REPRODUKSI MIKROORGANISME PENDAHULUAN Reproduksi mikroorganisme ialah perkembangbiakan mikroorganisme

REPRODUKSI MIKROORGANISME

PENDAHULUAN • Reproduksi mikroorganisme ialah perkembangbiakan mikroorganisme. • Mikroorganisme mengadakan perkembangbiakan dengan dua cara, yaitu secara aseksual dan seksual. • Reproduksi secara seksual hanya dijumpai pada mikroorganisme bersel banyak seperti jamur.

REPRODUKSI ASEKSUAL Ø Reproduksi secara aseksual dilakukan dengan cara : 1. Pembelahan biner 2. Pembentukkan tunas 3. Pembentukkan filamen Ø Reproduksi mikroorganisme secara aseksual dijumpai pada bakteri dan archaea.

1. Pembelahan Biner • Ciri khas reproduksi bakteri adalah pembelahan biner (binary fussion), dimana dari satu sel bakteri dapat dihasilkan dua sel anakan yang sama besar. • Reproduksi aseksual melalui pembelahan biner umumnya dilakukan secara amitosis. Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel.

Pembelahan biner

Waktu generasi • Dalam pembelahan sel biner, kecepatan pembelahan sel ditentukan dengan waktu generasi. • Waktu generasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah, bervariasi tergantung dari spesies dan kondisi pertumbuhan.

Waktu generasi pada beberapa jenis mikroorganisme

Bila sel tunggal bakteri bereproduksi dengan pembelahan biner, maka secara geometrik pertambahan populasi bakteri adalah seperti tabel di bawah ini : Pertambahan populasi bakteri dengan pembelahan biner

2. Pembentukan Tunas • Pertunasan adalah pembelahan yang menghasilkan 2 sel yang tidak sama besar (sel yang besar disebut induk dan sel yang kecil disebut anak). • Reproduksi dengan pembentukan tunas diawali dengan pembentukan tunas yang tumbuh menjadi cabang. • Mikroorganisme membentuk tunas, tunas akan melepaskan diri dan membentuk mikroorganisme baru. • Contoh : Fam. Streptomycetaceae

Proses pembentukan tunas pada ragi

3. Pembentukkan Filamen • Pertumbuhan filamentus adalah pembelahan sel filamen (sel tubulus dan panjang). • Sel mengeluarkan serabut panjang filamen yang tidak bercabang. Bahan kromosom kemudian masuk ke dalam filamen. Filamen terputus beberapa bagian, tiap bagian membentuk bakteri baru. • Dijumpai terutama dalam keadaan abnormal. • Contoh : Bakteri Haemophylus influenzae dibiakkan dalam perbenihan yang basah.

REPRODUKSI SEKSUAL Ø Proses reproduksi secara seksual pada mikroba berbeda dengan eukariota lainnya. Ø Dalam proses pembiakan tersebut tidak ada penyatuan inti sel sebagaimana biasanya terjadi pada eukariot, yang terjadi hanya berupa pertukaran materi genetika (rekombinasi genetik). Ø Pembelahan bakteri didahului oleh peleburan bahan kromosom dari 2 bakteri, sehingga terjadi sel-sel bakteri dengan sifat yang berasal dari kedua sel induknya.

MUTASI GEN

PENDAHULUAN • Mutasi adalah perubahan pada sekuens basa DNA. • Perubahan pada sekuens basa DNA akan menyebabkan perubahan pada protein yang dikode oleh gen. • Mutasi gen dapat bersifat menguntungkan maupun merugikan.

Jenis - Jenis Mutasi • Mayoritas mutasi merupakan mutasi tidak nyata atau mutasi netral (silent mutation). • Silent mutation merupakan perubahan sekuens basa yang tidak menyebabkan perubahan aktivitas pada produk yang dikode oleh gen. • Mutasi titik (point mutation) merupakan mutasi yang melibatkan penggantian satu pasang basa (substitusi basa), dimana satu basa pada satu titik sekuens DNA diganti dengan basa yang berbeda. • Point mutation dapat menyebabkan terjadinya nonsense mutation.

