MUTASI GEN - CHANGE BASA NITROGEN

Oleh :EVID ARFAN.S.Pd

Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetic (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Mutasi juga dapat diartikan sebagai perubahan mendadak pada bentuk dan susunan DNA dalam kromosom makhluk hidup yang menghasilkan protein atau enzim yang termodifikasi sehingga menyebabkan modifikasi pada bentuk fenotipe suatu variasi dalam populasi. Peristiwa terjadinya mutasi disebut mutagenesis.

Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan dan faKtor penyebab mutasi disebut mutagen (mutagenic agent). Perubahan urutan nukleotida yang menyebabkan protein yang dihasilkan tidak dapat berfungsi baik dalam sel dan sel tidak mampu mentolerir inaktifnya protein tersebut, maka akan menyebabkan kematian (lethal mutation).

Istilah mutasi petama kali digunakan oleh Hugo de Vries, untuk mengemukakan adanya perubahan fenotipe yang mendadak pada bunga Oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Ternyata perubahan tersebut terjadi karena adanya penyimpangan dari kromosomnya. Seth wright juga melaporkan peristiwa mutasi pada domba jenis Ancon yang berkaki pendek dan bersifat menurun.

Penelitian ilmiah tentang mutasi dilakukan pula oleh Morgan (1910) dengan menggunakan Drosophila melanogaster (lalat buah). Akhirnya murid Morgan yang bernamaHerman Yoseph Muller berhasil dalam percobaannya terhadap lalat buah, yaitu menemukan mutasi buatan dengan menggunakan sinar X (Anonim, 2009).

Jenis-jenis Mutasi

1. Menurut KejadiannyaMutasi dapat terjadi secara spontan dan juga dapat terjadi melalui induksi. Mutasi spontan adalah mutasi (perubahan materi genetik) yang terjadi akibat adanya sesuatu pengaruh yang tidak jelas, baik dari lingkungan luar maupun dari internal organisme itu sendiri. Sedangkan mutasi induksi adalah mutasi yang terjadi akibat paparan dari sesuatu yang jelas, misalnya paparan sinar UV. Secara mendasar tidak terdapat perbedaan antara mutasi yang terjadi secara alami dan mutasi hasil induksi

2. Berdasarkan Sel yang BermutasiBerdasarkan jenis sel yang mengalami mutasi, mutasi dibedakan atas mutasi somatik dan mutasi gametik atau germinal. Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel somatic, yang dapat

diturunkan dan dapat pula tidak diturunkan. Sedangkan mutasi gametik atau germinal adalah mutasi yang terjadi pada sel gamet. Karena terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan oleh keturunannya.Pada umumnya, mutasi itu merugikan, mutannya bersifat letal dan homozigot resesif. namun mutasi juga menguntungkan, diantaranya, melalui mutasi, dapat dibuat tumbuhan poliploid yang sifatnya unggul. Contohnya, semangka tanpa biji, jeruk tanpa biji, buah stroberi yang besar,dll. Terbentuknya tumbuhan poliploid ini menguntungkan bagi manusia, namun merugikan bagi tumbuhan yang mengalami mutasi, karena tumbuhan tersebut menjadi tidak bisa berkembang biak secara generatif.

3. Berdasarkan Bagian yang Bermutasi1) Mutasi DNA (gambar dna-mutation)Mutasi DNA terdiri atas:a. Mutasi transisi, yaitu suatu pergantian basa purin dengan basa purin lain atau pergantian basa pirimidin dengan basa pirimidin lain; atau disebut juga pergantian suatu pasangan basa purin-pirimidin dengan pasangan purin-pirimidin lain. Misalnya: ATàGS, GSàAT, SGàTA.

b. Mutasi tranversi, yaitu suatu pergantian antara purin dengan pirimidin pada posisi yang sama.

b. Mutasi tranversi, yaitu suatu pergantian antara purin dengan pirimidin pada posisi yang sama.

c. Insersi, yaitu penambahan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen.

d. Delesi, yaitu pengurangan satu atau lebih pasangan nukleotida pada suatu gen.

