Kelompok 5 : Kelompok 5 :
-- Dwi Dwi DarmayanDarmayanti ti 150341601391503416013900 -- M. M. Taufik Taufik Aji Aji Fahruli Fahruli 150341602761503416027644
Bab 4 Bab 4
Mekanisme Perbaikan Dna, Mutasi Dan Adaptasi, Mutasi Dan
Mekanisme Perbaikan Dna, Mutasi Dan Adaptasi, Mutasi Dan Kanker, AplikasiKanker, Aplikasi Praktis Mutasi, Serta Sakit Genetik Manusia Yang Ditimbulkan
Praktis Mutasi, Serta Sakit Genetik Manusia Yang Ditimbulkan Oleh KesalahanOleh Kesalahan Replikasi Dna Dan Kesalahan Perbaikan Dna
Replikasi Dna Dan Kesalahan Perbaikan Dna
A.
A. Mekanisme Perbaikan DNAMekanisme Perbaikan DNA 1.
1. Perbaikan Kerusakan DNA Akibat Mutasi Secara LangsungPerbaikan Kerusakan DNA Akibat Mutasi Secara Langsung
Perbaikan oleh aktivitas enzim polimerase DNAPerbaikan oleh aktivitas enzim polimerase DNA
Selain mengalami polimerase dalam arah 4’ ke 3’, enzim polimerasi DNA pada Selain mengalami polimerase dalam arah 4’ ke 3’, enzim polimerasi DNA pada bakteri
bakteri juga juga nengalami nengalami eksonuklease eksonuklease dalam dalam arah arah 3’ 3’ ke ke 5’. 5’. Bukti Bukti peran peran penting penting aktivitasaktivitas eksonuklease dari enzim polimerasi DNA yang menekan laju mutasi pada bakteri dapat eksonuklease dari enzim polimerasi DNA yang menekan laju mutasi pada bakteri dapat terlihat dengan jelas jika terjadi mutasi gen mutator pada
terlihat dengan jelas jika terjadi mutasi gen mutator pada E. coli E. coli..
Fotoreaktivasi dimer pirimidin yang diinduksi oleh UVFotoreaktivasi dimer pirimidin yang diinduksi oleh UV
Pada proses ini, melalui bantuan cahaya dimer timin dan pirimidin langsung berbalik Pada proses ini, melalui bantuan cahaya dimer timin dan pirimidin langsung berbalik pulih menjadi bentukan semula. Reaksi ini dikatalisasu oleh enzim fotoliase.
pulih menjadi bentukan semula. Reaksi ini dikatalisasu oleh enzim fotoliase.
Perbaikan kerusakan akibat alkilasiPerbaikan kerusakan akibat alkilasi
Kerusakan dapat dipulihkan oleh enzim perbaikan DNA khusus yang disebut Kerusakan dapat dipulihkan oleh enzim perbaikan DNA khusus yang disebut metiltransferase O
metiltransferase O66-metilguanin atau O-metilguanin atau O66-methylguanine mrthyltransferase.-methylguanine mrthyltransferase.
2.
2. Perbaikan Kerusakan DNA dengan Cara Membuang Pasangan BasaPerbaikan Kerusakan DNA dengan Cara Membuang Pasangan Basa
Perbaikan melalui pemotnganPerbaikan melalui pemotngan
Perbaikan jenis ini disebut juga sebagai perbaikan gelap karena tidak dibutuhakan Perbaikan jenis ini disebut juga sebagai perbaikan gelap karena tidak dibutuhakan cahaya. Beberapa peneliti mengisolasi beberapa mutan
cahaya. Beberapa peneliti mengisolasi beberapa mutan E. coli E. coli yang sensitiv teradap UV ysng yang sensitiv teradap UV ysng memperlihatkan laju mutasi dalam gelap yang leih tinggi daripada normal, contohnya adalah memperlihatkan laju mutasi dalam gelap yang leih tinggi daripada normal, contohnya adalah uvr A
uvr A yang dapat memperbaiki dimer hanya dengan bantuan cahaya (yang dapat memperbaiki dimer hanya dengan bantuan cahaya (Wild-tipeWild-tipe dari mutandari mutan uvruvr A*
Perbaikan dengan bantuan glikosilase
Enzim glikosilase mampu mendeteksi basa yang tak lazim dan selanjutnya mengkatalisasi penyingkirannya (pemutusannya) dari gula deosiribosa. Pada hal ini, enzim ligase DNA menyambung penggalan nukleotida baru ke arah 3’ dengan penggalan nukleotida yang lama yang sebelumnya telah terputus.
