09
M TO ATER P L ID EV AN EL LAT - X IH II S AN MA SB
MP
BIOLOGI
TN
SESI 9 MUTASI Istilah mutasi pertama kali dikemukakan oleh Hugo de Vries (Belanda) dalam bukunya yang berjudul The Mutation Theory pada tahun 1901. Istilah mutasi digunakan untuk mengemukakan adanya perubahan fenotip pada bunga Oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Perubahan fenotip tersebut disebabkan oleh perubahan gen. Jadi mutasi merupakan perubahan informasi genetik yang terjadi dalam organisme. Individu yang mengalami mutasi disebut mutan. Zat penyebab mutasi disebut mutagen. A. Klasifikasi Mutasi Mutasi dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran, asal/penyebab, besarnya efek fenotip, arah dan tipe sel yang bermutasi. a. Ukuran
Berdasarkan ukuran mutasi dibedakan atas mutasi titik dan mutasi besar.
1.
Mutasi titik/mutasi butir/mutasi gen (point mutation) Perubahan pada segmen DNA yang sangat kecil, umumnya melibatkan satu nukleotida atau pasangan nukleotida. Beberapa mutasi gen menyebabkan berubahnya DNA yang ditranskripsikan. Mutasi DNA dapat terjadi karena substitusi basa N, delesi, dan insersi.
1
1)
2)
Substitusi (Substitution Mutation) Pertukaran basa nitrogen ada dua jenis: • Transisi, pertukaran basa nitrogen Purin oleh Purin lainnya (A ⇆ G) atau basa nitrogen Pirimidin oleh Pirimidin lainnya (S ⇆ T/U). • Transversi, pertukaran basa nitrogen Purin (A/G) oleh basa nitrogen Pirimidin (S/T,U) atau sebaliknya. Delesi yaitu hilangnya basa nitrogen pada daerah tertentu.
3)
Insersi/Adisi yaitu bertambahnya basa nitrogen pada daerah tertentu.
Macam-macam mutasi gen:
•
Mutasi diam (same sense/silent mutation) Terjadi perubahan basa N atau kodon tetapi tidak menyebabkan perubahan asam amino yang dibentuk. Misalnya: CUA menjadi CUG atau CUC yang sama-sama mengkodekan leusin.
•
Mutasi tak bermakna (nonsense mutation) Pemendekan produk protein yang disebabkan perubahan kodon asam amino menjadi sinyal terminasi (stop kodon). Umumnya mutasi nonsense mengarah pada protein yang tidak berfungsi. Misalnya: UUA (leusin) menjadi UAA (kodon stop).
•
Mutasi salah makna (missense mutation) Perubahan basa N yang menyebabkan asam amino yang terbentuk berubah. Misalnya kodon CAU (histidin) berubah menjadi CAG (glutamin).
Pola perubahan susunan basa nitrogen tersebut ada beberapa bentuk antara lain:
2.
•
Mutasi pergeseran kerangka baca (Frame Shift Mutation) Pergeseran kerangka baca dapat terjadi karena delesi atau insersi yang dapat menimbulkan missense atau nonsense.
•
Mutasi ganda tiga (Triplet Mutation) Bertambahnya atau hilangnya tiga basa nitrogen secara berurutan.
Mutasi besar (Gross mutation)/Mutasi kromosom (Aberasi) Perubahan yang melibatkan lebih dari 1 pasang nukleotida, dapat melibatkan seluruh gen, seluruh kromosom atau perangkat kromosom.
2
1)
Perubahan seluruh set koromosom (euploidi)
Adalah perubahan pada jumlah n-nya (ploidi) sehingga pasangan kromosom sel somatis berubah dari 2n (diploid) menjadi n (haploid); 3n (triploid); 4n (tetraploid) dan sebagainya. Individu yang memiliki set kromosom 3n atau lebih disebut poliploid.
•
Autopoliploid, yaitu genom mengganda sendiri, terjadi karena peristiwa gagal berpisah saat meiosis.
•
Allopoliploidi : terjadi karena perkawinan antar spesies dengan genom yang berbeda tanpa diikuti reduksi kromosom saat meiosis. Contoh pada buah pisang (Musa paradisiaca) merupakan hasil persilangan dari Musa abuminata dan Musa balbisiana sehingga dihasilkan varietas pisang triploid seperti pisang kepok, pisang raja, dan pisang ambon.
Tumbuhan poliploid lain yang sering dijumpai pada tomat, apel, jeruk, semangka yang berbuah lebih besar dan tanpa biji, namun tumbuhan tersebut tidak dapat melakukan perkembangbiakan generatif.
2)
Perubahan pergandaan satu atau beberapa kromosom (aneuploidi)
Mutasi kromosom ini tidak melibatkan seluruh genom, tetapi hanya terjadi pada salah satu kromosom dari genom.
