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:
tambahan wawasan untuk saya. makasih ya.
Posting Komentar