Recommended
More Related Content
Similar to Mikroba Genetika
Similar to Mikroba Genetika (20)
Mikroba Genetika
- 1. GENETIKA MIKROBA GENETIKA MIKROBA dr. dr. Fauzia Fauzia Andrini Andrini M.Kes M.Kes Bagian Bagian Mikrobiologi Mikrobiologi / Unit / Unit Ketrampilan Ketrampilan Medik Medik FK UR FK UR
- 2. Pendahuluan Pendahuluan GENETIKA GENETIKA suatu suatu proses proses hereditas hereditas dan dan variasi variasi, , merupakan merupakan titik titik awal awal dari dari semua semua macam macam alur alur , , fungsi fungsi dan dan struktur struktur selular selular. . APA YG DIPELAJARI DALAM GENETIKA ? APA YG DIPELAJARI DALAM GENETIKA ? Kemampuan Kemampuan suatu suatu mikroorganisme mikroorganisme untuk untuk memelihara memelihara viabilitas viabilitas, , beradaptasi beradaptasi, , bermultiplikasi bermultiplikasi, , dan dan menyebabkan menyebabkan penyakit penyakit
- 3. Pendahuluan Pendahuluan ASPEK BESAR YG DIPELAJARI DALAM ASPEK BESAR YG DIPELAJARI DALAM GENETIKA MIKROBA : GENETIKA MIKROBA : struktur struktur dan dan organisasi organisasi dari dari material material genetik genetik replikasi replikasi dan dan ekspresi ekspresi dari dari informasi informasi genetik genetik mekanisme mekanisme dimana dimana informasi informasi genetik genetik mengalami mengalami perubahan perubahan. .
- 4. Struktur Struktur & & Organisasi Organisasi Asam Asam Nukleat Nukleat Informasi Informasi herediter herediter diberikan diberikan oleh oleh asam asam nukleat nukleat deoxyribonucleic acid (DNA) deoxyribonucleic acid (DNA) & & ribonucleic acid ribonucleic acid (RNA) (RNA) Nukleotida Nukleotida tdd tdd : : gula gula ( (pentosa pentosa = = deoksiribosa deoksiribosa), ), basa basa, , gugus gugus fosfat fosfat Nukleotida Nukleotida terikat terikat satu satu sama lain sama lain melalui melalui ikatan ikatan fosfodiester fosfodiester DNA DNA polimer polimer linier linier panjang panjang yg yg tdd tdd nukleotida nukleotida Komponen Komponen basanya basanya : : basa basa purin purin ( (adenin adenin = A, = A, guanin guanin = = G) & G) & basa basa pirimidin pirimidin ( (cytosin cytosin = C, = C, timin timin = T), = T), diikat diikat oleh oleh ikatan ikatan hidrogen hidrogen pada pada bagian bagian tengah tengah molekul molekul Tulang Tulang punggung punggung ( (backbone backbone) ) molekul molekul DNA DNA tdd tdd : : gugus gugus fosfat fosfat dan dan gula gula yang yang letaknya letaknya bergantian bergantian, , dan dan satu satu basa basa yang yang melekat melekat pada pada molekul molekul gula gula
- 5. Struktur Struktur DNA DNA Molekul Molekul DNA DNA biasanya biasanya untai untai ganda ganda ( (double double helix), helix), di di setiap setiap untainya untainya mempunyai mempunyai terminus terminus hidroksil hidroksil 5 5 ‘ ‘ dan dan 3 3 ‘ ‘ Dua Dua untai untai berjalan berjalan anti anti pararel pararel t terminus 5 erminus 5 ‘ ‘ berlawanan berlawanan dengan dengan terminus 3 terminus 3 ‘ ‘ pada pada untai untai yang lain yang lain Basa Basa adenin adenin selalu selalu berikatan berikatan melalui melalui dua dua ikatan ikatan hidrogen hidrogen dengan dengan basa basa timin timin pada pada untai untai yang lain yang lain Basa Basa guanin guanin selalu selalu berikatan berikatan dengan dengan tiga tiga ikatan ikatan hidrogen hidrogen dengan dengan basa basa cytosin cytosin pada pada untai untai yang yang lain lain DNA DNA mempunyai mempunyai struktur struktur unik unik yang yang disebut disebut “ “tangga tangga berpilin berpilin” ” ( (twisted ladder twisted ladder) )
