BAB I

PERUBAHAN MATERI GENETIK: PENGERTIAN MUTASI, DAN SEBAB-SEBAB MUTASI

Pengertian Mutasi

Mutasi merupakan perubahan materi genetik yang dapat diwariskan dan tiba-tiba (Gardner, dkk, 1991). Secara umum mutasi merupkan perubahan materi genetik dan hasil perubahan itu (tidak selalu) diwariskan serta yang dapat (tidak selalu) di deteksi. Perubahan materi genetik DNA dan RNA dapat berupa perubahan atau pengurangan unit penyusun, perubahan susunan, perubahan jumlah yang dapat berlangsung setiap kali tiap ada perubahan yang meungkinkannya terjadi.

Sebab Mutasi

Secara umum mutasi disebabkan oleh faktor lingkungan dan fakor internal yakni materi genetik. Mutasi spontan merupakan perubahan materi genetik yang terjadi tanpa sebab yang jelas dan mutasi terinduksi adalah yang erjadi karena pemaparan makhluk hidup pada penyebab mutasi semacam radiasi pengion, ultraviole dan berbagai senyawa kimia.

Keadaan atau faktor internal materi genetik sebagai penyebab mutasi

Faktor internal yang menyebabkan mutasi spontan adalah kesalahan pada replikasi DNA musalnya yang terkait dengan tautomerisme (akibat perubahan posisi sesuatu proton yang mengubah suatu sifat kimia molekul). Pada basa purin dan pirimidin, perubahan tautomerik mengubah sifat ikatan hidrogennya. Dalam hal ini S* dapat mrmbentuk ikaan hidrogen dengan A, G* dengan T, T* dengan G, A* dengan S. S*, G*, T*, dan A* adalah bentuk yang jarang dari basa S, G, T, dan A akibat tautorisme. Efek perikatan antar basa purin dan pirimidin dengan pasangan tautomer tampak jika pada saat replikasi DNA. Pasangan tidak lazim memisah pada replikasi berikutnya masing-masing akan berpasangan dengan basa komplemennya sehingga terjadi mutasi.

Faktor internal lainnya pada mutasi spontan adalah 1)penggelembungan unting saat replikasi dimana jika penggelembungan berlangsung pada unting lama maka akan terjadi delesi pada unting baru sebaliknya jika penggelembungan pada unting baru maka terjadi adisi pada unting bar; 2) perubahan kimia secara spontan yakni depurinasi (purin adenin dan guanin tersingkir dari DNA karena terputusnya ikatan kimia antara purin dan gula deoksiribosa) dan deaminasi (suatu gugus asam amino tersingkir dari basa); 3) transposisi elemen transposable dimana terjadi insersi ke dalam gen yang akan mempengaruhi ekspresi gen dengan cara insersi ke dalam urut-urutan pengatur gen, dan 4) efek gen motator dimana gen yang ekspresinya mempengaruhi frekuensi mutasi gen lainnya yang menyebabkan meningkatnya frekuensi mutasi.

Keadaan atau Faktor dalam Lingkungan sebagai Sebab Mutasi

Penyebab mutasi dalam lingkungan yang bersifat fisik adalah radiasi dan suhu. Radiasi dibedakan menjadi radiasi pengion (yang berenergi tinggi misalnya sinar X, sinar gamma dan radiasi kosmik) dan radiasi non pengion (tidak berenergi tinggi misalnya radiasi sinar ultraviolet). Molekul yang mengandung atom dalam keadaan terionisasi maupun tereksitasi secara kimiawi lebih reaktif dari pada molekul yang memiliki atom dalam keadaan stabil. Hal ini menjadi dasar dari efek mutagenik radiasi. Radiasi pengion dapat menyebabkan terjadinya mutasi gen dan pemutusan kromosom yang berakibat delesi, duplikasi, inversi, translokasi dan frakmentasi kromosom. Terdapat hubungan yang linear antara frekuensi mutasi dan dosis radiasi. Adanya perbedaan frekuensi mutrasi yang terjadi antara penyinaran kronik dan akut kemungkinan bersangkut paut dengan perbedaan kemampuan perbaikan DNA yang rusak.

Pada makhluk hidup yang bersel banyak yang mengalami mutasi akibat radiasi UV tentu pada sel yang berada dipermukaan tubuh. Sebaliknya pada makhluk hidup bersel sau sinar UV terbukti sebagai penyebab mutasi yang potensial. Dua produk hasil penyerapan sinar UV oleh pirimidin adalah hidra pirimidin dan dimer pirimidin. Efek utama dari radiasi sinar UV adalah dimerisasi timin yang tampaknya menganggu helix ganda DNA dan menghambat replikasi DNA secara akurat dan kesalahan selama proses sel memperbaiki DNA yang rusak yang mengandung dimer timin. Suhu sebagai salah satu penyebab mutasi dimana akan menginduksi erjadinya poliploidi. Begitu juga dengan tekanan hidrostatik yang menginduksi terjadinya mutasi karena menghambat pembentukan polar body karena rusaknya spindel meiosis.

