Pengertian Mutagen dan Jenis-jenis Mutagen – Mutasi dapat digambarkan sebagai perubahan urutan nukleotida DNA. Hal ini dapat terjadi baik secara spontan atau diinduksi oleh lingkungan. Jika terjadi pada gamet, Perubahan ini diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ada berbagai jenis mutasi seperti mutasi frameshift (penyisipan atau penghapusan nukleotida), substitusi pasangan basa (purin atau pirimidin yang diganti dengan purin atau pirimidin lain), dan penataan ulang kromosom (inversi atau translokasi beberapa gen). Perubahan urutan DNA dapat mengubah proses transkripsi dan replikasi DNA. Selain itu, juga dapat mengubah struktur protein yang disintesis dan dengan demikian menghambat fungsi biologis. Dalam kasus-kasus tertentu, di mana tidak ada perubahan phenotypic terjadi karena mutasi, perubahan ini dikenal sebagai mutasi diam (silent mutation).
Apa yang dimaksud dengan mutagen dalam Biologi Perubahan urutan DNA biasanya dibawa oleh proses biologis tertentu seperti hidrolisis spontan DNA, kesalahan dalam replikasi DNA, rekombinasi, dan perbaikan DNA yang rusak. Frekuensi mutasi ini biasanya 10-9. Agen tertentu, dapat menyebabkan atau meningkatkan frekuensi mutasi. Agen ini dikenal sebagai mutagen. Sehingga mutagen dapat didefinisikan sebagai agen yang dapat membawa perubahan dalam urutan nukleotida dalam DNA dari suatu organisme. Mutagen menyebabkan perubahan kerusakan di DNA yang dapat menyebabkan kanker, dan dikenal sebagai karsinogen.
Jenis mutagen Mutagen dapat langsung merusak DNA. Kadang-kadang, agen tertentu (promutagens) yang diambil oleh sel-sel hidup untuk menghasilkan metabolit tertentu yang pada gilirannya bertindak sebagai mutagen. Ada tiga jenis mutagen.
Mutagen Fisika
Radiasi Ultraviolet di atas 260 nm menginduksi lesi molekul tertentu dalam DNA yang dikenal sebagai dimer pirimidin. Didalamnya, timin dan sitosin basa yang berdekatan membentuk ikatan kovalen antara satu sama lain. Dimer pirimidin cyclobutane dan 6,4 photoproduk adalah produk yang umum terbentuk. Radiasi Pengion seperti sinar-X dan sinar gamma biasanya menyebabkan kerusakan pada untai DNA. Paparan radiasi tersebut mungkin memiliki efek deterministik, di mana sebagian besar sel-sel baik rusak berat atau dibunuh. Kadang-kadang, ini mungkin memiliki efek stokastik, yang mengarah ke kanker dan mungkin perubahan dalam DNA gamet. Setelah paparan radiasi pengion, mungkin diperlukan waktu beberapa tahun untuk menadi kanker. Kadang-kadang, peluruhan radioaktif dapat berubah isotop karbon C-14 menjadi nitrogen.
Mutagen Kimia
Agen kimia tertentu bereaksi dengan DNA dengan sejumlah cara untuk menimbulkan perubahan dalam urutan DNA.
Jenis oksigen reaktif seperti superoksida, hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil. Bahan kimia ini memberikan banyak pembentukan adduct dasar, lintas hubungan, dan torehan dalam DNA. Deaminasi bahan kimia seperti bisulfit dan nitrous menghidrolisis sitosin untuk urasil dan melepaskan amonia dalam prosesnya. Analog basa adalah bahan kimia yang secara struktural mirip dengan basa nukleotida dan kadang-kadang diganti di tempat basa nukleotida, 2-aminopurin dan bromouracil adalah contoh umum dari agen kimia ini. Agen alkylating tertentu seperti N-metil-N’-nitro-N-nitrosoguanidin (MNNG), Etilmetana sulfonat (EMS), dan Etiletana sulfonat (EES) mentransfer metil atau gugus etil ke pangkalan atau gugus fosfat, yang menyebabkan pemasangan tidak cocok, hubungan lintas DNA, dan torehan dalam DNA. Agen interkalasi seperti acridine orange, proflavina, dan ethidium bromida dapat disisipkan di antara basa nitrogen dalam DNA dan menyebabkan mutasi frameshift dalam DNA.
Mutagen Biologi
Virus biasanya menginfeksi sel inang dan menyuntikkan materi genetiknya ke dalam genom inang, ini kadang-kadang menyebabkan perubahan dalam sel inang dan dapat mengubah mereka menjadi sel-sel kanker. Contoh virus tersebut adalah virus Human papilloma, Kaposi sarcoma terkait virus herpes, virus hepatitis C, dll Infeksi bakteri seperti Helicobacter pylori telah dikaitkan dengan membawa tentang perubahan dalam genom host dan peningkatan prevalensi kanker lambung. Selanjutnya, diduga bahwa turunan metabolisme dari bakteri sitotoksin dapat langsung merusak DNA. Transposon adalah urutan DNA yang dapat menghapus atau memasukkan dirinya dalam genom. Mereka juga dikenal sebagai gen pelompat. Transposon berpindah dari satu bagian ke bagian lain dari DNA, mereka cenderung untuk membuat beberapa perubahan dalam genom sehingga menimbulkan mutasi dan perubahan genom.
Meskipun mutagen mungkin memiliki efek merusak di alam, mutagen seperti cisplatin, doxorubicin, dan radiasi pengion telah diterapkan dalam penghancuran sel kanker. FAKTOR PENYEBAB MUTASI-MUTAGEN MUTAGEN
Faktor- faktor yang menjadi penyebab terjadinya mutasi adalah demikian banyak aspek variabel faktor lingkungan. Faktor- faktor tersebut dikenal sebagai mutagen Faktor itu jika menghantam apa yang ada didalam gen ( Nukkleotida/Basa Nitrogen / DNA ) disebut Mutasi Gen , sedang jika menghantam apa yang ada di dalam kromosom ( GEN ) disebut mutasi kromosom Jadi jika menghantam susunan basa nitrogen yang ada di dalam Gen berarti Mutasi Gen , Sedang jika memporak porandakan apa yang ada di dalam kromosom baik itu Gen atau kromosomnya sendiri yang berubah jumlahnya disebut Mutasi Kromosom OK
Pada umumnya faktor- faktor lingkungan penyebab mutasi (mutasi) dibagi menjadi: a). Faktor fisika (radiasi)
Agen mutagenik dari faktor fisika brupa radiasi. Radiasi yang bersifat mutagenik antara lain berasal dari sinar kosmis, sinar ultraviolet, sinar gamma, sinar –X, partikel beta, pancaran netron ion- ion berat, dan sina- sinar lain yang mempunyai daya ionisasi. Radiasi yang sering digunakan untuk kegiatan mutasi buatan untuk proyek bibit unggul biasanya menggunakan Radi Isotop ( Unsur yang stabil dulunya karena terkenai radiasi dari sinar radioaktif menjadi tidak stabil dan mampu memancarkan radiasi , misal CO 60, N 15 dll Radiasi dipancarkan oleh bahan yang bersifat radioaktif misalnya Uranium , Polonium dll). Suatu zat radioaktif dapat berubah secara spontan menjadi zat lain yang mengeluarkan radiasi. Ada radiasi yang menimbulkan ionisasi ada yang tidak. Radiasi yang menimbulkan ionisasi dapat menembus bahan, termasuk jaringan hidup, lewat sel-sel dan membuat ionisasi molekul zat dalam sel, sehingga tidak berfungsi normal atau bahkan menjadi rusak, Misalnya Gamma yang mempunyai daya tembus yang besar Sinar tampak gelombang radio dan panas dari matahari atau api, juga membentuk radiasi, tetapi tidak merusak.
b). Faktor kimia Banyak zat kimia bersifat mutagenik. Zat- zat tersebut antara lain adalah sebagai berikut: Pestisida 1. DDT, insektisida dipertanian dan rumah tangga. 2. DDVP, insektisida, fumigam, helminteik ternak 3. Aziridine, dipakai pada industri tekstil, kayu dan kertas untuk membasmi lalat rumah, mutagen pada tawon, mencit, neurospora, E, coli dan bakteriofage T4. 4. TEM, dipakai dalam teskstil dan medis (agen antineoplastik). Membasmi lalat rumah.mutagen pada mencit dan serangga, jamur, aberasi pada memcit, allium e coli dan lekosit. Industri Formadehid.