Perbaikan melalui koreksi pasangan basa yang salah
Kesalahan-kesalahan yang masih tersisa saat perbaikan polimerase DNA biasanya berupa pasangan basa yang tidak berpasangan dan pada proses replikasi berikutnya kondisi
tersebut dapat berakibat terjadinya mutasi spontan.
B. Mutasi dan Adaptasi
Mutasi yang terjadi tidak berkaitan dengan kepentingan apakah mutasi tersebut bermanfaat atau bahkan merugikan. Efek merugikan atau menguntungkan baru dikualifikasi setelah dihubungkan dengan habitat dan lingkungan tempat hidup individu yang mengalami mutasi. Peluang tiap mutan memperbesar daya penyesuaian suatu individu lebih besar ketika populasi menempati habitat baru atau terjadi perubahan lingkungan, pada keadaan tersebut
membuka kesempatan bagi mutan-mutan untuk bersifat adaptif.
Peluang tiap mutan memperbesar daya penyesuaian individu lebih besar manakala populasi (yang mengandung individu mutan) menempati habitat baru atau terjadi perubahan
lingkungan.
C. Mutasi dan Kanker
Radiasi pengion dan radiasi UV maupun berbagai zat kimia bersifat karsinogenik (penginduksi kanker). Uji karsonogenik dilakukan dengan memanfaatkan rodentia, dan terutama tikus yang baru lahir. Uji mutagenitas sering dilakukan dengan cara yang sama. Namun karean mutasi adalah peristiwa yang sangat jarang dan hewan coba dibutuhkan banyak, maka pengujian semacam itu tidak selayanknya dan daya mutagen yang rendan jarang dideteksi.
Adanya korelasi antara daya mutagen dan daya karsinogenik sejalan dengan teori yang mengemukakan bahwa kanker disebabkan mutasi somatik. Dan sudah diperkuat oleh penemuan onkogen seluler (onkogen penyebab kanker), dan diperkuat oleh demonstrasi yang menunjukkan bahwa onkogen bertanggung jawab terhadap karsinoma kandung kemih akibat perubahan satu pasang basa. Sifat umum dari sel kanker adala h terus menerus membelah. Hal
tersebut terlihat bahwa semua sel kanker kehilangan kontrol terhadap pembelahan sel secara normal dan akibatnya terbentuk tumor.
D. Aplikasi Praktis Mutasi
Pengkajian struktur genetic dan analisis genetic melalui alela mutan.
Mutasi bermanfaat pada perakitan bibit tanaman. Tanaman 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 co ntoh bibit rakitan yang memanfaatkan mutasi induksi adalah adanya Penicillium yang menghasilkan penisilin lebih banyak . Bakteri Penicilium sp dapat bermutasi akibat perlakuan radias tadi.
Telaah Proses Biologi Mutasi Melalui Analisis Mutasi
Mutasi melibatkan enzim-enzim terntentu. Mutasi dapat mengurangi aktivitas polipeptida. Misalnya Intermediet Y dihasilkan oleh precursor X dengan bantuan enzim A (produk gen A), sedangkan Intermediet Y dapat dikonversi menjadi produk Z dengan bantuan enzim B (produk gen B), apabila salah satu bagian terkena mutasi atau rusak (hilang) maka akan menyebabkan proses yang lain terganggu dan tidak terbentuknya suatu produk. Mekanisme morofogenesis fag memerlukam 50 gen yang terlibat. Masing-masing gen melakukan fungsinya masing-masing dan mengkode protein tertentu.
