Bahan biologi molekuler mata kuliah bidang farmasi

1. GENETIKA MIKROBA
FARMASI – FMIPA, UHAMKA
2011
Hayati
1

2. Genetika mikroba
A. Kromosom dan plasmid
B. Transfer genetik
2

3. Kromosom & Plasmid
KROMOSOM
 Kromosom Bakteri berjumlah satu
 Berbentuk Bulat
 Terdapat di Sitoplasma (tidak mempunyai Inti sel)
Kromosom
PLASMID
 Ekstra kromosomal Bakteri
 Berbentuk Bulat
 Mempunyai kemampuan replikasi otonom
3

4. Kromosom & Plasmid
4

5. Kromosom & Plasmid
5

6. Transfer Genetik
 Transfer Gen dapat didefinisikan sebagai pertukaran
materi genetik dari satu organisme kepada
organisme yang lain
 Mekanisme rekombinasi genetik pada bakteri:
1. Transformasi
2. Transduksi
3. Konjugasi
6

7. Transformasi
Proses perpindahan materi genetik dari bakteri yang telah mati & DNA nya
terdegradasi, masuk ke dalam sel bakteri lain (umumnya satu spesies), lalu
terintegrasi dalam genom nya sehingga menjadi bakteri rekombinan.
1. Suatu bakteri mati & terdegradasi
2. Sebuah fragmen DNA dari bakteri
donor yang telah mati, akan
berikatan dengan suatu protein
pengikat DNA (DNA binding
proteins) yang ada di dinding sel
kompeten (bakteri resipien).
Transformasi Animation
7

8. Transduksi
 Proses perpindahan materi genetik dari satu sel bakteri ke bakteri lain
dengan perantara Virus (Bakteriofaga)
 Bakteriofaga adalah Virus yang menginfeksi Bakteri, contoh: Faga T4
dan Faga Lambda (keduanya menginfeksi E.coli)
 Transduksi dibedakan menjadi 2 tipe:
1. Transduksi Umum (Generalized Transd.): seluruh gen dari bakteri dapat
dipindahkan pada sel bakteri lainnya, karena seluruh kromosom bakteri
donor dirombak dan dipacking dalam faga. Seluruh komponen genetik
dalam faga akan ditransfer pada genom bakteri resipien
2. Transduksi Khusus (Specialized Transd.): hanya gen tertentu saja dari
bakteri donor yang ditransfer ke genom bakteri resipien
8

9. Transduksi Umum
Terjadi pada Faga Litik,
1. Bacteriofag litik menempel pada
bakteri yang suseptibel.
2. Genom bakteriofag masuk ke
dalam sel bakteri dan menguasai
mesin metabolisme sel utk
membentuk komponen
bakteriofag & enzimnya.
3. Komponen kepala bakteriofag
atau kapsid akan dibentuk dengan
memasukkan genom virus dan
bakteri
4. Bakteriofag released.
5. Bakteriofag tsb akan menempel
pada bakteri resipien lainnya.
6. Proses terjadi lagi. 9

10. Transduksi Khusus
Terjadi pada Faga Lisogenik 1. Faga menempel dan menginjeksikan
genomnya
2. Genom faga dimasukkan ke dalam
genom bakteri shg membentuk Profaga
3. Kadang2 saat spontaneous induction,
suatu bagian kecil DNA bakteri donor
terbawa pada genom Faga yang akan
tetap tertinggal dalam genom bakteri
resipien.
4. Replikasi Faga, kadang genom bakteri
resipien terbawa dalam genom faga
5. Faga yang baru akan menempel pada sel
bakteri lain dan proses berulang lagi
6. Genom faga yang mengandung suatu
bagian DNA bakteri donor, akan
diinsersikan ke dalam genom bakteri
resipien 10

11. Konjugasi 1. Bakteri F+ (male) mempunyai plasmid
F+ yang mengkodekan pili seksual (sbg
donor gen).
1. Konjugasi F+ 2. Pili akan menempel pada sel bakteri F-
(female) sebagai bakteri resipien. Satu
utas plasmid F+ akan lepas.
3. Pili akan menjadi jembatan antara dua
bakteri F+ dan F-. Plasmid (dari donor)
akan melewati pili seksual untuk masuk
ke sel resipien.
4. Kedua bakteri akan membentuk utas
komplementernya sehingga kedua
bakteri sekarang mempunyai plasmid
F+ plasmid (keudanya menjadi F+
(male) yang mampu membentuk pili
seksual.
5. Tidak terjadi donor DNA kromosomal.
Konjugasi F+ Animation
11

12. Konjugasi 1. Pada bakteri F+, plasmid F+ masuk ke
kromosom sehingga menjadi bakteri
Hfr male.
2. Bakteri F+ membentuk pili seksual,
2. Konjugasi Hfr (High menempel pada bakteri F- (female)
frequency recombinant) sebagai resipien. Salah satu pita DNA
kromosom yang telah mengandung
insert F+ plasmid lepas
3. Pili menjadi jembatan bagi 2 bakteri
tsb, melewatkan kromosom donor
kepada resipien. Sesaat kromosom
telah masuk ke dalam sel resipien, pili
putus, sehingga hanya sebagian kecil
DNA donor yang masuk dalam sel
resipien.
4. Masing2 bakteri (donor & resipien)
membuat komplementer pita DNA dan
terintegrasi dalam kromosom.
5. Bakteri donor tetap sebagai Hfr, bakteri
resipien tetap sebagai F-. 12

13. Konjugasi 1. Bertindak sebagai donor genetik
adalah bakteri yang mempunyai
plasmid R (sifat resisten thd
beberapa jenis antibiotik) dan
3. Konjugasi R plasmid dapat membentuk pili seksual.
2. Pili akan menempel pada sel
bakteri resipien (F- female),
membentuk suatu jenbatan
penghubung. Salah satu utas
plasmid R lepas.
3. Pita plasmid akan melewati pili
untuk masuk ke dalam sel bakteri
resipien.
4. Kedua bakteri sama-sama
membuat pita komplementer dari
plasmid R, sehingga keduanya
mampu membentuk pili dan
bersifat resisten thd antibiotik.
13

14. Plasmid pBR322
14

15. Plasmid pUC18/19
15