Jumat, 30 September 2011

REKAYASA GENETIKA MUTASI TINGKAT GEN DAN KROMOSOM

1. GEN

A. Pengertian dan Sejarah Gen

Gen (dari bahasa Belanda: gen) adalah unit pewarisan sifat bagi organisme hidup. Bentuk fisiknya adalah urutan DNA yang menyandi suatu protein, polipeptida, atau seuntai RNA yang memiliki fungsi bagi organisme yang memilikinya. Batasan modern gen adalah suatu lokasi tertentu pada genom yang berhubungan dengan pewarisan sifat dan dapat dihubungkan dengan fungsi sebagai regulator (pengendali), sasaran transkripsi, atau peran-peran fungsional lainnya. 

 

Penggunaan "gen" dalam percakapan sehari-hari (misalnya "gen cerdas" atau "gen warna rambut") sering kali dimaksudkan untuk alel : pilihan variasi yang tersedia oleh suatu gen. Meskipun ekspresi alel dapat serupa, orang lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipik berbeda. Gen diwariskan oleh satu individu kepada keturunannya melalui suatu proses reproduksi, bersama-sama dengan DNA yang membawanya. Dengan demikian, informasi yang menjaga keutuhan bentuk dan fungsi kehidupan suatu organisme dapat terjaga.

Gregor Mendel telah berspekulasi tentang adanya suatu bahan yang terkait dengan suatu sifat atau karakter di dalam tubuh suatu individu yang dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ia menyebutnya 'faktor'. Oleh Hugo de Vries, konsep yang serupa ia namakan pangen (baca: "pan-gen") pada buku karangannya Intracellular Pangenesis (terbit 1889). Belum membaca tulisan Mendel, de Vries mendefinisikan pangen sebagai "partikel terkecil yang mewakili satu penciri terwariskan". Wilhelm Johannsen lalu menyingkatnya sebagai gen dua puluh tahun kemudian. Pada 1910, Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen terletak di kromosom. Selanjutnya, terjadi 'perlombaan' seru untuk menemukan substansi yang merupakan gen. Banyak penghargaan Nobel yang kemudian jatuh pada peneliti yang terlibat dalam subjek ini.

Pada saat itu DNA sudah ditemukan dan diketahui hanya berada pada kromosom (1869), tetapi orang belum menyadari bahwa DNA terkait dengan gen. Melalui penelitian Oswald Avery terhadap bakteri Pneumococcus (1943), serta Alfred Hershey dan Martha Chase (publikasi 1953) dengan virus bakteriofag T2, barulah orang mengetahui bahwa DNA adalah bahan genetik.

Pada tahun 1940an, George Beadle dan Edward Tatum mengadakan percobaan dengan Neurospora crassa. Dari percobaan tersebut, Beadle dan Tatum dapat menarik hipotesis bahwa gen mengkode enzim, dan mereka menyimpulkan bahwa satu gen menyintesis satu enzim (one gene-one enzyme theory). Beberapa puluh tahun kemudian, ditemukan bahwa gen mengkode protein yang tidak hanya berfungsi sebagai enzim saja, dan beberapa protein tersusun dari dua atau lebih polipeptida. Dengan adanya penemuan-penemuan tersebut, pendapat Beadle dan Tatum, one gene-one enzyme theory, telah dimodifikasi menjadi teori satu gen-satu polipeptida (one gene-one polypetide theory).

B. Struktur gen

Pada eukariota, gen terdiri dari:

• domain regulasi inisiasi transkripsi, yang terdiri antara lain dari: deret GCCACACCC, ATGCAAAT, kotak GC, kotak CCAAT dan kotak TATA.

• intron

• ekson, merupakan area kodikasi protein yang dapat ditranskripsi secara overlapping atau nonoverlapping. Sebagai contoh, pada kode dengan tiga deret nukleotida (kodon triplet) AUU GCU CAG, dapat secara dibaca nonoverlapping sebagai AUU GCU CAG atau dibaca secara overlapping sebagai AUU UUG UGC GCU CUC CAG. Walaupun pada sekitar tahun 1961, telah diketahui bahwa asam amino dikodikasi oleh kodon secara nonoverlapping, telah ditemukan protein berbeda hasil transkripsi dengan pergeseran overlapping kodon.

• domain regulasi akhir transkripsi

C. Ekspresi gen

Ekspresi gen adalah proses dimana kode-kode informasi yang ada pada gen diubah menjadi protein-protein yang beroperasi di dalam sel. Ekspresi gen terdiri dari dua tahap:

1. Transkripsi, proses pembuatan salinan RNA.

2. Translasi, proses sintesis polipeptida yang spesifik di dalam ribosom.

Proses transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi mRNA menjadi sebuah polipeptida disebut dogma sentral (central dogma). Dogma sentral berlaku pada prokariot dan eukariot. Namun, pada eukariot ada tahap tambahan yang terjadi di antara transkripsi dan translasi yang disebut tahap pre-mRNA. Tahap pre-mRNA adalah untuk menyeleksi mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan di ribosom. Ekson merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan intron merupakan mRNA yang akan tetap berada di dalam nukleus karena kemungkinan mRNA tersebut akan membentuk protein yang tidak fungsional (tidak berguna) jika ditranslasikan. Intron kemudian akan terurai kembali untuk membentuk rantai mRNA baru.

Ketahui pula bahwa beberapa kesalahan yang disebut mutasi dapat terjadi pada proses ekspresi gen ini.

Kelainan Genetik

Kelainan genetik berhubungan dengan DNA(Deoxyribonucleic Acid) dan disebabkan oleh gen-gen dan kromosom yang tidak normal. Kelainan genetik biasanya dipicu oleh lingkungan yang ditempati seseorang. Ketidaknormalan atau abnormalitas pada gen terjadi sebagai akibat dari mutasi atau penambahan/ pengurangan kromosom, yang dikenal sebagai variasi gen. Beberapa dari kelainan genetis termasuk kelainan gen tunggal yang dikenal sebagai kelainan Mendelkian atau Monogenik. Jenis lain dari kelainan genetik adalah kelainan kompleks yang dikenal sebagai poligenik AKA yang merupakan multi faktorial. Kelainan mitokondria dan kelainan kromosom membentuk kelainan genetik lain. Kelainan gen tunggal mencakup anemia sel sabit, fibrosis kista, dan sindrom marfans. Kondisi ini disebabkan oleh mutasi atau perubahan gen.

Kelainan gen tunggal dapat terjadi karena gen abnormal dari salah satu kedua orang tua yag kondisinya masing-masing dikenal sebagai autosomal dominan dan autosomal resesif. Kelainan genetik multi faktorial atau poligenik AKA termasuk kondisi-kondisi seperti cacat jantung, langit-langit mulut bercelah, bibir sumbing, atau cacat tabung saraf. Kondisi ini dapat dipicu oleh lingkungan dan faktor akibatnya adalah perubahan beberapa gen. Abnormalitas kromosom disebabkan oleh perubahan yang tidak normal pada kromosom. Beberapa abnornalitas kromosom yang paling dikenal termasuk sindrom Turner (Turners syndrome) dan sindrom Down (Downs syndrome). Mutasi mitokondria sesuai namanya terjadi di dalam mitokondria dan menyebabkan kelainan genetik. Gen diturunkan melalui garis keluarga dan pencegahan serta pengobatan mencakup konseling untuk memastikan bahwa hal itu tidak berulang.

Konselor genetik telah ada untuk memberikan saran kepada pasangan yang ingin mempunyuai anak dengan risiko menurunkan kelainan genetik kepada anak mereka. Konselor akan melakukan tes genetik pada pasangan tersebut untuk mengetahui adanya kelainan genetik yang bisa atau tidak bisa diturunkan pada bayi yang baru lahir. Seorang ibu hamil juga akan melakukan tes ini untuk menentukan apakah janin di dalam kandungan memiliki kelainan genetik. Sebagian kelainan genetik yang paling umum antara lain adalah kanker, diabetes, asma, penyakit jantung. Sangat penting bagi orang untuk mempelajari lebih jauh tentang sejarah kesehatan mereka dan hal ini akan mempersenjatai mereka dengan pengetahuan yang mereka butuhkan tentang kelainan genetik. Beberapa tindakan pencegahan yang harus dilakukan orang-orang termasuk melakukan pemeriksaan rutin untuk penyakit yang sering terjadi di dalam lingkungan keluarga mereka.

