Mutasi Bakteri

 Mutasi Bakteri

Mutasi merupakan perubahan genetik yang dapat diwariskan dan merupakan bagian evolusi yang penting. Apabila perubahan terjadi dalam pertumbuhan normal, perubahan ini disebut mutasi spontan. Skala waktu untuk laju mutasi tidak dinyatakan dalam satuan jam atau hari melainkan dalam generasi. Teorema banyak bakteri memperbanyak diri dalam waktu sependek 30 menit, jumlah mutasi yang terjadi kemungkinannya sangat besar walaupun jumlah mutasi setiap generasi tidak lebih tinggi daripada yang dapat dilihat pada organisme tinggi. Semua informasi yang dibawa oleh DNA akan dirubah menjadi protein yang khas, setiap perubahan dalam urutan basa DNA dapat berakibat perubahan pada komposisi molekul protein yang dihasilkan. Pada umumnya, perubahan semacam ini disebabkan oleh substitusi, penyisipan atau pengurangan satu atau lebih pasangan basa dalam molekul DNA. Substitusi pasangan basa setiap asam amino dalam polipeptida disandi dalam urutan tiga nukleotida dalam DNA dan setiap perubahan dalam satu nukleotida dapat menyebabkan asam amino lain disisipkan ke dalam polipeptida.

Mutagen adalah bahan-bahan yang dapat menyebabkan mutasi yaitu Mutagen kimia, mutagen fisika, dan mutagen biologi. Mutagen kimia adalah bahan-bahan yang dapat menyebabkan mutasi seperti formaldehida, kolkisin, akridin, etil metan sulfat, etil etan sulfanoat (EES), asam Nitrit, hidrogen peroksida, kafein, bahan pengawet, dan lain-lain. Mutagen fisika adalah bahan-bahan fisika yang dapat menyebabkan mutasi sperti suhu , sinar UV, sinar X, sinar

gamma, partikel α dan β, neutron, dan radiasi kosmis. Mutagen biologi adalah bahan- bahan yang dapat memicu mutasi seperti virus dan bakteri atau rangkaian nukleotida atau DNA yang berpindah tempat.

A.    Pengertian mutasi

Mutasi  berasal dari kata mutatus (bahasa latin) yang artinya perubahan. Mutasi merupakan suatu perubahan senyawa kimia pada DNA.  Individu yang mengalami perubahan pada satu atau lebih basa DNAnya disebut mutan. Mutagen bahan atau agen, baik kimia maupun fisik (radiasi) yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi.  Perubahan ini dapat diwariskan dan inversibel (kecuali terjadi mutasi balik ke urutan awal) kerusakan gen tersebut dapat disebabkan :

1.    Perubahan pada proses transkripsi

2.    Perubahan pada urutan asam amino dan protein yang merupakan produk gen

Mutasi melibatkan sejumlah gen bakteri, beberapa mutasi bakteri tidak pernah terdeteksi karena tergantung pada mutasi  mempengaruhi suatu fungsi yang dapat dikenali (contohnya : penyebab resistensi antibiotik). Dan yang lain dapat memetikan sehingga tidak dapat terdeteksi.

B.     Asal terjadinya mutasi

Mutasi spontan awalnya tidak diketahui, sering disebut  “background mutation”. Kontrol genetik metabilitas beberapa gen yang diketahui dapat sisebabkan oleh “mutator gen” lain. Mutasi spontan dapat di bedakan menjadi 2 yaitu: a. Mutasi spesifik yang pengaruhnya terbatas pada satu lokus dan b. Mutasi nonspesifik secara simultan mempengaruhi pada beberapa lokus.

Mutasi terinduksi dipengaruhi oleh keadaan lingkungan yang tidak normal, misalnya : Radiasi pengion ( perubahan valensi senyawa kimia melalui penambahan elektron yang dihasilkan oleh proton, neutron, atau oleh sinar X. Radiasi nonpengion penambahan tingkat energi atom (eksitasi), yang membuatnya kurang stabil (contoh: radiasi, UV, panas), Radiasi UV sering menghasilkan dimer timin, contoh: ikatan timin diantara dua rantai yang sama. Mutagen senyawa kimia (senyawa kimia yang menigkatkan mutabilitas gen) dapat dibedakan menjadi salah cetak mutan meningkat selama replika DNA (contoh mutagen analog basa dengan sifat kimia yang sama dengan basa asam nukleat dapat masuk karena kesalahan, akridin penyebab penambahan mutasi tunggal atau delesi kemungkinan karena interkalasi di antara dua urutan basa). Perubahan gen langsung [(dihasilkan pada DNA “ nonreplicating” (contoh asam nitrat oleh deaminase secara langsung merubah adenin menjadi hipoksantin dan sitosinin menjadi urasil)].  

