DNA (Deoxyribonucleic Acid)

MENGAPA DNA SELALU BERUBAH?

Mutasi adalah suatu perubahan yang terjadi pada bahan genetika sehingga ekspresinya berubah. Mutasi dapat terjadi pada pasangan basa, satu ruas DNA, atau bahkan pada kromosom. Perubahan DNA dapat menyebabkan perubahan kodon-kodon RNAd dan akhirnya menyebabkan perubahan jenis asm nukleat yang disentesisnya. Perubahan protein atau enzim dapat menyebabkan perubahan metbolisme dan fenotife makhluk hidup. Gen, kromosom, sel, protein, atau makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan.

1. Jenis Mutasi

Mutasi dapat dibedakan atas beberapa macam berdasarkan tingkat mutasi, faktor penyebab, dan fenotife muatan.

1. Mutasi berdasarkan Tingkatannya

Berdasarkan tingkatannya, mutasi dapat dibedakan ats mutasi gen dan mutasi kromosom

a. Mutasi Gen ( Mutasi Titik )

Mutasi gen adalah mutasi yang terjadi akibat perubahan pada satu pasang basa DNA suatu gen. Perubahan pasangan basa tersebut dapat terjadinya perubahan kodon pada RNAd yang dibentuk oleh gen tersebut.

Mekanisme mutasi titik ada dua, yaitu subtitusi pasangan basa dan perubahan jumlah pasangan basa .

1). Subtitusi pasangan basa

Subtitusi pasangan basa adalah pergantian satu pasangan nukleotida oleh pasangan nukleotida yang lain. Subtitusi tersebut terdiri atas dua kategori, yaitu sebagai berikut.

a). Transisi, yaitu penggantian satu basa purin ( adenine atau guanine ) oleh basa purin yang lain atau penggantian basa pirimidin  ( timin atau sitosin ) oleh basa pirimidin yang lain.

b). Transversi, yaitu penggantian basa purin oleh pirimidin atau sebaliknya.

Transisi dan Transversi dapat menghailkan kodon sinonim ( merupakan mutais bisu ), asam amino yang baru ( mutasi ubah arah ), ataupun kodon stop ( mutasi hilang arah ).

2). Perubahan Jumlah Pasangan Basa

Mutasi dapat menyebabkan penambahan atau pengurangan jumlah pasangan basa . Perubahan tersebut dapat menyebabkan perubahan urutan kodon RNAd dan akhirnya terjadi perubahan asam amino yang disntesis.

Pengurangan Basa T

Utas cetakan DNA       :  SGA   AAT   ATT   ATG   ATS   AAT   TA

RNAd                          : GSU   UUA   UAA   UAS   UAG  UUA  AU

Polipeptida                   :   Ala   Leu  Stop

Struktur Awal

Utas Cetakan DNA      : SGA  AAT  TAT   TAT  GAT  SAA  TTA

RNAd                          : GSU  UUA  AUA  AUA  SUA  GUU  AAU

Polipeptida                   : Ala     Leu      Ile       Ile     Leu    Val    Asn

Penambahan basa T seetelah T

Utas Cetakan DNA      : SGA  AAT  TTA  TTA  TGA  TSA  ATT  A

RNAd                          : GSU  UUA  AAU  AAU  ASU  AGU UAA U

Polipeptida                   : Ala    Leu     Asn     Asn    Thr    Ser     Stop

b. Mutasi Kromosom ( Aberasi Kromosom )

Berdasarkan hasil penelitian, mutasi kromosom lebih sering terjadi di bandingkan mutasi gen. Mutasi kromoso atau aberasi kromosom adalah mutasi yang menyebabkan terjadinya perubahan pada jumlah dan struktur kromosom.

1). Perubahan Jumlah Kromosom

Jumlah kromosom dapat bertambah atau berkurang. Ada dua jenis perubahan jumlah kromosom, yaitu aneuploid dan euploid

a).Aneuploid

Aneuploid adalah penambahan atau pengurangan satu atau beberapa kromosom pada ploid ( genom ) sehingga kandungan kromosom di dalam nucleus bukan merupaka kelipatan dari jumlah kromosom haploidnya. Kasus aneuploid yang paling banyak dijumpai adalah penambahan atau pengurangan satu kromosom .

(1)   Penambahan satu kromosom ( 2n + 1 ), disebut Trisomi. Berarti, di dalam nucleus terdapat satu nomor kromosom dengan tiga homolog, sedangkan nomor yang lain tetap mengandung dua kromosom.

