Dalam pembahasan tentang teknik-teknik bioenginering pastinya kita
sering mendengar istilah-istilah macam plasmid dan episom, sesungguhnya
apa dn bagaimana sih plasmid itu, baca terus artikel berikut.
Dalam artikel ini, secara ringkas akan Anda dapatkan informasi berikut:
- plasmid merupakan molekul DNA tambahan atau elemen DNA ekstrakromosomal.
- Episom merupakan unsur-unsur genetik bebas yang telah dapat berkembang dalam sel bakteri baik dalam keadaan autonom (menggandakan diri dan dipindahkan tanpa bergantung kepada kromosom bakteri) maupun pada keadaan terintegrasi (melekat pada kromosom bakteri, berperan serta bersamanya dalam rekombinasi genetika dan dipindahkan bersama kromosom bakteri tersebut.
- Baik Plasmid maupun episom memiliki fungsi yang penting dalam penelitian genetika maupun dalam perekayasaan gen.
- Plasmid memiliki struktur yang sama dengan DNA kromosom yang terdiri atas gen-gen yang mengkodekan sifat tertentu seperti resistensi terhadap antibiotik dan sebagainya.
- Plasmid memiliki bentuk sirkular untai ganda (umumnya), sirkular untai tunggal seperti pada bakteri gram positif dan berbentuk linier seperti pada genus Borellia dan Streptomyces.
- Plasmid melakukan replikasi sendiri dan memiliki dua tipe yaitu plasmid berukuran kecil (kurang dari 10 kb) dan terdapat dalam kopian berganda di dalam sel dan plasmid F yang berukuran lebih besar (lebih besar dari 30 kb; plasmid F sendiri berukuran 100 kb). Plasmid ini hanya memiliki satu atau dua kopian per sel. Plasmid F ini juga dikenal dengan plasmid konjugativ karena dapat ditransfer dari satu sel ke sel yang lain atau dapat menggabungkan dirinya ke dalam kromosom.
Untuk penjelasan lebih lanjut dan lebih detailnya sebagai berikut;
- Pengertian Plasmid dan Episom
- Pengertian Plasmid
Secara gamblang, Dale & Park (2004) menyebutkan bahwa plasmid
merupakan molekul DNA tambahan atau elemen DNA ekstrakromosomal. Dalam
Garner (1991) diterangkan bahwa plasmid merupakan replicon
(sebuah unit dari materi genetik yang mampu melakukan replikasi secara
mandiri) yang diwariskan secara stabil (dipertahankan tanpa seleksi
tertentu) dan berada di luar kromosom (extra-chromosomal).
Plasmid hanya dimiliki oleh organisme prokariot dan tidak dimiliki
oleh organisme eukariot. Namun karena plasmid merupakan DNA
ekstrakromosomal, maka kromosom otonom seperti pada mitokondria dan
kloroplas pada sel eukariot sebagian menganggap itu merupakan plasmid
karena kromosom sebenarnya terdapat pada inti. Plasmid bakteri secara
umum berada di dalam sel sebagai molekul DNA sirkular dengan penyesuaian
yang sangat rapi, berkaitan dengan bentuk supercoil dari DNA. Pada
beberapa kasus, plasmid merupakan molekul yang sangat kecil dengan
panjang hanya beberapa kilobasa, tetapi pada beberapa organisme,
khususnya genus Pseudomonas plasmid berukuran lebih dari beberapa ratus kilobasa.
- Pengertian Episom
Selain plasmid, yang akan dibahas pada makalah ini adalah episom.
Episom merupakan unsur-unsur genetik bebas yang telah dapat berkembang
dalam sel bakteri baik dalam keadaan autonom (menggandakan diri dan
dipindahkan tanpa bergantung kepada kromosom bakteri) maupun pada
keadaan terintegrasi (melekat pada kromosom bakteri, berperan serta
bersamanya dalam rekombinasi genetika dan dipindahkan bersama kromosom
bakteri tersebut) (Hakim, 2010).
