Genetika Virus dan bakteri

1. Genetika Virus dan bakteri BIO MOL

2. Genetika Virus • Ditemukan oleh : Adolf Mayer (1883) • Pertama ditemukan pada pohon tembakau yang terkena penyakit . • Penyakit ini menghambat pertumbuhan tanaman tembakau yang menyebabkan daun tembakau mempunyai bercak- bercak ( mozaik). • Penyakit ini menular( karena dapat dipindahkan melalui cara : Getah hasil ekstraksi dari tanaman yang sakit disemprotkan kepada tanaman yang sehat ) maka tanaman yang sehat akan sakit.

3. Dimitri Ivanowsky • Melanjutkan penelitian Mayer, Mayer mendu- ga penyebab penyakit adalah bakteri tetapi setelah getah disaring dengan penyaring bak- teri tetap menyebabkan penyakit . • Kesimpulannya adalah : • Penyebab penyakit mozaik adalah bakteri yang mempunyai bentuk yang sangat kecil.

4. Martinus Beijerinck ( 1897) • Dari Belanda ; • Melanjutkan penelitian dengan melakukan proses infeksi yang diambil dari ekstrak getahberulang kali dan tetapmemberikan aktivitas yang sama, tetapi ketika dilakukan diluar inang ternyata tidak dapat menginfeksi tanaman tembakau lainnya. • Kesimpulan • Sifatnya berbeda dengan bakteri. • Tidak dapat di-inaktifkan dengan alkohol. • Hanya dapat menginfeksi bila berada dalam inang (da- lam botol dengan media nutrien tidak dapat dibiakkan).

5. Wendell Stanley (1935) • Berasal dari Amerika • Membuktikan bahwa penyebab mozaik tembakau adalah Virus bukan bakteri. • Akhirnya virus itu diberi nama TMV ( Tobacco Mozaic Virus ). • Virus merupakan genom yang terbungkus didalam suatu lapisan pelindung. • Virus merupakan partikel penginfeksi yang terdiri dari asam nukleat yang terbungkus di dalam lapisan pelindung dan kadang kadang dalam selubung membran

6. Virus : Merupakan mahluk terhalus dimana sebenarnya belum terbina oleh sel tetapi umumnya tubuhnya terdiri atas nukleoprotein . Terbagi atas 2 bagian -. Kulit ( protein ) -. teras ( core ) asam inti Bahan Dasar Penyusun Genom Virus (2): • Virus DNA • Virus RNA

7. Utas Tunggal DNA dan RNA Terdapat 2 jenis susunan DNA dan RNA yaitu : • Utas positif (+) ◄Utas yang basa basanya homolog dengan mRNA • Utas Negatif (-). ◄ Utas yang basa basanya merupakan komplemen atau anti pararel terhadap m RNA

8. Molekul DNA dan RNA penyusun genom Ada dua macam yaitu : utas tunggal ( ut ) utas ganda ( ug ) yang dapat berbentuk sirkuler atau linear • Hanya DNA virus utas(-) yang dapat digunakan langsung untuk mencetak mRNA, sedangkan DNA utas (+) tidak bisa langsung mencetak • m RNA sehingga pada ekspresi gennya DNA utas (+) harus berubah dulu membentuk DNA utas (-) dan utas (-) akan digunakan untuk mencetak m RNA.

9. Jenis utasan akan berpengaruh pada proses ekspresi gen dan pembentukan mRNA • Asam nukleat penyusun genom berfungsi untuk Mengendalikan pembentukan protein ,sementara protein dibentuk melalui pembentukan m RNA • Virus RNA utas (+) dalam ekspresi gennya akan menggunakan utas genomnya yang berfungsi sebagai m RNA. • Virus RNA utas (-) dalam ekspresi gennya akan meng -gunakan utas genomnya untuk mencetak m RNA.

10. Virus mempunyai kromosom dengan struktur asam nukleat yang beragam dan kemudian dijadikan contoh / model yang menunjukkan betapa pentingnya DNA atau gen dalam kehidupan. • Virus merupakan partikel DNA yang dibung- kus oleh mantel protein tidak mempunyai organel atau senyawa lain untuk perkembang biakannya

11. SIFAT VIRUS : • Untuk mempertahankan hidupnya virus mempunyai struktur yang berubah rubah, • Untuk mempertahankan siklus hidupnya virus harus menginfeksi inang ( parasit obligat ). • Didalam sel inang virus akan memanfaatkan seluruh perangkat yang ada (kecuali DNA) untuk berkembang biak . • Virus dapat berkembang biak tanpa mengguna- kan DNA yang dimilikinya tetapi memanfaatkan DNA milik inangnya.

