Pemindahan Materi Genetik pada Bakteri
Konjugasi merupakan mekanisme perpindahan informasi genetik
(DNA) dari sel donor ke sel resipien yang terjadi akibat adanya kontak sel
dengan sel. Konjugasi bakteri pertama kali ditemukan oleh Lederberg dan Tatum
pada tahun 1946. Mereka menggabungkan dua galur mutan Escherichia coli yang
berbeda yang tidak mampu mensintesis satu atau lebih faktor tumbuh esensiil dan
memberinya kesempatan untuk kawin.
Jika suatu sel E.coli mengandung faktor F yang berupa badan
terpisah dari kromosom utama, maka ia dinyatakan berkelamin jantan. Namun, jika
tak mengandung F pada sel tersebut, maka dinyatakan berkelamin betina.
Transfer materi genetik dari sel E.coli jantan ke sel E.coli
betina didahului terbentuknya pasangan konjugasi antara kedua sel. Pasangan
konjugasi ini terbentuk melalui perlekatan suatu pilus kelamin jantan pada
permukaan suatu sel kelamin betina.
Menurut Watson (1987), pilus yang berlekatan di atas,
merangsang suatu rangkaian kejadian yang mendorong terjadinya replikasi DNA
faktor F yang membawa transfer DNA faktor F (hasil replikasi) kepada sel F-.
Hanya DNA faktor F (hasil replikasi) yang ditransfer. Transfer materi genetik faktor F
mengakibatkan seluruh sel kelamin betina (F-) di sekitarnya segera berubah
menjadi sel kelamin jantan (F+).
Sel-Sel E.coli
Berkelamin jantan (Hfr)
Faktor F dalam sel.coli dapat berintegrasi dengan kromosom
utama sel melalui peristiwa pindah silang. Sel-sel E.coli berkelamin jantan
yang faktor F nya terintegrasi ke dalam kromosom utama akan berubah menjadi sel
Hfr (high frequency re
combination). Sama seprti F+, sel Hfr ini dapat membentuk
pilus konjugasi dan mentransfer materi genetik ke sel F-.
Watson dkk (1987) menyatakan, jika suatu sel Hfr berdekatan
dengan sel F-, terjadi replikasi DNA yang terinduksi oleh konjugasi, dan karena
ujung pengarah faktor F berlekatan dengan kromosom utama, jadi transfer materi
genetik kromosom utama terjadi pula.Transfer materi genetik utuh jarang terjadi
karena konjugasi sel jantan dan sel betina sangat rapuh dan mudah terpisah,
sebelum proses transfer utuh selesai. Sehingga biasanya sel betina (F-) tidak
berubah menjadi sel berkelamin jantan. (Corebima, 1997).
1. Tranformasi
Transformasi pertama kali ditemukan oleh Frederick Griffith
pada tahun 1928. Dia mempelajari transformasi satu tipe Streptococcus
pneumoniae menjadi tipe yang berbeda. S. pneumoniae dibagi menjadi 100 tipe
lain yang berbeda atas dasar perbedaan kimia pada kapsulnya. Jadi, tipe 1
menghasilkan kapsul yang berbeda dengan tipe 2, dan seterusnya.
Transformasi ialah proses pemindahan DNA bebas sel yang
mengandung sejumlah informasi genetik (DNA) dari satu sel ke sel lainnya. DNA
tersebut diperoleh dari sel donor melalui lisis sel alamiah atau dengan cara
ekstraksi kimiawi. Begitu fragmen DNA dari sel donor tertangkap oleh sel
resipien, maka terjadilah rekombinasi.
Manfaat yang didapat dari transformasi gen pada bakteri
adalah :
1. Sarana penting dalam rekayasa genetika.
2. Memetakan kromosom
bakteri.
3. Bermanfaat dalam
penelitian-penelitian genetik bakteri di laboratorium.
2. Transduksi
Beberapa jenis virus berkembang biak di dalam sel bakteri.
Virus-virus yang inangnya adalah bakteri seringkali disebut bakteriofage atau
fage. Pada waktu fage menginfeksi bakteri, fage memasukkan DNA-nya ke dalam
bakteri tersebut. DNA fage ini kemudian bereplikasi di dalam sel bakteri atau
berintegrasi dengan kromosom bakteri. Inilah yang dikenal dengan transduksi.
Jadi, transduksi adalah proses perpindahan gen dari suatu bakteri ke bakteri
lain oleh bakteriofage lalu oleh bakteriofage tersebut plasmid ditransfer ke
populasi bakteri. Transduksi ditemukan oleh Norton Zinder dan Joshua Lederberg
pada tahun 1952. Pada waktu DNA fage dikemas di dalam pembungkusnya untuk
membentuk bakteri-bakteri fage baru, DNA fage tersebut dapat membawa sebagian
dari DNA bakteri yang telah menjadi inangnya. Selanjutnya, bila fage
menginfeksi bakteri lainnya, maka fage akan memasukkan DNA-nya yang mengandung
sebagian dari DNA bakteri inang sebelumnya. Dengan demikian, fage tidak hanya
memasukkan DNA-nya sendiri ke dalam sel bakteri yang diinfeksinya, tetapi juga
memasukkan DNA dari bakteri lain yang ikut terbawa pada DNA fage. Jadi, secara
alami fage memindahkan DNA dari satu sel bakteri ke bakteri lainnya.
Ada dua tipe transduksi, yaitu:
1. Transduksi Terbatas
Pada proses ini tidak semua gen dapat ditransfer. Transduksi
terbatas terjadi saat profage telah terintegrasi pada kromosom bakteri. Gen-gen
bakteri yang mengalami transduksi
terbatas adalah yang berdekatan dengan profage yang terintegrasi.
2. Transduksi Umum
Transduksi umum terjadi bila suatu fage memindahkan gen dari
kromosom bakteri atau plasmid. Pada saat fage memulai siklus litik, enzim-enzim
virus menghidrolisis kromosom bakteri menjadi potongan-potongan kecil DNA.
Setiap bagian dari kromosom bakteri tersebut dapat digabungkan dengan kepala
fage selama perakitan fage. Fage yang telah berisi DNA sel bakteri dapat
menginfeksi sel lain dan mentransfer gen bakteri di dalam sel resipien DNA
bakteri dan bergabung dengan rekombinasi homolog menggantikan gen dalam sel
resipien. Transduksi ini terjadi pada bakteri gram positif dan gram negatif.