E. Sakit Genetik Manusia Yang Ditimbulkan Oleh Kesalahan Replikasi Dna Dan Kesalahan Perbaikan DNA
Beberapa penyakit pada manusia yang ditimbulkan oleh kesalahan replikasi DNA dan kesalahan perbaikan DNA adalah sebagai berikut.
Sakit Fungsi yang Diserang
Xerodermapigmentosum (XP)
Perbaikan kerusakan DNA oleh radiasi UV atau oleh senyawa kimia. Enzim yang cacat tampaknya adalah endonuklease, atau mutan resesif yang bersangkut paut dengan suatu gen pengkode yang berperan pada perbaikan kerusakan DNA. Mutasi pada 6 gen yang berbeda dapat menimbulkan sakit tersebut.
Ataxiatelangiactase (AT)
Replikasi perbaikan DNA.
AnemiFanconi (FA) Replikasi perbaikan DNA dimer UV serta tambahan senyawa kimia tidak disingkirkan dari DNA.
BAB V
MUTASI KROMOSOM: PERUBAHAN STRUKTUR KROMOSOM
Mutasi kromosom dapat terjadi karena perubahan struktur kromosom dan karena perubahan jumlah kromosom. Ada empat macam mutasi kromosom yaitu delesi, duplikasi,
inversi, dan translokasi. Delesi
Delesi adalah suatu aberasi kromosom(mutasi kromosom) berupa proses perubahan struktural yang berakibat hilangnya suatu segmen materi genetik dari suatu kromosom. Jika delesi terjadi dibagian ujung kromosom maka disebut delesi terminal, sedangkan bila delesi terjadi bukan di ujung kromosom maka disebut delesi interkalar. Bersifat letal pada kondisi homolog atau pada kondisis homozigot jika delesi terjadi pada kromosom kelamin. Misalnya pada kromososm X. Drosophila tersebut mengakibatkan efek Notch. Fenotip dari notch dapat terlihat dengan adanya lekukan sayap pada tepi posterolateral. Sedangkan pada manusia contoh delesi yang terkenal adalah yang menimbulkan sindrom Cri-du-chat. Delesi penyebab hal itu bersifat heterozigot. Mutan Notch pada Drosophila tersebut terpaut kromosom kelamin X bersifat letal pada kondisi homozigot (betina) dan hemizigot (jantan), jadi hanya pada individ betina heterozigot saja yang ditemukan fenotip mutan seperti tersebut.
Duplikasi
Duplikasi adalah aberasi kromosom yang terjadi karena keberadaan suatu segmen kromosom yang lebih dari satu kali pada kromosom yang sama. Jika segmen yang mengalami duplikasi itu berurutan maka disebut duplikasi tandem. Jika sebaliknya disebut reverse tandem, dan jika duplikasi terletak di ujung kromosom maka disebut duplikasi terminal. Contoh duplikasi adalah yang menimbulkan mata Bar pada D. melogaster. individu D. melogaster yang bermata Bar memiliki mata serupa celah akibat berkurangnya faset mata. Pewarisan sifat mata Bar ini memperlihatkan ciri semidominan. Duplikas yang menimbukan mata Bar terjadi atas segmen kromosom 16 A dari kromosom X.
Inversi
Inversi adalah pembalikan 180o segmen-segmen kromosom. Pada inverse ada materi genetik yang hilang. dikenal dua macam inverse yaitu yang perisentrik dan parasentrik.
Segmen yang mengalami inverse mungkin pendek atau panjang; bahkan dapat juga mencapai sentromer. Dalam hubungan ini jika inverse tersebut mencapai sentromer, maka itu adalah inverse perisentrik dan sebaliknya tidak mencakup sentromer maka itu adalah inverse parasentrik. Inverse parasentrik tidak mengakibatkan perubahan suatu lengan kromosom;
sedangkan inverse perisentrik dapat menimbulkan perubahan panjang sesuatu lengan kromosom.
