stikes a yani - genetika

pen

GENETIKA HANDOUT KULIAH BIOLOGI REPRODUKSI Genetika adalah ilmu yang mempelajari tentang gen dan segala aspeknya. Pada handout ini akan dibahas tentang Pewarisan Mendell, Dasar-dasar Genetika, Penentuan Jenis Kelamin serta Pewarisan terkait Jenis Kelamin.

2012

Dr Fina Puskesmas Bantul II

4/17/2012

GENETIKA

dr. Adolfina

A. PENDAHULUAN Genetika (dipinjam dari bahasa Belanda: genetica, adaptasi dari bahasa Inggris: genetics,

dibentuk dari kata bahasa Yunani γέννω, genno, yang berarti "melahirkan" adalah cabang biologi yang

mempelajari pewarisan sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Secara

singkat dapat juga dikatakan bahwa genetika adalah ilmu tentang gen dan segala aspeknya.

Istilah "genetika" diperkenalkan oleh William Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam

Chadwick dan ia menggunakannya pada Konferensi Internasional tentang Genetika ke-3 pada tahun

1906.

Bidang kajian genetika dimulai dari wilayah subselular (molekular) hingga populasi. Secara lebih

rinci, genetika berusaha menjelaskan

Material pembawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik),

Bagaimana informasi itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan

Bagaimana informasi itu dipindahkan dari satu individu ke individu yang lain (pewarisan

genetik).

Peletakan dasar ilmiah melalui percobaan sistematik baru dilakukan pada paruh akhir abad ke-19

oleh Gregor Johann Mendel. Mendel disepakati umum sebagai 'pendiri genetika' setelah karyanya

"Versuche über Pflanzenhybriden" atau Percobaan mengenai Persilangan Tanaman (dipublikasi cetak

pada tahun 1866) ditemukan kembali secara terpisah oleh Hugo de Vries, Carl Correns, dan Erich von

Tschermak pada tahun 1900.

Dalam karyanya itu, Mendel pertama kali menemukan bahwa pewarisan sifat pada tanaman (ia

menggunakan tujuh sifat pada tanaman kapri, Pisum sativum) mengikuti sejumlah nisbah matematika

yang sederhana. Yang lebih penting, ia dapat menjelaskan bagaimana nisbah-nisbah ini terjadi,

melalui apa yang dikenal sebagai 'Hukum Pewarisan Mendel'.

Dari karya ini, orang mulai mengenal konsep gen. Sesungguhnya pada jaman Mendel belum

diketahu tentang istilah Gen. Mendel hanya mengunakan istilah faktor penentu untuk

menggambarkan adanya faktor keturunan yang diwariskan. Istileh kromosom muncul setelah

eksperiman yang dilakukan oleh Wilhelm (1883), yang menyatakan bahwa kromosom adalah

pembawa faktor keturunan. Kemudian diperkuat oleh eksperimen T.Boveri dan W.S.Sutton (1902)

yang membuktikan bahwa gen adalah bagian dari kromosom.

Gen adalah pembawa sifat. Pewarisan sifat atau karakteristik dari satu generasi ke generasi

selanjutnya berhubungan dengan kromosom. Setiap kromosom tersusun atas gen yang mengkode

penampilan dan susunan suatu organisme. Setiap kromosom dibentuk oleh molekul DNA dan protein.

GENETIKA

dr. Adolfina

Molekul DNA, ditunjukkan gambar 1 adalah rantai dari banyak gen yang saling berhubungan.

Gambar 1. DNA

Pada hand out ini akan terlebih dahulu dibahas mengenai Hukum Mendel, sebagai peletak

dasar ilmu genetika.

GENETIKA

dr. Adolfina

B. HUKUM MENDEL Sebelum pembahasan lebih lanjut baiknya kita memahami beberapa istilah penting yang

berhubungan dengan ilmu genetika khususnya berkaitan dengan penelitian yang dilakukan oleh

Mendel:

1. Dominan/fenotif istilah untuk menunjukkan sifat yang muncul dengan mengalahkan sifat

lainnya biasanya dilambangkan dengan menuliskan hurup kapital / besar ( misal sifat tinggi

muncul mengalahkan sifat kerdil T,B)

2. Resesif/genotif istilah untuk menunjukkan sifat yang tidak muncul/yang dikalahkan biasanya

dilambangkan dengan dituliskan dengan huruf kecil (misal t, b ).

3. Stern(1930) berpendapat bahwa genotif dan lingkungan dapat menetapkan fenotif begitu

pula sebaliknya fenotif merupakan resultan dari genotif dan lingkungan.

4. Alel adalah anggota dari sepasang gen yang memiliki sifat berlawanan. Contoh T sifat tinggi,t

dengan sifat rendah maka ini disebut alae. Tetapi andaikan R adalah gen pembawa sifat

warna maka antara TR bukanlah alel.

5. Homozigot adalah individu dengan alel yang sama contoh (TT, tt )

6. Heterozigot adalah individu dengan alel yang tidak sama contoh (Tt )

7. Hibrit adalah perkawinan antar dua individu dengan dua sifat beda. Perbedaan dapat terjadi

satu sifat dikenal dengan monohibrit, dua sifat dihibrit dan seterusnya.