Mereka juga harus mengubah gaya hidup mereka dengan memastikan bahwa mereka melakukan diet yang sehat. Olahraga teratur juga sangat disarankan karena hal itu dapat mengurangi risiko kelainan genetik. Penting untuk menghindari penggunaan alkohol dan tembakau yang berlebihan karena kedua hal itu dapat memperburuk keadaan dengan memicu mutasi gen. Melakukan tes genetik dari dokter juga merupakan langkah besar untuk mendapatkan diagnosa dan pengobatan yang benar untuk kelainan genetik. Orang yang memiliki kelainan genetik diberikan obat-obatan khusus untuk menjamin keberhasilannya karena terdapat kecenderungan untuk bereaksi secara berbeda terhadap resep yang berbeda. Penting untuk tidak merahasiakan informasi kelainan genetik karena informasi tersebut bisa menolong anggota keluarga lainnya dapat hidup dengan lebih memiliki informasi sehingga bisa mengurangi resiko dari kondisi-kondisi ini.

D. Kelainan pada gen

Kita sering mendengar atau menemui seseorang yang menderita penyakit sejak lahir. Ada juga seseorang yang ketika sudah dewasa mendapat suatu penyakit tertentu yang tidak disebabkan oleh virus yang menyerang dirinya. Juga tidak disebabkan oleh pola hidup dan kesehatan yang dijalankannya. Seseorang bisa saja terkena penyakit yang disebabkan karena turunan. Penyakit yang diturunkan secara turunan atau kita kenal dengan penyakit genetika.

Penyakit Genetika

Penyakit genetika merupakan penyakit yang disebabkan oleh adanya kelainan gen yang diturunkan saat terjadinya pembuahan sel sperma terhadap ovum. Penyakit genetika bisa saja diturunkan dari orang tua yang sehat, namun memiliki gen yang rusak sehingga si anak akan memiliki gen yang rusak juga.

Selain itu, bisa juga disebabkan oleh adanya ketidaknormalan jumlah kromosom antara kromosom X dan Y. Juga bisa karena kerapuhan sindrom X yang disebabkan adanya mutasi gen berulang.

Ketidaknormalan jumlah kromosom dapat dilihat dari standardisasi jumlah kromosom pada manusia. Pada manusia, formula kromosom kaum pria yakni 46, XY atau dapat ditulis 44 + XY, sedangkan kaum wanita yakni 46, XX atau dapat ditulis 44 + XX. Kelebihan atau kekurangan jumlah kromosom, bisa menyebabkan penyakit genetika.

Klasifikasi Penyakit Genetika

Penyakit genetika dapat diklasifikasikan menjadi empat macam, yakni karena kelainan kromosomal, single gene atau kelainan mendel, kelainan multifaktorial, dan mitokondrial.

• Kelainan Kromosomal

Kelainan kromosomal ditandai dengan kelainan jumlah atau struktur kromosom, bisa pada autosom maupun gonosom (kromosom kelamin). Penyakit genetika yang disebabkan kelainan autosom ialah Sindroma Down (Mongolid syndrome), SIindroma Patau, Sindroma Edwards, dan Sindroma "Cri-du-chat".

Sementara yang disebabkan kelainan gonosom ialah Sindroma Turner, Sindroma Klinefelter, Sindroma Superfemale/Triple -X atau Trisomi X, dan Supermale. Kelainan gonosom inilah yang saat ini banyak menjadi pemberitaan di media, dengan dieksposnya seseorang yang dianggap memiliki kelamin ganda.

• Single Gene

Kelainan genetika lainnya yakni single gene atau monogenetic disorders. Kelainan genetika ini bisa menyebabkan penyakit Huntington dan Cystic fibrosis. Hanya saja, jenis penyakit ini memang agak jarang ditemui meskipun ada juga beberapa manusia yang menderita penyakit Huntington.

• Kelainan Multifaktoral

Kelainan genetika multifaktorial disebabkan bukan hanya oleh kelainan gen saja, melainkan melibatkan juga lingkungan dan interaksi antara gen dengan lingkungan tersebut. Pada kelainan multifaktorial ini, meski kecilnya peranan gen terhadap timbul dan berkembangnya penyakit, interaksi dengan lingkungan bisa menyebabkan penyakit yang diderita menjadi lebih berpotensial.

Penyakit genetika yang disebabkan kelainan multifaktorial ini di antaranya diabetes, asma, asam urat, osteoporosis, demensia, obesitas, dan berbagai penyakit lainnya yang memiliki interaksi dengan lingkungan.

• Kelainan Mitokondrial

Kelainan ini disebabkan adanya mutasi pada kromosom sitoplasma mitokondria. Penurunan kelainan mitokondria diturunkan secara maternal. Pada saat pembuahan sperma terhadap ovum, mitokondria sperma tidak melebur ke dalam ovum. Penyakit genetika yang disebabkan kelainan mitokondrial yakni Leber Hereditary Optic Neuropathy (LHON).

Secara spesifikasi kelainan gen terbagi atas :

KELAINAN PADA GEN

Polidaktili

Kelainan yang diwariskan oleh gen autosom dominan P, sehingga mempunyai jumlah jari lebih pada tangan atau kakinya. Pada orang yang normal, gen autosom homozigot pp.

Brakhidaktili (jari pendek)

Tulang pada ujung jari-jari pendek dan tumbuh menjadi satu. Disebabkan oleh gen dominan B dan heterozigot Bb.

Phenylthiocarbamida (PTC)

Sebagian orang, zat ini terasa pahit, tetapi sebagian lagi tidak merasakannya. Blakeslee membuktikan bahwa kemampuan mengecap PTC adalah herediter (keturunan) yang diturunkan oleh gen dominan T. Sehingga seorang taster kemungkinan mempunyai genotip TT atau Tt.

Laki-laki taster (homozigot) bila menikah dengan perempuan nontaster akan mempunyai anak yang semuanya taster.

Dua orang taster heterozigot menikah maka ¾ dari jumlah anaknya diperkirakan taster sedangkan ¼ dari anaknya nontaster.

Thalassemia

Penyakit darah bawaan yang menyebabkan sel darah merah pecah (hemolisis). Thalassemia merupakan kelainan genetik yang ditandai dengan berkurang atau tidak adanya sintesa rantai hemoglobin, sehingga hanya mempunyai kemampuan sedikit untuk mengikat oksigen.

Dentinogenesis imperfecta (gigi opalesen)

Kelainan pada gigi manusia. Dentin berwarna putih seperti air susu (opalesen). Penyebabnya : gen dominan D, sedangkan alelnya resesip d bila homozigot menyebabkan gigi normal.

Anonychia

Kelainan kuku dimana kuku tidak tumbuh pada jari tangan atau kaki. Kuku biasanya sama sekali tidak ada pada jari telunjuk dan jari tengah, kadang-kadang pada ibu jari. Penyebabnya : gen dominan An pada autosom.

Retinal aplasia

Kelainan pada mata yang mengakibatkan orang lahir dalam keadaan buta. Penyebabnya : gen dominan Ra.

Mata Biru

Timbul karena pantulan cahaya dari granula melanin yang terdapat pada iris.

Genotip bb _ sedikit melanin _ biru

BB _ melanin _ coklat hingga hitam

Orang bermata coklat tua atau hitam homozigot menikah dengan orang bermata biru,

keturunannya bermata hitam heterozigot.

Cystic fibrosis

Kelainan dalam metabolisme protein yang mengakibatkan kerusakan organ (pankreas, infeksi pernapasan yang kronis). Penyakit ini ditentukan oleh gen resesip cf, sehingga penderita memiliki genotip

Penyakit Tay-Sachs

Homozigot resesif. Urat sarafnya mengalami kemunduran, akibatnya penderita kehilangan kemampuan intelektual dan otot-ototnya menjadi lemah. Jika menyerang penglihatan, menyebabkan kebutaan.

