REPRODUKSI BAKTERI

REPRODUKSI BAKTERI REPRODUKSI BAKTERI

Bakteri umumnya melakukan reproduksi atau berkembang biak secara aseksual (vegetatif = tak kawin) Bakteri umumnya melakukan reproduksi atau berkembang biak secara aseksual (vegetatif = tak kawin) dengan membelah diri ( Amitosis), namun juga

dengan membelah diri ( Amitosis), namun juga sering terjadi pula penyatuan materi gen sering terjadi pula penyatuan materi gen secarasecara  parasexual

 parasexual

Pembelahan sel pada bakteri adalah pembelahan biner yaitu setiap sel membelah menjadi dua. Pembelahan sel pada bakteri adalah pembelahan biner yaitu setiap sel membelah menjadi dua. Pembelahan ini juga sering disebut p

Pembelahan ini juga sering disebut pembelahan Amitosis .embelahan Amitosis . Apa maksudnya ? Pembelahan

Apa maksudnya ? Pembelahan yang tidak melalui fase fase seperti mitosis ( A) jadi sel membelahyang tidak melalui fase fase seperti mitosis ( A) jadi sel membelah langsung menjadi dua , Tidak ada Profase , Metafase , Anafase maupun Telofase OK 

langsung menjadi dua , Tidak ada Profase , Metafase , Anafase maupun Telofase OK 

Reproduksi bakteri secara seksual yaitu dengan pertukaran materi genetik dengan bakteri lainnya. Reproduksi bakteri secara seksual yaitu dengan pertukaran materi genetik dengan bakteri lainnya. Pertukaran materi genetik disebut rekombinasi genetik atau

Pertukaran materi genetik disebut rekombinasi genetik atau rekombinasi DNA, setelah sukses merekarekombinasi DNA, setelah sukses mereka tetap memperbanyaknya dengan

tetap memperbanyaknya dengan membelah diri sevara biner / Amitosismembelah diri sevara biner / Amitosis Rekombinasi genetik dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu:

Rekombinasi genetik dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu: Transformasi adalah pemindahan sedikit materi genetik, bahkan

Transformasi adalah pemindahan sedikit materi genetik, bahkan satu gen saja dari satu sel bakteri kesatu gen saja dari satu sel bakteri ke sel bakteri yang lainnya.

sel bakteri yang lainnya.

Transduksi adalah pemindahan materi genetik satu sel bakteri ke sel bakteri lainnnya dengan Transduksi adalah pemindahan materi genetik satu sel bakteri ke sel bakteri lainnnya dengan  perantaraan organisme yang lain yaitu bakteriofage (virus bakteri)

 perantaraan organisme yang lain yaitu bakteriofage (virus bakteri)

Konjugasi adalah pemindahan materi genetik berupa plasmid secara langsung melalui kontak sel Konjugasi adalah pemindahan materi genetik berupa plasmid secara langsung melalui kontak sel dengan membentuk struktur seperti jembatan diantara dua sel bakteri yang berdekatan. Umumnya dengan membentuk struktur seperti jembatan diantara dua sel bakteri yang berdekatan. Umumnya terjadi pada bakteri gram negatif.

terjadi pada bakteri gram negatif.

Dalam pemahaman ini kalau kita Format otak kita Bakteri membelah secara sexual menjadi dua yaitu Dalam pemahaman ini kalau kita Format otak kita Bakteri membelah secara sexual menjadi dua yaitu Kawin jarak dekat ( berarti ke dua bakteri berdekatan bertukar materi genetik/Konjugasi)

Kawin jarak dekat ( berarti ke dua bakteri berdekatan bertukar materi genetik/Konjugasi) Kawin jarak jauh ( berarti perlu perantara

Kawin jarak jauh ( berarti perlu perantara : Transduksi dan Transformasi: Transduksi dan Transformasi

DETAIL DETAIL

Bakteri memiliki kekurangan unsur-unsur yang mengacu pada stuktur komplek yang terlibat dalam Bakteri memiliki kekurangan unsur-unsur yang mengacu pada stuktur komplek yang terlibat dalam  pemisahan kromsom-kromosom eukariota menjadi nukleid anak yang berbeda.

 pemisahan kromsom-kromosom eukariota menjadi nukleid anak yang berbeda. Replikasi dari DNA bakteri dimulai pada satu

Replikasi dari DNA bakteri dimulai pada satu titik dan bergerak ke semua arah.titik dan bergerak ke semua arah.

