Genetika Mikroba

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ilmu genetika mendefinisikan dan menganalisis keturunan atau konstansi dan perubahan pengaturan dari berbagai fungsi fisiologis yang membentuk karakter organisme. Unit keturunan disebut gen yang merupakan suatu segmen DNA yang nukleotidanya membawa informasi karakter biokimia atau fisiologis tertentu.

Penelaahan tentang genetika pertama kali dilakukan oleh seorang ahli botani bangsa Austria, Gregor Mendel  pada tanaman kacang polongnya. Pada tahun 1860-an ia menyilangkan galur-galur kacang polong dan mempelajari akibat-akibatnya. Hasilnya antara lain terjadi perubahan-perubahan pada warna,bentuk, ukuran, dan sifat-sifat lain dari kacang polong tersebut. (Pelczar J, 1986).

Penelitian inilah ia mengembangkan hukum-hukum dasar kebakaan. Hukum kebakaan berlaku umum bagi semua bentuk kehidupan. Hukum-hukum mendel berlaku manusia dan juga organisme percobaan dahulu amat populer dalam genetika, yakni lalat buah Drosophila. Namun sekarang, percobaan-percobaan ilmu kebakaan dengan menggunakan bakteri Escherichia coli. Bakteri ini dipilih karena paling mudah dipelajari pada taraf molekuler sehingga merupakan organisme pilihan bagi banyak ahli genetika. Hal ini membantu perkembangan bidang genetika mikroba. Jasad renik yang di pelajari dalam bidang genetika mikroba meliputi bakteri, khamir, kapang, dan virus.

Genetika mikroba tradisional terutama berdasarkan pada pengamatan atau observasi perkembangan secara luas. Variasi fenotif telah diamati berdasar kemampuan gen untuk tumbuh dibawah kondisi terseleksi, misalnya bakteri yang mengandung satu gen yang resisten terhadap ampisilin dapat dibedakan dari bakteri kekurangan gen selama pertumbuhannya dalam lingkungan yang mengandung antibiotik sebagai suatu bahan penyeleksi. Catatan bahwa seleksi gen memerlukan ekspresinya dibawah kondisi yang tepat dapat diamati pada tingkat fenotif. Genetika bakteri dan mikrobiologi mendasari perkembangan rekayasa genetika, suatu teknologi yang bertanggung jawab terhadap perkembangan di bidang kedokteran. Maka dari itu disinal penulis akan menjabarkan genetika mikroba.

1.3 Rumusan Masalah

Bagaimana genetika dari mikroba?

1.2 Tujuan Penulisan

Dengan penulisan makalah tentang genetika mikrobiologi penulis berharap agar para pembaca bisa lebih paham mengenai isi dari makalah. Genetika merupakan bagian yang sangat penting dalam kehidupan bakteri. Tanpa adanya faktor genetika ini, kelanjutan spesies bakteri yang bersangkutan tentu sangat dipertanyakan.

1.3 Manfaat penulisan

Penulisan ini memberikan beberapa manfaat. Aspek akademis memberikan informasi ilmiah kepada masyarakat tentang pengertian dari genetika bakteri serta komponen apa sajakah yang menyusun genetika mikroba.

BAB II

PEMBAHASAN

Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick.

Informasi genetika disimpan sebagai suatu urutan basa pada DNA. Kebanyakan molekul DNA adalah rantai ganda, dengan basa-basa komplementer (A-T; G-C) berpasangan menggunakan ikatan hidrogen pada pusat molekul. Sifat komplementer dari basa memungkinkan satu rantai (rantai cetakan, template) menyediakan informasi untuk salinan atau ekpresi informasi pada suatu rantai yang lain (rantai penyandi).

Pasangan-pasangan basa tersusun dalam bagian pusat double helix DNA dan menentukan informasi genetiknya. Setiap empat basa diikatkan pada phosphor-2-deoxyribose membentuk suatu nukleotida. Setiap nukleotida dibentuk dari tiga bagian yaitu:

1)    Sebuah senyawa cincin yang mengandung nitrogen, disebut basa nitrogen. Dapat berupa purin atau pirimidin.

2)    Sebuah gugusan gula yang memiliki lima karbon (gula pentosa), disebut deoksiribosa.

3)    Sebuah molekul fosfat.

Bagian-bagian tersebut terhubungkan bersama-sama dalam urutan basa nitrogen-deoksiribosa-fosfat.

