GENETIKA MIKROB

Brebes, Jawa Tengah

MAKALAH MIKROBIOLOGI

GENETIKA MIKROBA

Disusun Oleh:

1.        Dina Riani

2.        Dwi Purwanti

3.        Erlita Hidayatul Fitriyani

4.        Firman Sidiq Putrawan

5.        Himatul Azizah

PROGRAM STUDI S1 FARMASI

STIKes BHAKTI MANDALA HUSADA SLAWI

Jl.Cut Nyak Dhien No. 16, Desa Kalisapu, Kec. Slawi, Kabupaten Tegal, Jawa Tengah 52416

Telp.(0283) 6197571 Fax. (0283) 6198450 Homepage website www.stikesbhamada ac.id

email stikes_bhamada@yahoo.com

2016

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan karuniaNYA kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini tepat waktu. Makalah yang kami buat ini berjudul ”Genetika Mikroba”.

Tujuan membuat makalah ini yaitu untuk memenuhi tugas mata kuliah mikrobiologi yang dibimbing ibu Devi Ika K.S., M. Sc., Apt. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna, khususnya bagi kami dan umumnya bagi pembaca.

Demikian makalah ini dibuat, kami menyadari di dalam penyusunan dan pembuatan makalah ini masih banyak kekurangan,  maka dari pada itu kritik dan saran sangat kami harapkan demi mencapai kesempurnaan makalah ini agar lebih baik lagi dan atas kritik dan sarannya kami ucapkan terimakasih.

                                                              

                                                                                                  Slawi,  November  2016

                                                                                                                 

                                                                                               

Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................... i

KATA PENGANTAR................................................................................... ii

DAFTAR ISI                                                                                                   ........ iii

BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1

1.1    Latar Belakang........................................................................................ 1

1.2    Rumusan Masalah................................................................................... 2

1.3    Tujuan...................................................................................................... 2

1.4    Manfaat.................................................................................................... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................. 3

2.1    Pengertian Genetika Mikroba................................................................ 3     

2.2    Sifat Bahan Genetis pada Mikroba....................................................... 5

2.3    Struktur DNA dan RNA........................................................................ 6

2.4    Replikasi DNA......................................................................................... 7

2.5    Mutasi dan Mutagen............................................................................... 9

2.6    Tipe Muatan Bakteri............................................................................... 13

2.7    Mekanisme Pemindahan Materi Genetik pada Bakteri....................... 15

BAB III PENUTUP....................................................................................... 19

3.1    Kesimpulan.............................................................................................. 19

3.2    Saran......................................................................................................... 20

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................... 21

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Genetika merupakan suatu cabang ilmu yang dinamis dan berkembang dengan cepat. Penelaahnya dilakukan oleh beribu-ribu ilmuwan diseluruh dunia. Rekayasa genetika adalah suatu segi baru studi genetika yang menjanjikan pada masyarakat baik perkembangan yang menguntungkan maupun kemungkinan timbulnya akibat-akibat yang membawa bencana. 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 siat-sifat lain dari kacang polong tersebut.

Ilmu yang mempelajari cara pengekspresian informasi genetis yang terkandung dalam molekul DNA serta mekanisme pengendalian hereditas pada organisme oleh DNA adalah genetika . Molekul DNA yang ditemukan dalam sel terdiri dari dua rantai komplementer yang berbentuk heliks dan saling membelitsehingga disebut heliks ganda atau double heliks.Masing-masing rantai DNAterdiri dari empat jenis nukleotida, yang dapat dibedakan menurut jenis basanitrogennya yaitu adenin (A), timin (T), sitosin (C), dan guanin (G).

Pada masa kini genetika telah mampu menjelaskan cara DNA mengendalikan sifat dan mempertahankan proses yang penting di dalam sel hidup. Langkah pertama dalam pengekspresian sifat yang dikandung DNA ialah dengan mencetak molekul RNA berdasarkan urutan nukleotida pada DNA. Molekul RNAmerupakan polimer rantai tunggal yang terdiri dari empat macam nukleotida yaitu adenin (A), urasil (U), sitosin (C) dan guanin (G). (Ristiati, 2000)

Genetika mikrobia telah mengungkapkan bahwa gen terdiri dari DNA, suatu pengamatan yang melekat dasar bagi biologi molekuler. µGenetika bakteri mendasari perkembangan rekayasa genetika, suatu teknologi yang bertanggung jawab terhadap perkembangan di bidang kedokteran. Berdasarkan urian diatas, untuk mengetahui lebih lanjut pengemasan bahan genetik bakteri, penyusun mengangkat judul “Genetika Mikroba”.

