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