- 6. Struktur Struktur RNA RNA RNA RNA jarang jarang berbentuk berbentuk untai untai ganda ganda Tipe Tipe RNA yang RNA yang berperan berperan penting penting dalam dalam ekspresi ekspresi gen gen : : mRNA ( mRNA (messenger messenger RNA) RNA) tRNA tRNA ( (transfer transfer RNA) RNA) rRNA rRNA ( (ribosomal ribosomal RNA) RNA)
- 8. Struktur Struktur molekuler molekuler asam asam nukleat nukleat (DNA & RNA ) (DNA & RNA )
- 9. Gen & Gen & Kode Kode Genetik Genetik GEN GEN Urutan Urutan DNA yang DNA yang memberikan memberikan kode kode untuk untuk produk produk spesifik spesifik (RNA (RNA atau atau protein) protein) GENOM GENOM Keseluruhan Keseluruhan gen gen pada pada suatu suatu organisme organisme Ukuran Ukuran gen gen : : dinyatakan dinyatakan dalam dalam base pairs base pairs ( (bp bp) ; ) ; kilobase kilobase & & megabases megabases
- 10. Kromosom Kromosom Kromosom Kromosom organisasi organisasi dari dari suatu suatu genom genom Sel Sel eukariotik eukariotik diploid diploid : : sepasang sepasang pada pada setiap setiap kromosom kromosom shg shg mempunyai mempunyai dua dua copy copy pada pada setiap setiap gen gen ( (satu satu copy copy : : gen gen ( (alel alel) ) sbg sbg protein ( protein (dominan dominan), copy lain ), copy lain tidak tidak diekspresikan diekspresikan ( (resesif resesif) ) Pada Pada sel sel haploid haploid ( (sel sel prokariot prokariot) ) kromosom kromosom tunggal tunggal & & tidak tidak berpasangan berpasangan
- 11. Elemen Elemen Non Non Kromosomal Kromosomal Unik Unik pd pd bakteri bakteri, , terdapat terdapat gen gen di di luar luar kromosom kromosom plasmid plasmid dan dan transposable elements transposable elements Plasmid Plasmid DNA DNA double stranded double stranded kecil kecil, , sirkular sirkular, , 1 1- -2 kb 2 kb - - 1 1 megabase megabase. . banyak banyak pd pd bakteri bakteri, , yeast yeast dan dan jamur jamur. . Jumlah Jumlah plasmid plasmid macam macam- -macam macam Gen pd plasmid Gen pd plasmid mengkode mengkode transfer transfer antara antara sel sel- - sel sel bakteri bakteri, , komponen komponen resistensi resistensi terhadap terhadap antibiotika antibiotika tertentu tertentu
- 12. Konjugasi Konjugasi : Transfer Gen : Transfer Gen Kromosom Kromosom / Plasmid / Plasmid
- 13. Elemen Elemen Non Non Kromosomal Kromosomal Transposable elements Transposable elements (TE) (TE) DNA yang DNA yang dapat dapat jump jump (transpose) (transpose) dari dari satu satu situs situs molekul molekul DNA DNA ke ke situs situs lain lain di di dalam dalam suatu suatu sel sel insertion sequences insertion sequences jumping genes jumping genes yg yg plg plg kecil kecil & & plg plg sederhana sederhana Transposon Transposon lebih lebih besar besar & & kompleks kompleks, , mengkode mengkode gen gen yg yg multipel multipel
- 14. Transposisi Transposisi : : Insertion sequences & Insertion sequences & transposon transposon
- 16. Replikasi Replikasi & & Ekspresi Ekspresi dlm dlm Informasi Informasi Genetik Genetik REPLIKASI REPLIKASI 1 1 molekul molekul DNA DNA untai untai ganda ganda menghasilkan menghasilkan 2 2 molekul molekul DNA DNA (1 (1 untai untai lama & 1 lama & 1 untai untai baru baru) ) Pelepasan Pelepasan ikatan ikatan / / relaksasi relaksasi supercoiled supercoiled kromosom kromosom Pemisahan Pemisahan kedua kedua untai untai dari dari DNA DNA induk induk masing masing- - masing masing untai untai sbg sbg templat templat untuk untuk sintesis sintesis DNA DNA baru baru Sintesis Sintesis untai untai DNA DNA baru baru Akhir Akhir / / terminasi terminasi replikasi replikasi dengan dengan pelepasan pelepasan dua dua kromosom kromosom identik,masing identik,masing- -masing masing membawa membawa untai untai baru baru untuk untuk sel sel anak anak