Pengertian di atas diperkuat oleh Garner (1991) yang menyebutkan
bahwa episom merupakan elemen genetik yang memiliki dua alternatif cara
replikasi. (1) sebagai bagian yang terintegrasi dalam kromosom utama dan
(2) sebagai elemen genetik autonom yang independen (berdiri sendiri)
dari kromosom utama.
Dalam kamus britanica terdapat informasi tambahan bahwa dalam
konjugasi bakteri, sel bakteri yang memiliki episom bertindak
seolah-olah sebagai ‘pejantan’nya, sebab di dalam proses tersebut
terjadi transfer episom atau episom beserta gen yang ditempelinya ke sel
yang lain.
- Perbedaan Antara Plasmid dan Episom
Antara plasmid dan episom tidaklah sama, terdapat sebuah perbedaan
mendasar diantara keduanya. Dalam Wiki.Answer (sebuah forum diskusi
ilmiah di internet) menyimpulkan bahwa perbedaan antara plasmid dan
episom sebagai berikut; Plasmid merupakan molekul DNA ekstra kromosom,
plasmid tidak dapat bergabung dengan DNA kromosom, dan plasmid berisi
informasi genetik yang diperlukan untuk replikasi plasmid itu sendiri.
Sedangkan episom adalah setiap jenis DNA ekstra-kromosom yang dapat
berhubungan dengan DNA kromosom. Episom biasanya lebih besar dari DNA
ekstra-kromosom lainnya. Contoh episom adalah virus, karena mereka
mengintegrasikan materi genetik mereka ke dalam DNA kromosom inang dan
bereplikasi bersama dengan replikasi DNA kromosom inangnya.
- Fungsi Plasmid dan Episom
Sebagai komponen genetik extrakromosomal, plasmid memiliki beberapa
peranan yang cukup penting, baik bagi bakteri yang memiliki plasmid itu
sendiri maupun bagi penelitian di bidang genetika. Dale dan Park (2004)
menyebutkan bahwa plasmid menyediakan sebuah dimensi ekstra yang
penting terhadap fleksibilitas respon organisme terhadap perubahan
lingkungan, baik perubahan itu bersifat antagonis atau berlawanan
(misalnya kehadiran antibiotik) maupun yang berpotensi menguntungkan
atau baik, misalnya ketersediaan substrat baru.
Beberapa kegunaan plasmid yang lain bagi bakteri seperti: produksi
protein yang berfungsi sebagai zat antimikrobial untuk melawan organisme
bakteri yang saling berdekatan misalnya Colicin yang diproduksi oleh E. Coli strain tertentu untuk membunuh bakteri E. Coli yang lain; plasmid membawa sifat virulensi bagi bakteri; bakteri-bakteri tertentu seperti Agrobacterium tumefaciens membawa plasmid yang disebut TI (Tumor Inducing) yang bersifat patogen yang menyebabkan tumor pada tumbuhan dan Rhizobium yang
membentuk nodul pada akar kacang-kacangan yang berguna untuk fiksasi
nitrogen dikontrol oleh gen-gen yang dibawa oleh plasmid. Selain itu
juga, plasmid membawa gen-gen yang digunakan oleh beberapa bakteri dalam
aktivitas metabolisme seperti fermentasi laktose dan proses
biodegradasi dan bioremidiasi.
Secara umum, plasmid memiliki peran penting di dalam menberikan
kemampuan adaptif yang kuat bagi bakteri. Sesuai dengan sifat plasmid
yang dapat keluar atau masuk ke dalam sel bakteri, hal ini memungkinkan
bakteri dapat memiliki sifat-sifat genetik dan juga sifat-sifat
metabolis yang menguntungkan pada kondisi lingkungan yang baru.