2) Mutasi GenMutasi gen adalah mutasi yang terjadi dalam lingkup gen. Peristiwa yang terjadi pada mutasi gen adalah perubahan urutan basa nitrogen DNA. Jenis-jenis mutasi gen adalah sebagai berikut :a. Mutasi salah arti (missens mutation), yaitu perubahan suatu kode genetic (umumnya pada posisi 1 dan 2 pada kodon) sehingga menyebabkan asam amino terkait (pada polipeptida) berubah. Perubahan pada asam amino dapat menghasilkan fenotip mutan apabila asam amino yang berubah merupakan asam amino esensial bagi protein tersebut. Jenis mutasi ini dapat disebabkan oleh peristiwa transisi dan transversi.

b. Mutasi diam (silent mutation), yaitu perubahan suatu pasangan basa dalam gen (pada posisi 3 kodon) yang menimbulkan perubahan satu kode genetik tetapi tidak mengakibatkan perubahan atau pergantian asam amino yang dikode. Mutasi diam biasanya disebabkan karena terjadinya mutasi transisi dan transversi.

c. Mutasi tanpa arti (nonsense mutation), yaitu perubahan kodon asam amino tertentu menjadi kodon stop. Hampir semua mutasi tanpa arti mengarah pada inaktifnya suatu protein sehingga menghasilkan fenotip mutan. Mutasi ini dapat terjadi baik oleh tranversi, transisi, delesi, maupun insersi.

d. Mutasi perubahan rangka baca (frameshift mutation), yaitu mutasi yang terjadi karena delesi atau insersi satu atau lebih pasang basa dalam satu gen sehingga ribosom membaca kodon tidak lengkap. Akibatnya akan menghasilkan fenotip mutan.

• 3). Mutasi kromosomMutasi kromosom yaitu mutasi yang disebabkan karena perubahan struktur kromosom atau perubahan jumlah kromosom. Istilah mutasi pada umumnya digunakan untuk perubahan gen, sedangkan perubahan kromosom yang dapat diamati dikenal sebagai variasi kromosom atau mutasi besar/ gross mutation atau aberasi. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan pada meiosis maupun pada mitosis. Beberapa peristiwa yang menyebabkan struktur kromosom berubah a.l. :

• Ø Defisiensi atau delesi, hilangnya sebagian kromosom karena patah ( defisiensi tempat dan defisiensi interkalar)

• Ø Duplikasi, penambahan patahan kromosom pada kromosom normal• Ø Inversi, membalikkan beberapa urutan basa nitrogen dalam suatu

kromosom (inversi parasentrik dan inversi perisentrik)• Ø Translokasi, pindahnya potongan satu kromosom ke potongan kromosom

lain yang bukan homolognya (translokasi tunggal, translokasi perpindahan dan translokasi resiprok)

MUTASI KROMOSOMPerubahan struktur kromosom

MUTASI KROMOSOM (2)Perubahan jumlah kromosom

Euploid

Autopoliploid

Alopoliploid

Aneuploid

Variasi dalam sejumlah set dasar kromosom (genom).

Kelipatan jumlah kromosom yang berasal dari genom spesies yang sama.

Kelipatan jumlah kromosom yang berasal dari genom spesies yang berbeda.

Variasi jumlah kromosom yang diakibatkan adanya pengurangan atau penambahan satu atau sejumlah kecil kromosom akibat gagal berpisah.

Bab 6 Mutasi

Aneuploid

Gagal berpisah saat meiosis I Gagal berpisah saat meiosis II

Bab 6 Mutasi

Kelainan-kelainan pada manusia yang disebabkan oleh perubahan kromosom

Sindrom Down

Sindrom Klinefelter

Sindrom Cri du chat

Trisomi 21 sehingga memiliki 47 kromosom

Tambahan kromosom X pada anak laki-laki menghasilkan XXY

Sindrom Turner Monosomi X pada anak perempuan menghasilkan XO

Delesi kromosom nomor 5

Kromosom ekstra Y (XYY)

Trisomi X (XXX)

Bab 6 Mutasi

Sindrom Down

Kariotipe sindrom Down menunjukkan trisomi 21.

Anak penderita sindrom Down.