E. Teori Gen

1. Teori Mutasi

Mutasi adalah perubahan permanen pada materi genetis suatu sel. Konsep mutasi dapat dipakai dalam pembahasan penuaan melalui tiga pendekatan: (1) diperkirakan selama penuaan terjadi mutasi dalam sel tubuh (somatis), (2) teori evolusi penuaan memperkirakan bahwa akumulasi mutasi telah terjadi setiap kali pergantian generasi, dan (3) dengan identifikasi mutasi, transformasi, atau seleksi akan didapat gen yang berperan dalam mengatur panjang usia hewan.

a. Teori Mutasi Somatis

Teori ini merupakan teori pertama yang menerangkan tentang penuaan pada tingkatan

DNA. Pada tahun 1959, Szilard mengusulkan “mutasi somatis” sebagai teori penuaan. Menurut teori ini, mutasi terjadi secara acak dan spontan yang meng-akibatkan rusaknya gen dan kromosom pada sel pascamitosis selama rentang hidup organisme dan secara berangsur-angsur meningkatkan jumlah mutasi. Meningkatnya mutasi dan hilangnya gen fungsional akan menurunkan produksi protein fungsional. Kematian sel terjadi ketika mutasi dalam sel meningkat melebihi batas toleransi. Berkurangnya sel-sel pascamitosis akan menyebabkan kemampuan keselumhan dari organisme juga menururt.

b. Teori Kerusakan dan Perbaikan DNA

Pada dasarnya, teori ini merupakan pengembangan lebih lanjut dari teori mutasi somatis. Kenyataannya, memang DNA organisme multiseluler secara terus-menerus mengalami kerusakan dan perbaikan. Kemampuan mengatasi kerusakan DNA ini mengalami penurunan seizing bertambahnya usia. Hal ini disebabkan efisiensi enzim yang memperbaiki kerusakan DNA tidak mencapai 100%. Akibatnya, dengan berjalannya waktu, akan terakumulasi sel-sel yang mutan.

c. Teori Sindroma Progenia

Progenia (Hutchinson-Gilford Syndrome) adalah sindrom pada manusia yang memperlihatkan kemunculan gejala penuaan dini. Biasanya mulai muncul setelah melewati tahun pertama atau kedua dan penderita akan mati pada dekade kedua dari kehidupannya akibat gagal jantung atau stroke. Beberapa jenis progenia ini antara lain: Werner syndrome, Ataxia telongiectasia (AT), Xeroderma pigmentosum (XP), dan Cochoyne syndrome. Semuanya terkait pada ketidakstabilan genom. Penuaan yang normal bisa jadi mirip dengan mekanisme sindrom progeria yaitu akibat ketidakstabilan genom (Fleming, 1996).

d. Teori Kromosom Abnormal

Kromosom adalah bangun seperti benang yang tercat kuat pada proses pewarnaan dan terdapat dalam inti sel. Kromosom tersusun oleh DNA dan protein yang merupakan pembawa informasi genetis (Emeny, 1985). Semakin tua usia organisme, semakin meningkat jumlah kromosom yang abnormal atau menyimpang. Hal ini terjadi karena setiap kali kromosom melakukan penggandaan inti (replikasi) maka akan terjadi kerusakan. Menumpuknya kerusakan-kerusakan akibat replikasi, fragmen asentrik, transkripsi, dan inversi akan menyebabkan banyak sel yang rusak dan mati.

e. Teori Kesalahan

Teori ini dikemukakan pertama kali oleh Orgel pada tahun 1963. Prototip teori ini berasal dari error catastrophe. Berdasarkan teori mutasi, diprediksi akan terjadi kerusakan permanen pada DNA dan error catastrophe memperkirakan hal tersebut terjadi sebagai akumulasi kesalahan katalitis ketika dilakukan biosintesis protein atau asam nukleat. Berkurangnya ketepatan sintesis protein akan terakumulasi dan mengakibatkan kerusakan. Kerusakan-kerusakan sintesis protein inilah yang menimbulkan penuaan.

f. Teori Mitokondria

Fungsi mitokondria adalah untuk mensintesis energi (ATP, ADP, dan lain-lain) melalui fosforilasi oksidatif yang energinya diperoleh dan transport elektron. Untuk menjalankan tugas ini, diperlukan sistem genetis mitokondria. Sayangnya, transfer elektron yang tidak tepat akan mengakibatkan munculnya radikal bebas (oksidan) yang dapat mengakibatkan kerusakan dan mutasi genetis mitokondria. Akumulasi kerusakan DNA somatis mitokondria akhirnya menghancurkan diri sendiri, dengan hancumya mesin energi, maka organisme pun ikut mati.

2. Teori Redundansi

Medvedev mengemukakan bahwa penuaan adalah diakibatkan oleh hilangnya kekhasan dan ketidak berulangan informasi genetis dari genom. Ketika pengulangan suatu gen, bagian terbesarnya akan tersembunyi. Hal ini menyebabkan proses penuaan. Dalam masa hidupnya, sebuah sel hanya menggunakan 2-5% saja dari informasi genetisnya, dan gen yang terdapat dalam molekul DNA terdapat dalam keadaan benilangulang yang pada umumnya dalam keadaan nonaktif. jika gen aktif mengalami kerusakan, gen cadangan yang nonaktif akan menggantikannya.45 Diyakini bahwa perbedaan rentang kehidupan tiap-tiap spesies merupakan fungsi dari derajat pengulangan yang teratur.

3. Teori Telomer

Sel-sel somatis eukariotik, normalnya pada kondisi in vitro hanya dapat membelah dalam jumlah terbatas. Fenomena ini dikenal dengan istilah “Hayflick Limit”. Peristiwa ini digunakan untuk menjelaskan proses penuaan pada tingkat seluler dan digunakan untuk menjelaskan proses penuaan pada eukariotik tingkat tinggi. Penuaan pada tingkat seluler dikaitkan pada hilangnya Telomer DNA selama replikasi sel-sel somatis dan ini dianggap sebagai jam biologis dalam proses penuaan sel. Telomer adalah elemenlisik pada ujung kromosom eukariotik dan berperan sebagai penjaga kestabilan genetis. Telomer ini ibarat ikatan plastik pada ujung tali sepatu yang berfungsi menjaga tali sepatu agar tidak tercerai-berai. Dengan benilangulangnya replikasi, telomer menjadi pendek dan akhirnya menghentikan proses pembelahan sel. Pada sel-sel kanker, telomer tidak pernah memendek dan merupakan penyebab sel kanker bersifat immortal.

4. Teori Program Genetis Penuaan

Teori ini menjelaskan bahwa penuaan merupakan peristiwa yang telah terprogram sejak organisme mulai tumbuh. Program penuaan tersebut berasal dari gen atau berada dalam gen. Gen inilah yang menentukan kapan, di mana, dan bagaimana penuaan itu berlangsung.

5. Teori Soma yang Dapat Dibuang

Fungsi sel somatis atau soma (tubuh) setiap organisme menjadi wahana untuk perkembangan embrio guna berlangsungnya reproduksi. Proses ini berlangsung melalui penyedian nutrisi untuk tubuh pada kisaran terlalu sedikit atau terlalu banyak. Pasokan nutrisi yang terlalu sedikit akan berakibat organisme tidak memiliki waktu yang cukup untuk mencapai terjadinya reproduksi. Terlalu banyak nutrisi yang tersedia untuk tubuh akan mengurangi persediaan nutrisi untuk perkembangan embrio yang berakibat potensi reproduksi menjadi rendah. Tekanan yang berat dalam penyediaan nutrisi untuk tubuh akan memicu penuaan dan kematian.

6. Teori Disdeferensiasi Sel

Teori ini dikemukakan oleh Cutler pada tahun 1985. Menunit teori ini, penuaan diakibatkan oleh bergesernya sel-sel dari tempat yang seharusnya setelah melalui proses diferensiasi. Semakin tua organisme, sel-sel semakin jauh bergeser dari tempat seharusnya. Akibatnya, seluruh fungsi organisme terus menurun dan makin menurun dengan bertambahnya usia.

7. Teori Regulasi Gen

Menurut teori ini, penuaan terkait dengan fase-fase kehidupan suatu organisme dan dikendalikan oleh mekanisme pengahuan (regulasi) gen-gen: mulai dari tumbuh-kembang, reproduksi, dan akhirnya menua. Pergantian fase-fase tersebut diatur oleh perubahan berbagai enzim, hormon, dan protein. Kanungo (1994) mengusulkan teori ini untuk menjelaskan adanya dua karakter utama penuaan: (1) merosotnya kemampuan fungsional terjadi setelah fase reproduksi, dan (2) rentang hidup dalam satu spesies relatif tetap pada setiap individunya.

8. Teori Gen Seks

Data statistik menunjukkan bahwa wanita memiliki usia harapan hidup yang lebih tinggi dibanding pria. Perbedaan bisa jadi dikarenakan perbedaan kromosom seks. Kromosom Y pada pria dianggap penyebab kematian lebih awal pada laki-laki. Diduga, pada kromosom Y terdapat informasi yang mempercepat proses penuaan pada pria.

F. Evolusi akibat gen

Evolusi pada umumnya dapat disebabkan oleh dua faktor penyebab, yaitu antara lain :

1. Faktor Dalam / Faktor Gen / Faktor Genetika

Pada setiap makhluk hidup pasti memiliki substansi gen pada kromosom. Perubahan pada gen atau genetika pada makhluk tersebut akan berakibat pada terjadinya perubahan sifat organisme tersebut. Perubahan pada gen kromosom dapat terjadi akibat :

a. Mutasi Gen

Mutasi adalah perubahan pada struktur kimia gen yang bersifat turun-temurun yang terjadi bisa secara spontan atau tidak spontan oleh zat kimia, radiasi sinar radioaktif, terinfeksi virus, dan lain sebagainya.

b. Rekombinasi Gen

Pengertian dan arti definisi rekombinasi gen adalah penggabungan beberapa gen induk jantan dan betina ketika pembuahan ovum oleh sperma yang menyebabkan adanya susunan pasangan gen yang berbeda dari induknya. Akibatnya adalah lahirnya varian spesies baru.

