DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
-
Upload
zaskiyah-salsabila -
Category
Documents
-
view
248 -
download
0
Transcript of DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
1/28
BAB I
DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI
A. Pengertian Daur Sel
Daur sel yaitu daur antar tahap persiapan dan tahap pembelahan. Tahap
persiapan lebih lama dari tahap pembelahan. Pada sel mamalia pada umumnya, lama
pembelahan hanya 1 jam, sedangkan persiapan 23 jam.
Pada tahap pembelahan berlangsung mitosis.
Tahap persiapan (interfase)
Dibagi atas 3 periode:
1. Periode G1
2. Periode S
3. Periode G2
G berasal dari kata gap (senggang), dan S berasal dari kata synthesis. G1 ialah
periode sel sedang aktif mensintesa ARN (transkripsi) dan protein (translasi), untuk
membentuk bahan protoplasma baru yang membina sel anak kelak. Selain materi
genetis, seluruh bahan sitoplasma, plasmalema, dan organel yang akan dibikin rangkap.
Karena bahan protoplasma baru jadi double, maka inti dan sitoplasma sel yang maumembelah pun jadi membesar.
Khusus dalam mensintesa protein, terutama yang disintesa adalah histon, non-
histon, enzim, dan faktor-faktor mendorong transkripsi dan replikasi.
Periode S ialah masa aktif mensintesa DNA (replikasi), sehingga pada tiap
kromatin terbentuk sepasang DNA yang sama-sama double-helix. Replikasi DNA
menjadi tempat lilitan DNA untuk membina kromatin.
Periode G2 ialah penyelesaian segala komponen sel untuk pembelahan jadi dua:
kromatin mengganda jadi dua, tapi sentromer mereka masih gabung; protein tubulin
beragregasi membentuk mikrotubul yang bakal membentuk serat geleadong;
kondensasi lilitan superlilitan kromatin untuk menjadi kromosom; selaput inti hancur;
histon III mengalami fosforilasi, bertindak mengikat dan memadatkan urutan
nukleosom.
1. Lama daur menurut letak sel
Sel dalam tubuh eukariot membelah dengan waktu daur yang beragam. Ini
tergantung kepada macam jaringan dan lokasi sel dalam jaringan itu. Sel epitel tunica
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
2/28
mucosa usus halus membelah terus dan cepat sepanjang umur. Di sini lama daur ada
yang hanya 8 jam. Menurut lokasi sel, dalam suatu jaringan beragam pula lama satu
daur. Ada daerah suatu kelenjar lendir itu yang membelah cepat, dengan waktu daur 11
jam. Ada daerah yang sel membelah pelan, sekitar 24 jam satu daur, ada pula daerah
yang membelah pelan sekali, dan akhirnya ada daerah yang sel-selnya tidak membelah
lagi, berarti sudah dideferensiasi.
Perbedaan waktu daur biasanya pada fase G1, sedangkan fase S tetap pada
berbagai jaringan dan lokasi.
2. Titik batas daur sel
Pembelahan sel pada tahap mitosis (M) dapat dihambat oleh beberapa faktor.
Penghambatan ini harus terjadi sebelum sel mencapai titik batas, yang disebut titik batas (R point; restriction point). Titik batas itu berada di sekitar fase G1. Jika
hambatan dilakukan setelah titik batas ditempuh sel dalam daurnya, pembelahan tidak
berhenti tapi terus berlangsung sempurna sampai jadi dua sel, dengan menempuh
tahap-tahap S, G2 dan M. Jadi titik batas adalah point of no return.
3. Kontrol daur sel menurut besar sel anak
Jika sel anak produk mitosis kecil, interfase lama pada G1, S dan G2, terutama
pada G1. Sel baru membelah jika mencapai besar yang cukup; terjadi peningkatan
sintesa protein. Ada batas kadar zat (protein, enzim, nukleotida) yang perlu agar dapat
melewati titik batas fase G1, agar tiba pada fase S.
Ada pendapat, pada G1 protein pemicu replikasi melekat ke kromosom. Dengan
pelekatan ini kromosom sebagai inhibitor pemicu. Agar dapat masuk ke fase S perlu
disintesa protein pemicu, yang karena berlebih tidak melekat lagi ke kromosom, tetapi
ada sitoplasma, lalu sel masuk fase S. Protein pemicu itu disebut orang protein U.
4. Tahap pembelahan (mitosis)
Dibagi atas 6 fase
1) Profase
2) Prometafase
3) Metafase
4) Anafase
5) Telofase
6) Cytokinesis
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
3/28
Profase: kromatin berkondensasi menjadi kromosom yang pendek tebal, dengan
sentromer dari tiap pasang kromosom homolog masih satu (anggota pasangan
kromosom homolog itu disebut kromatid, kromosom saudara). Terbentuk spindel (serat
gelendong), sentriol mengganda jadi 2 pasang, tiap pasang pindah ke kutub
berseberangan dan antara keduanya bersusun spindel. Nukleolus hilang.
