Materi Biologi Tentang Mutasi
Simak artikel Mutasi pada makhluk hidup berikut ini !
A. Pengertian Mutasi
Pada kamus besar bahasa Indonesia kata “Mutasi” artinya pemindahan atau perubahan.
Nah pada ilmu biologi, mutasi adalah perubahan yang terjadi mendadak dalam kromosom.
Mutasi itu dapat terjadi pada semua makhluk hidup baik itu pada manusia, hewan maupun tumbuhan.
Di dalam kromosom setiap makhluk hidup, terdapat gen-gen atau DNA. DNA itu adalah bahan atau materi pembawa sifat keturunan.
Kromosom dan DNA terletak di dalam inti sel atau nukleus.
Hal ini bertujuan agar bahan-bahan genetik tersebut baik itu kromosom dan DNA tidak mudah mengalami perubahan, sehingga sifat-sifat suatu organisme dapat diturunkan secara tetap.
Namun, karena sesuatu hal, kadang kala bahan-bahan genetik suatu individu atau organisme mengalami perubahan.
Perubahan yang terjadi pada bahan genetik tersebut yang dinamakan MUTASI.
Perubahan itu berupa perubahan struktur, susunan ataupun jumlah kromosom dan DNA.
Individu atau organisme yang mengalami mutasi disebut MUTAN.
Seringkali perubahan sifat suatu individu tersebut, diwariskan kepada keturunannya melalui pembelahan sel.
Jadi, mutasi pada makhluk hidup itu jarang sekali terjadi, mungkin hanya satu kali dalam setiap seratus ribu replikasi DNA.
Proses terjadinya Mutasi dinamakan MUTAGENESIS.
Ada beberapa alasan, yang menjadikan mutasi itu penting dipelajari:
1. Mutasi dapat menguntungkan, karena jarang terjadi ataupun merugikan organisme/individu yang mengalaminya atau keturunannnya.
2. Mutasi penting bagi para ahli genetika. Misalnya untuk mencari atau membuat suatu varian atau mutan yang tidak mampu melakukan suatu proses
3. Mutasi penting sebagai sumber utama variasi genetik yang menyebabkan perubahan secara evolusi
B. Macam-Macam Mutasi
Mutasi apa saja yang terjadi pada makhluk hidup? Ada beberapa macam kriteria pengelompokan mutasi yaitu antara lain:
1. Berdasarkan jenis sel yang mengalami, mutasi dibedakan menjadi dua jenis yaitu mutasi somatik dan mutasi germinal.
a. Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel tubuh (somatik) selama proses pembelahan sel.
Sel-sel somatik adalah sel-sel yang terlibat dalam proses pertumbuhan, perbaikan, dan pemeliharaan tubuh organisme.
Organisme yang mengalami mutasi somatik itu adalah organisme multiseluler, seperti tumbuhan, hewan, termasuk manusia.
Mutasi somatik kurang memiliki arti genetik. Artinya tidak akan diwariskan kepada keturunannya. Contohnya: kanker.
Kanker kulit merupakan akibat dari pembelahan dan pertumbuhan sel-sel lapisan basalyang tidak terkendali.
Sel-sel abnormal tersebut kemudian dapat menyebar dan menginvasi bagian-bagian tubuh lainnya. Karena hanya terjadi pada sel-sel kulit, mutasi itu tidak diwariskan kepada generasi berikutnya.
b. Mutasi germinal adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel kelamin (gamet).
Mutasi germinal mengakibatkan perubahan genetik pada gamet. Suatu mutasi pada gamet mengakibatkan kelainan genetik. Misalnya hemofilia.
Hemofilia adalah Kelainan pembekuan darah yang diturunkan dari ibu ke anak laki-laki. Orang dengan penyakit ini akan cenderung dengan mudah mengalami pendarahan yang sulit dihentikan.
Kelainan genetik dapat diwariskan kepada generasi berikutnya karena terjadi pada sel-sel yang berperan dalam pembentukan keturunan.
Mutasi germinal akan mempengaruhi semua individu yang berkembang dari zigot.
Macam-macam mutasi yang berikut adalah, berdasarkan cara terjadinya.
