Genetik
Genetika bakteri adalah sub-disiplin mikrobiologi dan genetika yang mempelajari struktur, fungsi, ekspresi, dan mekanisme perubahan materi genetik pada bakteri. Berbeda dengan organisme eukariota, bakteri merupakan organisme prokariota yang umumnya memiliki kromosom tunggal berbentuk sirkular tanpa membran inti.
Dalam perkembangan mikrobiologi modern, genetika bakteri menjadi dasar penting untuk memahami evolusi patogen, mekanisme resistensi antibiotik, dan variasi fenotipe. Salah satu fenomena kunci dalam alih sifat genetik bakteri adalah masuknya materi genetik asing dari bakteriofag yang terintegrasi sebagai profag, yang memicu proses yang dikenal sebagai konversi lisogenik.
Struktur Genom Bakteri
Genom bakteri terdiri dari dua komponen utama:
- Kromosom Utama: Molekul DNA untai ganda sirkular yang membawa gen-gen esensial (gen "rumah tangga" atau housekeeping genes) untuk kelangsungan hidup dasar sel.
- Elemen Genetik Ekstrakromosom: Terdiri dari plasmid, transposon, dan profag. Elemen-elemen ini dapat berpindah antar-sel dan sering kali membawa gen yang memberikan keuntungan selektif, seperti pembentukan toksin atau resistensi obat.
Mekanisme Transfer Gen Horizontal
Bakteri memperbanyak diri secara aseksual melalui pembelahan biner. Namun, keragaman genetik tinggi tetap terjadi akibat transfer gen horizontal (horizontal gene transfer / HGT):
| Mekanisme | Vektor / Media | Deskripsi Ringkas | Implikasi Utama |
|---|---|---|---|
| Transformasi | DNA bebas | Pengambilan potongan DNA telanjang langsung dari lingkungan ekstraseluler. | Rekombinasi sifat alami. |
| Konjugasi | Pili seks / Plasmid | Transfer materi genetik melalui kontak fisik langsung antar-sel bakteri. | Penyebaran luas resistensi antibiotik. |
| Transduksi | Bakteriofag | Pemindahan gen bakteri oleh virus perantara selama siklus infeksi. | Variasi genetik berantara virus. |
Peran Genetik dalam Konversi Lisogenik
Konversi lisogenik terjadi ketika materi genetik dari bakteriofag (disebut profag) menyatu secara stabil ke dalam kromosom bakteri selama siklus lisogenik.
Integrasi genetik ini memodifikasi ekspresi gen inang secara langsung: 1. Akuisisi Gen Eksogen: Profag menyumbangkan gen baru (seperti gen penyandi faktor virulensi) yang sebelumnya tidak dimiliki oleh genom inang. 2. Inaktivasi Sisipan: Penyisipan DNA profag dapat memutus urutan gen asli bakteri (insertional inactivation), merubah fenotipe asli sel. 3. Regulasi Genetik Baru: Protein represor yang disintesis profag dapat mengubah pola transkripsi gen-gen lokal pada kromosom bakteri.
Akibat dari proses ini, strain bakteri yang tadinya tidak berbahaya atau kurang patogen dapat mendadak memperoleh kemampuan baru, seperti kemampuan memproduksi toksin mematikan atau menjadi resisten terhadap serangan antibiotik.