Pengaruh Mutagen terhadap Kelainan Genetik Mariska Nada Debora 102014139 C1Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaAlamat Korespondensi Jl.Arjuna Utara No.6 Jakarta Barat 11510

Abstrak:DNA adalah asam deoksiribonukleat.Fungsi utama dari DNA adalah untuk mengkodekan urutan asam amino dalam protein menggunakan kode genetik. Untuk membaca kode genetik, sel membuat salinan dari template DNA dalam RNA asam nukleat. Dua kromosom identik yang dihasilkan dari replikasi DNA yang disebut sebagai sister chromatid. Pewarisan sifat yang terjadi pada manusia itu dikarenakan manusia melengkapi keturunannya dengan informasi yang terkode dalam gen. Gen adalah materi genetika yang berisi tentang informasi hereditas yang diturunkan dari induk kepada keturunannya. Sayangnya, mutasi gen dapat mengakibatkan kelainan pada pewarisan sifat manusia. Mutasi adalah perubahan materi genetik yang dapat diwariskan dan memunculkan bentuk-bentuk alternatif gen apapun. Bentuk-bentuk alternatif itu disebut alel. Kesalahan apapun yang terjadi selama replikasi gen didalam molekul DNA, baik yang berupa insersi, delesi, maupun substitusi pada satu atau lebih basa dapat menyebabkan timbulnya mutasi. Meskipun sel mempunyai suatu meknisme untuk meningkatkan ketepatan replikasi DNA, terkadang bisa terjadi suatu kesalahan secara spontan yang menimbulkan perubahan sekuens DNA yang dapat diwariskan.Kata Kunci : Pewarisan Sifat, Gen, Mutasi.

Abstract :DNA is deoxyribonucleic acid. It is located in the nuclei of cells. The major function of DNA is to encode the sequence of amino acid residues in proteins, using the genetic code. To read the genetic code, cells make a copy of a stretch of DNA in the nucleic acid RNA. The two identical chromosomes that result from DNA replication are referred to as sister chromatids.Inheritance that occur in humans because human offspring complement the information encoded in genes. The gene is the genetic material that contains the hereditary information that is passed down from parent to offspring. Unfortunately, gene mutations can lead to abnormalities in human inheritance. Mutations are changes in genetic material that can be inherited and raise alternative forms of any gene. Alternative forms are called alleles. Any errors that occur during replication genes in the DNA molecule, either in the form of insertions, deletions, and substitutions at one or more bases can cause mutations. Although the cells have a meknisme to improve the accuracy of DNA replication, sometimes a mistake can occur spontaneously causing changes in DNA sequence that can be inherited.Keywords :Inheritance, Genes, MutationsPendahuluanSetiap makhluk hidup mempunyai informasi genetik yang akan diwariskan kepada keturunannya. Di dalam nukleus inilah dijumpai adanya kromosom yang selain berfungsi sebagai rangka bagi inti sel juga merupakan bahan yang mengandung informasi genetik dalam bentuk gen atau penggalan DNA. Gen adalah materi genetika yang berisi tentang informasi hereditas yang diturunkan dari induk kepada keturunannya. Salah satu kenyataan yang terjadi dan tidak dapat dihindarkan dari manusia adalah pewarisan sifat dari generasi ke generasi berikutnya. Pewarisan sifat yang terjadi pada manusia itu dikarenakan manusia melengkapi keturunannya dengan informasi yang terkode dalam gen. Pewarisan sifat yang terkait dengan warna rambut, warna mata dan lainnya, tidaklah berbahaya. Pewarisan sifat yang berbahaya dan dapat menjadi masalah serius ketika gen-gen yang diwariskan menyebabkan kelainan tertentu yang menimbulkan cacat bahkan kematian salah satu penyebabnya adalah mutasi. Melalui makalah ini, diharapkan pembaca dapat memahami segala hal yang berhubungan dengan pewarisan sifat dan ekspresi gen. Selain itu, diharapkan juga pembaca dapat mengerti serta memahami kelainan-kelainan dalam pewarisan sifat yang diakibatkan oleh mutasi. Genetika adalah ilmu pewarisan faktor keturunan (hereditas). Ilmu genetika ini meliputi studi tentang apa yang dimaksud dengan gen, bagaimana gen dapat membawa informasi genetik, gen direplikasikan dan dilewatkan dari generasi ke generasi, dan bagaimana gen dapat mengekspresikan informasi di dalam organisme yang akan menentukan karakteristik organisme yang bersangkutan.