Prometafase: selaput inti hancur, spindel menempati daerah bekas inti,
kromosom lewat sentromer menggantung pada spindel itu.
Metafase: semua kromosom bersusun pada satu bidang ekuator.
Anafase: sentromer membelah dua dan kromatid berpisah, serat gantungan
antara kromosom dan sentriol memendek sehingga masing-masing kromosom tertarik
ke kutub berseberangan. Sementara itu serat antara kromosom jadi teregang sehingga
sel jadi memanjang.
Telofase: serat yang menggantung kromosom hilang, selaput ini terbentuk pada
tiap kutub, melingkupi kromosom. Kromosom mengalami dekondensasi menjadi
kromatin, nukleolus muncul kembali.
Cytokinesis: terbentuk plasmalema baru rangkap pada bidang akuator, sehingga
terbentuk dua sel anak, masing-masing dengan inti baru.
5. Pembelahan pada sel benih
Pada sel benih epitel germinal terjadi gametogenesis. Ini terdiri dari tiga tahap:
1) Proliferasi: mitosis
2) Pembelahan reduksi: meiosis
3) Transformasi
Mitosis sama seperti pada sel somatis, sel benih induk (gametogonium)
berproliferasi secara mitosis beberapa kali membentuk gametosit. Gametosit kemudian
mengalami pembelahan reduksi kromosom lewat meiosis, sehingga terbentuk gametid.
Gametid mengalami transformasi, tanpa pembelahan menjadi gamet.
Meiosis terdiri dari dua fase utama
1. Meiosis I
2. Meiosis II
Tiap fase utama terdiri dari 4 fase: profase, metafase, anafase, dan telofase.
Tetapi profase meiosis I terbagi lagi atas 4 tingkat berikut.
1. Leptoten
2. Zigoten
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
4/28
3. Pakhiten
4. Diploten
5. Diakinesis
Leptoten: kromatin berkondensasi menjadi kromosom, bagian ujung masing-
masing melekat ke selaput inti. Tempat melekat ke selaput inti disebut plak (plaque).
Pada tahap ini tiap kromosom mengganda jadi dua, tapi sentromer tetap satu, disebut
kromatid (kromosom sesaudara). Namun kedua kromatid itu masih terletak rapat
sekali.
Zigoten: kromosom homolog melakukan synapsis, mulai dari tepi selaput inti.
Akhirnya seluruh panjang kromosom bergandeng rapat, sesuai dengan letak gen yang
berpasangan pada setiap kromosom itu. Di sini lengan setiap kromatid sudah
merenggang, sehingga kromosom homolog kini tampak terdiri dari serangkai empat
atau tetrad.
Pakhiten: banyak terbentuk bintul rekombinasi sepanjang kromatid, dan ini
adalah menjadi tempat terjadinya chiasma, disusul dengan terjadinya pindah silang
(cross over) antara kromosom homolog.
Diploten: pergandengan kromosom homolog merenggang, meskipun masih ada
terjadi chiasma pada beberapa tempat. Di sini terjadi aktivitas transkripsi yang
meningkat sekali untuk mensintesa RNA.Diakinesis: kromosom makni berkondensasi, ujung-ujungnya lepas dari selaput
inti. Transkripsi berhenti. Chiasma masih tetap terjadi antara kromosom homolog.
Setelah diakinesis selesai, berarti disusul oleh tahap metafase. Anafase dan
Telofase.
Metafase: kromosom bergerak ke bidang ekuator, kromosom homolog tetap
bergandeng, dan chiasma tetap ada.
Anafase: koromosom homolog berpisah dan pergi ke kutub berseberangan.
Chiasma dan pindah silang selesai dan lepas.
Telofase: terjadi cytokinesis, sehingga terbentuk dua sel, masing-masing dengan
satu inti dengan sebelah kromosom homolog. Tiap kromosom homolog itu terdiri dari
dua kromatid yang sentromernya masih gabung.
Meiosis II
Profase: tidak demikian jelas tampak adanya fase ini. Segera tampak muncul metafase.
Metafase: kromosom pindah di bidang ekuator.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
5/28
Anafase: kromatid berpisah, masing-masing dengan sentromer sendiri, lalu pindah ke
kutub berseberangan. Di sini terbentuk kromosom hasil rekombinasi (rekombinan).
Telofase: kromosom mengalami dekondensasi menjadi kromatin, dan terbentuk selaput
inti sekeliling kromatin. Terjadi cytokinesis, sehingga terbentuk 4 sel anak sebagai
produk Meiosis I dan II.
6. Gametogenesis pada jantan dan betina
Pada jantan mamalia dari 1 gametosit I (spermatosit I) pada akhir meiosis I
terbentuk 2 gametosit II (spermatosit II), dan pada akhir meiosis II dari 1 gametosit II
terbentuk gametid (spermatid). Sehingga pada akhir gametogenesis (spermatogenesis)
dari 1 spermatosit terbentuk 4 spermatozoa.
Pada betina mamalia dari 1 gametosit I (oosit I) pada akhir meiosis I terbentuk 1gametosit 1 gametosit II (oosit II) dan 1 polosit I, dan pada akhir meiosis II dari
gametosit II itu terbentuk 1 gametid (ootid) dan 1 polosit II, dan dari polosit I terbentuk
2 polosit II. Polosit I-II berdegenerasi sehingga pada akhir gametogenesis (oogenesis)
dari 1 oosit I terbentuk 1 ovum.
1. Transformasi
Selesai meiosis I dan II gametid menempuh tahap perubahan bentuk atau
transformasi. Pada jantan disebut spermiogenesis. Pada betina tidak jelas adanya tahap
ini, sehingga tidak ada istilahnya yang khusus.
2. Gamet
Pada jantan mamalia, termasuk manusia, dalam satu ejakulasi semen sebanyak
2-3 cc, terkandung sekitar 300 juta spermatozoa. Ukuran spermatozoa: panjang 60 um,
lebar di tengah kepala ukuran 3 um, dan di principal-piece 0,5 um.
Spermatozoa memiliki bagian: kepala, leher dan ekor. Kepala mengandung inti,
sedikit sitoplasma dan akrosom. Di bagian ujung kepala, di depan tutup akrosom,
plasmalema mengandung protein yang akan berkaitan pas dengan reseptor pada selaput
luar ovum, disebut bendin. Jika spermatozoa sudah membentur selaput ovum, maka
plasmalema dan tutup akrosom jadi pecah, kandungan akrosom keluar, sehingga terjadi
reaksi akrosom. Dlam sel ini enzim-enzim akrosom melysis selaput ovum, sehingga
memungkinkan spermatozoa masuk.
Leher adalah persambungan antara kepala dan ekor. Ekor terdiri dari 3 bagian:
1) mide-piece, bagian tengah, mengandung cincin-cincin mitokondria, 2) principal-
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
6/28
piece, bagian utama, dan 3) endpiece, bagian ujung. Ekor mengandung proses
aksonemo yang dibina atas mikrotubul. (susunannya sama persis dengan tonjolan gerak
flagella, sehingga spermatozoa disebut satu-satunya bagian tubuh hewan darat yang
berflagella).
Pada betina mamalia ovum hanya dihasilkan satu tiap musim daur biak, yang
pada orang lama satu daur = 1 bulan. Bentuk bundar, dengan diameter 0,13 mm.
Ovum memiliki komponen:
1) Zona pellucida, selaput telur
2) Oolema, plasmalema telur (membrana vitellina)
3) Ooplasma, sitoplasma telur
4) Inti
Zona pellucida, dapat dianggap semacam selubung sel pada permukaannya banyak
terdapat protein reseptor terhadap protein ekstrinsik yang terkandung pada plasmalema
kepala spermatozoon. Reseptor itu khas species.
B. Fertilisasi
Fertilisasi ataupembuahan adalah proses bersatunya spermatozoa dengan ovum.
Inti sperma (pronukleus jantan) bergabung dengan inti ovum (pronukleus betina),
sehingga kromosom yang haploid sebagai hasil meiosis dari kedua macam gamet akan
bergabung sehingga zigot yang terbentuk sebagai hasil fertilisasi itu mengandung
kromosom yang kembali dalam susunan diploid. Zigot akan membelah berulang-ulang
secara mitosis, sehingga terjadi embrio dan individu baru yang terdiri dari trilyunan sel
yang tetap dalam susunan diploid.
Prinsip fertilisasi adalah: 1) agar ovum terangsang untuk tumbuh jadi embrio,
2) menggabungkan materi genetis kedua pihak pasangan, yang bertujuan untuk
menciptakan variasi baru dalam populasi suatu species makhluk. Makin banyak variasi
makin banyak peluang untuk bertahan hidup di alam yang terus berevolusi.
Proses Fertilisasi
1) Reseptor zona pellucida berikatan dengan protein perikatan telur (disebut juga
bindin) yang terdapat pada plasmalema kepala spermatozoa.