Dalam prosesnya, dua pita lama DNA terpisah dan digunakan sebagai model untuk mensistensiskan Dalam prosesnya, dua pita lama DNA terpisah dan digunakan sebagai model untuk mensistensiskan  pita-pita baru (replikasi semikonservati

 pita-pita baru (replikasi semikonservatif).f). Strukur dimana dua pita terpisah dan

Strukur dimana dua pita terpisah dan sintesis baru terjadi disebut sebagai percabangan replikasi.sintesis baru terjadi disebut sebagai percabangan replikasi.

Replikasi kromosom bakteri sangat terkontrol, dan kromosom tiap sel yang tumbuh berkisar antara satu Replikasi kromosom bakteri sangat terkontrol, dan kromosom tiap sel yang tumbuh berkisar antara satu dan empat.

dan empat.

Beberapa plasmida bakteri bias memiliki sampai 30

Beberapa plasmida bakteri bias memiliki sampai 30 tiruan dalam satu sel bakteritiruan dalam satu sel bakteri

Dan mutasi yang menyebabkan control bebas dari relikasi plasmida bahkan bias menghasilkan tirun Dan mutasi yang menyebabkan control bebas dari relikasi plasmida bahkan bias menghasilkan tirun yang lebih banyak.

yang lebih banyak.

Replikasi pita DNA ganda sirkular dimuli pada locus ori dan membuuhkan interaksi dengan beberapa Replikasi pita DNA ganda sirkular dimuli pada locus ori dan membuuhkan interaksi dengan beberapa  protein.

 protein.

Dalam E coli, replikasi kromosom berakhir pada suatu tempat yang disebut “ter“. Dalam E coli, replikasi kromosom berakhir pada suatu tempat yang disebut “ter“.

Dua kromosom anak terpisah, atau terpecah sebelum pembagian sel, sehingga tiap-tiap keturunan Dua kromosom anak terpisah, atau terpecah sebelum pembagian sel, sehingga tiap-tiap keturunan memiliki satu DNA anak.

memiliki satu DNA anak.

Hal ini dapat disempurnakan dengan bantuan topoisomerase atau melakukan pengkombinasian. Hal ini dapat disempurnakan dengan bantuan topoisomerase atau melakukan pengkombinasian.

Proses serupa yang mengacu pada replikasi DNA plasmida, kecuali pada beberpa kasus, replikasinya adalah tidak terarah.

Rekombinasi Gen pada Bakteri

Rekombinasi gen ialah pembentukan suatu genotip baru melalui pemilihan kembali gen-gen setelah terjadinya pertukaran bahan genetis antara dua kromosom yang berbeda mempunyai gen-gen serupa  pada situssitus yang bersangkutan

Rekombinasi bisa dibentuk dengan secara generatif yang dikenal dengan istilah ( Parasexual) meliputi 3 cara yaitu

Konjugasi Transformasi Transduksi Konjugasi

Konjugasi ialah pemindahan gen antara sel-sel yang kontak satu dengan yang lain secara fisik. Konjugasi bakteri pertama kali dipertunjukkan o!eh Lederbeng dan Tatuni pada tahun 1946. Mereka menggabungkan dua galur mutan Eschericihia Coli yang berbeda yang tidak mampu mensintesis satuatau lebih faktor tumbuh esensiil dan memberinya kesempatan untuk kawin. Kemudian mereka mencawankan biakan campuran tersebut pada medium minimal yang hanya menunjang pertumbuhan galur-galur tipe liar.

Ketika mereka menemukan koloni-kotoni tipe liar, mereka tahu bahwa mestinya koloni-koloni tersebut merupakan hasil rekombinasi genetik melalui kunjugasi a ntara galur-galur mutan.

Konjugasi pada bakteri dapat dipahami dengan lebih jelas ketika ditemukan bahwa ada diferensiasi seksual pada E.coli, dengan perkataan lain, ada tipe-tipe perkawinan yang berbeda-beda pada bakteri tersebut

Transformasi

Transformasi ialah proses pemindahan DNA bebas sel atau “bugil” yang mengandung sejumlah terbatas informasi DNA dari satu sel ke sel yang lain.

