Bab 3 Dan Bab 4 Genet.docx

LAJU MUTASI, DETEKSI MUTASI DAN MEKANISME PERBAIKAN DNA Resume

Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Genetika 1 Yang Dibimbing Oleh Prof. Dr. Siti Zubaidah, M.Pd

Disusun Oleh : Kelompok 7 Offering G 2017 1.

Isma Sandra Pahlevi (170342615584)

2.

Riski Berliana

(170342615501)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI LABORATORIUM GENETIKA April 2019

LAJU MUTASI Laju mutasi adalah peluang terjadinya mutasi pada sebuah gen dalam satu generasi atau dalam pembentukan satu gamet. Pengukuran laju mutasi penting untuk dilakukan di dalam genetika populasi, studi evolusi, dan analisis pengaruh mutagen lingkungan. Mutasi spontan biasanya merupakan peristiwa yang sangat jarang terjadi sehingga untuk memperkirakan peluang kejadiannya diperlukan populasi yang sangat besar dengan teknik tertentu Salah satu teknik yang telah digunakan untuk mengukur laju mutasi adalah metode ClB yang ditemukan oleh Herman Muller.Metode ClB mengacu kepada suatu kromosom X lalat Drosophila melanogaster yang memiliki sifat-sifat tertentu.Teknik ini dirancang untuk mendeteksi mutasi yang terjadi pada kromosom X normal. Kromosom X pada metode ClB mempunyai tiga ciri penting, yaitu (1) inversi yang sangat besar (C), yang menghalangi terjadinya pindah silang pada individu betina heterozigot; (2) letal resesif (l); dan (3) marker dominan Bar (B) yang menjadikan mata sempit (lihat Bab VII). Dengan adanya letal resesif, individu jantan dengan kromosom tersebut dan individu betina homozigot tidak akan bertahan hidup.

Teknik CIB yang digunakan oleh Muller untuk mendeteksi mutasi yang terjadi pada kromosom X normal.

Sumber: Principle of Genetic 6th ,Snustad (1997)

Mutasi dikatakan menguntungkan kalau mutasi: 1. menghasilkan spesies yang adaptif dan 2. menghasilkan spesies yang mempunyai vitalitas (daya hidup) dan viabilitas (kelangsungan hidup) yang tinggi. Sebaliknya, mutasi dikatakan merugikan bila mutasi: 1. menghasilkan alel yang mengakibatkan mutasi letal (mematikan), 2. menghasilkan spesies yang tidak adaptif, dan (3) menghasilkan spesies yang mempunyai vitalitas rendah. Menurut John (1990) mutasi yang menyebabkan timbulnya alel letal, misalnya alel letal yang bersifat resesif. Pengaruh gen letal resesif ini hanya tampak bila berada dalam keadaan homozigot, namun tidak tampak pada keadaan heterozigot. Gen resesif ini akan tetap ada dalam populasi dan seleksi alam hanya akan bekerja pada individu-individu yang homozigot. Frekuensi alel merupakan perbandingan alel satu dengan alel yang lainnya untuk suatu karakter atau sifat tertentu (biasanya disimbulkan dengan satu huruf misalnya A, a) dalam suatu populasi. Sebaliknya, frekuensi gen merupakan perbandingan gen satu dengan gen yang lainnya untuk suatu karakter atau sifat tertentu (biasanya disimbulkan dengan dua huruf misalnya AA, Aa, aa) dalam suatu populasi. Setiap populasi mempunyai gene pool masing-masing.Gene pool populasi merupakan total seluruh (kumpulan gen) di dalam suatu populasi pada suatu waktu tertentu (John, 1990). Gene pool terdiri dari seluruh alel pada seluruh lokus gen pada seluruh individu dari populasi. Pada spesies yang diploid, masing-masing lokusnya diwakilkan dua kali dalam genom suatu individu, yang mungkin homozigot atau heterozigot untuk lokus-lokus yang homolog. Jika seluruh anggota suatu populasi homozigot untuk alel yang sama, maka alel tersebut dikatakan sebagai alel yang tetap dalam gene pool. Namun biasanya ada dua alel atau lebih untuk tiap gen, masing-masing mempunyai suatu frekuensi relative (proporsi) tersendiri dalam gene pool. DETEKSI MUTASI Untuk mempelajari proses mutasi maupun mendapatkan mutan untuk kepentingan keperluan genetik, harus diketahui metode pendeteksian adanya mutasi

