Download - 137073452 Pbl Blok 4 Makalah Embriologi
Masitah Omar
Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana
Alamat korespondensi : Jalan Tanjung Duren Raya, No. 4, 11470 Jakarta Barat
Email: [email protected]
Pendahuluan
Variasi sifat dapat dilihat dengan jelas pada semua makhluk. Tidak perlu untuk melihat jauh
karena fisik kita telah menggambarkannya. Tinggi badan, mata berwarna hitam, rambut
kerinting semua adalah variasi sifat kita miliki. Jika dilihat pada kelurga kita, kta mampu
untuk mendeteksi bahwa kita telah mewarisi sifat tersebut daripada bapa,ibu, nenek atau
kakek. Pewarisan ini telah diturunkan suatu faktor yang menyebabkan genetik mewarisi bapa
dan ibu kita. Namun, terdapat juga dari kalangan kita yang mengalami penyakit keturunan
disebabkan pewarisan genetik oleh tetua.Genetika ialah merupakan cabang ilmu yang
berkaitan dengan hereditas dan variasi. Melalui cabang ilmu ini kita mempelajari mengenai
konsep gen, asam deoksiribonukleat (DNA), dan kromosom, proses sintesis protein,
keterkaitan antara proses pembelahan mitosis dan meiosis dengan pewarisan sifat,prinsip-
prinsip hereditas dalam pewarisan sifat, dan peristiwa mutasi dan implikasinya dalam
salingtemas.1
Kelainan gen aldehide dehidrogenase (ALDH) sering dialami oleh penduduk asia. Menurut
statistik,mutasi ini sering terjadi di negara Japang yaitu 41% kelompok kontrol yang tidak
minum alkohol kekurangan ALDH, manakala 6% dari kelompok mengkomsumsi alkohol
mengalami kekurangan ALDH. Bangsa Eropah mempunyai genetik tersendiri yang mampu
menghasilkan enzim yang cukup efisyen dalam menukarkan acetaldehyde, sedangkan bangsa
Asia tidak mempunyai kod genetik yang serupa.
Tujuan makalah ini dibuat untuk meneliti mengenai sistem pewarisan melalui teori yang
diutarakan oleh Mendel. Selain itu, makalah ini dibuat untuk memahami mengenai gen
aldehide dehidrogenase serta kesan mutasinya. Selanjutnya,untuk mengaitkan kelainan gen
dengan proses sintesis protein yang termasuk transkripsi dan translasi DNA.
Kromosom
Kromosom (kroma = benang,soma=badan) merupakan badan yang berbentuk panjang yang
berfungsi membawa informasi genetika karena ada gen di dalamnya.3 Orang yang pertama
yang memberi nama kromosom adalah Waldeyer pada tahun 1888. Kromosom tersusun dari
DNA yang berasosiasi dengan berbagai protein. DNA merupakan materi genetik sel. Protein
yang dikenali sebagai histon membantu membungkus DNA sehingga menjadi nukleosom.2
Kromosom terdapat di dalam nukleus. Sifat kromosom boleh dilihat dengan mudah dalam
fase-fase pembelahan nukleus terutamnya metaphase. Ia tidak dapat dilihat apabila diubah
menjadi benang-benang halus yang disebut kromatin misalnya semasa interphase. Ukuran
kromosom bervariasi dari satu spesies ke spesies lainnya. Secara umumnya, makhluk dengan
jumlah kromosom sedikit mempunyai kromosom dengan ukuran lebih besar.4
Gambar 1: Kromosom
Sumber: http://biologigonz.blogspot.com/2010/08/kromosom.html
Strukutur kromosom meliputi sentromer, kromonema,kromomer,lekukan sekunder,telomer
dan satelit.3,4 Sentromer adalah pusat kromosom atau lekukan primer. Pada sentromer
terdapat kinetokor yang merupakan tempat perlekatan benang spindel selama pembelahan inti
dan merupakan tempat melekatnya kromosom.5 Kinetokor dan benang spindel meggerakkan
kromosom selama proses mitosis. Organisme memiliki satu sentromer yang disebut
kromosom monosentris. Kromonema dan kromatid merujuk kepada struktur yang sama. Ia
adalah pita bentuk spiral yang terdapat dalam kromosom. Selanjutnya, kromomer ialah hasil
penebalan-penebalan kromonema. Kromomer sangat jelas terlihat pada kromosom politen
(kromosom dengan DNA yang telah direplikasi berulang kali tanpa adanya pemisahan dan
terletak berdampingan sehingga bentuk kromosom seperti kawat).5 Ia berfungsi sebagai
pembawa sifat keturunan sehingga disebut sebagai lokus gen. Satelit merupakan berbentuk
bulatan dan tambahan pada bagian ujung kromosom. Telomer ialah bagian terujung
kromosom yang menghalangi sambungannya kromosom satu dengan kromosom lainnya.4
Telomer berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian ujung kromosom agar DNA di daerah
tersebut tidak terurai.