Zat ini digunakan dalam pabrik resin, tekstil, kertas dan pupuk, disenfektan benih, dan fungisida, anti kusut pada tekstil . Banyak dijumpai pada asap tembakau, asap mobil, mesin serta buangan pabrik tekstil. Mutagen ini digunakan untuk Drosophila, Neuspora dan Escherichia coly
Glycidol.
Zat yang digunakan untuk membuat zat kimia yang lain seperti, eter, ester, amin untuk farmasi, dan tekstil Bersifat antibakteri dan anti jamur pada makanan
Mutagen pada drosophila, neuspora, aberasi dan jaringan mencit.
DEB (butadiene deipoxide)
Mencegah mikroba Untuk tekstil dan farmasi Mutagen pada drosophila, neuspora dan E, coli . salmonella, penicillium, lalat rumah ragi, jagung, tomat dan mamalia. Aberasi pada allium, drosophila dan mamalia.
Makanan dan minuman
Caffein.
Banyak didapatkan pada minuman, kopi, teh, cokelat, dan limun yang mengandung cola. Pada bidang medis untuk antihistamin dan obat pusing, pengembang pembuluh darah, koroner. Mutagen lemah pada drosophila, mutagen letal adan aberasi pada bakteri, bakteriofage, dan kultur sel orang,
Siklamat dan sikloheksilamin.
Banyak dipakai untuk penyedap makanan dan minuman Aberasi secara invitro pada orang dan tikus.
Natriun nitrit dan asam nitrit
zat ini digunakan mengawetkan daging, ikan dan keju mutagen pada bakteri dan jamurdan virus: menghalangi replikasi ADN.
Obat
Siklofosfamid.
Pelawan berbagai jenis tumor.
Toragen pada tikus, mutagen pada drosophila, mencit. Aberasi pada kultur jaringan orang.
ü Metil di-kloro etil amin. Banyak digunakan diklinik. Mutagen pada mencit, drosophila, aberasi pada Allium. Antibiotik .
Sebagian berasal dari streptomyces, seperti mitomysin C, azaserine, streptonigrin, phleomycin. Anti neoplasma. Penghalang replikasi DNA. Mutagen pada drosophila. Aberasi pada kultur lekosit orang.
Aminopterin 4- aminoflic dan methoteraxate.
Kedua zat antagonis terhadap asam folat. Banyak dipakai pengobatan kanker, seperti leukimia, dan choriocarcinoma, aberasi pada kultur lekosit..
Bromo urasil
Faktor biologi Lebih dari 20 macam virus penyebab kerusakan kromosom. Misalnya virus hepatitis menimbulkan aberasi pada darah dan sumsum tulang. Virus campak, demam kuning, dan cacar juga dapat menimbulkan aberasi.
SEBAB-SEBAB MUTASI
MUTASI ALAM misalnya disebabkan sinar kosmis, radioaktif alam yang umumnya bersifat resesif dan merugikan. Jadi mutasi alam dapat disebabkan oleh tiga faktor: 1. Biologi. contoh: virus. virus yang hidup di dalam sel hidup dapat mengubah susunan materi genetik inang dengan menyisipkan materi genetik virus. 2. Fisik. contoh: sinar gamma, sinar X, dan sinar UV sebagai mutagen. susunan gen makhluk hidup dapat berubah jika terpapar pancaran sinar gamma, sinar X, dan sinar UV. mutasi yang terjadi adalah perubahan susunan materi genetik dalam skala kromosom 3. Kimiawi. contoh: senyawa kimia asam nitrit sebagai mutagen: reaksi asam nitrit dengan adenin menjadi zat hipoxanthine. Zat ini akan menempati tempat adenin asli dan berpasangan dengan sitosin, bukan lagi dengan timin. mutasi yang terjadi adalah perubahan susunan materi genetik dalam skala gen
MUTASI BUATAN
Yaitu mutasi yang ditujukan untuk merubah susunan gen, sehingga sifat yang diturunkan pun berubah. Mutasi buatan ini umumnya menggunakan radiasi, misalnya dengan Radio Isotob Cobalt 60 contohnya : padi var. Atomita I dan II, kedelai var.
Pendahuluan Genetika adalah ilmu pewarisan factor keturunan (hereditas). Ilmu genetika ini meliputi studi tentang apa yang dimaksud dengan gen, bagaimana gen dapat membawa informasi genetic, gen direplikasikan dan dilewatkan dari generasi ke ganerasi, dan
bagaimana gen dapat mengekspresikan informasi di dalam organisme yang akan menentukan karakteristik organisme yang bersangkutan. Informasi genetik di dalam sel disebut genom. Genom sel diorganisasi di dalam kromosom. Kromosom adalah suatu struktur yang mengandung DNA, dimana DNA secara fisik membawa informasi herediter. Kromosom mengandung gen. Gen adalah segmen dari DNA (kecuali pada beberapa virus RNA), dimana gen mengkode protein. DNA adalah makromolekul yang tersusun atas unit berulang yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida terdiri atas basa nitrogen adenine (A), timin (T), sitosin (cytosine, C), atau guanine (G); deoksiribosa (suatu gula pentose) dan sebuah gugus fosfat. DNA di dalam sel terdapat sebagai rantai panjang nukleotida yang berpasangan dan membelit menjadi satu membentuk struktur helix ganda (double helix). Kedua rantai terkait oleh ikatan hydrogen yang terdapat di antara basa – basa nitrogennya. Pasangan basa selalu terdapat dalam pola spesifik yaitu adenine selalu berpasangan dengan timin, dan sitosin selalu berpasangan dengan guanine. Akibat pasangan basa yang spesifik ini, maka sekuens basa pada satu rantai menentukan sekuens basa pada rantai pasangannya, sehingga kedua rantai dikatakan saling komplementer. Informasi genetic dikode oleh sekuens – sekuens basa disepanjang rantai DNA. Struktur komplementer juga memungkinkan duplikasi presisi DNA selama proses pembelahan sel. Mutasi adalah perubahan pada materi genetik suatu makhluk yang terjadi secara tibatiba, acak, dan merupakan dasar bagi sumber variasi organisma hidup yang bersifat terwariskan (heritable). Istilah mutasi pertama kali dipergunakan oleh Hugo de vries, untuk mengemukakan adanya perubahan fenotip yang mendadak pada bunga oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Ternyata perubahan tersebut terjadi karena adanya penyimpangan dari kromosomnya. Seth wright juga melaporkan peristiwa mutasi pada domba jenis Ancon yang berkaki pendek dan bersifat menurun.