Penyebab mutasi yang bersifat kimiawi disebut juga dengan mutagen kimiawi. Secara garis besar mutagen kimia dibedakan menjadi 3 yakni analog basa, agen pengubah basa dan agen penyela. 1) Analog basa memiliki anggota yang mempunyai struktur molekul yang sangat mirip dengan yang dimiliki basa yang terdapat pada DNA. Misalnya 5 Bromourasil yang analog dengan timin dimana pada C kelima ditepati oleh gugus brom yang seharusnya diisi oleh gugus metil yang dapat meningkatkan efek tautorisme. Pada bentuk keto 5BU berikatan dengan adenin sedangkan pada bentuk enol berikatan dengan guanin. 2) agen pengubah basa dimana merupakan mutagen yang secara langsung mengubah struktur maupun sifat kimia dari basa. Yang termasuk didalamnya adalah agen deaminasi, agen hidroksi serta agen alkilasi. 3) agen interkalasi yangbekerja dengan cara melakukan insersi antara basa berdekatan dengan pada satu atau kedua unting DNA contohnya proflavin, acridin, dll. Jika agen interkalasi melakukan insersi antara pasangan basa yang berdekatan pada DNA template (saat replikasi) maka suatu basa tambahan dapat diinsersikan pada unting DNA baru berpasangan dengan agen interkalasi. Setelah satu atau lebih dari satu kali berlagsungnya replikasi yang diikuti oleh hilangnya agen interkalasi akibat yang muncul adalah terjadinya suatu mutasi rangka karena insersi suatu pasangan basa.BAB 2

MACAM-MACAM MUTASI DAN MUTASI YANG ACAK

Macam-macam MutasiMacam-macam mutasi dapat dilihat dari berbagai sudut pandang antara lain, macam sel yang mengalami mutasi, lingkup kejadian (gen atau kromosom), jelas (diketahui) atau tidak jelas (tidak diketahui) sebab mutasi.

Mutasi Somatik dan Mutasi Germinal Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel somatik, sedangkan mutsi germinal adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel germ (Gardner, dkk 1991; Russel, 1992; Klug dan Cummings, 1994)

Akibat terjadinya mutasi somatik maupun germinal dapat diwariskan melalui reproduksi aseksual maupun seksual. Akibat mutasi somatik pada hewan (termasuk manusia) hingga saat ini memang tidak dapat diwariskan. Sedangkan pada tumbuhan (misal tumbuhan dikotil), mutasi somatik dapat diwariskan melalui reproduksi seksual maupun aseksual. Berkenaan dengan mutasi germinal, akibat mutasi yang dominan dapat segera terekspresikan pada turunannya (Gardner dkk, 1991). Sebaliknya, jika akibat dari mutasi resesif, efek mutasinya tidak terdeteksi (meskipun diwariskan) karena kondisi heterozigot. Jika mutasi germinal terjadi pada sebuah sel gamet (spermatozoa atau ovum), maka tentu saja hanya satu turunan saja yang dapat diwariskan gen mutan itu, asal gamet itu terlibat dalam fertilisasi, namun jika mutasi terjadi pada spermatogonium atau oogonium, maka tentu gamet akan mewarisi gen mutan itu (pada satu putaran meiosis) dan peluang pewarisan gen mutan kepada turunan berikutnya semakin besar.

Contoh mutasi germinal terjadi pada berbagai tumbuhan dan hewan (Gardner dkk, 1991). Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa semua gen terwariskan melalui reproduksi seksual, misalnya pada berbagai kelompok hewan termasuk manusia, terbentuk mutasi germinal. Contoh mutasi germinal yaitu mutasi pada domba di Dover (Massachusetts), mutasi germinal dominan itu memunculkan galur domba mutan berkaki pendek yang disebut Ancon breed. Yang dilaporkan oleh Seth Wright pada tahun 1971.

Mutasi Kromosom dan Mutasi Gen Mutasi gen yang terjadi dapat berupa perubahan urutan-urutan DNA termasuk subtitusi pasangan basa serta adisi atau delesi satu atau lebih dari satu pasangan basa. Efek dari mutasi gen adalah menimpa satu nukleotida yang sering disebut dengan mutasi titik (point mutation). Mutasi titik adalah mutasi gen yang hanya menimpa satu pasang nukleotida dalam sesuatu gen (Russel, 1992)

