Mutasi kromosom

Mutasi kromosom disebut aberasi kromosom. Mutasi kromosom dibagi menjadi dua macam yaitu perubahan struktur kromosom dan perubahan jumlah kromosom.Perubahan struktur kromosom yang merupakan mutasi kromosom dapat berupa perubahan jumlah gen dan perubahan lokasi gen. Perubahan jumlah gen terjadi karena delesi dan duplikasi, sedangkan perubahan lokasi gen terjadi karena inversi dan traslokasi. Delesi peristiwa delesi atau hilangnya suatu segmen kromosom dari suatu kromosom. Pada inversi letak suatu segmen kromosom menjadi terbalik, sedangkan pada translokasi letak suatu segmen kromosom berubah karena berpindah. Terjadinya perubahan jumlah kromosom diakibatkan oleh fusi sentrik ( centre fusion), fisi sentrik (centre fission) ,aneuploidi, serta monoploidi. Pada fusi sentrik , dua kromosom non homolog bergabung menjadi satu, sedangkan fisi sentrik satu kromosom terpisah menjadi dua kromosom. Pada aneuploidi , satu atau lebih dari satu kromosom pada suatu pasang kromosom hilang atau bertambah, sedangkan pada monoploidi jumlah perangkat kromosom hanya satu dan poliploidi jumlah perangkat kromosom lebih dari dua.

Mutasi Spontan Dan Mutasi Terinduksi

Sebagian mutasi dinyatakan sebagai kelompok atau macam mutasi yang dipengaruhi sifat morfologi. Dengan demikian macam mutasi itu terindera pada tingkat morfologi. Contoh macam ini adalah seluruh karakter yang pernah dikaji oleh mendel dan sebagian besar karakter pada drosophilla. Sebagian mutasi menimbulkan variasi nutrisional atau biokimiawi yang menyimpang dari kondisi normal. Contoh mutasi jenis ini yaitu ketidakmampuan jamur dan bakteri dalam mensintesis asam amino maupun vitamin . Pada manusia yaitu kelainan hemofilli yang merupakan mutasi biokimiawi. Adapula mutasi yang mempengaruhi pola perilaku, contohnya yaitu perubahan perilaku kawin atau perubahan ritme bawaan binatang. Macam mutasi yang lainnya yaitu mutasi yang mempengaruhi regulasi gen. Mutasi ini dapat merusak proses atau regulasi gen terhadap kerja gen lain. Yang terjadi ialah bahwa perubahan produk suatu gen regulator mempengaruhi transkripsi gen yang lain. Kemudian ada mutasi letal, mutasi ini mengakibatkan suatu sel atau makhluk hidup tidak dapat hidup. Pada bakteri tercermin pada bakteri yang tidak mampu mensintesis asam amino spesifik. Dalam hal ini bakteri tersebut akan mati jika dikultur pada medium yang tidak mengandung asam amino itu. Pada manusia seperti cacat Tay Sach disease dan huntanglon disease bersifat letal diwaktu-waktu tertentu selama siklus hidup.

Mutasi yang acak

Kejadian mutasi terdapat tiga makna yang berbeda, yaitu:

1. Mutasi adalah kejadian kebetulan karena merupakan perkecualian 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.

3. Mutasi adalah kejadian kebetulan, tidak terarah karena diarahkan untuk kepentingan adaptasi. Mutasi terjadi begitu saja tanpa memperhatikan mutan yang terbentuk adaptif atau tidak adaptif terhadap lingkungan makhluk hidup.

LAJU MUTASI DAN DETEKSI MUTASI

Terdapat dua hal pada laju mutasi dan deteksi mutasi yaitu mutasi dan deteksi mutasi.

Laju mutasi

Ada dua parameter digunakan untuk mengukur kejadian mutasi yaitu laju mutasi dan frekuensi mutasi. Laju mutasi mengambarkan peluang macam mutasi tertentu sebagai suatu fungsi dari waktu. Frekuensi mutasi adalah jumlah kejadian sesuatu macam mutasi tertentu pada suatu macam populasi sel atau populasi individu.

