Mutasi Siapp.docx

BAB I PERUBAHAN MATERI GENETIK: PENGERTIAN MUTASI DAN SEBAB-SEBAB MUTASI

PENGERTIAN MUTASI Mutasi sebagai perubahan materi genetik yang dapat diwariskan dan tibatiba. Perubahan materi genetik DNA dan RNA itu dapat berupa perubahan atau pengurangan unit penyusun, perubahan susunan, perubahan jumlah, dan sebagainya.

SEBAB-SEBAB MUTASI Secaara umum penyebab mutasi (mutasi spontan maupun terinduksi) adalah faktor lingkungan dan faktor internal materi genetik. Mutasi spontan adalah perubahan materi genetik yang terjadi tanpa sebab-sebab yang jelas. Mutasi terinduksi adalah mutasi yang terjadi karena pemaran makhluk hidup pada penyebab mutasi, seperti radiasi pengion, radiasi ultraviolet, dan berbagai senyawa kimia. Faktor Internal Materi Genetik Sebagai Sebab Mutasi Faktor internal materi genetik yang dapat menjadi sebab terjadinya mutasi spontan antara lain kesalahan pada replikasi DNA, misalnya yang terkait dengan tautomerisme (sebagai akibat dari perubahan posisi suatu proton yang mengubah suatu sifat kimia molekul). Pada basa purin dan pirimidin, perubahan tautomerik mengubah sifat ikatan hidrogennya. Dalam hal ini S* dapat membentuk ikatan hidrogen dengan A, G* dengan T, T* dengan G, dan A* dengan S (S* adalah tautomer dari S, G* adalah tautomer dari G, T* adalah tautomer dari T, A* adalah tautomer dari A). Efek ikatan antara basa purin dan pirimidin dengan pasangan tautomer tampak jika pada saat replikasi DNA. Ketika suatu pasangan yang tidak lazim berpisah pada replikasi berikutnya, masing-masing akan berpasangan dengan basa komplementernya, sehingga terjadilah mutasi. Faktor internal materi genetik lain yang dapat menjadi penyebab terjadinya mutasi spontan adalah “Penggelembungan” untai ketika replikasi,

perubahan kimia tertentu secara spontan, transposisi elemen transposabel, dan efek gen mutator. Penggelembungan untai DNA ketika replikasi dapat terjadi pada untai lama (templat) maupun untai baru. Jika penggelembungan berlangsung pada untai lama maka akan terjadi delesi pada untai baru; sebaliknya jika penggelembungan terjadi pada untai baru maka akan terjadi adisi pada untai baru tersebut. Akibat dari delesi ataupun adisi semacam itu terjadilah mutasi. Peristiwa kimia pada DNA yang paling umum menjadi sebab terjadinya mutasi spontan adalah depurinasi dan deaminasi basa-basa tertentu. Pada depurinasi suatu purin (adenin dan guanin) tersingkir dari DNA karena terputusnya ikatan kimia antara purin dan gula deoksiribose. Pada deaminasi, suatu gugus amino tersingkir dari basa. Dalam hubungannya dengan depurinasi, jika tersingkirnya purin itu tidak diperbaiki maka disaat replikasi tidak terbentuk pasangan basa komplementer yang lazim. Yang terjadi adalah secara acak basa apapun dapat diadakan (pada untai baru); dan pada proses replikasi berikut keadaan tersebut dapat menimbulkan mtasi (pergantian basa) jika baru tersebut tidak sama dengan basa yang mula-mula. Deaminasi Sitosin menghasilkan Urasil. Urasil bukan merupakan basa yang lazim pada DNA. Oleh karena itu sebagian besar urasil tersebut akan disingkirkan kembali dan diganti dengan sitosin melalui suatu sistem perbaikan. Proses perbaikan itu meminimumkan dampak mutasi. Namun demikian jika suatu urasil tidak diperbaiki maka hal itu akan menyebabkan pengadaan adenin pada untai DNA baru hasil replikasi berikutnya; sebagai akibatnya terjadilah mutasi berupa perubahan pasangan basa S G menjadi T A. Deaminasi 5-metilsitosin akan menghasilkan timin. Berbeda dengan deaminasi sitosin, efek deaminasi 5-metilsitosin lebih langsung karena timin adalah basa yang lazim pada DNA. Dalam hal ini produk deaminasi itu (timin) tidak dapat dideteksi oleh mekanisme perbaikan apapun untuk diperbaiki. Akibatnya, deaminasi 5-metilsitosin langsung menimbulkan mutasi berupa perubahan pasangan 5m S G menjadi T A. sebagai akibat dari perubahan 5m S G menjadi T A tadi tidak tidak diperbaiki, maka pada kenyataannya lokasi basa 5m

S pada genom sering terlihat sebagai titik-titik panas mutasi mutational hot spots. Pada lokasi-lokasi itulah frekuensi terjadinya mutasi lebih tinggi daripada frekuensi rata-rata. Perpindahan atau transposisi elemen transposabel berakibat pada terjadinya mutasi gen dan mutasi kromosom atau aberasi kromosom. Mutasi gen akibat transposisi tersebut, terjadi karena insersi ke dalam gen. transposisi tersebut juga dapat mempengaruhi ekspresi gen dengan cara insersi ke dalam urutan pengatur gen.