- 17. Replikasi Replikasi Bagian Bagian dimana dimana proses proses replikasi replikasi dimulai dimulai ori ori ( (origin of replication origin of replication) ) Bagian Bagian yang yang aktif aktif bereplikasi bereplikasi garpu garpu replikasi replikasi, , bergerak bergerak dgn dgn arah arah berlawanan berlawanan ( (directional) directional) dgn dgn arah arah 5 5’ ’ ke ke 3 3 ‘ ‘ Kofaktor Kofaktor & & enzim enzim : : DNA DNA polimerase polimerase, , ligase ligase dll dll
- 19. Replikasi Replikasi Sintesis Sintesis untai untai DNA DNA baru baru hanya hanya dari dari arah arah 5 5 ‘ ‘ ke ke 3 3’ ’, , tetapi tetapi DNA anti DNA anti pararel pararel 1 kali 1 kali sintesis sintesis primer , primer , dilanjutkan dilanjutkan polimerisasi polimerisasi DNA DNA leading strand leading strand Sintesis Sintesis primer primer berkali berkali- - kali, kali, polimerisasi polimerisasi DNA DNA shg shg dihasilkan dihasilkan fragmen fragmen DNA DNA ( (Fragmen Fragmen Okazaki) Okazaki) yg yg akan akan disambungkan disambungkan oleh oleh enzim enzim ligase ligase lagging lagging strand strand
- 21. Ekspresi Ekspresi Informasi Informasi Genetik Genetik Ekspresi Ekspresi gen gen proses proses mengkode mengkode informasi informasi pada pada elemen elemen genetik genetik ( (kromosom kromosom, plasmid, , plasmid, transposon transposon) ) menghasilkan menghasilkan produk produk biokimia biokimia Proses Proses ini ini dibentuk dibentuk oleh oleh transkripsi transkripsi dan dan translasi translasi
- 22. Transkripsi Transkripsi Transkripsi Transkripsi merubah merubah urutan urutan basa basa DNA DNA pada pada gen gen ( (kode kode genetik genetik) ) ke ke molekul molekul RNA RNA messenger messenger (mRNA) yang (mRNA) yang komplementer komplementer dengan dengan urutan urutan DNA DNA RNA RNA polimerase polimerase enzim enzim untuk untuk mengkatalisis mengkatalisis proses proses transkripsi transkripsi RNA RNA polimerase polimerase bersama bersama- -sama sama dengan dengan faktor faktor sigma sigma ( (holoenzim holoenzim) ) b berjalan erjalan sepanjang sepanjang molekul molekul DNA DNA sampai sampai menemukan menemukan lokasi lokasi awal awal transkripsi transkripsi Fungsi Fungsi faktor faktor sigma sigma membantu membantu RNA RNA polimerase polimerase untuk untuk mengenali mengenali suatu suatu urutan urutan tertentu tertentu pada pada molekul molekul DNA yang DNA yang menandai menandai tempat tempat awal awal transkripsi transkripsi yang yang dikenal dikenal sebagai sebagai promoter promoter Inisiasi Inisiasi transkripsi transkripsi faktor faktor sigma sigma terlepas terlepas dari dari RNA RNA polimerase polimerase transkripsi transkripsi berlangsung berlangsung terus terus sampai sampai mencapai mencapai suatu suatu daerah daerah pada pada akhir akhir gen gen (terminator) (terminator)
- 25. Translasi Translasi Proses Proses translasi translasi berlangsung berlangsung di di ribosom ribosom, , proses proses sintesis sintesis protein protein berdasarkan berdasarkan informasi informasi pada pada mRNA mRNA Ribosom Ribosom tdd tdd 2 subunit, 2 subunit, yaitu yaitu subunit subunit besar besar ( (large large subunit subunit) ) dan dan subunit subunit kecil kecil ( (small subunit small subunit) ) Ribosom Ribosom prokariot prokariot terdiri terdiri atas atas subunit 30S subunit 30S dan dan 50S 50S Ribosom Ribosom eukariot eukariot terdiri terdiri dari dari subunit 40S subunit 40S dan dan 60S 60S
