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:
- Apa
pengertian dari genetika mikroba?
- Bagaimana
sifat bahan genetis pada mikroba?
- Bagaimana
struktur DNA dan RNA?
- Bagaimana
cara DNA bereplikasi?
- Apa
yang dimaksud dengan mutasi dan mutagen?
- Bagaimana
tipe mutan
bakteri?
- Bagaimana
mekanisme pemindahan
materi genetik pada bakteri?
1.3
Tujuan
Tujuan dari
pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:
- Untuk
mengetahui
pengertian dari genetika mikroba.
- Untuk mengetahui sifat
bahan genetis pada mikroba.
- Untuk mengetahui struktur
DNA dan RNA.
- Untuk mengetahui cara DNA bereplikasi.
- Untuk mengetahui dimaksud dengan mutasi dan mutagen.
- Untuk mengetahui tipe
mutan bakteri
- 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.
- 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:
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.
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.
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.
Komentar
Posting Komentar