Faktor dalam Lingkungan Sebagai Sebab Mutasi Penyebab mutasi faktor dalam lingkungan yang bersifat fisik Penyebab lingkungan yang bersifat fisik adalah radiasi dan suhu. Radiasi sebagai penyebab mutasi dibedakan menjadi radiasi pengion dan radiasi bukan pengion. Radiasi pengion berenergi tinggi, contohnya adalah radiasi sinar X, radiasi sinar gamma, dan radiasi kosmik. Radiasi bukan pengion berenergi rendah, contohnya adalah radiasi sinar ultraviolet (UV). Radiasi pengion mampu menembus jaringan/tubuh makhluk hidup karena berenergi tinggi. Selama menembus jaringan/tubuh makhluk hidup, sinar bertenaga tinggi ini berbenturan dengan atom-atom sehingga terjadi pembebasan elektron dan terbentuklah ion-ion positif. Pada tumbuhan dan hewan tingkat tinggi sinar UV dapat menembus lapisan sel-sel permukaan karena berenergi rendah serta tidak menimbulkan ionisasi. Sinar UV membebaskan energinya kepada atom-atom

yang dijumpai,

meningkatkan elektron-elektron pada orbit luar ke tingkat energi yang lebih tinggi. Atom-atom yang memiliki elektron-elektron sedemikian dinyatakan tereksitasi atau tergiatkan. Suhu sebagai sebab mutasi sudah dilaporkan, misalnya pada jenis ikan yang menginduksi terjadinya poliploidi. Selain faktor radiasi dan suhu, perlakuan dengan tekanan hidrostatik juga dilaporkan dapat menginduksi terjadinya mutasi. Gillespie dan Amstrong pada 1979 telah berhasil memanfaatkan tekanan hidrostatik untuk menginduksi triploidi pada axoloth.

Penyebab Mutasi dalam Lingkungan yang Bersifat Kimiawi Penyebab mutasi dalam lingkungan kimiawi disebut juga sebagai mutagen kimiawi.Dewasa ini sudah dikenal berbagai contoh mutagen kimiawi. Mutagenmutagen kimiawi itu dapat dipilah menjadi 3 kelompok yaitu analog basa, agen pengubah basa (base modifying agent), dan agen penyela (intercalating agent). Tiap kelompok mutagen kimiawi itu akan dibahas lebih lanjut. Analog basa. Senyawa-senyawa yang tergolong analog basa adalah yang memiliki struktur molekul sangat minp dengan yang dimiliki basa yang lazimnya terdapat pada DNA.Dua contoh analog basa tersebut adalah 5-Bromourasil (5-Bromouracil atau yang disingkat 5 BU) dan 2-Aminopurin (disingkat 2-AP). 5-Bromourasil adalah suatu analog timin.Dalam hubungan ini posisi karbon ke-5 ditempati oleh gugus brom, padahal posisi itu sebelumnya ditempati oleh gugus metil (CH3).Keberadaan gugus brom pada posisi karbon no. 5 itu mengubah distribusi muatan serta meningkatkan peluang perubahan tautomerik (Gardner, dkk., 1991).Pada bentuk keto (yang lebih stabil) 5 BU berpasangan dengan adenine, sebaliknya pada bentuk enol (yang lebih jarang), 5-BU berpasangan dengan Guanin. 5-BU menginduksi mutasi melalui peralihan antara kedua bentukan 5BU. Jika sesaat setelah analog basa itu diinkorperasikan dalam bentuk keto (bentuk normal), maka analog basa itu berpasangan dengan adenine. Selanjutnya, jika bentuk keto 5-BU beralih ke bentuk enol (bentuk yang jarang) selama replikasi, maka analog basa itu akan berpasangan dengan guuanin dan pada proses replikasi berikut dari pasangan G-5 BU akan muncul pasangan G-C dan bukan AT. dalam hal ini telah terjdi suatu mutasi transisi dari G C menjadi A T, jika yang pertama kali diinkorporasikan ke DNA selama replikasi adalah 5 BU dalam bentuk enol, tetapi kemudian beralih menjadi bentuk keto. Sebagaimana yang telah dikemukakan analog basa lain adalah 2aminopurine (2 AP). 2 AP juga memiliki 2 bentuk lain yaitu bentuk amino (normal) serta bentuk imino (jarang). Pada bentuk amino, 2 AP berperan sebagai adenine, dan berpasangan dengan timin. Pada bentuk imino, 2 AP berperan sebagai guanine dan berpasangan dengan sitosin. Seperti 5 BU, 2 AP juga