2. Faktor Lingkungan Luar

Makhluk hidup dalam kesehariannya pasti berada di lingkungan habitat tempat tinggalnya sesuai dengan kondusi fisik maupun kondisi karakteristiknya. Organisme makhluk hidup dituntut untuk dapat menyesuaikan atau adaptasi dengan kondisi lingkungan sekitarnya. Mahluk hidup yang melakukan perubahan fisik dan karakter secara terus-menerus untuk dapat selalu beradaptasi dengan lingkungannya menyebabkan munculnya varian spesies baru yang bermacam-macam dan beraneka ragam.

 

2. KROMOSOM

A. Pengertian Kromosom

Kromosom adalah suatu struktur organisasi DNA dan protein yang ditemukan dalam sel. Ini adalah sepotong DNA yang mengandung banyak gen digulung, unsur-unsur peraturan dan sekuens nukleotida lainnya. Kromosom juga mengandung protein DNA-terikat, yang berfungsi untuk paket DNA dan kontrol fungsinya. Kata''''kromosom berasal dari (''''chroma, warna) dan Yunani (''''soma, tubuh), karena sifat mereka menjadi sangat kuat diwarnai dengan pewarna tertentu.

DNA dan protein histon dikemas ke dalam struktur yang disebut kromosom. Kredit Gambar: US National Library of Medicine

Kromosom bervariasi antara organisme yang berbeda. Molekul DNA mungkin sirkular atau linier, dan dapat terdiri dari 10.000 untuk 1,000,000,000 nukleotida dalam suatu rantai panjang. Biasanya sel-sel eukariotik (sel dengan inti) memiliki kromosom linier besar dan sel prokariotik (sel tanpa inti ditentukan) memiliki kromosom melingkar lebih kecil, walaupun ada banyak pengecualian untuk aturan ini. Selanjutnya, sel dapat mengandung lebih dari satu jenis kromosom, misalnya, mitokondria pada eukariota paling dan kloroplas pada tumbuhan memiliki kromosom sendiri kecil.

Pada eukariota, kromosom nuklir yang dikemas dengan protein menjadi struktur kental yang disebut kromatin. Hal ini memungkinkan molekul DNA yang sangat panjang untuk masuk ke inti sel. Struktur kromosom dan kromatin bervariasi melalui siklus sel. Kromosom adalah unit penting untuk divisi seluler dan harus direplikasi, dibagi, dan lulus dengan sukses ke sel putri mereka sehingga menjamin keragaman genetik dan kelangsungan hidup keturunan mereka. Kromosom mungkin ada sebagai digandakan atau unduplicated-unduplicated kromosom linier untai tunggal, sedangkan kromosom digandakan (disalin selama tahap sintesis) berisi dua salinan bergabung dengan sebuah sentromer. Pemadatan kromosom hasil duplikasi selama mitosis dan meiosis dalam struktur empat-lengan klasik. rekombinasi kromosom memainkan peran penting dalam keanekaragaman genetik. Jika struktur ini dimanipulasi benar, melalui proses yang dikenal sebagai ketidakstabilan kromosom dan translokasi, sel dapat mengalami bencana mitosis dan mati, atau mungkin aberrantly menghindari apoptosis mengarah pada perkembangan kanker.

Dalam prakteknya "kromosom" ini yang agak longgar didefinisikan panjang. Pada prokariota dan virus, yang genophore istilah lebih tepat bila kromatin tidak hadir. Namun, tubuh besar bekerja menggunakan istilah kromosom terlepas dari konten kromatin. Pada prokariota DNA biasanya diatur sebagai sebuah lingkaran, yang melingkar erat dalam dirinya sendiri, kadang-kadang disertai oleh satu atau lebih kecil, molekul DNA sirkular yang disebut plasmid. Genom ini lingkaran kecil juga ditemukan di mitokondria dan kloroplas, bakteri mencerminkan asal mereka. Para genophores sederhana yang ditemukan dalam virus: ini DNA atau molekul RNA linier atau sirkuler genophores pendek yang sering kali kekurangan protein struktural.

B. Sejarah Kromosom

Inti sebagai pusat keturunan

Asal usul ide inovatif ini terletak pada beberapa kalimat tersimpan di Ernst Haeckel Generelle Morphologie''''tahun 1866. Bukti untuk pandangan ini secara bertahap akumulasi sampai, setelah dua puluh tahun atau lebih, dua terbesar dalam garis ilmuwan besar Jerman dibilang konsep. Agustus Weismann mengusulkan bahwa garis kuman terpisah dari soma, dan bahwa inti sel adalah repositori dari bahan turun-temurun, yang, ia mengusulkan, disusun sepanjang kromosom secara linear. Selanjutnya, ia mengusulkan bahwa pada pembuahan kombinasi baru dari kromosom (dan materi herediter mereka) akan dibentuk. Ini adalah penjelasan untuk divisi reduksi meiosis (pertama dijelaskan oleh van Beneden).

Kromosom sebagai vektor keturunan

Dalam serangkaian percobaan, Theodor Boveri memberikan demonstrasi definitif bahwa kromosom adalah vektor hereditas. dua prinsip-Nya didasarkan pada kontinuitas''''kromosom dan individualitas''''kromosom.

Ini adalah yang kedua dari prinsip-prinsip yang begitu asli. Boveri mampu menguji proposal yang diajukan oleh Wilhelm Roux, bahwa setiap kromosom membawa beban genetik yang berbeda, dan menunjukkan bahwa Roux benar. Setelah penemuan kembali Mendel, Boveri mampu menunjukkan hubungan antara aturan warisan dan perilaku kromosom. Sangat menarik untuk melihat bahwa Boveri mempengaruhi dua generasi cytologists Amerika: Edmund Beecher Wilson, Walter Sutton dan Theophilus Painter semua dipengaruhi oleh Boveri (Wilson dan Painter benar-benar bekerja dengan dia).

Dalam buku yang terkenal''The''Cell, Wilson terkait Boveri dan Sutton bersama oleh teori Boveri-Sutton. Mayr menyatakan bahwa teori itu diperebutkan oleh beberapa ahli genetika terkenal: William Bateson, Wilhelm Johannsen, Richard Goldschmidt dan TH Morgan, semua giliran agak dogmatis-pikiran-. Akhirnya bukti lengkap datang dari peta kromosom di laboratorium Morgan sendiri.

C. Kariotipe kromosom

Secara umum, kariotipe adalah karakteristik komplemen kromosom suatu spesies eukariot. Persiapan dan studi kariotipe adalah bagian dari Sitogenetika.

Meskipun replikasi dan transkripsi DNA sangat standar pada eukariota,''yang sama tidak bisa dikatakan untuk''kariotipe mereka, yang sering sangat bervariasi. Mungkin ada variasi antara spesies dalam jumlah kromosom dan dalam organisasi rinci. Dalam beberapa kasus, ada perbedaan signifikan dalam spesies. Seringkali ada 1. variasi antara dua jenis kelamin; 2. variasi antara garis-kuman dan soma (antara gamet dan seluruh tubuh); 3. variasi antara anggota populasi, karena polimorfisme genetik seimbang; 4. geografis variasi antara ras; 5. mosaik atau individu abnormal. Selain itu, variasi dalam kariotipe dapat terjadi selama perkembangan dari telur dibuahi.

Teknik penentuan kariotipe biasanya''disebut''karyotyping. Sel dapat dikunci bagian-jalan melalui divisi (dalam metafase) in vitro (dalam botol reaksi) dengan colchicine. Sel-sel ini kemudian bernoda, difoto, dan disusun menjadi karyogram'''', dengan set kromosom diatur, autosom dalam rangka panjang, dan seks kromosom (X / Y).

Seperti banyak spesies yang bereproduksi secara seksual, manusia memiliki gonosomes khusus (kromosom seks, berbeda dengan autosom). Ini adalah XX pada wanita dan XY pada pria.

Catatan sejarah

Investigasi ke kariotipe manusia waktu bertahun-tahun untuk menyelesaikan pertanyaan yang paling dasar. Berapa banyak melakukan kromosom sel manusia normal diploid berisi? Pada tahun 1912, Hans von Winiwarter dilaporkan 47 kromosom pada spermatogonia dan 48 dalam oogonium, menyimpulkan sebuah XX / XO mekanisme penentuan seks. Pelukis pada tahun 1922 tidak yakin apakah jumlah diploid manusia adalah 46 atau 48, pada awalnya menguntungkan 46. Dia revisi pendapatnya kemudian 46-48, dan ia benar bersikeras manusia memiliki XX / sistem XY.