Jenis – Jenis Mutasi • Missense mutation adalah peristiwa terbentuknya asam amino yang berbeda dari normal pada sintesis asam amino akibat kesalahan basa pada mutasi titik. Contoh : sickle-cell anemia (anemia sel sabit). • Frameshift mutation adalah peristiwa pemotongan (delesi) atau penyisipan (insersi) satu atau beberapa pasang nukleotida pada DNA dan menyebabkan terjadinya pergeseran pembacaan kerangka sandi (reading frameshift), sehingga menyebabkan perubahan asam amino. Contoh : Huntington’s disease

Mutasi Gen – Substitusi

Mutasi Gen – Substitusi (2) Mutasi Salah Arti Mutasi Tanpa Arti

Mutasi Gen – Insersi dan Delesi menyebabkan mutasi salah arti

Mutasi Gen – Insersi dan Delesi (2) Insersi menyebabkan mutasi tanpa arti Delesi tiga nukleotida menyebabkan mutasi salah arti

Jenis – Jenis Mutasi Berdasarkan Penyebabnya • Mutasi spontan diakibatkan karena kesalahan pada replikasi DNA yang umumnya muncul tanpa pengaruh dari bahan-bahan penyebab mutasi. • Mutasi terinduksi disebabkan oleh mutagen , seperti senyawa kimia dan radiasi.

BAHAN MUTAGENIK Asam nitrat (HNO₂) Analog basa nukleotida (nucleoside analog) Senyawa karsinogen seperti benzpiren dan aflatoksin. Radiasi sinar X dan sinar gamma. Sinar ultraviolet (UV) panjang gelombang paling mutagenik adalah 260 nm. • Mekanisme perbaikan terhadap radiasi sinar UV : a. Light repair dengan bantuan enzim fotoliase. b. Dark repair (nucleotide excision repair). • • •

TUGAS 1. Buat makalah mengenai mutasi yang menguntungkan, beserta contoh dan mekanismenya. 2. Buat makalah mengenai mutasi yang merugikan, beserta contoh dan mekanismenya. 3. Buat makalah mengenai mekanisme perbaikan DNA. Deadline : Senin, 11 Mei 2015 Pukul 12. 00 WIB Kirim ke email : susi_novaryatiin@yahoo. com

TEKNOLOGI DNA

Teknologi DNA Rekombinan berdasarkan mekanisme yang ada pada bakteri

Lederberg dan Tatum (1946) • Percobaan Lederberg dan Tatum (1946) menunjukkan bakteri mempunyai mekanisme seksual. • Menyebabkan terbentuknya kombinasi gengen yang berasal dari dua sel yang berbeda. • Merupakan pertukaran DNA atau gen dari satu sel ke sel lainnya. Mekanisme seksual pada bakteri ini tidak bersifat reproduktif (tidak menghasilkan anak).

Mekanisme pertukaran gen dan rekombinasi • Rekombinasi genetik mengarah pada pertukaran gen antara dua molekul DNA untuk membentuk kombinasi gen baru dalam kromosom. • Transfer genetik transfer gen secara vertikal dan horizontal. a. Vertikal : gen diturunkan dari satu induk kepada keturunannya. b. Horizontal : transfer gen antara bakteri satu dengan bakteri lain melalui beberapa cara, yaitu transformasi, konjugasi, dan transduksi.

Transfer Materi Genetik

1. Transformasi • Pada proses ini, gen ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lain sebagai DNA telanjang dalam larutan. • Proses transformasi dapat berlangsung dengan baik bila sel donor & sel resipien memiliki hubungan kekerabatan yang sangat dekat. • Saat transformasi berlangsung, sel resipien harus dalam keadaan kompeten (suatu kondisi fisiologis dimana terjadi perubahan struktur pada dinding sel & membran sel) Sel bakteri resipien menjadi permeabel untuk menerima molekul DNA.