Kromosom mempunyai beberapa bentuk yang boleh terbagi:
a. Metasentris
Ia terjadi apabila sentromer terletak di tengah kromosom sehingga terbagi menjadi
dua lengan sama panjang serta memiliki bentuk seperti huruf V.
b. Submetasentris
Apabila sentromer terletak submedian(ke arah salah satu ujung kromosom), sehingga
kromosom terbagi menjadi dua lengan tak sama panjang dan berbentuk huruf J.
c. Akrosentris
Apabila sentromer terletak (di dekat ujung kromosom), kromosom tidak
membengkok. Satu lengan kromosom sangat pendek, sedang lainnya sangat panjang.
d. Telosentris
Apabila sentromer terletak di ujung kromosom, memiliki lengan hanya satu,
berbentuk seperti batang.
Gambar 2: Bentuk kromosom
Sumber: http://silota.blogspot.com/2010/12/materi-genetik.html
Tipe dan jumlah kromosom
Kromosom mempunyai dua tipe yaitu autosom dan gonosom. Autosom atau sel somatik
merupakan kromosom tubuh. Ia mengatur dan mengendalikan bentuk tubuh makhluk hidup.3
Ia bersifat diploid (2n) dan tidak menentukan jenis kelamin. Beda dengan autosom,
gonosoma atau dikenali sebagai kromosom seks menentukan jenis kelamin,kromosom seks X
atau Y. Kromosom seks X lebih panjang daripada kromosom seks Y. Pada manusia gonosom
terdapat pada kromosom ke 23. Ia bersifat hiploid (n). Gene yang berperan dalam keturunan
terletak dalam autosom dikenal sebagai pewarisan autosomal manakala yang terletak dalam
genosom dikenal sebagai pewarisan kromosom kelamin.
Jumlah kromosom berbeda pada spesies makhluk. Misalnya, katak mempunyai 26
Kromosom, nyamuk mempunyai 6 kromosom diploid dan manusia mempunyai 46
kromosom diploid. Kromosom-kromosom tersebut dapat disusun berpasang-pasangan
dimulai dengan kromosom yang terpanjang. Ia disusun dan diurutkan berdasarkan ukuran dan
bentuknya, maka akan diperoleh satu gambaran yang disebut karyotype. Bagi manusia,
kromosom pada karyotype dipaparkan 44 A XY/ 44A XX atau 22AA XX/ 22 AA XY.
Gambar 3: Karyotype
Sumber: http://lovelyteacherrita.blogspot.com/2010/12/bab-lima-pola-pola-hereditas-3.html
Teori Mendel
Teori mendel diasaskan oleh seorang ilmuwan dan biarawan yaitu Gregor Johann Mendel.