Dari segi penelitian genetika, plasmid telah lama dikenal sebagai
vektor dalam teknik rekayasa genetika. Contoh yang cukup popular adalah
bakteri penghasil insulin, bakteri ini dihasilkan dengan menanamkan
plasmid yang telah di modifikasi dengan disisipi gen pengkode insulin,
dengan memiliki plasmid tersbut, bakteri itu mampu memproduksi insulin.
Selain itu masih banyak contoh-contoh lain terkait manfaat plasmid di
bidang penelitian genetika.
Sedikit berbeda dengan pada plasmid, umumnya episom justru merugikan
sel inang, terutama jika episome tersebut merupakan virus. Sebagaimana
kita ketahui pada daur replikasi virus, saat materi genetik virus
tersebut masuk ke dalam sel inang dan segera menyisip pada kromosom inti
kemudian mengambil kendali sel inang sehingga akhirnya membentuk
virion-viron baru. Tentu saja proses ini merugikan bagi sel inang,
apalagi jika daur tersebut berakhir dengan lisisnya sel inang.
Namun beberapa episom virus ternyata diketahui dapat berada dalam kondisi dorman (viral episomal latency), sebagaimana yang disebutkan di dalam wikipedia (2011) bahwa viral episomal latency merupakan kondisi dimana materi genetik virus yang telah masuk ke dalam sel inang, hanya melayang-layang (floating) di dalam sitoplasma sel inang. Dalam kondisi ini episom virus tersebut tidak memberikan bahaya yang serius bagi sel inang.
Dalam bidang rekayasa genetika, episome memberikan manfaat yang cukup
besar. Seperti halnya plasmid episom seringkali digunakan untuk
menyuntikkan gen-gen tertentu ke dalam kromosom sel target sehingga,
dengan demikian sel target akan memiliki sifat-safat yang dibawa gen
tadi. Dalam hal ini, penggunaan episom memberikan hasil yang sedikit
berbeda dengan plasmid, dimana gen yang disuntikkan akan bergbung
bersama pada DNA utama pada sel target.
- Struktur Serta Replikasi Plasmid dan Episom
Plasmid memiliki bentuk sirkular dan melakukan replikasi sendiri.
Plasmid berada di dalam sel dan replikasinya seperti replikasi DNA
seluler. Plasmid merupakan DNA yang membawa sejumlah gen. sedikit
berbeda dengan plasmid, episom merupakan materi genetik ektra kromosomal
yang dapat menyisip pada kromosom utama sel induk. Secara struktur
episom bergabung dan menyatu dengan kromosom sel induk. Ilustrasi
struktur plasmid dan episom dapat dilihat pada gambar berikut;
Gambar Ilustrasi struktur plasmid dan episom.(
Sebagai perwakilan dari prokariot, di dalam makalah ini akan di fokuskan pada plasmid yang ada pada E.Coli. Plasmid pada E.Coli
terdiri atas dua tipe yaitu tipe pertama disebut ColE1 berukuran
relatif kecil (kurang dari 10 kb) dan terdapat dalam kopian berganda di
dalam sel (Gambar 2.1a,b). Kelompok plasmid kedua digolongkan ke dalam
plasmid F yang berukuran lebih besar (lebih besar dari 30 kb; plasmid F
sendiri berukuran 100 kb). Plasmid ini hanya memiliki satu atau dua
kopian per sel (Gambar 2.2). Plasmid ini juga dikenal dengan plasmid
konjugatif.
Replikasi plasmid tipe pertama tidak berhubungan dengan proses
replikasi kromosomal dan pembelahan sel (oleh sebab itu memiliki jumlah
kopian yang banyak), meskipun ada beberapa pengontrol dalam replikasi
plasmid. Sedangkan plasmid tipe kedua, replikasinya dikontrol dengan
cara yang sama seperti pada kromosom. Karenanya, ketika kromosom
diinisiasi untuk bereplikasi, maka replikasi plasmid ini pun akan
terjadi. Oleh karena itu plasmid tipe ini tidak bisa diamplifikasi
(perbanyakan).