Teknik-teknik baru yang diperlukan untuk secara definitif memecahkan masalah:

1. Menggunakan sel dalam budaya

2. Pretreating sel dalam larutan hipotonik, yang membengkak mereka dan menyebarkan kromosom

3. Menangkap mitosis pada metafase oleh larutan colchicine

4. Squashing persiapan pada slide memaksa kromosom ke dalam pesawat tunggal

5. Memotong photomicrograph dan mengatur hasil menjadi karyogram terbantahkan.

Butuh waktu sampai pertengahan 1950-an untuk itu untuk menjadi secara umum diterima bahwa kariotipe manusia hanya mencakup 46 kromosom. Mengingat teknik Winiwarter dan Painter, hasilnya cukup luar biasa. Simpanse (para kerabat yang tinggal paling dekat dengan manusia modern) memiliki 48 kromosom.

D. Kromosom di Eukariota

Eukariota (sel dengan inti seperti yang ditemukan pada tumbuhan, ragi, dan hewan) memiliki beberapa kromosom linier besar yang terkandung dalam inti sel. Setiap kromosom memiliki satu sentromer, dengan tangan satu atau dua proyeksi dari sentromer, walaupun, dalam keadaan paling, senjata ini tidak terlihat seperti itu. Selain itu, kebanyakan eukariota memiliki genom mitokondria kecil bundar, dan beberapa eukariota mungkin memiliki tambahan kromosom sitoplasma kecil melingkar atau linier.

Dalam kromosom nuklir eukariota, DNA uncondensed ada dalam struktur semi-memerintahkan, di mana ia membungkus histon (protein struktural), membentuk material komposit yang disebut kromatin.

Kromatin

Kromatin adalah kompleks DNA dan protein yang ditemukan dalam nukleus eukariotik, yang paket kromosom. Struktur kromatin sangat bervariasi antara tahapan yang berbeda dari siklus sel, sesuai dengan persyaratan DNA.

Kromatin interfase

Selama interfase (periode dari siklus sel di mana sel tidak membagi), dua jenis kromatin dapat dibedakan:

• Euchromatin, yang terdiri dari DNA yang aktif, misalnya, yang dinyatakan sebagai protein.

• Heterochromatin, yang terdiri dari sebagian besar DNA yang tidak aktif. Tampaknya untuk melayani tujuan struktural selama tahap kromosom. Heterochromatin selanjutnya dapat dibedakan menjadi dua jenis:

o Heterochromatin''''Konstitutif, yang tidak pernah diungkapkan. Hal ini terletak sekitar sentromer dan biasanya berisi sekuens berulang.

o Heterochromatin''''Fakultatif, yang kadang-kadang dinyatakan.

kromosom individu tidak dapat dibedakan pada tahap ini - mereka muncul dalam inti sebagai campuran homogen kusut DNA dan protein.

Metafase kromatin dan pembagian

Pada tahap awal mitosis atau meiosis (pembelahan sel), kromatin alur menjadi lebih dan lebih kental. Mereka berhenti berfungsi sebagai bahan genetik diakses (berhenti transkripsi) dan menjadi bentuk yang diangkut kompak. Bentuk kompak membuat kromosom individual yang terlihat, dan mereka membentuk struktur empat lengan klasik, sepasang kromatid kakak melekat satu sama lain pada sentromer. Lengan pendek disebut lengan p''''(dari Prancis''''petit, kecil) dan lengan yang lebih panjang disebut''senjata q''(''q''berikut''''p dalam bahasa Latin abjad). Ini adalah wajar saja konteks di mana kromosom individu terlihat dengan mikroskop optik.

Selama divisi, mikrotubulus lama menempel pada sentromer dan kedua ujung berlawanan sel. Para mikrotubulus lalu tarik kromatid terpisah, sehingga setiap sel anak mewarisi satu set kromatid. Setelah sel telah dibagi, kromatid yang uncoiled dan dapat berfungsi lagi sebagai kromatin. Terlepas dari penampilan mereka, kromosom secara struktural sangat kental, yang memungkinkan struktur ini DNA raksasa menjadi yang terkandung dalam inti sel.

The-diri mikrotubulus berkumpul membentuk spindel, yang melekat pada kromosom pada struktur khusus yang disebut kinetochores, salah satunya adalah ada pada masing-masing adik kromatid. Sebuah dasar urutan DNA khusus di wilayah tersebut kinetochores menyediakan, bersama dengan protein khusus, lampiran tahan lama di daerah ini.

E. Kromosom di Prokariota

The prokariota - bakteri dan archaea - biasanya memiliki kromosom sirkuler tunggal, tetapi banyak variasi memang ada. Kebanyakan bakteri memiliki kromosom lingkaran tunggal yang dapat berbagai ukuran dari hanya 160.000 pasangan basa dalam bakteri endosymbiotic''''Candidatus ruddii Carsonella, untuk 12.200.000 pasangan basa dalam bakteri yang tinggal di tanah cellulosum''''Sorangium. Spirochaetes dari genus Borrelia''''adalah pengecualian untuk pengaturan ini, dengan bakteri seperti''''Borrelia burgdorferi, penyebab penyakit Lyme, berisi kromosom linear.

Struktur di urutan

kromosom prokariotik memiliki struktur urutan berbasis kurang dari eukariota. Bakteri biasanya memiliki titik tunggal (asal replikasi) dari mana replikasi dimulai, sedangkan beberapa archaea berisi asal-usul beberapa replikasi. Gen-gen di prokariota sering diselenggarakan di operon, dan tidak biasanya mengandung intron, tidak seperti eukariota.

DNA kemasan

Prokariota tidak memiliki inti. Sebaliknya, DNA-nya diatur ke dalam struktur yang disebut nucleoid tersebut. nucleoid adalah struktur yang berbeda dan menempati wilayah yang ditetapkan dari sel bakteri. Struktur ini, bagaimanapun, dinamis dan dipertahankan dan direnovasi oleh tindakan dari berbagai protein seperti histon, yang berasosiasi dengan kromosom bakteri. Dalam archaea, DNA di kromosom bahkan lebih terorganisir, dengan DNA dikemas dalam struktur mirip dengan nukleosom eukariotik.

kromosom bakteri cenderung ditambatkan pada membran plasma bakteri. Dalam aplikasi biologi molekuler, ini memungkinkan untuk isolasi dari DNA plasmid dengan sentrifugasi bakteri segaris dan pelet dari membran (dan DNA terlampir).

prokariotik kromosom dan plasmid adalah, seperti DNA eukariotik, umumnya superkoil. DNA pertama harus dilepaskan ke negaranya santai untuk akses untuk transkripsi, regulasi, dan replikasi.

F. Kromosom Manusia

Kromosom dapat dibagi menjadi dua jenis - autosom dan kromosom seks. sifat genetik tertentu terkait dengan seks Anda, dan diwariskan melalui kromosom seks. Para autosom berisi sisa informasi keturunan genetik. Semua bertindak dalam cara yang sama selama pembelahan sel.

Sel manusia memiliki 23 pasang kromosom besar nuklir linear, (22 pasang autosom dan satu pasang kromosom seks) memberikan total 46 per sel. Selain itu, sel-sel manusia memiliki ratusan salinan genom mitokondria.

22 autosom diberi nomor oleh ukuran. Dua lainnya kromosom, X dan Y, adalah kromosom seks. Ini gambar kromosom manusia berbaris di pasang disebut kariotipe sebuah. Kredit Gambar: US National Library of Medicine

Urutan genom manusia telah memberikan banyak informasi tentang masing-masing kromosom. Di bawah ini adalah tabel statistik untuk menyusun kromosom, berdasarkan informasi genom manusia Institute Sanger di Vertebrate Genome Annotation (VEGA) database.

Jumlah gen adalah perkiraan seperti di bagian berdasarkan prediksi gen. Panjang kromosom Total perkiraan juga, berdasarkan perkiraan ukuran daerah heterochromatin unsequenced.