terlebih dahulu. Metode pendeteksian adanya mutasi berbeda-beda pada berbagai organisme. a. Deteksi Mutasi pada Bakteri dan Jamur Bakteri dan jamur merupakan organisme yang bersifat haploid (monoploid) pada fase fegetatif nya.Contoh pendeteksian adanya mutasi pada organisme ini yaitu pada jamur Neurospora crassa.Penelitian mengenai mutasi pada Neurospora ini pertama kali di lakukan oleh Beadle dan Tatum pada awal tahun 1940-an Induksi, isolasi dan karakterisasi nutritional auxothropic mutation pada Neurospora.(a) Hampis semua konidia (biru) tidak terpengaruh, namun ada satu konidium (merah) yang mengandung suatu mutasi (b dan c). Setelah diteliti diketahui bahwa mutasi tersebut mempengaruhi biosintesis tirosin (Klug et al, 2012) b. Deteksi Mutasi pada Drosophila Salah satu teknik untuk mengetahui mutasi pada Drosophila ini yaitu dengan menggunakan teknik Muller (dikembangkan oleh H.J. Muller), teknik ini disebut juga teknik CIB; C adalah suatu inversi yang menekan peristiwa pindah silang, I adalah suatu alela letal resesif, sedangkan B adalah suatu duplikasi gen dominan yang memunculkan mata Bar. Teknik yang lain yaitu teknik kromosom X berlekatan “attached-X procedure” pada teknik ini digunakan individu betina yang memiliki kromosom X yang berlekatan pada sentromer, dan teknik ini digunakan untuk mendeteksi mutasi morfologi resesif. Individu betina yang digunakan pada teknik ini memiliki kromosom X berlekatan dan sebuah kromosom Y. Selanjutnya individu betina ini disilingkan dengan individu jantan yang memiliki kromosom normal (XY).

Dari hasil

persilangan ini dihasilkan 4 jenis tipe keturunan. (1) individu betina yang memiliki tiga kromosom X (mati), (2) individu betinadengan kromosom XXY (kromosom X berlekatan; hidup) , (3) individu jantan yang berkromosom YY (mati) dan (4) individu jantan yang berkromosom XY (X dari induk jantan, dan Y dari betina; hidup). Jika induk jantan yang sudah mendapat perlakuan dengan suatu agen mutasi akan menghasilkan turunan jantan yang mengekspresikan suatu gen mutan resisif terpaut kromosom kelamin X hasil dari prelakuan mutasi sebelumnya.

Teknik CIB yang digunakan oleh Muller untuk mendeteksi mutasi yang terjadi pada kromosom X normal. Sumber: Principle of Genetic 6th ,Snustad (1997) c. Deteksi Mutasi pada Tumbuhan Tingkat Tinggi Adanya mutasi menyebabkan morfologi tumbuhan juga beragam, sehingga pendeteksian adanya mutasi pada tumbuhan tingkat tinggi dapat dilakukan secara langsung dengan pengamatan visual. Selain pengamatan visual dapat dilakukan dengan analisis komposisi biokimia.Contohnya yaitu isolasi protein pada endoplasma jagung, yang kemudian di hidrolosis dan di analisa asam-asam amino yang ada dibandingkan dengan galurgalur jagung yang berlum termutasi.Contohnya yaitu jagung mutan opaque 2 yang mengandung lebih banyak lisin. Teknik analisa yang lain yaitu seperti halnya teknik deteksi mutasi pada bakteri atau pada jamur. Teknik ini melibatkan kultur jaringan galur-galur sel