2) Terjadi reaksi akrosom: selaput akrosom pecah, enzim keluar dan melysis zona
pellucida pada titik kontak dengan kepala spermatozoon, sehingga kepala dapat
menembus ooplasma.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
7/28
3) Inti sperma bergabung dengan inti ovum, kromosom homolog dari masing-masing
inti berpasangan, lalu terjadi mitosis.
4) Segera setelah satu spermatozoon masuk ke dalam telur, maka terjadi reaksi pada
zona pellucida. Granula yang banyak terdapat di pinggiran ooplasma pecah, isinya
yang mengandung enzim keluar dan merembes ke celah perivitelina, yang
terbentuk antara ooplasma dan oolem. Zona kini berubah jadi membran
pembuahan. Telur jadi impermeable terhadap spermatozoa lain. Jadi dengan cara
ini plyspermy dicegah, karena akan merusak embrio.
5) Waktu ovulasi melosis II berhenti pada fase awal, dan setelah fertilisasi ini
diselesaikan.
Oleh terjadinya pembuahan maka voltage-gated Ca+ channel membuka, sehingga
dalam sitosol zigot kadar ion ini meningkat merambat sejak tempat masuk kepala
spermatozoa mencapai saluran bagian sitosol. Ini mendorong DNA dalam inti untuk
bertransaksi dan replikasi.
Meskipun reseptor pada zona pellucida khas species, berarti hanya dapat
berikatan dengan protein perikatan telur spermatozoon species yang sama, namun
sewaktu di alam atau dalam percobaan di laboratorium. Ada juga terjadi kecocokan
antara reseptor dengan protein sperma yang beda species. Tetapi hewan yang berbeda
species itu, biasanya harus berada dalam satu Familia, seperti antara kuda dan kedelai,atau antara harimau dan singa. Ini karena reseptor pada zona pellucida ovumnya masih
dapat bersetangkup dengan protein perikatan telur pada kepala spermatozoa pasangan.
Di laboratorium dapat pula dilakukan fertilisasi buatan antara species berbeda
ordo. Untuk itu zona pellucida terlur dibuang sehingga spermatozoon tanpa perintang
dapat menembus masuk telur. Telur demikian disebut bebas zona (zona-free). Untuk
mempelajari susunan kromosom sperma orang di laboratorium dapat dilakukan
fertilisasi ovum hamster yang bebas zona. Setelah kepala spermatozoa masuk ovum,
terjadi perpasangan kromosom homolog, dan waktu metafase dapat ditangkap semua
kromosom yang berasal dari spermatozoa itu.
Telah dianalisa, bahwa reseptor spermatozoa pada zona pellucida itu terdiri dari
bagian selubung sel berupa oligosakarida, sebagai percabangan yang menonjol ke luar
dari protein zona. Struktur kimia oligosakarida dengan protein pangkalnya itu pun kini
sudah diketahui yang diharapkan dapat dipakai untuk mencari suatu zat yang mampu
mengubah sedikit struktur oligosakarida itu, sehingga dapat mengulangi perikatan
dengan protein plasmalema spermatozoa. Bisa pula dimasukkan ke daerah tuba fallopii
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
8/28
zat yang menyaingi reseptor pada zona, karena lebih mudah berkaitan dengan kepala
spermatozoa. Dalam percobaan terbukti, bahwa setelah sperma sudah dapat dipalut
oleh molekul reseptor yang sudah dilepaskan dari zona, maka ia tidak akan mampu
berikatan dengan reseptor serupa yang masih melekat pada zona. Dengan kedua ciri ini
maka metoda kontrasepsi baru dapat dicari.
C. Diferensiasi
Diferensiasi berlangsung pada jaringan embrio awal. Di sini berlaku daur sel.
Sel muda yang bersifatpluripotentatau totipotent, setelah mengalami diferensiasi akan
jadi sel dewasa unipotent. Yaitu yang memiliki satu macam struktur dan aktivitas.
Diferensiasi mulai berlangsung sejak zigot, yakni setelah fertilisasi, dan berakhir pada
tingkat organogenesis. Zigot sendiri sudah mulai memiliki orientasi bakal jari jaringanapa. Kutub animal akan jadi bagian dorso-anterior dan bakal jadi ektoderm. Kutub
vegetal akan jadi bagian ventro-posterior embrio, dan bakal jadi endoderm.
Zigot mengalami cleavage untuk membentuk blastula. Setiap sel blastomer ini
masih pluripotent. Karena itu jika satu sel diambil dan dikultur, itu bisa tumbuh jadi
embrio sendiri yang utuh.
Sejak gastrula kadar diferensiasi makin meningkat. Pada tingkat ini terbentuk 3
lapis benih (germ layers).
1) Ektoderm
2) Mesoderm
3) Endoderm
Setiap satu sel gastroderm tidak lagi pluripotent.
