5.3 Mutasi

Maksud dan Jenis Mutasi

• Mutasi: perubahan spontan dan rawak yang berlaku kepada gen dan kromosom yang boleh mengubah ciri anak yang mewarisi bahan genetik terubah suai tersebut.
• Dua jenis: mutasi kromosom dan mutasi gen.

Mutasi kromosom	Mutasi gen
Perubahan dalam bilangan atau struktur kromosom akibat kecacatan semasa pembahagian sel	Perubahan kimia pada sesuatu gen yang mengubah ciri yang dikawal oleh gen tersebut
Sindrom Down, sindrom Turner, sindrom Klinefelter	Buta warna, anemia sel sabit, talasemia, albinisme, hemofilia

Contoh Mutasi Kromosom

• Sindrom Down
  • Penambahan satu kromosom pada pasangan kromosom ke-21.
  • Kariotip mengandungi 47 kromosom, bukan 46.
  • Ciri: kerencatan fizikal dan mental, leher pendek, mata sepet dan badan lebih rendah.
  • Data buku teks: kira-kira 1 dalam 800 kelahiran; risiko meningkat apabila umur ibu melebihi 35 tahun.
• Sindrom Turner (XO)
  • Perempuan kehilangan satu kromosom X.
  • Kariotip: 45 kromosom (44 + XO).
  • Ciri seks sekunder perempuan tidak berkembang.
• Sindrom Klinefelter (XXY)
  • Lelaki mempunyai satu kromosom X tambahan.
  • Kariotip: 47 kromosom (44 + XXY).
  • Ciri: ciri perempuan seperti mempunyai payudara, testis kecil dan mandul.

Contoh Mutasi Gen

• Buta warna
  • Disebabkan oleh gen mutan resesif pada kromosom X.
  • Individu tidak dapat membezakan warna merah dengan hijau.
  • Lazim berlaku pada lelaki.
• Anemia sel sabit
  • Perubahan spontan pada gen yang bertanggungjawab menghasilkan hemoglobin.
  • Sel darah merah abnormal berbentuk sabit menjejaskan pengangkutan oksigen.
  • Disebabkan oleh gen resesif pada autosom.
• Talasemia
  • Mutasi pada gen yang mengawal penghasilan hemoglobin.
  • Sel darah merah kecil dan mempunyai jangka hayat lebih singkat, lalu menyebabkan kekurangan darah yang teruk.
• Hemofilia
  • Mutasi pada gen yang menghasilkan faktor pembekuan darah.
  • Darah lambat membeku; individu terus kehilangan darah apabila terluka atau tercedera.

Faktor yang Menyebabkan Mutasi Gen dan Mutasi Kromosom

• Mutasi boleh berlaku secara spontan (semula jadi) semasa pembahagian sel.
• Faktor luaran yang menyebabkan mutasi dikenali sebagai mutagen.
• Faktor dalam buku teks:
  • kehamilan pada usia yang lewat;
  • sinaran radioaktif;
  • sinar-X;
  • sinar ultraungu;
  • karsinogen;
  • kejadian semula jadi.

Penyakit Gangguan Gen dan Pewarisannya

• Alel boleh membawa trait penyakit yang diwarisi dalam keluarga.
• Kebanyakan gen yang mengawal trait terletak pada autosom; sesetengahnya terletak pada kromosom seks.
• Trait pada kromosom seks ialah trait terangkai seks; gennya ialah gen terangkai seks.
• Hemofilia ialah contoh trait terangkai seks.
• $X^H$ = alel dominan normal; $X^h$ = alel resesif hemofilia.

Bapa normal × ibu pembawa

$X^{H}Y\times X^H{X}^h$

• Anak yang mungkin: anak perempuan normal $X^H{X}^H$, anak perempuan pembawa $X^H{X}^h$, anak lelaki normal $X^{H}Y$, anak lelaki hemofilia $X^{h}Y$.

Bapa normal × ibu pesakit hemofilia

$X^{H}Y\times X^h{X}^h$

• Semua anak perempuan $X^H{X}^h$ ialah pembawa; semua anak lelaki $X^{h}Y$ menghidap hemofilia.

Mengesan Penyakit Gangguan Gen

• Amniosentesis dan kaedah kariotip mengesan keabnormalan kromosom dan membolehkan penyakit gangguan gen dikesan lebih awal.

Kaedah Amniosentesis

• Digunakan untuk mengesan keabnormalan sel fetus pada minggu ke-15 hingga ke-20 kehamilan.

1. Kenal pasti kedudukan fetus dalam uterus menggunakan teknik ultrabunyi untuk menentukan kedudukan yang selamat.
2. Masukkan jarum dengan berhati-hati melalui abdomen ibu dan dinding uterus.
3. Ekstrak bendalir amnion yang mengandungi sel fetus terampai.
4. Emparkan bendalir untuk mengasingkan sel fetus daripada bendalir amnion.
5. Gunakan sel fetus yang diasingkan untuk memperoleh kariotip.

Kaedah Kariotip

1. Ambil sampel sel fetus atau tisu badan.
2. Tambahkan bahan kimia untuk merangsang mitosis; inkubasikan selama 2–3 hari.
3. Tambahkan bahan kimia lain untuk menghentikan mitosis pada peringkat metafasa.
4. Pindahkan sel ke dalam tiub dan emparkan untuk memekatkan sel.
5. Pindahkan sel ke dalam tiub baharu yang mengandungi bahan penetap.
6. Titiskan larutan pada slaid mikroskop dan tambahkan pewarna supaya kromosom lebih jelas.
7. Perhatikan dan ambil gambar slaid di bawah mikroskop.
8. Potong dan susun gambar kromosom untuk membentuk kariotip; periksa keabnormalan kromosom.

Aplikasi Penyelidikan Genetik

Sains Forensik

• Bidang sains dan teknologi yang menyiasat jenayah dengan mengenal pasti dan mengesahkan kronologi kejadian berdasarkan bukti saintifik.
• Menyediakan maklumat saintifik kepada sistem perundangan melalui analisis bukti fizikal.
• Bukti dikumpulkan di tempat kejadian atau daripada individu terlibat, dianalisis di makmal dan hasil analisis dibentangkan di mahkamah.
• DNA daripada cebisan kulit, rambut atau darah boleh dipadankan dengan sampel DNA suspek.

Terapi Gen

• Teknik yang masih dalam peringkat eksperimen untuk membaiki gen mutan, abnormal atau cacat yang menyebabkan penyakit seperti sistik fibrosis, hemofilia dan anemia sel sabit.
• Gen normal disisipkan ke dalam sel atau tisu badan pesakit untuk menggantikan gen yang rosak.

1. Keluarkan sel stem daripada pesakit.
2. Masukkan gen normal ke dalam virus.
3. Campurkan virus termodifikasi dengan sel stem pesakit.
4. Sel stem pesakit berubah secara genetik.
5. Suntik sel tersebut ke dalam pesakit.
6. Sel termodifikasi menghasilkan protein atau hormon yang dikehendaki.

Genealogi Genetik

• Kajian pengumpulan maklumat genetik untuk menentukan salasilah atau susur galur keluarga, keturunan dan sejarahnya.
• Menggunakan ujian DNA.

Kesan Penyelidikan Genetik terhadap Kehidupan Manusia

• Penyelidikan genetik banyak digunakan dalam perubatan dan pertanian untuk meningkatkan kualiti kehidupan.
• Kebaikan dan keburukan saringan genetik perlu dinilai berdasarkan aspek buku teks berikut:
  • ekonomi: insurans dan peluang pekerjaan;
  • kesejahteraan hidup: institusi kekeluargaan;
  • etika;
  • psikologi;
  • sosial.
• Etika dan nilai murni sangat penting; tanpa amalan ini, penyelidikan genetik boleh menimbulkan masalah moral, agama, ekonomi, psikologi dan sosial.