesis Jumlah mutan yang terbentuk tiap generasi tiap unit populasi kecepatan mutasi Ex: kecepatan muatsi  –1 x 108 menjadi 2 x 10 8 akan dihasilkan satu mutan

Plasmid dan kromosom bakteri



  



Plasmid merupakan elemen dNA ekstrakromosomal yang bereplikasi secara independen dan mengandung DNA untai ganda berbentuk sirkulair dengan ukuran yang kecil (1-5% ukuran kromosom bakteri) Ex: plasmid resistensi plasmid pengkode bakteriosin (E.coli  (kolisin),  (kolisin), Bacillus  (magasin) megaterium  (magasin)  plasmid faktor virulensi (toksin antraks dr B.antharcis , neurotoksin dr Clostridium tetani , eksfoliatif dr S.aureus )

Plasmid

REKOMBINASI 







Proses rekombinasi secara alami dapat terjadi sehingga gen dapat berpindah dari satu organisme ke organisme lain yang berkerabat dekat. Teknik molekuler perpindahan gen dapat terjadi antar organisme yang tidak berkerabat dekat. ex; gen manusia dipindahkan ke gen bakteri Teknik DNA rekombinan teknik penggabungan dua molekul DNA yang berasal dari sumber yang berbeda. Pertukaran gen antara dua molekul DNA utk membentuk kombinasi gen baru dlm kromosom DNA rekombinan gabungan antara vektor (yang dapat replikasi) dan DNA asing (gen dari suatu mahluk hidup)





 Vektor sebagai pembawa DNA DNA asing yang akan dimasukkan ke organisme lain. Teknik-teknik rekombinan yang dapat dilakukan : Teknik untuk isolasi DNA Teknik untuk memotong DNA Teknik untuk menyambung DNA Teknik untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup

Contoh teknik rekombinan: a. Pembuatan insulin b. Kapas transgenik

gbr

 











Untuk membuat DNA rekombinan diperlukan : Enzim restrikssi /endonuklease sebagai pemotong molekul DNA contoh : Pst 1, Enzim DNA ligase berfungsi sebagai menggabungkan molekul DNA yang sudah dipotong ke molekul DNA lain Plasmid vektor untuk mengklon gen Contoh: pBR322 (mengandung gen penyandi resistensi ampisilin & tetrasiklin) pUC 118, pUC 119 (mengandung gen Lac Z) Transposon

sebagai alat utk mutagenesis dan utk menyisipkan penanda

Pustaka Genom diklonkan Pelacak DNA/RNA

digunakan utk menyimpan gen / fragmen DNA yang telah utk melacak DNA atau fragmen DNA yg diinginkan (southern blotting)