PEMBAHASAN Mutasi Genetik 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. Perubahan pada sekuens basa DNA akan menyebabkan perubahan pada protein yang dikode oleh gen. Contohnya, bila gen yang mengkode suatu enzim mengalami mutasi, maka enzim yang dikode oleh gen mutan tersebut akan menjadi inaktif atau berkurang keaktifannya akibat perubahan sekuens asam amino. Namun mutasi dapat pula menjadi menguntungkan bila enzim yang berubah oleh gen mutan tersebut justru meningkat aktivitasnya dan menguntungkan bagi sel. Mayoritas merupakan mutasi tidak nyata atau mutasi netral (silent mutation). Silent mutation merupakan perubahan sekuens basa yang tidak menyebabkan perubahan aktivitas pada produk yang dikode oleh gen. Silent mutation umumnya muncul akibat satu nukleotida diganti oleh nukleotida lain, terutama pada lokasi basa ketiga pada triplet kodon mRNA. Bila perubahan satu basa nukleotida ini tidak mengubah asam amino, maka fungsi dari protein tidak berubah. Bila asam amino yang dikode berubah, fungsi protein dapat tidak terganggu
bila asam amino yang berubah tersebut bukan merupakan bagian vital dari protein, atau secara kimia sangat mirip dengan asam amino aslinya. TACAACGTCACCATT Untai sense mRNA AUGUUGCAGUGGUAA Metionin-fenilalanin-glisin-triptofan Silent Mutation TACAAgTCACCATT Untai sense mRNA AUGUUcCAGUGGUAA Metionin-fenilalanin-glisin-triptofan 1. Mutasi gen Pasangan basa nitrogen pada DNA, antara timin dan adenine atau antara guanine dan sitosin dihubungkan oleh ikatan hydrogen yang lemah. Atom-atom hydrogen dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain pada purin atau pirimidin. Perubahan kimia sedemikian disebut perubahan tautomer. Misalnya secara tidak normal, adenine berpasangan dengan sitosin dan timin dengan guanine. Peristiwa perubahan genetic seperti ini disebut mutasi gen karena hanya terjadi di dalam gen. Mutasi gen disebut juga dengan mutasi titik (point mutation). Mutasi gen dapat terjadi karena substitusi basa N. Macam macam mutasi gen antara lain: 1. Mutasi tak bermakna (nonsense mutation) : tejadi perubahan kodon (triplet) dari kode basa N asam amino tetapi tidak mengakibatkan kesalahan pembentukan protein, misalnya UUU diganti UUS yang sama-sama kode dari fenilalamin. 2. Mutasi ganda tiga (triplet mutation) : terjadi karena adanya penambahan atau pengurangan tiga basa secara bersama-sama. 3. Mutasi bingkai (frameshift mutation) : terjadi karena adanya penambahan sekaligus pengurangan satu atau beberapa pasangan basa secara bersama-sama. Mutasi titik (point mutation) merupakan mutasi yang melibatkan penggantian satu pasang basa (substitusi basa), di mana satu basa pada satu sekuens DNA diganti dengan basa yang berbeda. Bila DNA direplikasi maka hasilnya adalah substitusi pasangan basa. Contoh mutasi titik AGCGT GGCGT TCGCA CCGCA Mutasi ini dapat menyebabkan beberapa hal tergantung dari letak mutasinya pada gen.Bila penggantian basa berlangsung di dalam gen yang mengkode protein, maka mRNA yang ditranskripsi dari gen akan membawa basa yang salah. Bila mRNA tersebut ditranslasi menjadi protein, maka kesalahan basa tersebut dapat menyebabkan tidak terjadinya pembentukan protein, atau terbentuknya protein abnormal, atau terbentuknya kodon nonsense (kodon STOP) yang menghentikan sintesis lengkap protein fungsional, dikenal sebagai nonsense mutation. Terbentuknya asam amino yang berbeda dari normal pada sintesis asam amino akibat kesalahan basa pada mutasi titik disebut dengan missense mutation. Misalnya sickle-cell anemia (anemia sel sabit), merupakan penyakit akibat missense mutation tunggal pada basa pengkode protein hemoglobin. Protein hemoglobin tersusun atas 147 asam amino. Pada asam amino ke-6, adenine digantikan dengan timin. Perubahan ini menyebabkan perubahan asam amino glutamate menjadi valin, sehingga mengubah bentuk molekul hemoglobin pada kondisi kadar oksigen rendah, dan menyebabkan sel darah merah menjadi berbentuk bulan sabit. Bentuk bulan sabit menyulitkan transport sel darah merah melalui pembuluh darah kapiler. Contoh missense mutation
TACAACGTCACCATT Untai sense mRNA AUGUUGCAGUGGUAA Metionin-fenilalanin-glisin-triptofan TACAACtTCACCATT AUGUUGaAGUGGUAA Metionin-fenilalanin-lisin- triptofan Mutasi pasangan basa dapat juga menyebabkan perubahan pada DNA yang disebut dengan frameshift mutation. Mutasi ini berupa delesi (pemotongan) atau insersi (penyisipan) satu atau beberapa pasang nukleotida pada DNA dan menyebabkan terjadinya pergeseran pembacaan kerangka sandi (reading frameshift), sehingga akan menyebabkan perubahan asam amino. Contoh kasus frameshift mutation adalah penyakit Huntungton (Huntungton disease), suatu penyakit saraf yang disebabkan oleh adanya penyisipan basa tambahan pada DNA. Mutasi penggantian (substitusi) basa dan mutasi frameshift dapat terjadi secara spontan akibat kesalahan pada replikasi DNA. Mutasi spontan ini umumnya muncul tanpa pengaruh dari bahan – bahan penyebab mutasi (bahan mutagenic atau mutagen) seperti halnya senyawa kimia atau factor pengaruh radiasi. 2. Mutasi Kromosom (Aberasi) Istilah mutasi umumnya digunakan untuk perubahan gen, sedangkan perubahan kromosom yang dapat diamati dikenal sebagai variasi kromosom atau mutasi besar/gross mutation adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan atau urutan gen dalam kromosom. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan meiosis dan sedikit dalam mitosis. Pada prinsipnya mutasi kromosom dibagi menjadi 2, yaitu : 1. Mutasi kromosom terjadi karena perubahan jumlah kromosom Mutasi kromosom yang terjadi karena perubahan jumlah kromosom (ploid) melibatkan kehilangan atau penambahan perangkat kromosom (genom) disebut euploid, sedang yang terjadi pada hanya pada salah satu kromosom dari genom disebut aneuploid. a. Euploid (Eu = benar; ploid = unit) Makhluk hidup yang terjadi secara kawin, biasanya bersifat diploid, memiliki 2 perangkat kromosom atau 2 genom pada sel somatisnya (2n kromosom). Organisme yang kehilangan 1 set kromosomnya disebut monoploid. Organisme monoploid memiliki satu genom atau satu perangkat kromosom (n kromosom) dalam sel somatisnya. Sel kelamin (gamet), yaitu sel telur (ovum) dan spermatozoa, masing-masing memiliki satu perangkat kromosom. Satu genom (n kromosom) yang disebut haploid. Sedangkan organism yang memiliki lebih dari dua genom disebut poliploid, misalnya triploid (3n kromosom), tetraploid (4n kromosom), heksaploid (6n kromosom). Poliploid yang terjadi pada tumbuhan misalnya pada apel dan tebu. Poliploid pada hewan misalnya Daphnia, Rana esculenta, dan ascaris. Poliploid dibagi menjadi dua, yaitu otopoliploid, terjadi pada kromosom homolog, misalnya semangka tak berbiji; dan alopoliploid, terjadi pada kromosom non homolog, misalnya Rhaphanobrassica (akar sepeti kol, daun mirip lobak). b. Aneuploid (An = tidak; eu = benar; ploid = unit) Aneupliodi adalah perubahan jumlah n-nya. Mutasi kromosom ini tidak melibatkan seluruh genom yang berubah, melainkan hanya terjadi pada salah satu kromosom dari genom. Biasa disebut juga dengan aneusomik. Macam-macam aneusomik antara lain : 1. Monosomik (2n-1); mutasi karena kekurangan 1 kromosom 2. Nullisomik (2n-2); mutasi karena kekurangan 2 kromosom 3. Trisomik (2n+1); mutasi karena kelebihan 1 kromosom 4. Tetrasomik (2n+2); mutasi karena kelebihan 2 kromosom Aneusomi pada manusia dapat menyebabkan:
1. 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). 2. 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. 3. 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. 4. Sindrom Patau, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada kromosom autosom. kromosom autosomnya mengalami kelainan pada kromosom nomor 13, 14, atau 15. 5. 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. 2. Mutasi kromosom yang terjadi karena perubahan struktur kromosom Mutasi karena perubahan struktur kromosom atau kerusakan bentuk kromosom disebut juga dengan istilah aberasi. Macam-macam aberasi dapat dijelaskan sebagi berikut : a. Delesi atau defisiensi Mutasi karena kekurangan segmen kromosom. Macam-mcam delesi antara lain : 1. Delesi terminal; ialah delesi yang kehilangan ujung segmen kromosom. 2. Delesi interstitial; ialah delesi yang kehilangan bagian tengah kromosom. 3. Delesi cincin; ialah delesi yang kehilngan segmen kromosom sehingga berbentuk lingkaran seperti cincin. 4. Delesi loop; ialah delesi cincin yang membentuk lengkungan pada kromosom lainnya.Hal ini terjadi pada waktu meiosis, sehingga memungkinkan adanya kromosom lain (homolognya) yang tetap normal. b. Duplikasi Mutasi karena kelebihan segmen kromosom. c. Translokasi Translokasi adalah mutasi yang mengalami pertukaran segmen kromosom ke kromosom non homolog . Macam-macam translokasi antara lain : 1. Translokasi homozigot (resiprok); ialah translokasi yang mengalami pertukaran segmen kedua kromosom homolog dengan segmen kedua kromosom non homolog. 2. Translokasi Heterozigot (non resiprok); ialah translokasi yang hanya mengalami pertukaran satu segmen kromosom ke satu segmen kromosom non homolog. 3. Translokasi Robertson (fusion) d. Inversi Inversi adalah mutasi yang mengalami letak gen-gen, karena selama meiosis kromosom terpilin dan terjadi kiasma. Macam-macam inverse antara lain : 1. Inversi parasentrik; terjadi pada kromosom tidak bersentromer 2. Inversi perisentrik; terjadi pada kromosom bersentromer. e. Isokromosom Isokromosom adalah mutasi kromosom yang terjadi pada waktu menduplikasikan diri, pembelahan sentromernya mengalami perubahan arah pembelahan sehingga terbentuklah dua kromosom yang masing-masing berlengan identik (sama). Jika dilihat dari pembelahan sentromernya maka isokromosom disebut juga fision, jadi peristiwanya berlawanan dengan translokasi Robertson (fusion) yang mengalami penggabungan
f. Katenasi Katenasi adalah mutasi kromosom yang terjadi pada dua kromosom non homolog yang pada waktu membelah menjadi empat kromosom, saling bertemu ujung-ujungnya sehingga membentuk lingkaran. Mutasi Dapat Terjadi Secara Alami dan Buatan a. Menurut tipe sel atau macam sel yang mengalami mutasi: 1. Mutasi somatic, yaitu mutasi yang terjadi pada sel tubuh atau sel soma. Mutasi somatis kurang memiliki arti genesis (mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya) 2. Mutasi germina, yaitu mutasi yang terjadi pada sel kelamin (gamet), sehingga dapat diturunkan. b. Menurut sifat genetiknya: 1. Mutasi dominan, terlihat pengaruhnya dalam keadaan heterozigot 2. Mutasi resesif, pada organisme diploid tidak akan diketahui selama dalam keadaan heterozigot, kecuali resesif pautan seks. Namun pada organisme haploid (monoploid) seperti virus dan bakteri, pengaruh mutasi dominan dan juga resesif dapat dilihat pada fenotipe virus dan bakteri tersebut. c. Menurut arah mutasinya: 1. Mutasi maju atau forward mutations, yaitu mutasi dari fenotipe normal menjadi abnormal. 2. Mutasi balik atau back mutations, yaitu mutasi yang dapat mengembalikan dari fenotipe tidak normal menjadi fenotipe normal. d. Menurut kejadiannya: 1. Mutasi alam atau mutasi spontan, yaitu mutasi yang penyebabnya tidak diketahui. Mutasi ini terjadi di alam secara alami (spontan), secara kebetulan dan jarang terjadi. Contoh mutagen alam adalah sinar kosmis, radio fektif alam, dan sinar ultraviolet. 2. Mutasi buatan, yaitu mutasi yang terjadi dengan adanya campur tangan manusia. Proses perubahan gen atau kromosom secara sengaja diusahakan oleh manusia dengan zat kimia, sinar X, radiasi dan sebagainya. Maka sering disebut juga mutasi induksi. Mutasi buatan dengan sinar X dipelopori oleh Herman Yoseph Muller (murid morgan) yang berkebangsaan Amerika Serikat ( 1890-1945 ). Muller berpendapat bahwa tidak membawa perubahan, sedangkan mutasi pada sel-sel generative atau gamet dan membawa kematian sebelum atau segera sesudah lahir. Selanjutnya pada tahun 1927 dapat diketahui bahwa sinar X dapat menyebabkan gen mengalami ionosasi sehinggga sifatny menjadi labil. Dan akhirnya mutasi buatan dilaksanakan pula dengan pemotongan daun/ penyisipan DNA pada organisme-organisme yang kita inginkan. Mutan-mutan buatan yang telah kita peroleh antara lain: anggur tanpa biji, tomat tanpa biji, hewan atau tumbuhan poliploidi (misal: kol poliploidi), pamato raphanobrassica (akar seperti kol, daun seperti lobak). 3. Mutagen Zat Kimia atau Faktor Fisik. Secara garis besar, macam-macam mutagen dapat dibagi 3 , sebagai berikut: a. Radiasi Radiasi (penyinaran dengan sinar radio aktif); misalnya: sinar alfa, beta, gamma, ultraviolet, dan sinar x. Radiasi ultra ungu merupakan mutagen penting untuk organisme uniseluler. Radiasi alamiah berasal dari sinar cosmis dari angkasa, benda-benda radioaktif dari kerak bumi, dan lain-lain, gen-gen yang terkena radiasi, ikatannya putus dan susunan kimianya berubah dan terjadilah mutasi. b. Mutasi Kimia Mutasi kimia yang pertama kali ditemukan ialah gas mustard (belerang mustard) oleh C. Averbach dan kawan-kawan. Beberapa mutagen kimia penting lainnya ialah: gas metan,
asam nitrat, kolkisin, digitonin, hidroksil amim dan lain-lain. Zat-zat kimia tersebut dapat menyebabkan replikasi yang dilakukan oleh kromosom yang mengalami kesalahan sehingga menyebabkan susunan kimianya berubah juga. c. Temperatur Kecapatan mutasi akan bertambah karena adanya kenaikan suhu. Setiap kenaikan suhu sebasar 100C, kecepatan mutasi bertambah 2-3 kali lipat. Tetapi temperature adalah merupakan mutagen, hal ini masih merupakan penelitian para ahli. Mutagen Bahan-bahan yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut mutagen. Mutagen dibagi menjadi 3, yaitu: 1. 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. 2. Mutagen bahan fisika, contohnya sinar ultraviolet, sinar radioaktif,dll. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit. 3. Mutagen bahan biologi, diduga virus dan bakeri dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Bagian virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA-nya. Asam nitrat (HNO2) merupakan bahan kimia mutagenic yang menyebabkan adenine (A) tidak lagi dapat berikatan dengan timin (T) melainkan dengan sitosin (C). Hal ini disebabkan karena asam nitrat bekerja dengan cara menghapus atau menhilangkan gugus amino, sehingga sitosin akan berubah menjadi urasil, sedangkan adenine akan berubah menjadi hiposantin. Hiposantin memiliki ikatan hydrogen serupa dengan guanine, sedangkan urasil memiliki ikatan hydrogen serupa dengan timin. Akibatnya, pada saat replikasi DNA, adenine (A) berubah menjadi hiposantin yang akan berikatan dengan sitosin (C), sedangkan sitosin (C) akan berubah menjadi urasil dan akan berpasangan dengan adenine (A). Perubahan ini berlangsung pada lokasi yang acak pada DNA. Bahan mutagenic yang lain adalah analog basa nukleotida. Molekul – molekul ini memilki struktur serupa dengan basa nitrogen normal, namun berbeda pada ikatan hidrogennya. Misalnya molekul 2-aminopurin merupakan analog adenine (A), sehingga kedudukan adenine (A) adalah timin (T), namun karena struktur 2-aminopurin, maka 2aminopurin berpasangan dengan sitosin (C). Hal yang sama juga terjadi pada 5-bromourasil. Molekul 5-bromourasil merupakan analog timin (T), sehingga kedudukan timin (T) dapat digantikan oleh 5-bromourasil. Pasangan timin (T) adalah sitosin (C), namun karena struktur 5-bromourasil, maka 5-bromourasil berpasangan dengan guanine (G). Bila analog basa nukleotida diberikan pada sel yang sedang tumbuh, maka analog basa nukleotida tersebut akan secara acak tergabung dalam DNA, sehingga pada saat replikasi DNA dapat menyebabkan kesalahan pasangan basa. Beberapa senyawa kimia mutagenik dapat menyebabkan mutasi frameshift (pergeseran pembacaan basa) dan bersifat karsinogen, contohnya benzpiren, aflatoksin dan pewarna akridin. Radiasi sinar X dan sinar gamma merupakan bahan mutagenic akibat kemampuannya dalam mengionisasi atom dan molekul. Ion – ion radiasi bergabung dengan basa DNA dan menyebabkan kesalahan pada replikasi DNA. Hasil lainnya adalah putusnya ikatan kovalen pada tulang punggung gula-fosfat DNA, dan menyebabkan patahnya kromosom. Radiasi mutagenic lainnya adalah sinar ultraviolet (UV). Sinar UV dapat menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen antara dua molekul timin, menghasilkan timin dimer. Timin dimer ini menyebabkan kerusakan serius dan kematian sel karena DNA dengan timin dimer tidak dapat direplikasi dan ditranskripsi. Komponen sinar UV yang bersifat