Kurva hubungan antara umur ibu sewaktu melahirkan dengan dilahirkannya anak sindrom Down.

Bab 6 Mutasi

Sindrom Cri du chat

(a) Bayi laki-laki dengan sindrom Cri du chat. (b) Anak laki-laki yang sama setelah berumur 4 tahun.

Bab 6 Mutasi

• 4). Mutasi titik• Mutasi titik merupakan perubahan pada basa N dari DNA atau RNA.

Mutasi titik relatif sering terjadi namun efeknya dapat dikurangi oleh mekanisme pemulihan gen. Mutasi titik dapat berakibat berubahnya urutan asam amino pada protein, dan dapat mengakibatkan berkurangnya, berubahnya atau hilangnya fungsi enzim. Teknologi saat ini menggunakan mutasi titik sebagaimarker (disebut SNP) untuk mengkaji perubahan yang terjadi pada gen dan dikaitkan dengan perubahan fenotipe yang terjadi.

5). Aberasi• Mutasi kromosom,sering juga disebut dengan mutasi besar/gross

mutation atau aberasi kromosom adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan atau urutan gen dalam kromosom. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan meiosis dan sedikit dalam mitosis.Penyebab Mutasi (Mutagen)Penyebab mutasi dalam lingkungan dapat bersifat fisik, kimia, dan biologis.

Mutagen FisikPenyebab mutasi dalam lingkungan yang bersifat fisik adalah radiasi dan suhu. Radiasi sebagai penyebab mutasi dibedakan menjadi radiasi pengion dan radiasi bukan pengion. Radiasi pengion adalah radiasi berenergi tinggi sedangkan radiasi bukan pengion adalah radiasi berenergi rendah. Contoh radiasi pengion adalah radiasi sinar X, sinar gamma, radiasi sinar kosmik. Contoh radiasi bukan pengion adalah radiasi sinar UV. Radiasi pengion mampu menembus jaringan atau tubuh makhluk hidup karena berenergi tinggi. Sementara radiasi bukan pengion hanya dapat menembus lapisan sel-sel permukaan karena berenergi rendah. Radiasi sinar tersebut akan menyebabkan perpindahan elektron-elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi. Atom-atom yang memiliki elektron-elektron sedemikian dinyatakan tereksitasi atau tergiatkan. Molekul-molekul yang mengandung atom yang berada dalam keadaan tereksitasi maupun terionisasi secara kimiawi lebih reaktif daripada molekul yang memiliki atom-atom yang berada dalam kondisi stabil. Raktivitas yang meningkat tersebut mengundang terjadinya sejumlah reaksi kimia, terutama mutasi. Radiasi pengion dapat menyebabkan terjadinya mutasi gen dan pemutusan kromosom yang berakibat delesi, duplikasi, insersi, translokasi serta fragmentasi kromosom umumnya.

• Dosis besar radiasi nuklir dalam jangka pendek bisa menyebabkan Sindrom Radiasi Akut (ARS) atau keracunan radiasi.

Keganasan gejala ARS ini tergantung tingkat paparan yang mengenai Anda. Cara mengukur dosis radiasi ini bisa menggunakan satuan unit Grays (Gy). Rata-rata paparan radiasi selama beberapa detik dari pemeriksaan dengan sinar X yakni 0,0014 Gy. Ini termasuk dosis rendah yang disarankan.

Apabila Anda terkena dosis rendah, radiasi kisaran 0,35 Gy, Anda akan terserang flu. Efek samping lain bisa mengalami pusing, mual, muntah, lemas, dan demam.

• Jika tubuh terkena dosis yang lebih tinggi, sekitar 1 hingga 4 Gy, sel darah mulai mati. Sistem imunitas tubuh menurun akibat kekurangan sel darah putih, kekurangan trombosit membuat pendarahan tidak terkontrol, dan anemia akibat menurunnya sel darah merah menjadi ancaman selanjutnya. Tapi, kondisi seseorang bisa dipulihkan pada tahap ini. Transfusi darah dan obat antibiotik dapat menjadi solusi.