8. Parens (P) untuk istilah induk

9. Filius (f) untuk istilah keturunan dari dua induk.

HUKUM-HUKUM YANG DIHASILKAN DARI EXSPERIMEN MENDEL

I. PERKAWINAN MONOHIBRIT ( HUKUM MENDEL I )

Dikenal dengan nama hukum pemisahan gen yang sealel, dalam bahasa inggris disebut “ the

law of segregation of allelic genes”

Contoh tanaman dengan pohon tinggi disilangkan dengan tanaman pohon rendah

(T melambangkan sifat tinggi tanaman t melambangkan sifat rendah tanaman) maka dapat

diamati pada papan catur persilangan berikut

P : TT x tt Tinggi kerdil Gamet : T t

GENETIKA

dr. Adolfina

F1 : Tt Tinggi F1 x F1 : Tt x Tt Tinggi tinggi Gamet : T,t T,t F2 :

Induk jantan T T Induk betina

T Tt tinggi

Tt Tinggi

t Tt tinggi

tt kerdil

Dari data diatas diperoleh perbandingan persilangan tiga tanaman dengan batang tinggi dan

satu tanaman dengan batang kerdil ( 3 : 1 ) untuk hukum mendel I .

Tampak bahwa pada F1 sifat kerdil tidak tampak baru pada F2 sifat kerdil muncul.

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari hukum mendel I ( persilangan mono hibrit

adalah :

1. Semua F1 adalah seragam.

2. Jika dominasi tampak semua, maka F1 memilii fenotip seperti induk yang dominan.

3. Pada f1 induk heterizigot akan membentuk gamet maka terjadilah hukum

pemisahan alel sehingga gamet hanya memilii salah satu alel saja.

4. Jika dominasi nampak semua maka perkawinan monohibrit menghasilkan

perbandingan 3 : 1 ( yaitu ¾ tinggi : ¼ kerdil ), tetapi menghasilkan perbandingan

genotif 1 tinggi homozigot : 2 tinggi heterozigot : 1 kerdil homozigot )

Contoh perkawinan monohibrid pada manusia

1. Jari lebih ( polydactyli) : gen dominan (P), sedang alel jari normal resesip (p)

2. Seseorang yang dapat merasakan rasa pahit disebut “taster” ditentukan oleh gen

dominan (T), sedang yang tidak dapat merasakan apa saja disebut ”nontaster”

ditentukan oleh gen resesip (t)

3. Penyakit diabetes militus dengan gen resesif (d) orang yang normal dengan gen

dominan (D)

GENETIKA

dr. Adolfina

II. PERKAWINAN DIHIBRIT

Untuk menguji asumsinya mengenai unit pewarisan sifat berikutnya (ingat ini hanya asumsi

mengingat pada masa itu istilah gen belum ditemukan hingga abad ke duapuluhan) Mendel

menggabungkan berbagai sifat menjadi satu membentuk galur murni, kemudian melakukan

hibridisasi pada tanaman ini memberi kesempatan pada F1 untuk melakukan persilangan

secara bebas dan sekalilagi mencatat rasionya.

Contoh dapat diikuti pada percobaan Mendel dengan tanaman Ercis, pada bijinya terdapat

dua sifat beda, yaitu soal bentuk biji dengan warna biji, kedua sifat beda ini ditentukan oleh

gen yang berbeda yaitu

B = gen untuk biji bulat

b = gen untuk biji keriput

K = gen untuk biji kuning

k = gen untuk biji hijau

Jika tanaman ercis bulat- kuning homozigot (BBKK) disilangkan dengan tanaman ercis keriput-

hijau (bbkk) maka akan diperoleh F1 yang semuanya berbiji bulat-kuning. Maka jika F1 ini

dibiarkan bebas melakukan penyerbukan maka akan diperoleh gamet baik jantan maupun

betina yang masing-masing dengan kombinasi BK,Bk,bK dan bk, akibatnya pada F2 diperoleh

4 x 4 = 16 kombinasi yang terdiri dari 4 macam fenotip yaitu =

bulat-kuning : 9/16 bagian

bulat-hijau : 3/16 bagian

keriput-kuning : 3/16 bagian

keriput-hijau : 1/16 bagian

Perhatikan diagram persilangan berikut ini untuk menujukkan persilangan dihibrit diatas.

P : BBKK x bbkk Gamet : BK bk F1 : BbKk Gamet : BK,Bk,bK,bk F2 : F1 x F1

GENETIKA

dr. Adolfina

Gamet BK Bk bK bk

BK BBKK BBKk BbKK BbKk

Bk BBKk BBkk BbKk Bbkk

bK BbKK BbKk bbKK bbKk

bk BbKk Bbkk bbKk bbkk

Berdasar data hasil percobaannya itu Mendel menyusun hukumnya yang dikenal dengan

HUKUM MENDEL II DISEBUT HUKUM PENGELOMPOKAN GEN SECARA BEBAS ( THE LAW OF

INDEPENDENT ASSORTMENT OF GENES)

Hukum ini menyatakan alel memisah secara bebas ketika terjadi pembelahan secara reduksi (

meiosis) pada saat pembentukan gamet.

Tabel hubungan antara banyaknya sifat beda, gamet,kombinasi F2,fenotip F2,genotif F2

apabila terdapat dominansi.

Banyaknya sifat beda

Macam gamet dari F1

Banyaknya kombinasi dalam F2

Banyaknya fenotif dalan F2

Banyaknya kombinasi persis dalam F1

Banyaknya kombinasi homozigot

Banyaknya kombinasi baru yang homozigot

banyaknya macam genotif dalam F2

1 2 4 2 2 2 0 3 2 4 16 4 4 4 2 9 3 8 64 8 8 8 6 27 4 16 256 16 16 16 14 81

Ke-n

2n

(2n)2

2n

2n

2n

2n-2

3n

GENETIKA

dr. Adolfina

C. DASAR-DASAR GENETIKA Menurut Wilhelm Roux (1883), kromosom adalah pembawa faktor keturunan. Eksperimen T.

Bovery dan Ws. Sutton (1902) membuktikan bahwa kromosom membawa material genetik.

Istilah gen dikemukakan oleh W.Johannsen (1898) untuk mengganti istilah faktor, elemen,

atau determinan pada zaman Mendell. Menurut Morgan, gen adalah suatu zarah yang kompak dan

menempati suatu lokus pada kromosom yang mengandung satuan informasi genetika dan mengatur

sifat menurun tertentu.

Jadi, fungsi gen sebagai berikut.

1. Mengatur pertumbuhan/perkembangan dan metabolisme individu.

2. Menyampaikan informasi genetik dari generasi ke generasi berikutnya.

Tempat gen dalam kromosom yang homolog (kromosom berada dalam pasangan 2) disebut

lokus. Sederetan lokus berisi gen yang sealela. Secara kimia gen dibangun oleh DNA. (Gambar 2)

Gambar 2. Kromosom – gen – DNA

I. DNA (DEOXYRIBONUCLEIC ACID)

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid),

adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap

organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA

menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Asam nukleat tersusun atas nukleotida. DNA

merupakan persenyawaan paling penting pada makluk hidup, yang membawa keterngan genetik

dari satu generasi kegenerasi berikutnya

GENETIKA

dr. Adolfina

DNA dibentuk oleh tiga macam molekul, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), asam fosfat,

dan basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri atas :

1. Basa pirimidin, yaitu basa yang terdiri atas timin (T) dan sitosin (S).

2. Basa purin, yaitu basa yang terdiri atas guanin (G) dan adenin (A).

Menurut Watson dan Cricks (1953), berdasarkan analisis foto defraksi sinar X, model DNA

digambarkan sebagai tangga tali rangkap yang terpilin yang disebut double helix.

Deretan gugusan gula dan asam fosfat merupakan ibu tangga, sedangkan dua dari empat basa

nitrogen sebagai anak tangga. (Gambar 3)

Gambar 3. Struktur DNA

Basa-basa nitrogen yang berpasangan senantiasa tetap, yaitu:

1. guanin dengan sitosin (G – S) atau

2. adenin dengan timin (A-T)

Pada setiap DNA, purin dan pirimidin terikat pada gula deoksiribosa dan sebuah fosfat. Unit ini

disebut nukleotida. Macam-macam nukleotida sebagai berikut.

1. Adenin nukleotida: adenin-deoksiribosa-fosfat

2. Guanin nukleotida: guanin-deoksiribosa-fosfat

3. Sitosin nukleotida: sitosin-deoksiribosa-fosfat

4. Timin nukleotida: timin-deoksiribosa-fosfat

GENETIKA

dr. Adolfina

Gambar 4. Struktur DNA

REPLIKASI DNA

Sebagai pembawa informasi genetika ADN mempunyai 2 fungsi yaitu 1) fungsi heterokatalitik,

yaitu DNA mensintesa molekul kimia lainnya ( RNA, protein ) dan 2) fungsi autokatalitis : DNA

mensintesis dirinya sendiri.

REPLIKASI merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel

akan membelah diri. Pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan

memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa

DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya.

Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat

dengan mudah dibentuk.

Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi.

Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang

diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA

sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal

yang diperoleh dari DNA sebelumnya tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat rantai

pasangannya.

Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting

dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA

baru yang merupakan suatu polimer.

Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di

sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat

mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan rantai DNA.

GENETIKA

dr. Adolfina

Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk

dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses

pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti

arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka

setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar

terpisah.

Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai DNA

baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang

dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah

kecil.

Gambar 5.

Model replikasi DNA/kromosom menurut Watson dan Cricks Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA yang digandakan.

Menurt Waston dan Crick replikasi DNA dimulai dari putusnya ikatan hidrogen yang kemudian

diikuti oleh berputarnya dan memisahnya kedua pita polinikleotida. Jadi tiap pita pada double helix

mampu menjadi pencetak pita yang lain. Berdasar penelitian ada 3 cara replikasi molekul ADN.

1. Semikonserfatif : dua pita double helix memisahkan diri.tiap pita akan berperan sebagai

parental untuk membentuk pasangan pita yang baru.

GENETIKA

dr. Adolfina

2. Konserpatif : duoble helix parental tetap utuh tetapi keseluruhannya mampu membentuk

duoble helix yang baru

3. Dispersif : dua parental pada double helix terputus-putus dan tiap putusan membentuk

pasangan pita pasangannya dan menghasilkan double helix yang baru.

Ketika terjadi pembelahan mitosis, pita kembar yang berpilin pada DNA akan dilepas sebagian

oleh enzim DNApolimerase pada ikatan hidrogen antara purin dan pirimidin. Ikatan tersebut lemah,

sehingga mudah pecah dibandingkan dengan ikatan kovalen antara fosfat dan deoksiribosa.

Setelah ikatan masing-masing berjauhan, selanjutnya akan membentuk pasangan baru. Sebagai

contoh, rantai A mendapat pasangan baru B’, sedangkan rantai B mendapat pasangan baru A’ maka

terbentuk dua DNA yang masing-masing memiliki rantai AB’ dan A’B.

II. RNA (RIBONUCLEIC ACID)

Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) adalah satu dari tiga makromolekul

utama (bersama dengan DNA dan protein) yang berperan penting dalam segala bentuk kehidupan.

Asam ribonukleat berperan sebagai pembawa bahan genetik dan memainkan peran utama dalam

ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara

antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.

Molekul ARN berbentuk pita lebih pendek dari ADN, tunggal atau pita duobel tetapi tidak

berpilin seperti halnya pada ADN.pita tunggal pada ARN dapat dijumpai pada virus TMV,Influenza

virus,Virus kaki dan mulut,Virus ruos sarkoma, bakteriophag (seperti MS2) sedang ARN doubel tidak

berpilin dijumpai pada virus Reovirus.