(2)   Pengurangan satu kromosom  ( 2n- 1 ), disebut Monosomi.Berarti, ada satu kromosom tanpa pasangan homolog

b). Euploid

Euploid adalah perubahan jumlah kromosom pada tingkat ploidi atau genom. Muatan memiliki lebih dari dua perangkat kromosom yang lengkap. Jumlah kromosom makhluk hidup euploid merupakan kelipatan dari jumlah kromosom pada satu genom. Misalnya, n adalah jumlah karomosom haploid, euploidnya mungkin berjumlah kromosom n ( monoploid ), 2n ( diploid ), 3n ( triploid ), dan 4n ( tetraploid ).

Peristiwa alami poliploid pada hewan sangat jarang terjadi. Slah satu hewan yang mengalami poliploid adalah lebah.Perbedaan pada tingkat ploid yang ditemukan pada lebah madu menunjukkan bahwa jantan adalah monoploid, sedangkan betina diploid. Jika makhluk diploid dianggap sebagai makhluk normal ( liar ), maka makhluk euploid lain merupakan hasil mutasi diploid. Pengurangan kromosom dari diploid akan menghasilkan poliploid.

2) Perubahan Struktur Kromosom

Kerusakan pada sebuah kromosom dapat menimbulkan ketidakteraturan susunan gen. Perubahan struktur kromosom terdiri ats delesi, duplikasi, inverasi, dan trnslokasi

a). Delesi

Delesi adalah mutasi yang disebabkan oleh hilangnya dua atau lebih nukleotida yang berdampingan. Rangkaian nukleotida yang hilang dapat mencapai ribuan, bahkan ratusan basa. Delesi dapat menyebabkan perubahan gen atau hilangnya satu atau beberapa gen dari kromosom akibat besarnya ukuran rangkaian nukleotida yang hilang.

Kebalikan dari proses delesi adalah penyisipan gen, yaitu penambahan serangkaian basa ke dalam kromiosom. Delesi dan penyisipan gen dapat terjadi akibat penyimpangan dalam proses rekombinasi atau akibat faktor  luar yang merusak DNA, misalnya radiasi. Kedua proses tersebut dapat berlangsung di bagian ujung kromosom atau di bagian tengah.

b) Duplikasi

Duplikasi adalah mutasi yang terjadi akibat penambahan ruas kromosom atau gen dengan ruas  yang telah ada sebelumnya. Duplikasi menyebabkan pengulangan ruas-ruas DNA dengan runtunan basa yang sama sehingga kromosom muatan menjadi lebih panjang dibandingkan kromosom liar.

c) Inversi

Inversi adalah penataan kembali struktur kromosom melalui pemutaran arah suatu ruas kromosom. Inversi menyebabkan kromosom muatan memiliki ruas yang runtunan basanya merupakan kebalikan dari runtunan basa kromosom liar.

d). Translokasi

Translokasi adalah mutasi yang terjadi akibat perpindahan ruas DNa ke tempat yang baru. Perpindahan terasebut dapat twerjadi pada satu kromosom atau antarkromosom yang berbeda ( nonhomolog ). Translokasi yang terjadi di antara dua kromosom dapat terjadi secara resiprok atau penggabungan dua kromosom

2. Mutasi Berdasarkan Faktor Penyebab

Berdasarkan factor penyebabnya, mutasi dibedakan atas mutasi spontan dan mutasi akibat rangsangan dari luar

a.Mutasi Spontan

Mutasi spontan terjadi karena kesalahan acak dalam proses replikasi atau saat pembelahan sel. Frekuensi mut6asi spontan sangat kecil, yaitu 10^-9 – 10 ^-7 . Beberapa penyebab mutasi  yang terjadi secara spontan adalah sebagai berikut.

1). Rekombinasi

Rekombinasi adalah perubahan akibat masuknya gen-gen atau segmen DNA         dari  molekul DNA ( kromosom ) lain ke dalam suatu molekul DNA. Rekombinasi dapat menyebabkan  aberasi kromosom. Jenis rekombinasi yang sering  menyebabkan mutasi adlah rekombinasi homolog.

2). Kesalahan Mitosis dan Meiosis

Kesalahan dakam proses mitosis dan meiosis dapat menyebabkan perubahan jumlah kromosom. Gangguan terjadi ketika kromosom yang telah digandakan  tidak dapat bersipnasis dengan baik. Gangguan lain dapat terjadi saat sitokinesis sehingga sel tidak terbagi menjadi dua sel baru. Akibatnya, kromosom yang telah digandakan tetap bearda dalam satu sel. Artinya, sel tersebut memiliki jumlah kromosom dua kali lipat dari jumlah kromosom awal.

b. Mutasi Akibat Rangsangan dari Luar

Mutasi dapat terjadi karena adanya rangsangan dari luar, baik bersifat alami maupun buatan.