paling mutagenic adalah pada panjang gelombang 260nm. Paparan sinar UV pada manusia dapat menyebabkan terbentuknya banyak timin dimer pada sel kulit dan menimbulkan kanker kulit. Bakteri dan organisme lain memiliki mekanisme perbaikan (repair) terhadap kerusakan yang diakibatkan oleh radiasi sinar UV. Ada dua macam mekanisme perbaikan, yaitu perbaikan dengan cahaya (light repair) dan perbaikan tanpa cahaya (dark repair). Pada perbaikan dengan cahaya (light repair), bakteri memiliki enzim fotoliase yang menggunakan energi cahaya visible untuk memisahkan ikatan dimer timin. Manusia dengan penyakit xeroderma pigmentosum sangat sensitive terhadap paparan sinar matahari dan tidak memiliki mekanisme perbaikan terhadap efek mutagenic radiasi sinar UV, sehingga sangat berisiko mengidap kanker kulit. Pada perbaikan tanpa cahaya (dark repair), cahaya tidak diperlukan dalam mekanisme perbaikan. Mekanisme perbaikan ini disebut juga sebagai nucleotide excision repair, dan tidak terbatas hanya pada kerusakan akibat bahan mutagenic yang lain. Pada mekanisme ini, enzim bakteri dapat memotong bagian timin DNA yang rusak dan menghasilkan bagian yang terbuka. Enzim yang lain akan mengisi gap (bagian yang terbuka) ini dengan DNA baru yang komplementer dengan rantai DNA yang tidak rusak. Langkah terakhir adalah reaksi penyegelan (sealing) oleh enzim DNA ligase. Salah satu mutagen yang banyak dimanfaatkan manusia dalam berbagai keperluan adalah radiasi. Perbuatan manusia yang menimbulkan radiasi dapat menyebabkan terjadinya mutasi misalnya: 1. penggunaan zat-zat kimia yang radioaktif atau radioisotope 2. penggunaan bahan kimia dalam minuman dan makanan 3. penggunaan sinar x dalam penelitian dan pengobatan 4. kebocoran radiasi dari pembuangan sampah-sampah industri, reaktor atom, roket, dan lain sebagainya. 5. penggunaan bom radioaktif ( peledakan bom di Hirosima dan Nagasaki menyebabkan terbentuknya kelapa poliploid). Meski sifat mutasi adalah merugikan namun dalam beberapa hal berguna pula pada manusia dalam kehidupannya, misalnya: 1. Meningkatkan hasil panen produksi pangan, seperti gandum, tomat kacang tanah, kelapa poliploidi, kol poloploidi dengan mutasi induksi. 2. Meningkatkan hasil antibiotika, seperti mutan penicillium. 3. Untuk pemeriksaan proses biologi melalui mutasi, misalnya transport electron pada fotosintesis, fiksasi nitrogen pada bakteri. 4. Sebagai proses penting untuk evolusi dan variasi genetik. Frekuensi Mutasi Kecepatan mutasi adalah kemungkinan gen mengalami mutasi pada setiap pembelahan sel. Kecepatan mutasi dinyatakan sebagai kelipatan 10, dan karena mutasi sangat jarang terjadi maka eksponen selalu dalam bentuk negative. Misalnya, bila terdapat satu kemungkinan mutasi dalam 104 sel yang membelah diri, maka laju (rate) mutasi adalah sebesar 1/10.000 yang diekspresikan sebagai 10-4 per pembelahan sel. Mutasi spontan sangat jarang terjadi, umunya muncul sekali dalam 109 pasangan basa yang bereplikasi (laju mutasi 10-9). Karena rata-rata mutasi spontan terjadi satu kali setiap 106 gen yang direplikasi. Suatu bahan mutagenic umumnya mempercepat terjadinya mutasi spontan. Dengan adanya senyawa mutagenic, kecepatan normal mutasi spontan (10-6 mutasi per gen yang bereplikasi) dapat dipercepat menjadi berkisar antara 10-5 hingga 10-3 mutasi per gen yang bereplikasi. Contoh Penyakit yang Disebabkan Mutasi Genetik 1. Kanker
Sel kanker adalah sel normal yang mengalami mutasi/perubahan genetik dan tumbuh tanpa terkoordinasi dengan sel-sel tubuh lain. Proses pembentukan kanker (karsinogenesis) merupakan kejadian somatik dan sejak lama diduga disebabkan karena akumulasi perubahan genetic dan epigenetik yang menyebabkan perubahan pengaturan normal kontrol molekuler perkembangbiakan sel. Perubahan genetik tersebut dapat berupa aktivasi proto-onkogen dan atau inaktivasi gen penekan tumor yang dapat memicu tumorigenesis dan memperbesar progresinya. Banyak sekali percobaan (bahkan sampai jutaan) telah dilakukan untuk mempelajari karakteristika suatu kanker dengan menggunakan hewan percobaan seperti tikus, mencit, anjing, domba, bahkan organisme bersel tunggal, dll. Sel kanker yang tak mampu berinteraksi secara sinkron dengan lingkungan dan membelah tanpa kendali bersaing dengan sel normal dalam memperoleh bahan makanan dari tubuh dan oksigen. Tumor dapat menggantikan jaringan sehat dan terkadang menyebar ke bagian lain dari tubuh yakni suatu proses pemendekan umur yang lazim disebut metastasis. Potensi metastasis ini diperbesar oleh perubahan genetik yang lain. Jika tidak diobati, kebanyakan kanker mengarah ke pesakitan dan bahkan kematian. Kanker muncul melalui perubahan genetik rangkap/ganda dalam sel induk dari organ tubuh. Sebagian perubahan yang tidak dapat dihapuskan akan terus menumpuk bersamaan dengan bertambahnya umur dan tidak dapat dihindari, akan tetapi predisposisi genetik, faktor lingkungan dan yang paling banyak yakni gaya hidup adalah factor-faktor yang penting. Beberapa orang lahir dengan mutasi tertentu dalam DNA-nya yang dapat mengarah ke kanker. Sebagai contoh, seorang wanita lahir dengan mutasi pada gen yang disebut BRCA1 akan membentuk kanker payudara atau rahim jauh lebih banyak daripada wanita yang tidak mempunyai mutasi demikian.Karsinogen eksogen (dari luar) dan proses biologik endogen dapat menyebabkan mutasi delesi, insersi atau substitusi basa baik transisi maupun transversi. Mekanisme endogen kerusakan DNA yang telah diketahui dengan baik adalah fenomena deaminasi 5metilsitosin. Metilasi DNA adalah merupakan mekanisme epigenetik yang melibatkan pengaturan ekspresi suatu gen. Residu sitosin dan 5-metilsitosin masing-masing dapat secara spontan dideaminasi menjadi urasil dan timin yang jika tidak diperbaiki akan menyebabkan mutasi transisi G:C→A:T. Mutasi ini paling banyak terjadi pada dinukleotida CpG (sitosin diikuti oleh guanin) yang seringkali mengalami metilasi. Studi spektrum mutasi menyatakan adanya corak khas perubahan DNA yang diinduksi oleh mutagen endogen dan eksogen tertentu dalam gen yang berhubungan dengan kanker. Selama masa hidupnya, sel normal senantiasa terkena pajanan berbagai tekanan (stress) endogen dan eksogen yang dapat merubah karakter normalnya yang melibatkan perubahan genetik. Perubahan genetik yang dapat menyebabkan mutasi sangat membahayakan sel karena akan dapat diwariskan ke sel keturunannya dan mengarah ke pembentukan neoplasia Mutasi p53 adalah perubahan genetik yang paling umum ditemukan pada kanker manusia dan fungsi p53 hilang secara tidak langsung baik oleh eksklusi inti, interaksi dengan protein virus seperti pada kanker serviks, ataupun melalui interaksinya dengan overekspresi protein mdm2. Gen p53 berperan dalam pengaturan siklus sel dengan mengontrol sejumlah gen termasuk gen untuk apoptosis jika kerusakannya berat 2. Avian Influenza A ( H5 N1 )