Dampak Inversi Terhadap Pembentukan Gamet
Dampak inversi terhadap pembentukan gamet tergantung kepada apakah meiosis terjadi pada yang heterozigot inversi atau pada individu homozigot inversi. Contoh individu heterozigot misalnya yang mempunyai urutan segmen kromosom. ABCDEFGH/ ADCBEFGH; sedangkan yang homozigot inversi misalnya ADCBEFGH/ ADCBEFGH. Dalam hal ini jika individu yang mengalami meosis itu inversi homozigot, maka meiosis itu akan berlangsung secara normal, dan tidak ada permasalahan yang terkait dengan duplikasi gen atau delesi. Sebaliknya jika individu yang mengalami meosis itu inversi heterozigot maka sinapsis linear yang mormal itu tidak mungkin terwujud selama meiosis. Sinapsis antara kromosom-kromosom homolog baru akan terwujud jika terbentuk lengkung (loop) yang yang mengandung segmen-segmen yang mengalami inversi. Lengkung itu tersebut inversion loop.
Translokasi
Pada translokasi atau trasposisi terjadi perubahan posisi segmen kromosom maupun urutan gen yang terkandung pada kromosom itu. Translokasi dibedakan menjadi yang intrakromosom dan interkromosom.
Pada translokasi intrakromosom, perubahan posisi segmen kromosom itu berlangsung di dalam satu kromosom, terbatas pada suatu lengan kromosom atau antar lengan kromosom. Translokasi interkromosom dibedakan menjadi yang nonresiprok dan resiprok. Pada translokasi interkromosomal nonresiprok , terjadi perpindahan segmen kromosom dari sesuatu kromosom ke suatu kromosom lain yang nonhomolog. Pada translokasi interkromosomal resiprok terjadi perpindahan segmen kromosom timbal balik antara dua kromosom yang nonhomolog. Dampak translokasi terhadap hasil meiosis berlangsung pada tipe translokasi yang didapat. Pada beberapa kasus, beberapa gamet yang dihasilkan juga mengalami duplikasi atau delesi, oleh karena itu seringkali tidak hidup, salaah satu perkecualian adalah sindrom Down familial yang terjadi akibat duplikasi yang disebabkan oleh translokasi. Dalam hal ini dikatakan bahwa sindrom Down familial ini disebabkan oleh translokasi Robertson. Pada translokasi Robertson yang memunculkan sindrom Down familial, lengan panjang kromosom 21 bergabung dengan lengan panjang kromosom 14 atau
Mutasi kromosom akibat perubahan jumlah kromosom dibedakan berdasarkan penyebabnya yaitu fusi sentrik, fisi sentrik, aneuploidi, poliploidi, dan monoploidi
1. Fusi Sentrik dan Fisi Sentrik
Penggabungan (fusi) kromosom dan pemisahan (fisi) kadang-kadang disebut sebagai perubahan Robertson change, terdapat sumber lain yang menyebutnya sebagai Robertsonian translocation. Fusi kromosom terjadi bilamana dua kromosom homolog bergabung membentuk satu kromosom, sedangkan fisi kromosom terjadi manakala satu kromosom terpisah menjadi dua. Contoh menimbulkan kelainan Familial Down Syndrome. kelainan ini terjadi translokasi nonresiprok pada lengan panjang kromosom 21 bergabung dengan lengan panjang kromosom 14.
2. Aneuploidi
Aneuploidi adalah kondisi abnormal yang disebabkan oleh hilangnya satu kromosom atau lebih pada sesuatu pasang kromosom, atau yang disebabkan oleh bertambahnya jumlah kromosom pada sesuatu pasang kromosom dari jumlah yang seharusnya (Russel, 1992 dalam Corebima, 2011). Aneuploidi terjadi pada pasangan kromosom yang tergolong autosom maupun gonosom (kromosom kelamin). Aneuploidi dibedakan menjadi nullisomi (2n-2), monosomi (2n-1), trisomi (2n+1), tetrasomi (2n+2), pentasomi (2n+3) dan sebagainya. Jumlah kromosom ini berlaku jika macam aneuploidi terjadi pada satu pasangan kromosom. Contoh: sindrom down terjadi akibat trisomi pada kromosom 21, sindrom Turner disebabkan oleh monosomi kromosom kelamin X.
