GENETIKA MIKROBA

Disusun Oleh:

SITI RUKMANA SIHITE

(011.041.00.144)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

SEKOLAH TINGGI KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

LABUHAN BATU

YAYASAN UNIVERSITAS LABUHAN BATU

2013

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkatNya

yang telah memberikan kesehatan serta kemampuan kepada, sehingga dapat

menyelesaikan makalah ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Penulis

menyusun makalah ini yang berisi tentang “Genetika Mikroba”. Bentuk

peyajian praktis dan sederhana agar dapat lebih mudah dipahami.

Penulis menyadari bahwa makalah ini belum sempurna dan belum sesuai

dengan apa yang diharapkan, mungkin masih terdapat kesalahan dibeberapa

bagian baik dalam penulisan maupun penyusunanya. Oleh karena itu penulis

meminta maaf sebelumnya dan mengharapkan perbaikan dari Dosen mata kuliah

agar makalah ini menjadi lebih baik.

Besar harapan penulis semoga makalah ini bermanfaat bagi yang

membacanya. Saya, sebagai penulis mengucapakan terimakasih kepada dosen

pembimbing yang mendukung penulisan makalah ini.

Aekkanopan, Desember 2013

Penulis

DAFTAR ISI

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

DAFTAR ISI ..... ............................................................................................................ iii

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

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

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3

1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................................ 3

BAB II. GENETIKA MOKROBA ................................................................................ 4

2.1 Struktur DNA ...................................................................................................... 4

2.2 Genetika Bakteri ................................................................................................. 7

2.3 DNA Bakteri .................................................................................................... 10

2.3.1 Replikasi DNA ..................................................................................... 11

2.3.2 Perpindahan Gen .................................................................................. 16

BAB III. PENUTUP ..................................................................................................... 22

3.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 22

3.2 Saran ................................................................................................................ 23

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 24

BAB I

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.

Pendekatan tradisional pada genetika telah mengidentifikasikan gen

sebagai dasar kontribusi karakter fenotip atau karakter dari keseluruhan

stuktural dan fisiologis dari suatu sel atau organisme, karakter fenotif seperti

warna mata pada manusia atau resistensi terhadap antibiotik pada bakteri, pada

umumnya di amati pada tingkat organisme. Dasar kimia untuk variasi dalam

fenotif atau perubahan urutan DNA dalam suatu gen atau dalam organisasi

gen.

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 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 mendasari perkembangan rekayasa genetika,

suatu teknologi yang bertanggung jawab terhadap perkembangan di bidang

kedokteran.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat diambil rumusan masalah

sebagai berikut:

Apa pengertian dari genetika bakteri?

Apa saja komponen yang menyusun genetika dari bakteri?

1.3 Tujuan Penulisan

Penulisan ini betujuan untuk mengetahui pengertian dari genetika bakteri

dan komponen apa sajakah yang menyusun genetika bakteri. Genetika

merupakan bagian yang sangat penting dalam kehidupan bakteri. Tanpa

adanya faktor genetika ini, kelanjutan spesies bakteri yang bersangkutan tentu

sangat dipertanyakan. Oleh karena pentingnya masalah ini, kelompok kami

mencoba untuk membahas dan mempresentasikannya pada presentasi kali ini.

Adapun tujuan dari pengambilan materi genetika bakteri ini, antara lain

adalah: untuk menambah wawasan dan pengetahuan penulis mengenai faktor

genetika bakteri, bagaimana genetika bakteri dapat berpindah dari satu sel ke

sel lain, mengetahui lebih dalam bagaimana suatu sel bakteri dapat mengalami

proses mutasi dan menjadi mutagen dalam kesehariannya. Semua tujuan-

tujuan ini diharapkan dapat tercapai setelah terwujudnya laporan makalah ini.

Selain itu, pengetahuan-pengetahuan yang penulis dapat dari pembahasan

materi ini bisa menjadi wawasan awal yang dapat penulis ambil dan

kembangkan menjadi pengetahuan yang lebih tinggi lagi berikutnya.

BAB II

GENETIKA MOKROBA

2.1 Struktur DNA

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.

Purin dan pirimidin yang membentuk nukleotida, masing-masing

memiliki dua macam basa :

Purin yaitu adenine dan guanine

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.

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’

2.2 Genetika Bakteri

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 (ekstra kromosomal), 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. Kromosom bakteri yang terdiri dari DNA mempunyai berat

lebih kurang 2-3% dari berat kering satu sel. Dengan mikroskop elektron,

DNA tampak sebagai benang-benang fibriler yang menempati sebagian

besar dari volume sel. Molekul DNA bila diekstraksi dari sel bakteri

biasanya mempunyai bentuk yang sirkuler, dengan panjang kira-kira 1

mm. DNA ini mempunyai berat molekul yang tinggi karena terdiri dari

heteropolimer dari deoksiribonukleotida purin yaitu Adenin dan Guanin

dan deoksiribonukleotida pirimidin yaitu Sitosin dan Timin. Watson dan

Crick, dengan sinar X menemukan bahwa struktur DNA terdiri dari dua

rantai poliribonukleotida yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan

hidrogen antara purin di satu rantai dengan pirimidin di rantai lain, dalam

keadaan antiparalel, dan disebut sebagai struktur double helix. Ikatan

hidrogen ini hanya dapat menghubungkan Adenin (6 aminopurin) dengan

Timin (2,4 dioksi 5 metil pirimidin) dan antara Guanin (2 amino 6

oksipurin) dengan Sitosin (2 oksi 4 amino pirimidin). Singkatnya pasangan

basa pada suatu sekuens DNA adalah A-T dan S-G. Karena adanya sistem

berpasangan demikian, maka setiap rantai DNA dapat dijadikan

cetakan/template untuk membangun rantai DNA yang komplementer.

Waktu terjadinya proses replikasi DNA dalam pembelahan sel, molekul

DNA dari sel anaknya terdiri dari satu rantai DNA yang komplememter

tapi dibuat baru, dengan kata lain, pemindahan materi 11olymer dari satu

generasi ke generasi berikutnya adalah dengan cara semikonservatif.

Fungsi primer DNA pada hakikatnya adalah sebagai sumber perbekalan

informasi 11olymer yang dimiliki oleh sel induk. Proses replikasi di

kerjakan dengan amat lengkap sehingga sel anaknya mendapatkan pula

informasi 11olymer yang lengkap, sehingga terjadi kesetabilan 11olymer

dalam suatu populasi mikroorganisme. Satu benang kromosom biasanya

terdiri dari lima juta pasangan basa dan terbagi atas segmen atau sekuens

asam amino tertentu yang akan membentuk stuktur protein. Protein ini

kemudian menjadi enzim-enzim, komponen 12olymera sel dan struktur sel

yang lain yang secara keseluruhan menentukan karakter dari sel itu.

Mekanisme yang menunjukan bahwa sekuen nukleotida di dalam gen

menentukan sekuens asam amino pada pembentukan protein adalah

sebagai berikut:

1. Suatu enzim amino sel bakteri yang disebut enzim RNA

12olymerase membentuk satu rantai oliribonukleotida (=

messesnger RNA = Mrna) dari rantai DNA yang ada. Proses ini

diseut transkripsi. Jadi pada transkripsi DNA, terbentuk satu rantai

RNA yang komplementer dengan salah satu rantai double helix

dari DNA.

2. Secara enzimatik asam amino akan teraktifasi dan ditransfer

kepada transfer RNA (= Trna yang mempunyai daptor basa yang

komplementer dengan basa Mrna di satu ujungnya dan mempunyai

asam amino spesifik di ujung lainnya tiga buah basa pada Mrna di

sebut triplet basa yang lazim disebut sebagai kodon untuk suatu

asam amino.

