genetika manusia d iii

GENETIKA MANUSIAASPEK KLINIS KELAINAN

KONGENITAL DAN PENYAKIT KETURUNAN

I WAYAN SURASTA, S.Kp., M.Fis.,AIFO

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS: Setelah mengikuti perkuliahan ini mahasiswa

mampu:• Menjelaskan pengertian dasar reproduksi dan

genetika• Menjelaskan tentang hereditas pada manusia• Menguraikan proses terjadinya reproduksi sel

somatic dan sel kelamin• Menjelaskan konsep penentuan jenis kelamin• Menjelaskan peran DNA dan RNA dalam proses

sintesis protein• Menjelaskan contoh-contoh pewarisan sifat pada

manusia

Reproduksi dan genetika

– Pertumbuhan– Perkembangan– Berreproduksi

Genetika (ilmu keturunan) adalah cabang dari ilmu hayat yang mempelajari turun temurunnya sifat-sifat induk atau orang tua kepada keturunannya.

Genetika memiliki beberapa cabang di antaranya : genetika sel, genetika manusia, genetika mikrobia, genetika molekuler, genetika biokimia, genetika fisiologi, genetika farmasi, genetika populasi, genetika kuantitatif, genetika tumbuhan, genetika hewan, genetika konseling, eugenika (usaha untuk mendapatkan keturunan yang lebih baik), dan sebagainya.

Hereditas manusia

Perbedaan urutan asam amino penyusun protein menyebabkan terbentuknya protein

yang berbedaGEN ------- DNA

KROMOSOM

Kedudukan kromosom di dalam nukleus sel

Secara sistematis morfologi kromosom membagi kromosom pada sel somatis menjadi 2 tipe, yaitu:

• Autosom (kromosom somatis), berjumlah 22 pasang (44 buah) dan tidak berhubungan dengan penentuan jenis kelamin.

• Gonosom (kromosom seks), berjumlah sepasang (2 buah), yaitu X dan X untuk wanita serta X dan Y untuk pria. Kromosom ini berhubungan dengan penentuan jenis kelamin.

Set kromosom pada sel somatis yang tidak sedang membelah

Set kromosom pada sel somatis yang akan membelah

MITOSISMitosis terjadi pada sel somatis. Tiap sel

mengandung 2 genom/diploid/2n, dan pembelahan menghasilkan 2 sel dengan sifat genetik yang sama.

MEIOSISPembelahan meiosis berguna untuk

menghasilkan gamet atau sel-sel kelamin, sehingga lazim dikenal sebagai gametogenesis. Pada pembelahan jenis ini dihasilkan sel yang mengandung 1 genom/haploid/n. Gametogenesis pada pria menghasilkan 4 spermatozoa dan pada wanita menghasilkan 1 ovum disertai 2 atau 3 badan polar.

• Gametogenesis pada pria dinamakan spermatogenesis sedangkan gametogenesis pada wanita dinamakan oogenesis.

Diagram Spermatogenesis

Diagram Oogenesis

PENENTUAN JENIS KELAMIN

PERAN DNA DAN RNA DALAM SINTESIS PROTEIN • Sebagai pembawa sifat yang diturunkan,

kromosom tersusun atas nukleoprotein, suatu senyawa antara protein berupa protamin atau histon dengan asam nukleat berupa deoxyribonucleic acid (DNA).

• Telah dijelaskan pada bagian terdahulu bahwa DNA-lah yang berperan sebagai materi genetik karena di dalamnya terkandung banyak sekali gen. Selain DNA sebenarnya ada pula asam nukleat lain di dalam tubuh kita dengan fungsi yang berbeda yaitu ribonucleic acid (RNA).

MODEL STRUKTUR D N A

Struktur RNA sebagai polinukleotida

Struktur mRNA

Struktur tRNA

PEWARISAN SIFAT PADA MANUSIA Terdapat banyak sekali macam proses

pewarisan sifat pada manusia. Pada bagian ini hanya akan diulas beberapa jenis pewarisan sifat pada manusia, dengan beberapa contoh seperlunya, di antaranya adalah pewarisan sifat autosomal dominan, autosomal resesif, kesalahan metabolisme, kodominansi, gen letal, gen komplementer, rangkaian kelamin, ekspresi gen oleh seks serta kelainan jumlah kromosom.