Mutasi genetik virus avian influenza seringkali terjadi sesuai dengan kondisi dan lingkungan replikasinya. Mutasi gen ini tidak saja untuk mempertahankan diri akan tetapi juga dapat meningkatkan sifat patogenisitasnya. Penelitian terhadap virus H5N1 yang diisolasi dari pasien yang terinfeksi pada tahun 1997, menunjukkan bahwa mutasi genetik pada posisi 627 dari gen PB2 yang mengkode ekspresi polymesase basic protein (Glu627Lys) telah menghasilkan highly cleavable hemagglutinin glycoprotein yang merupakan faktor virulensi yang dapat meningkatkan aktivitas replikasi virus H5N1 dalam sel hospesnya (Hatta M, et. al. 2001). Disamping itu adanya substitusi pada nonstructural protein (Asp92Glu), menyebabkan H5N1 resisten terhadap interferon dan tumor necrosis factor α (TNF-α) secara invitro (Seo SH, et.al. 2002). Infeksi virus H5N1 dimulai ketika virus memasuki sel hospes setelah terjadi penempelan spikes virion dengan reseptor spesifik yang ada di permukaan sel hospesnya. Virion akan menyusup ke sitoplasma sel dan akan mengintegrasikan materi genetiknya di dalam inti sel hospesnya, dan dengan menggunakan mesin genetik dari sel hospesnya, virus dapat bereplikasi membentuk virion-virion baru, dan virion-virion ini dapat menginfeksi kembali sel-sel disekitarnya. Dari beberapa hasil pemeriksaan terhadap spesimen klinik yang diambil dari penderita ternyata avian influenza H5N1 dapat bereplikasi di dalam sel nasofaring (Peiris JS,et.al. 2004), dan di dalam sel gastrointestinal (de Jong MD, 2005, Uiprasertkul M,et.al.2005). Virus H5N1 juga dapat dideteksi di dalam darah, cairan serebrospinal, dan tinja pasien (WHO,2005). Fase penempelan (attachment) adalah fase yang paling menentukan apakah virus bisa masuk atau tidak ke dalam sel hospesnya untuk melanjutkan replikasinya. Virus influenza A melalui spikes hemaglutinin (HA) akan berikatan dengan reseptor yang mengandung sialic acid (SA) yang ada pada permukaan sel hospesnya. Ada perbedaan penting antara molekul reseptor yang ada pada manusia dengan reseptor yang ada pada unggas atau binatang. Pada virus flu burung, mereka dapat mengenali dan terikat pada reseptor yang hanya terdapat pada jenis unggas yang terdiri dari oligosakharida yang mengandung N-acethylneuraminic acid α-2,3-galactose (SA α-2,3-Gal), dimana molekul ini berbeda dengan reseptor yang ada pada manusia. Reseptor yang ada pada permukaan sel manusia adalah SA α-2,6-galactose (SA α-2,6-Gal), sehingga secara teoritis virus flu burung tidak bisa menginfeksi manusia karena perbedaan reseptor spesifiknya. Namun demikian, dengan perubahan hanya 1 asam amino saja konfigurasi reseptor tersebut dapat dirubah sehingga reseptor pada manusia dikenali oleh HPAI-H5N1. Potensi virus H5N1 untuk melakukan mutasi inilah yang dikhawatirkan sehingga virus dapat membuat varian-varian baru dari HPAI-H5N1 yang dapat menular antar manusia ke manusia (Russel CJ and Webster RG.2005, Stevens J. et. al. 2006). Beberapa contoh penyakit lain yang disebabkan karena mutasi yang terjadi pada manusia : 1. Sindrom Turner ditemukan oleh H.H Turner tahun 1938 Sindrom Turner atau Ullrich-sindrom Turner (juga dikenal sebagai "disgenesis gonad") meliputi beberapa kondisi, yang monosomi X (tidak adanya kromosom seks seluruh) adalah yang paling umum. Ini adalah kelainan kromosom di mana semua atau bagian dari salah satu kromosom seks tidak ada (manusia tidak terpengaruh memiliki 46 kromosom, dimana 2 adalah kromosom seks). Khas perempuan memiliki 2 kromosom X, tapi dalam sindrom Turner, salah satu kromosom seks hilang atau memiliki kelainan lainnya. Dalam beberapa kasus, kromosom hilang hadir dalam beberapa sel tetapi tidak yang lain, suatu kondisi yang disebut sebagai mosaicism atau 'Turner mosaicism'. Terjadi pada 1 dari setiap 2.500 anak perempuan, sindrom memanifestasikan dirinya dalam beberapa cara. Ada kelainan fisik karakteristik, seperti perawakan pendek, pembengkakan, dada lebar, garis rambut rendah, rendah-set telinga, dan leher berselaput. Anak perempuan dengan sindrom Turner biasanya mengalami disfungsi gonad (ovarium
tidak bekerja), yang mengakibatkan amenore (tidak adanya siklus menstruasi) dan kemandulan. Masalah kesehatan Concurrent juga sering hadir, termasuk penyakit jantung bawaan, hipotiroidisme (sekresi hormon tiroid berkurang), diabetes, masalah penglihatan, masalah pendengaran, dan banyak penyakit autoimun lainnya. Akhirnya, pola tertentu defisit kognitif sering diamati, dengan kesulitan tertentu dalam visuospatial, matematika, dan daerah memori. Gejala umum dari sindrom Turner meliputi:
Perawakan pendek Lymphedema (pembengkakan) dari tangan dan kaki Luas dada (dada''''perisai) dan luas-spasi puting Rambut Rendah Rendah-set telinga Reproduksi sterilitas Rudimenter streak gonad ovarium (struktur gonad belum berkembang) Amenore, atau tidak adanya periode menstruasi Peningkatan berat badan, obesitas Perisai berbentuk jantung dada Dipersingkat metakarpal IV (tangan) Kuku kecil Karakteristik wajah fitur Berselaput leher dari hygroma kistik pada bayi Coarctation aorta Miskin perkembangan payudara Horseshoe ginjal Visual gangguan sklera, kornea, glaukoma, dll Infeksi telinga dan gangguan pendengaran
Gejala lain mungkin termasuk rahang bawah kecil (micrognathia), cubitus valgus (berbalik-out siku), kuku terbalik lembut, lipatan palmar dan kelopak mata terkulai. Kurang umum adalah tahi lalat berpigmen, gangguan pendengaran, dan langit-langit tinggi-arch (rahang sempit). Sindrom Turner memanifestasikan dirinya berbeda di setiap wanita dipengaruhi oleh kondisi, dan tidak ada dua individu akan berbagi gejala yang sama. Faktor risiko sindrom Turner tidak dikenal. Nondisjunctions meningkat dengan usia ibu, seperti untuk sindrom Down, tapi efek yang tidak jelas untuk sindrom Turner. Hal ini juga diketahui jika ada hadiah predisposisi genetik yang menyebabkan kelainan, meskipun sebagian besar peneliti dan dokter yang mengobati wanita Turner setuju bahwa ini adalah sangat tidak mungkin. Saat ini tidak ada penyebab dikenal untuk sindrom Turner, meskipun ada beberapa teori seputar subjek. Satu-satunya fakta yang solid yang dikenal saat ini, adalah bahwa selama konsepsi sebagian atau seluruh kromosom seks kedua tidak ditransfer ke janin. Sekitar 98 persen dari semua janin dengan hasil sindrom Turner di keguguran. Sindrom Turner menyumbang sekitar 10 persen dari jumlah aborsi spontan di Amerika Serikat. Kejadian sindrom Turner pada kelahiran perempuan hidup diyakini 1 di 2500. Sindrom ini dinamai setelah Henry Turner, seorang endokrinologi Oklahoma, yang digambarkan pada tahun 1938. Di Eropa, ini sering disebut sindrom Turner Ullrich-atau bahkan Bonnevie-Ullrich-sindrom Turner untuk mengakui bahwa kasus-kasus sebelumnya juga telah dijelaskan oleh para dokter Eropa.
Laporan pertama yang diterbitkan atas seorang wanita dengan 45, kariotipe X adalah pada tahun 1959 oleh Dr Charles Ford dan rekan di Rumah Sakit Harwell dan Guy di London. Ini ditemukan di seorang gadis 14 tahun dengan tanda-tanda sindrom Turner. Sindrom Turner dapat didiagnosis dengan amniosentesis selama kehamilan. Kadangkadang, janin dengan sindrom Turner diidentifikasi oleh temuan USG abnormal (cacat jantung yaitu, kelainan ginjal, hygroma kistik, asites). Meskipun risiko kekambuhan tidak meningkat, konseling genetik sering direkomendasikan bagi keluarga yang memiliki kehamilan atau anak dengan sindrom Turner. Tes, yang disebut kariotipe atau analisis kromosom, analisis komposisi kromosom individu. Ini adalah tes pilihan untuk mendiagnosis sindrom Turner. Sebagai kondisi kromosom, tidak ada obat untuk sindrom Turner. Namun, banyak yang dapat dilakukan untuk meminimalkan gejala. Sebagai contoh:
Hormon pertumbuhan, baik sendiri atau dengan dosis rendah androgen, akan meningkatkan pertumbuhan dan tinggi dewasa mungkin akhir. Hormon pertumbuhan disetujui oleh US Food and Drug Administration untuk pengobatan sindrom Turner dan ditutupi oleh banyak rencana asuransi. Ada bukti bahwa ini efektif, bahkan pada balita.