3. Mrna dan Trna bersama-sama menuju kepermukaan ribosom

kuman, dan disinilah rantai polipeptida terbentuk sampai

seluruhkodon selesai dibaca menjadi menjadi suatu sekwen asam

amino yang membentuk protein tertentu. Proses ini disebut

translasi.

2.3 DNA Bakteri

Bakteri memiliki kekurangan unsur-unsur yang mengacu pada

stuktur komplek yang terlibat dalam pemisahan kromsom-kromosom

eukariota menjadi nukleid anak yang berbeda. Replikasi dari DNA bakteri

dimulai pada satu titik dan bergerak ke semua arah. Dalam prosesnya, dua

pita lama DNA terpisah dan digunakan sebagai model untuk

mensistensiskan pita-pita baru (replikasi semikonservatif). Strukur dimana

dua pita terpisah dan sintesis baru terjadi disebut sebagai percabangan

replikasi. Replikasi kromosom bakteri sangat terkontrol, dan kromosom tiap

sel yang tumbuh berkisar antara satu dan empat. Beberapa plasmida bakteri

bias memiliki sampai 30 tiruan dalam satu sel bakteri, dan mutasi yang

menyebabkan control bebas dari relikasi plasmida bahkan bias

menghasilkan tiruan yang lebih banyak.

Replikasi pita DNA ganda sirkular dimulai pada locus ori dan

membutuhkan interaksi dengan beberapa protein. Dalam E coli, replikasi

kromosom berakhir pada suatu tempat yang disebut “ter“. Dua kromosom

anak terpisah, atau terpecah sebelum pembagian sel, sehingga tiap-tiap

keturunan memiliki satu DNA anak. Hal ini dapat disempurnakan dengan

bantuan topoisomerase atau melakukan pengkombinasian. Proses serupa

yang mengacu pada replikasi DNA plasmida, kecuali pada beberpa kasus,

replikasinya adalah tidak terarah.

Transposon tidak membawa informasi genetika yang dibutuhkan

untuk memasangkan replikasi sendiri terhadap pembagian sel, sehingga

perkembangbiakannya tergantung pada penyatuan fisiknya dengan replika

bakteri. Penyatuan ini dibantu oleh kemampuan transposon untuk

membentuk tiruannya sendiri, yang mungkin disisipkan dalam replika yang

sama atau mungkin disatukan pada replika lainnya. Spesifisitas dari

rangkaian pada bagian sisipan biasanya rendah, sehingga transposon kadang

cenderung menyisip dalam sistem acak. Sebagian besar plasmida ditransfer

antar sel-sel bakteri, dan penyisipan dari sebuah transposon ke dalam suatu

plasmida bisa menyebabkan penyebaran dalam sebuah populasi.

2.3.1 Replikasi DNA

Sintesis perbanyakan bahan genetik seperti DNA, dilakukan

melalui proses yang disebut replikasi. Replikasi dapat dikatakan

merupakan reaksi kimia yang mencirikan proses kehidupan. Melalui

suatu replikasi, senyawa kimia dapat membentuk dirinya untuk

menghasilkan senyawa baru yang mirip dengan dirinya. Replikasi

hanya terjadi pada asam nukleat, DNA atau RNA. Molekul asam

nukleat yang mampu bereplikasi disebut replikon. Tidak ditemukan

senyawa lain yang sintesisnya dilakukan melalui replikasi.

Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel.

Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota,

waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah teratur, yaitu pada fase S

daur sel, sebelum mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut

memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu

pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer

DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam

proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR). Dengan

demikian, setiap sel yang melakukan mitosis akan dihasilkan 2 sel

anak yang memilki DNA lengkap sama persis dengan yang dimiliki

induknya.