Gambar Struktur plasmid ColE1. imm: gen untuk memproduksi colicin E1 dan imunitasnya; mob: gen yang mengkode nuklease untuk mobilisasi; rom: gen yang mengkode protein yang dibutuhkan untuk efektivitas jumlah kopian; oriT: origin of conjugal tansfer; oriV: origin of replication. (Gutman, 2004)
Gambar Plasmid tipe 1, plasmid dengan jumlah kopian berganda dengan pembagian acak.
Gambar Plasmid tipe 2, plasmid dengan jumlah kopian sedikit dengan pembagian terarah.
Model replikasi plasmid sama dengan kromosom (Gambar 2.3). Banyak
plasmid direplikasi sebagai molekul sirkular untai ganda. Replikasi
dimulai dari titik yang disebut oriV (vegetative origin, yang membedakannya dengan titik transfer konjugative yaitu oriT) dan prosesnya berasal dari titik ini dalam satu maupun dua arah secara simultan sampai seluruh lingkaran dikopi.
Gambar Model replikasi plasmid untai ganda. Replikasi dimulai dari titik awal replikasi yaitu oriVI dan diakhiri pada titik akhir replikasi yaitu oriT.
Replikasi pada plasmid untai tunggal terjadi pada
beberapa bakteri seperti bakteri gram positif yang memiliki plasmid
untai tunggal. Model replikasi plasmid untai tunggal dapat dilihat pada
gambar berikut.
Gambar Model replikasi plasmid untai tunggal. Berawal
dari untai tunggal yang disebut untai (+) disitensis untai komplementer
yaitu untai (-) membentuk untai ganda (formasinya disebut RF). Dari
bentuk RF kemudian disintesis kopian plasmid untai tunggal. Siklus
berlanjut dan membentuk untai tunggal berikutnya.
Plasmid juga memiliki bentuk liner seperti yang dicirikan pada beberapa genus bakteri yaitu Borrelia dan Streptomyces. Gambar berikut menjelaskan bagaimana replikasi plasmid linier pada Borrelia.
Gambar Model replikasi plasmid linier pada Borrelia. Replikasi berawal dari bagian oriC (origin of replication central) membentuk struktur dimerik sirkular. Struktur dimerik sirkular dipotong, sehingga menghasilkan satu plasmid linier yang baru.
Gambar Integrasi dan pemotongan plasmid F. Integrasi
terjadi melalui rekombinasi dengan bagian kromosom (a-c). Pemotongan
akurat terjadi pada bagian yang sama, tetapi rekombinasi dengan bagian
kromosom yang berbeda menghasilkan penggabungan DNA kromosom (pada kasus
ini gen lac) ke dalam plasmid (d-e) membentuk sebuah plasmid F’ dan menyebabkan delesi kromosom.
Sumber:
Anonim 1. Wiki Answer Forum. (Online) http://wiki.answers.com/Q/What_is_the_difference_between_plasmid_and_episomes. Diakses 6Februari 2011.Britanica. Britannica Concise Encyclopedia. (Online) http://www.answers.com/library/Britannica%20Concise%20Encyclopedia-cid-27152. Diakses 6 Februari 2011.
Dale, J.W. & Park, S.F. 2004. Molecular Genetics of Bacteria, 4th Edition. UK: John Wiley & Sons Ltd.
Gardner, E.J., dkk, 1991. Principle of Genetics. Engle Offs New Jersey: Prentice Hall Inc.
Guttman, B.,Griffiths, A.,Suzuki, D. & Cullis, T. 2004. Genetics, a Beginners Guides. UK: Oneworld Publications.
Hakim. 2010. Gen. (Online) http://alhakimslank.blogspot.com/2010/11/gen.html. Diakses tanggal 6 Februari 2010.
Wikipedia. 2011. Virus Latency. (Online) http://en.wikipedia.org/wiki/Virus_latency. Diakses tanggal 6 Fabruari 2011.
Untuk Download PDF makalah lengkap, klik: Makalah 2 gen. Plasmid_Episom
Postingan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar