I.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._eka_boy@ovi.com
I.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 terdapat beberapa tujuan dari
pengambilan materi genetika bakteri ini, antara lain adalah:
Ø untuk
menambah wawasan dan pengetahuan penulis mengenai faktor genetika bakteri.
Ø Penulis
mendapat banyak pengetahuan tentang bagaimana genetika bakteri dapat berpindah
dari satu sel ke sel lainnya.
Ø Penulis
dapat 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.
I.4 Manfaat
penulisan
Penulisan
ini memberikan beberapa manfaat. Aspek akademis memberikan informasi ilmiah
kepada masyarakat tentang pengertian dari genetika bakteri serta komponen apa
sajakah yang menyusun genetika bakteri. Mengetahui genetika dari mikroorganisme
serta kompoen penyusunnya maka dapat membuat mikoorganisme yang mempunyai
kualitas yang sama yang digunakan dalam industri dengan memanfaatkan genetika
dari mikroorganisme yang mempunyai sifat unggul.
I.5 metode
penulisan
Dalam pembahasan materi “Genetika
Bakteri” ini, penulis menggunakan metode kepustakaan untuk mendapatkan bahan
materi yang menyeluruh. Kepustakaan yang penulis gunakan tak hanya memakai
beberapa buku untuk menjadi sumber acuan. Akan tetapi, penulis juga mencari
bahan dari internet baik berupa materi maupun gambar yang dapat melengkapi
pembahasan materi sebelumnya._eka_boy@ovi.com
II. 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
:
1) Purin
yaitu adenine dan guanine,
2) Pirimidin
yaitu cytosine dan thymine.
Karena
ada empat jenis basa, maka pada DNA dijumpai empat jenis nukleotida :
1) Deoksiadenosin-5’-monofosfat
(adenine + deoksiribosa + fosfat),
2) Deoksiguanosin-5’-monofosfat
(guanine + deoksiribosa + fosfat),
3) Deoksitidin-5’-monofosfat
(cytosine + deoksiribosa + fosfat),
4) Timidin-5’-monofosfat
(thymine + deoksiribosa + fosfat).
Keempat
jenis nukleotida ini dihubungkan menjadi utasan polinukleotida DNA oleh
ikatan-ikatan fosfodiester, yaitu setiap gugusan fosfat menghubungkan atom
karbon nomor 3 pada deoksiribosa sebuah nukleotida dengan atom karbon nomor 5
pada deoksiribosa nukleotida berikutnya, dengan gugusan fosfat terletak di luar
rantai. Hasilnya ialah suatu rantai yang mengandung gugusan fosfat
berselang-seling dengan gugusan deoksiribosa dan basa-basanya yang mengandung
nitrogen menonjol dari gugusan. Ikatan-ikatan hidrogen menghubungkan basa dari
satu rantai ke rantai yang lain. Muatan negatif phosphodiester backbone dari DNA
berhadapan dengan pelarut, dan muatan ini tersusun sepanjang struktur linear
dari molekul. Panjang molekul DNA pada umumnya tersusun dalam ribuan pasang DNA
ribuan pasang basa, atau kilobase pavis (kbp). Suatu kromosom Eshericia
coli memiliki 4639 kbp. Panjang keseluruhan kromosom E.coli
diperkirakan I nm. Oleh karena keseluruhan dimensi sel bakteri diperkirakan
1000 kali lebih kecil dari pada panjangnya tersebut sehingga terbentuk lipatan
yang melipat lagi atau supercoiling, menyusun struktur fisik dari molekul in
vivo.
|
|
Presentase basa nitrogen
|
|||
|
Adenin
|
Sitosin
|
Guanin
|
Timin
|
|
|
Kamir (yeast)
|
32
|
18
|
18
|
32
|
|
Mycrobacterium tuberculosis
|
16
|
34
|
34
|
16
|
|
Manusia
|
131
|
19
|
19
|
131
|
Antara
setiap pasangan Adenin-Timin
terbentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedangkan antara setiap pasangan Guanin-Sitosin terbentuk tiga ikatan
hidrogen (G≡C). Akibat dari pembentukan pasangan-pasangan tersebut ialah bahwa
kedua utasan heliks DNA bersifat anti-paralel, yang berarti bahwa setiap utas
menuju arah yang berlawanan sehingga yang satu diakhiri dengan gugusan
hidroksil-3’ bebas dan yang lain dengan gugusan fosfat-5’.
II. 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 genetik
dari satu generasi ke generasi berikutnya adalah dengan cara semikonservatif.
Fungsi primer DNA pada
hakikatnya adalah sebagai sumber perbekalan informasi genetik yang dimiliki
oleh sel induk. Proses replikasi di kerjakan dengan amat lengkap sehingga sel anaknya mendapatkan
pula informasi genetik yang lengkap, sehingga terjadi kesetabilan genetik 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 membran 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 polimerase 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.
II. 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 kontrol bebas dari relikasi
plasmida bahkan bias menghasilkan tiruan
yang lebih banyak.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar