GENETIKA MIKROBA
 |
DISUSUN OLEH :
RAHMATUN NAFI’AH (10
222 709)
RISA UMITASARI (10
222 039)
DOSEN PEMBIMBING :
FITRATUL AINI, M.Si.
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS TARBIYAH
INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI
RADEN FATAH
PALEMBANG
2011
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya penulis dalam
keadaaan sehat wal afiat sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini, yang mana makalah ini disusun bertujuan
untuk memenuhi tugas dalam menempuh pendidikan di IAIN raden fatah Palembang.
Shalawat beserta salam minallah semoga tetap tercurahkan kepada nabi agung
Muhammad SAW yang membawa kita dari zaman kegelapan menuju ke zaman yang terang
benerang. Terima kasih yang terhingga kepada Ibu Fitratul Aini, M.Si sebagai
dosen pembimbing dan semua pihak yang telah ikut membantu dalam penyusunan
makalah ini.
Penulis
menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam makalah ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan
kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan makalah selanjutnya. Semoga makalah ini berguna dan bermanfaat untuk kita semua.
Palembang, Desember 2011
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Genetika ialah telaah
mengenai pewarisan dan keragaman ciri-ciri suatu organisme, baik organisme itu uniselular
maupun multiseluler. Penelitian dalam bidang genetika pada taraf molekular
telah mengenali asam deoksiribonukleat (DNA), yaitu substansi kimiawi yang
membangun kromosom, sebagai substansi yang turun temurun. Banyak yang telah
ditemukan mengenai struktur molekul DNA dan juga replikasinya. Sandi genetis
yang terkandung di dalamnya telah pula diungkapkan artinya. Kini kita memiliki
pengetahuan mengenai bagaimana informasi genetis diteruskan untuk mengendalikan
perumbuhan dan aktivitas selular.
Pengetahuan ini juga telah menuntun
kepada pemahaman bahwa cacat molekular pada informasi yang disandikan di dalam
DNA merupakan penyebab banyak penyakit genetis. Seperti halnya prinsip-prinsip
biokimia, prinsip-prinsip genetika itu universal. Telaah mengenai genetika
mikroba telah banyak sumbangannya terhadap apa yang kita ketahui mengenai
genetika semua organisme. Sel-sel prokariotik, terutama bakteri, telah terkenal
sekali kegunaannya di dalam hal ini; karena prokariota adalah organisme
berkromosom tunggal, perubahan-perubahan dalam bahan genetisnya mengakibatkan
perubahan ciri yang diekspresikan dengan segera dan mudah diamati.
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. 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 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.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat
diambil rumusan masalah sebagai berikut :
a)
Apa pengertian dari
genetika mikroba?
b)
Apa saja komponen
yang menyusun genetika mikroba?
1.3
Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah:
a)
Mengetahui pengertian dari genetika
mikroba.
b)
Mengetahui komponen genetika
mikroba.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Sifat Bahan Genetis
![[A27.jpg]](file:///C:/Users/USER/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg)
Asam deoksiribonukleat
(DNA) adalah substansi kimiawi yaitu bahan dasar dalam penerusan informasi yang
turun temurun. Tetapi bagaimanakah caranya? Kromosom sel dibentuk dari DNA. Di
dalam struktur DNA terkodekan (tersandikan) informasi bagi sintesis semua
protein sel. Segmen-segmen yang diskrit (mempunyai ciri-ciri tersendiri) pada
DNA atau kromosom, disebut gen,
menyandikan masing-masing protein. Informasi ini diteruskan dari sel ke sel
melalui proses replikasi DNA.
Gambar 1: (a) Model DNA double helix (b) Nukleotida.
DNA adalah sebuah molekul yang panjang menyerupai tali,
yang terdiri dari dua utas, saling membelit membentuk heliks ganda (gambar 1). Setiap utas heliks DNA
terdiri dari nukleotida-nukleotida yang bergabung membentuk rantai
polinukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas:
a)
Fosfat, membentuk gugus fosfat yang
berfungsi mengikat dan menghubungkan molekul gula yang satu denga molekul gula
yang lain.
b)
Gula, berupa gula perantara yang
mempunyai lima atom C dan salah satu atom C-nya kehilangan gugus OH sehingga
disebut deoksiribosa.
c)
Basa nitrogen, yang terdiri atas
basa purin dan pirimidin. Pada DNA basa purin terdiri dari adenin dan guanin,
sedangkan basa pirimidin teridri dari sitosin dan timin.