PembahasanHukum Mendel I dan IIHereditas

Hukum Pewarisan Mendel adalah hukum mengenai pewarisan sifat pada organisme yang dijabarkan oleh Gregor Mendel (lihat gambar 1). Ilmuwan dan biarawan ini menemukan prinsip-prinsp dasar pewarisan melalui percobaan yang dikendalikan dalam pembiakan silang yang menghasilkan Hukum Mendel I dan Hukum Mendel II. Mendel melakukan persilangan monohibrid atau persilangan satu sifat beda adalah persilangan dengan satu tanda atau sifat benda. Persilangan ini membuktikan Hukum Mendel I yang menyatakan bahwa pasangan alel pada proses pembentukan sel gamet dapat memisah secara bebas. Hukum Mendel I disebut dengan Hukum Segregasi yang menghasilkan keturunan dengan perbandingan fenotip F2 yaitu 3:1. Mendel melanjutkan persilangan dengan menyilangkan tanaman dengan dua sifat beda atau dihibrida yaitu perkawinan dua individu dengan dua tanda beda yang membuktikan Hukum Mendel II berupa gen-gen yang terletak pada kromosom yang berlainan akan bersegregasi secara bebas dan dihasilkan empat macam fenotif dengan perbandingan fenotif F2, yaitu 9:3::3:1. Berdasarkan penjelasan pada persilangan monohybrid dan dihibrid akan tampak adanya hubungan antara jumlah sifat beda, macam gamet, genotif dan fenotif berserta perbandingannya.1

Pedigree (Silsilah)Pedigree adalah daftar sistematika (baik berupa kata-kata ataupun simbol) nenek moyang suatu individu tertentu, atau bisa juga merupakan pohon keluarga bagi banyak individu. Sudah menjadi kebiasaan untuk melambangkan perempuan atau betina dengan lingkaran, sedangkan laki-laki atau jantan dengan kotak. Perkawinan ditunjukkan sebagai garis horizontal antara dua individu. Keturunan dari sebuah perkawinan dihubungkan dengan garis vertikal ke garis.2DNADNA merupakan materi membentuk kromosom-kromosom dan juga merupakan informasi genetik yang tersimpan dalam tubuh makhluk hidup. Informasi genetik ini pada dasarnya merupakan kumpulan instruksi/perintah yang mengatur sel untuk bias melakukan hal-hal tertentu. DNA kependekkan dari Deoxybonucliec.3

Struktur DNAStuktur DNA dikemukakan oleh James Watson dan Francis H.C. Crick pada tahun 1953. Diterangkan bahwa DNA memiliki struktur heliks ganda.4 Analisis kemudian menunjukan bahwa tiap untai heliks merupakan suatu polinukleotida yang tersusun oleh nukleotida-nukleotida yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan kovalen fosfodiester (gambar 2). Kedua untai heliks bergabung satu sama lain melalui ikatan non-kovalen yang menghubungkan basa-basa penyusun nukleotidanya. Ada empat basa ikut menyusun nukleotida sebagai komponen DNA. Dua diantaranya termasuk basa purin, yaitu adenin (A) dan Guarin (G), sedangkan dua lainnya termasuk basa pirimidin, yaitu sitosin (C) dan timin (T).4 Keempat basa saling memiliki atau saling berpasangan. Adenin akan slalu berpasangan dengan timin melalui dua jembatan hydrogen (A=T), sementara guanine berpasangan dengan sitosin melalui tiga jembatan hydrogen (C=G). Dengan adanya ikatan antara dua untai polinukleotida semacam ini, tiap untai DNA adalah komplementer dengan untai DNA lainnya.Ikatan hydrogen antara basa-basa yang berpasangan tadi bukan merupakan satu-satunya ikatan yang menstabilkan benang dupleks. Ada juga ikatan-ikatan lain, seperti antaraksi elektrostatis. Apapun ikatannya, yang jelas molekul DNA ini mampu mengalami replikasi yang menghasilkan dua DNA anakan yang persis sama dengan DNA induknya. Dalam tiap molekul DNA, urutan nukleotidanya sudah baku karena urutan nukleotida ini merupakan isyarat bagi normalnya informasi genetik. Dengan struktur DNA yang semacam ini dapat dijelaskan bagaimana pewarisan infomasi genetik dari satu sel ke sel anakan melalui proses replikasi pada saat terjadi pembelahan sel. Dikemukakan oleh Watson dan Crick bahwa proses replikasi, masing-masing untai polinukleotida akan membentuk untai polinukleotida baru sebagai komplemen dengan mengikuti kaidah pasangan basa. Proses replikasi semacam ini disebut replikasi semu konservatif, menghasilkan dua molekul DNA anakan yang persis sama dengan DNA induk. Tetapi masing-masing molekul DNA anakan mengandung satu untai polinukleotida lama yang berasal dari DNA induk. Pasangannya adalah untai polinukleotida baru yang merupakan komplemennya. Dengan replikasi semacam ini dapat dimengerti kalau informasi genetic yang termuat dalam gena-gena yang tertuang sebagai molekul DNA akan diteruskan pada sel generasi penerus.4

