GENETIKA MIKROBA

Informasi herediter diberikan oleh asam nukleat deoxyribonucleic acid (DNA) & ribonucleic acid (RNA)

Seperti yg sudah dipelajari sebelumnya, materi genetik virus hanya terdiri dari DNA atau RNA. Aliran informasi genetik  Fase litik dan lisogenik. Bab ini akan membahas lebih lanjut tentang genetika bakteri.

Fenotipe dan Genotipe Bakteri Bakteri terdapat dalam sejumlah bentuk morfologi : Basil, kokus, spiral, dll. Karena sel-sel individual bakteri terlampau kecil, sel-sel itu jarang dipelajari dalam genetika. Akan tetapi, koloni2 bakteri cukup besar untuk diperiksa secara makroskopis dan seringkali menunjukkan variasi dalam hal ukuran, bentuk atau perilaku pertumbuhan, tekstur, warna, dan respon terhadap nutrien, zat pewarna, antibodi dll.

Plasmid Bakteri mengandung materi genetik ekstrakromosomal yg disebut plasmid. Plasmid adalah molekul DNA yg bulat/sirkuler. Mempunyai berat 1-3% dari kromosom bakteri Berada bebas dalam sitoplasma bakteri Adakalanya dapat bersatu dalam kromosom bakteri Dapat melakukan replikasi sendiri secara otonom Dapat pula berpindah atau dipindahkan dari satu spesies ke spesies lain

Cabang Ilmu GENETIKA BAKTERI imulai tahun 1943, ketika S.E Luria dan M. Delbruck menerbitkan sebuah paper berjudul “Mutasi bakteri dari sensitivitas terhadap virus menjadi resistensi terhadap virus.” Sebelum saat itu, belum diketahui kalau hereditas bakteri berubah secara adaptif dalam cara2 yg spesifik.

Ada 5 tipe utama perubahan fenotipik yg umumnya dihasilkan oleh mutasi bakteri : 1. Perubahan dari prototrofi menjadi auksotrofi atau sebaliknya; dengan kata lain, hilangnya atau diperolehnya kembali kemampuan untuk menghasilkan produk-produk brbagai jalur biosintetik. Contohnya, sebuah mutasi yang menyebabkan cacat pada gen yg menyandikan enzim untuk mengkonversi asam glutamat menjadi glutamin akan menyebabkan sel tersebut menjadi bergantung pada glutamin dari lingkungan.

2. Hilang atau diperolehnya kembali kemampuan untuk menggunakan nutrien-nutrien alternatif. Contohnya, sebuah mutasi pada gen bagi enzim yang mengkonversi gula laktosa menjadi glukosa dan galaktosa menyebabkan sel tidak mampu tumbuh dalam medium yang sumber karbon satu-satunya hanyalah laktosa.

3. Perubahan dalam hal sensitivitas terhadap obat menjadi resistensi terhadap obat atau sebaliknya. Contohnya, kebanyakan bakteri sensitif terhadap antibiotik streptomisin, tetapi bisa dihasilkan galur-galur resisten melalui mutasi. 4. Perubahan dalam hal sensitivitas terhadap fag menjadi resistensi terhadap fag atau sebaliknya. Contohnya, sebuah mutasi pada reseptor bagi fag pada bakteri akan meenyebabkan sel resisten terhadap infeksi. 5. Hilang atau diperolehnya kembali komponen-komponen struktural permukaan sel. Contohnya, sebuah galur peumococcus mungkin memiliki kapsul polisakarida, sementara galur lainnya mungkin tidak memiliki kapsul tersebut.

Ada 3 mekanisme dasar transfer DNA dari satu sel bakteri dewasa yg indepnden ke sel lainnya : TRANSFORMASI Transfer DNA telanjang yg umumnya berasal dari satu sel ke sel lain. Ketika sel bakteri lisis, DNA nya lepas ke lingkungan. Fragmen DNA bebas dapat melewati dinding sel dan kemudian bersatu dalam genom sel lain sehingga mengubah genotipnya.

2. TRANSDUKSI Transfer materi genetik dari satu bakteri ke bakteri lainnya, dengan menggunakan bakteriofag sebagai vektor.

3. KONJUGASI Transfer unilateral materi genetik antara bakteri sejenis maupun dengan jenis lain dapat terjadi melalui proses konyugasi (“mating” = kawin). Hal ini dimungkinkan karena adanya faktor F yang menentukan adanya pili seks pada bakterial tertentu.

RESISTENSI MIKROBA TERHADAP OBAT ANTIMIKROBA ATAU ANTIBIOTIKA Antibiotika adalah suatu substansi kimia yg diperoleh dari, atau dibentuk oleh berbagai spesies mikroorganisme, yg dapat konsentrasi rendah mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme lainnya. Antibiotka tersebar di alam, dan memegang peranan penting dalam mengatur populasi mikroba dalam tanah, air, limbah dan kompos.

Antibiotika ini berbeda dalam susunan kimia dan cara kerjanya. Dari sekian banyak antibiotika yg telah berhasil ditemukan, hanya beberapa saja yg cukup tidak toksik untuk dipakai dalam pengobatan. Antibiotika yg kini banyak digunakan berasal dari genus Bacillus, Penicillium, dan Streptomyces.

MEKANISME KERJA ANTIBIOTIKA Antibiotika mengganggu bagian2 yg peka di dalam sel, yaitu : 1. sintesis dinding sel 2. fungsi membran 3. sintesis protein 4. metabolisme asam nukleat 5. metabolisme intermedier

Ada berbagai mekanisme yg menyebabkan suatu populasi mikroba menjadi resisten terhadap antibiotika. Mekanisme tersebut antara lain adalah : Mikroba memproduksi enzim yg merusak daya kerja obat. Contoh : Stafilokokus resisten terhadap penisilin disebabkan karena stafilokokus memproduksi enzim beta laktamase yg memecahkan cincin beta laktam dari penisilin, sehingga penisilin tidak lagi aktif bekerja.

Terjadinya perubahan permeabilitas mikroba terhadap obat tertentu. Contoh : Beberapa mikroba tertentu mempunyai barier khusus terhadap segolongan obat, misalnya Streptokokus mempunyai barier alami terhadap obat golongan aminoglikosida.

3. Terjadinya perubahan pada tempat atau lokus tertentu di dalam sel sekelompok mikroba tertentu yg menjadi target dari obat. Contoh : Obat golongan aminoglikosida memecah atau membunuh mikroba karena obat ini merusak sistem ribosom subunit 30S. Bila oleh suatu hal, lokus kerja obat pada ribosom 30S berubah, maka mikroba tidak lagi sensitif terhadap golongan obat ini.

4. Terjadinya perubahan pada metabolic pathway yg menjadi target obat 4. Terjadinya perubahan pada metabolic pathway yg menjadi target obat. Contoh : Mikroba yg resisten terhadap obat golongan Sulfonamida, tidak memerlukan PABA (para-Aminobenzioic acid  digunakan sebagai nutrisi oleh mikroba) dari luar sel, tetapi dapat menggunakan asam folat, sehingga sulfonamida yg berkompetisi dengan PABA tidak berpengaruh apa-apa pada metabolisme sel.