menginduksi mutasi transisi, yaitu AC menjadi G C atau G C menjadi A T, tergantung bentuknya (amino atau imino). Agen pengubah basa. 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. Asam nitrat menyingkirkan gugus amino dari basa guanin, sitosin dan adenin. Perlakuan degan asam nitrit atas guanin menghasilkan xanthin yang berprilaku seperti layaknya guanin sehingga tidak ada mutasi yang terjadi.perlakuan dengan asam nitrit atas sitosin menghasilkan urasiil yang berpasangan dengan adenin sehingga terjadi mutasi transisi C G menjadi T A. Di lain pihak akibat perlakuan asam nitrit adenin berubah menjadi hypoxanthin, yang lebih berpeluang berpasangan dengan sitosin dibanding dengan timin dan sebagai akibatnya terjadi mutasi transisi A T menjadi G C. Agen interkalasi Mutagen kimia berupa agen interkalasi bekerja dengan cara melakukan insersi antara basa-basa berdekatan pada satu atau kedua unting DNA. Contoh agen interkalasi adalah proflavin, acridine, ethidium bromide, dioxin, dan ICR – 70. Jika agen interkalasi melakukan insersi antara pasangan basa yang berdekatan pada DNA tempalte maka suatu basa tambahan dapat diinsersikan pada unting DNA baru berpasangan dengan agen interkalasi. Setelah satu atau lebih dari satu kali berlangsungnya replikasi tanpa adanya agen interkalasi, akibat yang muncul adalah terjadinya suatu mutasi rangka karena insersi suatu pasangan basa. Jika yang terjadi adalah insersi agen interkalasi ke dalam unting baru maka sewaktu unting ganda DNA tersebut bereplikasi sesudah hilangnya agen interkalasi, akibat yang muncul adalah terjadinya suatu mutasi rangka karena delesi satu pasang basa.

Penyebab mutasi dalam lingkungan yang bersifat biologis Mutagen yang sudah dilaporkan fag. Efek mutagenik yang ditimbulkan fag terutama berkaitan dengan integrasi DNA fag, pemutusan dan delesi DNA inang. Berkenaan dengan profag Mu dinyatakan bahwa karena suatu gen bakteri yang

diinterupsi oleh DNA Mu biasanya tidak aktif terjadilah mutasi inang bakteri yang diinersi.

BAB II MACAM-MACAM MUTASI DAN MUTASI YANG ACAK

MACAM MUTASI Menurut Macam Sel Menurut macam sel terdapat 2 jenis mutasi yaitu mutasi somatik dan germinal. Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel sel somatik, sedangkan mutasi germinal adalah yang terjadi pada sel sel germ. Akibat mutasi somatik maupun germinal dapat diwariskan melalui reproduksi aseksual maupun seksual. Pengecualian pada mutasi somatik pada hewan. Semua makhluk hidup terdiri dari sel. Pada tumbuhan dan hewan, ada dua kategori utama sel: sel somatik, dan sel-sel yang terlibat dalam reproduksi. Reproduksi sel ini dikenal sebagai sel germinal, atau gamet. Pada manusia dan hewan lainnya, mereka adalah sel telur dan sperma. Contoh mutasi somatik adalah pada mata tunas tanaman jeruk. Pada sel yang bermutasi akan menurunkan sel germ jika mata tunas tumbuh dan berkembang menjadi cabang tanaman jeruk. Akibat mutasi somatik pada sel mata tunas dapat diwariskan secara aseksual kepada generasi-generasi sel berikutnya hingga ke generasi sel germ. Contoh mutasi germinal terjadi pada satu spermatogonium seorang pria yang berakibat sepasang gen tertentu menjadi heterozigot. Misalnya gen resesif dari pasangan heterozigot itu adalah gen mutan. Dalam hal ini 16 sel turunan hasil satu putaran meiosis, 8 diantaranya membawahi gen mutan, sedangkan 8 sel lainnya tidak membawahi gen mutan. Ini memperlihatkan bahwa tidak ada satu pun sel spermatozoa yang mewarisi gen mutan itu membuahi ovum, maka tentu saja gen tersebut (akibat mutasi germinal) tidak diwariskan kepada individu turunan pada generasi berikutnya.