• Jika menerima paparan radiasi lebih dari 2 Gy, Anda akan mengalami luka terbakar yang aneh pada kulit. Kondisi ini disebut sebagai radiodermatitis akut. Dampaknya termasuk bercak merah, kulit mengelupas, dan bisa juga melepuh. Kondisi buruk ini diperkirakan muncul dalam waktu 24 jam.

• Dosis 4 hingga 8 Gy bisa berakibat fatal. Tapi, jalan menuju kematian masih bervariasi tergantung tingkat paparan. Pasien pada level ini akan mengalami muntah, diare, pening, dan demam. Tanpa perawatan, seseorang hanya tinggal menunggu maut dalam beberapa minggu setelah terkena paparan.

Kondisi fatal ini pernah terjadi. Ahli fisika, Louis Slotin, meninggal karena ARS ketika melakukan penelitian Proyek Manhattan pada 1946. Slotin terkena paparan radiasi dengan dosis yang diperkirakan 10 Gy dari sinar gamma dan sinar X. Dengan dosis sebesar itu, dia tidak bisa bertahan hidup. Bahkan, pengobatan modern seperti transplantasi sumsum tulang belakang juga tidak bisa mengubah nasibnya.

Pasien yang terkena radiasi antara 8 hingga 30 Gy akan mengalami mual. Dalam waktu satu jam, pasien akan mengalami diare parah. Mereka akan meninggal dalam dua hari hingga dua minggu.

Menyerap dosis lebih besar dari 30 Gy menyebabkan kerusakan sistem saraf. Dalam hitungan menit, pasien akan menderita muntaber parah, pening, pusing, hingga pingsan. Kejang dan tremor sudah menjadi ancaman umum. Pasien juga akan kehilangan kontrol gerak otot. Hanya butuh 48 jam, radiasi nuklir langsung mencabut nyawa korbannya.

Model perkiraan tingkat bahaya paparan radiasi jangka panjang masih kontroversial. MenurutGizmodo, model yang paling diterima secara luas menunjukkan pengaruh radiasi yang menyerang sebagian besar orang. Radiasi tingkat rendah justru menjadi sumber radiasi paling berbahaya. Kendati ARS memberi gambaran menakutkan, terbunuh perlahan ini yang lebih perlu Anda khawatirkan.

BENTUK TOMAT AKIBAT PAPARAN RADIASI NUKLIR FUKUSIMA TAHUN 2011

FAKTA FAKTA UNIK TENTANG RADIASI

Mutagen KimiawiPenyebab mutasi dalam lingkungan yang bersifat kimiawi disebut juga mutagen kimiawi. Mutagen-mutagen kimiawi tersebut dapat dipilah menjadi 3 kelompok, yaitu analog basa, agen pengubah basa dan agen penyela. Senyawa yang merupakan contoh analog basa analog timin. Dalam hubungan ini posisi karbon ke-5 ditempati oleh gugus brom padahal posisi itu sebelumnya ditempati oleh gugus metil. Keberadaan gugus brom mengubah distribusi muatan serta meningkatkan peluang terjadinya tautomerik. Senyawa yang tergolong agen pengubah basa adalah mutagen yang secara langsung mengubah struktur maupun sifat kimia dari basa, yang termasuk kelompok ini adalah agen deaminasi, agen hidroksilasi serta agen alkilasi.Mutagen kimiawi contohnya adalah kolkisin dan zat digitonin. Kolkisin adalah zat yang dapat menghalangi terbentuknya benang-benang spindel pada proses anafase dan dapat menghambat pembelahan sel pada anafase.

1. DDT (Dichlor Diphenil Trichlorethan)DDT adalah sejenis pestisida yang dapat menyebabkan mutasi pada Mammalia seperti

tikus dan manusia.

2. FormaldehidaZat kimia ini adalah zat kimia yang digunakan sebagai pengawet. Zat kimia ini secara umum

banyak digunakan pada berbagai industri seperti industri tekstil, kertas, dan pupuk. Pada industri tekstil berfungsi sebagai zat anti kusut dan anti api. Formaldehida juga dapat sobat jumpai pada asap tembakau, asap kendaraan, asap pada mesin maupun pada buangan pabrik tekstil. Formaldehida adalah zat yang menyebabkan mutagen pada lalat Drosophila, Neurospora, dan E. coli.