Di dalam DNA terdapat empat macam nukleotida, yaitu:
1)
Deoksiadenosin-5’-monofosfat
(adenin+deoksiribosa+fosfat)
2)
Deoksiguanosin-5’-monofosfat
(guanin+deoksiribosa+fosfat)
3)
Deoksitidin-5’-monofosfat
(sitosin+deoksiribose+fosfat)
4)
Timidin-5’-monofosfat
(timin+deoksiribosa+fosfat)
Keempat nukleotida tersebut bergabung menjadi untaian polinukleotida DNA
melalui ikatan fosfodiester. Gugus fosfat bergabung dengan gula deoksiribosa
pada atom C5 dan atom C3 dari gula deoksiribosa pada nukleotida berikutnya,
sehingga terjadi rantai berseling antara gugus fosfat dan gula dengan basa
nitrogen.[1]
DNA mampu memperbanyak diri (bereplikasi) atau
membentuk duplikat yang persis sama dengan induknya. Tujuan replikasi yaitu agar
keturunan atau sel anak mempunyai sifat yang sama dengan induknya. Proses
replikasi DNA adalah sebagai berikut.
·
Salah satu ujung pilinan ganda pada
DNA terbuka.
·
Terbentuklah rantai komplemen
(pelengkap) yang nantinya akan berpasangan dengan rantai DNA lama.
·
DNA lama berpasangan dengan DNA
komplemen. Setelah itu akan berpilin kembali.
·
Diteruskan dengan membukanya pilinan
yang lain (prosenya sama dengan tahap ke-2 dan ke-3).
·
Terbentuklah DNA baru hasil
replikasi.
![[Picture1.jpg]](file:///C:/Users/USER/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg) |
Gambar 2: Replikasi DNA menurut Watson dan Crick
Ada tiga model teori tentang replikasi DNA, yaitu:
1.
Model
konservatif,
yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk
dua rantaiDNA baru. Replikasi ini mempertahankan molekul dari DNA lama dan
membuat molekul DNA baru.
2.
Model
semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan
prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama. Akhirnya dihasilkan
dua rantai DNA baru yang masing-masing mengandung satu rantai cetakan molekul
DNA lama dan satu rantai baru hasil sintesis.
3.
Model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai
DNA lama digunakan sebagai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru. Oleh karena
itu, hasil akhirnya diperoleh rantai DNA lama dan baru yang tersebar pada
rantai DNA lama dan baru. Replikasi ini menghasilkan dua molekul DNA lama dan
DNA baru yang saling berselang-seling pada setiap untai.
 |
Gambar 3: Replikasi
DNA
Setelah berhasil membuat model struktur
DNA, Watson dan Crick memprediksi bahwa DNA bereplikasi dengan cara
semikonservatif. Kemudian pada tahun 1958, Matthew Meselson dan Franklin Stahl melakukan percobaan untuk menguji ketiga
alternatif hipotesis replikasi DNA tersebut dengan menggunakan DNA bakteri Eschericia
coli. Hasilnya ternyata mendukung model replikasi semikonservatif yang
telah diprediksi oleh Watson dan Crick.
Asam amino lain ialah
RNA (seperti pada gambar di bawah), RNA menyerupai DNA tetapi tidak sama dan
kerjanya ialah mengolah informasi yang disandikan di dalam DNA bagi sintesis
protein melalui transkripsi dan translasi. Setiap nukleotida tersusun atas
fosfat, satu gugus gula ribosa dan satu gugus basa nitrogen.
Macam-macam RNA, yaitu ;
1)
ARN duta (dRNA) atau RNA messenger
(mRNA), bertugas membawa kode genetik (kodon) dari inti sel menuju ke ribosom.
2)
ARN transfer (tRNA) atau disebut
juga antikodon, bertugas untuk menterjemahkan kodon ARNd dengan jalan
mencarikan jenis asam amino yang sesuai dengan kodon.
3)
ARN ribosom (rRNA), berfungsi
sebagai tempat melekatknya dRNA dan tRNA.
Perbedaan antara DNA dan RNA:
1.
Letak ; DNA di dalam inti sel
sedangkan RNA Di dalam sitoplasma (dalam ribosom) dan dalam nukleus.
2.
Komponen ; DNA terdiri dari Gula :
deoksiribosa dan Basa N : timin, adenin, guanin dan sitosin. Sedangkan RNA Gula
: ribosa dan Basa N : urasil, adenin, guanin dan sitosin
3.
Bentuk ; DNA seperti Pilinan ganda
(double helix) dan panjang, sedangkan RNA Sepasang pita dan pendek.
4.
Fungsi ; DNA adalah Mengendalikan
aktivitas metabolisme makhluk hidup dan Arsitek sintesi protein. Sedangkan RNA Membantu
DNA dalam sintesis protein
Sintesis protein
Dalam sintesis protein diperlukan bahan asam amino, enzim
polimerase, dan energi yang berupa ATP. Sintesis protein terdiri dari dua proses,
yaitu transkripsi dan translasi.