Kromosom Gen Total basa Sequencing basis

1 4,220 247,199,719 224,999,719

2 1,491 242,751,149 237,712,649

3 1,550 199,446,827 194,704,827

4 446 191,263,063 187,297,063

5 609 180,837,866 177,702,766

6 2,281 170,896,993 167,273,993

7 2,135 158,821,424 154,952,424

8 1,106 146,274,826 142,612,826

9 1,920 140,442,298 120,312,298

10 1,793 135,374,737 131,624,737

11 379 134,452,384 131,130,853

12 1,430 132,289,534 130,303,534

13 924 114,127,980 95,559,980

14 1,347 106,360,585 88,290,585

15 921 100,338,915 81,341,915

16 909 88,822,254 78,884,754

17 1,672 78,654,742 77,800,220

18 519 76,117,153 74,656,155

19 1,555 63,806,651 55,785,651

20 1,008 62,435,965 59,505,254

21 578 46,944,323 34,171,998

22 1,092 49,528,953 34,893,953

X (kromosom seks) 1,846 154,913,754 151,058,754

Y (kromosom seks) 454 57,741,652 25,121,652

Jumlah 32,185 3,079,843,747 2,857,698,560

G. KELAINAN KROMOSON

Kelainan kromosom adalah semcam deviasi dari

(1) jumlah kromoson diploid normal, yaitu 46 atau

(2) morfologi kromosom normal. 

Kelainan ini mungkin mengenai kromosom seks atau mengenai autosom. Seperti telah disebutkan, kelainan kromosom yang bermula pada tingkat sel benih akan mencirikan semua sel tubuh dank arena itu pada umumnya dikethaui dengan membuat kariotip. Kelainan yang terjadi pada tingkat sel somatik,karena tidak khas untuk selusuh tubuh, bisanya ditemukan dengan cara lain.

Kelainan yang Timbul pada Tingkat Sel Benih

Aberasi kromosom yang tidak konsisten dengan perkembangan cukup bulan ini utero menimbulkan oburtus spontan atau keguguran.

Penelitian kariotip mengungkapkan bahwa kurang lebih 50% kasus aboruts spontan disertai salah satu jenis kelainan kromosom pada fetus itu. Namun terdapat variasi yang sangat besar pada aberasi kromosom yang tidak mengecualikan perkembangan cukup-bulan, dan kurang 1 dari setiap 160 bayi baru lahir mawarisi salah satu kelaianan sitogenik.

Konstitusi Kromosom Seks Bertugas Menentukan Seks Primer. Konstitusi kromosom seks,yang berbeda pada laki-laki dan perempuan, menentukan seks gonad seseorang.

Gen tertentu pada kromosom Y berpengaruh mengarahkan difrensiasi gonad embrio yang

semula masih indiferen ke arah pembentukan testis.

Satu pegangan penting yang sudah lama diketahui tentang pengembangan testis ialah bahwa ia diikuti oleh penampakan suatu unsur permukaan-sel jelas yag disebut antigen H-Y. Namun manfaat petanda khusus ini belum jelas dan memerlukan penjelasan lebih lanjut. Selama berlangsungnya perkembangan normal,testis fetus menghasilkan cukup banyak hormone seks pria yang mengakibatkan terjadinya diferensiasi duktus genital pria dan genitalia eksterna pria.

Namun bila penentu pengorgansisr-testis primer yang terdapat pada kromosom Y tidak ada.

Dan sekurang-kurangnya terdapat satu kromosom X, maka gonad pra-kembang malah mengalami pembentukan ovarium.

Kromosm X juga penting bagi seluruh tubuh karena mengandung cukup banyak gen lain.

Kelainan Khas Kromosom Seks. Salah satu kelainan kromosom seks yangpaling umum ialah terdapatnya kromosom X ektsra pada seorang laki-laki., sehingga memiliki konstitusi kromosom seks XXY. Pria dengan kombinasi kelainan ini biasanya memiliki testis kecil dan mandul. Dalam kehidupannya kemudian mereka memperlihatkan tanda-tanda kemunduruan intelektual. Kondisi ini, yang disbut sindrom Klinefelter, dapat diakibatkan gagalnya kedua kromosom X pada biang (precursor) sel benih diploid maternal memisahkan diri dan masuk sel-sel berbeda pada meiosis; malah kedua kromosom itu menuju ovum yang dibuahi spermatozoa yang membawa kromosom Y. Lebih jarang konstitusi XXY terjadi bilal spermatozoa-XY (terjadi akibat gagalnya pemisahan kromosom X dan Y sewaktu meiosis) membuahi ovum pembawa X normal. Kromosom seks sel-sel ayah dapat pula gagal memisahkan diri pada kedua pembelahan meiosis, dan hal ini menghasilkan konstitusi kromosom XXXY atau XXXXY. Varian sindrom Klinefelter demikian ditandai perkembangan mental yang sangat terbelakang.

Kelainan lain pada pria ialah susunan XYY. Laki-laki dengan kombinasi khusus ini cenderung bertubuh tinggi-tinggi, dan terdapat indikasih bahwa beberapa di antaranya mempunyai predisposisi berkelakuan agresfi atau antisocial. Tingkat inteligensianya dapat sub-normal, namun umumnya tetap dapat mempunyai anak.

Dalam hal ini pemisahan kromosom seks ayah yang kurang sempurna pada pembelahan meiosis kedua selama spermatogenesis menghasilkan spermatozoas YY yang pada pembuahan memberi dua kromosom Y dan bukannya satu.

Perempuan yang lahir dengan kromosom X tambahan (dengan kata lain perempuan dengan XXX) dapat pula disertai retardasi mental dan sejumlah di antaranya mandul. Kasus dengan kromosom X yang lebih banyak lagi (misalnya XXXX dan XXXXX) hanya memperburuk keadaan.

Perempuan yang dilahirkan dengan satu kromosom X dan bukannya dua, menampakkan kondisi yang leibh jarang yang disebut Sindrom Turner.

Istilah umum yang dipakai untuk menyatakan bahwa kurang satu pasang

kromosom homolog pada sel diploid adalah monosomi. (Yun, monos, tunggal). Selain beberapa bayi dengan monosomi pada kromosom X dan sejumlah kasus monosomi 21, monosomi tidak dapat bertahan hidup.

Diperlukan dua kromosom X agar ovarium dapat berkembang sempurna. Perempuan yang lahir dengan konstitusi XO ( huruf O menunjukan bahwa homolog kromosom X tidak ada) hanya memiliki ovarium yang kurang berkembang dan selain itu bertubuh pendek dan menampakkan ciri fisik khas lainnya.

Payudara tidak membesar dan tanda-tanda kelamin sekunder lainnya tidak nampak sebagaimana biasanya pada umur pubertas. Individu demikian memiliki tingkat inteligensia normal namun jarang bermenstruasi dan hampir semuanya mandul.

Contoh Kelainan pada Autosom. Lebih kurang 1 di antara 800 bayi dilahirkan dengan trisomi 21, yang nama lainnya adalah sindrom down.

Kelainan ini merupakan kelainan kromosom yang paling banyak didapat pada bayi yang dilahirkan. Lagi pula risiko seorang ibu mendapat bayi dengan sindrom Down sangat meningkat dengan bertambah umurnya, erutama bila dia hamil dalam masa akhir masa reproduksinya. Individu dengan sindrom down bertubuh pendek dan mudah dikenali oleh ciri mukanya yang khas dan tanda fisik lainnya yang kurang mencolok.Walaupun pada umumnya bersifat riang gembira, mereka semua mengalami retardasi mental.

Pada kebanyakan kasus, individu dengan sindrom down ketambahan satu kromosom utuh didalam selnya. Sewaktu dapat dipastikan bahwa kromsom ini termasuk kelompok G maka disepakati menggolongkannya sebagai kromosom 21 tambahan. Teknik pemberian pita-pita kemduian memastikan bahwa yang bersangkutan memang kromosom 21 lain.

Namun trisomi 21 sekarang secara luas dipakai karena menunjukkan bahwa dalam kasus sindrom Down klasik terdapat tiga kromosom 21 dalam setiap sel.

Simbol yang dipakai Menggambarkan Kariotip dan Kelainan Kromosom.

Untuk dapat menunjukkan konstitusi kromosom seseorang, jumlah total kromosomnya harus dicatat dulu, diikuti komplemen kromosom seks.

Tidak ada penjelasan khusus tentang autosom, kecuali bila ditemukan kelainan padanya. Jadi kariotip pria normal digambarkan sebagai 46. XY. Konstitusi kromosom perempuan dengan sindrom Down, yagn memilki kelebihan kromosom 21, akan digambarkan sebagai 47.XX, + 21 (tana + menunjukkan adanya autosom tambahan). Kariotip laki-laki dengan sindrom Klinefelter dengan dua kromosom X akan dicatat sebagai 47.XXY. Perempuan dengan sindrom Turner akan dilukiskan dengan 45.X atau 45.XO (keduanya dapat diterima).