Transformasi Alami • Yang secara alami dapat melakukan transformasi yaitu bakteri Gram positif dan Gram negatif, seperti genus Bacillus, Haemophilus, Neisseria, dan Acinetobacter. • Kompetensi alami

Transformasi Buatan • Proses pembuatan sel menjadi kompeten dapat dilakukan dengan cara merendam sel dalam larutan Ca. Cl. Contoh: E. coli, Salmonella, Pseudomonas.

2. Konjugasi • Merupakan proses transfer bahan genetik dari sel satu ke sel yang lain melalui kontak langsung. • Konjugasi diperantarai oleh plasmid, yaitu molekul DNA sirkular yang terdapat bebas dalam sel bakteri dan bereplikasi secara independen (tidak tergantung kromosom bakteri). • Proses konjugasi pada bakteri gram positif & negatif?

• Pada bakteri gram negatif, proses konjugasi melibatkan pili seks yang merupakan perpanjangan dari permukaan sel donor yang akan melekat pada permukaan sel resipien memperantarai kontak langsung antara sel donor dan sel resipien. • Pada bakteri gram positif, proses konjugasi umumnya dalam bentuk kontak langsung antara dinding sel donor dengan dinding sel resipien.

Bakteri gram negatif Bakteri gram positif Proses konjugasi

3. Transduksi • Merupakan proses transfer DNA dari sel donor ke sel resipien melalui bakteriofaga (faga). • Proses transduksi dibedakan menjadi 2, yaitu : a. Transduksi non-spesifik (umum) dapat mentransfer bagian manapun dari DNA donor. b. Transduksi spesifik (specialized transduction) hanya mentransfer segmen DNA tertentu diperantarai oleh faga lisogenik.

1. 2. 3. 4. 5. 6. Proses transduksi Faga melekat pada sel bakteri & menyuntikkan DNA-nya. Enzim faga mendegradasi DNA bakteri. Sel menyintesis faga baru yg membawa DNA faga & DNA bakteri. Sel lisis, faga lepas dari bakteri yg diinfeksinya & menginfeksi sel bakteri baru. Faga transduksi menyuntikkan DNA donor (gen bakteri donor). DNA donor disisipkan ke kromosom bakteri resipien yg baru.

TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN • Kumpulan teknik atau metode yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen secara buatan. • (Proses: rekombinasi; Hasil: rekombinan) • Teknologi DNA rekombinan meliputi : a. Teknik untuk mengisolasi DNA. b. Teknik untuk memotong DNA. c. Teknik untuk menggabung atau menyambung DNA. d. Teknik untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup sehingga DNA rekombinan dapat bereplikasi dan dapat diekspresikan.

Manfaat Teknologi DNA Rekombinan Teknologi DNA rekombinan telah memberikan manfaat di bidang kesehatan. a. Insulin manusia telah diproduksi secara massal menggunakan bakteri E. coli dan telah diperdagangkan untuk mengobati penyakit diabetes. Contoh: Humulin R™ b. Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksi virus hepatitis, telah diproduksi secara komersial menggunakan S. cereviciae dalam skala industri. Contoh: HBV

Manfaat Teknologi DNA Rekombinan c. Hormon tumbuh manusia (Growth Hormon) diproduksi menggunakan E. coli dan digunakan untuk mengobati kelainan pertumbuhan (misal: cebol). Contoh: Omnitrope

Contoh Produk Rekombinan • • Antibodi rekombinan Protein terapeutik : insulin, interferon, albumin serum manusia, growth hormone, antithrombin, faktor pembekuan darah, gonadotropin manusia. Vaksin : hepatitis B, herpes, influenza, malaria Vaksin DNA Terapi gen Produk pertanian : tanaman tahan penyakit, resistensi pestisida, bioinsektisida, fiksasi nitrogen Produk bioremediasi : pengurai lemak/minyak, penghilangan herbisida, pendegradasi pestisida.