3. Butadiene diepoxide (DEB)Merupakan zat kimia yang sering digunakan pada industri tekstil dan farmasi, berfungsi

untuk mencegah adanya aktivitas mikroba. Zat kimia ini menyebabkan mutagen pada lalat Drosophila, Neurospora, dan E. coli, Salmonela, ragi, jagung, tomat, Penicilliun, dan Mammalia.

4. Hidrogen peroksida (H2O2)

Zat kimia ini juga yang sering digunakan pada industri tekstil, kayu, karet, plastik, tepung, kertas, dan kosmetika. H2O2 menyebabkan mutagen pada Neurospora,bakteri, dan tikus.

5. CaffeineApalagi zat yang satu ini, saya yakin sobat pasti sangat familiar

mendengarnya. Ya, zatcaffeine banyak dijimpai pada beberapa jenis minuman, kopi, teh, cokelat, dan limun. Dalam hal kesehatan, caffeine ini dapat berfungsi mengembangkan pembuluh darah koroner sehingga menciptakan sensasi segar dan menghilangkan pusing. Mutagen terhadap bakteri, Drosophila, dan bakteriofage.

6. Cyclamate dan CyclohexylamineDalam kehidupan sehari-hari kita kenal sebagai penyedap

makanan dan minuman. Mutagen terhadap tikus.

7. Asam nitrit dan natrium nitrit

Sering digunakan untuk mengawetkan daging, ikan, dan keju. Terhadap DNA dapat menyebabkan deaminasi adenin, guanin, dan sitosin sehingga terjadi perubahanpasangan basa nitrogen. Asam nitrit yang bereaksi dengan adenin membentuk hipoxantin, menggantikan kedudukan adenin asli dan berpasangan dengan sitosin, dan tidak berpasangan lagi dengan timin. Asam nitrit dan natrium nitrit mutagen terhadap bakteri, jamur, dan virus.

8. AntibiotikAda beberapa obat antibiotik yang dapat menghalangi terjadinya replikasi DNA seperti

mitomycin C, azaserine, streptonigrin, dan phleomycin. Obat-obat tersebut mutagen terhadap Drosophilla, dan leukosit manusia.

9. Colchicine Colchicine atau yang biasa disebut kolkisin banyak dipakai dalam berbagai eksperimen

untuk mempelajari pertumbuhan sel terhadap berbagai faktor. Kolkisin mutagen pada sel tumbuhan dan Mammalia.

10. Bromo-Urasil (BU)Struktur zat kimia BU mirip dengan timin sehingga BU dapat berpasangan dengan adenin.

Akan tetapi zat tersebut dapat pula berpasangan dengan guanin sehingga menyebabkan perubahan kodon.

11. Hidroksilamin (NH2OH)Hidroksilamin atau yang rumus molekulnya NH2OH dapat menyebabkan perubahan pasangan basa DNA sitosin-adenin yang seharusnya sitosin-guanin. NH2OH mutagen terhadap bakteriofage.

Mutagen Biologis Diduga virus dan bakteri dapat menyebabkan terjadinya mutasi.

Bagian virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA-nya.

mutasi yang satu ini akan menyebabkan kulit dan jaringan di bawahnya membengkak dan menjadi tebal, biasanya menyerang kaki, scrotum (tempat biji penis), dan payudara. penyakit ini biasanya disebabkan oleh parasit yang dilepaskan ke aliran darah oleh gigitan nyamuk. penyakit ini bisa terjadi karena kurangnya imunitas di dalam tubuh, kasus ini banyak ditemukan di Afrika dan rata-rata akan sembuh setelah 11 tahun

mutasi yang satu ini akan menyebabkan kulit dan jaringan di bawahnya membengkak dan menjadi tebal, biasanya menyerang kaki, scrotum (tempat biji penis), dan payudara. penyakit ini biasanya disebabkan oleh parasit yang dilepaskan ke aliran darah oleh gigitan nyamuk. penyakit ini bisa terjadi karena kurangnya imunitas di dalam tubuh, kasus ini banyak ditemukan di Afrika dan rata-rata akan sembuh setelah 11 tahun