Pada tahun 1842, Mendel mulai mengadakan penelitian dan meletakkan dasar-dasar
hereditas. Beliau menerangkan ada mekanisme penurunan(gen) yang secara kekal diwariskan
dari induk kepada keturunannya melalui hukum pemisahan.6 Beliau menggunakan tanaman
kapri atau Pisum sativum. Hasilnya beliau telah mengeluarkan dua teori yaitu Hukum
Mendel I dan Hukum Mendel II. Antara sifat yang diperhatikan oleh Mendel melalui risetnya
pada tanaman kapri.
Tabel 1: Sifat yang Diperhatikan Pada Tanaman Kapri
Sumber: http://lovelyteacherrita.blogspot.com/2010/12/bab-lima-pola-pola-hereditas-3.html
Hukum Mendel 1 atau hukum segregasi menyatakan bahawa pada membentukan gamet
terjadi segregasi atau pemisahan alel-alel secara bebas, dari diploid ke hiploid.6,7 Persilangan
monohibrid atau persilangan satu sifat beda membuktikan hukum Mendel I. Variasi gen (alel
yang berbeda) bertanggungjawab terhadap variasi sifat yang diwariskan.8 Dua alel yang
bertanggungjawab pada satu karakter akan terpisah ketika gametogenesis.8.9 Sebelum
melakukan suatu persilangan, setiap individu menghasilkan gamet-gamet yang kandungan
gennya separuh dari kandungan gen pada individu. Sebagai contoh, individu GG akan
membentuk gamet G, dan individu gg akan membentuk gamet g. Pada individu Gg yang
menghasilkan gamet G dan gamet G, akan terlihat bahwa gen G dan gen g akan dipisahkan
(disegregasi) ke dalam gamet-gamet yang terbentuk tersebut.10 Pada percubaan yang pertama,
Mendel mencuba untuk menyilangkan galur murni yang panjang dan galur murni yang
pendek. Tanaman galur murni, yaitu tanaman yang kalau menyerbuk sendiri tidak akan
menghasilkan tanaman yang berbeda dengannya. Hasilnya, nisbah tanaman tinggi dan
tanaman pendek adalah 3: 1. P membawa simbol tetua (parental), F1 bermaksud generasi
pertama (filial 1) dan F2 bererti generasi kedua (filial 2)
Tabel 2: Persilangan monohibrid
Sumber 2: http://lovelyteacherrita.blogspot.com/2010/12/bab-lima-pola-pola-hereditas-3.html
Hukum Mendel II membahaskan mengenai penyilangan dua sifat yang berbeda. Contohnya,
tumbuhan berwarna kuning dan buahnya bulat disilangkan dengan tumbuhan berwarna hijau
dan buahnya keriput. Hukum ini juga dikenal hukum penggabungan bebas. Segregasi suatu
pasangan gen tidak bergantung kepada segregasi pasangan gen lainnya, sehingga di dalam
gamet-gamet yang terbentuk akan terjadi pemilihan kombinasi gen-gen secara bebas.10
Hukum ini dapat dibuktikan dengan persilangan dihibrid.
Tabel 3: Persilangan dihibrid
Homozigot resesif=bbkk
Homozigot dominan= BBKK
Hasil nisbah persilangan= 9:3:3:1
Sumber: http://lovelyteacherrita.blogspot.com/2010/12/bab-lima-pola-pola-hereditas-3.html
Gen aldehide dihydrogenase (ALDH)
Gen adalah substansi dasar hereditas yang mengandungi informasi genetik. Gen yang
bekerja subunit DNA dan terdapat pada lokus dalam kromosom. Aldehide dehidrogenase
pula merupakan enzim yang bertanggungjawab untuk metabolisme etanol. Etanol yang
diminum akan mengalami reaksi oksidasi menjadi asetildehid oleh enzim alkohol
dehydrogenase (ADH) dan selanjutnya dioksidasi menjadi asam asetat oleh aldehide
dehidrogenase (ALDH).14 Ia berperan penting dalam toleransi dan ketergantungan terhadap
alkohol yaitu pemecahan asetildehid ke asetat yang tidak beracun. Proses ini dikenali sebagai
detoksifikasi yang berlaku di hati, maka enzim ini banyak didapati di hati. Jika kuantiti
acetildehid tinggi dalam darah, muncul simptom seperti kemerahan di muka dan nausea. Gen
aldehide dehidrogenase merupakan kode untuk mengekspresikan enzim tersebut. Bentuk
mutasi bagi enzim ini ialah ALDH2*2. Ia merupakan mutasi dominan. Kekurangan enzim
aldehide dehidrogenase menyebabkan kuantiti aldehide tinggi dan selanjutnya toksik banyak
dalam tubuh. Kekurangan enzim ini membawa risiko mengalami kanker oesofagus, kanker
paru dan kanker kolon. Ia juga menyumbang kepada simptom Sjogren-Larsson.