Transkripsi
Sintesis protein terjadi di ribosom. Transkripsi
merupakan proses membentuk atau mencetak ARN duta di dalam inti sel. Proses
transkripsi dimulai ketika enzim RNA polimerase melekat pada nukleotida DNA
sehingga pilinan DNA terlepas dan salah satu rantai bertugas melakukan
pencetakan. RNA dihasilkan dari aktivitas enzim RNA polimerase. Transkripsi terdiri dari tiga tahap, yaitu
inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), dan terminasi (pengakhiran)
rantai RNA.
Inisiasi
Proses inisiasi transkripsi dimulai oleh pengikatan enzim
RNA polimerase ke rantai DNA pada suatu tempat yang disebut tempat promotor,
yang berada tepat di depan gen ketika transkripsi akan dimulai. Enzim RNA
polimerase memulai sintesis pada sekuen khusus nukleotida yang disebut tempat
inisiasi (initiation site) yang ada
pada basa DNA.
Elogasi
Pada
proses elogasi, setelah sintesis RNA berlangsung, DNA heliks ganda terbentuk
kembali dan molekul RNA baru akan dilepas dari cetakan DNA-nya.
Terminasi
Transkripsi berlangsung sampai RNA
polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator.Terminator
merupakan suatu urutan DNA yang berfungsi menghentikan proses transkripsi.
Translasi
Translasi
yaitu proses penerjemahan dimana tRNA akan menterjemahkan kodon dRNA dengan
jalan mencarikan jenis asam amino yang sesuai dengan kodon. Tahap translasi
dapat dibagi menjadi tiga tahap seperti transkripsi, yaitu inisiasi, elongasi
dan terminasi.
Inisiasi
Persyaratan inisiasi adalah kodon
RNAd yang harus mengandung triplet AUG dan terdapat tRNA inisiator berisi
antikodon UAC yang membawa metionin. Jadi pada setiap proses translasi,
metionin selalu menjadi asam amino awal yang diingat. Triplet AUG dikatakan
sebagai start codon karena berfungsi sebagai kodon awal translasi.
Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino berikutnya
ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Pada tahap ini
polipeptida memisahkan diri dari tRNA tempat perlekatannya semula, dan asam
amino pada ujung karboksilnya berikatan dengan asam amino yang dibawa oleh RNAt
yang baru masuk. Saat dRNA berpindah tempat, antikodonnya tetap berikatan
dengan kodon tRNA. dRNA bergerak bersama-sama dengan antikodon dan bergeser ke
kodon berikutnya yang akan ditranslasi.Sementara itu, tRNA yang tanpa asam
amino telah diikatkan pada polipeptida yang sedang memanjang dan selanjutnya tRNA
keluar dari ribosom. Kemudian dRNA bergerak melalui ribosom ke satu arah saja,
kodon satu ke kodon lainnya hingga rantai polipeptidanya lengkap.
Terminasi
Tahap akhir translasi adalah
terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop.Triplet basa
kodon stop adalah UAA, UAG, atau UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam
amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.
Gambar 4 : Proses biosintesis protein
Sumber : http://tikanurliawatibio2008.wordpress.com/2010/01/04/sintesis-protein/ tgl 12/12/2001 pkl 11.11
 |
Gambar 5: macam-macam kodon beserta asam amino yang dikodekannya
Sumber:http://www.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM02/lecture_notes2_II.htmtgl12/12/2011pkl 11.19
2.2. Genetika Bakteri[2]
a)
Pewarisan ciri dan keragaman
Perubahan-perubahan ini berkaitan
dengan dua sifat asasi sel atau organisme yaitu genotive dan fenotive. Genotive
mengacu pada komposisi genetis sel. Fenotive ialah ekspresi genetive dalam
bentuk sifat-sifat yang dapat diamati yang khas bagi sel atau organisme yang
bersangkutan. Genotive adalah suatu biakan sel biakan sel yang relatif konstan
selama pertumbuhan, tetapi dapat berubah melalui mutasi. Perubahan ini dapat
mengakibatkan berubahnya sifat-sifat yang dapat diamati, atau fenotive sel.
b)
Perubahan fenotive akibat
perubahan lingkungan
Perubahan semacam ini tidak
diwarisi melainkan terjadi bila beberapa keadaan dalam lingkungan berubah. Gen
manapun dapat berubah atau bermutasi menjadi bentuk lain. Mutasi adalah
perubahan didalam rangkaian nulkeutida
suatu sel atau organisme yang memperlihatkan efek suatu mutasi disebut
mutan.