1). Mutasi Alami

Mutasi alami adalah muatsi yang terjadi secara alami. Ciri-ciri mutasi alami adalah pasti, jarang terjadi, dan berlangsung sangat lambat. Kemungkinan terjadinya mutasi alami adlah satu diantara  miliaran kejadian sehingga sangat sulit diamati oleh manusia dalam satu generasi.

Faktor alam penyebab mutasi, antara lain panas, radiasi sinar kosmis, dan radiasi unsure radioaktif alam.

2). Mutasi Buatan

Mutasi buatan adalah mutasi yang disebabkan oleh perangsangan yang dilakukan oleh manusia. Tujuan mutasi tersebut adalah untuk memperoleh genotife baru ataupun penelitian genetika.

3. Mutasi Berdasarkan Fenotipe Mutaan

Jenis mutasi berdasarkan penampakan luar ( fenotipe muatan ) adalah sebagai berikut.

1. Mutasi morfologi, yaitu mutasi yang pengaruhnya dapat dilihat dari peubahan morfologi ( bentuk, ukuran, atau warna ). Misalnya, warna mata putih Droshopila
2. Mutasi letal, yaitu mutasi pada alel yang telah dikenal dan menyebabkan kematian muatan. Misalnya, kematian muatan yang memiliki alel-alel yang berhubungan dengan kelainan darah ( anemia sel darah merah bulan sabit ).
3. Mutasi kondosional, yaitu mutasi yang menyebabkan alel berekspresi pada kondisi tertentu. Pada kondisi normal, kondisi muatan terlihat sama dengan jenis liar ( normal ) yang lain. Misalnya, mutasi kondisionl terhadap suhu yang dialami oleh Drosophila. Drosophila muatan peka terhadap suhu panas dan akan mati pada suhu linkungan 30^o C.
4. Mutasi biokimia, Yitu mutasi yang menybabkan muatan tidak mampu melakukan metaboisme tertentu. Muatan tersebut memiliki alel yang menyebabkan sel kehilangan fungsi biokimia tertentu . Misalnya, mutan mikrob Neurospora yang tidak mampu lagi memproduksi asam amino arginin.
5. Mutasi resistan, yaitu mutasi yang menyebabkan muatan kebal ( resistan ) terhadap bahan penghambat yang biasanya dirasakan oleh makhluk hidup normal. Misalnya, gulma muatan yang tahan terhadap herbisida..

C. Macam-Macam Mutagen

Mutagen ( Agen Mutasi ) adalah bahan yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Mutagen terbagi atas tiga golongan, yaitu mutagen kimia, mutagen fisik, dan mutagen biologi.

1. Mutagen Kimia

Mutagen kimia adalah mutagen berupa bahan-bahan kimia. Bahan kimia tersebut dapat masuk ke dalam replikasi DNA sehingga dapat mengubah struktur basa DNA.

No	Mutagen	Sumber	Keterangan
1	Kafein	Minuman kopi, teh, cokelat, dan limun berkola	Merupakan mutagen lemah pada Drosophila,mutagen letal dan aberasi kromosom pada bakteri, bakteriofage,dan kultur sel manusia
2	Formaldehida	Asap tembakau dan mesin, limbah pabrik tekstil	- Merupakan mutagen pada Drosophila, E.coli, dan jamur Neurospora -   Biasa digunakan sebagai bahan antiapi,dan antikusut bahan tekstil, digunakan pada pabrik resin, kertas, pupuk, desinfektan, dan fungisida
3	Pestisida DDT	Produk insektisida dalam bidang pertanian dan rumah tangga	Merupakan mutagen pada kultur mamalia
4	Kolkisin	Umbi, biji Colchicum autumnale	-Merupakan mutagen abersai kromosom pada sel tumbuhan dan mamalia - Banyak digunakan sebagai obat gondok dan artritis serta bahan eksperimen pertumbuhan sel
5	Antibiotik	Produk Antibiotik	-   Dapat berfungsi sebagai antineoplasma dan penghalang replikasi DNA -   Beberapa jenis antibiotik, seperti azaserine,mitomisin C, streptonigrin,dan fleomisin merupakan mutagen pada Drosophila dan penyebab aberasi kromosom pada kultur leukosit manusia
6	Natrium nitrit dan asam nitrit	Produk bahan pengawet untuk ikan, daging, dan keju	Merupaka mutagen pada bakteri, jamur  dan virus, serta menjadi penghalang replikasi DNA

1. Mutagen Fisik

Mutagen Fisik adalah mutagen berupa bahan fisik. Misalnya, berupa suhu ,sinar ultraviolet ( UV ), sinar X, sinar gamma, partikel a dan b, neutron, dsan radiasi kosmis. Radiasi yang menimbulkan ionisasi dapat menembus bahan, termasuk jaringan hidup, sel, dan menyebabkan ionisasi molekul zat dalam sel sehingga zat-zat tersebut tidak dapat berfungsi secara normal.