Menurut Ruang Lingkup Gen atau Kromosom Mutasi gen yang terjadi dapat berupa perubahan urut-urutan DNA, termasuk substitusi pasangan basa serta adisi atau delesi satu atau lebih dari satu pasangan basa. Jelas terlihat bahwa efek yang terjadi pada mutasi gen adalah yang menimpa satu nukleotida yang terkena efek mutasi, dikenal pula macam mutasi gen yang disebut mutasi titik (point mutation). Mutasi titik adalah mutasi gen yang hanya menimpa satu pasang nukleotida dalam sesuatu gen Berkenaan dengan mutasi gen dikenal pula macam-macam mutasi gen yang spesifik. Macam- macam mutasi gen itu adalah mutasi pergantian (substitusi) pasangan basa (base pair substitution mutation), mutasi transisi (transition mutation), mutasi transversi (transvertion mutation), mutasi misens (misense mutation), mutasi nonsense (nonsense mutation), mutasi netral (neutron mutation), mutasi diam (silent mutation), dan mutasi pengubahan rangka (frame shift mutation). Selain itu, dikenal pula mutasi ke depan (forward mutation), mutasi balik (reverse mutation), serta mutasi penekan (suspensor mutation). Mutasi pergantian pasangan basa adalah perubahan yang terjadi pada suatu gen berupa pergantian satu pasang basa oleh pasangan basa lainnya. Contohnya adalah pasangan AT diganti oleh pasangan GS. Mutasi transisi adalah satu tipe dari mutasi pergantian basa. Pada mutasi transisi terjadi suatu pergantian basa purin dengan basa purin lain atau pergantian suatu basa pirimidin dengan basa pirimidin lain; atau disebut sebagai pergatian suatu pasangan basa purin-pirimidin dengan pasangan basa purin-pirimidin lain. Mutasi transversi adalah tipe lain dari mutasi pergantian basa. Pada mutasi tranversi, terjadi suatu pergantian basa purin dengan basa pirimidin, atau pergantian suatu basa pirimidin dengan basa purin; atau disebut juga sebagai suatu pergantian pasangan basa purin-pirimidin dengan pasangan basa pirimidin-purin di tapak (posisi) yang sama. Contoh mutasi transversi adalah AT SG, AT

SG, dan SG

AT, GS

TA.

Mutasi misens adalah mutasi yang terjadi karena perubahan suatu pasangan basa (dalam gen) yang mengakibatkan terjadi perubahan satu kode genetika, sehingga asam amino yang terkait (pada polipeptida) berubah. Contoh pada manusia, misalnya yang terjadi pada gen β-globin yang berakibat terjadinya

pergantian satu asam amino pada rantai β-hemoglobin. Dalam hal ini jika gen mutan itu berada dalam keadaan homozigot, maka individu yang bersangkutan merupakan penderita sickle cell anemia. Satu mutasi mungkin tidak menimbulkan suatu perubahan fenotip jika munculnya suatu asam amino pengganti belum menimbulkan perubahan protein yang nyata. Mutasi nonsen adalah suatu pergantian pasangan basa yang berakibat terjadinya perubahan suatu kode genetika pengkode asam amino menjadi kode genetika pengkode terminasi. Dalam hal ini terjadi suatu kode genetika pengkode asam amino (misalnya UGG) menjadi UAG; atau USA menjadi UAA, dan UAA menjadi UGA. Adanya mutasi nonsen menyebabkan polipeptida yang terbentuk tidak sempurna atau tidak lengkap sehingga tidak fungsional Mutasi netral adalah pergantian suatu pasangan basa yang terkait terjadinya perubahan suatu kode genetika yang juga menimbulkan perubahan asam amino terkait, sehingga tidak sampai mengakibatkan perubahan fungsi protein (Russel, 1992). Tidak terjadinya perubahan fungsi protein disebabkan karena asam amino mutan secara kimia ekivalen dengan asam amino mula-mula. Contohnya adalah asam amino arginin secara kimiawi ekivalen dengan asam amino lisin dan sama-sama asam amino dasar sehingga keduanya memiliki sifatsifat yang cukup mirip, dan dengan demikian fungsi protein dapat tidak berubah Mutasi diam adalah suatu tipe mutasi netral yang khusus. Pada mutasi diam terjadi pergantian suatu pasangan basa pada gen yang menimbulkan perubahan satu kode genetika, tetapi tidak mengakibatkan perubahan/pergantian asam amino yang dikode. dalam hal ini, baik kode genetika mutan maupun kode genetika semula sama-sama mengkode asam amino yang sama. Contohnya, kode genetika AGG dan AGA sama-sama mengkode asam amino arginin. Mutasi perubahan rangka terjadi karena adisi atau delesi atau lebih dari satu pasangan basa dalam satu gen. Adisi dan delesi semacam itu mengubah kerangka pembacaan seluruh fungsi triplet pasangan basa pada gen dalam arah distal dari tapak mutasi. Akibatnya adalah terjadinya perubahan kerangka pembacaan RNA-d, sehingga dapat terjadi perubahan urutan asam amino arah distal dari tapak mutasi. Dampak lebih lanjut adalah bahwa polipeptida yang dihasilkan tidak fungsional.