Kesimpulan tentang laju mutasi yang teramati rendah serta mutasi spontan yang jarang terjadi pada mutasi yang berdampak teramati (terdeteksi), dan sama sekali tidak termasuk mutasi yang dampaknya tidak teramati, apalagi mutasi yang sudah sempat diperbaiki.

Laju mutasi dan frekuensi mutasi yang tidak hanya didasarkan pada mutasi yang dampaknya teramati, tetapi juga berdasarkan mutasi yang dampaknya tidak teramati, maupun mutasi yang sudah sempat diperbaiki. Dalam hubungan ini mudah difahami bahwa laju mutasi dan frekuensi mutasi tidak hanya didasarkan pada mutasi yang tampak teramati.

Pengukuran laju mutasi spontan pada bakteri dan fag relatif muda dibandingkan pengukuran kelompok-kelompok makhluk hidup yang lebih tinggi. Pengukuran laju mutasi yang lebih mudah pada bakteri dan fag tersebut disebabkan karena kromosom kelompok-kelompok makhluk hidup tergolong monoploid. Kromosom kelompok makhluk hidup yang lebih tinggi bukan monoploid melainkan terutama diploid. Kromosom bukan monoploid (diploid) menyebabkan mutan resesif tidak terditeksi jika berada dalam keadaan heterozigot.

Pada tahun 1927 H.J.Muller merancang suatu cara yang tepat dan mudah untuk mempelajari mutasi. Cara tersebut telah diterapkan untuk memeriksa mutasi letal yang terkait kromosom kelamin pada sperma drosophila. Untuk keperluan tersebut kromosom X dinamaka dengan kromosom X Muller-5 atau Muller-5 X. Dalam hal ini kromosom X diberi penanda nama Bar (B) yang semidominan dan mutan opticot (W) yang resesif. Kromosom tersebut juga telah diupayakan sehingga mengalami inversi untuk menghalangi peristiwa pindah silang. Dalam hal ini individu betina yang memiliki kromosom Muller-5 X homozigot disilangkan dengan individu jantan wild-type. Individu jantan wild-type inilah yang akan dideteksi mutan letalnya yang resesif dan yang terpaut kromosom kelamin X. Turunan 1 yang dihasilkan adalah individu betina heterozigot ( suatu kromosom kelamin X berupa kromosom Muller-5, kromosom yang lainnya adalah kromosom yang hendak dideteksi mutan letalnya yang resesif), sedangkan individu jantan pada turunan 1 ini merupakan pejantan Muller-5 . Turunan 1 kemudian di silangkan sesamanya untuk memunculkan turunan 2. Dalam hal ini pada turunan 2 muncul juga individu jantan wild-type, maka kenyataan tersebut membuktikan bahwa kromosom X yang dideteksi tidak mengandung suatu mutan resesif letal. Sebaliknya jika turunan 2 tidak ditemukan individu jantan wild-type, maka hal ini membuktikan bahwa kromosom X yang terdeteksi memang mengandung sekurang-kurangnya satu mutan resesif letal. Dengan deteksi tersebut terungkap bahwa dari 6346 individu turunan 1 yang disilangkan dengan pejantan Muller-5 diantaranya diketahui mengandung mutan letal resesif terpaut kromosom X yang baru terbentuk. Atas data tersebut dinyatakan bahwa suatu mutasi spontan per kromosom adalah sebesar 0,13 %.pada kajian lebih lanjut bahwa laju mutasi spontan letal yang terpaut kromosom X antar strain berkisar antara 0,008 % hingga lebih dari 1 %. Teknik Muller-5 untuk pengukuran laju mutasi juga bermanfaat untuk mendeteksi agen-agen penyebab mutasi. Melalui metode ini Muller

membuktikan bahwa radiasi sinar X sangat meningkatkan laju mutasi. Yang dilakukan yaitu mengamati mutan-mutan pada turunan dariindividu jantan. Drosophila yang sebelumnya telah diradiasi dengan sinar X, kemudian individu jantan disilangkan dengan individu betina Muller-5 yang homozigot. Hasilnya menunjukan bahwa frekuensi mutasi berbanding langsung dengan dosis sinar X yang dinyatakan dalam unit retrogen.

Pembuktian senyawa kimia pertama sebagai mutagen juga dilakukan dengan teknik Muller-5. Selama perang dunia II sudahdibuktikan bahwa perlakuan gas mustrad terhadap Drosophila jantan dalam dosis subletal mengakibatkan terjadinya mutasi letal pada kromosom x dalam frekuensi tinggi, yaitu sebesar 7,3 %. Dewasa ini uji Muller-5 merupakan komponen penting dalam proses pemeriksaan untuk mendeteksi polutan lingkungan yang mungkin bersifat mutagenik.

DETEKSI MUTASI

Deteksi Mutasi Pada Bakteri dan Jamur

Deteksi mutasi pada makhluk hidup monoploid semacam bakteri dan jamur sangat efisien. Neurospora crassa merupakan jamur yang bersifat monoploid pada vase vegetatif. Pada hal ini konidia monoploid yang mengandung sesuatu mutan dapat dideteksi dan diisolasi atas dasar kegagalannya tumbuh pada suatu medium lengkap. Dalam hal ini sesuatu mutan sudah dideteksi dan diisolasi, senyawa yang hilang (tidak ada) dapat ditetapkan melalui upaya penumbuhan strain mutan pada sederet tabung yang masing-masing mengandung medium minimum yang diberi suplemen sesuatu senyawa. Pada contoh ini misalnya pada mutan yang telah dideteksi dan diisolasi tadi terbukti dapat tumbuh di medium minimum yang diberi tirosin. Oleh karena itu dapat dipastikan bahwa mutasi yang dideteksi adalah suatu mutasi auksotrof tirosin atau tyr-, atau mutasi tersebut adalah suatu mutan auksotrof tirosin ( dapat hidup jika pada medium minimal diberi sesuatu suplemen tertentu).

Deteksi mutasi pada Drosophila

Teknik deteksi mutasi pada Drosophila dilakukan dengan teknik Muller-5 dan disebut juga sebagai teknik CIB : C adalah suatu inversi yang menekan peristiwa pindah silang, I adalah alela letal resesif, sedangkan B adalah suatu duplikasi gen dominan yang memunculkan mata Bar. Selain itu dikenal juga teknik kromosom X berlekatan atau attached-X-procedure. Pada teknik ini digunakan individu betina yang memiliki kromosem X berlekatan.teknik ini dimanfaatkan untuk mendeteksi mutasi morfologi resesif bahkan lebih sederhana, karena hanya satu generasi yang dibutuhkan. Secara oprasional susunan kromosom kelamin individu betina adalah dua kromosom X yang berlekatan pada sentromer, dan sebuah kromosom Y : susunan tia[p pasang otosom normal.Jika individu betina tersebut disilangkan dengan individu jantan yang berkromosom kelamin normal (XY), maka akan dihasilkan 4 tipe turunan . Keempat tipe turunan tersebut adalah individu betina yang memiliki 3 kromosom X (mati), individu betina berkromosom kelamin XXY (kromosom X berlekatan : hidup), individu jantan berkromosom kelamin YY (mati), serta individu jantan berkromosom kelamin XY (yang mewarisi kromosom X dari induk jantan, sedangkan kromosom Y diwarisi dari induk betina : hidup). Dewasa ini teknik CIB maupun teknik X berlekatan sudah dirancang untuk mendeteksi mutasi letal resesif pada otosom Drosophila.

Deteksi mutasi pada Tumbuhan Tinggi

Teknik deteksi mutasi dapatdilakukan dengan pengamatan visualisasi, namusn selain itu ada teknik analisis komponen biokimiawi. Pada teknik analisis komponen biokimiawi dilakukan isolasi protein dari endosperm jagung. Hidrolisis protein serta penetapan komposisi asam amino sudah menunjukan bahwa dibandingkan dengan galur yang bukan mutan, mutan opaque 2 mengandung lebih banyak. Analisis ini bermanfaat untuk melawan sakit kurang gizi yang diakibatkan oleh ketidakcukupan protein atau ketiadaan asam amino esensial tertentu dalam makanan. Deteksi yang lainnya yaitu deteksi yang melibatkan kultur jaringan pada galur-galur sel tumbuhan pada medium yang sudah tertentu. Dalam hal ini sel tumbuhan diperlukan sebagai mikroorganisme. Kebutuhan biokimiawi dapat ditetapkan dengan cara menambah dan mengurangi nutrien dalam media kultur.