Reaksi aldehide dehidrogenase:
RCHO + NAD(P)+ + H2O ↔ RCOOH + NAD(P)H + H+
Kelainan genetik (genetic abnormality) merupakan penyimpangan dari sifat umum atau sifat
rata-rata manusia.6 Kelainan genetik terjadi karena kelainan pada gen atau kromosom.
Kelompok genetika kelainan genetik menjadi tiga kategori: 11
1. Gangguan gen tunggal yang disebabkan oleh mutasi pada gen tunggal.
Mutasi mungkin hadir pada satu atau kedua kromosom (satu kromosom warisan dari
orang tua masing-masing).
Contohnya:Penyakit sel sabit, fibrosis kistik dan penyakit Tay-Sachs adalah contoh
gangguan gen tunggal.
2. Gangguan kromosom disebabkan oleh kelebihan atau kekurangan dari gen yang
terletak pada kromosom, atau perubahan struktural dalam kromosom.
Contohnya, Sindrom Down disebabkan oleh tambahan salinan kromosom 21, tetapi
tidak ada gen individu pada kromosom yang abnormal.
3. Gangguan warisan multifaktorial yang disebabkan oleh kombinasi variasi kecil dalam
gen, sering kali dalam konser dengan faktor lingkungan.
Misalnya,penyakit jantung dan kanker.
Mutasi
Kelainan dan penyakit genetik pada manusia disumbangkan oleh mutasi. Mutasi merupakan
perubahan organisasi materi genetik yang berupa gen atau kromosom dari suatu individu dan
diwariskan kepada generasi berikutnya. Jika mutasi terjadi pada sel kelamin, ia akan diwarisi
manakala jika berlaku di sel somatik,ia tidak akan diwarisi. Mutasi boleh dipecahkan kepada
dua bentuk yaitu mutasi gen dan mutasi kromosom.
Mutasi gen (point mutation) terjadi apabila perubahan urutan basa pada DNA atau perubahan
nukleotida pada DNA. Akibat kerusakan nukleotida DNA atau dari kesalahan yang tidak
diperbaiki selama replikasi dapat ditranskripsi ke mRNA sehingga ditranslasi susunan
abnormal ke asam amino. Perubahan nukleotida boleh terjadi kerana ada penggantian basa,
delesi, dan insersi.
Gambar 5: Mutasi gen
http://catalog.flatworldknowledge.com/bookhub/reader/2547?e=gob-ch19_s05
Terdapat tiga tipe pada mutasi ini yaitu silent mutation, missense mutation dan nonsense
mutation. Silent mutation tidak mempengaruhi susunan asam amino, maka tidak ada efek
kepada fungsional protein. Missense mutation mengakibatkan satu asam amino original
digantikan dengan asam amino yang baru. Efeknya, ada yang mengubah fungsi protein,ada
yang sebahagian fungsi protein terganggu dan ada yang mengakibatkan protein tidak
berfungsi. Nonsense mutation mengubah kodon asam amino kepada kodon stop. Maka,
sintesis protein terhenti sebelum waktunya.