Mutasi titik secara umum dapat dipilah menjadi dua macam, yaitu mutasi ke depan (forward mutation) dan mutasi balik (reverse mutation). Reverse mutation disebut juga sebagai Back mutation atau juga reversion. Forward mutation adalah mutasi yang mengubah wild-type. Namun, kadang-kadang kedua konsep itu (wild-type dan tipe mutan) bersifat arbitre. Contoh, kita memang memandang bahwa dua alela yang mengontrol warna mata coklat maupun biru pada manusia sama-sama tergolong wild-type. Di lain pihak, jika pada suatu populasi yang hampir seluruhnya bermata coklat, alela untuk warna mata biru dapat juga dipandang sebagai tipe mutan. Reverse mutation dapat memulihkan polipeptida yang sebelumnya bersifat fungsional sebagian ataupun tidak fungsional akibat mutasi gen, menjadi polipeptida yang berfungsi penuh atau sebagian (Russel, 1992). Pemulihan fungsi protein sepenuhnya terjadi jika asam amino mula-mula dapat dikode kembali, sedangkan pemulihan fungsi protein sebagian terjadi jika asam amino mula-mula tidak dikode kembali tetapi sebagai gantinya berhasil di kode asam amino lain. Reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sepenuhnya disebut True reversion. Sedangkan yang memulihkan fungsi protein sebagian disebut Partial reversion. Reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sepenuhnya terjadi jika mutasi itu terjadi tepat pada tapak yang sama (pada gen) tempat berlangsungnya mutasi sebelumnya, yang memulihkan urut-urutan nukleotida mula-mula (wildtype), sedangkan reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sebagian terjadi jika mutasi itu terjadi tepat pada tapak yang lain (pada genom) dari tempat berlangsungnya mutasi sebelumnya, sehingga urut-urutan nukleotida mula-mula (wild-type) tetap tidak pulih. Tapak lain tempat berlangsungnya reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sebagian, mungkin terdapat pada gen yang sama, tetapi mungkin juga terdapat pada gen lain bahkan mungkin pada kromosom lain. Berkenanaan dengan reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sebagian diaktakan bahwa mutasi itu memunculkian protein lain yang mengkompensasi fungsi protein mula-mula. Dalam hubungan ini disebut juga sebagaimutasi penekan.

Mekanisme Inorgenic suppressor mutation dan intergenic sippressor mutation berbeda. Pada Intragenic terdapat 2 pola. Pertama , terjadi perubahanan basa nukleotida lain dalam triplet yang mentranskripkan kode genetik sama. Yang kedua, terjadi perubahanan basa nukleotida lain dalam triplet yang mentranskrip kodon lain. Intragenic Supressor Mutation adalaah mutasi pergantian basa. Dapat pula berupa mutasi pergantian kerangka atau frameshit mutation. Di lain pihak, mungkin pula intragenic supressor mutation terjadi perubahan triplet lain yang paling sering adalah bahwa mutasi ini terjadi insersi 1 nukleotida ke araah hilir dari tapak delesi 1 nukleotida atau terjadi delesi ke alar hilir sebanyak 1 nukleotida dari tapak insersi. Intergenic suppressor mutation itu terjadi mutasi pada gen lain. Dalam hal ini, mutasi ini menekan efek mutasi mula-mula sekalipun kejadiannya berlangsung pada gen lain. Yang terjadi berupa penekanan/supresi suatu cacat akibat mutasi oleh satu mutasi pada gen lain. Gen yang menyebabkan supresi mutasi pada gen lain disebut gen supressor. Tiap gen supressor dapat menekan efek hanya dari 1 mutasi nonsen, misen, atau frameshit mutation. Oleh karena itu gen supressor dapat menekan hanya sejumlah kecil mutasi titik yang secara teoritik dapat terjadi dalam suatu gen. Di lain pihak, suatu gen supressor tertentu akan menekan seluruh mutasi yang dipengaruhinya tanpa memeperhatikan pada gen mana mutasi itu berlangsung. Supresor-supresor mutasi nonsen dibedakan dalam 3 kelompok, karena ada 3 macam kode non sen. Dalam masalah ini, dikenal kelompok supresor mutasi nonsen untuk kodon UAG< UAA, dan UGA. Misalnya, jika 1 gen RNA-t tir bermutasi sehingga RNA-t itu berlaih memiliki antikodon 5-SUA-3, maka RNA-t yang sudah berubah tersebut akan mampu membaca kode nonsen 5-UAG-3. Berkenaan dengan perubahan RNA-t, telah diketahui bahwa jika kelompok khusus RNA-t ini telah berubah sehingga antikodonnya mampu membaca suatu kodon nonsen, maka RNA-t tersebut tidak dapat lagi membaca kodon mula-mula yang mengkode asam amino yang ditangkapnya.