- 26. Translasi Translasi Inisiasi Inisiasi, , elongasi elongasi, , dan dan terminasi terminasi Inisiasi Inisiasi komponen komponen prokariot prokariot : : kodon kodon inisiasi inisiasi (AUG), (AUG), formylmethionine formylmethionine tRNA tRNA ( (fMET fMET- -tRNA tRNA), subunit 30S ), subunit 30S dan dan 50S, 50S, dan dan GTP . GTP . tRNA tRNA inisiator inisiator yang yang membawa membawa anti anti kodon kodon CAU CAU akan akan menempati menempati situs situs P P pada pada ribosom ribosom Elongasi Elongasi tRNA tRNA kedua kedua membawa membawa anti anti kodon kodon untuk untuk kodon kodon kedua kedua memasuki memasuki situs situs A A pada pada ribosom ribosom Asam Asam amino yang amino yang dibawa dibawa oleh oleh tRNA tRNA kedua kedua membentuk membentuk ikatan ikatan peptida peptida dengan dengan asam asam amino amino pertama pertama tRNA tRNA bertranslokasi bertranslokasi dari dari situs situs A A ke ke situs situs P, P, lalu lalu dilepaskan dilepaskan melalui melalui situs situs E E situs situs A A kosong kosong situs situs A A terisi terisi kodon kodon untuk untuk asam asam amino amino berikutnya berikutnya dst dst Terminasi Terminasi Akhir Akhir proses proses elongasi elongasi, , dicapainya dicapainya suatu suatu kodon kodon (UAG, UAA, UGA) yang (UAG, UAA, UGA) yang tidak tidak dikenali dikenali oleh oleh anti anti kodon kodon yang yang dibawa dibawa oleh oleh tRNA tRNA sinyal sinyal penghentian penghentian translasi translasi Kedua Kedua subunit subunit ribosom ribosom akan akan berdisosiasi berdisosiasi polipeptida polipeptida dibebaskan dibebaskan dari dari tRNAnya tRNAnya
- 30. Dogma Dogma Sentral Sentral Mula2 Mula2 oleh oleh Crick (1957) Crick (1957) : : Informasi Informasi genetik genetik yg yg dibawa dibawa DNA ( DNA (kode kode genetik genetik) ) ditranskripsikan ditranskripsikan ke ke “ “bahasa bahasa” ” RNA RNA mRNA + mRNA + Ribosom Ribosom translasi translasi protein protein Amandemen Amandemen Dogma Dogma Sentral Sentral Tidak Tidak 1 1 arah arah : : Virus : Info Virus : Info genetik genetik pd RNA pd RNA konversi konversi ke ke DNA DNA oleh oleh enzim enzim reverse transcriptase. reverse transcriptase. Contoh Contoh pd retrovirus pd retrovirus yg yg tdd tdd Human T Human T- -lymphotropic lymphotropic virus (HTLV) virus (HTLV) dan dan Human Human immunodeficiency virus type 1 & 2 (HIV 1 immunodeficiency virus type 1 & 2 (HIV 1- -2) 2) Transposable genetic elements Transposable genetic elements Eukariot Eukariot dikenal dikenal Splicing RNA : pd mRNA Splicing RNA : pd mRNA dikenal dikenal exon exon ( (mengkode mengkode protein) protein) dan dan intron intron ( (tidak tidak mengkode mengkode protein) protein)
- 31. Perubahan Perubahan Genetik Genetik Eukariot Eukariot reproduksi reproduksi seksual seksual yang yang menyebabkan menyebabkan pencampuran pencampuran genom genom pada pada perubahan perubahan genetik genetik Prokariot Prokariot ( (Bakteri Bakteri) ) Multiplikasi Multiplikasi dg dg pembelahan pembelahan sel sel sederhana sederhana ( (setiap setiap sel sel anak anak menerima menerima seluruh seluruh komplemen komplemen genetik genetik yang yang identik identik dengan dengan sel sel induk induk) ) shg shg tidak tidak dpt dpt tjd tjd pencampuran pencampuran Bakteri Bakteri sejak sejak dulu dulu selalu selalu melakukan melakukan evolusi evolusi Mekanisme Mekanisme : : mutasi mutasi, , genetika genetika rekombinan rekombinan, & , & pergantian pergantian gen gen antara antara bakteri bakteri dengan dengan atau atau tanpa tanpa proses proses rekombinasi rekombinasi. .
