Lac Operon Pada Bakteri E coli

Berawal dari pembahasan sebuah soal olimpiade di grup WA(Mas Dafip, Mbak Ari Yuni, Mbak Sri Endhes, Mbak Lianita, Mbak  Isna, dan masih banyak lagi yang tidak bisa say sebutkan satu persatu) yang memang dikhususkan untuk membahas soal olimpiade, salah satu soalnya adalah sebagai berikut

Mutasi pada urutan operon lac dari suatu sel E coli dapat menyebabkan hal-hal berikut ini, kecuali

• A. ekspresi b-galaktosidase yang tinggi meskipun bakteri ditumbuhkan dalam medium rendah laktosa
• B. Hilangnya fungsi regulasi negatif dari protein represor
• C. Fase transisi yang singkat pada kurva pertumbuhan sel bakteri ketika penggunaan substrat beralih dari glukosa ke laktosa
• D. RNA polimerase tidak dapat mentranskripsi enzim transasetilase
• E. Jumlah enzim laktosa permease yang tinggi di membran jika dibandingkan sel wild type ketika bakteri ditumbuhkan dimedium rendah laktosa

Jawaban dari soal olimpiade tersebut bisa didiskusikan di kolom komentar, admin akan fokus ke penjelasa mengenai mekanisme kerja lac operon pada bakteri E coli.

Operon adalah sekumpulan gen yang berdekatan satu sama lainnya pada genom prokariotik. Fungsi operon pada organisme prokariotik adalah digunakan untuk ekspresi gen. Operon sendiri memiliki dua unsur yaitu penyandi enzim yang dinamakan dengan represor/regulator dan operator yang digunakan untuk mengendalikan proses transkripsi mRNA.

Salah satu bentuk operon adalah Lac Operon (Operon Laktosa) pada bakteri Escherichia Coli. Laktosa adalah gula disakarida yang tersusun dari glukosa dan galaktosa, Jika dilingkungan terdapat laktosa maka bakteri E-coli akan menguraikan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa dengan bantuan enzim b-galaktosidase. Untuk mengefisiensikan proses pembentukan energi baik dari glukosa maupun laktosa maka dibutuhkan model Lac Operon untuk mengendalikan pembentukan enzim b-galaktosidase yang akan di sintesis jika kadar lactosa dilingkungan tinggi

Mekanisme Kerja Lac Operon pada Bakteri E Coli

Intinya adalah bakteri E coli akan memanfaatkan glukosa terlebih dahulu meskipun dilingkungan terdapat laktosa dalam jumlah banyak hal ini terkait efisiensi dalam perombakan sumber energi yang lebih efisien terkebih dahulu.

Perhatikan gambar berikut ini untuk memahami cara kerja Lac Operon pada bakteri E coli

Mekanisme kerja Lac Operon pada Bakteri E-coli

Bagian bagian penting dari gambar:

• Lacl: Fungsi Lacl adalah digunakan untuk membentuk mRNA pembentuk protein represor
• RNA Polymerase: Fungsi RNA Polymerase adalah digunakan untuk proses transkripsi mRNA
• Operator(warna kuning): Fungsi Operator adalah digunakan untuk gen pengenal awal proses transkripsi mRNA
• LacZ: Fungsi LacZ adalah digunakan untuk pembentukan enzim b-galaktosidase
• LacY: Fungsi LacZ adalah digunakan untuk pembentukan enzim permease
• Lac A: Fungsi LacA adalah digunakan untuk pembentukan enzim transacetylase
• Allolactosa: allolactosa ditemukan pada laktosa yang digunakan sebagai induser pada represor

Mekanisme kerja Lac operon pertama kali adalah dengan terjadinya transkripsi Lacl menjadi mRNA yang digunakan untuk pembentukan protein represor. Jika sudah terbentuk  protein represor cara kerja lac operon adalah dengan melihat ada tidaknya laktosa dilingkungan

Cara Kerja Lac Operon Jika dilingkungan terdapat Laktosa berlimpah

Protein represor yang sudah terbentuk jika terdapat laktosa di lingkungan maka jumlah allolaktosa juga akan berlimpah yang akan berikatan dengan protein represor. Mekanisme kerja lac operon selanjutnya adalah jika terjadi ikatan antara protein represor dengan allolaktosa maka protein represor akan menjadi inaktif karena allolaktosa mengubah konfigurasi struktur protein represor.

Hal ini mengakibatkan protein represor tidak bisa berikatan dengan operator(warna kuning). Jika hal ini terjadi maka RNA polymerase akan melakukan transkripsi gen penyandi b-galaktosidase, permease, dan transacetylase sehingga proses penguraian laktosa menjadi glukosa dan galaktosa akan terjadi sehingga dapat dimanfaatkan oleh bakteri E coli

Mekanisme kerja Lac Operon Jika dilingkungan tidak terdapat Laktosa

Jika dilingkungan tidak terdapat laktosa maka mekanisme kerja dari Lac operon akan berbeda dengan jika ada laktosa dilingkungan. Karena dilingkungan tidak ada allolactosa maka protein represor tidak akan berikatan dengan allolaktosa yang mengakibatkan protein represor menjadi aktif. Jika protein represor aktif maka protein represor akan berikatan dengan operator pada lac operon yang mengakibatkan RNA polimerasi tidak dapat melakukan transkripsi gen penyandi b-galaktosidase, permease, dan transacetylase sehingga tidak akan terbentuk enzim b-galaktosidase, permease, dan transacetylase

cara kerja lac operon pada bakteri E coli

Mekanisme kerja Lac Operon Jika dilingkungan terdapat laktosa dan glukosa dalam jumlah banyak

Bagaimana jika dilingkungan terdapat laktosa dan glukosa dalam jumlah banyak? bagaimanakah cara kerja lac operon pada bakteri E coli? perhatikan gambar berikut ini

Mekanisme Kerja Lac Operon Pada Bakteri E coli

Jika glukosa terdapat dalam jumlah besar dilingkungan maka jumlah molekul cAMP akan menurun(cAMP adalah molekul yang selalu ada dan jumlahnya meningkat jika jumlah glukosa dilingkungan sedikit). cAMP merupakan aktivator dari proses transkripsi pada Lac Operon yang akan berikatan dengan CRP akan mengakibatkan CRP menjadi aktif dan akan menempel pada sisi promoter Lac operon(gambar A).

Jika jumlah cAMP menurun karena jumlah glukosa meningkat maka tidak akan terjadi proses pengikatan cAMP pada CRP yang mengakibatkan CRP menjadi inaktif sehingga tidak terjadi proses penempelan pada bagian promoter. Karena tidak ada CRP yang menempel pada bagian promoter maka proses transkripsi mRNA pembentuk enzim b-galaktosidase, permease, dan transacetylase akan terhambat meskipun represor lac operon dalam keadaan inaktif karena berikatan dengan allolactosa(jumlah laktosa dilingkungan banyak) meskipun akan terjadi proses transkripsi  gen penyandi enzim b-galaktosidase, permease, dan transacetylase dalam jumlah sedikit

NB: cAMP-CRP adalah tipe regulasi positif lac operon, sedangkan protein represor adalah adalah tipe pengendali regulasi negatif lac operon.



Campbell & Reece. 2010. Biologi. Edisi ke 8. Jakarta: Erlangga

Berbagi :