Biosintesis Nukleotida

Sebelum rantai polinukleotida DNA dapat disintesis oleh

bakteri atau organisme lain, harus tersedia sekumpulan nukleotida

seluler. Pada bakteri tertentu, nukleotida harus disuplai dalam

medium dalam bentuk jadi. Pada bakteri lain dapat mensintesis

nukleotida dari nutrien yang sederhana, seperti glukosa, ammonium

sulfat, dan mineral. Perubahan nutrien sederhana menjadi nukleotida

bagi sintesis DNA menyangkut sederetan reaksi yang rumit,

beberapa di antaranya membutuhkan energi berupa ATP. Salah satu

dari reaksi-reaksi ini ialah pembentukan bentuk teraktivasi

nukleotida bagi sintesis rantai polinukleotida DNA berutasan ganda:

nukleotida-fosfat + ADP Nukleotida + ATP kinase

nukleotida-difosfat + ADP Nukleotida-fosfat + ATP kinase

Energi dalam bentuk ATP disediakan. Pada setiap nukleotida

teraktivasi terikat dua gugusan fosfat yang berasal dari peruraian dua

ATP.

Regulasi Replikasi DNA

Kromosom suatu bakteri yang khas ialah sebuah molekul

DNA berutasan-ganda, yang mempunyai berat molekul kira-kira

2,5 x 109 Dalton (satu Dalton sama dengan massa satu atom

hidrogen). Jumlah pasangan basanya kurang lebih 4 x 106. Bila

kromosom tersebut ditarik secara linier dalam bentuk heliks-ganda,

ukurannya akan mencapai kira-kira 1,25 mm, yaitu beberapa ratus

kali lebih panjang daripada sel bakteri yang memilikinya.

a. Replikasi mensyaratkan situs awal

Syarat pertama agar suatu DNA dapat bereplikasi ialah bahwa

pada DNA tersebut terdapat situs awal replikasi. Hasil

pengamatan terhadap kromosom E.coli memperlihatkan bahwa

replikasi selalu dimulai dari titik awal tertentu (Cairns, 1963).

Situs awal replikasi dikenal dengan istilah titik ori (singkatan

dari origin of replication). Pada kromosom bakteri diketahui

hanya ada satu titik ori, sedangkan pada kromosom eukariot

terbukti mempunyai banyak titik ori. DNA yang tidak

mempunyai titik ori tidak akan dapat bereplikasi.

b. Replikasi memerlukan untaian ganda

Persyaratan kedua untuk dapat berlangsungnya proses replikasi

ialah bahwa asam nukleat harus berada dalam bentuk untaian

ganda. Hal ini telah diuraikan oleh Watson dan Crick (1953),

yaitu bahwa implikasi genetik dari heliks ganda ialah

memungkinkan pembentukan DNA baru secara swaproduksi

(replikasi). Adanya dua untai polinukleotida serta per pasangan

antiparalel antara basa-basanya akan mendukung proses

replikasi, yaitu setiap untaian akan menjadi model bagi

pembentukan untai pasangannya. Bukti bahwa untai ganda

menjadi syarat dalam replikasi dapat dilihat pada DNA virus

yang sedang bereplikasi. Virus mempunyai genom bervariasi,

baik beruntai ganda maupun tunggal, tetapi pada saat

bereplikasi virus selalu berada dalam keadaan untai ganda.

c. Replikasi DNA mengikuti pola hipotesis semikonservatif

Untuk dapat terjadi proses replikasi seperti yang telah

dijelaskan sebelumnya, Watson dan Crick mengajukan suatu

usulan pola replikasi DNA yang disebut pola semikonservatif.

Pola konservatif mula-mula dibuktikan oleh Mathew Maselson

dan Francis Stahl yang bekerja dengan E.coli yang telah

menggunakan teknik radio isotop, sentrifugasi, dan

spektrofotometer. Dengan pola semikonservatif ini akan

terpenuhi dua hal. Pertama, fungsi pewarisan dalam replikasi

satu utasan DNA. Kedua, fungsi pemeliharaan sifat, yaitu

struktur DNA yang baru akan sama dengan struktur DNA

sebelumnya. 3’

d. Sintesis DNA mempunyai arah pertumbuhan 5’ Molekul

nukleotida dalam keadaan bebas akan terbentuk nukleotida

tripospat. Dalam proses sintesis DNA, dua nukleotida

digabungkan satu dengan yang lainnya dengan cara

merangkaikan karbon gula kelima (C5) yang mengandung

fosfat dari satu nukleotida kepada karbon gula ketiga (C3) yang

mengandung –OH dari nukleotida lain dan membentuk ikatan

5’-3’ fosfodieter.

e. Replikasi berjalan secara bertahap

Dalam proses replikasi terjadi dua proses. Pertama, pelepasan

heliks ganda menjadi untai tunggal dan membentuk cabang

replikasi. Kedua, sintesis rantai baru dengan menggunakan

untaian tunggal tersebut sebagai model. Pada situs awal

replikasi, enzim DNA polimerase akan memutus pilinan heliks

ganda menjadi dua untaian tunggal. Dalam proses ini akan

terbentuk struktur huruf Y, titik persimpangannya disebut titik

tumbuh. Replikasi bergerak berurutan dari titik tumbuh, baik

pada satu arah (replikasi satu arah) atau dua arah (replikasi dua

arah). Situs awal dan titik tumbuh terikat pada membran sel

dan dari sinilah kedua utasan diduplikasi. Masing-masing

utasan mempunyai urutan basa pada utasan-utasan DNA yang

mula-mula.

f. Sintesis DNA bersifat tidak sinambung

Utasan-utasannya direplikasi dalam bentuk segmen-segmen

kecil yang disebut fragmen Okazaki, dengan arah 5’ ke 3’.

Fragmen-fragmen ini kemudian digabungkan menjadi satu oleh

enzim DNA ligase. Inisiasi (pengawalan) replikasi DNA

membutuhkan suatu pancingan, yaitu sepotong pendek RNA

yang disintesis oleh RNA polimerase dan komplementer

terhadap DNA. Dengan adanya pemula ini, DNA polimerase

dapat mulai mensintesis deoksiribonukleotida. Sekali

pancingan mengena, DNA polimerase lalu mencerna RNA

tersebut dan menggantikannya dengan DNA. Berpartisipasinya

RNA sebagai pancing tampaknya ekstensif karena setiap

fragmen Okazaki juga mengandung sebagian RNA sebagai

pancing.

2.3.2 Perpindahan Gen

Perpindahan gen merupakan suatu kegiatan yang dilakukan

bakteri dengan mengirimkan informasi genetik (DNA) dari sel

donor ke sel resipien. Kegiatan perpindahan gen ini ada tiga yakni :

1. Transformasi

Transformasi pertama kali ditemukan oleh Frederick Griffith

pada tahun 1928. Dia mempelajari transformasi satu tipe

Streptococcus pneumoniae menjadi tipe yang berbeda. S.

pneumoniae dibagi menjadi 100 tipe lain yang berbeda atas

dasar perbedaan kimia pada kapsulnya. Jadi, tipe 1

menghasilkan kapsul yang berbeda dengan tipe 2, dan

seterusnya. Transformasi ialah proses pemindahan DNA bebas

sel yang mengandung sejumlah informasi genetik (DNA) dari

satu sel ke sel lainnya. DNA tersebut diperoleh dari sel donor

melalui lisis sel alamiah atau dengan cara ekstraksi kimiawi.

Begitu fragmen DNA dari sel donor tertangkap oleh sel

resipien, maka terjadilah rekombinasi.

Manfaat yang didapat dari transformasi gen pada bakteri adalah

a. Sarana penting dalam rekayasa genetika.

b. Memetakan kromosom bakteri.

c. Bermanfaat dalam penelitian-penelitian genetik bakteri di

laboratorium.

2. Konjugasi

Konjugasi merupakan mekanisme perpindahan informasi

genetik (DNA) dari sel donor ke sel resipien yang terjadi akibat

adanya kontak sel dengan sel. Konjugasi bakteri pertama kali

ditemukan oleh Lederberg dan Tatum pada tahun 1946. Mereka

menggabungkan dua galur mutan Escherichia coli yang

berbeda yang tidak mampu mensintesis satu atau lebih faktor

tumbuh esensiil dan memberinya kesempatan untuk kawin.