1.2    Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari latar belakang tersebut adalah sebagai berikut:

1. Apa pengertian dari genetika mikroba?
2. Bagaimana sifat bahan genetis pada mikroba?
3. Bagaimana struktur DNA dan RNA?
4. Bagaimana cara DNA bereplikasi?
5. Apa yang dimaksud dengan mutasi dan mutagen?
6. Bagaimana tipe mutan bakteri?
7. Bagaimana mekanisme pemindahan materi genetik pada bakteri?

1.3    Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui pengertian dari genetika mikroba.
2. Untuk mengetahui sifat bahan genetis pada mikroba.
3. Untuk mengetahui struktur DNA dan RNA.
4. Untuk mengetahui cara DNA bereplikasi.
5. Untuk mengetahui dimaksud dengan mutasi dan mutagen.
6. Untuk mengetahui tipe mutan bakteri
7. Untuk mengetahui mekanisme pemindahan bahan genetik pada bakteri.

1.4    Manfaat

Semoga dengan  makalah ini dapat bermanfaat khusunya bagi penyusun dan umumnya bagi  pembaca tentang genetika mikroba, sehingga dapat menambah pengetahuan mengenai materi tersebut.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1    Pengertian Genetika Mikroba

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.  Penelitian inilah ia mengembangkan hukum-hukum dasar kebakaan. Hukum kebakaan berlaku umum bagi semua bentuk kehidupan. Hukum-hukum mendel berlaku pada manusia dan juga organisme. Percobaan terdahulu yang sangat populer dalam genetika, yakni lalat buah Drosophila. Namun sekarang, percobaan -percobaan ilmu kebakaan dengan menggunakan bakteri Escherichia coli. Bakteri ini di pilih karena paling mudah di pelajari 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 (Waluyo, 2005).

Genetika mikrobia tradisional terutama berdasarkan pada pengamatan atau observasi perkembangan secara luas. Variasi fenotif telah diamati berdasarkan 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 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. Genetika bakteri mendasari perkembangan rekayasa genetika, suatu teknologi yang bertanggung jawab terhadap perkembangan di bidang kedokteran.(Jewetz, 2001).

Ada dua fenomena biologi pada konsep hereditas yaitu:

1.    Hereditas yang bersifat stabil di mana generasi berikut yang terbentuk dari pembelahan satu sel mempunyai sifat yang identik dengan induknya.

2.    Variasi genetik yang mengakibatkan adanya perbedaan sifat generasi berikut dari sel induknya akibat peristiwa genetik tertentu, misalnya mutasi.

Pada bakteri, unit herediternya disebut genom bakteri. Genom bakteri lazimnya disebut sebagai gen saja. Gen bakteri biasanya terdapat dalam molekul DNA (asam deoksirinukleat) tunggal, meskipun dikenal pula adanya materi genetik di luar kromosom (ekstrakromosomal), yang di sebut plasmid, yang tersebar luas dalam populasi bakteri. Meskipun bakteri bersifat haploid, transimisi gen dari satu generasi ke generasi berikutnya berlangsung secara linier, sehingga pada setiap siklus pembelahan sel, sel anaknya menerima satu set gen yang identik dengan sel induknya.

2.2    Sifat Bahan Genetis pada Mikroba

Material genetik bakteri terdiri atas kromosom dan plasmid. Keduanya terdiri atas DNA. Dua fungsi utama materi genetik adalah replikasi dan ekspresi. Material genetik harus bereplikasi secara akurat sehingga dihasilkan 2 replikan (anakan) yang identik dengan induknya. Materi genetik juga terekspresi dalam bentuk karakter terobservasi atau fenotip.