3. Monoploidi
Kejadian yang menyebabkan suatu makhluk hidup, misalnya yang biasa tergolong diploid, hanya mempunyai satu perangkat kromosom disebut monoploidi. Kadang-kadang monoploidi disebut sebagai haploidi (Ayala, dkk., 1984; Russel, 1994 dalam Corebima, 2011), tetapi istilah terakhir ini biasanya digunakan khusus di kalangan sel-sel gamet. Monoploidi jarang terjadi, mungkin karena banyak individu monoploid tak dapat hidup akibat pengaruh gen mutan letal (termasuk yang resesif). Di lain hak spesies tertentu justru' mempunyai individu-individu monoploid sebagai suatu. Sel-sel dari suatu induksi monoploid juga dapat diinduksi untuk mengalami mutasi, tanpa setiap kali harus menginduksi mutasi yang resesif.
Poliploidi terjadi karena penggandaan perangkat kromosom secara keseluruhan. Dalam hal ini dari individu-individu yang tergolong diploid dapat muncul turunan yang triploid maupun tetraploid, pentaploid, heksaploid dst.
Berkenaan dengn kejadian selama mitosis, informasi lain menyebutkan bahwa poliploid dapat juga terjadi akibat penggandaan jumlah perangkat kromosom di dalam sel – sel somatik secara spontan. Dalam hal ini kromosom berlangsung tanpa diikuti oleh pembelahan sel. (pada individu diploid) kondisi ini dapat berakibat terbentuknya
kelompok sel (jaringan) tetraploid, yang pada akhirnya menghasilkan gamet-gamet diploid, lebih lanjut jika terjadi pembuahan sendiri maka akan menghasilkan zigot tetraploid, tetapi jika terjadi pembuahan yang melibatkan suatu gamet haploid, maka akan terbentuk zigot triploid.
Pertanyaan
1. Umumnya jumlah kromosom adalah haploid mungkin juga diploid, nah bagaimana bisa menjadi poliploidi ( triploid, tetraploid, dst)?
Jawab: Poliploidi terjadi karena penggandaan perangkat kromosom secara keseluruhan. Dalam hal ini dari individu-individu yang tergolong diploid dapat muncul turunan yang triploid maupun tetraploid, pentaploid, heksaploid dst. Berkenaan dengn kejadian selama mitosis, informasi lain menyebutkan bahwa poliploid dapat juga terjadi akibat penggandaan jumlah perangkat kromosom di dalam sel – sel somatik secara spontan. Dalam hal ini kromosom berlangsung tanpa diikuti oleh pembelahan sel. (pada individu diploid) kondisi ini dapat berakibat terbentuknya kelompok sel (jaringan) tetraploid
2. Bagaimana dalam suatu gen bisa terbentuk kromatid yang abnormal?
Jawab: Hal ini juga akan terjadi jika pindah silang terjadi di dalam lengkung inversi selama meiosis individu pengidap inverse heterozigot yang perisentrik. Dalam hal ini kromatida-kromatida rekombinan yang langsung terlibat pada pertukaran segmen mengalami duplikasi dan delesi; namun demikian tidak ada kromatid asentrik maupun disentrik yang dihasilkan. Gamet yang memiliki kromatid-kromatid tersebut akan menurunkan embrio mati.
Jawab: Peluang tiap mutan memperbesar daya penyesuaian suatu individu lebih besar ketika populasi menempati habitat baru atau terjadi perubahan lingkungan, pada keadaan tersebut membuka kesempatan bagi mutan-mutan untuk bersifat adaptif. Peluang tiap mutan memperbesar daya penyesuaian individu lebih besar manakala populasi (yang mengandung individu mutan) menempati habitat baru atau terjadi perubahan lingkungan.
4. Bagaimana hubungan antara mutasi dan kanker?
Jawab: Pembelahan sel diatur atau dikontrol oleh gen. apabila sel yang bertanggung jawab dalam megatur pembelahan sel mengalami perubahan struktur materi genetic
atau mengalami mutasi, maka sel tersebut akan mengalami hilang control terhadap pembelahan sel. Akibatnya sel membelah terus menerus dan menimbulkan tumor, padahal sel normal disekitarnya tidak mengalami pembelahan.
