BERBAGAI TIPE-TIPE MUTASI PADA BAKTERI

Dasar variasi molekuler

Telah diketahui bahwa urutan nukleotida pada DNA menentukan sifat protein yang dibentuk sehingga perubahan pada nukleotida DNA akan menubah urutan asam amino pada protein dan akibatnya sifat protein  juga pasti berubah. Perubahan informasi genetik ini disebut mutasi. Mutasi ialah perubahan didalam rangkaian nukleotida suatu gen, ini menimbulkan ciri genetis yang baru atau genotipe yang berubah. Suatu sel atau organisme yang memperlihatkan efek suatu mutasi disebut mutan. Mutasi adalah suatu peristiwa yang jarang, terjadi secara acak dan  timbul secara spontan tanpa memperhatikan persyaratan lingkungan. Mutasi pada bakteri secara spontan dapat terjadi pada laju satu mutasi saja didalam satu juta bakteri sampai kepada laju mutasi didalam sepuluh milyar sel bakteri. Biasanya mutan-mutan didalam suatu populasi sel tertutupi oleh sel-sel yang tidak mengalami mutasi yang jumlahnya lebih besar. Mengisolasi sel mutan cukup sulit namun para ilmuwan telah mengembangkan tehnik yang mempermudah isolasi mutan yang hanya sedikit jumlahnya dari suatu populasi besar sel yang tidak bermutasi.

Tipe 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 angka.

1. Mutasi titik: mutasi ini terjadi akibat tersubstitusinya satu nukleotida oleh yang lain didalam rangkaian nukleotida tertentu suatu gen. Substitusi satu purin oleh purin yang lain atas satu pirimidin oleh pirimidin yang lain disebut : mutasi tipe transisi. Sedangkan penggantian suatu suatu purin oleh pirimidin atau sebaliknya disebut tranversi. 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. 

Mutagen

Mutagen adalah senyawa kimia atau faktor fisikawi yang dapat menyebabkan mutasi. Misalnya sinar ultraviolet merupakan mutagen karena UV dapat menembus sel dan diabsorpsi dengan kuat oleh timin dan sitosin. Absorpsi UV oleh timin menyebabkan terbentuknya dimer timin yang berdekatan sehingga dapat mengubah DNA yang akan mengganggu replikasi. Senyawa kimia yang menyebabkan mutasi misalnya HNO2, karena asam ini menimbulkan deaminasi pada basa nitrogen nukleotida. Asam nitrit dapat mengubah adenin menjadi hipoxantin, sitosin menjadi urasil dan guanin menjadi xantin. Senyawa kimia mutagen yang lain ialah 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 hidrogen yang sama seperti basa normal. Karena iru dapat menyebabkan terjadinya kesalahan dalam replikasi yang menyebabkan mutasi. Misalnya 2-aminopurin adalah analog adenin dan dapat berpasangan dengan timin atau sitosin. 5-bromourasil adalah analog timin dan dapat berpasangan dengan adenin atau guanin. Selain itu sinar x, sinar y dan partikel energi tinggi sangat berpotensi sebagai mutagen.

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. 

1. 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. 

 

 2. 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.   

 3. 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.