1. Mutagen Biologi

Mutagen Biologi adalah mutagen berupa virus dan bakteri. Mutagen biologi dapat menyebabkan kerusakan pada kromosom. Mutagen biologi yang sering menyebabkan mutasi adalah elemen loncat. Elemen loncat adalah rangkaian nukleotida atau DNA yang dapat berpindah tempat .

Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Mutasi pada tingkat kromosomal biasanya disebut aberasi. Mutasi pada gen dapat mengarah pada munculnya alel baru dan menjadi dasar bagi kalangan pendukung evolusi mengenai munculnya variasi-variasi baru pada spesies.

Mutasi terjadi pada frekuensi rendah di alam, biasanya lebih rendah daripada 1:10.000 individu. Mutasi di alam dapat terjadi akibat zat pembangkit mutasi (mutagen, termasuk karsinogen), radiasi surya maupun radioaktif, serta loncatan energi listrik seperti petir.

Individu yang memperlihatkan perubahan sifat (fenotipe) akibat mutasi disebut mutan. Dalam kajian genetik, mutan biasa dibandingkan dengan individu yang tidak mengalami perubahan sifat (individu tipe liar atau "wild type").

Macam-macam Mutasi Berdasarkan Sel yang Bermutasi

Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel somatik. mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya. Mutasi Gametik 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 be sar,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.

Bahan-bahan yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut MUTAGEN. Mutagen dibagi menjadi 3, yaitu:

Mutagen bahan Kimia, 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.

Mutagen bahan fisika, contohnya sinar ultraviolet, sinar radioaktif,dll. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit.

Mutagen bahan biologi, diduga virus dan bakeri dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Bagian virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA-nya.

Macam-macam mutasi berdasarkan bagian yang bermutasi

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 sebagai marker (disebut SNP) untuk mengkaji perubahan yang terjadi pada gen dan dikaitkan dengan perubahan fenotipe yang terjadi.

contoh mutasi gen adalah reaksi asam nitrit dengan adenin menjadi zat hipoxanthine. Zat ini akan menempati tempat adenin asli dan berpasangan dengan sitosin, bukan lagi dengan timin.

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.

Aneuploidi adalah perubahan jumlah n-nya. Aneuploidi dibagi menjadi 2, yaitu: >> Autopoliploidi, yaitu n-nya mengganda sendiri karena kesalahan meiosis. >> Allopoliploidi, yaitu perkawinan atau hibrid antara spesies yang berbeda jumlah set kromosomnya.

Aneusomi adalah perubahan jumlah kromosom. Penyebabnya adalah anafase lag (peristiwa tidak melekatnya beneng-benang spindel ke sentromer) dan non disjunction (gagal berpisah).

Aneusomi pada manusia dapat menyebabkan:

Sindrom Turner, dengan kariotipe (22AA+X0). Jumlah kromosomnya 45 dan kehilangan 1 kromosom kelamin. Penderita Sindrom Turner berjenis kelamin wanita, namun ovumnya tidak berkembang (ovaricular disgenesis).

Sindrom Klinefelter, kariotipe (22 AA+XXY), mengalami trisomik pada kromosom gonosom. Penderita Sindrom Klinefelter berjenis kelamin laki-laki, namun testisnya tidak berkembang (testicular disgenesis) sehingga tidak bisa menghasilkan sperma (aspermia) dan mandul (gynaecomastis) serta payudaranya tumbuh.

Sindrom Jacobs, kariotipe (22AA+XYY), trisomik pada kromosom gonosom. Penderita sindrom ini umumnya berwajah kriminal, suka menusuk-nusuk mata dengan benda tajam, seperti pensil,dll dan juga sering berbuat kriminal. Penelitian di luar negeri mengatakan bahwa sebagian besar orang-orang yang masuk penjara adalah orang-orang yang menderita Sindrom Jacobs.

Sindrom Patau, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada kromosom autosom. kromosom autosomnya mengalami kelainan pada kromosom nomor 13, 14, atau 15.

Sindrom Edward, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada autosom. Autosom mengalami kelainan pada kromosom nomor 16,17, atau 18. Penderita sindrom ini mempunyai tengkorak lonjong, bahu lebar pendek, telinga agak ke bawah dan tidak wajar.

Delesi Terjadi ketika sebuah fragmen kromosom patah dan hilang pada saat pembelahan sel.kromosom tempat fragmen tersebut berasal kemudian akan kehilangan gen-gen tertentu.namun dalam beberapa kasus,frgamen patahan tersebut dapat berikatan dengan kromosom homolog,menghasilkan Duplikasi.Fragmen tersebut juga dapat melekat kembali pada kromosom asalnya dengan arah terbalik,menghasilkan Inversi