Gambar 1. Double Helix DNA

Purin dan pirimidin yang membentuk nukleotida, masing-masing memiliki dua macam basa:

1)    Purin yaitu adenine dan guanine,

2)    Pirimidin yaitu cytosine dan thymine.

Karena ada empat jenis basa, maka pada DNA dijumpai empat jenis nukleotida :

1)    Deoksiadenosin-5’-monofosfat (adenine + deoksiribosa + fosfat),

2)    Deoksiguanosin-5’-monofosfat (guanine + deoksiribosa + fosfat),

3)    Deoksitidin-5’-monofosfat (cytosine + deoksiribosa + fosfat),

4)    Timidin-5’-monofosfat (thymine + deoksiribosa + fosfat).

Keempat jenis nukleotida ini dihubungkan menjadi utasan polinukleotida DNA oleh ikatan-ikatan fosfodiester, yaitu setiap gugusan fosfat menghubungkan atom karbon nomor 3 pada deoksiribosa sebuah nukleotida dengan atom karbon nomor 5 pada deoksiribosa nukleotida berikutnya, dengan gugusan fosfat terletak di luar rantai. Hasilnya ialah suatu rantai yang mengandung gugusan fosfat berselang-seling dengan gugusan deoksiribosa dan basa-basanya yang mengandung nitrogen menonjol dari gugusan. Ikatan-ikatan hidrogen menghubungkan basa dari satu rantai ke rantai yang lain. Muatan negatif phosphodiester backbone dari DNA berhadapan dengan pelarut, dan muatan ini tersusun sepanjang struktur linear dari molekul. Panjang molekul DNA pada umumnya tersusun dalam ribuan pasang DNA ribuan pasang basa, atau kilobase pavis (kbp). Suatu kromosom Eshericia coli memiliki 4639 kbp. Panjang keseluruhan kromosom E.coli diperkirakan I nm. Oleh karena keseluruhan dimensi sel bakteri diperkirakan 1000 kali lebih kecil dari pada panjangnya tersebut sehingga terbentuk lipatan yang melipat lagi atau supercoiling, menyusun struktur fisik dari molekul in vivo.

	Presentase basa nitrogen
	Adenin	Sitosin	Guanin	Timin
Kamir (yeast)	32	18	18	32
Mycrobacterium tuberculosis	16	34	34	16
Manusia	131	19	19	131

Antara setiap pasangan Adenin-Timin terbentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedangkan antara setiap pasangan Guanin-Sitosin terbentuk tiga ikatan hidrogen (G≡C). Akibat dari pembentukan pasangan-pasangan tersebut ialah bahwa kedua utasan heliks DNA bersifat anti-paralel, yang berarti bahwa setiap utas menuju arah yang berlawanan sehingga yang satu diakhiri dengan gugusan hidroksil-3’ bebas dan yang lain dengan gugusan fosfat-5’.

Genetika mikrobia telah mengungkapkan bahwa gen terdiri dari DNA, suatu pengamatan yang melekat dasar bagi biologi molekuler. Penemuan selanjutnya dari bakteri telah mengungkapkan adanya restriction enzymes (enzim restriksi) yang memotong DNA pada tempat spesifik, menghasilkan fragmen potongan DNA. Plasmida diidentifikasikan sebagai elemen genetika kecil yang mampu melakukan replikasi diri pada bakteri dan ragi. Pengenalan dari sebuah fragmen potongan DNA kedalam suatu plasmid memungkinkan fragmen di perbanyak (teramplifikasi). Amplifikasi regio DNA spesifik dapat di capai oleh enzim bakteri menggunakan polymerase chain reaction (PCR) atau metode amplifikasi nukleotida berdasar enzim yang lain (misalnya amplifikasi berdasar transkripsi). DNA yang di masukkan kedalam plasmid dapat di kontrol oleh promoter ekspresi pada bakteri yang mengamati protein, di ekspresi pada tingkat tinggi.

Kromosom pada mikroba memiliki DNA untai ganda sirkular. Dengan Struktur fisik pembawa sifat dalam sel dan tiap sel bakteri mengandung 1 unit kromosom. Kromosom pada mikroba memiliki struktur DNA lain (lebih kecil) berupa plasmid.