- 32. Mutasi Mutasi Mutan Mutan : : organisme organisme yang yang berbeda berbeda secara secara genetik genetik dari dari tipe tipe yang yang sering sering ditemukan ditemukan di di alam alam ( (wild type wild type). ). Urutan Urutan dapat dapat berbeda berbeda pd pd genotipenya genotipenya ( (urutan urutan DNA) DNA) atau atau fenotipe fenotipe Mutasi Mutasi dapat dapat terjadi terjadi secara secara spontan spontan Tipe Tipe mutasi mutasi : : Wild Type Wild Type GAA GGU UAC AUU ACU GAA GGU UAC AUU ACU Glu Glu gly gly tyr tyr ile ile thr thr - - Subtitusi Subtitusi basa basaGAA GGU GAA GGU A AAC AUU ACU AC AUU ACU Glu Glu gly gly asp asp ile ile thr thr U U mjd mjd A A mengkode mengkode tirosin tirosin menjadi menjadi aspargin aspargin - - Delesi Delesi GAA GGU *ACA UUA CU GAA GGU *ACA UUA CU Glu Glu gly gly thr thr leu leu Satu Satu dari dari U U delesi delesi perubahan perubahan pada pada asam asam amino yang amino yang dikode dikode selanjutnya selanjutnya
- 33. Mutasi Mutasi - - Insersi Insersi GAA GGU GAA GGU A AUA CAU UAC U UA CAU UAC U Glu Glu gly gly lie his lie his tyr tyr A A insersi insersi perubahan perubahan urutan urutan asam asam amino yang amino yang dikode dikode selanjutnya selanjutnya - - Duplikasi Duplikasi GAA GGU GAA GGU GGU GGU GGU GGU UAC UAC Glu Glu gly gly gly gly gly gly tyr tyr Kodon Kodon GGU GGU mengalami mengalami duplikasi duplikasi tiga tiga kali. kali. - - Perubahan Perubahan pada pada GAA GGU UA GAA GGU UAA A AUU ACU AUU ACU Kodon Kodon terminasi terminasi glu glu gly gly ( (kodon kodon terminasi terminasi) ) Perubahan Perubahan pada pada C C pada pada kodon kodon UAC UAC akan akan merubah merubah kodon kodon terminasi terminasi menjadi menjadi pada pada kodon kodon UAA. UAA. Sintesis Sintesis peptide peptide akan akan berhenti berhenti pada pada bagian bagian ini ini
- 34. Pertukaran Pertukaran atau atau Transfer Gen Transfer Gen
- 35. TRANSFORMASI TRANSFORMASI Sel resipien mengambil DNA bebas yang Sel resipien mengambil DNA bebas yang dilepaskan ke lingkungan ketika sel bakteri lain dilepaskan ke lingkungan ketika sel bakteri lain (donor) mati dan mengalami lisis (donor) mati dan mengalami lisis DNA bebas DNA bebas terdapat dalam bentuk fragmen akan diambil terdapat dalam bentuk fragmen akan diambil oleh bakteri tertentu oleh bakteri tertentu transformasi transformasi Genus Genus Haemophiluus, Streptococcus, Haemophiluus, Streptococcus, dan dan Neisseria Neisseria DNA donor (untai tunggal) memasuki sel DNA donor (untai tunggal) memasuki sel resipien resipien rekombinan dengan DNA resipien rekombinan dengan DNA resipien homolog homolog Berperan penting Berperan penting resistensi antibiotika resistensi antibiotika
- 36. TRANSDUKSI TRANSDUKSI DNA dari dua bakteri masuk ke dalam sel DNA dari dua bakteri masuk ke dalam sel bersama bersama- -sama untuk berekombinasi. sama untuk berekombinasi. Dimediasi oleh Dimediasi oleh bakteriofaga bakteriofaga Virus mengandung DNA nya sendiri dan Virus mengandung DNA nya sendiri dan bagian DNA bakteri donor bagian DNA bakteri donor