1. Kromosom

Kromosom bakteri mempunyai beratnya 2-3% dari berat kering satu sel, pada sel haploid (prokariot) bersifat kromosom tunggal dan tidak berpasangan. Berbentuk sirkuler, panjangnya ± 1mm, beratnya 2-3% dari berat kering satu sel, disusun sekitar 4 juta kpb DNA, makromolekul yang sangat banyak ini dikemas agar tidak berubah dalam bentuk superkoil (± 70-130 superkoil domain) (Syahrurachman, 1994). Kebanyakan gen prokariota terdapat pada kromosom, yang terletak dalam suatu bagian pusat sitoplasma, yang dinamakan daerah nuklear atau nukleoid untukn membedakannya dari membran-pengikat nukleus pada sel eukariotik. Jumlah nukleoid dalam sel bakteri dapat lebih dari satu, tergantung kecepatan pertumbuhan dan ukuran sel. Nukleoid berisi gen yang penting untuk pertumbuhan bakteri.

2      Plasmid

Plasmid adalah material genetik ektrakromosomal. Ukuran plasmid lebih kecil daripada kromosom. Plasmid biasanya mengkode polipeptida yang tidak penting bagi pertumbuhan secara langsung. Plasmid berbentuk sirkuler, tetapi terdapat plasmid berbentuk linier seperti terlihat pada Borrelia dan Streptomyces. Plasmid dibedakan menjadi 2, yaitu plasmid konjugatif dan non-konjugatif. Plasmid konjugatif adalah plasmid yang mampu didonorkan ke resepien, sedangkan plasmid non-konjugatif tidak dapat didonorkan. Plasmid non-konjugatif biasanya berukuran kurang dari 7,5 kbp dan biasanya berjumlah banyak (10-20 perkromosom). Plasmid didistribusikan secara acak ke sel anakan.

Meskipun plasmid tidak berperan langsung dalam pertumbuhan, tetapi plasmid memiliki fungsi penting secara medis. Fungsi penting plasmid secara medis, yaitu kemampuan plasmid mengkode polipeptida resistensi antibiotik, toksin, struktur permukaan sel untuk perlekatan dan kolonisasi. Plasmid yang berperan dalam resistensi antibiotika disebur plasmid R atau faktor R. 

2.3    Struktur DNA dan RNA

DNA (Asam Deoksiribonukleat)

DNA/ Kromosom bakteri lebih banyak diteliti dari pada kromosom organisme lain. DNA bakteri mampu mengkode 1000-3000 polipeptida yang berbeda-beda. DNA bakteri merupakan molekul berantai ganda yang sirkuler. Struktur Dna bakteri tidak merupakan bentuk sederhana tetapi merupakan belitan yang tidak teratur dalam sitoplasma. James Watson dan Francis Crick (1953) telah menemukan struktur DNA yang berupa dua untai pita DNA terpilin. Penemuan ini merupakan titik awal revolusi biologi karena merupakan penemuan struktur DNA ini sangat penting untuk mempelajari dan memahami bagaimana informasi genetik dapat dipindahkan dari satu generasi ke generasi berikutnya serta bagaimana DNA dapat mengendalikan replikasinya.

Replikasi informasi herediter di dalam sel melibatkan sintesis molekul DNA baru yang mempunyai urutan nukleotida sama seperti genom sel inangnya. Molekul DNA adalah makromolekul yang mempunyai informasi herediter suatu sel. DNA ini tersusun oleh sub unit-sub unit yang disebut dengan nukleotida atau deoksiribonukleotida. Urutan nukleotida menentukan kespesifikan suatu informasi herediter dan berisi mekanisme untuk mengendalikan eksperi genetik.

Masing-masing deoksiribonukleotida terdiri dari basa nitrogen (asam nukleat), gula deoksiribosa, dan gugus fosfat. Basa asam nukleat terdiri dari basa purin terdiri : Adenin (A) dan guanin (G) yang mempunyai dua cincin. Dan pirimidin terdiri atas : timin (T) dan sitosin (C) yang hanya mempunyai satu cincin. Purin dan pirimidin merupakan molekul heterosiklis karena mengandung dua macam atom C dan N. Basa asam nukleat menempel pada deoksiribosa membentuk deoksiribonukleosida. Deoksiribonukleosida ini bergabung dengna gugus fosfat pada atom C5 membentuk subunit deoksiribonukleotida DNA. 

RNA (Asam Ribonukleat)

Asam nukleat lainnya yang dijumpai secara alamiah ialah asam ribonukleat (RNA). Bedanya dari DNA ialah :

1.    Biasanya berutasan tunggal.

2.    Komponen gula pada nukloetida yang membentuk RNA adalah ribosa, dan bukan deoksiribose. Ribose adalah sama dengan deoksiribose kecuali adanya gugusan hidroksil pada atom karbon nomor 2.