tumbuhan pada medium yang sudah tertentu yang selanjutnya medium-medium itu di tambah atau dikurangi nutrient tertentu. d. Deteksi Mutasi pada Manusia Upaya pelacakan mutasi pada manusia ini dapat dilakukan dengan bantuan alalisis silsilah apa bila mutasi yang terjadi bersifat turun-menurun. Mutasi dominan merupakan mutasi yang paling mudah dideteksi, karena jika gen mutan dominan itu terdapat pada kromosom kelamin X maka seorang ayah yang tergolong penderita akan mewariskan ciri fenotif yang terkait kepada semua anak perempuannya.

Uji Ames Sumber: Principle of Genetic 6th ,Snustad (1997)

Mekanisme Perbaikan DNA Sel prokariotik maupun eukariotik memiliki sistem perbaikan yang berhubungan dengan kerusakan DNA dan semua sistem tersebut melakukan perbaikan DNA secara enzimatis. Beberapa sistem memperbaiki kerusakan DNA akibat mutasi itu secara langsung, atau memotong bagian rusak sehingga dapat terbentuk celah satu unting DNA dan celah tersebut akan pulih dengan polimerisasi DNA yang dikatalis oleh enzim polymerase atau oleh penyambungan yaitu enzim ligase DNA. a) Perbaikan kerusakan DNA akibat mutasi secara langsung 1) Perbaikan oleh aktivitas enzim polymerase Enzim polymerase DNA pada bakteri juga memiliki aktivitas eksonuklease dalam arah 3’-5’. Aktivitas eksonuklease yang memperbaiki kerusakan DNA akibat mutasi pada bakteri. Aktivitas semacam ini tidak ditemui didalam mahluk eukariotik. Hal ini dapat terlihat jelas jika terjadi mutasi gen mutator pada E.coli. dimana telah dibuktikan bahwa mutasi tersebut mengubah protein yang bertanggung jawab terhadap ketepatan replikasi DNA. 2) Fotoreaktivasi dinner pirimidin yang diinduksi oleh UV Proses perbaikan ini disebut fotoreaktivasi karena membutuhkan cahaya dengan rentang panjang gelombang 320-370nm (cahaya biru), dengan hal tersebut dimer timin (dimer pirimidin) langsung pulih menjadi bentukan semula. Fotoreaktivasi dikatalisis oleh enzim fotoitase (photolyase). 3) Perbaikan kerusakan akibat alkilasi Kerusakan DNA akibat alkilasi dapat dipulihkan oleh enzim perbaikan DNA khusus yang disebut metiltransferase O6-metilguanin atau O6methtylguanine mrthyltransferase. Enzim tersebut dikode oleh gen yang disebut ada. b) Perbaikan kerusakan DNA dengan cara membuang pasangan basa Perbaikan kerusakan DNA dengan cara membuang basa antara lain dengan perbaikan melalui pemotongan disebut juga dengan perbaikan gelap atau dark repair, karena tidak membutuhkan cahaya. Proses ini juga memperbaiki dimer

pirimidin yang terbentuk akibat induksi cahaya UV. Sistem perbaikan melalui pemotongan pada E.coli tidak hanya memperbaiki dimer pirimidin, tetapi juga berbagai distrorsi lain dari helix DNA. Mutasi dan kanker Sebagian besar agen mutasi yang kuat, seperti radiasi pengion dan radiasi UV maupun berbagai zat kimia memiliki sifat karsiogenik. Adanya korelasi antara daya mutagen dan daya karsiogenik sejalan dengan teori yang menyatakan bahwa kanker disebabkan mutasi somatik. Hal tersebut juga diperkuat dengan adanya penemuan onkogen seluler dan diperkuat oleh demonstrasi yang menunjukkan bahwa onkogen bertanggung jawab terhadap karsinoma kandung kemih akibat perubahan satu pasang basa. Aplikasi praktis mutasi a. Mutasi yang bermanfaat dalam perakitan bibit. Sekalipun