C.     Pengelompokan mutasi

          Pada taraf molekuler perubahan dalam rangkaian basa purin-pirimidin dapat terjadi dengan beberapa cara sehingga mengakobatkan mutasi. Dua tipe mutasi adalah mutasi titik dan mutasi pergeseran kerangka.

1.       Mutasi titik: mutasi ini terjadi akibat tersubstitusinya satu nukleotida oleh yang lain didalam rangkaian nukleotida tertentu suatu gen.

a.       Missense mutation(Salah arti) : apabila substitusi basa  menghasilkan penggantian asam amino pada sintesis protein

b.      Nonsense mutation (Tanpa arti) : mutasi jenis substitusi  basa           yang membentuk nonsense codon

c.       Frameshift mutation : terjadi pengurangan atau penambahan satu atau lebih dari pasangan   nukleotida di dalam DNA.

Substitusi pasangan basa ini dapat mengakibatkan salah satu dari tiga macam mutasi yang mempengaruhi proses translasi : 

·         Triplet gen yang berubah itu menghasilkan sebuah kodon pada mRNA yang menetapkan asam amino yang berbeda dari yang ada didalam protein normal. Mutasi ini disebut mutasi salah arti (missense mutation). Protein semacam ini dapat menjadi tidak berfungsi atau kurang aktif dibanding protein normal.

·         Triplet gen yang berubah menghasilkan sebuah kodon pada mRNA yang mengakhiri rantai yang mengakibatkan berakhirnya pembentukan protein sebelum waktunya selama translasi. Hal ini disebut mutasi nonsense. Hasilnya suatu polipeptida tidak lengkap yang tidak berfungsi.

·         Triplet gen yang berubah menghasilkan sebuah kodon pada mRNA yang menetapkan asam amino yang sama karena kodon yang dihasilkan dari mutasi merupakan sinonim dari kodon aslinya. Hal ini disebut mutasi netral.

2.      Mutasi pergeseran kerangka

            Mutasi ini akibat penambahan atau kehilangan satu atau lebih nukleotida didalam suatu gen. Hal ini mengakibatkan bergesernya kerangkan pembacaan. Mutasi ini menyebabkan terbentuknya protein yang tidak berfungsi sebagai akibat disintesisnya rangkaian asam amino yang sama sekali baru dari pembacaan rangkaian bukleotida mRNA yang telah bergeser kerangkanya.

D.    Rekombinasi Bakteri

            Rekombinasi genetis ialah pembentukan suatu genotip baru melalui pemilihan kembali gen-gen setelah terjadinya pertukaran genetis antara dua kromosom yang berbeda dan mempunyai gen-gen serupa. Kromosom semacam ini disebut kromosom homolog. Pertukaran ini tentu saja mengubah urutan nukleotida sehingga mengubah informasi genetis yang dikandungnya. Pada bakteri, rekombinasi genetis dihasilkan dari tiga tipe pemindahan gen yang menimbulkan variasi genetik yaitu: konjugasi, transduksi, transformasi.

a.       Konjugasi

            Konjugasi merupakan pemindahan bahan genetik dari suatu sel bakteri yang bertindak sebagai donor kepada sel bakteri yang bertindak sebagai resipien. Pemindahan ini dikode oleh plasmid. Plasmid adalah unsur genetis ekstrakromosomal (diluar kromosom) dan dapat melangsungkan replikasi didalam sitoplasma sel bakteri. Plasmid adalah potongan bundar DNA yang merupakan gen tambahan. Bila unsur ekstrakromosomal dapat bereplikasi dan terpadu kedalam kromosom bakteri disebut episom. Hal ini yang membedakan episom dari plasmid karena plasmid tidak terpadu kedalam kromosom. Pada bakteri gram negatif misalnya E.colli, konjugasi terjadi dengan cara perlekatan antara sel donor dengan sel resipien melalui pili seks atau faktor F (faktor kesuburan ). Pada bakteri gram positif misalnya Streptococcus faecalis, perlekatan antara sel donor dan resipien tidak melalui pili.