DNA tersebut diperoleh dari sel donor melalui lisis sel alamiah atau dengan cara ekstraksi kimiawi. Begitu DNA diambil oleh sel resipien, maka terjadilah rekombinasi.

Bakteri yang telah mewarisi penanda dan sel donor tersebut telah tetransformasi, bakteri-bakteri tertentu,

Bila ditumbuhkan dengan diberi sel- sel mati, filtrat biakan, atau ekstrak sesuatu galur yang be rkerabat dekat, maka akan memperoleh dan lalu memindah sebarkan ciri-ciri dari galur yang sekerabat tersebut. OK 

Transduksi

Di samping melalui konjugasi dan transformasi, mikroorganisme juga dapat melakukan rekombinasi gen dengan cara transduksi.

Transduksi ialah proses pemindahan gen dari satu bakteri ke bakteri lain oleh bakteriofaga.

Beberapa bakteriofaga tenang (yang mempunyai siklustemperate), yang biasanya tidak melisis sel inang, membawa DNA yang dapat berperilaku sebagai episom di dalam bakteri.

PENGAYAAN

Untuk mempertahankan hidupnya organisme berkembang-biak dengan cara kawin ataupun dengan cara tidak kawin.

Kawin merupakan cara pembiakan utama pada organisme tingkat tinggi.

Pada organisme tingkat rendah, cara tidak kawin merupakan strategi utamanya.

 Nampaknya, arah perubahan evolutif bergerak dari strategi tidak kawin menjadi strategi kawin [mengapa?].

Baik cara kawin atau tidak kawin, prinsipnya adalah menghasilkan turunan berikutnya yang sama atau sedikit sama.

Jadi, setiap organisme yang berbiak harus memiliki sifat dan kemampuan meng-kopy dirinya sendiri menjadi copy lainnya yang serupa.

Sel adalah unit dasar hidup.

Semua organisme hidup tersusun dari unit sel tunggal atau sel banyak.

Untuk mempertahankan hidupnya, sel memperbanyak dirinya dari satu generasi ke generasi lain dengan cara meng-copy dirinya dari satu menjadi dua, dari dua menjadi empat, dan seterusnya. Bukan saja soal jumlah sel yang berlipat-ganda, volume sel pun meningkat linier searah dengan  peningkatan jumlah sel.

Karena komposisi dan jumlah zat-zat penyusun sel tunggal dari satu generasi ke generasi selanjutnya relatif tetap, maka terjadi peningkatan biomasa secara linier sesuai dengan jumlah sel.

Artinya bahwa seiring dengan peningkatan jumlah sel, berlangsung biosintesis senyawa-senyawa  penyusun tubuh sel terutama

karbohidrat  protein

asam-asam nukleat dan lemak.

Mereka adalah bahan baku penyusun tubuh sel seperti dinding sel, membrane, cairan sel, dan organela; atau menjadi mesin-mesin fungsional bekerjanya aspek-aspek fisiologis sel seperti enzim,

 penghantaran dan alih-ragam signal (signal transduction), sistem kekebalan tubuh, atau cadangan energi kimia.

Keempat golongan senyawa penyusun utama tubuh sel diatas itu disintesis dari senyawa-senyawa antara seperti

asam amino nukleotida gula

asam lemak maupun gliserol

Senyawa-senyawa antara ini disintesis dari unsur-unsur yang jauh lebih sederhana lagi seperti glukosa, amonia, dan garam-garam anorganik.

Dalam hal ini, glukosa disintesis langsung oleh organisme berklorofil, melalui proses fotokimia dan  biokimia fiksasi CO2 dan konversi energi radiasi matahari ke dalam ikatan-ikatan kimia karbon

glukosa.

Organisme yang tidak berklorofil bergantung penyediaan energi dan senyawa karbon dari organisme  berklorofil.

Pertanyaannya ialah, “apa kiranya yang menyebabkan sel dan organisme mampu memperbanyak  dirinya sendiri dan mewariskan semua informasi genetis yang terkandung kepada sel turunannya?” Teori kromosom tentang pewarisan informasi menerangkan bahwa selama proses mitosis satu sel membela menjadi dua sel. Namun sebelum pembelahan sel berlangsung, jumlah kromosomnya  berlipat-ganda.

