MUTASI

Mutasi

            Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Mutasi pada tingkat kromosomal biasanya disebut aberasi. Mutasi pada gen dapat mengarah pada munculnya alel baru dan menjadi dasar bagi kalangan pendukung evolusi mengenai munculnya variasi-variasi baru pada spesies. Mutasi terjadi pada frekuensi rendah di alam, biasanya lebih rendah daripada 1:10.000 individu. Mutasi di alam dapat terjadi akibat zat pembangkit mutasi (mutagen, termasuk karsinogen), radiasi surya maupun radioaktif, serta loncatan energi listrik seperti petir. Individu yang memperlihatkan perubahan sifat  akibat mutasi disebut mutan. Dalam kajian genetik, mutan biasa dibandingkan dengan individu yang tidak mengalami perubahan sifat (individu tipe liar atau "wild type").

Mutasi Sitologis

            Mutasi sitologis adalah mutasi yang terjadi karena perubahan bentuk, ukuran, ataupun jumlah kromosom. Mutasi ini dibagi atas Euploidi dan Aneuploidi.

         Euploidi ialah keadaan dimana jumlah kromosom yang dimiliki oleh suatu makhluk merupakan kelipatan dari kromosom dasarnya. Euploid biasanya dijumpai pada tumbuhan karena tumbuhan pada umumnya tidak mengenal adanya kromosom kelamin. Variasi Euploid yang dapat terjadi: Monoploid (haploid; 1n), Diploid(2n) dan Polyploid yang terdiri dari: Triploid(3n), Tetraploid(4n), Pentaploid (5n), Heksaploid (6n), Septaploid(7), Oktaploid(8), dan Nonaploid (9).

       Aneuploid adalah peristiwa dimana suatu sel atau individu kekurangan atau kelebihan kromosom tertentu bila dibandingkan dengan yang normal. Variasi Aneuploidi meliputi: Monosomi ( keadaan dimana suatu organisme kekurangan sebuah kromosom dibandingkan dengan yang normal (diploid), Nullisomi (merupakan tanaman yang di dapat melalui persilangan atau penyerbukan sendiri tanaman monosomi), dan Trisomi (keadaan dimana individu mempunyai kromosom tambahan dibandingkan dengan normal (diploid). (Suryo, 1995)

Mutasi Gen

            Mutasi Gen adalah mutasi yang disebabkan oleh adanya perubahan susunan atau jumlah bahan genetik kromosom, yang mengakibatkan adanya perubahan fenotip, perubahan gen-gen yang berangkai dan perubahan nisbah yang diharapkan dalam keturunan. Mutasi gen terdiri dari : Delesi (hilangnya suatu segmen dari kromosom beserta gen-gen yang terdapat padanya), Duplikasi ( keadaan dimana kromosom putus di dua tempat dan penggabungan dari ujung-ujungnya yang luka itu terjadi setelah kromosom engadakan replikasi, maka potongan-potongan kromosom itu dapat membentuk segmen ang memiliki gen-gen terulang, Inversi (suatu macam aberasi kromosom, dimana  sebagian suatu kromosom memiliki lokus gen-gen yang terbalik urutannya dibandingkan dengan urutan lokus gen-gen pada kromosom normalnya, Translokasi (peristiwa pemindahan suatu bagian dari sebuah kromosom ke bagian kromosom lain yang bukan homolognya). (Suryo, 1995)

Kolkhisin

            Salah satu zat yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah kolkhisin. Kolkhisin merupakan suatu alkaloid yang berasal dari umbi dan biji tanaman Atumn crocus (Colchicum autumnale) yang termasuk dalam famili Liliaceae. Kolkhisin berbentuk kristal berwarna kuning atau tepung, sedikit berbau, larut dalam air, alkohol, dan sedikit larut dalam eter.  Pemberian kolkhisin pada tanaman memperlihatkan pengaruhnya pada nukleus yang sedang membelah (Suryo, 1995).

            Larutan kolkhisin dengan konsentrasi yang kritis dapat mencegah terbentuknya benang – benang spindel sehingga pemisahan kromosom pada saat anafase dari mitosis tidak berlangsung, dan menyebabkan penggandaan kromosom tanpa membentuk dinding sel. Proses mitosis mengalami modifikasi dimana tidak terbentuk benang spindel, sehingga kromosom-kromosom tetap tinggal berserakan dalam sitoplasma. Pada stadium ini kromosom-kromosom memperlihatkan gambaran seperti tanda silang. Akan tetapi kromosom-kromosom dapat memisahkan diri pada sentromernya dan dimulailah anafase. Selanjutnya terbentuklah dinding nukleus sehingga nukleus restitusi (nukleus perbaikan) mengandung jumlah kromosom lipat dua.

            Apabila pengaruh dari kolkhisin telah menghambur, sel poliploid yang baru ini dapat membentuk spindel pada kedua kutubnya, dan membentuk nukleus anakan poliploid seperti pada telofase dari mitosis biasanya (Suryo, 1995).

PEMBENTUKAN TANAMAN POLIPLOID

Tanaman Poliploid

            Poliploidi adalah kondisi pada suatu organisme yang memiliki set kromosom (genom) lebih dari sepasang. Organisme hidup pada umumnya memiliki sepasang set kromosom pada sebagian besar tahap hidupnya. Kondisi ini disebut diploid (disingkat 2n). Namun demikian, sejumlah organisme pada tahap yang sama memiliki lebih dari sepasang set. Gejala semacam ini dinamakan poliploidi (dari bahasa Yunani πολλαπλόν, berganda). Organisme dengan kondisi demikian disebut poliploid. Penamaan tipe poliploid tergantung banyaknya set kromosom. Jadi, triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n), heksaploid (6n), oktoploid, dan seterusnya. Dan organisme dengan satu set kromosom (haploid, n) juga ditemukan hidup normal di alam.

Pembentukan Tanaman Poliploid

            Di alam, poliploid dapat terjadi karena kejutan listrik (petir), keadaan lingkungan ekstrem, atau persilangan yang diikuti dengan gangguan pembelahan sel. Perilaku reproduksi tertentu mendukung poliploidi terjadi, misalnya perbanyakan vegetatif atau partenogenesis, dan menyebar luas.

       Poliploidi buatan dapat dilakukan dengan meniru yang terjadi di alam, atau dengan menggunakan mutagen. Kolkisin adalah mutagen yang umum dipakai untuk keperluan ini. Efeknya cepat diketahui dan aplikasinya mudah. Penggunaannya beresiko tinggi karena kolkisin sangat karsinogenik.             

            Autopoliploid terjadi apabila suatu spesies, karena salah satu sebab di atas, menggandakan set kromosomnya dan kemudian saling kawin dengan autopoliploid lain. Pola pembelahan sel autopoliploid rumit karena melibatkan perpasangan empat, enam, atau delapan set kromosom. Triploid karena autopoliploid dapat bersifat fertil. 

           Allopoliploid terjadi karena persilangan antarspesies dengan genom yang berbeda tanpa diikuti reduksi jumlah sel dalam meiosis. Amfidiploid adalah allotetraploid yang perilaku pembelahan selnya serupa dengan diploid. 

           Allopoliploidi segmental terjadi apabila sebagian kromosom berasal dari genom yang berbeda (tidak semuanya berasal dari set kromosom yang lengkap). Suatu spesies dapat bersifat diploid, meskipun dalam sejarah perkembangan evolusinya berasal dari poliploid. Spesies demikian dikenal sebagai paleopoliploid. Contoh spesies ini misalnya padi. Dengan n=10, padi berasal dari moyang poliploid dengan n=5.

MIKROTUBULUS

Mikrotubulus

            Mikrotubulus adalah polimer dari dimers tubulin α dan β. Berbentuk tabung yang disusun dari mikrotubulin. bersifat lebih kokoh dari aktin. Mikrotubulus memiliki dua ujung, yaitu ujung negatif yang terhubung dengan pusat pengatur mikrotubulus, dan ujung positif yang berada di dekat membran plasma. Organel dapat meluncur di sepanjang mikrotubulus untuk mencapai posisi yang berbeda di dalam sel, terutama saat pembelahan sel. Mempunyai garis tengah sepanjang 25 nm dan panjang berubah-ubah dari 200 nanometers ke 25 mikrometer. Mikrotubulus berfungsi mengarahkan gerakan komponen-komponen sel, mempertahankan bentuk sel, serta membantu pembelahan sel secara mitosis

Struktur Mikrotubulus  (biologi.blogsome.com)

SIKLUS SEL

Siklus Sel

            Siklus Sel adalah proses duplikasi secara akurat untuk menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik. Proses ini berlangsung terus-menerus dan berulang (siklik).

            Pertumbuhan dan perkembangan sel tidak lepas dari siklus kehidupan yang dialami sel untuk tetap bertahan hidup. Siklus ini mengatur pertumbuhan sel dengan meregulasi waktu pembelahan dan mengatur perkembangan sel dengan mengatur jumlah ekspresi atau translasi gen pada masing-masing sel yang menentukan diferensiasinya.

Fase pada siklus sel yaitu sebagai berikut :

1.      Fase  S (sintesis): Tahap terjadinya replikasi DNA

2.      Fase M (mitosis): Tahap terjadinya pembelahan sel (baik pembelahan biner atau pembentukan tunas)

3.      Fase G (gap): Tahap pertumbuhan bagi sel.

a.       Fase G₀, sel yang baru saja mengalami pembelahan berada dalam keadaan diam atau sel tidak melakukan pertumbuhan maupun perkembangan. Kondisi ini sangat bergantung pada sinyal atau rangsangan baik dari luar atau dalam sel. Umum terjadi dan beberapa tidak melanjutkan pertumbuhan (dorman) dan mati.

b.      Fase G₁, sel eukariot mendapatkan sinyal untuk tumbuh, antara sitokinesis dan sintesis.

c.       Fase G₂, pertumbuhan sel eukariot antara sintesis dan mitosis.

            Fase tersebut berlangsung dengan urutan G₀ > G₁ > S > G₂ > M    kembali ke G₀. Dalam konteks Mitosis, fase G dan S disebut sebagai Interfase.

Pembelahan Mitosis

            Mitosis merupakan periode pembelahan sel yang berlangsung pada jaringan titik tumbuh (meristem), seperti pada ujung akar atau pucuk tanaman. Proses mitosis terjadi dalam empat fase, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase.

Profase. Pada awal profase, sentrosom dengan sentriolnya mengalami replikasi dan dihasilkan dua sentrosom. Masing-masing sentrosom hasil pembelahan bermigrasi ke sisi berlawanan dari inti. Pada saat bersamaan, mikrotubul muncul diantara dua sentrosom dan membentuk benang-benang spindle, yang membentuk seperti bola sepak. Pada sel hewan, mikrotubul lainnya menyebar yang kemudian membentuk aster. Pada saat bersamaan, kromosom teramati dengan jelas, yaitu terdiri dua kromatid identik yang terbentuk pada interfase. Dua kromatid identik tersebut bergabung pada sentromernya. Benang-benang spindel terlihat memanjang dari sentromer .

            Metafase. Masing-masing sentromer mempunyai dua kinetokor dan masing-masing kinetokor dihubungkan ke satu sentrosom oleh serabut kinetokor. Sementara itu, kromatid bersaudara begerak ke bagian tengah inti membentuk keping metafase (metaphasic plate) .

     Anafase. Masing-masing kromatid memisahkan diri dari sentromer dan masing-masing kromosom membentuk sentromer. Masing-masing kromosom ditarik oleh benang kinetokor ke kutubnya masing-masing .

Telofase. Awal dari tahap telofase ini ketika kromosom sampai ke kutubnya masing-masing. Kromosom tampak tidak beraturan dan jika diwarnai, terpulas kuat dengan pewarna histologi. Tahap berikutnya terlihat benang-benang spindle hilang dan kromosom tidak terlihat (membentuk kromatin; difuse). Keadaan seperti ini merupakan karakteristik dari interfase. Pada akhirnya membran inti tidak terlihat diantara dua anak inti.

          Sitokinesis. Selama fase akhir pembelahan mitosis, muncul lekukan membran sel dan lekukan makin dalam yang akhirnya membagi sel tetua menjadi dua sel anak. Sitokinesis terjadi karena dibantu oleh protein aktin dan myosin.

            Untuk lebih jelas mengenai tahap-tahap pembelahan mitosis, dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Pembelahan mitosis pada sel tumbuhan (biologi.blogsome.com)