Lazimnya sel yang sudah dewasa, yaitu yang sudah berdiferensiasi tidak dapat
menempuh daur sel, berarti tidak dapat lagi membelah.
Sejak cleavage awal (zigot membelah secara mitosis berulang-ulang) sudah
terbentuk plasma benih (germ-plasm). Ini bakal jadi sel-sel yang berada dalam
genital ridge. Genital ridge ini oleh penyandian gen-gen pada kromosom seks akan
tumbuh jadi gonad, dan plasma benih itu akan menjadi bakal sel induk benih
(primordial germ cell), dan selanjutnya bergantung kepada jenis gonadnya yang
terdiferensiasi, akan jadi sel induk (stem cell) gamet jantan atau gamet betina.
Ada jaringan dalam tubuh dewasa yang sudah berdiferensiasi, dapat kembali
bermitosis. Kejadian ini disebut dediferensiasi. Selnya tidak jadi muda dan pluripotent,
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
9/28
tetapi unipotent, yakni hanya membelah untuk membentuk sel anak yang struktur dan
fungsinya sama dengan sel lain jaringan bersangkutan.
Dediferensiasi perlu untuk penyembuhan dan mengganti bagian tubuh yang
hilang atau lepas. Ada jaringan yang daya diferensiasinya tinggi, ada yang rendah.
Yang daya diferensiasinya tinggi sukar atau hampir tak dapat lagi berdediferensiasi.
Yang termasuk ke sini ialah saraf dan otot jantung. Sedangkan yang daya
diferensiasinya rendah masih dapat berdediferensiasi. Contohnya adalah hati, ginjal
dan pankreas. Jika suatu bagian pusat saraf atau ganglion rusak, badan sel sarafnya
yang rusak tidak dapat lagi membelah. Ia hanya mampu menyambung kembali serabaut
yang putus, dan daerah yang sel sarafnya mati akan digantikan oleh neuroglia. Begitu
pula halnya jika ada sebagian jantung yang nekrosis, karena asalnya aliran darah ke situ
terputus. Sel otot jantung yang sudah mati tidak dapat lagi digantikan oleh sel otot
baru, tapi hanya oleh jaringan pengikat. Karena itu jantung yang kena infark kurang
bingkas.
Sel otot lurik dan otot polos buat sekedar dapat juga berdediferensiasi. Yakni
jika terjadi luka kecil saja. Namun sebagian besar daerah bekas luka itu akan ditempati
oleh kalogen saja, sehingga perut itu tidak dapat berkerut-kerut. Sel hati berdaya
dediferensiasi yang tinggi. Jika suatu bagian hati tikus diangkat, segera akan terjadi
mitosis berulang-ulang di sekitar yang diangkat, dan dalam beberapa hari hati itu akankembali mencapai besar semula. Sel hati orang juga dikira mampu demikian.
Daya dediferensiasi akan turun sebanding dengan berlanjutnya umur
individualnya. Meski daya dediferensiasi hati tinggi, tapi pada individu berumur lanjut
daya itu akan turun.
Beberapa jaringan eukariot mampu be-regenerasi. Yaitu mengganti jaringan,
atau bagian, atau alat tubuh yang rusak, lepas atau aus. Ada makhluk yang memiliki
daya regenerasi tinggi, sehingga bagian besar tubuhnya dapat ditumbuhkan kembali.
Misalnya Echinodermata, Annelida, Amphibia, dan Reptilia. Hewan tinggi dan
manusia memiliki daya regenerasi yang rendah, terbatas pad penyembuhan luka atau
mengganti yang sudah aus. Misalnya otot lurik, kulit, dan hati.
Populasi sel
Terdiri dari sekelompok sel yang berasal dari jaringan sama. Ada populasi yang
selnya tidak dapat lagi bermitosis, seperti jaringan saraf. Ada pula populasi yang
selnya mampu berdediferensiasi jika ada gangguan. Pada jaringan demikian mitosis
terjadi untuk memulihkan volume optimum alat susut atau rusak, atau dalam proses
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
10/28
penyembuhan. Setelah sampai pada volume optimum semula maka mitosis pun
berhenti. Yang termasuk ke sini ialah berbagai kelenjar: pankreas, ginjal, hati, tiroid,
adrenal, liur dan kelenjar saluran pencernaan. Ada pula populasi yang selnya
bermitosis terus-menerus sepanjang umur individunya. Perbanyakan itu perlu untuk
menggantikan sel yang rusak, mati atau terkelupas luruh. Yang termasuk ke sini ialah
sumsum tulang, kelenjar limfe, epidermis, lapisan mukosa usus, kelenjar minyak bulu,
dan epitel germinal testis.