Pada sel manusia dari 46 menjadi 92 sebelum kemudian dipilah menjadi masing-masing 46 untuk sel-sel turunannya.

Dalam pembelahan meiosis, satu sel diploid menggandakan bahan genetiknya sekali namun diikuti oleh pembelahan sel dua kali.

Sehingga, satu sel diploid menghasilkan empat sel haploid. Setiap sel memiliki jumlah kromosom separuh dari jumlah kromosom sel induknya.

Dengan membandingkan jumlah DNA pada sel-sel diploid dan sel-sel haploid diperoleh data bahwa  jumlah DNA pada sel-sel diploid memiliki jumlah DNA dua kali-lipat.

Seandainya satu sel diploid memiliki 9 pg (pico gram; 10-12 g) DNA maka sel haploid memiliki 4.5 pg DNA.

Dalam hal ini, jumlah kelipatan DNA selaras dengan jumlah kelipatan kromosom.

Dengan demikian, setiap sekali pembelahan sel mitosis jumlah DNA-nya pun bertambah dua dua kali. Visualisasi replikasi DNA berselaras dengan replikasi kromosom selama proses pembelahan sel mitosis didemonstrasikan oleh Herber Taylor (1958).

Ia memberi makan tanaman keluarga lili dengan thimin radioaktif, setelah sel-selnya membelah. Tanaman-tanaman tersebut kemudian dipindahkan ke dalam media tanpa radioisotop.

Preparat kromosom yang berasal baik sebelum, selama dan setelah perlakuan isotop disiapkan dipermukaan slide kaca, dan disingkap kepermukaan film fotograf.

Hasilnya bahwa sebelum kromosom itu diperlakukan dengan isotop thimin, kromosomnya tidak  menghasilkan "pengenal" dalam kromosom berupa warna "hitam hangus" di permukaan film.

Kromosom yang langsung dipersiapkan dari perlakuan thimin menghasilkan "pengenal" pada kedua  pasang kromosom dipermukaan film.

Menariknya, kromosom yang dipersiapkan dari tanaman yang telah dipindahkan ke media tanpa thimin isotop yang sebelumnya diperlakukan dengan radioisotop, terdapat kromosom yang satu dari

 pasangannya tidak ditemui pengenal (kecuali di daerah pindah-silang).

Eksperimen ini membuktikan bahwa Sintesis DNA berselaras dengan replikasi DNA dan bersifat linear  terhadap struktur kromosom, dan terjadi sekali untuk setiap kali pembelahan sel.

Sifat memperbanyak diri secara vegetatif demikian tidak hanya dimiliki oleh bahan genetik dalam kromosom. DNA sirkuler yang disebut plasmid atau DNA batangan pada virus berkemampuan memperbanyak diri dengan cara mengkopi molekul DNA tunggal menjadi sepasang ikatan DNA ganda.

Proses mengkopi diri sendiri dari polimer DNA menjadi jiplakan-jiplakan DNA identik disebut replikasi DNA.

REPLIKASI DNA

Selang beberapa saat setelah publikasi Crick dan Watson mengenai struktur rantai ganda DNA, mereka kemudian mengemukakan implikasi struktur rantai ganda ini kepada mekanisme cetak-kopi informasi.

Baik penelitian E. Chargaff dan Herbert Taylor membuktikan bahwa DNA bereplikasi semikoservatif. Artinya bahwa dalam sintesis DNA, dengan bahan awal DNA yang mampu memperbanyak diri, replicon, seperti plasmids dan kromosom, setiap rantai tunggal DNA berfungsi sebagai cetakan bagi sintesis rantai DNA baru pasangannya.

Pertanyaannya ialah, “bagaimana mekanisme biosintesis DNA sesungguhnya terjadi di dalam sel?” Arthur Kornberg menjawab pertanyaan ini dengan mendekatinya melalui pendekatan ensimatik. Ia berpendapat: "replikasi rantai nukleotida pasti dikatalisis oleh suatu enzim".

Atas dasar pandangan tersebut, ia berusaha mengisolasi enzim yang bertanggungjawab pada biosintesis DNA dan mempelajari mekanisme aksi ensimnya.

Ia membuat ekstrak protein dari bakteri E. coli dan menambahkannya ke dalam suatu campuran reaksi dengan sejumlah komponen berikut: deoksinukleosida trifosfat dimana atom P dan C-nya

menggunakan 32P atau 14C dan deoksinukleosidanya mengandung keempat basa nitrogen A, T, G, C; Mg++, serta DNA sebagai cetakan.