2. Berdasarkan cara terjadinya, mutasi ini dikelompokan menjadi mutasi alami dan mutasi buatan.
1. Mutasi Alami.
Mutasi alami adalah mutasi yang terjadi akibat proses duplikasi atau replikasi DNA. Mutasi alami juga disebut mutasi spontan.
Mutasi alami berlangsung sangat lambat dan jarang terjadi, karena berlangsung sekitar satu kali dalam satu juta hingga satu miliar pembelahan sel.
Hal ini berhubungan erat dengan tingkat penyebab mutasi yang ada di lingkungan.
Pada mutasi alami, urutan DNA, dapat berubah karena kesalahan replikasi DNA.
Salah satu bentuk kesalahan tersebut adalah substitusi satu basa nitrogen yaitu adenin atau guanin dengan yang lainnya yaitu sitosin atau timin.
Ada beberapa faktor yang dapat memicu terjadinya mutasi alami yaitu:
1. Sinar kosmik dari matahari atau dari luar angkasa
2. Sinar ultraviolet matahari
3. Bahan-bahan radioaktif, dan
4. Bahan-bahan kimia
Tetapi, kemungkinan terjadinya sangat kecil.
Mutasi alami merupakan salah satu faktor penting yang memberi peluang terjadinya proses evolusi biologi.
2. Mutasi Buatan.
Mutasi buatan adalah peristiwa perubahan materi genetik makhluk hidup yang sengaja dilakukan oleh manusia dengan tujuan tertentu.
Mutasi buatan biasanya dilakukan dengan cara memberikan agen penyebab mutasi atau mutagen.
Mutagen tersebut dapat berupa bahan-bahan kimia atau bermacam-macam bentuk radiasi.
Sebutan lain untuk mutasi buatan adalah mutasi induksi.
Dibandingkan dengan mutasi alami, mutasi buatan laju induksinya lebih tinggi. Pada mutasi induksi, urutan DNA berubah sebagai akibat terpapar oleh mutagen.
3. Macam-macam mutasi yang berikut adalah berdasarkan perubahan pada bahan genetiknya.
Mutasi ini dibedakan menjadi mutasi gen atau mutasi DNA dan mutasi kromosom.
Mutasi gen menyebabkan perubahan ciri atau sifat individu, tetapi tidak menyebakan perubahan jumlah atau struktur kromosom.
Sedangkan mutasi kromosom menyebabkan perubahan jumlah atau struktur kromosom suatu individu yang berujung pada perubahan ciri atau sifat individu tersebut.
1. Mutasi Gen
Mutasi gen disebut juga mutasi titik, yaitu perubahan urutan satu atau dua pasang basa pada DNA yang menyusun gen.
DNA merupakan polimer nukleotida. Satu nukleotida tersusun atas tiga komponen, yaitu, deoksiribosa, gugus fosfat dan basa nitrogen.
Basa nitrogen ada dua jenis yaitu basa purin dan pirimidin.
Basa purin tersusun atas adenin yang disimbolkan dengan huruf A dan guanin yang disimbolkan dengan huruf G, sedangkan basa pirimidin tersusun oleh sitosin yang disimbolkan dengan huruf C dan timin disimbolkan dengan huruf T.
Di dalam molekul DNA, adenin selalu berpasangan dengan timin, sedangkan sitosin selalu berpasangan dengan guanin.
Mutasi gen terjadi selama proses translasi ataupun transkripsi pada saat sintesis protein.
Mutasi gen atau perubahan urutan nukleotida mungkin mengakibatkan tidak aktif atau tidak terbentuknya protein penting.
Ada dua tipe mutasi gen yaitu substitusi basa dan mutasi pergeseran rangka.
1. Substitusi basa.
Mutasi gen tipe ini merupakan mutasi gen yang paling sering terjadi.
Pada tipe ini, suatu nukleotida digantikan atau ditukar dengan nukleotida yang lain, dan hal itu akan mempengaruhi asam amino yang disintesis.
Berdasarkan perubahan nukleotidanya, substitusi basa dibedakan menjadi transisi dan transversi.