Sel sepopulasi mengandung:
1. Matriks
2. Adhesi
3. Pertautan
4. Contact inhibition
5. Khalon
Matriks merendam seluruh anggota populasi. Adhesi membuat populasi jadi
rapat dan kompak, dan ini diperkuat oleh adanya pertautan. Contact inhibition adalah
semacam protein yang terdapat pada plasmalema sebelah luar. Dengan adanya zat ini
maka sel sepopulasi dicegah untuk bergerak-berpindah jika mereka sudah bersentuhan.
Khalon adalah semacam protein juga, terkandung dalam matriks atau selubung sel. Zat
ini mencegah sel sepopulasi berdedifrensiasi. Pada daerah luka zat ini terbuangbersama luka, menyebabkan sel sekitar luka berdediferensiasi dan bermitosis, sehingga
daerah luka menutup dan kembali ke bentuk dan volume semula. Khalon menjaga agar
besar suatu alat seimbang dengan volume tubuh. Jika alat itu disayat dan diangkat,
khalon merangsang sel untuk berdediferensiasi, sampai suatu ketika mitosis berhenti
setelah alat itu sudah mencapai volume semula. Jadi kadar khalon berbanding terbalik
dengan daya dediferensiasi. Kadar turun daya didefirensiasi naik.
Seperti halnya bahan matriks, zat contact inhibition dan khalon juga disekresi
oleh dan untuk keperluan sel sepopulasi, sehingga disebut sebagai zat autokrin.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
11/28
BAB II
DNA, KROMATIN, DAN KROMOSOM
A. DNA
DNA ( Deoxyribonucleic Acid, asam dekosiribonukleat) bersama RNA
(Ribonucleic Acid, Asam ribonukleat) membina asam nukleat. Asam nukleat adalah
molekul organik yang lebih besar daripada protein, merupakan polimer nukleotida.
Satu nukleotida terdiri dari fosfat, gula pentosa, dan basa organik-N, disingkat F-G-B.
G-G merupakan porots utas DNA itu, sedangkan B-nya melekat ke gula itu dan
menonjol seperti percabangan dari poros.
Pada DNA gulanya adalah deoksirbosa, basanya ada empat macam: endnin (A),
timin (T), guanine (G), dan citosin (C).
Satu molekul DNA dibina atas untaian beratus nukleotida, membentuk satu utas
benang panjang. DNA inti eukariot biasanya berpasangan rangkap dua (double
strands). Letak keduanya sejajar, dan antara setiap 3-5 perikatan basa kedua utas
berpilin, populer disebut double-helix. Jarak antara pilinan ada sekitar 12 pasang basa
(bp = bases pair). Basa masing-masing nukleotida dari kedua utas benang itumembentuk ikatan kovalen, terentang antara kedua poros benang. Diperikatan basa
yang berpasangan sebagai anak tangga. Perikatan basa antara kedua utan DNA yang
berpasangan adalah tertentu dan tetap. A selalu berikatan dengan T; G selalu berikatan
dengan C; disingkat A-T; G-C.
Kedua utas DNA yang double helix itu berpilin sejajar. Tetapi sebenarnya arah
perikatan fosfatnya ke atom C cincin gula adalah berlawanan arah, sehingga disebut
anti-paralel. Yang seutas arahnya adalah 5-3, yang utas pasangan berarah 3-5.
Maksudnya arah 5-3, ialah bahwa terhadap satu deoksiribosa berkaitan dengan fosfat
pada C 5, dan dengan satu lagi pada C 3. Fosfat kedua itu berikatan dengan
deoksiribosa berikut pada C 5 pula.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
12/28
BAB III
PERUBAHAN MATERI GENETIS
A. Perubahan Materi Genetis ada dua macam: 1) Mutasi; 2) Abersi.
Mutasi adalah perubahan susunan basa nukleotida gen. Aberasi adalah
perubahan jumlah dan struktur kromosom. Bahan yang menyebabkan mutasi disebut
mutagen, dan yang membuat aberasi disebut aberagen. Suatu bahan bisa bersifat
mutagen dan aberagen sekaligus, tetapi ada yang hanya salah satu.
Mutagen dan aberagen terdiri dari:
1) Bahan fisik: sinar gelombang pendek/radioaktif
2) Bahan kimia: logam berat, gas, berbagai obat antibiotik, sitostatik, stiotoksik,
penenang, asam pekat.
3) Bahan biologi: virus
Ketiga golongan bahan mutagen-aberagen itu pada prinsipnya adalah bahan
yang dapat menembus masuk inti sel. Secara in situ yang paling besar peluang dapat
menembus mencapai inti sel tubuh dari udara luar ialah karena terpaparnya bagian
tubuh kepada sinar gelombang pendek/radioaktif, atau karena kena infeksi virus.