mutasi

tidak

menguntungkan

tetapi

upaya

mengembangkan sifat yang diinginkan banyak dilakukan melalui mutasi yang diinduksi oleh para perakit bibit. Salah satu contoh lain dari bibit rakitan yang memanfaatkan mutasi terinduksi adalah bibit penicillium yang menghasilkan penisilin yang lebih banyak. b. Telaah proses biologis melalui analisis mutasi Mutasi sudah digunakan secara ekstensif untuk mengungkap jalur terjadinya proses biologis, dimana metabolism terjadi melalui urutan tahap pada suatu jalur reaksi dapat ditentukan dengan cara mengisolasi dan mempelajari mutasi-mutasi pada gen pengkode enzim yang terlibat. Mutasi tersebut akan mengurangi aktivitas satu polipeptida, maka melalui mutasi orang menemukan gamak yang sangat berdayaguna untuk pengungkap proses biologis.

Sakit genetik manusia yang ditimbulkan oleh kesalahan replikasi DNA dan kesalahan perbaikan DNA Sel-sel manusia dapat mengidap beberapa sakit genetic yang terjadi secara alami yang bersangkut paut dengan cacat pada replikasi DNA khususnya kegagalan perbaikan. Sakit genetik yang ditimbulkan akibat kesalahan replikasi dan kesalahan perbaikan DNA antra lain, Xeroderma Pigmentosum (XP), Ataxia Telangiata (AT), Anemia Fanconi (FA), dan Sindrom Bloom (BS).

Pertanyaan dan Jawaban 

Riski Berliana

Bagaimana proses perbaikan kerusakan DNA dengan cara membuang basa? Jawab : Perbaikan kerusakan DNA dengan cara membuang basa antara lain dengan perbaikan melalui pemotongan disebut juga dengan perbaikan gelap atau dark repair, karena tidak membutuhkan cahaya. Proses ini juga memperbaiki dimer pirimidin yang terbentuk akibat induksi cahaya UV. Sistem perbaikan melalui pemotongan pada E.coli tidak hanya memperbaiki dimer pirimidin, tetapi juga berbagai distrorsi lain dari helix DNA. 

Isma Sandra Pahlevi

1. Mengapa mutasi tidak selalu diidentikkan dengan dampak merugikan? Jawab: Efek mutasi baru dikualifikasi menguntungkan atau merugikan setelah dihubungkan dengan habitat lingkungan tempat hidup individu yang mengalami mutasi. Peluang tiap mutan memperbesar daya penyesuaian suatu individu lebih besar manakala populasi (yang mengandung individu mutan) tersebut menempati habitat baru atau terjadi perubahan lingkungan. 2. Bagaimana runtutan terjadinya mekanisme perbaikan DNA melalui koreksi pasangan basa yang salah? Jawab: Sistem perbaikan koreksi pasangan basa yang salah dikode oleh tiga gen, yaitu mut H, mut L, dan mut S. Enzim tersebut mencari pasangan basa yang salah. Setelah ditemukan, enzim tersebut mengkatalisasi penyingkiran suatu segmen DNA (unting tunggal) yang mengandung pasangan basa yang salah. Kemudian enzim polimerase DNA mengkatalisasi polimerisasi pada celah yang terbentuk dan penyambungan hasil polimerisasi ke arah ujung 3’ dengan penggalan yang lama, dikatalisasi oleh enzim ligase DNA. Enzim koreksi pasangan yang salah bekerja dengan cara pertama kali mengenali unting DNA baru. Setelah unting baru dikenali, enzim tersebut menyingkirkan basa yang salah dari unting baru itu, selanjutnya berlangsung polimerisasi yang dikatalisasi polimerase I DNA. Pada akhirnya hasil polimerisasi itu sisambung oleh enzim ligase DNA.