Pembahasan Makalah 1 (2).docx

MUTASI Urutan DNA secara normal dicopy persis atau tepat selama proses replikasi. Replikasi atau perbaikan DNA kadang terjadi kasalahan yang dapat memunculkan urutan (sekuens) baru. Kesalahan ini yang disebut mutasi. Mutasi adalah sumber hal-hal baru dan sumber variasi di dalam evolusi (Widodo dkk, 2003). Peristiwa terjadinya mutasi disebut mutagenesis. Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan dan factor 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). Mutasi dapat mempengaruhi DNA maupun kromosom. DNA dapat dipengaruhi pada saat sintesis DNA (replikasi). Pada saat tersebut faktor mutagenik mempengarugi pasangan basa nukleutida sehingga tidak berpasangan dengan basa nukleutida yang seharusnya (mismatch) (Warianto, 2011). Empat aspek proses mutasi meliputi: (1) mekanisme molekuler yang bertanggung jawab untuk terjadinya mutasi, (2) efek setiap jenis mutasi terhadap material genetik dan produknya, (3) atribut sementara dan ruang mutasi dan 4) keacakan mutasi (Widodo dkk, 2003). Menurut Maridi (2012), adanya variasi disebabkan oleh adanya struktur terkecil yang mengatur sifat suatu individu. Widodo dkk (2003), Perubahan materi genetik DNA dan RNA dapat berupa perubahan atau pengurangan unit penyusun, perubahan susunan dan perubahan jumlah dan sebagainya. Mutasi dapat terjadi di dalam sel somatik dan germline (sel benih), tetapi mutasi sel somatik tidak dapat diwariskan maka dalam proses evolusi tidak dapat diperhitungkan, sehingga mutasi yang berhubungan dengan mutasi sel germline lebih berkaitan dengan proses evolusi. Mutasi dapat digolongkan berdasarkan jenis perubahan yang disebabkan oleh peristiwa mutasi menjadi: a. Substitusi Mutasi substitusi merupakan mutasi akibat bergantinya (pertukaran) pasangan basa dari yang seharusnya. Mutasi jenis ini dibedakan lagi menjadi substitusi transisi dan transversi. Substitusi transisi terjadi apabila terdapat perubahan antara purin (A dengan G) atau antara pirimidin (C dengan T).

Sementara itu, substitusi transversi terjadi apabila terdapat perubahan antara suatu purin dengan suatu pirimidin. Terdapat empat jenis transisi dan delapan jenis transversi (Widodo dkk, 2003).

Gambar 1. Transisi dan transversi Mutasi substitusi yang terjadi di daerah protein-coding yang dapat digolongkan berdasarkan efek yang ditimbulkan pada produk translasi, yaitu protein. Mutasi synonymous merupakan mutasi yang tidak menyebabkan perubahan apapun pada asam amino yang ditetapkan. Sementara itu, mutasi nonsynonimous merupakan mutasi yang menyebabkan perubahan pada asam amino yang ditetapkan (Widodo dkk, 2003). Mutasi nonsynonimous masih terbagi lagi menjadi mutasi missence dan mutasi nonsense. Mutasi missense mengubah kodon yang dipengaruhi ke dalam suatu kodon asam amino yang kodenya telah ditetapkan sebelumnya. Mutasi missense adalah sejenis mutasi yang terjadi karena perubahan suatu pasangan basa yang mengaibatkan terjadi perubahan satu kodon genetika, sehingga asam amino yang terkait berubah. Satu mutasi pergantian basa dapat menimbulkan suatu mutasi missense. Jika pergantian pasangan basa itu terjadi pada daerah gen pengkode asam amino, maka RNA-d akan memiliki suatu kode genetika lain pada posisi terkait dan jika perubahan genetika itu juga berakibat terjadinya perubahan asam amino maka dapat ditimbulkan perubahan fungsi protein sehingga individu mutan dapat memperlihatkan karakter yang berbeda. Sementara itu, mutasi nonsense mengubah suatu sense kodon ke dalam suatu kodon terminal, sehingga proses translasi berakhir lebih awal. Mutasi nonsense menghasilkan salah satu dari ketiga kodon stop (UGA, UAA, UAG) sehingga polipeptida yang dihasilkan akan lebih pendek dari yang normal

(Stansfield dkk, 2003). Mutasi nonsense adalah suatu pergantian pasangan basa yang berakibat terjadinya perubahan suatu kode genetika pengkode asam amino menjadi kode genetika pengkode terminal. Adanya mutasi nonsense menyebabkan polipeptida yang terbentuk tidak sempurna atau tidak lengkap sehingga tidak fungsional.