Transisi merupakan substitusi atau pertukaran antar basa sejenis.
Misalnya, antara purin dan purin atau antara pirimidin dan pirimidin.
Sementara, transversi merupakan pertukaran antar basa nitrogen yang tidak sejenis, misalnya antara purin dan pirimidin, atau sebaliknya.
Selain itu, secara fungsional, substitusi basa juga dapat dibedakan menjadi mutasi bisu, mutasi salah arti dan mutasi tak bermakna.
Mutasi bisu merupakan perubahan urutan nukleotida pada kodon triplet yang tidak mengubah asam amino.
Yang berikut, mutasi salah arti. Mutasi salah arti adalah perubahan urutan basa nukleotida DNA yang menghasilkan perubahan pada mRNA yang menerjemahkannya menjadi asam amino yang berbeda.
Yang berikut, mutasi tidak bermakna. Mutasi tidak bermakna adalah mutasi yang menggantikan suatu kodon untuk suatu asam amino dengan satu atau tiga kodon, "stop" atau stop kodon.
Yang kedua adalah mutasi pergeseran rangka.
Mutasi pergeseran rangka terjadi apabila ada penambahan, adisi/inersi atau pengurangan (delesi) satu atau beberapa pasangan basa dari satu kodon.
Akibatnya, terjadi perubahan atau pergeseran kodon saat dibaca selama proses translasi.
Pada mutasi pergeseran rangka tipe inersi, terjadi penambahan nukleotida dalam potongan DNA yang mempengaruhi seluruh asam amino.
Sedangkan, pada mutasi pergeseran rangka tipe delesi, terjadi kehilangan atau pengurangan nukleotida tertentu yang mempengaruhi pengodean atau penyandian suatu protein yang menggunakan potongan DNA.
2. Mutasi Kromosom
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, mutasi kromosom adalah perubahan yang terjadi pada kromosom yang meliputi perubahan struktur ataupun perubahan jumlah kromosom.
Dalam mutasi kromosom, banyak gen yang mengalami perubahan.
Hal itu disebabkan karena selama mutasi kromosom, terjadi kerusakan ataupun hilangnya bagian-bagian kromosom.
Mutasi kromosom terjadi selama proses pindah silang pada saat mitosis ataupun meiosis.
Ada beberapa cara yang dapat mengubah struktur dasar kromosom, yaitu antara lain: delesi, duplikasi, inversi, dan translokasi.
Yang pertama, delesi. Delesi kromosom merupakan hilangnya sebagian segmen kromosom karena patah. Akibatnya, kromosom kehilangan gen-gen tertentu.
Yang kedua adalah duplikasi. Duplikasi adalah peristiwa sebagian segmen kromosom mengalami penggandaan. Akibatnya, dalam satu kromosomakan terdapat lebih dari satu segmen, dengan gen-gen yang sama.
Yang ketiga adalah Inversi. Inversi merupakan peristiwa pembalikan sebagian segmen kromosom sehingga menyebabkan lokus suatu gen.
Inversi terjadi karena kromosom mengalami patah di dua tempat yang diikuti dengan penyisipan kembali bagian kromosom yang patah, tetapi dalam keadaan terbalik.
Yang berikut, translokasi. Translokasi terjadi jika patahan segmen suatu kromosom lain yang bukan homolognya. Peristiwa tersebut terjadi selama meiosis I.
Yang terakhir adalah, mutasi kromoson yang terjadi sebagai akibat perubahan jumlah kromosom.
Pada umumnya, organisme berkembang biak secara seksual, memiliki kromosom haploid di dalam sel-sel kelamin dan diploid di dalam sel-sel tubuhnya.
Perubahan jumlah kromosom dapat berupa euploidi dan aneuploidi.
Euploidi meliputi perubahan seperangkat genom atau seluruh set kromosom sehingga jumlahnya merupakan kelipatan set kromosom haploidnya.
Umumnya, organisme eukariota memiliki jumlah kromosom haploid dalam sel-sel kelamin atau gametnya, tetapi pada saat terjadinya fertilisasi terbentuk jumlah kromosom diploid.
Organisme euploidi dibedakan menjadi monoploid, diploid, triploid, tetraploid dan poliploid.
Monoploid artinya, di dalam sel-sel tubuh organisme, hanya terdapat satu genom atau satu set kromosom.
Diploid artinya, di dalam sel-sel tubuh terdapat dua padang genom,
Triploid artinya, di dalam sel-sel tubuh terdapat tiga set genom
Tetraploid artinya, tertapat empat set kromosom,
Dan, poliploid artinya tertapat lima pasang genom.
Yang berikut adalah, aneploidi.
Aneploidi adalah perubahan jumlah kromosom dalam satu perangkat atau satu genom kromosom.
Akibatnya, jumlah kromosom menjadi tidak seimbang karena satu set kromosom dapat memiliki kromosom yang lebih banyak atau lebih sedikit dari pada set kromosom lainnya.
Umumnya, aneploidi disebakan oleh gagal berpisah selama proses meiosis.
Ada beberapa bentuk aneuploidi yaitu antara lain; nulisomi, monosomi, trisomi dan tetrasomi.
Akhiran –somi menunjukkan kromosom yang mendapat kelebihan ataupun kekurangan kromosom.
Jadi, nulisomi merupakan sel-sel tubuh suatu organisme di-ploid kehilangan satu pasang kromosom homolognya sehingga jumlah kromosomnya 2n-n.
Yang berikut adalah, monosomi, artinya kehilangan satu kromosom dari satu set kromosom homolog (2n-1).
Sementara pada Trisomi, terjadi kelebihan satu kromosom sejenis sehingga jumlah kromosomnyaadalah 2n+1.
Kalau Tetrasomi, keadaan kelebihan dua kromosom sejenis atau homolog (2n+2)
C. Penyebab Mutasi
Bahan-bahan atau proses yang menyebabkan atau meningkatkan laju terjadinya mutasi dinamakan mutagen. Berdasarkan sifat-sifatnya, mutagen digolongkan menjadi mutagen kimia, mutagen fisika, dan mutagen biologis.
1. Mutagen Kimia
Beberapa mutagen kimia menyebabkan mutagen dengan mekanisme yang mirip dengan mutasi yang terjadi secara spontan. Sementara itu, yang lain memiliki pengaruh seperti radiasi. Berdasarkan cara kerjanya, mutagen kimia dibedakan menjadi analog basa, bahan-bahan kimia mengubah struktur dan komponen pasangan basa, serta agen mengubah struktur DNA.
a. Analog Basa
Bahan-bahan kimia jenis ini secara struktural menyerupai purin dan pirimidin serta bergabung dalam DNA menggantikan basa nitrogen normal sekama proses replikasi DNA. Contoh analog basa adalah broumorasil dan aminopurin.
Broumurasil adalah suatu senyawa yang menyerupai timin (T) dan akan bergabung dengan DNA serta berpasangan dengan adenin (A) seperti halnya timin.
Aminopurin merupakan suatu senyawa yang menyerupai adenin (A) dan akan berpasangan dengan timin (T) atau sitosin (C) sehingga menyebabkan transisi A:T menjadi G:C atau G:C menjadi A:T. Analog basa tidak memiliki ikatan hidrogen yang merupakan komponen basa nitrogen alami.
b. Bahan-Bahan Kimia Pengubah Struktur Dan Komponen Pasangan Basa.
Ada banyak mutagen kimia jenis ini, beberapa diantaranya, adalah asam nitrit (HNO2) dan nitrosoguanidin. Keduanya menyebabkan modifikasi kimiawi basa purin dan primidin dengan mengubah komponen ikatan hidrogennya.
Asam nitrit terbentuk dari pencernaan nitrit (pengawet /preservatif ) dalam makanan. Asam nitrit mengubah sitosin (C) menjadi urasil (U) yang kemudian membentuk ikatan hidrogen dengan adenin (A) bukan guanin (G).
c. Agen Pengubah Struktur DNA
Bahan-bahan kimia jenis ini meliputi NAAAF, psoralen, dan peroksida. NAAAF adalah molekul besar yang berikatan pada basa-basa dalam DNA dan menyebabkan basa-basa tidak dapat disandi atau dikode.