Macam-macam aneusomi:
• • • •
monosomik (2n - 1); yaitu mutasi karena kekurangan 1 kromosom nulisomik (2n - 2); yaitu karena kekurangan dua kromosom trisomik (2n + 1); mutasi karena kelebihan satu kromosom tetrasomik (2n + 2); mutasi karena kelebihan dua kromosom
3)
Perubahan Struktur Kromosom/Kerusakan kromosom
Kerusakan terjadi karena perubahan jumlah, letak, atau susunan gen-gen di dalam kromosom yang disebut aberasi. Aberasi dapat dibedakan menjadi:
• • • • •
Delesi/defisiensi: karena kekurangan/hilangnya segmen kromosom karena patah. Duplikasi: mutasi karena menggandanya segmen kromosom. Translokasi: pertukaran segmen kromosom ke kromosom non homolog. Fusi: peristiwa dimana ada dua kromosom menggabung menjadi satu kromosom. Inversi: perubahan urutan letak gen dalam suatu kromosom, karena selama meiosis kromosom berpilin dan terjadi kiasma. Katenasi: mutasi yang terjadi karena ada dua ujung kromosom yang bergabung berbentuk seperti cincin.
•
b.
Asal/Penyebab
1.
Mutasi spontan/mutasi alam Mutasi yang penyebabnya tidak diketahui. Mutasi ini terjadi di alam secara spontan (alami) dan jarang terjadi, sering disebut mutasi latar belakang. Contoh mutagen alam adalah sinar kosmis, radio aktif alam dan sinar ultra violet.
3
2.
Mutasi induksi/mutasi buatan Mutasi yang terjadi karena pengaruh lingkungan abnormal atau oleh adanya campur tangan manusia dengan menggunakan radiasi pengion, radiasi bukan pengion, mutagen kimia atau mutagen lainnya.
c.
Besarnya Efek Fenotip
1.
Perubahan pada laju mutasi Beberapa alel hanya dapat dibedakan oleh frekuensi mutasinya.
2.
Mutasi yang mempengaruhi daya hidup. • • •
Subvital Daya hidup lebih besar dari 10% tetapi lebih kecil dari 100% dibandingkan dengan tipe liar. Semiletal Menyebabkan kematian lebih dari 90 % tetapi kurang dari 100%. Letal Mematikan semua individu sebelum dewasa.
d.
Arah
1.
Mutasi maju (forward mutations) Menimbulkan suatu fenotip dari tipe liar (normal) ke fenotip abnormal.
2.
Mutasi balik/surut (back mutations) Menghasilkan suatu perubahan dari fenotip abnormal ke tipe liar (normal).
e. Tipe Sel 1.
Mutasi Somatik Terjadi pada sel-sel tubuh (sel soma), menghasilkan mutan yang tidak diwariskan kepada keturunannya.
2.
Mutasi Gametik/Germinal Terjadi pada sel-sel kelamin, menghasilkan suatu perubahan yang dapat diwariskan kepada keturunannya.
B.
Mutagen Mutagen adalah faktor fisik (radiasi, suhu), faktor kimia dan lain-lain yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi.
4
a.
Bahan fisika Sinar-sinar alfa, beta, gamma atau sinar X, radiasi sinar ultaviolet, panas. Bahan-bahan radioaktif seperti uranium, radium dan lain-lain adalah unsur radioaktif yang dapat mengakibatkan kelainan atau cacat/penyakit. Musibah Chernobyl menyebabkan ribuan orang menderita kanker di Eropa. Penggunaan bom radioaktif di Hiroshima dan Nagasaki menyebabkan terbentuknya kelapa poliploid.
b.
Mutagen kimia Substansi-substansi kimiawi yang meningkatkan mutabilitas gen seperti akridin (zat pewarna buatan), asam nitrit, gas mustard (ditemukan oleh C. Auerbach dan Robson) dan agen alkilase lainnya seperti dimetil, dimetilsulfat, dapat memberikan gugus alkil yang bereaksi dengan gugus fosfat dari ADN sehingga mengganggu replikasi. Formaldehid dapat menyebabkan mutasi jika masuk melalui makanan, Hidrosil amino (NH2OH): Kolkisin dan zat digitonin dapat menghambat pembentukan benang spindel dari mikrotubulus, sehingga pada anafase pergerakan kromatid ke kutub sel terhambat, menyebabkan terbentuknya individu poliploid. Zat kimia lain yang juga bersifat mutagen: pestisida, DDT, gas metan, natrium nitrat, nikotin dan lain-lain.
c.
Mutagen biologis Virus melalui asam nukleat yang dimilikinya dapat menyebabkan mutasi. Teknik penyisipan DNA bakteri merupakan cara yang banyak digunakan dalam rekayasa genetik. Selain Virus, bakteri diduga juga dapat menyebabkan mutasi.
C.
Mutasi Pada Manusia Di bawah ini merupakan mutasi pada manusia yang umumnya terjadi karena gagal berpisah saat meiosis sehingga terjadi perubahan pergandaan (aneusomi).
a. Sindrom Turner
Ditemukan oleh H. Turner tahun 1938. Ciri- ciri: • kariotip: 44A+XO (kekurangan 1 kromosom X) • berjenis kelamin wanita tetapi ovariumnya tidak tumbuh • tinggi badan cenderung pendek • kedua puting susu jaraknya melebar • bentuk kaki X • I.Q. rendah
b. Sindrom Klinefelter
Ditemukan oleh H.F. Klinefelter tahun 1942.