3.    Basa bernitrogen pirimidin yang dijumpai pada  nukleotida yang membentuk RNA ialah urasil bukan timin.

2.4    Replikasi DNA

Replikasi DNA berarti penggandaan. Ada 3 model replikasi DNA yaitu :

1.    Model konservatif. 

Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA bereplikasi tanpa memisahkan rantai-rantainya.

2.    Model semi konservatif. 

Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA berpisah kemudian bereplikasi.

3.    Model dispersi. 

Model ini menyatakan bahwa DNA terpecah menjadi potongan-potongan yang kemudian bereplikasi.

Meselson dan Stahl membuktikan bahwa DNA bereplikasi sesuai model semi-konservatif. Replikasi model semi konservatif dimulai pada suatu situs tertentu yang sudah pasti pada kromosom bakteri yang disebut titik pangkal kedua utas DNA memisah pada situs ini membentuk struktur berbentuk Y. Titik persimpangannya disebut titik tumbuh. Replikasi bergerak berurutan dari titik tumbuh, baik pada satu arah atau dua arah. Titik asal dan titik tumbuh terikat pada membran sel dan situlah kedua utusan tersebut diduplikasikan.Masing-masing utasan mempunyai urutan basa yang komplementer terhadap urutan basa pada utasan-utasan DNA yang mula-mula (Pelczar, 2009)

Enzim DNA polymerase nemanbahkan nukleotida pada ujung hidroksil-3' utasan atau utasan–utasan DNA yang sedang berreplikasi, jadi mensintenis utasan-utasan DNA dengan arah 5' ke 3'.Sejauh ini belum ditemukan polymerase yang mereplikasi dengan arah 3' ke 5'.Sintesis DNA bersifat sinambung.Selain mekanisme replikasi DNA yang baru saja diuraikan, inisiasi (pengawwalan) replikasi DNA membutuhkan suatu pancing atau pemula yaitu sepotong pendek RNA yang disentesis oleh RNA polymerase dan komplementer terhadap DNA. Dengan adanya pemula ini, DNA polymerase dapat mulai mensisntesis duoksiribonukleotida. Sekali pancingan mengena, DNA polymerase lalu mencerna RNA tersebut dapat menggantikannya dengan DNA. Berpartisipasinya RNA sebagai pancing tampaknya ekstensif karena setiap fragmen okazaki juga mengandung sebagian RNA sebagai pancing. Bila titik-titik tumbuh telah bergerak di seluruh panjang molekul DNA, maka terbentuk dua molekul DNA yang lengkap.Setiap molekul berutasan ganda mengandung salah satu dari utasan asli atau satu utasan baru (Pelczar, 2009).

2.5    Mutasi dan Mutagen

Mutasi adalah suatu perubahan yang terjadi pada bahan genetika sehingga ekspresinya (fenotip) berubah. Mutasi dapat terjadi pada pasangan basa, satu ruas DNA, atau bahkan pada kromosom. Perubahan DNA dapat menyebabkan perubahan kodon-kodon RNAd dan akhirnya menyebabkan perubahan jenis asam nukleat yang disintesisnya. Sedangkan mutagen adalah senyawa kimia atau faktor fisikawi yang dapat menyebabkan mutasi. Misalnya sinar ultraviolet (UV) merupakan mutagen yang kuat karena sinar UV dapat menembus sel dan diabsorpsi dengan kuat oleh timin (T) dan sitosin (C). Absorpsi UV oleh timin dapat menyebabkan terbentuknya dimer timin yang berdekatan sehingga dapat mengubah DNA yang akan mengganggu proses replikasi. Senyawa kimia yang dapat menyebabkan mutasi, misalnya HNO₂ karena asam ini menimbulkan deaminasi pada basa nitrogen nukleotida. Asam nitrit dapat mengubah adenin (A) menjadi hipoxantin (HX), sitosin (C) menjadi urasil (U) dan guanin (G) menjadi xantin (X)  (Ristiati, 2000).

1.    Macam-macam Mutasi

a.    Berdasarkan jenis sel yang mengalami mutasi, dibedakan menjadi:

1)   Mutasi Somatis, adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel somatis. Mutasi ini hanya diwariskan/diturunkan pada sel-sel somatis. Misalnya mutasi pada sel-sel kulit yang menyebabkan kanker kulit.