- 38. KONYUGASI KONYUGASI Terjadi antara dua sel hidup, melibatkan kontak Terjadi antara dua sel hidup, melibatkan kontak sel dengan sel,dan membutuhkan mobilisasi dari sel dengan sel,dan membutuhkan mobilisasi dari kromosom bakteri donor kromosom bakteri donor Kontak Kontak E coli E coli dimediasi oleh pilus sex dimediasi oleh pilus sex Pilus sex berasal dari donor dan membentuk Pilus sex berasal dari donor dan membentuk jembatan konyugasi untuk transfer DNA dari sel jembatan konyugasi untuk transfer DNA dari sel donor ke sel resipien donor ke sel resipien mobilisasi kromosom mobilisasi kromosom Satu untai DNA baru dihasilkan oleh donor Satu untai DNA baru dihasilkan oleh donor berpindah ke resipien berpindah ke resipien
- 39. Sex Sex pilus pilus E coli E coli antara antara donor donor dan dan resipien resipien
- 41. Metode Metode Diagnostik Diagnostik Molekuler Molekuler Untuk Untuk Identifikasi Identifikasi Mikroba Mikroba dapat dapat dilakukan dilakukan melalui melalui metode metode konvensional konvensional & & molekuler molekuler Untuk Untuk meningkatkan meningkatkan sensitivitas sensitivitas & & spesifisitas spesifisitas dipakai dipakai metode metode amplifikasi amplifikasi asam asam nukleat nukleat yang yang tidak tidak membutuhkan membutuhkan multiplikasi multiplikasi organisme organisme ybs ybs paling paling banyak banyak digunakan digunakan POLYMERASE CHAIN POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR) REACTION (PCR)
- 42. PCR PCR • • Mengkombinasikan Mengkombinasikan prinsip prinsip hibridisasi hibridisasi asam asam nukleat nukleat yang yang komplementer komplementer dengan dengan replikasi replikasi asam asam nukleat nukleat yang yang diaplikasikan diaplikasikan melalui melalui sejumlah sejumlah siklus siklus • • Copy Copy tunggal tunggal dari dari asam asam nukleat nukleat target target dilipatgandakan dilipatgandakan menjadi menjadi 10 10 pangkat pangkat 7 7 atau atau lebih lebih copy copy di di dalam dalam periode periode yang yang relatif relatif pendek pendek
- 43. PCR PCR • • PCR PCR mempunyai mempunyai 30 30 sampai sampai 50 50 siklus siklus berulang berulang, , setiap setiap siklus siklus tdd tdd : : • •denaturasi denaturasi asam asam nukleat nukleat target target • •primer primer annealing annealing dengan dengan asam asam nukleat nukleat target target untai untai tunggal tunggal • •pemanjangan pemanjangan (extension) (extension) dari dari pasangan pasangan primer primer- -target target
- 45. PCR PCR
- 46. Aplikasi Aplikasi Rekayasa Rekayasa Genetika Genetika Aplikasi Aplikasi Industri Industri Aplikasi Aplikasi Agrikultural Agrikultural Aplikasi Aplikasi Terapeutik Terapeutik Produksi Produksi hormon hormon insulin insulin untuk untuk penanganan penanganan penyakit penyakit DM DM melalui melalui teknologi teknologi DNA DNA rekombinan rekombinan ( (dipakai dipakai bakteri bakteri E.coli E.coli sbg sbg vektor vektor), ), hemofili hemofili, , kanker kanker Aplikasi Aplikasi keilmuan keilmuan Identifikasi Identifikasi mikroba mikroba, , Human Genome Project Human Genome Project
- 47. PRODUK PCR PASIEN & PERAWAT PRODUK PCR PASIEN & PERAWAT
- 48. SEKIAN DAN TERIMA KASIH SEKIAN DAN TERIMA KASIH