12. Struktur dan kromosom virus • Virus mempunyai kromosom yang beraneka ragam dan struktur yang berubah – ubah. • Dalam kapsul ( bentuk dewasa / virion ). • Dalam sel inang bereplikasi ( bentuk vegetatif) • Dalam bentuk provirus yaitu bentuk virus dalam kondisi / dalam bentuk dorman yang berintegrasi kedalam kromosom sel inang. • Virion ( kromosom dewasa ) dapat tersusun atas DNA ataupun RNA baik dalam bentuk linear ataupun sirkuler dan utas tunggal ataupun ganda

13. Kapsid dan Selubung • Kulit protein yang menyelubungi virus disebut kapsid. • Bentuk kapsid bermacam macam tergantung tipe virus. Dapat berbentuk batang (heliks),polihedral, atau bentuk lainnya yang lebih kompleks. • Tersusun atas subunit protein (kapsomer). • Jenis protein yang menyusun sedikit.

14. No Nama virus Bentuk Kapsid Jenis protein 1 TMV Batang kaku Satu protein & 1000 molekul 2 Adenovirus Polihedral dg 20 252 molekul faset ∆ ikosahedron protein yang identik

15. Pada virus influenza selain kapsid virus juga ada yang memiliki selubung yang berasal dari membran sel inang, selain mengandung fosfo- lipid & protein dari sel inang juga mengandung protein dan glikoprotein yang berasal dari virus. • Virus bakteri (bakteriofaga) ada 7 faga yang menginfeksi E coli dinamakan sebagai tipe 1 (T1) tipe 2 (T2) dstnya. • Dari ketiga faga dengan T genap (T2,4,6) memiliki kemiripan struktur, kapsid kapsidnya memiliki kepala ikosahedral memanjang yang menyelubungi DNAnya. • Yang melekat pada kepala adalah ekor protein dgn serabut serabut ekor yang digunakan oleh faga tersebut untuk menempel.

16. Infeksi virus : • Infeksi dimulai saat virus mulai memasuki sel inang. Mekanisme masuknya virus tergantung pada virusnya. Misalnya: faga T genap masuk kedalam sel inang dengan cara menggunakan ekornya yang rumit untuk menginjeksikan DNA. • Setelah berada dalam inangnya virus akan memerintah inang untuk melakukan program ulang untuk membuat salinan asam nukleat virus.

17. Pada virus RNA untuk mereplikasi dirinya maka harus menggunakan polimerase khusus dari virus. • Apapun tipe virus maka mereka tetap akan memaksakan kehendaknya pada inang untuk memproduksi sesuai yang diperlukan virus. • Inang mempersiapkan nukleotida –nukleotida, enzim, ribosom,t RNA, Asam amino ,ATP dan kebutuhan lainnya.

18. Penyakit yang disebabkan virus • Papovavirus ( papiloma,polioma ) • Adenovirus (saluran pernafasan, tumor hewan ) • Herpesvirus( Herpes simpleks I,II ) • Poxvirus ( cacar,) • HIV • AIDS

19. Viroid Dan Prion • Viroid • Adalah molekul kecil dari RNA sirkuler telanjang yang menginfeksi tanaman. • Panjang viroid hanya beberapa ratus nukleotida tidak mengkode protein tetapi dapat bereplikasi dalam sel inang dengan menggunakan enzim seluler. • RNA viroid mengganggu metabolisme dan menghambat pertumbuhan keseluruhan sel tanaman. • Viroid menyebabkan kesalahan pada sistem pengatur yang mengontrol pertumbuhan tanaman. Gejalanya berhubungan dengan perkembangan yang abnormal dan pertumbuhan yang terhambat.

20. Prion • Protein penginfeksi • Merupakan penyebab penyakit degeneratif otak termasuk scrapie pada domba, penyakit sapi gila,penyakit creutzfeldt Jacob pada manusia. • Prion adalah suatu protein yang terdapat dalam otak dan protein mengalami salah lipat, • Tidak dapat bereplikasi tapi bisa menjadi patogen • Hipotesis prion : Ketika prion memasuki sel yang mengandung protein normal maka proteinnya akan diubah menjadi versi prion. Dengan cara ini prion memperbanyak diri dan ditransmisikan

21. Genom virus umumnya memilki banyak persamaannya / mirip dengan genom inangnya. • Bahan yang paling berpotensi sebagai sumber genom adalah 2 jenis elemen genetik seluler yang dikenal dengan plasmid dan transposon. • Plasmid: Molekul DNA sirkuler berukuran kecil terpisah dari kromosom. • Transposon : Segmen DNA yang dapat berpin dah dari satu lokasi ke lokasi lain didalam genom sel.

22. Virus,Plasmid,Transposon : • Ketiga tiganya memiliki satu sifat penting dan merupakan elemen genetik bergerak. • Hubungan evolusioner antara virus dan genom sel inang digunakan seba- gai model yang digunakan dalam biologi molekuler.

