Genetika mikroba membahas tentang gen dan ekspresi gen, struktur dan replikasi DNA, sintesis RNA dan protein, serta rekayasa genetika mikroba yang digunakan untuk memanipulasi gen mikroba guna memproduksi protein yang berguna seperti insulin.

1. GENETIKA MIKROBA
OLEH:
DR. DESSY YOSWATY

2. Gen
Rupa, bentuk, warna?

3. 1. Gen dan Ekspresi Gen
Ilmu genetika: - menganalisis keturunan (heredity)
- perubahan fungsi fisiologis
karakter mikroba.
Unit keturunan Gen
Gen: segmen DNA (deoxyribonucleic acid)
nukleotida membawa informasi karakter biokimia
atau fisiologis tertentu.
Contoh: resistensi terhadap antibiotik pada bakteri.

4. Proses reproduksi transfer informasi genetik
induk ke keturunannya (tahun 1940).
Jumlah material genetik Genom.
Avery (1940): bakteri Pneumococcus yang non toksin
toksin: menambahkan ekstrak DNA toksin.

5. Fungsi DNA: meneruskan informasi secara turun temurun.
DNA kromosom sel struktur DNA (sandi
informasi untuk sintesis semua protein sel) informasi
sel ke sel proses replikasi DNA.
RNA (ribonucleic acid) mengolah informasi yang
disandikan dalam DNA untuk sintesis protein proses
transkripsi dan tranlasi.

6. 2. Struktur dan Replikasi DNA
DNA: molekul panjang seperti dua utas tali, yang saling
membelit (heliks ganda).
Setiap utas heliks DNA: nukleotida bergabung (rantai
polinukleotida).
Nukleotida terdiri atas:
a. Sebuah senyawa cincin: basa bernitrogen
seperti purin (adenin, guanin), pirimidin (sitosin, timin,
urasil)
b. Sebuah gugusan gula berkarbon lima: deoksiribose
c. Sebuah molekul fosfat

8. Basa bernitrogen deoksiribose fosfat
Fungsi nukleotida:
- Penyimpan informasi (DNA)
- Sintesis protein (RNA)
- Transfer energi (ATP, NAD).

9. Basa DNA C (sitosin), G (guanin), A (adenin),
T (timin)

11. Hubungan DNA dengan komponen bermolekul rendah:
gugusan fosfat dibuang nukleoside basa
dan gula (2-deoksiribose).
Asam deksiribonukleat
Berat molekul
menurun Nukleotide
Nukleoside Asam fosfat
Basa purin Basa pirimidin Gula
(adenin, guanin) (sitosin, timin) (2-deoksiribose)

12. Replikasi DNA:
Kromosom bakteri: sebuah molekul DNA berutasan ganda,
berat molekul 2,5 x 109 dalton, jumlah pasangan
basa 4 x 106, jika ditarik menjadi heliks ganda
panjangnya 1,25 mm.
Konsep replikasi DNA:
a. Sebelum replikasi, molekul induk punya 2 untai DNA
b. Pemisahan kedua untai DNA
c. Setiap untai lama sbg cetakan untuk urutan nukleotida,
terbentuk untai yang baru.
d. Nukleotida baru saling tersambung membentuk tulang
belakang gula fosfat .

13. DNA: mampu menggandakan diri (replikasi).
Sifat autokatalisis: DNA mensistesis dirinya sendiri.
Replikasi DNA: agar DNA tidak termutasi dan
semua sel turunan memiliki informasi
genetik yang sama.
Terdiri atas:
a. Konservatif: dua rantai DNA lama tetap, tidak
berubah, cetakan dua rantai DNA baru.
mempertahankan molekul DNA lama dan
membuat molekul DNA baru.

14. b. Semikonservatif: dua rantai DNA lama terpisah dan
rantai baru disintesis pada rantai DNA lama. Dua rantai
DNA baru: satu rantai cetakan molekul DNA lama dan
satu rantai baru hasil sintesis.
c. Dispersif: beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama
sebagai cetakan sintesis rantai DNA baru. Rantai DNA
lama dan baru tersebar pada rantai DNA lama dan baru.
Dua molekul DNA lama dan DNA baru yang saling
berselang-seling pada setiap untai.