Gambar kromosom bakteri

Plasmid merupakan materi genetik di luar kromosom (ekstra kromosomal). Tersebar luas dalam populasi bakteri.Terdiri dari beberapa – 100 kpb, beratnya ± 1-3 % dari kromosom –bakteri. Berada bebas dalam sitoplasma bakteri. Kadang-kadang dapat bersatu dengan kromosom bakteri. Dapat berpindah dan dipindahkan dari satu spesies ke spesies lain.Jumlahnya dapat mencapai 30 atau dapat bertambah karena mutasi.

RepIikasi DNA:

• Proses penyalinan urutan basa-basa nukleotida purin dan pirimidin dalam untai ganda DNA inang ke sel turunan (replikasi semikonservatif : setengah untai asli setengah sintesis baru)

• Diawali dari pelepasan untai ganda oleh enzim DNA gyrase

• Terbentuk garpu repliakasi (replication fork)

• Garpu bergerak dalam 2 arah berlawanan sampai kedua ujung bertemu menghasilkan DNA baru

• Masing untai DNA induk berperan sebagai cetakan

• Untai baru dijamin komplementer dengan untai lama oleh DNA polymerase

• Untai baru memiliki polaritas berlawanan dengan untai induk

Faktor R pertama kali ditemukan di Jepang pada strain bakteri enterik yang mengalami resistensi terhadap sejumlah antibiotik (multipel resisten). Munculnya resistensi bakteri terhadap beberapa antibiotik, sangat berarti dalam dunia kedokteran, dan dihubungkan dengan meningkatnya penggunaan antibiotik untuk pengobatan penyakit infeksi. Sejumlah perbedaan gen-gen resisten-antibiotik dapat dibawa oleh faktor R. Plasmid R100 disusun oleh 90 kpb yang membawa gen resisten untuk sulfonamid, streptomisin/spektinomisin, asam fusidat, kloramfenikol, tetrasiklin dan pembawa gen resisten terhadap merkuri. R100 dapat berpindah diantara bakteri enterik dari genus Escherichia, Klebsiella, Proteus, Salmonella, dan Shigella, tetapi tidak akan berpindah ke bakteri nonenterik Pseudomonas. Juga sudah diketahui faktor R dengan gen resisten terhadap kanamisin, penisilin, tetrasikliin, dan neomisin. Beberapa elemen resisten obat pada faktor R merupakan elemen yang dapat bergerak, dan dapat digunakan dalam mutagenesis transposon.

Mutasi mengarah pada suatu perubahan senyawa kimia pada DNA. Mutan merupakan individu yang mengalami perubahan pada satu atau lebih basa DNAnya. Perubahan ini dapat diwariskan dan irreversibel (kecuali terjadi mutasi-balik ke urutan awal). Kerusakan gen tersebut dapat disebabkan oleh:

1).  Perubahan pada proses transkripsi

2). Perubahan pada urutan asam amino dari protein yang merupakan produk gen Mutasi melibatkan sejumlah gen pada DNA bakteri: beberapa mutasi tidak pernah dideteksi karena tergantung pada mutasi mempengaruhi suatu fungsi yang dapat dikenali (contoh, penyebab resistensi antibiotik). Dan yang lain dapat mematikan sehingga tidak terdeteksi.

BAB III

KESIMPULAN

Genom bakteri merupakan materi genetik yang mengatur pewarisan sifat dalam suatu sel bakteri. Genom bakteri terdiri dari DNA kromosom , RNA dan Plasmid serta materi genetik tambahan lainya. Plasmid merupakan materi genetik ekstrakromosomal yang umumnya berbentuk sirkuler dana dapat bereplikasi sendiri.Plasmid ini berperan dalam fungsi-fungsi khusus, seperti dalam resistensi obat, penghasil toksin, penghasil enzim-enzim khusus dll.

Sisntesis protein pada bakteri pada prinsipnya sama dengan sintesis protein yang terjadi pada sel eukariot. Pada sel bakteri karena tidak memiliki membran ini, maka proses translasi diikuti langsung dengan proses translasi tanpa mengalami prose splicing.

Pengaturan sintesis protein pada sel bakteri dilakukan oleh sistem regulator yaitu lac. operon atau typ.operon. Pengaturan sintesis protein ini melibatkan gen-gen regulator dan gen struktural yang bekerja dalam satu kesatuan.

DAPUS:

Pelczar J. Michael, Jr. Dasar-dasar mikrobiologi. 1986. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.

Anonim. http//:wikipedia.com/genetika bakteri/. 8 july 12. Pk. 15.00.

Download Fulltext