Susunan kimiawi pada ARN terdiri dari polinukleotida artinya terdiri dari banyak

ribonukleotida. Dalam tulang punggung ARN tersusun dari ribo dan pospat.

Sama seperti pada ADN, ARN pun tersusun dari tiga molekul besar yaitu :

1. Gula ribosa

2. Pospat

3. Basa nitrogen yang terdiri dari pirimidin ( tersusun atas sitosin dan urasil ) dan purrin

(tersusun atas guanin dan adenin)

Berdasar tempat dan fungsinya dapat dibedakan 3 macam ARN yaitu :

a. ARN duta / messenger RNA. Berbentuk pita tunggal, terdapat didalam nuklius dibuat oleh ADN

dalam suatu proses yang disebut transkripsi.

GENETIKA

dr. Adolfina

Sebelum DNA membentuk ARNd, doubel helix akan membuka dengan bantuan enzim

polimerase setelah ARNd selesai dicetak (membawa keterangan genetik ) ARNd akan

meninggalkan nukleus dengan cara menembus dinding nukleus untuk menuju ribosom jadi

fungsi dari ARNd adalah membawa kode genetik dari ADN.

b. ARN transper (pemindah) / soluble RNA (larut)

Dibuat didalam nukleus tetapi bertempat pada plasma sel, ARNt bertugas mengikat asam

amino-asam amino didalam sitoplasma. Sebelum dapat diikat oleh ARNt asam amino ini

bereaksi terlebih dahulu dengan ATP (adenosin tripospat ) supaya berenergi dan aktip. ARNt

membawa asam amino kedalam ribosom, disinilah terjadi perubahan informasi genetik yang

dinyatakan oleh urutan basa dari ARNd keurutan asam amino dalam protein yang dibentuk

proses demikian disebut translasi.

c. ARN ribosom / ARNr

Dicetak didalam nukleus tetapi bertempat didalam ribosom. Sel dengan inti sejati memiliki 3

macam ARNr yaitu 28s ARNr, 18s ARNr, 5s ARNr. Sedang sel dengan inti sejati memiliki 23s

ARNr, 16s ARNr, 5s ARNr. Fungsi dari ARNr belum banyak diketahui diduga berperan dalam

sintesa protein dengan hasil akhir berupa polipeptida.

III. KODE GENETIK

Pada struktur DNA, rangkaian purin dan pirimidin berkelompok-kelompok. Masing-masing

kelompok terdiri atas tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut kodogen (kode genetik). Kodogen

tertentu menentukan jenis asam amino yang harus dirangkai.

Dalam tubuh manusia terdapat 20 macam asam amino dengan kode-kode genetiknya, seperti

pada tabel 1.

IV. PERBEDAAN DNA DAN RNA

Perbedaan antara DNA dan RNA dapat dilihat pada tabel 2.

GENETIKA

dr. Adolfina

Tabel 1. Jenis-jenis asam amino dan kodogennya

Tabel 2. Perbedaan DNA dan RNA

GENETIKA

dr. Adolfina

V. MEKANISME SINTESIS PROTEIN

Proses sintesis protein melibatkan DNA, RNA-d, RNAt, dan RNA-r. Sintesis protein dibangun di

dalam ribosom dengan asam amino yang terdapat di dalam plasma sebagai bahannya. Sintesis

protein terjadi melalui dua tahap sebagai berikut.

a. Tahap transkripsi

Proses pembentukan RNA oleh DNA disebut transkripsi. Pada proses transkripsi RNA,

transfer informasi genetika dapat berlangsung dari DNA ke RNA. Rantai ganda DNA dibuka oleh

enzim polimerase RNA, sekaligus memacu penggabungan ribonukleosida trifosfat pada rantai

tunggal DNA.

Melekatnya enzim polimerase RNA dan DNA tersebut akan menyebabkan terbukanya

sebagian kecil dari rantai DNA yang panjang. Akibatnya, basa-basa nitrogen yang telah bebas

pada rantai tunggal DNA akan bekerja sebagai cetakan (templet) untuk terbentuknya rantai RNA.

Ribonukleosida trifosfat yang telah ada yaitu ATP,GTP, STP, dan UTP akan terikat pada

basa nitrogen yang sesuai dari rantai DNA. Dalam hal ini, ATP akan menempel pada basa

nitrogen timin, GTP akan menempel pada basa nitrogen sitosin, STP pada basa nitrogen guanin,

dan UTP pada basa nitrogen adenin. Dua buah fosfat dari masing-masing ribonukleosida trifosfat

akan menjadi ribonukleosida monofosfat.

Dengan bantuan enzim polimerase RNA, ribonukleosida monofosfat akan bergabung

membentuk rantai ribonukleotida, yang selanjutnya membentuk rantai tunggal RNA. Setelah

beberapa saat pembentukan,vRNA melepaskan diri dari cetakan DNA.

Dengan terlepasnya rantai RNA, maka ikatan hidrogen pada rantai DNA yang telah

terputus akan bergabung lagi sehingga terbentuk lagi rantai ganda DNA. Sintesis RNA dimulai

dengan basa adenin atau guanin, dalam hal ini ditentukan oleh basa nitrogen yang terdapat pada

rantai DNA cetakan. Hasil rantai tunggal RNA ini adalah RNA-d yang segera keluar dari nukleus sel

menuju ribosom pada sitoplasma. Satu molekul RNA-d membuat untaian ribosom untuk

mensintesis polipeptida.

b. Tahap translasi

Setelah pada tahap transkripsi RNA-d melekat ke ribosom maka RNA-t aktif mengikat asam

amino yang larut dalam plasma. Tiap RNA-t mengikat asam amino tertentu, selanjutnya dibawa

ke ribosom. Ujung RNA-t berkaitan dengan RNA-d melalui basa nitrogen pasangannya.