Tipe-tipe mutasi :
· Mutasi titik
Terjadi akibat tersubtitusinya
suatu nukleotida oleh yang lain di dalam rangkaian nukleotida tertentu suatu
gen.
· Mutasi pergeseran kerangka
Mutasi ini merupakan akibat
penambahan atau kehilangan satu atau lebih nukleotida di dalam suatu gen. Hal
ini mengakibatkan bergesernya kerangka.
c)
Terjadinya mutasi
Mutasi paling umum terjadi selama
replikasi DNA. Beberapa mutasi terjadi sebagai akibat kerusakan yang
ditimbulakan oleh cahaya ultra violet atau sinar X. Karena unsur-unsur ini
merupakan bagian yang tak terhindarkan dari lingkungan. Unsur yang dapat
mempertinggi laju mutasi disebut mutagen.
d)
Laju mutasi
Adalah peluang bagi suatu sel untuk beermutasi ketika terjadi
pembelahan sel. Laju mutasi pada umunya didefinisikan sebagai jumlah rata-rata
murasi per sel per pembelahan, dan dinyatakan sebagai pangkat pangkat negatif
per pembelahan sel.
e)
Tipe-tipe mutan bakteri
· Mutan yang memperlihatkan toleransi yang meningkatkan
terhindar unsur-unsur penghambatan, terutama antibiotik.
· Mutan yang menunjukkan kemampuan fermentasi yang
merubah, atau meningkatkan atau kekurangannya kapasitas untuk menghasilkan
beberapa produk akhir.
· Mutan yang mempunyai definsiensi akan nutrisi, yaitu
membutuhkan medium yang lebih kompleks untuk pertumbuhannya ketimbang biakan
aslinya.
· Mutan yang memperlihatkan perubahan dari bentuk koloni
atau kemampuan untuk menghasilkan pigmen.
· Mutan yang menunjukkan perubahan pada sturktur
permukaan dn komposisi selnya.
· Mutan yang resisten terhadap aksi bakteriofage.
· Mutan yang memperlihatkan beberapa perubahan pada
ciri-ciri morfologis, misalnya hilangnya kemampuan untuk menghasilkan
spora,kapsul, atau flagela.
f)
Rekombinasi bakteri
Rekombinasi genetis ialah
pembentukan suatu genotipe baru melalui pemilihan kembali gen-gen setelah
teerjadinya pertukaran bahan genetis antara dua kromosom yang berbeda yang
mempunyai gen-gen serupa. Rekombinasi genetis
dihasilkan dari tiga tipe pemindahan gen:
· Konjugasi; titik pemindahan gen antara sel-sel yang
kontak satu dengan yang lain secara fisik.
· Tranduksi; pemindahan gen dari suatu sel ke sel yang
lain oleh bakteriofage.
· Transformasi; pemindahan DNA bebas-sel atau telanjang
dari satu sel ke sel yang lain.
2.3. Rekayasa Genetika dengan Mikroorganisme
Rekayasa genetika atau manipulasi gen secara biokimiawi menjadi kenyataan
dalam tahun 1973, ketika dikembangkan tekhnik untuk mengisolasi dan
menggabungkan potongan-potongan DNA yang tak sama sehingga dapat dihasilkan
melalui DNA rekombinan yang aktif. Prinsip
dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan
susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur
DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal
dari organisme apa saja.
Teknologi rekayasa
genetika juga memungkinkan manusia membuat vaksin pada tumbuhan, menghasilkan
tanaman transgenik dengan sifat-sifat baru yang khas. Rekayasa Genetika pada mikroba bertujuan untuk
meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk
fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat
proses kompos dan pembuatan makanan ternak, mikroba prebiotik untuk makanan
olahan), dan untuk menghasilkan bahan obat-obatan
BAB III
KESIMPULAN
Dari pembahasan di atas dapat
disimpulkan :
1.
Genetika mikroba adalah ilmu yang mempelajari tentang
pewarisan sifat yang turun temurun pada mikroorganisme.
2.
Bahan genetis terdiri dari DNA dan RNA
3.
Komponen ; DNA terdiri dari Gula :
deoksiribosa dan Basa N : timin, adenin, guanin dan sitosin. Sedangkan RNA Gula
: ribosa dan Basa N : urasil, adenin, guanin dan sitosin
4.
Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi
atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan
gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima.
Daftar Pustaka
Tri Suharni, Theresia,
dkk, 2007, Mikrobiologi Umum,
Yogyakarta : Universitas Atma Jaya Yogyakarta.
J. Pelczar, Michael,
& E.S.C. Chan, 2010, Dasar-Dasar
Mikrobiologi, Penerjemah Ratna Siri Hadioetomo, dkk, Jakarta : UI Press.
