Rabu, 28 Desember 2011

genetika mikroba


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]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]
 














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.
http://2.bp.blogspot.com/_qUmDJ5GjPDY/S7wKpEA7-zI/AAAAAAAAAAU/7asxhLGlPWA/s320/replikasi+DNA.jpg
 






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.
http://universe-review.ca/I11-21-tRNA1.jpgAsam 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.
http://tikanurliawatibio2008.files.wordpress.com/2010/01/translasi.jpg?w=300&h=221 











Gambar 4 : Proses biosintesis protein

http://www.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM02/codon_table.jpg
 












Gambar 5: macam-macam kodon beserta asam amino yang dikodekannya

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.


[1] Theresia Tri Suharni, dkk, Mikrobiologi Umum, (Yogyakarta : Universitas Atma Jaya Yogyakarta, 2007), hlm. 146.
[2] Michael J. Pelczar & E.S.C. Chan, Dasar-Dasar Mikrobiologi, Penerjemah Ratna Siri Hadioetomo, (Jakarta : UI Press, 2010), hlm. 409.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar