Pengaruh sinar UV terhadap mutasi gen

Read Also

Mutagen bahan fisika, contohnya sinar ultraviolet, sinar radioaktif, dan lain-lain. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit. Mutagen fisika bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation) yang dapat melepas energi (ionisasi), begitu melewati atau menembus materi. Mutagen fisika termasuk diantaranya sinar-X, radiasi gamma, radiasi beta, neutron, dan partikel dari aselerators sudah umum digunakan dalam pemuliaan tanaman. Karakteristik untuk masing-masing jenis radiasi disajikan dalam tabel di bawah ini. Begitu materi reproduksi tanaman diradiasi, proses ionisasi akan terjadi dalam jaringan dan dapat menyebabkan perubahan pada jaringan itu sendiri, sel, genom,  kromosom, dan DNA atau gen. Perubahan yang ditimbulkan pada tingkat genom, kromosom, dan DNA atau gen dikenal dengan istilah mutasi (mutation).

Dalam genetika, bentuk normal dari suatu organism disebut strain liar. Perubahan dari strain liar ke benbtuk lain disebut mutasi awal, sebaliknya perubahann kebentuk awal disebut mutasi balik. Mutasi merupakan fenomena penting. Tanpa mutasi semua gen muncul hanya satu bentuk, tidak ada alel sehingga analisis genetika tidak memungkinkan untuk diteliti

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 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 (fenotipe) akibat mutasi disebut mutan.

Radiasi Ultraviolet

Sejak ditemukan sinar X oleh Rontgent dan sinar ultraviolet orang mulai menyelidiki

pengaruhnya terhadap bakteri atau mikroba yang lain. Sinar ultraviolet mempunyai panjang gelombang 210-310 nm, sinar X, sinar γ (gamma), sinar β (beta), sinar α dan sinar netron dapat dihasilkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik. Penyerapan energi dari radiasi dengan sinar ultraviolet dapat menimbulkan dua hal penting dalam bakteri yaitu kematian sel atau terjadi mutasi.

Ultraviolet digunakan untuk penelitian genetika, keperluan medis, juga untuk sterilisasi karena dapat membunuh bakteri. Ultraviolet banyak ditemukan pada sinar matahari, tapi ultraviolet ini dipancarkan keluar oleh ozon di atmosfer. Radiasi ultraviolet tidak memiliki cukup energi untuk menginduksi ionisasi seperti sinar X. Namun ultraviolet mempunyai kemampuan sebagai mutagen dan pada dosis yang tinggi dapat membunuh sel. Interaksi ultraviolet dengan materi genetik tergantung pada panjang gelombang. Penyerapan energi radiasi pada materi genetik melalui reaksi fotokimia. Pengaruh biologi dari radiasi ultraviolet tergantung panjang gelombang. Radiasi ini dapat menyebabkan kerusakan biologi yang dapat diperbaiki jika panjang gelombang rendah. Walaupun demikian, jika kerusakan yang ditimbulkan besar maka dapat terjadi mutasi permanen. Jika kerusakan terjadi pada gen regulator, kemungkinan menyebabkan karsinogenesis.

Cahaya tampak dan sinar UV mempunyai pengaruh yang sangat kuat terhadap kelangsungan dan keefektifan transformasi DNA dari suatu spesies.  Sinar UV yang berlebihan justru akan mengganggu aktivitas DNA suatu spesies. Untuk dapat bertahan pada kondisi lingkungan yang tidak sesuai, suatu spesies dapat melakukan perubahan materi genetik atau melakukan proses mutasi sehingga fenotif yang muncul tidak lagi sama persis dengan fenotif semula. Sinar UV sangat berpengaruh terhadap perkembangan sel. Sel merupakan satuan hidup terkecil yang dapat menderita akibat radiasi. Tanggapan sel atau jaringan terhadap radiasi berbeda-beda, baik yang menyangkut perubahan derajat ketahanan hidup, mutasi ataupun karsinogen.

Radiasi mutagenic lainnya adalah sinar ultraviolet (UV). Sinar UV dapat menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen antara dua molekul timin, menghasilkan timin dimer. Timin dimer ini menyebabkan kerusakan serius dan kematian sel karena DNA dengan timin dimer tidak dapat direplikasi dan ditranskripsi. Komponen sinar UV yang bersifat paling mutagenic adalah pada panjang gelombang 260nm. Paparan sinar UV pada manusia dapat menyebabkan terbentuknya banyak timin dimer pada sel kulit dan menimbulkan kanker kulit. Bakteri dan organisme lain memiliki mekanisme perbaikan (repair) terhadap kerusakan yang diakibatkan oleh radiasi sinar UV. Ada dua macam mekanisme perbaikan, yaitu perbaikan dengan cahaya (light repair) dan perbaikan tanpa cahaya (dark repair). Pada perbaikan dengan cahaya (light repair), bakteri memiliki enzim fotoliase yang menggunakan energi cahaya visible untuk memisahkan ikatan dimer timin. Manusia dengan penyakit xeroderma pigmentosum sangat sensitive terhadap paparan sinar matahari dan tidak memiliki mekanisme perbaikan terhadap efek mutagenic radiasi sinar UV, sehingga sangat berisiko mengidap kanker kulit.

Pada perbaikan tanpa cahaya (dark repair), cahaya tidak diperlukan dalam mekanisme perbaikan. Mekanisme perbaikan ini disebut juga sebagai nucleotide excision repair, dan tidak terbatas hanya pada kerusakan akibat bahan mutagenic yang lain. Pada mekanisme ini, enzim bakteri dapat memotong bagian timin DNA yang rusak dan menghasilkan bagian yang terbuka. Enzim yang lain akan mengisi gap (bagian yang terbuka) ini dengan DNA baru yang komplementer dengan rantai DNA yang tidak rusak. Langkah terakhir adalah reaksi penyegelan (sealing) oleh enzim DNA ligase.

            Kelainan DNA disebabkan oleh radiasi dapat menyebabkan kelainan somatic maupun genetik, tergantung pada jenis sel yang bersangkutan. Perubahan kromosom terjadi pada siklus sel terutama pada fase metafase meiosis. Oleh karena itu sel-sel yang relatif lebih sering membelah diri berpeluang lebih besar menjadi rusak oleh penyinaran. Kelainan kromosom dan kepekaan sel melibatkan inti, merupakan kerusakan utama oleh radiasi. Pada dosis rendah, tidak teramati terjadinya perubahan materi genetik bila sinar hanya melalui sitoplasma, dan jika hanya melalui inti maka akan kerap kali berubah dengan dosis yang tinggi. Jadi penyinaran UV ini merupakan rangsangan yang penting yang dapat merusak sel

DNA menyerap sinar ultraviolet dengan kuat, penyerapan maksimal DNA terletak pada panjang gelombang 260 nm. Sel dengan cepat terbunuh akibat penyerapan sinar ultraviolet, dan angka laju mutasi yang tinggi terjadi antara sel-sel yang bertahan hidup. Apabila cairan DNA yang diiradiasi dengan sinar ultraviolet, akan terjadi dua jenis perubahan kimia. Pertama-tama ada pembentukan ikatan kovalen antara residu-residu pirimidin yang berdekatan satu sama lain pada untaian yang sama dan membentuk dimmer pirimidin. Kegiatan mutagenik sinar ultraviolet

dapat dihubungkan dengan pembentukan dimmer primidin. Pentingnya dimmer pirmidin sebagai sebab mutasi yang diinduksi sinar ultraviolet dibuktikan dengan perlakuan yang mengarah kepada pengeluaran atau pemotongan dimmer mengembalikan sebagian terbesar pengaruh mutagenik sinar ultraviolet. Jika sel-sel bakteri yang diperlakukan dengan sinar ultraviolet segera diiradiasi, misalnya dengan sinar yang tampak dengan kisaran panjang gelombang 300 – 400 nm, maka frekuensi mutasi dan kematian sel kedua-duanya akan sangat menurun, kejadian yang disebut fotoreaktivasi. Proses ini ternyata disebabkan oleh aktifasi oleh sinar dengan panjang gelombang tertentu, yang mengaktifasi enzim yang menghidrolisis dimmer pirimidin.

            DNA dapat dirusak oleh ultraviolet pada panjang gelombang 254-260 nm, sehingga ultraviolet dapat menginduksi secara langsung akibat penyerapan oleh purin dan pirimidin. Pirimidin umumnya sangat kuat menyerap pada 254 nm dan menjadi sangat reaktif. Beberapa indikasi lain adalah pembentukan timin dimmer.

Salah satu mutagen yang banyak dimanfaatkan manusia dalam berbagai keperluan adalah radiasi. Perbuatan manusia yang menimbulkan radiasi dapat menyebabkan terjadinya mutasi misalnya:

1. penggunaan zat-zat kimia yang radioaktif atau radioisotope.

2. penggunaan bahan kimia dalam minuman dan makanan.

3. penggunaan sinar x dalam penelitian dan pengobatan.

4. kebocoran radiasi dari pembuangan sampah-sampah industri, reaktor atom, roket, dan lain sebagainya.

5. penggunaan bom radioaktif.

Daftar Pustaka

Drs. Effendy, Nasrul.1997. Dasar-Dasar Keperawatan Kesehatan Masyarakat.Jakarta: Penerbit Kedokteran EGC