Mutasi kromosom terjadi apabila terdapat perubahan pada jumlah kromosom atau susunan
kromosom. Perubahan jumlah kromosom menyebabkan terjadi penyakit Down
Syndrome,Poliploidi dan Aneuploidi. Bagi perubahan susuna berlaku karena ada delesi,
duplikasi, inversi dan translokasi.
Gambar 6: Mutasi kromosom
http://www.scienceteen.com/biology/Genetika_dan_Mutasi2.html
Replikasi DNA
Replikasi DNA bertujuan untuk mensintesis atau mempergandakan DNA. DNA terletak
dalam nukleus. Replikasi DNA berlaku pada fase interphase dalam mitosis dan meiosis.
Proses ini memerlukan deoksiribonukleotida fosfat dan beberapa enzim.8 Saat replikasi
bermula, enzim helicase memisahkan dua rantai DNA yang berpilin pada garpu replikasi.
Kedua-dua rantai DNA ynag sudah terpisah akan menjadi acuan (template). Template ini
akan digunakan untuk mencetak rantai DNA yang baru. Enzim DNA polimerase akan
menambah nukleotida sepanjang template dengan arah 5’ ke 3’. Leading strand akan
tersintesis secara kontiniyu manakaa lagging strand akan tersintesis dengan pembentukan
fragemen Okazaki. Enzim ligase berfungsi sebagai ‘glue’.Proses ini menggunakan metode
semi konservatif yaitu rantai DNA anak terdiri daripada satu untai DNA induk dan satu untai
DNA hasil sintesis yang baru. Apabila saat replikasi terdapat kesalahan, maka segera
diperbaiki oleh enzim eksonukleotida akan memperbaikinya. Setelah replikasi, turut ada
mekanisme pembaikanpada basa yang salah dipasang oleh endonuklease.
Sintesis Protein
Gambar 7: Proses sintesa protein
Sumber: http://wmakhlukbio.blogspot.com/2011/10/asam-ribonukleat-rna.html
Ia berlaku saat penggabungan gugusan asam amino. Protein sangat penting karena ia
merupakan bahan dasar dalam tubuh makhluk yang hidup. Jenis protein akan berbeda
berdasarkan jenis dan rangkaian asam amino. Sintesis protein terbahagi kepada trankripsi dan
translasi.
Proses transkripsi merupakan proses mengubah DNA menjadi mesengger ribonucleic acid
(mRNA). Proses ini terjadi di dalam nukleus. mRNA akan membentuk pita panjang dan
berfungsi sebagai cetakan pembentuk polipeptida.11 Saat transkripsi bermula, satu rantai
DNA menjadi sense. Pada tahap insiasi, RNA polimerase menempel pada promoter yaitu
susunan khas pada sense untuk memulakan proses ini. Pada tahap pemanjangan, RNA
nukleotide menambah pada sense oleh enzim RNA polimerase. Basa cytosine akan
berpasangan dengan guanine, basa adinine akan berpasangan dengan uracil. RNA akan
terbentuk dari ujung 5’ ke 3’ dan terbentuk antiparelel dengan DNA template. Kemudian,
tahap terminasi pada prokariota, transkripsi berhenti pada stop codon. Ini berbeda dengan
eukariota yang ada susunan basa nitrogen AAUAAA yang menjadi signal untuk berhenti
sebelum bertemu dengan stop kodon. Sebelum mRNA dihantar ke ribosom, proses
modifikasi mRNA berlangsung dengan menambah ujung 5’ dengan guanine trisfosfat
termetilasi dan pada ujung 3’ dengan adinine.
Kemudian, proses translasi berlaku apabila mRNA menuju ke sitoplasma. Pada tahap ini,
mRNA akan dibaca dan diubah menjadi rantai asam amino. Ribosom mempunyai subunit
besar dan subunit kecil. Ia juga mengandungi rRNA dan protein. Kodon pada mRNA
menempel pada ribosom melalui sisi P. Tahap inisiasi ditandai dengan kodon start, UAG.
