MAKALAH MIKROBIOLOGI
GENETIKA MIKROBA
Oleh :
1.
AFRITA HARTANTI (12222003)
2.
ASRI ARUM SARI (12222014)
3.
DEA ASIH SUPRIANTI (12222019)
DOSEN
PENGAMPUH
FITRATUL AINI, M.Si
INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN)
RADEN FATAH PALEMBANG
FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN
PROGRAM STUDI TADRIS BIOLOGI
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Genetika adalah ilmu yang mempelajari tentang hereditas (sifat
turun temurun) sifat induk dan variasi sifat karakteristik mikrobia. Hereditas
adalah pengawetan sifat-sifat struktur dan fungsi pada keturunan-keturunan berikutnya.
Perkecualian atau penyimpangan yang terjadi pada keturunan suatu organism
berbeda dalam satu atau beberapa sifat induknya. Penyimpangan-penyimpangan dan
pengawetan sifat-sifat semacam itu dikenal dengan variasi. Variasi dapat
terjadi karena perubahan genetic dan evolusi. Diduga peristiwa perkawinan tidak
terjadi pada bakteri. Mikrobia hanya berkembang biak dengan mekanisme aseksual
melalui peembelahan diri. Maka para ahli menggolongkan mikrobia bersama-sama
dengan algae biru dalam schizophyta.
Kemudian timbul pertanyaan kalau
mikrobia berkembang dengan mekanisme yang monoton seperti di atas maka
terbentuk individu seragam tetapi pada kenyataannya tidak, sehingga terjadi
variasi mikroba.Sifat mikroba sangat bervariasi karena masing-masing mikroba mempunyai
kemampuan untuk beradaptasi terhadap pengaruh lingkungan sekitarnya. Mikroba
contohnya bakteri mempunyai populasi yang berkembang cepat dan beraneka ragam
variasinya. Bakteri untuk memperoleh variasi yang beragam dapat melalui mutasi.
Peristiwa seksual yang semula diduga tidak terjadi, dapat dibuktikan oleh para
ahli. Bahkan perpindahan bahan genetik dapat didemontrasikan dari satu mikroba
ke mikroba lain
1.2
Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas maka dapat diambil beberapa rumusan
masalah diantaranya :
1.
Apa
saja materi genetik?
2.
Bagaimanakah
struktur DNA dan RNA pada mikroba?
3.
Bagaimanakah
proses replikasi, transkripsi, dan translasi?
4.
Apakah
yang dimaksud dengan mutasi?
BAB II
PEMBAHASAN
2.1
MATERI
GENETIK
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.
2.2 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). Bedaanya 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.
2.3 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 (Micheal
Pelczar, 2009).
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(Micheal Pelczar, 2009).
2.4
EKSPRESI GEN
Transkripsi
Transkripsi adalah langkah
pertama dalam ekspresi genetis.DNA
ditranskripsi menjadi RNA. Pita DNA yang menjadi cetakan disebut DNA template. Karena RNA hasil transkripsi
membawa “pesan” untuk ditranslasi, maka RNA tersebut disebut RNA messenger (mRNA). Urutan basa mRNA sama
dengan urutan basa DNA non-template,
kecuali timin diganti urasil. Enzim yang berperan dalam sintesis mRNA adalah
enzim RNA polimerase. Urutan DNA yang ditranskrip dapat terdiri atas 1 gen atau
lebih. Transkripsi yang multigen terjadi pada gen-gen yang terekspresi dalam
suatu paket fungsional.
Transkripsi
DNA terdiri atas 3 tahap, yaitu inisiasi, pemanjangan, dan penghentian.
Inisiasi melibatkan pengikatan RNA polimerase ke DNA template. Elongasi adalah proses sintesis mRNA oleh RNA polimerase.
Penghentian meliputi penghentian pemanjangan dan pelepasan mRNA dari DNA template.
Translasi
Translasi, yaitu langkah berikut nya didalam ekspresi gan
adalah proses pengarahan sintensis protein oleh informasi genetis yang sekarang
ada pad molekul mRNA.
Bila keempat basa yang berbeda-beda pada nukleotida-nukleodtida
mRNA itu ditata dalam suatu deretan, maka setiap deret yang terdiri dari 3 basa
disebut kodon, mampu menetapakan suatu amino tertentu. Karena ada empat macam
basa yang berbeda-beda, jumlah deret berbasa tiga tersebut yang mungkin terbentuk
adalah 43, atau 64 macam. Triplet-triplet basa ini masing-masing
menetapkan suatu asam amino tertentu, merupakan sandi genetis.Sandi ini mungkin
bersifat universal bagi semua spesies organisme hidup.
Kode pertama
|
Kode kedua
|
Kode ketiga
|
|||
U
|
C
|
A
|
G
|
||
U
|
Fenilalanin
Fenilalanin
Leusin
Leusin
|
Serin
Serin
Serin
Serin
|
Tirosin
Tirosin
Stop
Stop
|
Sistein
Sistein
Stop
Triptofan
|
U
C
A
G
|
C
|
Leusin
Leusin
Leusin
Leusin
|
Prolin
Prolin
Prolin
Prolin
|
Histidin
Histidin
Glutamin
Glutamin
|
Arginin
Arginin
Arginin
Arginin
|
U
C
A
G
|
A
|
Ileusin
Ileusin
Ileusin
Metionin
|
Treonin
Treonin
Treonin
Treonin
|
Asparagin
Asparagin
Lisin
Lisin
|
Serin
Serin
Arginin
Arginin
|
U
C
A
G
|
G
|
Valin
Valin
Valin
Valin
|
Alanin
Alanin
Alanin
Alanin
|
Aspartat
Aspartat
Glutamat
Glutamat
|
Glisin
Glisin
Glisin
Glisin
|
U
C
A
G
|
2.5 MUTASI
Mutasi adalah perubahan spontan pada gen suatu
makhluk hidup/bakteri. Sebagai contoh yang sederhana adalah adanya koloni
bakteri Serratia marcescens yang berwarna putih diantara koloni yang berwarna
merah. Jika koloni putih tersebut diisolasi dan kemudian diteliti
sifat-sifatnya serta dibandingkan dengan bakteri dari koloni merah, maka
sifat-sifat selain pigmentasinya sama. Bakteri dari koloni putih tersebut
dikatakan mutan kadang-kadang mutan putih tersebut dapat kembali menjadi merah.