Terapi penggantian estrogen telah digunakan sejak kondisi digambarkan pada tahun 1938 untuk mempromosikan perkembangan karakteristik seksual sekunder. Estrogen sangat penting untuk menjaga integritas tulang yang baik dan kesehatan jaringan
Mutagen Mutagen adalah senyawa kimia atau faktor fisikawi yang dapat menyebabkan mutasi. Misalnya sinar ultraviolet (UV) merupakan mutagen yang kuat karena sinar UV dapat menembus sel dan diabsorpsi dengan kuat oleh timin (T) dan sitosin (C). Absorpsi UV oleh timin dapat menyebabkan terbentuknya dimer timin yang berdekatan sehingga dapat mengubah DNA yang akan mengganggu proses replikasi. Senyawa kimia yang dapat menyebabkan mutasi, misalnya HNO2 karena asam ini menimbulkan deaminasi pada basa nitrogen nukleotida. Asam nitrit dapat mengubah adenin (A) menjadi hipoxantin (HX), sitosin (C) menjadi urasil (U) dan guanin (G) menjadi xantin (X). (Ristiati, 2000) Senyawa kimia mutagen yang lain adalah analog basa. Ini adalah senyawa kimia yang strukturnya cukup menyamai basa DNA yang normal sehingga dapat menggantikannya selama berlangsungnya replikasi DNA. Meskipun strukturnya mirip, analog basa tidak mempunyai sifat ikatan hydrogen yang sama seperti basa yang normal. Karena itu dapat menyebabkan terjadinya kesalahan dalam replikasi yang mengakibatkan mutasi. Misalnya 2aminopurin adalah analog adenin (A) dan dapat berpasangan dengan timin (T) atau sitosin (C). 5-Bromourasil adalah analog timin (T) dan dapat berpasangan dengan adenin (A) atau guanin (G). selain itu sinar х, sinar γ dan partikel energi tinggi (seperti neutron, partikel β, partikel α) sangat berpotensi sebagai mutagen. (Ristiati, 2000) 4. Mekanisme Mutasi Mutasi paling umum terjadi selama replikasi DNA. Beberapa mutasi terjadi sebagai akibat kerusakan yang ditimbulkan oleh cahaya ultraviolet atau sinar X. Karena unsur-unsur ini merupakan bagian yang tak terhindarkan dari lingkungan. Tidak satupun mekanisme tertentu yang dapat diusulkan untuk menerangkan pengaruh mutagenik sinar X. Karena sinar X dapat menyebabkan pecahnya banyak ikatan kimiawi yang berbeda-beda macamnya, maka mungkin merusak DNA dengan berbagai cara. Pengaruh utama cahaya UV ialah menyebabkan pembentukan dimer dengan ikatan silang antara pirimidin-pirimidin yang bersebelahan, terutama timin. Dimer ini mengacaukan proses replikasi yang normal. (Pelczar, 2008) Penemuan yang paling banyak membuka rahasia mutasi pada tahun-tahun belakangan ini datang dari penelitian mengenai pengaruh mutagenik berbagai bahan kimia. Ada dua tipe senyawa kimia yang mutagenik. Yang pertama terdiri dari senyawa-senyawa yang dapat bereaksi secara kimiawi dengan DNA. Karena kekhususan replikasi DNA bergantung pada ikatan purin-pirimidin, yang diakibatkan oleh ikatan hidrogen antara gugusan-gugusan amino dan hidroksil ini dapat menyebabkan mutasi. Asam nitrous, yang dapat membuang gugusan amino dari purin dan pirimidin, adalah mutagen semacam itu. (Pelczar, 2008) 5. Tipe Mutan Bakteri Karena semua sifat sel-sel hidup pada akhirnya dikendalikan oleh gen maka ciri sel yang manapun dapat berubah karena mutasi. Berbagai ragam mutan bakteri telah diisolasi dan dipelajari secara intensif. Beberapa dari tipe-tipe utama mutan adalah sebagai berikut: 1. Mutan yang memperlihatkan toleransi yang meningkat terhadap unsur-unsur penghambat, terutama antibiotik (mutan yang resisten terhadap antibiotik atau obat-obatan)
2. Mutan yang menunjukkan kemampuan fermentasi yang berubah atau meningkatnya atau berkurangnya kapasitas untuk menghasilkan beberapa produk akhir 3. Mutan yang mempunyai defisiensi akan nutrisi, yaitu membutuhkan medium yang lebih kompleks untuk tumbuhnya ketimbang biakan aslinya. 4. Mutan yang memperlihatkan perubahan dalam bentuk koloni atau kemampuan untuk menghasilkan pigmen 5. Mutan yang menunjukkan perubahan pada struktur permukaan dan komposisi selnya (mutan antigenik) 6. Mutan yang resisten terhadap aksi bakteriofage 7. Mutan yang memperlihatkan beberapa perubahan pada ciri-ciri morfologis, misalnya hilangnya kemampuan untuk menghasilkan spora, kapsul atau flagella. Ada banyak implikasi praktis yang berkaitan dengan terjadinya mutan mikrobia. Hal ini digambarkan oleh contoh-contoh berikut: 1. Diketahui ada beberapa mikroorganisme yang menggambarkan resistensi terhadap antibiotik-antibiotik tertentu akibat mutasi. Kenyataan ini sangat penting dalam pengobatan penyakit, karena antibiotik yang pada mulanya efektif untuk mengendalikan suatu infeksi bacterial menjadi kurang atau tidak lagi efektif ketika muncul mutan-mutan yang resisten terhadap antibiotik yang bersangkutan 2. Dapat diisolasi mutan biokimiawi yang mampu menghasilkan suatu produk akhir dalam jumlah besar. Hal ini penting dalam industri. Sebagai contoh, jumlah penisilin yang dihasilkan dalam produksi komersial meningkat secara dramatis melalui seleksi galur-galur mutan Penicillium 3. Pemeliharaan biakan murni spesies-spesies jasad renik yang tipikal mensyaratkan tercegahnya mutasi, kalau tidak maka biakan tersebut tidak akan tipikal lagi 4. Mutan mikroba telah digunakan secara meluas di dalam penyelidikan berbagai proses biokimiawi, terutama reaksi-reaksi bio-sintetik. Sebagai contoh, mutan-mutan yang terhalang atau rusak pada langkah-langkah enzimatik yang berbeda-beda telah digunakan untuk menyingkap seluk beluk rangkaian metabolik Banyak mutan, mungkin sebagian besar dapat balik ke kondisi liar melalui mutasi balik, yaitu kembalinya sel-sel mutan ke fenotipe asalnya. Akan tetapi, hal ini tidak mesti disebabkan oleh pembalikan mutasi aslinya secara tepat. Kadang-kadang, pengaruh mutasi asli dapat ditekan sebagian atau seluruhnya oleh mutasi kedua pada situs yang berbeda pada kromosom. Proses Terjadi Mutagen dan Pengaruhnya pada Organisme – Dalam dunia biologi dikenal adanya mutagen yang merupakan sebuah zat untuk meningkatkan kuantitas atau frekuensi terhadap populasi tanaman maupun hewan dengan resiko akan memberikan sebuah konsekuensi tertentu.
Zat yang bersifat mutagen ini bisa ditemui pada bahan-bahan kimia serta radiasi yang ditimbulkan oleh sinar-x da juga ultraviolet. Biasanya zat yang memiliki sifat mutagenik dia juga mempunyai kandungan karsinogenik dimana dapat menyebabkan mutasi genetik yang pada ujungnya nanti berperan terhadap berkembangnya kanker dalam sel sebuah organisme. Awal mula ditemukan mutagen
Pasa awalnya banyak orang yang tidak mengetahui tentang keberadaan mutagen ini, namun sejak tahun 1920-an akhirnya beberapa peneliti yang melakukan pengamatan mendalam terhadap radiasi menemukan bahwa proses mutasi banyak ditemukan pada organisme yang menerima paparan radiasi pada tingkat tinggi. Dari sinilah kemudian lambat laun dipahami bahwa terdapat hubungan yang sangat erat antara berbagai bentuk radiasi dengan bahan-bahan kimia yang mengandung mutagen. Hal ini kemudian memunculkan kebutuhan adanya tindakan pencegahan pada setiap laboratorium penelitian serta perlunya menguji dengan teliti terlebih dahulu produk-produk berbahan kimia yang akan dipasarkan kepada masyarakat. Cara kerja mutagen
Secara umum mutagen biasanya menyerang pada DNA dengan mempengaruhi secara signifikan kode genetik organisme tertentu, sehingga akan menimbulkan beberapa keadaan seperti:
Menyebabkan hewan melakukan reproduksi mutagen, dimana pada keadaan ini berarti mutagen tersebut sudah berhasil memasukkan dirinya ke dalam DNA, sehingga hewan mengira bahwa mutagen tersebut merupakan DNA-nya, Menyebabkan kerusakan struktural, dimana terjadi bencana replikasi atas sel-sel pada satu organisme dikarenakan kesalahan genetik, Terjadinya manipulasi terhadap DNA, sehingga kemudian membuatnya terpaksa memproduksi sesuatu yang berbahaya. Itulah sebabnya kenapa wanita hamil di wanti-wanti untuk menjauhi radiasi serta bahan-bahan kimia berbahaya karena kondisi janinnya sangat rentan terhadap mutagen.
Akibat dan bahaya nyata mutagen
Seperti telah disebutkan diawal bahwa mutagen terdapat atau terbagi menjadi beberapa jenis dimana, masing-masing jenis memiliki bahaya serta efek yang mungkin berbeda, namun tetap saja menimbulkan mutasi genetik yang menyebabkan konsekuensi medis. Adapun jenis dan bahaya dari mutagen tersebut antara lain:
Radiasi / paparan
Merupakan bentuk dari sebuah penyinaran atau pemberian sinar radiokatif pada organisme. Seperti kita ketahui sinar-x, sinar gamma, alfa, beta serta ultraviolet merupakan mutagen yang bisa berbahaya bagi organisme uniseluler. Secara alami, radiasi ini ditimbulkan oleh adanya benda-benda radioaktif di perut bumi serta sinar kosmis berasal dari angkasa. Radiasi menyebabkan mutasi genetik yang bisa memunculkan perkembangan kanker pada organisme.
Bahan-bahan atau zat kimia berbahaya
Beberapa zat seperti asam nitrat, gas metan, digitonin, hidroksil amin, akridin serta lainnya, merupakan bentuk mutagen yang cukup memberikan pengaruh besar terhadap terjadinya replikasi yang dibuat kromosom. Akibatnya tentu susunan kimia dari DNA akan mulai berubah, sehingga nantinya akan melekat pada keturunannya. Bahayanya janin yang cacat ketika lahir merupakan salah satu resiko terbesar dari mutagen ini.
Temperature
Pada dasarnya, temperatur merupakan faktor pendukung bagi kecepatan perkembangan mutasi. Bahkan menurut penelitian setiap terjadi kenaikan temperatur sebesar 10 derajat celsius, maka kecepatan mutasi bisa bertambah hingga beberapa kali lipat. Namun untuk bisa memastikan bahwa temperatur masuk dalam golongan mutagen, ini masih menjadi perdebatan dan penelitian. Untuk radiasi, terdapat dua jenis cara pemaparannya yaitu berasal dari luar tubuh atau sering disebut dengan radiasi eksternal yang berpotensi disebabkan oleh sinar gamma dan sinar-x. Adapun paparan yang berada dalam tubuh atau disebut radiasi internal, berasal dari sinar alpha serta beta..
Apa yang dimaksud dengan mutagen dalam Biologi Perubahan urutan DNA biasanya dibawa oleh proses biologis tertentu seperti hidrolisis spontan DNA, kesalahan dalam replikasi DNA, rekombinasi, dan perbaikan DNA yang rusak. Frekuensi mutasi ini biasanya 10-9. Agen tertentu, dapat menyebabkan atau meningkatkan frekuensi mutasi. Agen ini dikenal sebagai mutagen. Sehingga mutagen dapat
didefinisikan sebagai agen yang dapat membawa perubahan dalam urutan nukleotida dalam DNA dari suatu organisme. Mutagen menyebabkan perubahan kerusakan di DNA yang dapat menyebabkan kanker, dan dikenal sebagai karsinogen.
Jenis mutagen Mutagen dapat langsung merusak DNA. Kadang-kadang, agen tertentu (promutagens) yang diambil oleh sel-sel hidup untuk menghasilkan metabolit tertentu yang pada gilirannya bertindak sebagai mutagen. Ada tiga jenis mutagen.
Mutagen Fisika
Radiasi Ultraviolet di atas 260 nm menginduksi lesi molekul tertentu dalam DNA yang dikenal sebagai dimer pirimidin. Didalamnya, timin dan sitosin basa yang berdekatan membentuk ikatan kovalen antara satu sama lain. Dimer pirimidin cyclobutane dan 6,4 photoproduk adalah produk yang umum terbentuk. Radiasi Pengion seperti sinar-X dan sinar gamma biasanya menyebabkan kerusakan pada untai DNA. Paparan radiasi tersebut mungkin memiliki efek deterministik, di mana sebagian besar sel-sel baik rusak berat atau dibunuh. Kadang-kadang, ini mungkin memiliki efek stokastik, yang mengarah ke kanker dan mungkin perubahan dalam DNA gamet. Setelah paparan radiasi pengion, mungkin diperlukan waktu beberapa tahun untuk menadi kanker. Kadang-kadang, peluruhan radioaktif dapat berubah isotop karbon C-14 menjadi nitrogen.
Mutagen Kimia
Agen kimia tertentu bereaksi dengan DNA dengan sejumlah cara untuk menimbulkan perubahan dalam urutan DNA. Jenis oksigen reaktif seperti superoksida, hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil. Bahan kimia ini memberikan banyak pembentukan adduct dasar, lintas hubungan, dan torehan dalam DNA. Deaminasi bahan kimia seperti bisulfit dan nitrous menghidrolisis sitosin untuk urasil dan melepaskan amonia dalam prosesnya. Analog basa adalah bahan kimia yang secara struktural mirip dengan basa nukleotida dan kadang-kadang diganti di tempat basa nukleotida, 2-aminopurin dan bromouracil adalah contoh umum dari agen kimia ini. Agen alkylating tertentu seperti N-metil-N’-nitro-N-nitrosoguanidin (MNNG), Etilmetana sulfonat (EMS), dan Etiletana sulfonat (EES) mentransfer metil atau gugus etil ke pangkalan atau gugus fosfat, yang menyebabkan pemasangan tidak cocok, hubungan lintas DNA, dan torehan dalam DNA. Agen interkalasi seperti acridine orange, proflavina, dan ethidium bromida dapat disisipkan di antara basa nitrogen dalam DNA dan menyebabkan mutasi frameshift dalam DNA.
Mutagen Biologi
Virus biasanya menginfeksi sel inang dan menyuntikkan materi genetiknya ke dalam genom inang, ini kadang-kadang menyebabkan perubahan dalam sel inang dan dapat mengubah mereka menjadi sel-sel kanker. Contoh virus tersebut adalah virus Human papilloma, Kaposi sarcoma terkait virus herpes, virus hepatitis C, dll Infeksi bakteri seperti Helicobacter pylori telah dikaitkan dengan membawa tentang perubahan dalam genom host dan peningkatan prevalensi kanker lambung. Selanjutnya, diduga bahwa turunan metabolisme dari bakteri sitotoksin dapat langsung merusak DNA. Transposon adalah urutan DNA yang dapat menghapus atau memasukkan dirinya dalam genom. Mereka juga dikenal sebagai gen pelompat. Transposon berpindah dari satu bagian ke bagian lain dari DNA, mereka cenderung untuk membuat beberapa perubahan dalam genom sehingga menimbulkan mutasi dan perubahan genom.
Meskipun mutagen mungkin memiliki efek merusak di alam, mutagen seperti cisplatin, doxorubicin, dan radiasi pengion telah diterapkan dalam penghancuran sel kanker.
