MEKANISME PERBAIKAN DNA, MUTASI DAN ADAPTASI, MUTASI DAN KANKER, APLIKASI PRAKTIS MUTASI, SERTA SAKIT GENETIK MANUSIA YANG DITIMBULKAN OLEH KESALAHAN REPLIKASI DNA DAN KESALAHAN PERBAIKAN DNA
MEKANISME PERBAIKAN DNA
Pada Pada sel sel proka rokari riot otik ik maupu aupun n sel sel euka eukari riot otik ik memil emilik ikii sist sistem em perb perbai aik kan yang ang berhubungan dengan kerusakan DNA. Proses perbaikan DNA ini dilakukan secara enzima enzimatis. tis.beb beberap erapaa sistem sistem memper memperbaik baikii kerusa kerusakan kan DNA akibat mutasi mutasi itu secara secara langsung. Sebagian lainnya motong bagian yang rusak, hingga terbentuk celah satu unting DNA kemudian akan mengalami pemulihan pemulihan karena polimerase DNA Perbaikan Kerusakan DNA Akibat Mutasi Secara Lansun Perbaikan !"e# akti$itas en%i& '!"(&erase DNA
DNA bakteri memiliki sifat eksonuklease dengan arah 3 ’
’. Akti!itas eksonuklease
dapat memperbaiki memperbaiki DNA yang rusak akibat akibat mutasi pada bakteri. "esalahan "esalahan #insersi$ nukleotida selama polimerisasi oleh ensim polymerase DNA, pada kasus ini terdapat pasangan basa yang salah. Pendugaan ter%adi, bah&a kira'kira pada basa yang salah tersebut tidak adanya ikatan ikata n hidrogen pada nukleotida sebelumnya. Apabila pemotongan DNA telah dilakukan, akti!itas polymerisasi dalam arah ’
3 ’ dari enzim polymerase
DNA DNA akan akan kemb kembali ali.. (eak (eaksi si semaca semacam m ini ini tida tidak k di%um di%umpai pai pada pada euka eukari riot otik ik.. Pada Pada eukariotik didiga dimiliki oleh protein. Diketahui %uga bah&a, mutasi dapat mengubah frekuen frekuensi si strain' strain'stra strain in suatu suatu gen sehingg sehinggaa men%adi men%adi lebih lebih tinggi tinggi.. )utasi )utasi tersebu tersebut, t, memiliki peranan pada replikasi DNA.
)!t!reakti$asi Di&er Piri&i*in Yan Diin*uksi U+
*otoreakti!asi adalah sistem perbaikan DNA yang membutuhkan cahaya. +ahaya yang digunakan adalah cahaya biru #3-'3-nm$,dimer timin#atau dimer pirimidin$. Dalam proses ini, dimer timin langsung kembali seperti s eperti semula. (eaksi fotoreakti!asi dikatalis oleh oleh enzim enzim fotoli fotoliase. ase. /nzim /nzim fotoli fotoliase ase akan akan menyin menyingki gkirka rkan n dimer' dimer'dim dimer er apabil apabilaa
diakti!asi oleh foton #cahaya$. /nzim fotoliasi berfungsi sebagai 0pembersih1sepan%ang unting ganda mecari bonggol yang terbentuk akibat dimer timin.
Perbaikan Kerusakan akibat A"ki"asi
"erusakan akibat alkilasi pada DNA dapat diperbaiki oleh enzim 2 'metilguanin atau 2'methylguanine mrtyhltransferase. /nzim ini dikode oleh gen ada. /nzim ini akan menyingkirkan gugus metil pada DNA. Perbaikan kerusakan DNA *enan cara Me&buan 'asanan basa
Dalam hal ini ter%adi perbaikan melalui pemotongan#excision repair $, perbaikan dengan glikosilase, serta koreksi pasangan yang salah.