FAKTOR YANG DAPAT MENIMBULKAN KELAINAN KROMOSOM

• Usia ibu ----- usia lanjut --- kromosom yg kurang – mongolism

• Radiasi ---- menyebabkan cedera pada kromosom

• Virus --- dapat mengubah DNA pada kuman

• Berbagai zat kimia ---- mengubah susunan gen, spt obat-obatan anti kanker.

A. PEWARISAN SIFAT AUTOSOMAL DOMINAN• Pewarisan sifat autosomal dominan ditentukan oleh gen-gen

yang terdapat di dalam DNA pada autosom (kromosom somatis), yaitu di antara pasangan kromosom ke-1 sampai sampai pasangan ke-22.

• Pada pasangan kromosom, huruf pertama adalah genotip yang terdapat pada kromosom pertama dan huruf kedua adalah genotip yang terdapat pada kromosom kedua.

• Misalnya tertulis genotip Pp pada pasangan kromosom, maka pada kromosom pertama terdapat gen dominan P (huruf kapital) dan pada kromosom kedua terdapat gen resesif p (huruf kecil).

• Untuk genotip PP, pada kromosom pertama maupun kedua terdapat gen dominan. Sedangkan untuk genotip pp, pada kromosom pertama maupun kedua terdapat gen resesif.

• Pewarisan sifat jenis ini, diturunkan oleh genotip dominan (huruf kapital).

• Apabila genotip dominan ini ada, maka sifat tertentu yang diturunkan akan muncul fenotipnya (sifat yang tampak).

• Sebagai contoh, jika ada satu gen dominan P (huruf kapital) saja misalnya genotip Pp, maka sifat yang diwariskan akan muncul, karena gen dominan ini akan mendominasi dan menutup gen resesif p (huruf kecil).

• Jika pasangan berupa gen resesif semua misalnya pp, barulah sifat yang dipengaruhi oleh gen resesif ini akan muncul. Tentu saja jika genotipnya dominan semua misalnya PP, sifat yang diwariskan oleh gen dominan ini akan muncul.

1. Polidaktili dan sindaktili (gen autosom dominan P) – PP : Polidaktili – Pp : Polidaktili – pp : Normal

Polidaktili (A) dan sindaktili (B)(Dimodifikasi dari: http://www.i-am-pregnant.com

dan http://img379.imageshack.us)

2. Taster (perasa) feniltiokarbamid atau feniltiourasil (gen autosom dominan T)

Taster mengecap feniltiokarbamid dengan rasa pahit.

• TT : Taster • Tt : Taster • tt : Buta kecap

Taster merasakan pahitnya feniltiokarbamid (Sumber: http://justbeer.files.wordpress.com)

3 .Thalasemia (gen autosom dominan Th)Huruf Th dianggap 1 huruf saja dalam pembacaannya. Penderita

thalasemia mengalami kekurangan dalam sintesis hemoglobin sehingga eritrosit mudah lisis.

• ThTh : Thalasemia mayor yang dapat berakibat fatal• Thth : Thalasemia minor yang masih dapat bertahan• thth : Normal

Penderita thalasemia(http://3.bp.blogspot.com)

4. Dentinogenesis imperfecta/gigi berwarna putih susu (gen autosom dominan D)

• DD : Dentinogenesis imperfecta • Dd : Dentinogenesis imperfecta • dd : Normal

Dentinogenesis imperfecta(Sumber: http://www.dent.unc.edu)

5. Anonikia (tidak memiliki kuku) yang diwariskan oleh gen autosom dominan An.

• An An : Anonikia • An an: Anonikia • an an : Normal

Anonikia pada jari kaki(Sumber: http://www.scielo.br)

6. Retinal aplasia (buta sejak lahir karena tidak memiliki retina), yang diwariskan oleh gen autosom dominan Ra.

– Ra Ra : Retinal aplasia– Ra ra : Retinal aplasia– ra ra : Normal

7. Katarak kongenital yang diwariskan oleh gen autosom dominan K.

– KK : Katarak kongenithal– Kk : Katarak kongenithal– kk : Normal

8. Lekuk pipit, lekuk dagu, ketebalan rambut tangan, lengan dan dada, kemampuan membengkokkan ibu jari

9. Daun telinga bebas, pangkal rambut dahi

runcing dan sebagainya

B. PEWARISAN SIFAT AUTOSOMAL RESESIFPewarisan sifat autosomal resesif ditentukan oleh gen-

gen yang terdapat di dalam DNA pada autosom, yaitu di antara pasangan kromosom ke-1 sampai sampai pasangan ke-22.

Pewarisan sifat jenis ini, diturunkan oleh genotip resesif (huruf kecil). Apabila genotip dominan ada, maka sifat tertentu (fenotip) yang diturunkan oleh gen resesif tidak muncul karena didominasi oleh gen dominan.

Sebagai contoh, jika gen resesif b (huruf kecil) berperan menampakkan fenotip mata biru, sedangkan kita memiliki genotip Bb, maka mata kita tidak akan berwarna biru.

Kondisi ini terjadi karena fungsi gen resesif p tertutup oleh dominasi gen dominan P.

Jika genotip kita pp, barulah akan muncul fenotip mata biru.

1. Mata biru, yang diwariskan oleh gen autosom resesif b.

– BB : tidak biru– Bb : tidak biru– bb : biru

Mata biru yang diturunkan oleh gen resesif b(Sumber: http://www.theflagbearer.com)

2. Kistik fibrosis, suatu gangguan metabolisme protein yang berakibat pada kelainan organ tubuh (diturunkan oleh gen autosom resesif cf)

– Cf Cf : normal– Cf cf : normal– cf cf : kistik fibrosis

3. Tay Sach, suatu degenerasi jaringan saraf yang berakibat pada penurunan intelektual, kelemahan otot, kebutaan dan sebagainya.

C. KESALAHAN METABOLISME BAWAAN

Beberapa kesalahan metabolisme bawaan yang penting antara lain:

1. Fenilketonuria (diturunkan oleh gen resesif p). Dalam hal ini fenilalanin tidak dapat diubah menjadi tirosin,

yang dapat menyebabkan keracunan otak dan organ lainnya. • PP : normal• Pp : normal• pp : fenilketonuria

Gambar 43. Penderita fenilketonuria(Sumber: http://pediatrics.aappublications.org)

2. Albino (diturunkan oleh gen resesif a)Dalam hal ini tirosin tidak dapat diubah menjadi melanin yaitu

pigmen atau zat warna kulit.

• AA : normal• Aa : normal• aa : albino

Gambar 44. Anak albino(Sumber: http://naturescrusaders.files.wordpress.com)

3. Tirosinosis (diturunkan oleh gen resesif t) Dalam hal ini tirosin berlebihan sehingga

terjadi tanda-data seperti fenilketonuria, tetapi intelektualitas ada dalam batas normal.

• TT : normal• Tt : normal• tt : Tirosinosis

4. Alkaptonuria (diturunkan oleh gen resesif h) Dalam hal ini alkapton tidak dapat diubah menjadi asam

maleylasetat dan selanjutnya menjadi H2O dan CO2. Akibatnya urine berwarna coklat tua sampai hitam, nyeri sendi dan timbul bercak di kulit.

• HH : normal• Hh : normal• hh : alkaptonuria

Gambar 45. Urin normal dan urin penderita alkaptonuria(Sumber: http://www.nexusediciones.com)

Gambar 46. Bercak alkapton(Sumber: http://www.wikilearning.com)

5. Kretinisme (diturunkan oleh gen resesif c) Dalam hal ini tirosin tidak dapat diubah menjadi tiroksin dan

triiodotironin yang berperan penting dalam pertumbuhan tubuh, akibatnya tubuh menjadi kerdil.

• CC : normal• Cc : normal• cc : kretin

Gambar 47. Kretinisme(Sumber: http://www.arastiralim.net)

D. KODOMINANSI Kodominansi adalah paduan antara dua jenis gen dominan. Dalam hal ini, gen dominan ada 2 macam, misalnya HbA dan HbB

(meskipun gen tersebut tertulis dalam 3 huruf anggaplah sebagai 1 huruf). Contoh dari kodominansi adalah terjadinya fenotip golongan darah dan

fenotip anemia sel sabit (sickle cell anemia). 1. Golongan darah AB (diturunkan oleh gen dominan IA dan IB) Dalam hal ini, gen dominan adalah I namun ada 2 jenis yaitu IA dan IB,

sedangkan gen resesif adalah i. Dengan demikian, terdapat banyak variasi genotip yaitu:

• IA IB : golongan darah AB• IA IA : golongan darah A• IA i : golongan darah A• IB IB : golongan darah B• IB i : golongan darah B• i i : golongan darah O

2. Anemia sel sabit/sickle cell anemia (diturunkan oleh gen dominan HbA dan HbS)

• HbA HbA : normal• HbA HbS : anemia sel sabit ringan• HbS HbS : anemia sel sabit berat

Gambar 48. Struktur sel darah merah pada anemia sel sabit (Sumber: http://content.revolutionhelath.com)

E. GEN LETAL Gen letal adalah gen yang menyebabkan kematian pada orang

yang memiliki genotip tersebut. Gen letal ada yang berasal dari gen dominan (gen dominan letal) dan ada pula yang berasal dari gen resesif (gen resesif letal).