Basa nitrogen RNA-d yang setangkup dengan basa nitrogen RNA-d disebut antikodon.

GENETIKA

dr. Adolfina

Skema perjalanan sintesis protein sebagai berikut :

1) DNA-t mencetak RNA-d untuk membawa informasi

pembentukan protein berdasar urutan basa nitrogennya.

2) RNA-d keluar dari inti menuju ribosom dalam plasma.

3) RNA-t menuju ke ribosom membawa asam amino

yang sesuai dengan kodon yang dibawa RNA-d. RNA-t

bergabung dengan RNA-d sesuai dengan pasangan basa

nitrogen.

4) Asam-asam amino yang terjadi berjajar-jajar dengan

urutan yang sesuai kode.

5) Asam amino di dalam ribosom akan membentuk

suatu rangkaian yang disebut polipeptida.

6) Kumpulan polipeptida disebut protein.

Gambar 6. Struktur RNA-t

GENETIKA

dr. Adolfina

D. PENENTUAN JENIS KELAMIN

Gen-gen yang terletak pada kromosom kelamin dinamakan gen rangkai kelamin (sex-linked

genes) sementara fenomena yang melibatkan pewarisan gen-gen ini disebut peristiwa rangkai

kelamin (linkage). Penentuan jenis kelamin pada manusia/mamalia dikatakan mengikuti sistem XY

Seorang ahli genetika dari Kanada, M.L. Barr, pada tahun 1949 menemukan adanya struktur

tertentu yang dapat memperlihatkan reaksi pewarnaan di dalam nukleus sel syaraf kucing betina.

Struktur semacam ini ternyata tidak dijumpai pada sel-sel kucing jantan. Pada manusia dilaporkan

pula bahwa sel-sel somatis pria, misalnya sel epitel selaput lendir mulut, dapat dibedakan dengan sel

somatis wanita atas dasar ada tidaknya struktur tertentu yang kemudian dikenal dengan nama

kromatin kelamin atau badan Barr.

Pada sel somatis wanita terdapat sebuah kromatin kelamin sementara sel somatis pria tidak

memilikinya. Selanjutnya diketahui bahwa banyaknya kromatin kelamin ternyata sama dengan

banyaknya kromosom X dikurangi satu. Jadi, wanita normal mempunyai sebuah kromatin kelamin

karena kromosom X-nya ada dua. Demikian pula, pria normal tidak mempunyai kromatin kelamin

karena kromosom X-nya hanya satu.

Dewasa ini keberadaan kromatin kelamin sering kali digunakan untuk menentukan jenis

kelamin serta mendiagnosis berbagai kelainan kromosom kelamin pada janin melalui pengambilan

cairan amnion embrio (amniosentesis). Pria dengan kelainan kromosom kelamin, misalnya penderita

sindrom Klinefelter (XXY), mempunyai sebuah kromatin kelamin yang seharusnya tidak dimiliki oleh

seorang pria normal. Sebaliknya, wanita penderita sindrom Turner (XO) tidak mempunyai kromatin

kelamin yang seharusnya ada pada wanita normal.

Jenis kelamin pada manusia dikendalikan oleh sepasang kromosom seks. Pada pembelahan

meiosis seorang perempuan hanya menghasilkan satu macam sel gamet, yaitu X, sedang pada laki-

laki menghasilkan dua macam sel gamet, yaitu X dan Y. Oleh karena itu, dalam pembuahan ayah akan

memberikan kromosom X kepada anak perempuan dan kromosom Y pada anak laki-laki.

Spermatozoa, terdiri dari 22 autosom + X gonosom atau 22 autosom + Y gonosom. Ovum,

terdiri 22 autosom + X gonosom. Gambar 7 menunjukkan kemungkinan kejadian pada saat

pembuahan. Pada pembentukan jenis kelamin dapat ditentukan saat terjadinya pertemuan sel

sperma dengan sel ovum. Jika yang membuahi sel ovum adalah sel sperma yang membawa

kromosom X maka akan terbentuk individu dengan jenis kelamin wanita ( X X ). Tetapi jika yang

GENETIKA

dr. Adolfina

membuahi sel ovum adalah sel sperma yang membawa kromosom Y maka akan terbentuk individu

dengan jenis kelamin pria ( X Y ).

Gambar 7. Pembuahan antara laki-laki dan perempuan

Jenis kelamin manusia dikendalikan oleh sepasang kromosom seks, yaitu kromosom XX untuk

perempuan dan kromosom XY untuk laki-laki. Berdasarkan susunan, maka kromosom perempuan

disebut bersifat homogametik, sedang susunan kromosom seks laki-laki bersifat heterogametik.Bila

terjadi pembelahan meiosis atau reduksi, maka seorang perempuan hanya akan menghasilkan satu

macam sel gamet yaitu X, sedang laki-laki akan menghasilkan dua macam sel gamet yaitu X dan Y.

Sel telur mengandung belahan bahan kromosom seks perempuan, yaitu benih X. Sedangkan

sel sperma mengandung belahan kromosom seks laki-laki, yang mengandung benih X atau benih Y.

Selama dalam masa berkembangbiak seorang perempuan biasanya menghasilkan satu sel telur

dengan benih X setiap bulannya, sedangkan seorang laki-laki setiap kali pengeluaran sperma,

mengeluarkan sperma beratus juta sel sperma yang sebagian mempunyai benih X dan sebagian

mempunyai benih Y. Bila sel telur yang selalu berbenih X bertemu dengan sperma yang berbenih X

atau Y, maka akan terjadi pertemuan antara X dengan X yang menghasilkan XX (perempuan) atau

pertemuan antara X dengan Y yang menghasilkan XY (laki-laki). Maka jelaslah bahwa yang

menentukan jenis kelamin si bayi adalah si suami dan bukan si istri. Dengan kemungkinan

perbandingan jumlah X dan Y, pasangan suami istri akan memperoleh anak sama besar

kemungkinannya mendapatkan anak perempuan atau anak laki-laki.