5
Ciri-ciri: • kariotip: 44A + XXY • kelebihan kromosom X: XXY, XXXY atau XXXXY • berjenis kelamin pria, tetapi testes tidak tumbuh dan tidak menghasilkan sperma • buah dada membesar, pinggul melebar, dan bahu sempit seperti perempuan • IQ rendah
c. Sindrom Jacob/Supermale
Ditemukan oleh P.A. Jacobs tahun 1965. Ciri-ciri: • kariotip: 44A + XYY (kelebihan 1 gonosom Y) • pria berperawakan tinggi • bersifat anti sosial, agresif, kriminal
d. Sindrom Down
Ditemukan oleh Longdon Down tahun 1966. Ciri-ciri: • kariotip: 45A + XX, +21 atau 45A + XY, +21 (berkelamin wanita atau pria) • trisomi autosom yaitu kromosom nomor 21 • disebut mongolisme karena bermata sipit, miring ke samping • kaki pendek, lidah menjulur, air liur selalu menetes. • I.Q. rendah ( ± 40)
e. Sindrom Edwards
Ditemukan oleh John Hilton Edwards tahun 1960. Ciri-ciri: • kariotip: 45A + XX/XY,+16/+17/+18 • trisomi autosom nomor 16 atau 17 atau 18 • tengkorak lonjong, dada pendek dan lebar, telinga rendah • kelainan jantung dan organ dalam lainnya • umumnya janin dengan sindrom ini meninggal dalam kandungan
f. Sindrom Patau
6
Ditemukan oleh Klaus Patau tahun 1960.
Ciri-ciri : • kariotip: 45A + XX/XY,+13/+14/+15 • trisomi autosom nomor 13 atau 14 atau 15 • mikrosefalus, polidaktili, bibir sumbing • cacat jantung, otot lemah • umumnya bertahan beberapa hari atau beberapa minggu setelah dilahirkan
LATIHAN SOAL 1.
Perubahan struktur DNA merupakan penyebab terjadinya .... A. mutasi kromosom B. mutasi gen C. mutasi induksi D. mutasi spontan E. mutasi besar
2.
Jika rantai sense DNA mengandung basa nitrogen TAS GAS TTS ASA mengalami mutasi transisi pada seluruh basa sitosinnya, maka mRNA yang terbentuk adalah .... A. ATG STG AAG TST B. AUG SUG AAG USU C. TAS GAS TTS AGA D. TAT GAT TTT ATA E. ATA STA AAA GAT
3.
Penderita sickle–cell anemia merupakan akibat mutasi gen karena adanya .... A. duplikasi B. substitusi C. translokasi D. delesi E. inversi
4.
Terdapat kelainan-kelainan pada tubuh manusia sebagai berikut. 1. sindrom Down 4. kanker rahim 2. kanker kulit 5. leukemia 3. sindrom Turner 6. wanita super
Kelainan yang disebabkan oleh mutasi gen terdapat pada nomor .... A. 1, 2, dan 3 B. 1, 3, dan 5 C. 2, 3, dan 4 D. 2, 4, dan 5 E. 2, 5, dan 6
7
5.
Sindrom Down terjadi karena peristiwa .... A. monosomi B. nulisomi C. trisomi D. tetrasomi E. poliploidi
6.
Penderita sindrom Turner memiliki jumlah kromosom ... buah. A. 44 D. 48 B. 45 E. 49 C. 46
7.
Berikut ini ciri-ciri penderita aneusomik. 1. Wanita tetapi memperlihatkan ciri-ciri sebagai lelaki 2. Laki-laki tetapi memperlihatkan ciri-ciri sebagai wanita 3. Bersifat kasar dan agresif 4. Kelamin primer menyusut dan steril 5. Payudara tidak tumbuh 6. Payudara membesar dan tubuh tinggi Ciri-ciri penderita sindrom Klinefelter yaitu .... A. 1, 3, dan 5 B. 1, 4, dan 6 C. 2, 3, dan 6 D. 2, 4, dan 6 E. 3, 4, dan 6
8.
Telah terjadi perubahan struktur kromosom sebagai berikut.
1 2
3 S
4
5
6 7
Normal
Mutasi semacam ini disebut .... A. translokasi heterozigot B. translokasi resiprok C. inversi perisentrik D. inversi parasentrik E. duplikasi
8
8
1 4
3
2 S
5 Mutan
6
7 8
9.
Penggandaan kromosom nomor 21 menyebabkan seseorang menderita kelainan .... A. leukemia B. sickle–cell anemia C. sindrom Down D. sindrom Turner E sindrom Klinefelter
10. Suatu organisme kehilangan satu pasang kromosomnya. Organisme tersebut mengalami mutasi yang disebut .... A. monosomi B. nulisomi C. trisomi D. aneusomi E. tetrasomi
9