Kelainan yang Timbul pada Tingkat Sel Somatik

Pada tingkat sel somatik dapat terjadi dua jenis kelamin numerik. Pada yang disebut polilpoidi, setiap sel mengandung lebih dari dua set kromosom haploid, tetapi jumlah kromosm tetap berupa kelipatan jumlah haploid. Misalnya sel tetraploid memiliki dua kali jumlah kromosm diploid. Jenis kelainan kedua ialah kondisi yang disebut aneuploidi. Dalam hal ini jumlah kromosom tidak beraturan akibat adanya kesalahan sebelumnya dalam pemisahan kromosom anak. Akibat adanya kesalahan itu ialah bahwa jumlah kromosom tidak sesuai dengan kelitapan tepat jumlah haploid.

Seperti telah kita lihat, aneuploidi dapat pula terjadi dalam turunan pada tingkat sel benih, yang menghasilkan jumlah kromosom seperti 45 dan 47. Poliploidi pun dapat terjadi pada sel benih, namun hal ini hampir pasti berakhir sebagai abortus spontan. Sekalipun fetus tripoid sampai lahir, yang dapat terjadi, mereka tidak dapat hidup terus.

Poloploidi yang Timbul dalam Sel Somatik. Walaupun poliploidi yang timbul dalam sel somatik merupakan kelainan kromosom dalam arti bahwa ia merupakan penyimpangan dari jumlah kromosom tipis (diploid), ia agaknya tidak disertai gangguan fungsional. Jadi adalah kejadian biasa menemukan poliploidi pada sel tubuh tertentu, dan sel itu tetap berfungsi secara normal.

Kasus poliploidi paling ekstrem adalah megakariosit, sel biang (precursor) untuk trombosit, yang dapat mencapai sampai 64 kali jumlah haploid kromosom. Populasi hepatosit pada hati menunjukkan poliploidi yang lebih ringan tingkatannya, yang tampak berupa inti yang cukup besar dengan banyak nukleolus. Banyak yang percaya bahwa poliploidi adalah hasil kegagalan pemisahan dua kromatid setiap kromosm pada anafase, suatu kesalahan yang disebut “ nondisjunction”, dengan akibat bahwa kedua set kromosom anak tetap tinggal di daerah ekuator sel, tempat membran inti dibentuk kembali dan membungkus semuanya dalam inti yang sama. Namun telah pula dikemukakan mekanisme terjadinya poliploidi.

Misalnya pada epitel pelapis kandung kemih, kromosom sel berinti dua yang mengalami mitosis mungkn semua mengelompok kembali menjadi inti tunggal yang dengan demikian memiliki kromosm berjumlah tetrapoid.

Aneuploidi yang Timbul dalam Sel Somatik.

Pengkajian sel-sel mamalia dalam biakan memberi kesan kuat bahwa mungkin terdapat semacam pembatasan yang diwariskan terhadap berapa kali sebuah sel somatik normal dapat membelah, paling tidak kondisi biakan dilaksanakan. Misalnya populasi sel yang diperoleh dari individu yang lebih tua ternyata mengalamil lebih sedikit pembelahan in vitro bila dibandingkan dengan yagn diperoleh dari individu yang leibh muda.

Pembatasan yang nyata ini terhadap potensi proliferatif total sel-sel somatik diduga merupakan sejensi keadaan menua yang telah diprogram dan mungkin merupakan faktor penting yang menentukan jangka hidup total seseorang. Walaupun rupa-rupanya ditentukan untuk berbagai jenis sel normal (sel seperti sel induk dan limfosit mungkin merupakan perkecualian), pembatasan ini bukan hal yang tak dapat dielakkan. Pemindahan sel-sel somatik dari satu biakan ke biakan lain secara berulang dapat berakibat timbulnya turunan sel yang agaknya memilki potensi yang dapat membelah terus menerus. Namun berkali-kali analisis kromosom memperlihatkan bahwa sel dalam biakan yang begitu mudah dilipatgandakan itu telah mendapatkan jumlah kromosom aneuploid, dan dalam hal ini mereka tidak lagi dianggap sebagai sel normal.

Jadi proliferasi yang berlangsung berulang-ulang pada sel somatik agaknya disertai risiko mengalami perubahan genetik yang membuatnya kurang responsif terhadap faktor-faktor yang secara biasanya mengatur porliferasi atau mengurangi reproduksinya. Lagi pula perubahan demikian agaknya menjadi awal terjadinya aneuploidi.

Aneuploidi pada Umumnya Terdapat pada Sel Kanker. Sperti yang dapat diperkirakan, insidens aneuploidi adalah khas tinggi untuk sel-sel ganas yang dapat dikatakan teru menerus mengalami proliferasi. Diduga bahwa terjadi keganasan bila sel somatik mengalami perubahan genetik yagn memungkinkannya berproliferasi dalam keadaan, yang biasanya tidak mengalami Proliferasi. Lagi pula setiap kehilangan pengaturan fungsi khusus tertentu yang sebenarnya dapat dilakukan sel atau turunannya, dapat bertentangan dengan kebutuhan badan sebagai satu kesatuan.

Karena transformasi sel normal menjadi sel kanker merupakan perubahan genetik, sel-sel kanker dapat meneruskan sifat-sifat ganas dan invasinya kepada semua turunannya. Tambahan pula, kecuali tumor ganas itu seluruhnya diangkat melalui cara bedah atau dimusnahkan secara total dengan cara lain, sel-selnya dapat menyebar melalui darah atau getah bening ke bagian-bagian tubuh lain yang terletak berjauhan dari letak asalnya. Pada tempat-tempat demikian sel-sel kanker itudapat membentuk pusat desktruksi dan penumbuhan invasif baru, peristiwa penyebaran ini disebut metastasis, dan dengan cara demikian sel-sel kanker dapat menjalar ke seluruh tubuh.

Dengan tidak adanya respons terhadap pengaruh yang biasanya menghambat proliferasi sel, maka sel-sel kanker akan tetap berproliferasi karena mereka tidak perlu memperhatikan dan mengalah terhadap kematian tuan rumahnya. Sel-sel kanker begitu seringnya menunjukkan aneuploidi sehingga ditemukannya kondisi ini pada sel-sel somatik seseorang yang sebenarnya secara kromosom normal dapat dikatakan sebagai sel-sel kanker.

Namun tiadanya aneuploidi pada sel-sel demikian tidaklah menutup kemungkinan bahwa sel-sel itu mungkin sel kanker, karena tidak semua sel kanker bersifat aneuploid. Kemungkinan berubah menjadi kromosom aneuploid agak bertambah dengan makin seringnya berproliferasi. Jadi aneuploidi yang timbul pada tingkat se somatik dapat merupakan hasil akhir perubahan genetik yang melepaskan sel dari kendala terhadap proliferasi sel.

Contoh Kelainan Struktur Kromosom yang Timbul pada Tingkat Sel Somatik. Penderita dengan leukemia mielogen menahun, penyakit ganas (malignan) yang ditandai produksi berlebihan sel darah putih tertentu, secara khas memiliki kromosom unik dalam komplemen kromosom sel-sel sumsum tulang belakangang,karena ditemukan di Philadelphia, disebut kromosom Philadelphia Atah P.Ia merupakan kromosom 22, yang kehilangan hampir setengah lenganpanjangnya. Teknik penampakan gurat-gurat pada kromosom menunjukkan bahwa bagian yang hilang itu hampir selalu ditranslokasi pada kromosom 9. Tambahan lagi, sebagian kecil kromosom 9 juga ditranslokasi pada kromosom 22, sehingga keadaan ini sebenarnya merupakan suatu translokasi timbal-balik (reciprocal). Namun jumlah total kromosom tidak mengalami perubahan. Kromosom Philadelphia dapat ditemukan pada kebanyakan penderita dengan luekemia mielogen menahun dan merupakan petanda sitogenetik berharga yang membantu dalam mendiagnosis penyakit ini. Walaupun aberasi kromosom khusus ini berhubungan dengan evolusi leukemia mielogen menahun dan mungkin juga jenis leukemia lain, manfaat sebenarnya masih tetap belum jelas. Karena kromosom Philadelphia timbul pada tingkat sel somatik, keadaan ini tidak diwariskan dari generasi ke generasi berikutnya, dan tidak terdapat dalam setiap sel tubuh. penyimpangan kromosom adalah gangguan dalam isi kromosom normal sel, dan merupakan penyebab utama kondisi genetik pada manusia, seperti sindrom Down.

Beberapa kelainan kromosom tidak menyebabkan penyakit pada operator, seperti translokasi atau inversi kromosom, meskipun mereka dapat menyebabkan kesempatan lebih tinggi melahirkan anak dengan kelainan kromosom. jumlah abnormal kromosom atau set kromosom, aneuploidi, dapat mematikan atau menimbulkan gangguan genetik. Konseling genetik ditawarkan untuk keluarga yang mungkin membawa penyusunan kembali kromosom.