Sedangkan bahan kimia baru dapat menimbulkan mutasi-aberasi jika sel-sel tubuhbersangkutan berkontak langsung dengannya; seringnya secara in vitro; bisa juga
karena dibawa darah ke jaringan yang sedang aktif bermitosis dan meiosis.
Mutasi dapat menimbulkan penyakit/kelainan yang diwariskan turun-temurun.
Aberasi sering menimbulkan penyakit berat, terutama kanker, atau menimbulkan
kelainan berat berupa cacat tubuh, atau menimbulkan berbagai penyakit/kelainan yang
kompleks: sindroma.
Penyakit/kelainan genetis dapat dikelompokkan kepada empat kategori menurut
penyebabnya:
1) Mutasi pada satu gen
2) Mutasi pada banyak gen
3) Aberasi
4) Diduga ada faktor genetis
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
13/28
B. Mutasi
Perubahan permanen pada basa nukleotida DNA. Yang penting kita ketahui
disini ada tujuh macam:
1. Pendimeran
2. Mutasi titik
3. Pergeseran
4. Penyelitan
5. Delesi
6. Mutasi tenang
7. Mutasi pematangan
1. PendimeranIni terjadi karena sinar uv (ultraviolet), mengenai kulit. Pirimidin peka akan
sinar gelombang pendek yang nonradioaktif ini. Basa T bersebelahan akan melepaskan
perpasangan dengan purin pasangan pada DNA double helix, lalul membentuk
pasangan sesama mereka, membentuk dimer T-T.
Akibatnya ada dua pihak: 1) perpasangan DNA yang double helix jadi goyah,
sehingga replikasi-transkripsi terhenti di tempat itu; 2) reparasi urutan nukleotida yang
salah (yang terjadi sesewaktu secara alamiah) tak jalan.
Jika ekspresi DNA berupa replikasi dan transkripsi terhenti pad satu bas, maka
untas DNA atau RNA baru yang terbentuk jadi pendek dan tidak akan berfungsi. Pada
penderita xeroderma pigmensusum, yang ditandai dengan pertumbuhan menganker
pada kulit wajah habis terpapar sinar matahari, dikira berkaitan dengan gagalnya
reparasi DNA yang mengalami dimer oleh pancaran sinar uv.
Kegagalan mereparasi DNA yang rusak ini disebabkan mutasi pada suatu gen
dan diturunkan secara resesif autosom.
2. Mutasi titik
Mutasi yang terjadi pada satu basa nukleotida (point mutation). Terjadi sering
karena bahan kimia mutagen. Dikenal ada tiga golongan mutagen yang menyebabkan
perubahan pada satu basa DNA:
1) Masuknya analog basa : 5-bromourasil; 2-aminopurin
2) Alkilasi basa: etil metan sulfonat (EMS)
3) Deaminasi basa: HNO2.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
14/28
Sebagai contoh 5-bromourasil. Zat ini adalah analog timin, sehingga ia
menempati kedudukan T pada DNA. Tetapi sifatnya seperti C. Karena itu waktu
replikasi ditentangnya bukan A yang terbentuk, tetapi G. Pada DNA double helix baru
yang terbentuk di tempat semula yang asalnya mengandung pasangan T-A, berubah
jadi C-G. Ini menyebabkan berubahnya kodogen, berarti kodon yang terbentuk pada
RNA pun berubah.
EMS melakukan alkilasi pada G, menyebabkan sifat basa ini berubah menjadi
seperti A. Berarti waktu replikasi ditentangnya bukan C yang terbentuk, tetapi T. Lalu
waktu transkripsi pun terjadi perubahan kodogen, disusul perubahan kodon.
HNO2 dapat menyebabkan deaminasi A, menjadi suatu senyawa baru yang
disebut hipoksantin (H*). Hipoksantin ini sifatnya jadi seperti guanine, karena itu waktu
replikasi basa pasangannya yang terbentuk bukan T, tetapi C.
Jika basa mutant itu terletak ada urutan pertama atau kedua tiga serangkai basa
kodon, maka mutasi titik dapat menimbulkan perubahan manifestasi gen.
Bahan kimia yang menyebabkan mutasi titik ini terungkap pada percobaan in
vitro. Apakah di alam bisa terjadi demikian, sulit ditentukan. Meskipun faktor
mutagennya belum tentu bahan kimia yang diambil contoh di sini. Namun jelas bahwa
banyak penyakit keturunan pada manusia yang disebabkan karena mutasi pada satu
gen, adalah tergolong mutasi titik.Hemoglobin mutasi titik
Banyak penyakit hemoglobinopati, seperti thalassemia, sickle cell anemia,
penyakit HbC, dan lain-lain yang pada dasarnya karena mutasi titik. Contohnya di
bawah ini ialah sickle cell anemi, suatu penyakit yang pada penderitanya eritrositnya
berbentuk sabit, karena kurang afinitas terhadap oksigen dan rapuh.
