rekombinasi 10-12
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
1/12
RESUME
GENETIKA II
BAB 10 : BEBERAPA HAL SPESIFIK TENTANG REKOMBINASI
Rekombinasi Spesiik Tapak
Rekombinasi terjadi antara tapak-tapak berdekatan pada gen yang sama, maka dapat
ditemukan perkecualian. Perkembangan lebih lanjut kemudian menunjukkan bahwa
rekombinasi yang tidak resiprok sering ditemukan. Contoh rekombinasi spesifik tapak antara
lain yang berkenaan dengan integrasi DN fag genom !. coli.
Rekombinasi Spesiik Tapak Men!amin Pena"aan Kemba#i $NA %an& Te#i"i
"el # sel juga memanfaatkan semacam proses rekombinasi yang tertata secara teliti
untuk menata urutan kembali DN. Dalam hal ini segmen DN dapat dipindah dengan
bantuan rekombinasi spesifik tapak. Contoh $ pembentukan dengan banyak gen antibody hasil
penataan kembali DN spesifik tapak yang terjadi atas suatu perangkat urutan presekutor.
Rekombinasi Spesiik Tapak Men&a"'( Eksp(esi Gen
Rekombinasi yang melibatkan dua tapak pada suatu molekul DN yang sama akan
berakibat terlepasnya segmen antara atau terjadinya in%ersi segmen antara tersebut. "el
memang kadang memanfaatkan in%ersi hasil rekombinasi tersebut dalam rangka memilih
antara dua susunan DN yang memungkinkan dua protein untu diekspresikan.
Rekombinasi Mempe(baiki Mo#ek'# $NA %an& R'sak
&ungsi yang paling %ital dari peristiwa pindah silang yaitu untuk memperbaiki
kerusakan DN. Dan diungkapkan pada penilitian tentang bakteri rec serta mutan de%ektif
rekombinasi dari khamir. Rekombinasi berawal dari penutupan suatu cela pada molekul DN
dengan diisi salah satu unting pasangan homolog.
Rekombinasi "i)ak se#a#' be(sia" (esip(ok pa)a "apak pin)a* si#an& kon+e(si &en
Perkembangan lebih lanjut kemudian menunjukkan bahwa rekombinasi yang tidak
resiprok sering ditemukan. Rekombinasi tidak resiprok yang terjadi antara dua tapak
berdekatan dalam satu gen yang sama disebut kon%ersi gen ataugen conversion'(ardner,
)**)+. Dinyatakan pula bahwa tampaknya kon%ersi gen merupakan akibat pemotongan DN
dan sintesis perbaikan DN yang terjadi pada daerah heterodupleks selama proses pemutusan
dan penyambungan. &enomena kon%ersi gen paling baik dikaji pada khamir atau Neurospora
'atson, )** (ardner, )**)+.
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
2/12
Fragmen DNA bakteri donor Menghasilkan rekombinasi genetic melalui pindah silangDNA atau kromosom bakteri resipien
Rekombinasi I##e&i"ima"e ,Illegitimate Rekombination-
Rekombinasi /llegitimate adalah rekombinasi yang terjadi antara molekul-molekul
DN yang non homolog '(ardner, )**)+. "eperti halnya rekombinasi spesifik tapak,
mekanisme rekombinasi illegitimate juga tidak sama dengan mekanisme rekombinasi umum.
0ebih lanjut padaE. colimacam rekombinasi itu juga tidak membutuhkan rec A,rec B,
dan rec C'yala, )*12+. Contoh rekombinasi illegitimate antara lain yang berkenaan dengan
insersi elemen transposabel 'misalnya elemenIs+ ke dalam suatu lokus gen '"trickberger,
)*13+. Pada peristiwa tersebut memang urut-urutan DN lokus tersebut tidak sama dengan
urut-urutan DN elemenIs. "ebagaimana diketahui akibat rekombinasi illegitimate yang
melibatkan insersi elemen tersebut, fungsi gen akan terganggu atau hilang. "ebagai contoh
misalnya insersi yang dilakukan oleh elemenIske dalam berbagai lokus 'gengal, !, 4, dan
5+ pada genomE. coliyang terbukti menimbulkan mutasi-mutasi sehingga menggangu
metabolisme galaktose.
Rekombinasi In)epen)en "e(*a)ap Rep#ikasi $NA
6erdasar telaah rekombinasi yang dilakukan selama ini dapat diketahui bahwa
kejadian rekombinasi independen atau tidak terkait dengan peristiwa replikasi DN. Dalam
hal ini bilamana dua genotip fag misalnya a7dan b7, dalam jumlah besar secara serempak
menginfeksi suatu sel inang yang tumbuh pada medium ringan, pengamatan terhadap genotip
partikel fag-fag yang tidak bereplikasi menunjukkan bahwa beberapa diantaranya bergenotip
77, dan ini merupakan bukti bahwa rekombinasi genotip-genotip induk dapat berlangsung
secara independen terhadap replikasi DN.
BAB 11: TRANSFORMASI BAKTERI
5ransformasi adalah suatu proses transfer informasi genetic dengan bantuan potongan
DN ekstraseluler.
"el-sel yang telah mengalami transformasi disebut sebagai transforman.
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
3/12
Trasformasi AlamiBakteri mampu mengambil fragmen DNA secara alami hingga mengalami transformasi sec
Misalnya pada Bacillus subtilis
Berdasarkan sifat kejadiannya
Transformasi Buatan (Direkayasa)Bakteri diubah dulu secara genetic agarmemungkinkan pengambilan fragmen DNA hingga terjMisalnya pada !coli
T(anso(masi A#ami )an T(anso(masi B'a"an
5ranformasi membutuhkan energy karena molekul DN dari bakteri donor tidak masuk
secara pasif 'melalui dinding sel atau membrane sel yang permeable+ ke tubuh bakteri
resipien. 5ransformasi alami hanya dialami oleh spesies bakteri yang memiliki en8im untuk
mengambil fragmen DN ataupun pada proses rekombinasi. "el dalam suatu populasi yang
mampu mengambil fragmen DN secara aktif disebut sel-sel kompeten yang memiliki fator
kompeten 'diduga merupakan suatu protein permukaan sel atau suatu en8im yang terlibat
dalam pengikatan atau pengambilan DN+. 9umlah sel-sel kompeten ini banyak dijumpai
pada bagian akhir fase log.
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
4/12
DNA "esipienDNA unting ganda donor1
2
#atu unting DNA donor memasuki sel
3
4
6
Terbentuk sinapsis triple unting
5
"ekombinasi oleh pindah silang ganda
$romosome dengan segmen DNA hetero%igotDegradasi
"eplikasi
k reseptor yang terdapat dipermukaan sel! Bersifat re&ersible! 'engambilan DNA donor bersifat i
ntegrasi (insersi ko&alen) seluruh atau sebagian unting tunggal DNA donor ters
#egresi dan ekspresi fenotip gen donor yang telah ter
$on&ersi molekul DNA donor yang berupa unting ganda menjadi molekul unting tunggal melalui
Transforman a*+a*Non,transforman a+a
P(oses T(anso(masi
Ba&an 1. U('"an P(oses T(ans#okasi Pa)a Bak"e(i ,R'sse#/ 1-
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
5/12
-en .* y* pada DNA donor -en . y pada DNA donor
'eluang transformasi simultan (kotransformasi)
ekuensi transformasi per gen / 0 dalam 012Diharapkan frekuensi transformasi .* y* / 0 dalam 013 sel resipien
danya en8im endonuclease spesifik atau en8im translokase DN yang menarik DN donor
masuk ke dalam sel resipien. Penarikan tersebut menggunakan energy yang diperoleh dari
degradasi unting komplementer. Rincian proses rekombinasi transformasi berbeda pada
berbagai spesies. 0angkah ) dan : terjadi pada proses transformasi hampir semua spesies
'tidak spesifik pada DN homolog+. "edangkan tahap ke ; tidak dapat terjadi pada proses
transformasi tiap spesies 'spesifik pada DN homolog+.