Psoralen merupakan agen yang menyebabkan benang-benang DNA mengalami persilangan. Psoralen terdapat pada beberapa jenis sayuran dan digunakan untuk kulit yang mengalami psoriaris dan gangguan kulit lainnya.
Peroksida merupakan bahan kimia yang menyebabkan benang DNA putus. Peroksida, misalnya benzoil peroksida, biasanya terdapat pada bahan-bahan kosmetik penghilang jerawat.
2. Mutagen Fisika
Mutagen fisika umumnya berupa radiasi. Beberapa jenis radiasi yang berperan sebagai mutagen, antara lain radiasi ultraviolet dan radiasi pengion.
a. Radiasi Ultravioler (UV)
Bagian ultraviolet (UV) spektrum cahaya meliputi semua radiasi dengan panjang gelombang 100 nm hingga 400 nm. Sinar ultraviolet memiliki panjang gelombang dan energi yang rendah. Sinar UV dapat berperan sebagai mikrobisida (sesuatu yang dapat membunuh kuman atau bakteri ).
Panjang gelombang sinar UV yang paling besar aktifitas krobisidanya terletak pada kisaran 260-270 nm. Pada kisaran tersebut, sinar UV diserap oleh asam nukleat. Radiasi UV berenergi rendah sehingga tidak mampu membentuk ion (non-ionizing).
Sinar UV diserap oleh DNA dan menyebabkan basa primidin, yaitu dua timin, yang berdekatan dalam satu benang DNA membentuk ikatan kovalen bersama. Akibatnya, benang DNA yang mengandung ikatan kovalen antar timin itu menjadi kaku dan tertekuk sehingga menggangu proses replikasi DNA. Pada bakteri, yang paling kerusakan DNA melalui sistem perbaikannya sendiri.
b. Radiasi Pengion
Radiasi pengion, seperti sinar-X dan sinar gamma, memiliki lebih banyak energi dan kekuatan penetrasi dibandingkan radiasi UV. Radiasi pengion menguraikan air dan molekul-molekul lainnya untuk membentuk radikal-radikal (fragmen-fragmen molekul yang tidak berpasangan) yang dapatme mutuskan benang-benang DNA dan mengubah basa-basa purin serta primidin.
Radiasi pengion menghasilkan kerusakan sel-sel dan organisme, terutama berhubungan dengan pembentukan radikal-radikal bebas air (hidroksi atau radikal OH) radikal-radikal bebas memiliki elektron-elektron yang tidak berpasangan dan secara kimiawi sangat reaksi serta akan berinteraksi dengan DNA, protein, dan lemak didalam membran sel.
Sinar-X menyebabkan kerusakan DNA dan protein yang mengakibatkan organela sel, terhambatnya pembelahan sel, serta menyebabkan kematian sel. Tingkat kepatahan efek radiasi pengion bergantung pada dosis yang diterima.
Efek radiasi pengion pada DNA, antara lain pemutusan satu atau dua benang DNA (mendorong tidak teraturnya kromosom, delesi, hilangnya kromosom, dan kematian jika tidak diperbaiki ), Kerusakan pada (hilangnya ) basa-basa nitrogen (mutasi), serta persilangan DNApada DNA itu sendiri atau protei-protein.
Efek genetik radiasi pengion pertama kali dilaporkan pada tahun 1972 pada Drosopbila oleh Muller dan tahun 1928 pada tanaman (barley)oleh Stadler. Keduannya menunjukan bahwa mutasi induksi disebabkan oleh sinar-X.
3. Mutagen Biologis
Mutagen biologis umumnya berupa bahan genetik, yaitu asam nukleat. Bahan itu dibawah oleh virus atau bakteri. Bahan genetik yang dibawah oleh virus atau bakteri tersebut memiliki kemampuan untuk mengubah kondisi DNA sel suatu organisme sehingga terjadi mutasi.