Gen Pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Hunt Morgan, ahli Genetika dan Embriologi Amerika Serikat (1911), yang mengatakan bahwa substansi hereditas yang dinamakan gen terdapat dalam lokus, di dalam kromosom. Menurut W. Johansen, gen merupakan unit terkecil dari suatu makhluk hidup yang mengandung substansi hereditas, terdapat di dalam lokus gen. Gen terdiri dari protein dan asam nukleat (DNA dan RNA).1Kumpulan dari beberapa gen disebut dengan Genom. Gen mempunyai sifat-sifat yaitu mengandung informasi genetik, tiap gen mempunyai tugas dan fungsi berbeda, pada waktu pembelahan mitosis dan meiosis dapat mengadakan duplikasi, ditentukan oleh susunan kombinasi basa nitrogen.5Sebagai satuan informasi genetika, gen tersusun secara teratur di dalam satu deretansecara linear, berurutan tidak berselang-seling,berdempet atau berdampingan. Biasanya posisigen dalam kromosom digambarkan dengan garis lurus vertikal sebagai kromosomnya dan garis-garis kecil horizontal sebagai gennya. Gen disimbolkan dengan huruf besar yang merupakan sifat dominan. Sedangkan sifat pasangannya yang resesif disimbolkan dengan huruf kecil.Inilah yang disebut dengan alel.Alel adalah gen-gen yang terletak pada lokus yang sama (bersesuaian) dalam kromosom homolog. Jadi, alel adalah gen-gen yang terletak pada lokus yang sama dan memililki pekerjaan yang hampir sama. Lokus adalah lokasi yang diperuntukkan bagi gen dalam kromosom.6

KromosomIstilah kromosom mula-mula dikemukakan oleh Weldeyer (1888) yang berasal dari kata latin kroma= warna dan soma = badan.Kromosom adalah struktur benang dalam inti sel yang bertanggung jawab dalam hal sifat keturunan (hereditas). Dalam keadaan interfase kromosom berujud kromatin yang berasal dari kata kroma dan tin yang berarti benang. Pada saat memulai aktivitas pembelahan, kromatin memendek dan menebal disebut kromosom.Tahap selanjutnya ketika kromosom mengganda disebut dengan kromatid.7Kromosom organisme eukariotik umumnya dibedakan dalam dua tipe yaitu autosom atau kromosom soma dan gonosom atau seks kromosom.Autosom ialah kromosom biasa, yang tidak berperan menentukan dalam mengatur jenis kelamin. Dari 46 kromosom di dalam nukleus sel tubuh manusia, maka yang 44 kromosom (22 pasang) merupakan autosom. Sedangkan gonosom ialah seks kromosom (kromosom kelamin), yang berperan dalam menentukan jenis kelamin. Biasanya terdapat sepasang kromosom, dapat dibedakan atas kromosom X dan kromosom Y.8

MutasiMutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA) baik pada urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada kromosom. Mutasi pada gen dapat mengarah pada munculnya alel baru dan munculnya variasi-variasi baru pada spesies.9Mutasi merupakan perubahan gen atau kromosom dari suatu individu yang bersifat menurun. Individu yang mengalami mutasi disebut mutan, dan penyebab terjadinya mutasi disebut mutagen.Pembagian mutasi gen dibedakan menjadi : Mutasi titik adalah hanya 1 basa nukleotida yang berubah dan1 basa nukleotida pada mRNA berubah. Dapat transisi (A-G, U-G)/transversi (A-U,A-C,G-U, G-C). Mutasi titik dapat dikategorikan menjadi tiga jenis: Mutasi diam: Meskipun perubahan dalam urutan DNA terjadi, jenis mutasi tidak mengubah protein yang akan diproduksi. Hal ini karena beberapa kodon genetik dapat mengkodekan untuk asam amino yang sama. Asam amino yang dikodekan oleh tiga set nukleotida yang disebut kodon. Misalnya, asam amino arginine dikodekan oleh beberapa kodon DNA termasuk CGT, CGC, CGA, dan CGG (A = adenin, T = timin, G = guanin dan C = sitosin). Jika CGC urutan DNA berubah menjadi CGA, arginin asam amino masih akan diproduksi. Mutasi Missense: Jenis mutasi mengubah urutan nukleotida sehingga asam amino yang berbeda diproduksi. Perubahan ini mengubah protein yang dihasilkan.Perubahan mungkin tidak banyak berpengaruh pada protein, mungkin bermanfaat bagi fungsi protein, atau mungkin berbahaya. Menggunakan contoh sebelumnya, jika kodon untuk arginin CGC berubah menjadi GGC, asam amino glisin akan diproduksi bukan arginin. Mutasi Nonsense: Jenis mutasi mengubah urutan nukleotida sehingga kodon berhenti dikodekan dalam tempat asam amino. Sebuah penghentian kodon sinyal akhir proses penerjemahan dan menghentikan produksi protein. Jika proses ini berakhir terlalu cepat, urutan asam amino dipotong pendek dan hasil protein yang paling selalu nonfungsional.10