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
6/12
DNA donor bakteriBakteri donor bakteri
kstrak DNA, DNA terpecah menjadi fragmen
ransformasi p!"!o bakteria resipien
ransformasi genotip#
4! kspresi gen fag dalam terbentuknya komponen structural fag
! $umpulan partikel anak,anak fag
Melekatnya fag pada !coli dan injeksi kromosom fag
6! 'erusakan kromosom bakteri oleh en%im spesi7k fa
2! "eplikasi kromosom fag menggunakan bahan dari bakteri
epasan anak fag oleh pelisisan dinding bakteri
$romosom fag
%e& inang 'E(co&i)
$romosom homo&og bakteri
$romosom fag
*emb+ngk+s fag dan piringan basa*engikat fag
$romosom fag
$romosom +nise&+&ar r+sak
Peluang kotransformasi kedua gen berhubungan dengan ukuran molekuler DN
petransformasi. Aubungan inilah yang dapat digunakan untuk mengungkap suatu peta fisik
gen.
BAB 1: TRANS$UKSI PA$A BAKTERI
5ransduksi adalah rekombinasi genetic pada bakteri yang diperantai oleh fag yang
terjadi sebelum suatu partikel fag membawa sebuah kromosom dari bakteri donor ke bakteri
resipien.
Fa& 2i('#en )an 2i('#en Se)an&
Sik#'s Hi)'p Li"ik S'a"' Fa& 2i('#en/ Misa#n%a T a"a' T3 ,R'sse#/ 1-
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
7/12
5erintegrasinya kromosom fag ke dalam kromosom inang terjai melalui mekanisme
rekombinasi spesifik tapak.
Ma4am T(ans)'ksi
1. T(ans)'ksi Um'm
Potongan DN yang ditangkap fag lalu dipindahkan ke bakteri resipien adalah
potongan acak bakteri dan tidak diintegrasikan secara khusus 'semua gen dapat ditransduksi+.
Diperantarai oleh beberapa fag %irulen dan yang fag %irulen sedang tertentu dimana
kromosomnya tidak terintegrasi di tapak perlekatan khusus pada kromosom inang. Partikel
fag yang terlibat diproduksi selama siklus litik. (en yag terletak pada fragmen kromosom
yang ditransduksikan dapat diekspresikan, meskipun tidak terintegrasi dan sel-sel yang
membawahifragmen pentransduksi yang tidak terintegrasi disebut 5ransduktan abortif.
Sik#'s Hi)'p S'a"' Fa& %an& Be(sia" 2i('#en Se)an&/ Sema4am Fa& 5 ,R'sse#/ 1-
In"e&(asi
k(omosom 5 ke
)a#am
k(omosom
K'mp'#an
anak6anaka 5
5 k(omosom
Pembe#a*an ban%ak
5 k(omosom *i#an&
Rep#ikasi 5 k(omosom
In)'ksi
Respons
lytik$NA
inan&
$NA a&
>asuk
siklus lytik
Responslysogenik Lisogenik
Siklus Hidup
$NA inan& ('sak
Rep#ikasi
k(omosom 5
Pelepasan anak fag oleh
pelisisan dinding bakteri
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
8/12
Data kontraduksi dapat digunakan untuk mengungkap jarak gen taksiran. 9ika penanda a7
b7
mengalami kontraduksi serta penanda b7 c7juga tetapi penanda a7 c7tidak, maka urutan atau
susunan ketiga penanda tadi adalah a7b7c7 . Contohnya pada bebrapa genE.coli, yakni$
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
9/12
5idak semua fag %irulen memperantarai transduksi karena$
)+ 5idak melakukan degradasi terhadap DN inang dan tidak memanfaatkan kembali
nukleotidanya utuk kepentingan sintesis DN fag.
:+ aka
partikel pentransduksi tidak dapat terbentuk.
;+ Proses pematangan fag yang menghalangi pembungkusan fragmen DN ingang berbeda
atau spesifik.
. T(ans)'ksi K*'s's a"a' Te(ba"as
4romosom fag dapat bertintegrasi pada satu atau sejumlah kecil tapak perlekatan
khusus pada kromosom bakteri. Diperantarai oleh fag %irulen sedang yang hanya
mentransduksikan fragmen tertentu dari kromosom bakteri. &ag tersebut dapat bereplikasi
secra otonom 'tidak tergantung pada replikasi kromosom inang+ serta bereplikasi dalam
keadaan terintegrasi dengan kromosom inang 'terlihat layaknya episom karena kromosom fag
suatu bagian dari kromosom inang salam replikasi tersebut+.