Contoh virus yang memiliki kemampuan menyebabkan mutasi adalah bakteriofag, human papillomavirus (HIV ), virus rubella, cytomegalovirus, dan virus hepatitis. Adapun contoh bakteri yang memiliki kemampuan menyebabkan mutasi adalah agrobacterium dan helicobacter pylori. Bakteri agrobacterium dapat menyebabkan tumor pada tumbuhan tertentu.
Efek mutagenik yang ditimbulkan oleh bakteriofag terutama berkaitan dengan integrasi DNA bakteriofag yang berakibat pada pemutusan dan delesi DNA inang. Mutagenesis bakteriofag dapat terjadi karena kerusakan DNA akibat pemutusan dan delesi yang mungkin timbul oleh efek nukleases atau karena ganguan perbaikan DNA.
D. Dampak Mutasi
1. Resistansi Antibiotik Pada Bakteri
Mutasi pada bakteri sering kali menghasilkan resistansi (kekebalan) terhadap obat-obatan antibiotik. Sel-sel bakteri bereproduksi sangat cepat, yaitu, sekitar satu kali setiap 20 menit. Suatu mutasi, bahkan jika itu jarang terjadi, dapat muncul dalam populasi bakteri yang sangat besar.
Jika sesuatu populasi bakteri,mengandung satu atau dua mutan yang resistan terhadap antibiotik tertentu, bakteri yang tidak resistan akan mati, tetapi mutan yang resistan terhadap antibiotik akan bertahan hidup.
Gen-gen mutan diwariskan dengan cara yang sama dengan gen-gen normal sehingga pada saat bakteri mutan yang bertahan hidup melakukan reproduksi, semua keturunannya juga akan bersifat resistan terhadap antibiotik.
2. Terbentuknya Produsen Antibiotik Yang Lebih Efektif
Melalui proses mutasi, kapan dan mikroba dapat diubah menjadi produsen bahan -bahan berguna, misalnya antibiotik yang lebih efektif. Setelah terpapar mutagen, mikroba dan kapang dengan sifat -sifat yang diinginkan diseleksi serta dikembangbiakkan, proses tersebut mudah, murah, dan hampir selalu berhasil.
Antibiotik pinisilin dihasilkan oleh kapang penicillium cbrysogenum untuk membunuh kompetitor (pesaing), yaitu beberapa jenis bakteri. Kapang tersebut secara alami tumbuh dipermukaan buah.
Pemaparan kapang tersebut terhadap mutagen, seperti gas mustad dan radiasi gamma, secara berulang kali dalam kondisi lingkungan yang terkontrol menghasilkan strain kapang p.cbrysogenum baru yang membentuk lebih banyak penisilin daripada tipe aslinya. Dengan menyeleksi dan menumbuhkan strain-strain tersebut, dimungkinkan untuk memperoleh penisilin yang lebih banyak dan biaya produksi jauh lebih murah.
3. Resistansi Sel Sabit Terhadap Malaria
Alel sel sabit menyebabkan sel darah merah yang normalnya berbentuk bulat bikonkaf menjadi berbentuk sabit. Pengaruh alel tersebut bergantung pada apakah seseorang memiliki satu atau dua alel sel sabit. Jika seseorang memiliki dua alel, umumnya akan berakibat fatal. Namun, jika hanya ada satu alel, orang tersebut memiliki sel-sel darah merah berbentuk sabit.
Secara umum, hal itu merupakan satu mutasi yang tidak diinginkan karna sel-sel sabit kurang efisien dibandingkan sel-sel darah merah normal. Di daerah yang terjangkit malaria, mutasi tersebut merupakan suatu keuntungan karena orang-orang dengan sel-sel darah berbentuk sabit lebih sedikit yang tertular malaria dari nyamuk.
4. Meningkatkan Keanekaragaman Genetik
Mutasi merupakan suatu cara untuk memasukan alel -alel baru kedalam suatu populasi. Itu berarti mutasi meningkatkan keanekaragaman genetik suatu populasi. Keanekaragaman genetik sangat penting bagi proses evolusi dan pembentukan spesies baru.
Teka-Teki Silang Tentang Mutasi Kelas XII
Penulis: Martha Paol Nabu
Posting Komentar untuk "Materi Biologi Tentang Mutasi"