Deteksi Pada Manusia

Mutasi pada manusia misalnya yang berkaitan dengan sifat maupun kelainan tertentudengan dilakukan bantuan analisis silsilah. Segera setelah sesuatu sifat dipastikan menurun, selanjutnya diramalkan apakah alela mutan itu terpaut kromosom kelamin atau terpaut autosom.Mutasi dominan mudah dideteksi. Bila gen mutan dominan tersebut terdapat pada kromosom kelamin X maka seorang ayah yang tergolong penderita akan menurunkan ciri fenotip tersebut keseluruh anak perempuannya. Sebaliknya bila gen mutan dominan itu terpaut otosom, maka hampir 50 % anak yang berasal dari seorang tua heterozigot diharapkan mewarisi ciri mutan itu. Mutasi resesif kromosom kelamin dapat juga dideteksi dengan bantuan analisis sililah. Contohnya yaitu dalam pewarisan kelainan henmofili. Sifatfenotif yang berlatar belakang genetik semacam ini biasanya muncul sebentar-sebentar sepanjang jumlah generasi. Seorang individu pengidap kelainan terkait yang kawin dengan seorang yang normal homozigot hanya menghasilkan turunan carier, sedangkan perkawinan antar individu yang carier akan menghasilkan 25 % keturunan yang tergolong pengidap. Selain analisis silsilah juga dilakukan analisis secara in vitro. Dalam teknik ini memanfaatkan kultur sel manusia, yang dapat didasarkan oleh analisis aktivitas enzim, migrasi protein pada medan elektroforetik, serta pengurutan secara langsung protein maupun DNA.

Uji Ames

Uji ini berlatar belakang karena banyaknya peluang senyawa kimia yang masuk kedalam tubuh menjadi agen mutasi. Uji ames dikembangkan oleh Bruce Ames pada tahun 1970-an. Uji ames menggunakan bakteri Salmonella thphimurium sebagai organisme uji. Prinsipnya yaitu pertama hati tikus dihancurkan, kemudian dilakukan sentrifugasi agar pecahan sel hati tikus mengendap.kemudian enzim hati tikus diambil dari supernatan dan ditambahkan pada suatu kultur cair dari Salmonella thphimurium yang tergolong auksotrofik bersama dengan zat kimia yang sedang diuji. Dalam hal ini dibuat juga kontrol yang tidak melibatkan senyawa kimia yang sedang diuji itu. Penggunaan enzim hati tersebut didasarkan pada kenyataan bahwa enzim hati berkemampuan dalam mengurangi daya toksisitas serta pada kasus tertentu justru dapat menambah kemampuan toksisitas berbagai senyawa kimia termasuk mutagen potensial. Dalam hal ini penggunaan enzim itu memungkinkan orang

untuk menetapkan apakah sesuatu senyawa kimia itu sebenarnya tidak bersifat mutagen jika diproses didalam hati. Pada uji Ames sudah berhasil mengidentifikasi sejumlah besar agen mutasi dari barbagai senyawa kimia dilingkungan kita seperti zat aditif, pewarna rambut, klorida vinil, pewarna makanan tertentu, dan berbagai senyawa alami.

2. Bagaimanakah latar belakang dilakukannya uji Ames, dan apa manfaat bagi kehidupan manusia dari hasil uji tersebut ?

Jawab : Uji ini berlatar belakang karena banyaknya peluang senyawa kimia yang masuk kedalam tubuh menjadi agen mutasi. Pada uji Ames sudah berhasil mengidentifikasi sejumlah besar agen mutasi dari barbagai senyawa kimia dilingkungan kita seperti zat aditif, pewarna rambut, klorida vinil, pewarna makanan tertentu, dan berbagai senyawa alami.