Maka, tRNA membawa asam amino yang sesuai dengan kodon start yaitu meionin. Triplet
kodon mewakili satu asam amino. Proses ini akan berlanjutan apabila tRNA yang membawa
rantai asam amino berubah ke sisi A. Tahap terminasi terjadi apabila ribosom menemui stop
kodon UAG pada mRNA.13 Polipeptide dilepaskan dari ribosom dan sintesis protein selesai.
Penutup
Teori yang dibuat oleh Mendel telah memecahkan pertanyaan mengenai faktor keturunan
yaang diwarisi daripada bapa dan ibu. Kelainan gen aldehide telah meyebabkan pria tersebut
sensitif terhadaf alkohol. Kelainan gen mungkin disebabkan mutasi atau telah diwarisi dari
keturunan.
Tinjauan pustaka
1. Saefuddin.Genetika.Diunduh dari:http://file.upi.edu/Direktori/SPS/PRODI.PENDIDIKAN_IPA/196307011988031-SAEFUDIN/GENETIKA_saefudin-BIOUPI.pdf 26 Januari 2013
2. Elrod S., Stansfield W.Schaum's Genetika. 4th edition. California; The Mc Graw-Hill. hal 61-66
3. Gunawan Susilowarno. Biologi SMA untuk kelas xii.Kompetensi. hal 63-714. Diah Aryulina. Biologi Jilid 3. 3rd edition. Jakarta;esis. hal. 755. Genetika dan hukum Mendel. Diunduh dari https://docs.google.com/viewer?
a=v&q=cache:ZgY0G8CfZlgJ:staff.unila.ac.id/gnugroho/files/2012/09/Genetika-dan-Hukum-Mendel.pdf+hukum+mendel&hl=en&pid=bl&srcid=ADGEESi26USupYBV87KvH803LL-D2Zhs2jKWqV_gzi2kW1QKnXY2IvsiEnk4PTFfmhm-JBWtrESelQlv_M1nrtTRkOQsIJQ08KQa-5xfH2djEPIgcrgzrchFeO9blRjZ_HeALi8kTOAs&sig=AHIEtbTOgs07JRKbDVmoKta-L87Ow0rz4Q
6. Oman Karmana. Biologi. 1st edition.Bandung; Grafindo Media Pratama.hal 1057. Deden Abdurahman.Biologi kelompok pertanian. 1st edition. Bandung; Grafindo Media
Pratama.hal 228. Hukum pewarisan Mendel.Diunduh dari:
https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:rKuqdnXkBIUJ:ondisaondi.files.wordpress.com/2011/11/hukum-pewarisan-
mendel.pdf+teori+mendel&hl=en&pid=bl&srcid=ADGEESi0ZsGQIemWIrFWLrnrCD6gIgcsBQtTKRC3r4LBbeKQxUYNAIaVH1Z3FG5r_oOg9sxeNDyIF0IaY4FivKSYmS8gV-Bob03-pr7-P1rEc5fD9BmHEvTYVQ5848TiYXthhTWmQIpV&sig=AHIEtbQPDvvuV4f6MfqBpkt5vH0Q3jfqVw 25 Januari 2012
9. News Medical. Diakses dari:http://www.news-medical.net/health/What-are-Genetic-Disorders-(Indonesian).aspx 27 Januari 2013
10. Rikky Firmansyah.Mudah dan aktif belajar Biologi. 1st edition. Bandung; Penerbit PT. Setia Purna Inves. Hal 60-62
11. Oman KarmJilidana .Cerdas belajar Biologi. Bandung; Grafindo Media Pratama.hal 82-8
12. Ni Made Suaniti. Aldehid dehidrogenase dalam tikus wistar sebagai biomarker awal konsumsi alkohol secara akut.