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. Mekanisme ini sebenarnya

berlangsung juga pada kegiatan transformasi dan transduksi.

Dengan adanya proses konjugasi ini, gen-gen tertentu yang

membawa sifat resistensi pada obat dapat berpindah dari

populasi bakteri yang resisten ke populasi bakteri yang tidak

resisten. Oleh karenanya, bila hal tersebut terjadi pada populasi

bakteri bisa timbul multi drug resistance.

3. Transduksi

Beberapa jenis virus berkembang biak di dalam sel bakteri.

Virus-virus yang inangnya adalah bakteri seringkali disebut

bakteriofage atau fage. Pada waktu fage menginfeksi bakteri,

fage memasukkan DNA-nya ke dalam bakteri tersebut. DNA

fage ini kemudian bereplikasi di dalam sel bakteri atau

berintegrasi dengan kromosom bakteri. Inilah yang dikenal

dengan transduksi. Jadi, transduksi adalah proses perpindahan

gen dari suatu bakteri ke bakteri lain oleh bakteriofage lalu oleh

bakteriofage tersebut plasmid ditransfer ke populasi bakteri.

Transduksi ditemukan oleh Norton Zinder dan Joshua

Lederberg pada tahun 1952. Pada waktu 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 tipe transduksi, yaitu:

1. 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.

2. 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

DNA adalah sebuah molekul panjang yang menyerupai tali,

biasanya terdiri dari dua utas, saling membelit membentuk heliks ganda

(double helix). Setiap utas terdiri dari nukleotida-nukleotida yang

tergabung membentuk rantai polinukleotida.

Untuk memperbanyak dirinya, DNA melakukan suatu proses yang

disebut replikasi. Replikasi dapat dikatakan merupakan reaksi kimia yang

memungkinkan senyawa kimia dapat membentuk dirinya untuk

menghasilkan senyawa baru yang mirip dengan dirinya. Replikasi DNA

mengikuti pola semi konservatif yang sintesisnya dimulai dari titik ori

3’ dan arah pertumbuhannya ialah 5’

Perpindahan gen yang dilakuakan bakteri melalui tiga cara, yaitu :

konjugasi, transformasi, dan transduksi. Konjugasi merupakan proses

perpindahan gen bakteri melalui kontak antar selnya. Transformasi

merupakan proses perpindahan gen bakteri melalui sel bebas. Transduksi

merupakan proses perpindahan gen dari suatu bakteri ke bakteri lain

dengan bantuan bakteriofage.

Mutagenesis merupakan suatu teknik untuk menciptakan mutasi

yang meliputi lima tahap/proses. Mutagen adalah bahan yang

menyebabkan terjadinya mutasi. Mutagen terbagi menjadi tiga : mutagen

bahan kimia, mutagen bahan fisika, dan mutagen bahan biologi.

DNA rekombinan adalah DNA yang telah mengalami proses rekombinasi

atau penyusunan kembali. Proses ini diawali oleh terpotongnya struktur

DNA oleh enzim restriksi endonuklease kemudian potongan DNA tersebut

disisipkan pada DNA resipien dan digabungkan kembali oleh enzim

ligase. Struktur DNA yang baru ini akan ikut bereplikasi apabila organism

pembawanya berkembangbiak. Meskipun banyak kontroversi teknologi

baru ini, teknologi ini cukup mendatangkan manfaat bagi kehidupan umat

manusia.

3.2 Saran

Saya sebagai penulis berharap melalui makalah ini saya serta pembaca

menjadi lebih paham dan mendapat ilmu lebih mengenai genetika

mikroba.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. http//:wikipedia.com/genetika bakteri/. 14 Desember 2013.

Anonim. http//:google.com/genetika bakteri dan virus/. 14 Desember 2013.