Masitah Omar

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Alamat korespondensi : Jalan Tanjung Duren Raya, No. 4, 11470 Jakarta Barat

Email: drmasyi92@gmail.com

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 63-71 4. Diah Aryulina. Biologi Jilid 3. 3rd edition. Jakarta;esis. hal. 75 5. Genetika dan hukum Mendel. Diunduh dari

https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:ZgY0G8CfZlgJ:staff.unila.ac.id/gnugroh

o/files/2012/09/Genetika-dan-Hukum-

Mendel.pdf+hukum+mendel&hl=en&pid=bl&srcid=ADGEESi26USupYBV87KvH803

LL-D2Zhs2jKWqV_gzi2kW1QKnXY2IvsiEnk4PTFfmhm-

JBWtrESelQlv_M1nrtTRkOQsIJQ08KQa-

5xfH2djEPIgcrgzrchFeO9blRjZ_HeALi8kTOAs&sig=AHIEtbTOgs07JRKbDVmoKta-

L87Ow0rz4Q

6. Oman Karmana. Biologi. 1st edition.Bandung; Grafindo Media Pratama.hal 105 7. Deden Abdurahman.Biologi kelompok pertanian. 1st edition. Bandung; Grafindo Media

Pratama.hal 22

8. Hukum pewarisan Mendel.Diunduh dari: https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:rKuqdnXkBIUJ:ondisaondi.files.wordpre

ss.com/2011/11/hukum-pewarisan-

mendel.pdf+teori+mendel&hl=en&pid=bl&srcid=ADGEESi0ZsGQIemWIrFWLrnrCD6

gIgcsBQtTKRC3r4LBbeKQxUYNAIaVH1Z3FG5r_oOg9sxeNDyIF0IaY4FivKSYmS8

gV-Bob03-pr7-

P1rEc5fD9BmHEvTYVQ5848TiYXthhTWmQIpV&sig=AHIEtbQPDvvuV4f6MfqBpkt

5vH0Q3jfqVw 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.