Gambar 2. Macam-Macam Substitusi b. Rekombinasi Variasi genetika selain melalui mutasi substitusi dapat melalui peristiwa rekombinasi homolog. Rekombinasi homolog terbagi menjadi dua, yaitu pindah silang

(reciprocal

recombination)

dan

konversi

gen

(nonreciprocal

recombination). Pindah silang adalah peristiwa bertukarnya segmen dari kromatid– kromatid bukan saudara (non-sister) dari sepasang kromosom homolog (Campbell et al, 2008). Sementara itu, konversi gen melibatkan penggantian yang tidak seimbang antara satu sekuens dengan sekuens yang lain. Kedua jenis rekombinasi

homolog

tersebut

diperkirakan

melibatkan

suatu

molekul

intermediate yang disebut Holliday junction. Struktur ini mempengaruhi pembentukan kesalahan berpasangan dari rantai ganda DNA (heteroduplex). Pada peristiwa rekombinasi ini pula, pindah silang dan konversi gen melibatkan rekombinasi dari sekuens homolog (Widodo dkk, 2003).

Gambar 3. Struktur Holliday, heteroduplex DNA

Pindah silang dan konversi gen melibatkan rekombinasi dari sekuens homolog. Namun, rekombinasi sisi khusus (site specific recombination) melibatkan pertukaran suatu sekuens yang pada umumnya sangat pendek (tersusun tidak lebih daripada beberapa nukleotida) dengan yang lain (pada umunya tidak ada persamaan urutan dengan yang asli). Site specific recombination bertanggung jawab untuk pengintegrasiangenom phage ke dalam kromosom bakteri. Dari sudut pandang mutasi, site specific recombination merupakan tipe insersi (Widodo dkk, 2003).

c. Delesi dan Insersi Perubahan genetik seringkali berupa base substitution mutation, penggantian satu basa dengan yang lain. Mutasi yang lain adalah frameshift mutation, reading frame yang salah akibat pengurangan basa (delesi) atau penambahan basa (Insersi). Kedua tipe ini disebut point mutation karena tidak dapat dilihat ketika melihat kromosom dibawah mikroskop.

Gambar . Delesi dan Insersi

Delesi dan insersi dapat terjadi dengan beberapa mekanisme. Mekanisme pertama yaitu unequal crossing over. Mekanisme ini terjadi antara dua kromosom mengakibatkan delesi suatu segmen DNA pada satu kromosom dan suatu penambahan timbal balik pada yang lain. Kesempatan terjadinya unequal crossing over sangat ditingkatkan jika suatu segmen DNA disalin dalam tandem oleh karena itu kemungkinan salah urutan adalah lebih tinggi.

Gambar. unequal crossing over menghasilkan delesi pada skuens DNA Mekanisme selanjutnya adalah delesi dalam rantai yang merupakan suatu site-specific recombination yang muncul ketika suatu sekuens berulang berpasangan dengan yang lain memliki orientasi yang sama pada kromatid yang sama. Sebagai contoh, pada Escherichia coli, delesi spontan gen lacI sering

nampak berkaitan dengan rekombinasi antar rantai dengan daerah persamaan yang kecil. Penghilangan unsur-unsur transposable sering melobatkan langsung, sepanjang 5-9 pasang basa dikenal dengan elemen falnking (elemen pengampit). Dengan cara yang sama delesi dalam rantai bertanggung jawab untuk pengurangan jumlah tandem, seperti DNA berulang sederhana (microsatellite) dan satelit DNA (Widodo dkk, 2003).