15. DNA E. coli, replikasi semikonservatif oleh Watson & Crick.

16. 3. Sintesis RNA dan Protein
RNA:
a. Berutasan tunggal
b. Komponen gula di nukleotide membentuk RNA: ribose,
bukan deoksiribose.
c. Basa bernitrogen pirimidin: urasil, bukan timin.
Biosintesis nukleotide:
kinase
Nukleotide + ATP nukleotide-fosfat + ADP
kinase
Nukleotide-fosfat + ATP nukleotide-difosfat + ADP

17. Biosintesis protein:
Asam amino: pembangun protein, 20 macam asam amino.
Contoh: E. coli mensintesis semua asam amino yang
dibutuhkan.
Bakteri asam laktat tidak mensintesis semua asam
amino untuk sintesis protein.
Sel bakteri: beribu-ribu protein yang berbeda.
Setiap tipe protein: urutan asam amino yang dihubungkan
dengan ikatan peptide rantai panjang.

18. Ikatan peptide
H O H H H O H H
R C C OH + H N C R R C C N C R + H2O
NH2 C=O NH2 C=O
OH OH
Asam amino I Asam amino II Dipeptide Air

19. 4. Rekayasa Genetika Mikroba:
Gregor Mendel (1860), Austria, botaniwan: menyilang
galur-galur kacang polong (warna, bentuk, ukuran, sifat)
hukum dasar kebakaan/ teori Mendel
(ciri gen dalam kromosom).
Charles Darwin (1860), Inggris teori evolusi:
prinsip seleksi alamiah, kelangsungan hidup yang terkuat.
Artinya: organisme beradaptasi terhadap perubahan
lingkungan, maka dapat bertahan hidup (seperti
ciri pembawaan genetis).

20. DNA (Deoxyribonucleic Acid): kode genetik dari suatu
makhluk hidup untuk memperoleh susunan DNA
yang diinginkan dan memiliki fungsi tertentu
Rekayasa Genetika.
Proses rekayasa genetika: isolasi dan karakterisasi enzim
endonuklease restriksi untuk memotong benang
ADN (plasmid) dan disambung kembali
menggunakan enzim ligase.

21. Enzim: - enzim restriksi (pemotong plasmid/ADN)
- enzim ligase (penyambung potongan ADN)
Tahap rekayasa genetika yaitu isolasi ADN, pembuatan
wahana, kloning, dan produksi.
Contoh: fusi protoplasma antara sel plasma kanker dengan
sel plasma normal, terbentuk sel yang hibridoma,
satu tipe antibodi (monoklonal) untuk berbagai
keperluan (seperti alat diagnostik, vaksin dan
pengobatan).

23. Misal: gen insulin dari pankreas manusia, dimasukkan ke
dalam sel bakteri E. coli , diekspresikan di dalamnya
dan menghasilkan insulin (obat diabetes).
Kultur bakteri ini untuk memanen insulin hasil rekayasa
genetika.
E. coli: organisme riset genetis (mudah dipahami pada taraf
molekuler.

26. Bakteri Saccharophagus degradans : mengubah 1 ton
selulosa menjadi gula dalam waktu 72 jam:
etanol yang murah dan efisien.
Teluk Chesapeake di Maryland, AS, Steve Hutcheson
(2006), profesor biologi sel dan genetika molekuler
dari Universitas Maryland.

27. Tikus hijau Tomat ungu (kanker)

28. Mutasi gen : perubahan rangkaian nukleotide (DNA) suatu
gen bentuk lain perubahan
faktor lingkungan ciri genetis baru.
Mutan: sel/organisme memperlihatkan efek mutasi.
Mutasi proses replikasi dan transkripsi.
Proses mutasi rekombinasi satu sel ke sel lain.

32. Tahun 2007 di Great Kali River, perbatasan Nepal dan
India utara. Seekor goonch panjang 1,8 meter
dan 75,5 kilogram, telah bermutasi :berselera
terhadap daging manusia, tumbuh raksasa.