Gen dominan letal Contoh dari gen dominan letal adalah penyakit Huntington’s

chorea dan brakhidaktili.1. Brakhidaktili atau jari pendek (diturunkan oleh gen dominan

B) • BB : letal• Bb : Brakhidaktili• bb : normal

Gambar 49. Tangan dengan brakhidaktili(Sumber: http://www.nature.com)

• 2. Huntington’s chorea dengan gejala adanya gerakan-gerakan tak terkendali (diturunkan oleh gen dominan H)

• HH : letal• Hh : Huntington’s chorea• hh : normal

Gambar 49. Penderita Huntington’s chorea(Sumber: http://graphics2.jsonline.com)

Gen resesif letal Contoh dari gen resesif letal adalah penyakit Ichtyosis

congenital.1. Ichtyosis Congenital yaitu bayi baru lahir dengan ciri berkulit

tebal, banyak luka, dan umumnya lahir mati. Penyakit ini diturunkan oleh gen resesif i.

• II : normal• Ii : normal• ii : letal (ichtyosis congenithal)

Gambar 50. Bayi lahir mati dengan ichtyosis congenithal (Sumber: http://media.photobucket.com)

F. GEN KOMPLEMENTERDalam hal ini, gen dominan yang berbeda saling membantu

membentuk fenotip tertentu. • P DD ee X dd EE

Bisu tuli bisu tuli• F1 Dd Ee X Dd Ee

Normal Normal• F2 D… E …: normal

• D… ee : bisu tuli• dd E… : bisu tuli• dd ee : bisu tuliDari paparan di atas tampak bahwa kondisi normal (tidak bisu

tuli) terjadi jika terdapat gen dominan D dan E.

G. RANGKAIAN KELAMIN Rangkaian kelamin adalah penurunan sifat oleh gen yang terdapat pada

kromosom seks, baik diturunkan oleh gen dominan maupun gen resesif. Pengaruh gen dominan pada rangkaian kelamin 1. Gigi coklat akibat kekurangan email (diturunkan oleh gen dominan B) Gen gigi coklat hanya terdapat pada kromosom X, sehingga wanita yang

memiliki kromosom sex XX, tentu memiliki pasangan gen gigi coklat. Karena pria memiliki kromosom seks XY atau hanya memiliki 1 kromosom X, maka hanya memiliki 1 gen untuk gigi coklat.

PRIA (XY) WANITA (XX) B -: gigi coklat CC : gigi coklatb - : normal Cc : gigi coklat

cc : normal

Pengaruh gen resesif pada rangkaian kelamin 1. Buta warna (diturunkan oleh gen resesif c) Gen buta warna hanya terdapat pada kromosom X, sehingga

wanita yang memiliki kromosom sex XX, tentu memiliki pasangan gen buta warna. Karena pria memiliki kromosom seks XY atau hanya memiliki 1 kromosom X, maka hanya memiliki 1 gen untuk buta warna.

PRIA (XY) WANITA (XX) C -: normal CC : normalc - : buta warna Cc : normal

cc : buta warna

2. Anodontia atau gigi tidak tumbuh (diturunkan oleh gen resesif a)

Gen anodontia hanya terdapat pada kromosom X, sehingga wanita yang memiliki kromosom sex XX, tentu memiliki pasangan gen anodontia. Karena pria memiliki kromosom seks XY atau hanya memiliki 1 kromosom X, maka hanya memiliki 1 gen untuk anodontia.

PRIA (XY) WANITA (XX)A -: normal AA : normala - : anodontia Aa : anodontia

aa : anodontia

Gambar 51. Gigi yang tidak tumbuh pada penderita anodontia(Sumber: http://content.answers.com)

3. Hemofili (gen resesif h) Gen hemofili hanya terdapat pada kromosom X, sehingga

wanita yang memiliki kromosom sex XX, tentu memiliki pasangan gen hemofili. Karena pria memiliki kromosom seks XY atau hanya memiliki 1 kromosom X, maka hanya memiliki 1 gen untuk hemofili.