Mutasi Kromosom Mutasi kromosom adalam mutasi yang terjadi di lingkup kromosom. Mutasi kromosom disebut juga aberasi kromosom. Mutasi kromosom dibagi menjadi 2 macam, yaitu: 1. Perubahan struktur kromosom Perubahan struktur kromosom berupa perubahan jumlah gen dan perubahan lokasi gen. Perubahan jumlah gen terjadi karena delesi dan duplikasi, sedangkan perubahan lokasi gen terjadi karena inversi dan translokasi. Delesi disebut juga defisiensi; yaitu terjadi hilangnya suatu segmen kromosom dari satu kromosom. Pada duplikasi, keberadaan satu segmen kromosom lebih dari satu kali. Pada inversi, letak suatu segmen kromosom menjadi terbalik, sedangkan pada translokasi letak suatu kromosom berubah karena berpindah. 2. Perubahan jumlah kromosom Macam mutasi kromosom yang menyebabkan terjadinya perubahan jumlah kromosom adalah fusi sentrik (centrik fusion), fisi sentrik (centrik fission), aneuploidi, serta monoploidi maupun poliploidi. Pada fusi sentrik, dua kromosom non homolog bergabung menjadi satu, sedangkan pada fisi sentrik satu kromosom terpisah menjadi dua kromosom. Pada aneuploidi, satu atau lebih dari satu kromosom pada suatu pasang kromosom hilang atau bertambah. Monoploidi dan poliploidi disebut juga sebagai mutasi genom. Pada monoploidi jumlah perangkat kromosom hanya satu, tetapi pada poliploidi jumlah perangkat kromosom lebih dari dua.

MUTASI SPONTAN DAN TERINDUKSI Mutasi spontan adalah yang terjadi tanpa sebab yang diketahui. Mereka mungkin benar-benar spontan, akibat dari tingkat kesalahan metabolisme yang rendah, atau mereka mungkin sebenarnya disebabkan oleh agen yang tidak dikenal hadir di lingkungan. Mutasi yang diinduksi, seperti yang sudah dibahas, adalah yang dihasilkan dari paparan organisme terhadap agen fisik dan kimia yang menyebabkan perubahan DNA (atau RNA pada beberapa virus). Agen semacam itu disebut mutagen; mereka termasuk iradiasi pengion, sinar ultraviolet,

dan berbagai macam bahan kimia, seperti yang dibahas dalam bagian sebelumnya. Secara operasional, tidak mungkin untuk membuktikan bahwa mutasi tertentu terjadi secara spontan atau diinduksi oleh agen mutagenik. Para ahli genetika harus membatasi perbedaan tersebut pada tingkat populasi. Jika tingkat mutasi meningkat seratus kali lipat dengan perlakuan populasi dengan mutagen, rata-rata 99 dari setiap 100 mutasi yang ada dalam populasi akan diinduksi oleh mutagen. Dengan demikian, para peneliti dapat membuat perbandingan yang valid antara mutasi spontan dan yang diinduksi secara statistik dengan membandingkan populasi yang terpapar agen mutagenik dengan populasi kontrol yang belum terpapar dengan mutagen. Mutasi spontan jarang terjadi, walaupun frekuensi yang diamati bervariasi dari gen ke gen dan dari organisme ke organisme. Pengukuran frekuensi mutasi spontan untuk berbagai gen fag dan bakteri berkisar antara 10-8 hingga 10-10 mutasi yang dapat terdeteksi per pasangan nukleotida per generasi. Untuk eukariota, perkiraan tingkat mutasi berkisar antara 10-7 hingga 10-9 mutasi yang

dapat

terdeteksi

per

pasangan

nukleotida

per

generasi

(hanya

mempertimbangkan gen-gen yang tersedia data luas). Dalam membandingkan laju mutasi per nukleotida dengan tingkat mutasi per gen, daerah pengkodean gen ratarata biasanya diasumsikan 1000 pasang nukleotida. Dengan demikian, tingkat mutasi per gen bervariasi dari sekitar 10-4-10-7 per generasi. Pengobatan dengan agen mutagenik dapat meningkatkan frekuensi mutasi berdasarkan urutan besarnya. Frekuensi mutasi per gen pada bakteri dan virus dapat ditingkatkan menjadi lebih dari 1 persen melalui pengobatan dengan mutagen kimia yang kuat. Yaitu, lebih dari 1 persen gen organisme yang dirawat akan mengandung mutasi, atau, dinyatakan secara berbeda, lebih dari 1 persen fag atau bakteri dalam populasi akan mengalami mutasi pada gen yang diberikan.