GENETIKA

dr. Adolfina

Sel gamet X dan Y mempunyai sifat yang berbeda. Sel sperma dengan benih X, mempunyai

daya tahan hidup lebih lama, pergerakan lambat dan lebih tahan suasana asam. Sel sperma dengan

benih Y, mempunyai daya tahan hidup lebih pendek, pergerakan cepat dan kurang tahan suasana

asam. Dengan dasar adanya perbedaan sifat inilah banyak cara yang telah dicoba untuk menemukan

kemungkinan memperoleh anak dengan jenis kelamin yang diharapkan.

Bagaimana mendapatkan anak dengan jenis kelamin yang diharapkan ? Salah satu cara untuk

mendapatkan anak dengan jenis kelamin yang diharapkan dapat dilakukan melalui “sexual behavior”,

yaitu baik atas dasar “timing waktu coitus” dalam suatu siklus menstruasi ataupun pengaruh

lingkungan yang diduga dapat mempengaruhi seks bayi yang diharapkan. Untuk ini perlu diketahui

kapan tejadi ovulasi pada istri. Dan dasar yang dipergunakan tidak lain adalah ketentuan teori seks,

yang kebenaran ilmiahnya sudah dapat dibuktikan. Hubungan kelamin yang dilakukan sebelum

terjadinya ovulasi dengan sendirinya akan memberikan kemungkinan besar untuk memperoleh bayi

perempuan. Sedangkan hubungan kelamin yang direncanakan pada saat dan setelah terjadinya

ovulasi, namun masih dalam jangka waktu kesuburan, akan memberikan kemungkinan lebih besar

untuk anak laki-laki.

GENETIKA

dr. Adolfina

E. PENYAKIT MENURUN TERPAUT SEKS Gen rangkai kelamin dapat dikelompok-kelompokkan berdasarkan atas macam kromosom

kelamin tempatnya berada. Oleh karena kromosom kelamin pada umumnya dapat dibedakan

menjadi kromosom X dan Y, maka gen rangkai kelamin dapat menjadi gen rangkai X (X-linked genes)

dan gen rangkai Y (Y-linked genes). Di samping itu, ada pula beberapa gen yang terletak pada

kromosom X tetapi memiliki pasangan pada kromosom Y. Gen semacam ini dinamakan gen rangkai

kelamin tak sempurna (incompletely sex-linked genes).

BUTA WARNA (COLOUR BLIND)

Penyakit ini dikendalikan oleh gen resesif yang terpaut seks (terpaut pada kromosom X).

Buta warna dibedakan menjadi :

1. Buta warna parsial (sebagian), yaitu seseorang tidak dapat membedakan warna tertentu,

misal buta warna terhadap warna merah, buta warna terhadap warna hijau.

2. Buta warna total, yaitu bila seseorang sama sekali tidak dapat membedakan warna

(hanya dapat melihat hitam dan putih saja).

Karena sifat buta warna terpaut pada kromosom X, maka kemungkinan genotif orang yang buta

warna kemungkinan besar ditemukan pada laki-laki dari pada perempuan.

Kemungkinan tipe genotipe orang normal dan buta warna adalah sebagai berikut :

1. Wanita normal : XX, XcbX

2. Wanita buta warna : XcbXcb

3. Pria normal : XY

4. Pria buta warna : XcbY

Berikut akan dijelaskan beberapa tipe perkawinan yang dapat memunculkan buta warna :

Tipe perkawinan 1

Apabila ada seorang suami normal dan seorang istri buta warna, maka anak yang akan lahir

sebagai berikut :

P : XY X Xcb Xcb (pria normal) (wanita buta warna) gamet : X, Y Xcb, Xcb F1 :

X Y Xch X Xcb........ 1 Xcb Y..........2 Xcb X Xcb........3 Xcb Y...........4

Keterangan : 1. wanita normal karier 2. pria buta warna 3. wanita normal karier 4. pria buta warna

GENETIKA

dr. Adolfina

Tipe perkawinan 2

Wanita normal (X X) menikah dengan pria buta warna (Xcb Y)

Dari perkawinan di atas akan menghasilkan keturunan dengan kemungkinan fenotif anak-

anaknya :

- 50% wanita normal karier buta warna

- 50% laki-laki normal

Sifat buta warna yang dimiliki ayah akan diwariskan kepada seluruh anaknya yang

perempuan. Jadi kalau seorang laki-laki buta warna kawin dengan seorang perempuan

normal, maka tidak seorang pun laki-laki buta warna, seluruh anak perempuannya karier

buta warna.

Tipe perkawinan 3

Wanita karier (Xcb X) menikah dengan pria normal (XY)

Dari perkawinan di atas menikah akan menghasilkan keturunan dengan kemungkinan

fenotif anak-anaknya :

- 25% wanita normal

- 25% perempuan karier


- 25% laki-laki buta warna

Jadi kalau sepasang suami istri normal, kemudian melahirkan anak laki-laki buta warna,

maka sifat buta warna tersebut diwariskan dari ibunya (dibawa ibunya)

Tipe perkawinan 4

Wanita karier (Xcb X) menikah dengan pria buta warna (Xcb Y)



- 25% wanita normal karier

- 25% perempuan buta warna


- 25% laki-laki buta warna

GENETIKA

dr. Adolfina

HEMOFILIA

Hemofilia adalah kelainan pada darah yang bersifat menurun, dimana darah yang keluar dari

tubuh sukar untuk membeku.