Gambar. Delesi dalam rantai yang merupakan suatu site-specific recombination Mekanisme ketiga adalah replication slippage atau slipped-strand mispairing yang terjadi pada daerah DNA repeat/berulang yang berdekatan. Selama DNA mereplikasi, slippage dapat terjadi oleh karena mispairing antara daerah berulang yang berdekatan, dan slippage ini dapat menghasilkan delesi atau duplikasi segmen DNA tergantung kenampakan slippage pada arah 5’-> 3’ atau kebalikannya. Peristiwa slipped-strand mispairing dapat juga terjadi pada DNA yang tidak dapat direplikasi. Mekanisme yang keempat yang bertanggung jawab untuk insersi dan delesi sekuens DNA adalah DNA transposition (Widodo, 2003).

. Gambar. Delesi dengan slipped-strand mispairing

1.3 Dampak Mutasi Beberapa dampak yang diakibatkan oleh mutasi menurut Widodo dkk (2003), antara lain: 1. Mutasi yang mengubah struktur DNA, tetapi tidak mengubah produk yang dihasilkan. Seperti yang telah diketahui baha DNA mrupakan sumber informasi gnetik. DNA akan ditranslasi menjadi asm amino. Ada asam amino yang dikode oleh satu kode genetik, ada pula yang dikode oleh lebih dari satu kode genetik. Apabila mutasi terjadi pada suatu tempat pada DNA, tetapi kode yang berubah tetap mengkode asam amino yang sama, maka mutasi tersebut tidak terjadi apa-apa.

Gambar. Mutasi mengubah struktur DNA tetapi tidak mengubah produk 2. Mutasi mengubah strukur DNA dan mengubah komposisi produk, tetapi tidak mengubah fungsi produk yang dihasilkan. Misalnya asam amino yang dihasilkan adalah lisin, padahal kode genetik sebelum mutasi terjadi adalah

asam amino treonin. Akibatnya terjadi perubahan dalam rantai protein yang dihasilkan. Walaupun demikian, protein itu tidak mengalami perubahan fungsi.

Gambar. Mutasi mengubah basa yang mengkode asam amino tetapi tidak mengubah fungsi asam amino tersebut. 3. Mutasi terjadi dan perubahan fungsi sangat besar, namun terjadi pada sel somatik, jadi tidak diturunkan. Mutasi sel somatik jarang terlihat. Misalnya tahi lalat dianggap mutasi yang tidak diturunkan 4. Mutasi yang bersifat fatal, sehingga organisme menjadi mati, jadi tidak terlihat. Mutasi yang bersifat fatal dikenal dengan gen letal. Contoh gen letal yang diketahui, misalnya kebutaan, hemofilia. Mutasi menguntungkan. Mutasi yang disebut menguntungkan dapat dilihat dari banyak segi. Istilah menguntungkan dalam hal ini dilihat dari segi manusia, meskipun bagi organisme lain hal demikian dapat berarti sebaliknya. Misalnya mutan ayam Boiler atau Sapi pedaging menguntungkan dari segi manusia, tetapi bagi hewan tersebut tidak menguntungkan karena dalam segi lain lebih lemah, lamban, sehingga mudah dimangsa predatornya. Contoh lain yaitu Poliploidi pada tanaman merupakan salah satu contoh mutasi yang menguntungkan. Tanaman poliploid dianggap menguntungkan karena memiliki buah besar, tidak berbiji, dan produktivitasnya tinggi. Oleh karena itu, manusia berusaha mengembangkan tanaman poliploid dengan sifat-sifat unggul tersebut.

DAFTAR RUJUKAN

Campbell, dkk. 2008. Biologi Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Maridi. 2012. Bukti dan Petunjuk Evolusi (Online), [email protected])diakses pada tanggal 27 Februari 2019.

(http:

Stansfield, William., Cano, Raul., dan Colome, Jaime. 2003. Biologi Molekuler dan Sel. Jakarta: Penerbir Erlangga. Warianto, C. 2011. Mutasi. Surabaya: Universitas Airlangga. Widodo, Lestari U., Amin, M.2003. Bahan Ajar Evolusi. Malang: UM Press.