Macam-macam mutasi yang lain 1. Mutasi pada tingkat morfologi, sebagian mutasi dinyatakan sebagai kelompok atau macam mutasi yang dipengaruhi sifat morfologi. Contoh, seluruh karakter yang pernah dikaji J.G Mendel; sebagian besar karakter pada Drosophila yang pernah dikaji.

2. Mutasi biokimiawi, sebagian mutasi diketahui menimbulkan variasi nutrisional (biokimiawi). Contoh, ketidakmampuan bakteri maupun jamur mensintesis suatu asam amino ataupun vitamin; kelainan hemofili pada manusia. 3. Mutasi yang mempengaruhi pola perilaku makhluk hidup meskipun efek primer mutasi tersebut tidak jelas terdeteksi. Contoh, perubahan perilaku kawin atau perubahan ritme harian binatang. 4. Mutasi yang mempengaruhi regulasi gen. Mutasi tersebut dapat merusak proses suatu regulasi gen terhadap kerja gen yang lain sehingga terjadi perubahan produk suatu gen regulator yang mempengaruhi transkripsi gen yang lain. 5. Mutasi letal, mengakibatkan suatu sel atau makhluk hidup tidak dapat hidup. Contoh pada bakteri, ketidakmampuan untuk mensintesis asam amino yang spesifik sehingga bakteri akan mati jika dikultur pada medium yang tidak mengandung asam amino itu. Pada manusia, berbagai cacat seperti Tay Sachs disease dan huntington disease yang bersifat letal di waktu-waktu tertentu selama siklus hidupnya. 6. Mutasi kondisional, efek mutasi yang tidak terdeteksi pada kondisi tertentu. Contoh, mutasi peka suhu (temperature sensitive mutation) pada berbagai makhluk hidup. Pada mutasi ini, produk gen mutan berfungsi normal pada suhu tertentu; tetapi pada suhu selain itu, kemampuan fungsional produk gen mutan itu hilang.

MUTASI YANG ACAK Mutasi sering dinyatakan sebagai kejadian yang bersifat kebetulan, tidak terarah, serta acak. Tiga hal tersebut memiliki makna yang berbeda, yaitu: 1. Mutasi adalah kejadian kebetulan karena merupakan pengecualian yang jarang terhadap keteraturan proses replikasi DNA. 2. Mutasi adalah kejadian kebetulan atau acak, karena tidak ada cara untuk mengetahui apakah suatu gen tertentu akan bermutasi pada suatu sel tertentu atau suatu generasi tertentu.

3. Mutasi adalah kejadian kebetulan, acak, atau tidak terarah karena tidak diarahkan untuk kepentingan adaptasi. Dalam hal ini mutasi terjadi begitu saja tanpa memperhatikan aoakah mutan yang terbentuk adaptif atau tidak adaptif terhadap perubahan lingkungan makhluk hidup. Hal ini sudah dibuktikan oleh Lederterg menggunakan teknik replica-plating untuk membuktikan bahwa mutasi terjadi bukan untuk kepentingan adaptasi. Pada tahun 1952, Joshua dan Esther Lederberg mengembangkan teknik baru yang penting yang disebut replika plating. Teknik ini memungkinkan mereka untuk menunjukkan keberadaan mutan resisten antibiotik dalam kultur bakteri sebelum paparan antibiotik). Lederberg pertama-tama mengencerkan kultur bakteri, menyebarkan bakteri pada permukaan media agar nutrisi semipadat dalam cawan petri, dan menginkubasi cawan-cawan tersebut sampai masing-masing bakteri menghasilkan koloni yang terlihat pada permukaan agar-agar. Mereka selanjutnya membalikkan setiap lempeng dan menekannya ke beludru steril yang ditempatkan di atas balok kayu. Beberapa sel dari masing-masing koloni menempel di beludru. Mereka kemudian dengan lembut menekan piring steril agar-agar nutrisi yang mengandung streptomisin ke beludru. Mereka mengulangi prosedur pelapisan replika ini dengan banyak piring, masing-masing berisi sekitar 200 koloni bakteri. Setelah mereka menginkubasi lempeng selektif (yang mengandung streptomisin) dalam semalam, koloni yang resisten streptomisin langka telah terbentuk. Lederberg kemudian menguji koloni-koloni di lempeng-lempeng nonselektif (yang tidak mengandung streptomisin) karena kemampuan mereka untuk tumbuh pada medium yang mengandung streptomisin. Hasil mereka pasti. Koloni-koloni yang tumbuh pada pelat replika selektif hampir selalu mengandung sel-sel yang tahan streptomisin, sedangkan koloni-koloni yang gagal tumbuh pada medium selektif jarang mengandung sel-sel resisten. Jika mutasi yang membuat bakteri resisten terhadap streptomisin terjadi pada tahap awal dalam pertumbuhan koloni, sel resisten akan membelah dan menghasilkan dua, kemudian empat, lalu delapan, dan akhirnya sejumlah besar bakteri resisten. Jadi, jika mutasi terjadi secara acak, proses nonadaptif,

