Mutasi ialah objek kajian penting untuk ahli sitogenetik dan biokimia. Ia adalah mutasi, gen atau kromosom, yang paling kerap menjadi punca penyakit keturunan. Di bawah keadaan semula jadi, penyusunan semula kromosom berlaku sangat jarang. Mutasi yang disebabkan oleh bahan kimia, mutagen biologi atau faktor fizikal seperti sinaran mengion selalunya menjadi punca kecacatan kongenital dan keganasan.
Maklumat am tentang mutasi
Hugh de Vries mendefinisikan mutasi sebagai perubahan mendadak dalam sifat keturunan. Fenomena ini terdapat dalam genom semua organisma hidup, daripada bakteria kepada manusia. Dalam keadaan biasa, mutasi dalam asid nukleik berlaku sangat jarang, dengan kekerapan kira-kira 1 10–4 – 1 10–10.
Bergantung kepada jumlah bahan genetik yang terjejas oleh perubahan, mutasi dibahagikan kepada genomik, kromosom dan gen. Genomik dikaitkan dengan perubahan dalam bilangan kromosom (monosomi, trisomi, tetrasomi); kromosom dikaitkan dengan perubahan dalam struktur individukromosom (penghapusan, pendua, translokasi); mutasi gen mempengaruhi gen tunggal. Jika mutasi hanya mempengaruhi sepasang nukleotida, maka ia adalah mutasi titik.
Bergantung kepada punca yang menyebabkannya, mutasi spontan dan teraruh dibezakan.
Mutasi spontan
Mutasi spontan berlaku dalam badan di bawah pengaruh faktor dalaman. Mutasi spontan dianggap normal, mereka jarang membawa kepada akibat yang serius untuk tubuh. Selalunya, penyusunan semula sedemikian berlaku dalam gen yang sama, dikaitkan dengan penggantian bes - purin untuk purin lain (peralihan), atau purin untuk pirimidin (transversi).
Secara ketara kurang kerap mutasi spontan berlaku dalam kromosom. Mutasi spontan kromosom biasanya diwakili oleh translokasi (pemindahan satu atau lebih gen daripada satu kromosom ke kromosom yang lain) dan penyongsangan (perubahan dalam jujukan gen dalam kromosom).
Penyusunan semula teraruh
Mutasi yang disebabkan berlaku dalam sel badan di bawah pengaruh bahan kimia, sinaran atau bahan replikasi virus. Mutasi sedemikian muncul lebih kerap daripada yang spontan dan mempunyai akibat yang lebih serius. Mereka menjejaskan gen individu dan kumpulan gen, menyekat sintesis protein individu. Mutasi teraruh selalunya menjejaskan genom secara global, ia adalah di bawah pengaruh mutagen bahawa kromosom abnormal muncul dalam sel: isokromosom, kromosom cincin, disentrik.
Mutagen, sebagai tambahan kepada penyusunan semula kromosom, menyebabkan kerosakan DNA: putus rantai ganda,pembentukan pautan silang DNA.
Contoh mutagen kimia
Mutagen kimia termasuk nitrat, nitrit, analog bes nitrogen, asid nitrus, racun perosak, hidroksilamin, beberapa bahan tambahan makanan.
Asid nitrous menyebabkan kumpulan amino terbelah daripada bes nitrogen dan digantikan oleh kumpulan lain. Ini membawa kepada mutasi titik. Hydroxylamine juga menyebabkan mutasi yang disebabkan oleh bahan kimia.
Nitrat dan nitrit dalam dos yang tinggi meningkatkan risiko kanser. Sesetengah suplemen pemakanan menyebabkan tindak balas arilasi asid nukleik, yang membawa kepada gangguan proses transkripsi dan terjemahan.
Mutagen kimia sangat pelbagai. Selalunya bahan inilah yang menyebabkan mutasi teraruh dalam kromosom.
Mutagen fizikal
Mutagen fizikal termasuk sinaran mengion, terutamanya gelombang pendek dan ultraungu. Ultraviolet memulakan proses peroksidasi lipid dalam membran, mencetuskan pembentukan pelbagai kecacatan dalam DNA.
X-ray dan sinaran gamma mencetuskan mutasi pada tahap kromosom. Sel-sel sedemikian tidak mampu membahagikan, mereka mati semasa apoptosis. Mutasi teraruh juga boleh menjejaskan gen individu. Contohnya, menyekat gen penindas tumor membawa kepada tumor.
Contoh penyusunan semula teraruh
Contoh mutasi teraruh ialah pelbagai penyakit genetik, yang lebih kerap dimanifestasikan di kawasan yang terdedah kepadapendedahan kepada faktor mutagenik fizikal atau kimia. Adalah diketahui, khususnya, bahawa di negeri Kerala India, di mana dos berkesan tahunan sinaran mengion melebihi norma sebanyak 10 kali, kekerapan kelahiran kanak-kanak dengan sindrom Down (trisomi pada kromosom ke-21) meningkat. Di daerah Cina Yangjiang, sejumlah besar monazit radioaktif ditemui di dalam tanah. Unsur-unsur yang tidak stabil dalam komposisinya (serium, torium, uranium) mereput dengan pembebasan gamma quanta. Pendedahan kepada sinaran gelombang pendek di daerah ini telah menyebabkan sejumlah besar kelahiran kanak-kanak dengan sindrom kucing menangis (pemadaman sebahagian besar kromosom ke-8), serta peningkatan kejadian kanser. Contoh lain: pada Januari 1987, bilangan rekod kelahiran kanak-kanak dengan sindrom Down telah didaftarkan di Ukraine, dikaitkan dengan kemalangan Chernobyl. Pada trimester pertama kehamilan, janin paling sensitif terhadap kesan mutagen fizikal dan kimia, jadi dos sinaran yang besar telah menyebabkan peningkatan kekerapan anomali kromosom.
Salah satu mutagen kimia yang paling terkenal dalam sejarah ialah Thalidomide sedatif, yang dikeluarkan di Jerman pada tahun 1950-an. Pengambilan ubat ini telah membawa kepada kelahiran ramai kanak-kanak dengan pelbagai kelainan genetik.
Kaedah mutasi teraruh biasanya digunakan oleh saintis untuk mencari cara terbaik untuk melawan penyakit autoimun dan keabnormalan genetik yang berkaitan dengan hipersekresi protein.