Perbaikan &e"a"ui 'e&!t!nanexcision repair -
Disebut %uga perbaikan gelap atau dark repair karena tidak membutuhkan cahaya. Proses ini memperbaiki dimer pirimidin yang terbentuk akibat induksi cahaya 45. Pemotongan inin %uga dapat memperbaiki distorsi heli6. Distorsi heli6 dapat ditemukan apada enzim endonuklease. Perbaikan *enan bantuan G"ik!si"ase
/nzim ini bisa mampu mendeteksi adanya basa yang tak lazim dan selan%utnya mengkatalisasi penyingkirannya #pemutusannya$ dari gula deoksiribosa. Perbaikan Me"a"ui K!reksi Pasanan Basa Yan Sa"a#
"esalahan yang masih tersisa itu biasanya berupa pasangan basa yang tidak berpasangan dan pada proses replikasi berikutnya kondisi tersebut dapat berakibat ter%adi mutasi spontan. Sistem perbiakan didukung oleh koreksi pasangan yang salah yag dikeode tiga gen yaitu mut H,mut L,mut S. MUTASI DAN ADAPTASI
Dasarnya setiap mutasi yang ter%adi tidak ada kaitannya dengan bermanfaat atau merugikannya mutasi tersebut. /fek mutasi baru dikualifikasi menguntungkan atau merugikan, setelah dihubungkan dengan habitat lingkungan tempat hidup indi!idu yang
mengalami mutasi. 7al ini dapat dilihat dari kasus mutasi auksotrofolik#mutasi nutrisional atau mutasi biokimia$. MUTASI DAN KANKER
Agen mutasi yang kuat adalah radiasi pegion dan radiasi 45 maupun zat'zat kimia yang bersifat
karsinogenik atau penginduksi kanker.
8at'zat
kimia tersebut
dapat
mengakibatkan mutagenik, karsinogenik, ataupun keduanya. "anker disebabkan oleh mutasi somatic. 7al tersebut diungkap karena penemuan onkogen seluler #onkogen penyebab kanker$. Sel kanker yang ganas terus membelah. 9er%adi abnormalitas pembelahan dan membentuk tumor.pembelahan sel memang dikontrol oleh gen dan mutasi yang menimpa gen bertanggung %a&ab terhadap kontrol pembelahan sel.
APLIKASI PRAKTIS MUTASI
Pengka%ian struktur genetic dan analisis genetic melalui alela mutan. )utasi bermanfaat pada perakitan bibit tanaman. 9anaman hasil rakitan tersebut terbukti menghasilkan panen yang meningkat, kandungan zat #misalnya protein dan lain sebagainya$ yang meningkat, dapat tahan serangan hama maupun penyakit. Salah satu contoh bibit rakitan yang memanfaatkan mutasi induksi adalah adanya Penicillium yang menghasilkan penisilin lebih banyak . :akteri Penicilium sp dapat bermutasi akibat perlakuan radias tadi.
Te"aa# Pr!ses Bi!"!i Mutasi Me"a"ui Ana"isis Mutasi
)utasi melibatkan enzim'enzim terntentu. )utasi dapat mengurangi akti!itas polipeptida. )isalnya ;ntermediet < dihasilkan oleh precursor = dengan bantuan enzim A #produk gen A$, sedangkan ;ntermediet < dapat dikon!ersi men%adi produk 8 dengan bantuan enzim : #produk gen :$, apabila salah satu bagian terkena mutasi atau rusak #hilang$ maka akan menyebabkan proses yang lain terganggu dan tidak terbentuknya suatu produk. )ekanisme morofogenesis fag memerlukam - gen yang terlibat. )asing'masing gen melakukan fungsinya masing'masing dan mengkode protein tertentu.
SAKIT GENETIK MANUSIA YANG DITIMBULKAN OLEH KESALAHAN REPLIKASI DNA DAN KESALAHAN PERBAIKAN DNA
Sakit =eroderma pigmentosum # XP $
Ge.a"a >atal, kulit bercak'bercak hitam. kanker kulit
Ata6ia telengiactase# AT $
+acat koordinasi otot, infeksi pernapasan, cenderung kanker Perubahan pigmen pada kulit, malformasi %antung "erdil, kromosom terputus' putu6
Anemi fanconi# FS $ Sindrom bloom!S"
)unsi (an Diseran Perbaikan DNA dengan 45 atau oleh senya&a kimia (eplikasi perbaikan DNA
(eplikasi oleh 45 dan senya&a kimia Peman%angan rantai DNA replikasi
Pertanyaan ?$ 9elah di%elaskan dipen%elasan bah&a sudah diketahui adanya korelasi antara daya mutagen dan daya karsinogen, seperti apakah korelasi tersebut@ a&ab B
$ :agaimana proses sistem perbaikan yang didukung pasangan yang salah yag dikode 3 gen # mut H,mut L dan mut S $ @ a&ab B enzim ini melakukan pencarian pasangan basa yang salah kemudian enzim ini langsung mengkatalisis penyingkiran suatu segmen DNA#unting tunggal$ yang mengandung pasangan basa salah. Canutnya enzim polimerase DNA akan mengkatalisis polimerasi pada celah yang terbentuk dan penyambungan hasil polimerasi kearah u%ung 3’ dengan penggalan yang sama , dikatalisis oleh enzim ligase DNA.