banyak koloni yang terbentuk pada lempeng nonselektif akan mengandung lebih dari satu bakteri yang resisten antibiotik dan akan menimbulkan kultur resisten ketika diuji pertumbuhannya pada media selektif. Namun, jika mutasi bersifat adaptif dan mutasi terhadap resistensi streptomisin terjadi hanya setelah terpapar antibiotik, maka koloni pada lempeng nonselektif yang memunculkan koloni yang resisten pada pelat selektif setelah pelapisan replika tidak akan lebih mungkin mengandung sel streptomisin resisten dari koloni lain di lempeng nonselektif.

Pertanyaan Dhio Putra Mahendra 170341615059 1. Mengapa penggelembungan rantai atau Helix juga dapat menyebabkan terjadinya mutasi spontan? Jawab: Penggelembungan Helix atau rantai bila terjadi pada helix lama (template) atau DNA sense akan menyebabkan delesi pada helix bentukan baru yang dibentuk secara replikasi. Sementara jika penggelembungan terjadi pada DNA dengan helix yang baru maka DNA hasil template baru tersebut akan mengalami adisi. Hal ini dapat terjadi karena jika helix lama mengalami penggelembungan, urutan basa nitrogen yang akan melakukan replikasi akan berkurang sesuai dengan jumlah basa nitrogen yang mengalami penggelembungan. Akibatnya, DNA helix baru yang terbentuk akan mengalami delesi (pengurangan basa nitrogen). Sebaliknya, jika yang mengalami penggelembungan adalah helix baru, DNA lama (DNA template) akan tetap melakukan replikasi untuk mengganti basa nitrogen yang menggelembung. Akibatnya, DNA helix baru akan mengalami penambahan basa nitrogen 2.

Mengapa pada tumbuhan mutasi somatik dapat diturunkan sampai pada

generasi germal? Jawab: Karena apabila sel somatik tersebut mengalami mutasi dan akan berkembang sehingga menghasilkan bunga maka bunga tersebut akan menghasilkan biji dan buah. Apabila biji tersebut ditanam maka hasilnya juga akan terjadi mutasi.

Sakinah Vinda Putri Kinasih 170341615046 1. Mengapa mutasi disebut sebagai kejadian kebetulan, acak, atau tidak terarah? Jawab: karena tidak diarahkan untuk kepentingan adaptasi. Dalam hal ini mutasi terjadi begitu saja tanpa memperhatikan aoakah mutan yang terbentuk adaptif atau tidak adaptif terhadap perubahan lingkungan makhluk hidup. Hal ini sudah dibuktikan

oleh

Lederterg

menggunakan

teknik

replica-plating

membuktikan bahwa mutasi terjadi bukan untuk kepentingan adaptasi.

untuk

2. Bagaimana terjadinya Reverse mutation? Jawab: Reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sepenuhnya terjadi jika mutasi itu terjadi tepat pada tapak yang sama (pada gen) tempat berlangsungnya mutasi sebelumnya, yang memulihkan urut-urutan nukleotida mula-mula (wild-type), sedangkan reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sebagian terjadi jika mutasi itu terjadi tepat pada tapak yang lain (pada genom) dari tempat berlangsungnya mutasi sebelumnya, sehingga urut-urutan nukleotida

mula-mula

(wild-type)

tetap

tidak

pulih.

Tapak

lain

tempatberlangsungnya reverse mutation yang memulihkan fungsi protein sebagian, mungkin terdapat pada gen yang sama, tetapi mungkin juga terdapat pada gen lain bahkan mungkin pada kromosom lain.

MUTASI RESUME

Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Genetika I yang dibina oleh Prof. Dr.Siti Zubaidah, S.Pd, M.Pd dan Andik Wijayanto, S.Si, M.Si

Oleh: Dhio Putra Mahendra

(170341615059)

SakinahVinda Putri Kinasih

(170341615046)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI Maret 2019