Mutasi kromosom adalah perubahan tak terduga yang terjadi pada kromosom.Perubahan ini paling sering disebabkan oleh masalah yang terjadi selama meiosis (proses pembelahan sel gamet) atau dengan mutagen (kimia, radiasi, dll).Mutasi kromosom dapat mengakibatkan perubahan dalam jumlah kromosom dalam sel atau perubahan struktur kromosom. Tidak seperti mutasi gen yang mengubah gen tunggal atau segmen yang lebih besar dari DNA pada kromosom, mutasi kromosom berubah dan berdampak pada seluruh kromosom. Duplikasi dan pecah kromosom bertanggung jawab untuk jenis mutasi kromosom yang mengubah struktur kromosom. Perubahan ini mempengaruhi produksi protein dengan mengubah gen pada kromosom. Perubahan struktur kromosom seringkali berbahaya bagi seorang individu menyebabkan kesulitan perkembangan dan bahkan kematian.Beberapa perubahan yang tidak berbahaya dan mungkin tidak berpengaruh signifikan pada individu. Ada beberapa jenis perubahan struktur kromosom yang dapat terjadi, yaitu: Translokasi: Bagian kromosom melepaskan dari satu kromosom dan bergerak ke posisi baru pada kromosom lain. Delesi: Mutasi ini hasil dari kerusakan kromosom di mana bahan genetik menjadi hilang selama pembelahan sel. Bahan genetik dapat memutuskan dari atau di manapun pada kromosom. Duplikasi: Duplikasi diproduksi ketika salinan tambahan dari gen yang dihasilkan pada kromosom. Inversi: Dalam inversi (pembalikan), segmen kromosom rusak dibalik dan dimasukkan kembali ke dalam kromosom. Isokromosom: Jenis kromosom diproduksi melalui pembagian yang tidak tepat dari sentromer. Isokromosome berisi baik dua lengan pendek atau dua lengan panjang. Umumnya sebuah kromosom berisi satu lengan pendek dan satu lengan panjang.11Jenis-jenis mutagen dibedakan menjadi mutagen kimia adalah agen mutasi berupa bahan kimia.Mutagen ini dapat menyerupai basa nitrogen pada DNA normal, tetapi mereka tidak tepat berpasangan selama replikasi DNA. Mutagen ini mempunyai kemampuan untuk menyusup di antara basa nitrogen sehingga dapat mengganggu replikasi DNA, mutagen fisika adalah agen mutasi berupa bahan fisika, yaitu berupa sinar gelombang pendek (sinar ultraviolet dan sinar-sinar radiasi seperti sinar alfa, beta, dan gamma). Mutagen fisika ada yang dapat menimbulkan reaksi pengionan dan ada juga yang tidak. Reaksi pengion umumnya terjadi karena sumber radiasi mengandung energi yang sangat besar. Misalnya, radiasi yang sangat dari unsurunsur radioaktif (seperti uranium, radium, kobal), sinar X dan sinar kosmetik. Jika radiasi pengion tersebut mengenai molekul DNA, maka rantai DNA akan terurai. Akibatnya, rantai DNA tersebut tidak dapat menjalankan fungsinya dalam sintesis protein.Sinar ultraviolet umumnya tidak menyebabkan reaksi pengionan. Namun, energi dari sinar ultraviolet tersebut akan diserap oleh purin dan pirimidin sehingga atom-atomnya menjadi lebih reaktif (elektronnya menggalami eksitasi). Akibatnya, rantai ganda DNA menjadi kacau dan menghalangi replikasi. Salah satu dampak yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet tersebut adalah kanker kulit, sedangkan mutagen biologi adalah agen mutasi berupa virus dan bakteri,mutagen ini dapat menyebabkan mutasi pada berbagai makhluk hidupPada saat sel melakukan perbanyakan maka virus akan mengubah susunan materi genetika (DNA) sel yang diserang sehingga menyebabkan kerusakan pada sel dan jaringan. Demikian juga toksin yang dihasilkan oleh bakteri yang menimbulkan kelainan.12

KesimpulanDalam kasus ini, kondisi terjadi ketika individu lahir dari dua individu normal yang membawa gen rusak. Gen rusak tersebut berasal dari mutasi yang merupakan pengaruh dari bahan mutagen seperti mutagen kimia, radiasi atau mutagen fisika dan mutagen biologi sehingga mengakibatkan adanya gangguan pada saat pengekspresian gen. Daftar Pustaka1. Nugroho G. Genetika dan Hukum Mendel. Lampung: Universitas Lampung; 20122. Elrod S, Stansfield W. Schaums outline Genetika. Edisi ke empat. Jakarta: Erlangga; 2008. h.423. Camphbell Neil A. Biology. Ed 5th. Jakarta: Erlangga ; 2006. h. 257-71.4. William. Genetika. Jakarta : Erlangga; 2005. h.235. Academia..Genetika.dan.hukum.mendel..Diunduh.dari..https://www.academia.edu/5433084/GENETIKA_DAN_HUKUM_MENDEL, 26 Januari 20156. Sugiharto W. Kromosom. Semarang: Universitas Sultan Agung; 2013: h.67. Sugiharto W.Kromosom. Semarang: Universitas Sultan Agung; 2013: h.3-48. E-jurnal. Tipe-tipe kromosom. Diunduh dari http://www.e-jurnal.com/2013/09/tipe-tipe-kromosom.html, 26 Januari 20159. E-Jurnal. Mutasi Gen. Edisi 2013. diunduh dari www.e-jurnal.com/2013/09/pengertian-mutasi.html. 26 Januari 201510. William D,Colome JS, Cano RJ. Biologi Molekuler dan Sel. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2006: h.59-6011. Chaidar Warianto. Mutasi. Edisi 2011. Diunduh dari www.skp.unair.ac.id.unair.ac.id, 26 Januari 201512. Sudiana I K. Patobiologi molekuler kanker. Jakarta: Penerbit Salemba Medika; 2008: h.27-28

8