14. Genetika Bakteri

GENETIKA BAKTERI

Dian Widiyanti SSi., MSi., Ph.D

Bagian Mikrobiologi

Fakultas Kedokteran Universitas YARSI

Pendahuluan

• Sifat bakteri (e.g. virulensi, patogenitas, resistensi terhadap antimikroba) ditentukan oleh informasi genetik yang terdapat dalam kromosom

• Kromosom bakteri:

– Rantai DNA

– Double stranded lingkaran tertutup “super coil”

– Naked

Replikasi DNA

• Pembelahan biner didahului dengan pembentukan copy rantai DNA REPLIKASI

• Replikasi semi konservatif

• Enzim yang terlibat a.l.:

– DNA polymerase

– DNA gyrase, dll

Replikasi awal

Dari DNA ke Protein

• Informasi dalam gen (DNA) dibuat rantai komplementernya mRNA TRANSKRIPSI

• mRNA ribosom

• Di ribosom terjadi proses TRANSLASI sintesa protein dari asam amino

Dari DNA ke Protein

Transkripsi

• Pembentukan mRNA dengan template DNA

• Thymine pada DNA diganti Uracil pada mRNA

• DNA sintesa protein

Transkripsi

TRANSLASI

Regulasi ekspresi gen

Operon (khusus pada prokariot) : organisasi sekelompok

gen yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promotor

Materi Genetik Ekstra-kromosom

1. Plasmid:

– DNA rantai ganda, umumnya berbentuk lingkaran

– Replikasi independen

– Sebagai pembawa sifat, contoh resistensi terhadap antibiotik, produksi toksin

Struktur plasmid

Jenis-jenis plasmid

Fertility (F) plasmid

- membawa gen tra, mengekspresikan pili sex

Resistance (R) plasmid

- pembawa sifat resistensi terhadap antibiotik

CoI plasmid

- pembawa sifat bakteriosin

Virulence (Vir) plasmid

- pembawa sifat virulen bakteri

Degradative plasmid

- mendegradasi bahan organik

Ent-plasmid

- pembawa sifat enterotoksin

Replikasi plasmid

2. Transposon: - Rantai DNA pendek dpt menyisipkan diri pada kromosom sehingga terjadi mutasi - Tdk mampu bereplikasi sendiri

Transposisi

Perubahan Genotip

Dapat terjadi melalui:

• Mutasi:

– Perubahan susunan nukleotida pada gen yang diturunkan ke generasi berikut

• Rekombinasi

– Terbentuknya kombinasi dari gen dalam kromosom

Mutasi

• Dapat terjadi:

– Spontan

– Terpapar MUTAGEN

• Mutagen:

– bahan (fisika/kimia) yang dpt meningkatkan angka mutasi

– e.g. sinar uv, sinar x, acridine orange, nitosoguanidine, 5-bromouracil, dll.

Mekanisme Mutasi

1. Substitusi nukleotida

Adalah perubahan basa pada sekuen DNA, yang biasanya terjadi pada saat replikasi DNA. Purin (A) purin (T) atau pirimidin (C) pirimidin (G) disebut transisi. Sedangkan purin pirimidin disebut transversi.

2. Delesi atau penambahan nukelotida

Penghapusan atau penambahan nukleotida, yang biasanya

terjadi pada saat replikasi DNA. Contoh : transposon

(jumping genes) menyisip pada sekuen DNA

Jenis mutasi

1. Missense mutation : menyebabkan perubahan sekuen asam amino produk protein

2. Nonsense mutation : menyebabkan pembentukan stop kodon sehingga produk protein tidak lengkap

3. Silent mutation : walaupun terjadi perubahan nukleotida, tapi tidak menyebabkan perubahan produk asam amino.

4. Frameshift mutation : menyebabkan pergeseran susunan asam amino, sehingga ditranslasikan menjadi protein yang berbeda

Tes untuk mendeteksi mutasi

Replica plating

Penicillin enrichment

Rekombinasi

• Terjadi pertukaran materi genetik

• Melalui: 1. Transformasi

2. Transduksi

3. Konjugasi

Transfeksi: transformasi dg donor DNA berasal dari bakteriofag

Transformasi

• Syarat sel bakteri dapat mengalami transformasi bersifat kompeten

• Contoh bakteri yang dapat mengalami transformasi:

– S. pneumoniae

– H. influenzae

– Beberapa spesies Bacillus

Transformasi

Transduksi

• Transfer gen dengan perantaraan Bakteriofaga sbg pembawa DNA donor

• Bakteriofaga Transducing phage

• Umum terjadi pada:

– Staphylococcus

– Salmonella

Transduksi

Konjugasi

• Transfer gen antar bakteri memerlukan kontak langsung

• Pili sex berperan bakteri mempunyai plasmid F (bakteri F+)

• Materi yang ditransfer:

– Plasmid

– Bagian dari gen DNA sel donor

Konjugasi

Animasi konjugasi

Konjugasi F faktor

Konjugasi Hfr (High frequency recombination)