Penyakit hemofilia merupakan penyakit menurun yang tidak dapat disembuhkan.

Hemofilia juga sebabkan oleh gen resesif yang terpaut kromosom X, wanita hemofilia bersifat

letal (mati) sejak masih dalam kandungan sehingga wanita hemfilia ada hanya terdapat teoritis.

Apabila sifat normal dibawa oleh gen XH, dan sifat haemofili dibawa oleh gen Xh, maka

kemungkinan tipe genotipe orang normal dan hemofilia adalah sebagai berikut :

1. Wanita normal : XH XH, XH Xh

2. Wanita hemofili : XhXh letal

3. Pria normal : XHY

4. Pria hemofilia : XhY

Gambar memperllihatkan peta silsilah 2 tipe perkawinan yang memunculkan sifat hemofilia.

Gambar 8. Peta silsilah keluarga dengan hemofilia

GENETIKA

dr. Adolfina

Berikut adalah tipe perkawinan yang akan memunculkan hemofilia :

Tipe perkawinan 1

Apabila sorang suami hemofilia menikah dengan seorang istri normal karier hemofilia, maka

anak-anaknya akan lahir sebagai berikut :

P : Xh Y X Xcb X (pria normal) (wanita buta warna) gamet : X, Y Xcb, Xcb F1 :

Xh Y Xh X Xh......... 1 Xh Y..........2 X X Xh..........3 X Y............4

Tipe perkawinan 2

Wanita normal (X X) menikah dengan pria hemofilia (Xh Y)



- 50% wanita normal karier


Tipe perkawinan 3

Wanita karier (Xh X) menikah dengan pria normal (X Y)



- 25% wanita normal karier hemofilia

- 25% perempuan normal


- 25% laki-laki hemofilia

Sifat hemofilia yang dibawa oleh seorang ibu muncul pada salah seorang anak lelakinya, dan

tidak seorang pun anak wanitanya yang hemofilia

Tipe perkawinan 4

Wanita karier (Xh X) menikah dengan pria buta warna (Xh Y)



- 25% wanita normal karier hemofilia

- 25% perempuan hemofilia


- 25% laki-laki hemofilia

Keterangan : 1. Wanita normal karier 2. Pria hemofilia 3. Wanita normal karier 4. Pria normal

GENETIKA

dr. Adolfina

Berdasarkan uraian di atas, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Seorang laki-laki hemofilia dapat lahir dari pasangan :

- Ibu karier hemofilia X bapak normal

- Ibu karier hemofilia X bapak hemofilia

2. Seorang ayah hemofilia tidak akan mewariskan sifat hemofilia kepada anak laki-lakinya,

tetapi akan mewariskan sifat hemofilia kepada seluruh anak perempuannya.

GENETIKA

dr. Adolfina

F. PENENTUAN GOLONGAN DARAH

Golongan darah adalah hasil dari pengelompokan darah berdasarkan ada atau tidaknya substansi

antigen pada permukaan sel darah merah (eritrosit). Antigen tersebut dapat berupa karbohidrat,

protein, glikoprotein, atau glikolipid.

Golongan darah manusia bersifat herediter, dan sangat tergantung pada golongan darah kedua

orang tua manusia yang bersangkutan. Saat ini sudah dikenal puluhan sistem golongan darah, namun

sistem yang paling umum dikenal di dunia hanya ada beberapa. Di antaranya adalah sistem ABO yang

diperkenalkan Karl Landsteiner (1868-1943) pada tahun 1903, sistem Rhesus yang diperkenalkan

Landsteiner juga pada tahun 1937, dan sistem MNS (sekretor dan nonsekretor).

Darah perlu digolongkan untuk banyak kepentingan, khususnya untuk transfusi darah.

Landsteiner menemukan pada tahun 1901, bahwa darah manusia yang ditransfusikan ke manusia lain

dapat inkompatibel, dan menimbulkan aglutinasi (si penerima darah terlihat syok dan ikterik /

kuning). Transfusi dengan darah yang inkompatibel antara donor dan resipien (penerima) dapat

berakibat fatal. Selain itu, golongan darah dapat bermanfaat untuk kepentingan forensik dan

penentuan ayah sebagai metode penentuan paling sederhana (walaupun metode ini sekarang sudah

tergeser perannya dengan tes DNA di negara-negara maju).

GOLONGAN DARAH ABO

Landsteiner mulanya menemukan 3 golongan darah saja pada tahun 1900, yaitu A,B, dan O.

Golongan AB baru ditemukan 2 tahun kemudian, oleh Decastrello dan Sturli. Golongan darah sistem

ABO dibagi berdasarkan struktur antigen permukaan eritrosit, yang disebut juga sebagai aglutinogen.

Antigen permukaan eritrosit tersebut dapat merangsang pembentukan suatu imunoglobulin M (IgM),

yang disebut juga sebagai aglutinin. Antibodi IgM ini semula diduga terdapat secara alamiah, namun

ada penelitian yang menunjukkan bahwa antibodi tersebut baru terbentuk pada waktu bayi sebagai

akibat sensitisasi dari makanan dan infeksi.

Pada masa neonatus, terjadi kolonisasi bakteri flora normal usus yang mengekspresikan antigen

menyerupai antigen permukaan eritrosit A dan B. Hal ini mendorong sistem imunitas bayi untuk

membuat antibodi IgM sesuai dengan antigen yang tidak dimiliki permukaan eritrosit bayi tersebut.

Adanya antibodi IgM inilah yang menyebabkan transfusi pada darah yang inkompatibel

mengakibatkan timbulkanya aglutinasi hebat yang kemudian dapat menyumbat pembuluh darah.