23. Bakteri • Rentang generasi yang pendek / singkat dari bakteri akan mempermudah adaptasi evolusioner dari lingkungan. • Ada 2 adaptasi : • Adaptasi evolusioner melalui seleksi alam. • Adaptasi dalam penyesuaian fisiologis terhadap perubahan lingkungan. • Komponen utama genom bakteri adalah : Sebuah molekul DNA sirkuler untai ganda. • Pada E coli DNA kromosomnya terdiri dari 4,6 juta pasang nukleotida dan merepresentasikan 4300 gen, jumlah ini 100 x lebih banyak dari DNAvirus, dan seperseribu DNA eukariot.

24. Bakteri memperbanyak sel dengan jalan pembelahan sel secara biner yang didahului oleh replikasi kromosom bakteri. • Penggandaan ini berlangsung dalam 2 arah, disekeliling kromoson sirkuler. • E coli yang tumbuh dalam kondisi optimum dapat membe lah setiap 20 menit. • Pada kultur laboratorium setiap sel dapat menghasilkan satu koloni yang terdiri dari 107 - 108 bakteri dalam satu malam ( 12 jam)

25. Pembelahan sel merupakan pembiakan secara asek -sual dari satu induk tunggal maka bakteri dalam koloni identik secara genetik • Bila mengalami mutasi maka beberapa keturunan nya akan memiliki kandungan genetik yang berbeda.

26. Rekombinasi genetik • Menghasilkan strain bakteri baru • Menghasilkan keaneka ragaman genetik. • Bila 2 strain bakteri yang berbeda dikulturkan dalam media cair dan diinkubasi selama 1 jam kemudian dipindahkan dengan cara disebarkan diatas media sederhana, inkubasi semalaman. Maka akan terlihat pertumbuhan koloni bakteri yang dimulai dari kemampuan membuat triptopan dan arginin sekaligus.

27. Metode rekombinan • Penggabungan DNA dari sumber yang berbeda. • Ada 3 : • Transformasi • Transduksi • Konjugasi • Transformasi • Merupakan perubahan suatu genotip sel bakteri dengan cara mengambil DNA asing telanjang dari sekitarnya. • Transformasi terjadi ketika sel nonpatogenik hidup mengam- bil DNA yang kebetulan mengandung alel patogenesitas(gen untuk lapisan sel yg melindungi bakteri dari sel inang). Alel ini kemudian dimasukkan kedalam kromosom bakteri menggan tikan alel aslinya( tanpa lapisan). Pertukaran segmennya secara” crossing over”(pindah silang). • Sel yang ditransformasi memiliki satu kromosom yang mengandung DNA yang berasal dari 2 sel yang berbeda.

28. Transduksi • Adalah proses membawa bacteri dari satu sel inang kepada sel inang lainnya. • Ada 2 tipe transduksi • Transduksi umum • Transduksi khusus Keduanya berasal dari penyimpangan pada siklus reproduksi faga( virus yang menginfeksi bakteri ). • Transduksi umum • Faga akan menginfeksi sel bakteri kemudian masuk kedalam sel inang. Molekul asam nukleat virus akan terbungkusdidalam kapsid dan pada saat sel inang lisis maka faga lengkap akan dilepaskan. • Kadangkala sebagian kecil DNA sel inang ikut terdegradasi dan terbungkus dalam kapsid faga menggantikan genom faga. Virus ini cacat ( nongenetik),

29. Tetapi bila faga ini kemudian menempel pada bakteri lain dan menginjeksikan bagian DNA bakteri yang didapat dari sel pertama • Beberapa DNA ini kemudian dapat menggantikan daerah homolog dari dua sel. Rekombinasi genetik telah terjadi. • Jenis transduksi ini disebut dengan transduksi umum karena gen gen bakteri ditransfer secar acak.

30. Transduksi khusus • Bentuk transduksi ini memerlukan infeksi oleh faga temperat. • Genom faga temperat berintegrasi sebagai profaga kedalam kromosom bakteri inang, biasanya disuatu tempat yang spesifik . • Ketika genom faga dipisahkan dari kromosom yang kadangkala membawa DNA dari bakteri yang berdampingan dengan profaga. • Ketika suatu virus yang membawa DNA bakteri seperti ini menginfeksi sel inanglain, gen gen bakteri ikut terinjeksi bersama sama dengan genom faga. • Transduksi khusus hanya mentransfer gen-gen yang berada didekat tempat profaga pada kromosom tersebut.

31. Konjugasi • Merupakan transfer langsung materi genetik antara dua sel bakteri yang berhubungan sementara (reproduksi seksual ala bakteri). • Transfer DNA satu arah : • Satu sel sebagai donatur gen /DNA ( jantan) • Satu sel sebagai penerima gen/DNA ( betina) • Jantan akan menggunakan pili seks untuk menempel pada resipien ( betina) • Kemudian akan terbentuk jembatan sitoplasmik semen tara diantara kedua sel. • Kegiatan donor dan penggunaan pili seks disebabkan adanya pengaruh sepotong DNA khusus yang disebut faktor F (Fertilitas).