Peristiwa ini dinamakan mutasi balik
Perubahan-perubahan karena mutasi dapat dibedakan
dengan modifikasi (perubahan tidak menurun) yang disebabkan karena faktor
lingkungan. Dalam hal modifikasi semua sel akan mengalami perubahan fenotif,
sedangkan pada mutasi hanya sebgian kecil dari populasi. Ada dua macam mutasi
yaitu mutasi selektif dan mutasi tidak selektif Mutasi selektif ialah mutasi
yang menguntungkan bagi kelangsungan hidup bakteri tersebut. Mutasi ini terjadi
pada keadaan lingkungan tertentu misalnya adanya antibiotika.Mutan tersebut
dapat tumbuh dengan adanya antibiotika dalam dosis tertentu yang dapat
menghambat dan membunuh sel induknya.Mutasi ini dinamakan juga mutasi
buatan.Mutasi tidak selektif ialah mutasi yang tidak mempunyai sifat yang lebih
menguntungkan atau merugikan dibandingkan dengan pertumbuhan sel
induknya.Mutasi ini disebut juga mutasi alami, tanpa campur tangan manusia.
Mekanisme terjadinya mutasi (mutagenesis).Sel yang
mengalami mutasi (mutan) mengalami perubahan urutan nukleotida dari DNA
nya.Bagian DNA yang mengalami perubahan tersebut dinamakan muton. Perubahan ini
akan mempengaruhi sebagian dari aktivitas sel, misalnya susunan asam amino dari
polipeptida/ protein. Ditinjau dari perubahan nukleotida atau basa DNA maka
dapat dikenal macam-macam perubahannya, yaitu mutasi titik. Pertukaran,
pengurangan, pengisian, pembalikan
Mutasi titik adalah mutasi yang disebabkan
perubahan-perubahan atau pengurangan satu basa DNA saja.Misalnya adenin diganti
dengan guanin atau timin diganti dengan sitosis.Pengaruh dari perubahan
tersebut tergantung dari letak basa DNA pada gen. Perubahan tersebut dapat
tidak dipengaruhi produksi protein atau mempengaruhi urutan asam amino dari
protein atau tidak menghasilkan protein tertentu. Jika perubahan basa DNA tidak
mempengaruhi produksi protein atau gejala fenotif lain maka mutasi inya
dinamakan mutasi bisu. Mutasi ini kemungkinan karena perubahan kodon yang
terjadi tetap mengkode asam amino yang samaProses pertukaran, pengurangan,
penambahan dan pembalikan dapat berlangsung secara sederhana artinya meliputi
satu atau beberapa basa DNA saja atau mencakup beratu-ratus DNA.Mutagenesis
dapat terjadi karena adanya senyawa mutagen, sinat ultra violet, cat akredin
dan sebagianya.Ada beberapa macam mekanisme mutasi yaitu:
1. Mutasi
Spontan
Mutasi spontan dapt terjadi setiap
108-109 pasangan DNA dan diperoleh satu mutan. Mutasi ini
disebabkan karena terjadi kerusakan fisik pada DNA, terjadi perpindahan posisi
DNA , kesalahan oleh enzim pada waktu terjadi replikasi. Sehingga urutan DNA,
maupum pasangan basa berubah atau berbeda bentuk yaitu dari bentuk amino
menjadi imine, yang disebut tautomer.
2. Mutagenesis
dengan basa analog
Basa analog adalah senyawa yang
mirip dengan basa pada DNA, tetapi susunannya berdeda.
3. Mutagenesisi
kimia
Senyawa mutagen adalah agenesia
yang mampu meningkatkan frekuensi mutasi.Karena senyawa mutagen bereaksi dengan
satu basa atau lebih basa DNA.Senyawa mutagen dapat berupa asam nitrit,
hidroksilamin, etil, sulfonat, dan lain-lain.
4. Mutagenesisi
karena perubahan pola pembacaan (reading frame shiff)
Akredin merupakan cat yang dapat
menyebabkan terjadinya mutasi karena senyawa akredin mempunyai bentuk sama
dengan basa DNA, sehingga molekul ini dapat disisipkan diantara dua pasangan
basa DNA dan menghilangkan sebagian basa, lalu akan terjadi pola pembacaan.
5. Mutagenesis
karena radiasi
Mikrobia bila ditumbuhkan dalam
kondisi alam dan terkena sinar ultra violet dapat menyebabkan perubahan DNA,
sehingga menimbulkan mutasi.
DAFTAR PUSTAKA
Pelczar, Michael dan Chan. 2010. Dasar-dasar Mikrobiologi. Jakarta:
UI Press.
Suharni, Tri Theresia, dkk. 2008. Mikrobiologi Umum.
Yogyakarta: Universitas Atma Jaya
Syahrurachman, Agus. 1994. Mikrobiologi kedokteran ed.revisi.
Jakarta: Bina Rupa Aksara