GENETIKA

dr. Adolfina

Golongan darah A memiliki antigen permukaan A. Antigen A tersusun dari 1 molekul fruktosa, 2

molekul galaktosa, 1 molekul N-asetil galaktosamin, dan 1 molekul N-asetil glukosamin. Individu

dengan golongan darah A menghasilkan antibodi terhadap antigen B dalam serum darahnya

Golongan darah B memiliki antigen permukaan B. Antigen B ini sedikit berbeda dengan antigen

A, di mana antigen ini tersusun dari molekul N-asetil galaktosamin digantikan oleh 1 molekul

galaktosa. Individu dengan golongan darah B menghasilkan antibodi terhadap antigen A dalam

serum darahnya.

Golongan darah AB memiliki dua macam antigen permukaan, yang merupakan kombinasi dari

antigen A dan antigen B. Individu dengan golongan darah AB tidak menghasilkan antibodi

terhadap antigen A maupun B.

Golongan darah O semula dianggap tidak memiliki antigen permukaan, namun terbukti bahwa

golongan darah O masih memiliki ikatan karbohidrat pada permukaan eritrositnya yang terdiri

atas 1 molekul fruktosa, 1 molekul N-asetil glukosamin, dan 2 molekul galaktosa. Gugus ini tidak

bersifat imunogenik, sehingga anggapan golongan darah O tidak memiliki antigen permukaan

masih bisa diterima. Individu dengan golongan darah O memproduksi antibodi terhadap antigen

A dan B

Tabel 3. Hubungan antara Fenotipe Golongan Darah, Genotipe, dan Kemungkinan Macam Gamet

GOLONGAN DARAH RHESUS

Landsteiner dan Weiner (1946) menemukan antigen lain yaitu antigen rhesus. Antigen D

merupakan faktor determinan golongan darah Rhesus seseorang. Adanya antigen D menunjukkan

seseorang memiliki golongan darah Rhesus positif, sedangkan tidak adanya antigen berarti Rhesus

negatif. Menurut Landsteiner dan Weiner, golongan darah manusia dibedakan menjadi:

1. Golongan Rh+, apabila dalam sel darah merahnya ditemukan antigen rhesus,

2. Golongan Rh– (rh), apabila dalam sel darah merahnya tidak ditemukan antigen rhesus.

GENETIKA

dr. Adolfina

Antigen D bersifat imunogenik kuat. Hal ini berarti golongan darah Rhesus negatif akan langsung

membuat antibodi (anti-D) dalam jumlah besar begitu ia terpapar antigen D (baik lewat transfusi

darah maupun kehamilan). Apabila seorang Rh (-) sudah pernah terpapar antigen D, maka darahnya

akan mengandung IgG anti-D yang mampu menggumpalkan darah Rh (+). Antibodi ini bisa melewati

plasenta, yang dengan sendirinya berpotensi menimbulkan penyakit hemolitik pada janin Rh (+) yang

dikandung oleh ibu Rh (-).

Dengan demikian seorang ibu Rh (-), tanpa riwayat transfusi darah, yang mengandung janin Rh

(+); baru akan membentuk anti-D saat mengandung janin pertama dengan Rh (+). Kemungkinan bayi

pertamanya tidak mengalami hemolisis akan lebih besar. Sedangkan ibu Rh (-) dengan riwayat

transfusi darah, ada kemungkinan anti-D-nya sudah terbentuk sewaktu ia menerima transfusi. Jadi

kemungkinan bayi pertamanya mengalami hemolisis jadi lebih besar. Dan untuk janin-janin

berikutnya, kemungkinan hemolisis akan semakin meningkat karena anti-D yang terbentuk semakin

banyak. Peristiwa ini disebut eritoblastosis fetalis yang mengakibatkan tubuh embrio menggembung

oleh cairan, hati dan limpa membengkak, kulit berwarna keemasan, dan embrio akan mati (letal).

Tabel 4. Fenotipe, Genotipe, dan Macam Gamet Rhesus Faktor

GOLONGAN DARAH MN

Menurut sistem ini golongan darah digolongkan menjadi 3 yaitu M, MN dan N. Golonagn

darah ini pada tahun 1927 dikemukakan oleh Landsteiner dan Lavine. Golongan darah MN

disebabkan oleh adanya antigen M, MN dan N. Antigen ini tidak membentuk zat anti (aglutinin),

sehingga bila ditransfusikan dari golongan yang satu ke golongan yang lain tidak akan menimbulkan

gangguan. Tetapi bila antigen tersebut disuntikan ke dalam tubuh kelinci, serum kelinci akan

membentuk zat antinya, sehingga bila serum kelinci yang mengandung zat anti ini disuntikan ke

dalam tubuh manusia dapat menimbulkan gangguan.

Adanya antigen M ditentukan oleh gen IM dan adanya antigen MN ditentuklan oleh gen IMIN,

sedang adanya antigen-antigen N,ditentukan oleh gen IN. Berdasarkan hal tersebut maka macam

GENETIKA

dr. Adolfina

fenotif, genotif dan kemungkinan macam gamet dari orang yang bergolongan darah M, MN dan N

seperti tampak pada tabel berikut :

Tabel Tabel 5. Genotif dan kemungkinan macam gamet golongan darah sistem MN

Fenotip gol. darah Genotip Kemungkinan macam gamet

M IMIM IM

N ININ IN

MN IMIN IM, IN

GENETIKA

dr. Adolfina

DAFTAR PUSTAKA

Guyton AC. 1983, Fisiologi Kedokteran (bagian 2) Edisi 5, EGC Subardi, dkk., 2008, Biologi III, Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional Tamarin. 2001. Principles of Genetics 7th Edition. The McGraw Hill.

stikes a yani - genetika

Documents