Dengan campuran ini dalam tabung reaksi, diharapkan akan terbentuk polinukleotida dengan berat molekul yang lebih tinggi.

Usahanya berhasil, dan bukti-bukti menunjukkan bahwa bahwa polimerisasi dimaksud menunjuk  kepada biosintesis DNA. Ia mendemonstrasikan bahwa polimerisasi DNA hanya dapat berhasil jika keempat deoksinukleosida trifosfat dan cetakan ada dalam komponen reaksi.

Selanjutnya, dengan adanya alat uji (bioassay) aktifitas enzim yang mensintesis DNA, memungkinkan diisolasinya enzim yang bertanggung-jawab pada reaksi tersebut.

Kornberg menamai enzim tersebut DNA polimerase.

Reaksi kimia yang dipercepat oleh DNA polimerase adalah mensintesis polinukleotida sambil

melepaskan satu molekul pirofosfat (P-P) untuk setiap penambahan satu nukleosida trifosfat ke dalam rantai baru.

Bukti yang paling kuat mendukung bahwa reaksi in vitro dipercepat oleh DNA polimerase bukan sekedar polimerisasi acak nukleotida, tetapi terlibat dalam replikasi DNA, ad alah bahwa DNA cetakan yang ditambahkan ke dalam campuran reaksi tidak hanya diperlukan agar polimerisasi berlangsung, tetapi juga sebenarnya menentukan ciri dari polinukleotida yang di bentuk.

Melalui analisis komposisi basa nukleotida yang terbentuk setelah reaksi enzimatis dari berbagai macam DNA cetakan, Arthur Kornberg berhasil menunjukan bahwa DNA yang disintesis mengikuti ciri komposisi basa cetakan DNA-nya.

Penelitian lanjut membuktikan bahwa DNA cetakan mengarahkan tidak hanya komposisi keseluruhan  basa yang terbentuk, tetapi frekuensi relatif dari basa-basa yang terbentuk.

Berdasarkan studi sintesis DNA secara in vitro, dapat dikatakan bahwa DNA bertindak langsung

sebagai cetakan dalam proses kopolimerisasi teratur replika-replika yang terbentuk tanpa membutuhkan sintesis senyawa antara bukan DNA.

Dalam perkembangan studi biokimia, kemudian dapat dirancang bangunan yang lebih detil replikasi DNA, serta berbagai enzim yang terlibat.

Mekanisme pembelahan sel

Pertanyaan lanjut ialah, bagaimana sesungguhnya sel menggandakan DNA nya sendiri dan kemudian mendistribusikannya secara meraka kepada sel turunannya secara sama?

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, sel berhadapan dengan persoalan koordinasi antar bagian dan  proses, yaitu bahwa karena replikasi DNA hanya berlangsung sekali untuk setiap sekali pembelahan

sel, replikasi DNA harus terpadu dengan pembelahan sel.

Replikasi DNA harus mendahului pembelahan sel agar sebelum pembelahan sel berlangsung, telah tersedia bahan genetik untuk diagihkan kepada masing-masing sel turunan.

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, maka replikasi DNA merupakan bagian keseluruhan dari

 pembelahan sel, dan merupakan proses awal bagi sel berkomitmen meneruskan proses pembelahan sel. Sekali pembelahan sel diawali ia tidak bisa kembali lagi ketahap semula, dan harus menyelesaikan  proses sintesis DNA sebelum pembelahan sel berlangsung.

Pembelahan sel tidak boleh terjadi jika replikasi DNA belum selesai.

Di dalam kenyataannya, selesainya proses replikasi merupakan pemicu bagi terjadinya pembelahan sel. Jika aturan ini dilanggar, maka transmisi informasi akan mengalami k egalauan.

Pada prokarion, replikasi DNA berawal di suatu tempat yang amung yang disebut daerah “pengawalan” (origin).

Sebaliknya pada eukarion, replikasi DNA dimulai di awal fase S, yaitu fase yang memiliki periode yang panjang dalam pembelahan sel, yang dalam periode tersebut sintesis DNA berlangsung, bahkan  berlangsung di banyak titik-titik pengawalan di dalam