b.      Transduksi

          Transduksi merupakan proses pemindahan bahan genetik dari suatu bakteri ke bakteri lain melalui bakteriofage. Bila bakteriofage menyerang bakteri maka DNA bakteriofage diinjeksikan kedalam sel bakteri. ada dua kemungkinan terjadi yaitu :DNA bakteriofage akan mengambil alih fungsi metabolisme bakteri untuk memproduksi DNA dan protein bakteriofage kemudian terjadi perakitan partikel virus dan akhirnya virus yang utuh akan keluar dari sel bakteri ketika sel mengalami lisis

          DNA bakteriofage akan berinteraksi dengan DNA bakteri sehingga terbentuklah bakteri yang bersifat lisogenik. Karena suatu sebab yang belum diketahui maka bakteri yang bersifat lisogenik dapat mengalami fasi litik. Dalam keadaan demikian, DNA bakteriofage akan melepaskan diri dari DNA bakteri dan mengambil alih fungsi metabolime untuk menghasilkan partikel virus yang baru seperti halnya pada kemungkinan pertama.

            Proses transduksi dipergunakan untuk mengembangkan galur--galur bakteri baru, memetakan kromosom bakteri dan untuk banyak percobaan genetis lainnya.  

c.       Transformasi

            Transformasi merupakan proses pemindahan DNA telanjang yang mengandung sejumlah terbatas informasi DNA dari satu sel ke sel yang lain. DNA tersebut diperoleh dari sel donor melalui lisis secara alamiah atau dengan cara ekstraksi kimiawi, begitu DNA diambil oleh sel resipien maka terjadilah rekombinasi. Gejala transformasi ini pertama kali pada Streptococcus pneumoniae oleh F.Griffith pada tahun 1928. Pengamatannya menunjukan bahwa ada dua macam tipe koloni pada bakteri tersebut yaitu koloni halus yang bersifat patogen dan koloni kasar yang nonpatogen. Dalam percobaannya ditemukan jika campuran tipe bakteri tipe halus yang telah dimatikan dengan pemanasan dan sel tipe kasar hidup disuntikan pada tikus maka tikus akan mati dan dari bangkai tikus dapat diisolasi bakteri tipe haalus yang masih hidup. Griffith mengatakan bahwa ada substansi yang berasal dari bakteri tipe halus diambil oleh bakteri tipe kasar sehingga tipe kasar ini berubah menjadi tipe halus yang patogen. Perubahan dari tipe kasar ke tipe halus ini disebut transformasi.

E.     Type-type mutan bakteri

1.    Mutan yang resisten terhadap antibiotik

2.    Mutan yang kemampuan fermentasi berubah

3.    Mutan yang mempunyai defisiensi nutrisi à membutuhkan media yang kompleks dari aslinya

4.    Mutan yang memperlihatkan perubahan bentuk koloni (menghasilkan pigmen)

5.    Mutan yang berubah struktur permukaan dan komposisi selnya

6.    Mutan yang resisten terhadap bakteriofage

7.    Mutan yang berubah struktur  morfologinya (hilangnya kemapuan membentuk kapsul/ flagel)

Mutasi merupakan suatu perubahan senyawa kimia pada DNA.  Individu yang mengalami perubahan pada satu atau lebih basa DNAnya disebut mutan. Mutagen bahan atau agen, baik kimia maupun fisik (radiasi) yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi.

A.  macam –macam mutasi:

a.  Mutasi titik: mutasi ini terjadi akibat tersubstitusinya satu nukleotida oleh yang lain didalam rangkaian nukleotida tertentu suatu gen.

·           Missense mutation(Salah arti) : apabila substitusi basa  menghasilkan penggantian asam amino pada sintesis protein.

·           Nonsense mutation (Tanpa arti) : mutasi jenis substitusi  basa     yang membentuk nonsense codon

·           Frameshift mutation : terjadi pengurangan atau penambahan satu atau lebih dari pasangan        nukleotida di dalam DNA.

b. Mutasi pergeseran kerangka

B. rekombinasi bakteri

·         konjugasi

·         transduksi

·         transformasi