Macam-macam mutasi gen antara lain, mutasi pergantian (substitusi) pasangan basa (base pair subtitution mutation), mutasi transisi (transition mutation), mutasi transversi (tranvertion mutation), mutation misens (misens mutation), mutasi nonsens (nonsense mutation), mutasi nertal (neutral mutation), mutasi diam (silent mutation), dan mutasi pengubahan rangka (frame shift mutation), selain itu ada mutasi ke depan (forwad mutation), mutasi balik (reverse mutation) serta mutasi penekan (suppresor mutation) Mutasi pergantian pasangan basa adalah perubahan yang terjadi pada suatu gen yang berupa pergantian satu pasang basa oleh pasangan basa lainnya (Russel, 1992). Contohnya, pasangan AT diganti oleh pasangan GS

Mutasi transisi adalah satu tipe dari mutasi pergantian basa. Pada mutasi ini terjadi pergantian basa purin dengan basa purin lainnya atau pergantian basa pirimidin dengan basa pirimidin lainnya. contoh mutasi transisi adalah AT ( GS, GS ( AT, TA ( SG, SG ( TA (Ayala dkk, 1984; Gardner dkk, 1991; Klug dan Cummings, 1994)

Mutasi transversi adalah tipe lain dari mutasi pergantian basa, mutasi ini terjadi pergantian antara basa purin dengan basa pirimidin atau basa pergantian basa pirimidin dengna basa purin. Contoh mutasi transversi yaitu AT ( TA, GS ( SG, AT ( SG, SG ( TA (Ayala dkk, 1984; Gardner dkk, 1991; Klug dan Cummings, 1993)

Mutasi misens adalah mutasi yang terjadi karena perubahan suatu pasangan basa (dalam gen) yang mengakibatkan terjadi perubahan satu kode genetika, sehingga asam amino terkait (pada polipeptida) berubah (Russel, 1992). Satu pergantian basa dapat menimbulkan suatu mutasi misens, misalnya pergantian pasangan basa GS ( AT. Jika pergantian ini terjadi pada daerah gen pengkode asam amino, maka RNA-d akan memiliki suatu kode genetika lain pada posisi terkait (setelah transkripsi) dan jika perubahan genetika itu berakibat terjadinya perubahan asam amino (pada polipeptida) maka dapat timbul perubahan fungsi protein sehingga individu mutan dapat memperlihatkan karakter yang berbeda. Contoh misalnya, gen -globin yang berakibat terjadinya pergantian satu asam amino pada rantai -hemoglobin. Dalam hal ini jika mutan dalam keadaan homozigot, maka individu yang bersangkutan merupakan penderita sickle-cell anemia. Perlu dicatat bahwa satu mutasi mungkin tidak menimbulkan suatu perubahan fenotip, jika munculnya suatu asam amino pengganti belum menimbulkan perubahan protein yang nyata. Mutasi nonsense adalah suatu pergantian pasangan basa yang berakibat terjadinya perubahan suatu kode genetika pengkode asam amino menjadi kode genetika pengkode terminasi (Russel, 1992). Dalam hal ini, terjadi suatu kode genetika pengkode asam amino (misalnya UUG menjadi UAG atau USA menjadi UAA, dan UAA menjadi UGA). Adanya mutasi nonsense jelas menyebabkan polipeptida yang terbentuk tidak sempurna atau tidak lengkap sehingga tidak fungsional (Russel, 1992).

Mutasi netral adalah pergantian pasangan basa yang terkait terjadinya perubahan suatu kode gentika, yang menimbulkan perubahan asam amino terkait, tapi tidak sampai merubah fungsi protein. Tidak terjadinya perubahan fungsi protein disebabkan karena asama amino mutan secara kimiawi ekivalen dengan asam amino awal. Contohnya arginin secara kimiawi ekivalen dengan asam amino lisin dan sama-sama asam amino dasar sehingga keduanya memiliki sifat yang mirip sehingga fungsi protein tidak berubah.

Mutasi diam adalah suatu tipe mutasi netral yang khusus. Pada mutasi diam terjadi pergantian pasangan basa pada gen yang menimbulkan perubahan satu kode genetika, tetapi tidak mengakibatkan perubahan atau pergantian asam amino yang dikode (Russel, 1992). Dalam hal ini baik kode genetika mutan maupun kode genetika awal, sama-sama mengkode asam amino yang sama. Contohnya, kode genetika (AGG dan AGA) sama-sama mengkode asam amino arginin. Pertanyaan

1. Bagaimana mekanisme peran mutasi gen dalam penyesuaian suatu individu terhadap lingkungan baru?

Jawaban:

Mutasi gen akan menyababkan perubahan pada pasangan basa DNA. Adanya perubahan pasangan basa akan menghasilkan asam amino tertentu. Bila suatu individu mutan berada pada lingkungan baru yang mengandung nutrisi yang tidak sesuai dengan lingkungan awal, maka gen-gen mutan itu akan mensintesis enzim (polipeptida) tertentu untuk mendegradasi nutrisi pada lingkungan yang baru tersebut, sehingga suatu individu bisa menyesuaikan diri di lingkungan baru. Penjelasan di atas adalah contoh mekanisme mutasi pada bakteri.