2)   Mutasi Germinal, adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel gamet (sperma atau ovum). Mutasi ini diwariskan pada generasi berikutnya. Misalnya berbagai macam cacat dan penyakit menurun yang terpaut kromosom X atau kromosom Y.

b.    Berdasarkan jumlah atau banyak sedikitnya materi genetik yang mengalami mutasi, dibedakan menjadi:

1)   Mutasi kromosom (aberasi) mutasi yang menyebabkan terjadinya perubahan pada jumlah dan struktur kromosom.
Macam-macam mutasi kromosom:

a)    Aneuploidi adalah penambahan atau pengurangan satu atau
beberapa kromosom pada genom (ploidi) sehingga kandungan
kromosom di dalam nukleus bukan merupakan kelipatan haploidnya.

b)   Euploidi adalah perubahan kromosom pada tingkat ploidi atau genom.

2)   Mutasi Gen adalah mutasi yang terjadi akibat perubahan pada satu pasang basa ADN suatu gen.

c.    Berdasarkan faktor penyebabnya, dibedakan menjadi:

1)   Mutasi alam, jika penyebabnya adalah mutagen-mutagen alam.

2)   Mutasi buatan (mutasi induksi), jika penyebabnya adalah mutagen buatan.

2.    Macam-macam Mutagen

Mutagen dibagi dalam 3 golongan:

a.    Mutagen kimia, dapat masuk ke dalam replikasi DNA sehingga mengubah struktur basa DNA.

b.    Mutagen fisik, berupa bahan fisik misalnya sinar ultraviolet, sinar X, sinar gamma.

c.    Mutagen biologi, berupa virus dan bakteri. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada kromosom.

Mutagen alami, misalnya:

1)   Sinar kosmis.

2)   Batuan radioaktif alam (uranium, thorium, radium) masuk bersama
makanan dan minuman menyebabkan ionisasi internal.

3)   Sinar ultraviolet matahari, karena daya tembusnya hanya beberapa mm ke dalam kulit, sehingga menyebabkan mutasi pada sel-sel kulit.

4)   Temperatur yang terlalu tinggi

5)   Kekeliruan metabolisme, terjadi pada saat replikasi gen.

6)   Virus, asam nukleatnya merusak DNA sel inang.

Mutagen buatan, misalnya:

1)      Sinar-sinar radioaktif buatan (sinar x, β, γ).

2)      Penggunaan senjata nuklir.

3)      Zat-zat alkilase (gas mustard, etil metil sulfat, etil metan sulfat).

4)      Zat-zat yang sifatnya sama dengan basa nitrogen dapat menggantikan basa normal pada saat replikasi.

3.    Mekanisme Mutasi

Mutagenesis merupakan suatu teknik biologi molekuler di mana suatu mutasi diciptakan pada suatu bagian molekul DNA tertentu, yang dikenal sebagai plasmid. Peristiwa kimia yang paling umum yang dapat menyebabkan mutasi spontan adalah depurinasi dan deaminasi basa-basa tertentu. Pada peristiwa depurinasi, adenin dan guanin tersingkir dari DNA karena terputusnya ikatan kimia antara purin dan deoksiribose. Pada peristiwa depurinasi, jika tersingkirnya purin itu tidak segera diperbaiki maka pada saat replikasi tidak terbentuk pasangan basa komplementer yang lazim. Yang terjadi adalah secara random basa apapun dapat diadakan. Pada replikasi berikutnya, keadaan tersebut dapat menyebkan mutasi jika basa baru yang diadakan secara acak tersebut tidak sama dengan basa mula-mula.

Sementara pada proses deaminasi, peristiwa yang terjadi adalah tersingkirnya gugus amino dari basa. Contoh dari deaminasi adalah deaminasi sitosin menjadi urasil. Oleh karena urasil merupakan basa nitrogen yang tidak lazim bagi DNA maka sebagian besar urasil tersebut harus segera disingkirkan dan diadakan proses perbaikan untuk mengembalikan sitosin. Apabila urasil tidak segera diperbaiki maka hal itu akan menyebabkan pengadaan adenin pada unting DNA baru hasil replikasi berikutnya, dan sebagai hasilnya adalah terjadinya mutasi berupa perubahan pasangan bsa S-G menjadi T-A.

Mekanisme dasar:

a.    Mensintesis DNA yang di dalamnya terdapat bagian yang ingin dimutasi.

b.    Hasil sintesis ini harus dihibridisasi dengan DNA lain dari gen yang diinginkan.

c.    Fragmen tersebut diperluas lagi oleh DNA polimerase.

d.   Molekul yang diperoleh akan diadaptasikan ke dalam sel inang dan dikloning.

e.    Pemilihan mutan.

Mutagenesis

2.6    Tipe Mutan Bakteri

Semua sifat sel-sel hidup dikendalikan oleh gen maka ciri sel yang manapun dapat berubah karena mutasi. Berbagai ragam mutan bakteri telah diisolasi dan dipelajari secara intensif. Beberapa dari tipe-tipe utama mutan adalah sebagai berikut:

1.    Mutan yang memperlihatkan toleransi yang meningkat terhadap unsur-unsur penghambat, terutama antibiotik (mutan yang resisten terhadap antibiotik atau obat-obatan).

2.    Mutan yang menunjukkan kemampuan fermentasi yang berubah atau meningkatnya atau berkurangnya kapasitas untuk menghasilkan beberapa produk akhir.

3.    Mutan yang mempunyai defisiensi akan nutrisi (oksotrofik), yaitu membutuhkan medium yang lebih kompleks untuk tumbuhnya daripada biakan aslinya.

4.    Mutan yang tidak mampu menggunakan substrat.

5.    Mutan yang memperlihatkan perubahan dalam bentuk koloni atau kemampuan untuk menghasilkan pigmen.

6.    Mutan yang menunjukkan perubahan pada struktur permukaan dan komposisi selnya (mutan antigenik).

7.    Mutan yang resisten terhadap aksi bakteriofage.

8.    Mutan yang memperlihatkan beberapa perubahan pada ciri-ciri morfologis, misalnya hilangnya kemampuan untuk menghasilkan spora,kapsul atau flagella.

Ada banyak implikasi praktis yang berkaitan dengan terjadinya mutan mikrobia. Hal ini digambarkan oleh contoh-contoh berikut:

1.    Diketahui ada beberapa mikroorganisme yang menggambarkan resistensi terhadap antibiotik-antibiotik tertentu akibat mutasi. Kenyataan ini sangat penting dalam pengobatan penyakit, karena antibiotik yang pada mulanyaefektif untuk mengendalikan suatu infeksi bacterial menjadi kurang atau tidak lagi efektif ketika muncul mutan-mutan yang resisten terhadap antibiotik yang bersangkutan.

2.    Dapat diisolasi mutan biokimiawi yang mampu menghasilkan suatu produk akhir dalam jumlah besar. Hal ini penting dalam industri. Sebagai contoh, jumlah penisilin yang dihasilkan dalam produksi komersial meningkat secara dramatis melalui seleksi galur-galur mutan Penicillium.

3.    Pemeliharaan biakan murni spesies-spesies jasad renik yang tipikal mensyaratkan tercegahnya mutasi, kalau tidak maka biakan tersebut tidak akan tipikal lagi.

4.    Mutan mikroba telah digunakan secara meluas di dalam penyelidikan berbagai proses biokimiawi, terutama reaksi-reaksi bio-sintetik. Sebagai contoh, mutan-mutan yang terhalang atau rusak pada langkah-langkah enzimatik yang berbeda-beda telah digunakan untuk menyingkap seluk  beluk rangkaian metabolik.

5.    Banyak mutan, mungkin sebagian besar dapat balik ke kondisi liar melalui mutasi balik, yaitu kembalinya sel-sel mutan ke fenotipe asalnya. Akan tetapi, hal ini tidak mesti disebabkan oleh pembalikan mutasi aslinya secara tepat. Kadang-kadang, pengaruh mutasi asli dapat ditekan sebagian atau seluruhnya oleh mutasi kedua pada situs yang berbeda pada kromosom.

2.7    Mekanisme Pemindahan Materi Genetik pada Bakteri

Perpindahan gen merupakan suatu kegiatan yang dilakukan bakteri dengan mengirimkan informasi genetik (DNA) dari sel donor ke sel resipien. Pertukaran gen antar bakteri dapat terjadi karena bakteri pada umumnya hidup berkoloni bahkan bercampur dengan banyak bakteri jenis lain. Pertukaran gen akan menghasilkan rekombinan baru. Pertukaran gen atau materi genetik secara garis besar dilakukan melalui cara transfer gen dan transposisi.

Transfer gen merupakan perpindahan materi genetik termasuk plasmid dari sel donor ke sel resipien. Sedangkan transposisi merupakan pemindahan rantai DNA pendek (hanya beberapa urutan saja) antara satu plasmid ke plasmid lain, atau dari kromosom ke plasmid dalam sel tersebut. Transfer gen terjadi melalui beberapa cara yaitu:

1.    Transformasi

Transformasi merupakan proses pemindahan DNA telanjang yang mengandung sejumlah terbatas informasi DNA dari satu sel ke sel yang lain.DNA tersebut diperoleh dari sel donor melalui lisis secara alamiah atau dengan cara ekstraksi kimiawi, begitu DNA diambil oleh sel resipien maka terjadilah rekombinasi. Gejala transformasi ini ditemukan kali pertama pada Streptococcus pneumonia oleh F. Griffith pada tahun 1928. Pengamatannya menunjukkan bahwa ada dua macam tipe koloni bakteri tersebut, yaitu koloni halus (tipe S atau smooth) yang bersifat patogen dan koloni kasar (tipe R atau rough) yang non patogen. Dalam percobaannya ditemukan jika campuran bakteri tipe S yang telah dimatikan dengan pemanasan dan sel tipe R hidup disuntikkan pada tikus maka tikus akan mati dan dari bangkai tikus dapat diisolasi bakteri tipe S yang hidup. Griffith mengatakan bahwa ada substansi yang berasal dari bakteri tipe S (mati) diambil oleh bakteri tipe R (hidup) sehingga tipe R ini berubah menjadi tipe S yang patogen. Perubahan dari tipe R ke tipe S ini disebut transformasi. Pada tahun 1944, Oswald Avery, Macleod, McCarty mengisolasi substansi tersebut dan berhasil mengidentifikasinya sebagai DNA.Percobaan Avery dan kawan-kawan inilah yang mendemontrasikan untuk pertama kali bahwa bahan genetik adalah DNA (Gardner, 2000).

2.    Konjugasi

Konjugasi merupakan pemindahan bahan genetik dari suatu sel bakteri yang bertindak sebagai donor kepada sel bakteri yang bertindak sebagai resipien. Pada proses konjugasi, sel donor (jantan) memasukkan sebagian DNA ke dalam sel resipien melalui pili seks yang dimiliki oleh sel jantan. Setelah DNA donor masuk ke dalam sel resipien, enzim-enzim yang bekerja pada DNA resipien menggunting dan mengeksisi suatu fragmen DNA resipien. Kemudian DNA donor dipadukan ke dalam kromosom resipien di tempat DNA yang tereksisi. Pemindahan ini dikode oleh plasmid. Plasmid adalah unsur genetis ekstra kromosomal (diluar kromosom) dan dapat melangsungkan replikasi didalam sitoplasma sel bakteri. Plasmid adalah potongan bundar DNA yang merupakan gen tambahan. Bila unsur ekstra kromosomal dapat bereplikasi dan terpadu ke dalam kromosom bakteri disebut episom. Hal ini membedakan episom dari plasmid, karena plasmid tidak terpadu ke dalam kromosom. Pada bakteri gram negatif misalnya E.coli, konyugasi terjadi dengan cara perlekatan antara sel donor dengan sel resipien melalui piliseks atau faktor F (faktor kesuburan atau fertility factor). Pada bakteri gram positif misalnya Streptococcus faecalis, perlekatan antara sel donor dan resipien tidak melaui pili. Proses konjugasi secara artificial dapat digunakan untuk memetakan gen pada bakteri (Ristiati, 2000).

3.    Transduksi

Transduksi merupakan proses pemindahan bahan genetik dari suatu bakteri ke bakteri lain melalui bakteriofage. Bila bakteriofage menyerang bakteri maka DNA bakteriofage diijeksikan ke dalam sel bakteri. Saat DNA fage dikemas di dalam pembungkusnya untuk membentuk bakteri-bakteri fage baru, DNA fage tersebut dapat membawa sebagian dari DNA bakteri yang telah menjadi inangnya. Selanjutnya, bila fage menginfeksi bakteri lainnya, maka fage akan memasukkan DNA-nya yang mengandung sebagian dari DNA bakteri inang sebelumnya. Dengan demikian, fage tidak hanya memasukkan DNA-nya sendiri ke dalam sel bakteri yang diinfeksinya, tetapi juga memasukkan DNA dari bakteri lain yang ikut terbawa pada DNA fage. Jadi, secara alami fage memindahkan DNA dari satu sel bakteri ke bakteri lainnya. Ada dua kemungkinan yang terjadi yaitu sel mengalami lisis atau bersifat lisogenik (Snustad, 2012).

Ada dua tipe transduksi, yaitu:

a.    Transduksi terbatas

Pada proses ini tidak semua gen dapat ditransfer. Transduksi terbatas terjadi saat profage telah terintegrasi pada kromosom bakteri. Gen-gen bakteri yang  mengalami transduksi terbatas adalah yang berdekatan dengan profage yang terintegrasi.

b.    Transduksi umum

Transduksi umum terjadi bila suatu fage memindahkan gen dari kromosom bakteri atau plasmid. Pada saat fage memulai siklus litik, enzim-enzim virus menghidrolisis kromosom bakteri menjadi potongan-potongan kecil DNA. Setiap bagian dari kromosom bakteri tersebut dapat digabungkan dengan kepala fage selama perakitan fage. Fage yang telah berisi DNA sel bakteri dapat menginfeksi sel lain dan mentransfer gen bakteri di dalam sel resipien DNA bakteri dan bergabung dengan rekombinasi homolog menggantikan gen dalam sel resipien. Transduksi ini terjadi pada bakteri gram positif dan gram negatif.

BAB III

PENUTUP

3.1    Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini antara lain adalah sebagai berikut:

1.    Genetika mikroba adalah ilmu yang mempelajari tentang hereditas (sifat turun temurun) sifat induk dan variasi sifat karakteristik mikrobia.

2.    Bahan genetik bakteri terdiri atas kromosom dan plasmid. Sifat dari kromosom bakteri mempunyai beratnya 2-3% dari berat kering satu sel, pada sel haploid (prokariot) bersifat kromosom tunggal dan tidak berpasangan. Sedangkan ukuran plasmid lebih kecil daripada kromosom.

3.    Struktur rantai DNA terdiri dari empat jenis nukleotida, yang dapat dibedakan menurut jenis basa nitrogennya yaitu  basa purin dan basa pirimidin. Pada basa purin terdiri dari adenin (A) dan guanin (G) yang mempunyai dua cincin, dan pada basa pirimidin terdiri dari timin (T) dan sitosin (C) yang hanya mempunyai satu cincin. Sedangkan dalam RNA, timin digantikan oleh urasil (U).

4.    Ada 3 model replikasi DNA yaitu: Model konservatif, Model semi konservatif, dan Model dispersi.

5.    Mutasi adalah suatu perubahan yang terjadi pada bahan genetika sehingga ekspresinya (fenotip) berubah. Sedangkan mutagen adalah senyawa kimia atau faktor fisikawi yang dapat menyebabkan mutasi.

6.    Salah satu dari tipe-tipe utama mutan pada bakteri yaitu: mutan yang memperlihatkan toleransi yang meningkat terhadap unsur-unsur penghambat, terutama antibiotik (mutan yang resisten terhadap antibiotik atau obat-obatan), mutan yang menunjukkan kemampuan fermentasi yang berubah atau meningkatnya atau berkurangnya

7.    Mekanisme pemindahan bahan genetik pada bakteri secara umum dilakukan dengan tiga cara yaitu transformasi, konjugasi,  dan transduksi.

3.2    Saran

Semoga dengan adanya makalah ini diharapkan pembaca dapat memahami tentang genetika mikroba, sehingga dapat menambah pengetahuan mengenai materi tersebut. Makalah ini masih jauh dari kata sempurna,oleh karena itu kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun sangat kami harapkan.

DAFTAR PUSTAKA

Gardner, dkk. 2000. Principle of Genetic. New York: John Wiley & Sons Inc.

Jawetz, dkk. 2001. Mikrobiologi Kedokteran. Jakarta: Salemba Medika.

Pelczar, Michael. 2009. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: UI Press.

Ristiati, Ni Putu. 2000. Pengantar Mikrobiologi Umum. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional.

Snustad, P.D. and Simmons, M. J. 2012. Principles of Genetics. 6th ed. United States of America: John Willey & Sons Inc.

Waluyo, Lud. 2005. Mikrobiologi Umum. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang Prees.