Keuntungan atau kerugian DNA dari kromosom dapat menyebabkan berbagai gangguan genetik. contoh manusia meliputi:

• Cri du chat, yang disebabkan oleh penghapusan bagian dari lengan pendek kromosom 5. "Cri du chat" berarti "teriakan kucing" dalam bahasa Perancis, dan kondisi itu dinamakan demikian karena membuat bayi terkena tangisan bernada tinggi yang terdengar seperti orang-orang dari kucing. individu yang terkena dampak memiliki mata lebar-set, kepala kecil dan rahang, dan cukup untuk mental sangat terbelakang dan sangat singkat.

• Wolf-Hirschhorn sindrom, yang disebabkan oleh penghapusan sebagian dari lengan pendek kromosom 4. Hal ini ditandai dengan retardasi pertumbuhan berat dan berat untuk keterbelakangan mental yang mendalam.

• Sindrom Down, biasanya disebabkan oleh tambahan salinan kromosom 21 (trisomi 21). Karakteristik termasuk penurunan otot, stockier membangun, tengkorak asimetris, miring mata dan keterbelakangan mental ringan sampai sedang.

• Edwards sindrom, yang merupakan trisomi kedua-paling-sama; Down syndrome adalah yang paling umum. Ini adalah trisomi kromosom 18. Gejala termasuk keterbelakangan mental dan motor dan anomali kongenital banyak menyebabkan masalah kesehatan yang serius. Sembilan puluh persen mati dalam masa kanak-kanak, namun yang hidup masa lalu ulang tahun pertama mereka biasanya cukup sehat setelahnya. Mereka memiliki karakteristik tangan terkepal dan jari tumpang tindih.

• Sindrom Patau, juga disebut D-Syndrome atau trisomi-13. Gejala agak mirip dengan trisomi-18, namun mereka tidak memiliki bentuk tangan yang khas.

• Idic15, singkatan untuk Isodicentric 15 pada kromosom 15; juga disebut nama berikut karena berbagai penelitian, tetapi mereka semua berarti sama; LPS (15), dupliction terbalik 15, Marker ekstra, dup Inv 15, tetrasomy parsial 15

• sindrom Jacobsen, juga disebut gangguan penghapusan terminal 11q. Ini adalah gangguan yang sangat langka. Mereka yang terkena dampak memiliki kecerdasan normal atau keterbelakangan mental ringan, dengan miskin kemampuan bahasa ekspresif. Kebanyakan gangguan perdarahan yang disebut Paris-trousseau sindrom.

• Sindrom Klinefelter (XXY). Pria dengan sindrom Klinefelter biasanya steril, dan cenderung memiliki lengan yang lebih panjang dan kaki dan menjadi lebih tinggi daripada rekan-rekan mereka. Anak laki-laki dengan sindrom sering pemalu dan tenang, dan memiliki insiden yang lebih tinggi keterlambatan berbicara dan disleksia. Selama pubertas, tanpa pengobatan testosteron, beberapa dari mereka dapat mengembangkan ginekomastia.

• Sindrom Turner (X, bukan XX atau XY). Pada sindrom Turner, karakteristik seksual perempuan yang hadir tetapi terbelakang. Orang dengan sindrom Turner sering memiliki perawakan pendek, garis rambut rendah, fitur mata normal dan perkembangan tulang dan "menyerah-in" tampilannya dada.

• XYY sindrom. XYY anak laki-laki biasanya lebih tinggi dari saudara mereka. Seperti anak laki-laki dan perempuan XXY XXX, mereka agak lebih cenderung memiliki kesulitan belajar.

• Triple-X sindrom (XXX). gadis XXX cenderung tinggi dan kurus. Mereka memiliki insiden yang lebih tinggi dari disleksia.

• Kecil penanda kromosom figuran. Ini berarti ada kromosom, ekstra abnormal. Fitur tergantung pada asal bahan genetik tambahan. Cat-mata dan kromosom sindrom sindrom 15 isodicentric (atau Idic15) keduanya disebabkan oleh kromosom penanda figuran, seperti Pallister-Killian Syndrome. 

Mutasi kromosom menghasilkan perubahan dalam seluruh kromosom (lebih dari satu gen) atau dalam jumlah kromosom ini.

• Penghapusan - hilangnya sebagian kromosom

• Duplikasi - salinan tambahan dari bagian dari kromosom

• Inversi - membalikkan arah bagian dari kromosom

• Translokasi - bagian dari kromosom terdiam dan menempel pada kromosom lain

Sebagian besar mutasi netral - berpengaruh sedikit atau tidak. Penyimpangan kromosom adalah perubahan dalam struktur kromosom. Ini memiliki peran besar dalam evolusi.

H. KELAINAN PADA KROMOSOM

Sindroma Turner

Tubuh pendek, leher pendek, dada lebar, tanda kelamin sekunder tidak berkembang, dalam keadaan ekstrim kulit pada leher sangat kendur sehingga mudah ditarik ke samping Terjadinya sindroma turner Monosomi X mungkin terjadi karena adanya nondisjunction diwaktu ibunya membentuk sel telur. Kemungkinan lain, disebabkan hilangnya sebuah kromosom kelamin selama mitosis setelah zygot XX atau XY terbentuk.

Sindroma Klinefelter

Tumbuh payudara, pertumbuhan rambut kurang, lengan dan kaki ekstrim panjang sehingga seluruh tubuh tampak tinggi, suara tinggi seperti wanita, testis kecil, alat genitalia tampak normal tapi spermatozoa biasanya tidak dibentuk.

Sindroma Triple –X

Alat kelamin dalam dan payudara tidak berkembang, mental abnormal, intelegensi kurang, menstruasi sangat tidak teratur.

Sindrom Jacobs

Ukuran tubuh ekstrim tinggi, intelegensinya mempunyai IQ antara 80-118.

Sindroma Down

Tubuh pendek dan puntung, lengan atau kaki bengkok, kepala lebar, wajah membulat, mulut selalu terbuka, ujung lidah besar, hidung lebar dan datar, kedua lubang hidung terpisah lebar, jarak kelopak mata lebar, kelopak mata mempunyai lipatan epikantus sehingga mirip dengan orang oriental, iris mata kadang berbintik, IQ rendah antar 25-75, mempunyai kelainan jantung dan tidak resisten terhadap penyakit.

Sindroma Patau

Mendatangkan kematian pada usia sangat muda, dalam 3 bulan pertama kelahiran.

Tanda-tanda : cacat mental dan tuli, celah bibir, polidaktili, mata kecil, kelainan otak, jantung, ginjal, dan usus, tangan dan kaki tampak rusak.

Sindroma Edwards

Memiliki banyak bentuk kelainan yaitu telinga rendah, rahang bawah rendah, mulut kecil, tuna mental, ginjal dobel dan tulang dada pendek.

I. KELAINAN AKIBAT PERUBAHAN STRUKTUR KROMOSOM

Delesi

Peristiwa hilangnya sebagian kromosom karena patah. Penderita biasanya meninggal waktu masih bayi atau kanak-kanak.

Duplikasi

Peristiwa adimana ada bagian kromosom yang memiliki gen berulang.

Inversi

Peristiwa dimana bagian dari kromosom memiliki urutan gen yang terbalik.

Inversi parasentris : sentromer terletak di sebelah luar dari bagian yang mengalami inversi.

Inversi perisentris : sentromer terletak di dalam bagian yang mengalami inversi.

Kromosom Cincin

Kromosom mengalami patah di dua tempat secara perisentris. Setelah bagian yang patah lepas, bagian kromosom itu melekuk membulat dan ujung-ujungnya saling melekat

Anodontia

Kelainan herediter oleh gen resesif pada kromosom-X. Penderita tidak memiliki benih gigi di dalam tulang rahangnya

Hemofilia

Penyakit keturunan yang mengakibatkan darah sukar membeku saat terluka. Terpaut gen resesip h. Perempuan normal homozigot (HH) menikah dengan laki-laki hemofilia (h-) anak perempuan maupun laki-laki yang normal. Genotip hh bersifat letal

Sindroma Lesch-Nyhan

Ada pembentukan purin yang berlebihan terutama basa guanin. Tanda-tanda : kejang otot tanpa sadar, tuna mental, merusak jari-jari tangan dan jaringan bibir.

Hidrosefali terangkai-X

Penyakit yang ditandai dengan besarnya kepala karena ada penimbunan cairan cerebrospinal di dalam ruang otak. Mengakibatkan gangguan mental, kehilangan kemampuan bergerak dan meninggal dunia. Penyebabnya : gen resesip terangkai-X.



1 komentar:

Unknown mengatakan...

tambahan wawasan untuk saya. makasih ya.

Posting Komentar

Template by:
Free Blog Templates