"uatu bakteri yang mengandung profag dapat dinyatakan bersifat lisogenik. "aat fase
profag, gen-gen litik pada kromosom %irus mengalami represi. >ekanisme represi
berlangsung dalam suatu system sirkuit reseptor mirip pada operon bakteri. 5ransisi dari
lisogenik 'profag+ menjadi bersifat litik, dapat terjadi secara sepontan maupun diinduksi
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
10/12
sehingga profag terbebas dari kromosom inang. Pemotongan profag tersebut 'proses eksisi+
bisa terjadi pada tapak lain selain tapak awal perlekatan. "ehingga ada penggalan kromosom
fag tertinggal pada kromosom inang da nada penggalan kromosom inang yang terbawa oleh
kromosom fag.
Pemotongan dan pemisahan profag menyebabkan terbentuknya partikel pentransduksi
khusus. 5ransduksi khusus hanya berperan terhadap transfer gen yang terletak di dalam suaturentang jarak sempit di kedua sisi tapak pelekatan profag. 9ika partikel pentransduksi khusus
terbentuk selama perpisahan profag dari kromosom inang, maka harusnya fag hasil induksi
sel lisogenik yang memiliki akti%itas pentransduksi. 9ika bakteri diinfeksi oleh fag
pentransduksi khusus pada kondisi litik, maka dalam fag tidak akan ditemukan partikel
pentransduksi. Pada transduksi umum dan transformasi, rekombinasi mengganti suatu
segmen kromosom resipien dengan suatu segmen kromosom donor. Namun pada transduksi
khusus, segmen DN donor dan kromosom fag ditambahkan kepada kromosom resipien
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
11/12
sehingga menghasilkan suatu transduktan diploid parsial. "ebuah sel lisogeik kebal terhadap
infeksi kedua oleh fag yang sama.
-
7/24/2019 rekombinasi 10-12
12/12
PERTAN7AAN
1. 6agaimana pemetaan kromosom bakteri melalui kejadian transformasiB
8a9ab:"ecara operasional, transformasi gen dapat digunakan untuk mengungkap pautan
gen, urutan gen serta jarak peta. Penanda genetic pada kromosom donor yang digunakanberdekatan satu sama lain yang berarti molekul petransformasinya sama. 9ika jarak kedua
gen berdekatan, keduanya sering terbawa pada fragmen DN yang sama sehingga
frekuensi kotransformasinya harusnya mendekati frekuensi transformasi satu gen.
"ebagai sebgai ilustrasi, jika gen p dan @ bakteri sering mengalami transformasi,
demikian pula dengan gen @ dan o, namun gen o dan p jarang mengalami transformasi.
>aka dapat digambarkan bahwa urutan gen pada kromosom bakteri itu adalah p-@-o.
Peluang kotransformasi kedua gen berhubungan dengan ukuran molekuler DN
petransformasi. Aubungan inilah yang dapat digunakan untuk mengungkap suatu peta
fisik gen.
:. >engapa tidak semua fag %irulen dapat memperantarai transduksiB
8a9ab:5idak semua fag %irulen memperantarai transduksi karena$
)+ 5idak melakukan degradasi terhadap DN inang dan tidak memanfaatkan kembali
nukleotidanya utuk kepentingan sintesis DN fag.
:+ aka partikel pentransduksi tidak dapat terbentuk.;+ Proses pematangan fag yang menghalangi pembungkusan fragmen DN ingang
berbeda atau spesifik.
;. 9elaskan peranan en8im integrase pada genom !. coli melaluai rekombinasi
9awab $ &ag mengkode en8im integrase yang berperan pada saat insersi DN fag ke
dalam genom !.coli. /nsersi tersebut terjadi melalui rekombinasi pada tapak-tapak
spesifik di kedua genom DN dan hasil insersi melalui rekombinasi itu adalah
terbentuknya satu molekul sirkuler baru yang lebih besar. !n8im tersebut dapat berperan
pada proses penggabungan yang pada akhirnya berakibat terbentuknya dua molekul DN
yang terpisah-pisah.
!n8im integrase pada kenyataannya dapat berperan sebagai suatu en8im topoisomerase.
Dalam hal ini en8im integrase membuat suatu pemutusan dalam posisi menyamping
'tidak berhadap-hadapan+ jarak antara kedua tempat yang terpotong adalah sejauh
nukleotida. Pemutusan unting DN ini terjadi pada tapak attP maupun tapak att6.