PRIA (XY) WANITA (XX)H -: normal HH : normalh -: hemofili Hh : hemofili

hh : hemofili

Gambar 52. Perdarahan yang sulit berhenti pada penderita hemofilia(Sumber: http://www.dentiss.com)

Hemofilia• Hemofilia merupakan gangguan koagulasi herediter yang paling sering

dijumpai. Hemofilia disebabkan oleh mutasi gen faktor VIII atau faktor IX sehingga dapat dikelompokkan menjadi hemofilia A dan hemofilia B. Kedua gen tersebut terletak pada kromosom X, sehingga termasuk penyakit resesif terkait –X, yang disebabkan karena tidak adanya protein tertentu yang diperlukan untuk penggumpalan darah, atau kalaupun ada kadarnya rendah sekali.

• Umumnya luka pada orang normal akan menutup (darah akan membeku) dalam waktu 5 – 7 menit. Tetapi pada penderita hemofilia, darah akan membeku 50 menit sampai 2 jam, sehingga mudah menyebabkan kematian karena kehilangan terlalu banyak darah.

• Perempuan yang homozigot resesif untuk gen ini merupakan penderita (XhXh), sedangkan perempuan yang heterozigot (XhXH) pembekuan darahnya normal namun ia hanya berperan sebagai pembawa / carier. Seorang laki – laki penderita hanya mempunyai satu genotip yaitu (XhY).

• Penderita hemofilia kebanyakan adalah kaum laki-laki. Karena itu sebagian besar perempuan sebagai carrier saja

H. PERUBAHAN EKSPRESI GEN OLEH SEKS Ekspresi dari gen-gen tertentu dapat ditentukan oleh seks.

Dalam hal ini ada yang benar-benar dibatasi oleh seks sehingga ekspresinya benar-benar berbeda antara pria dan wanita. Namun ada pula yang cuma dipengaruhi oleh seks, sehingga ekspresinya berbeda namun tidak terlalu mutlak.

Ekspresi gen yang dibatasi oleh seks Gen yang mengekspresikan pertumbuhan testis, kumis dan ciri

khas lainnya dari pria, serta gen yang mengekspresikan pertumbuhan ovarium, pembesaran payudara dan ciri khas lainnya dari wanita.

Ekspresi gen yang dipengaruhi oleh seks Contoh dari ekspresi gen yang dipengaruhi oleh seks adalah

kebotakan dan panjang jari telunjuk. 1. KebotakanPRIA WANITABB: botak BB : botakBb: botak Bb : normalbb: normal bb : normal

2. Panjang jari telunjukPRIA WANITATT : pendek TT : pendekTt : pendek Tt : panjangtt : panjang tt : panjang

I. KELAINAN JUMLAH KROMOSOMSindroma Down yaitu kecatan mental dengan berbagai tanda khas (lihat

Gambar 63). Kelainan disebabkan oleh trisomi pada pasangan kromosom ke 21, sehingga pada lelaki set kromosomnya adalah 47XY+21 dan pada perempuan 47XY+21

Gambar 63. Perempuan dengan Sindroma Down(Sumber: http://www.downssupport.org.uk)

Sindroma XXX (Triple X), yaitu perempuan dengan alat kelamin luar dan dalam tak berkembang (lihat Gambar 61). Sesuai dengan namanya, kelainan ini disebabkan oleh trisomi kromosom sex yaitu XXX

Gambar 61. Perempuan dengan Sindroma XXX(Sumber: http://micahcummings.com)

Sindroma XYY, yaitu pria bertubuh tinggi dan agresif (lihat Gambar 59). Sesuai namanya, kondisi ini ditandai dengan trisomi pada kromosom sex yaitu XYY

Gambar 59. Lelaki dengan Sindroma XYY(Sumber: http://www.dkimages.com)

Sindroma Kline Felter, yaitu lelaki dengan tanda perempuan (lihat Gambar 57). Kelainan ini disebabkan oleh trisomi pada kromosom seks yaitu XXY

Gambar 57. Lelaki dengan Sindroma Kline Felter(Sumber: http://www.butler.org)

MATUR SUKSMA