Pada orang normal eritrositnya mengandung HbA, sedang pada penderita sickle
cell anemia eritrositnya mengandung HbS yang membuatnya berbentuk sabit. HbA
memiliki 4 rantai globulin, terdiri dari dua rantai alpha dan dua rantai beta. Untai asam
amino no. 6 rantai beta normal terdiri dari asam glutamat. Sedangkan pada penderita
sabit untai no. 6 itu digantikan oleh valin. Ternyata ini disandi oleh tiga serangkai basa
kodon yang bersusun GAG. Pada penderita sabit kodon ini bersusunan GUG. Berarti
yang mutasi di sini ialah: A digantikan oleh T. Jika GAG menyandi asam glutamat,
maka GUG menyandi valin Hb penderita disebut HbS.
Perubahan pada satu nukleotida itu saja terbukti sudah dapat menimbulkan
hemoglobinopati yang parah. Penyakit ini umumnya terdapat pada bangsa Negro.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
15/28
Pergeseran
Mutasi pergeseran atau frameshift mutation, terjadi karena hilang atau
menyelitnya satu basa. Ini menyebabkan terjadinya pergeseran urutan basa pada suatu
utas DNA secara keseluruhan. Berarti kodogen berubah dan dengan demikian waktu
transkripsi semua kodon pun berubah mulai dari tempat basa yang hilang atau menyelit
itu. Jika kodon berubah, asam amino yang ditranslasi pun berubah. Bisa pada jenisnya,
bisa pada urutan untaiannya pada peptida.
Penyelitan
Penyelitan atau insersi dapat terjadi baik secara alamiah, maupun
eksperimental. Secara alamiah terjadi karena adanya fragmen DNA yang suka pindah,
yang disebut transposan. Secara eksperimental in vitro dapat dilakukan penyelitan satu
pasang basa dengan memberi kultur mutagen kimia seperti pigmen akridin. Pigmen ini
menyebabkan terjadinya penyelitan pasangan basa G-C di antara pasangan basa yang
ada. Ini juga menyebabkan pergeseran urutan basa, berarti terjadi pergeseran kodogen.
Delesi
Ini terjadi jika ada satu basa yang hilang. Di alam tidak jelas apa sebabnya. Ada
yang menduga karena infeksi virus atau radiasi sinar radioaktif. Secara eksperimental
delesi dapat dihasilkan, di antaranya dengan meradiasi jaringan kultur. Delesi itu ada
yang ringan, artinya yang hilang hanya satu basa atau satu kodogen saja. Ada pula yngberat yang hilang bisa beberapa kodogen. Delesi ini menimbulkan pergeseran urutan
basa, berarti kodogen berubah pula.
Mutasi tenung
Jika basa kodogen yang berubah terletak pada urutan ketiga pada tiga serangkai
basanya, dan meskipun basa ketiga kodonnya yang terbentuk pun berubah, namun
asam amino yang ditranslasi sering kali tidak berubah. Dengan demikian ekspresi gen
itu secara keseluruhan tidak berubah atau tidak jelas berubah. Inilah yang disebut
dengan mutasi tenang atau silent mutation.
Tabel 7.1. adalah translasi kodon. Di situ tampak bahwa satu macam asam
amino ditranslasi oleh beberapa kodon, yang berbeda hanya pada basa ketiga. Jika basa
pertama atau kedua yang berbeda (mutasi) maka sudah hampir pasti berubah pula
macam asam amino yang ditranslasi. Jika misalnya CGC bermutasi jadi CGG tak
tampak perubahan ekspresi gennya, karena kedua kodon sama-sama mentranslasi
Arginin.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
16/28
Tabel 1
Translasi Kodon
Basa ke-2
Basa ke-1 U C A G Basa ke-3
U UUU FeUUC FeUUA LeuUUG Leu
UCU SerUCC SerUCA SerUCG Ser
UAU TirUAC Tir
UAA TermUAG Term
UGU CisUGC Cis
UGA TermUGG Tri
UCAG
C CUU LeuCUC LeuCUA LeuCUG Leu
CCU ProCCC ProCCA ProCCG Pro
CAU HisCAC HisCAA GlnCAG Gln
CGU ArgCGC ArgCGA ArgCGG Arg
UCAG
A AUU IleAUC IleAUA Ile
AUG Awa
ACU TreACC TreACA TreACG Tre
AAU AsnAAC AsnAAA LlsAAG Lls
AGU SerAGC SerAGA ArgAGG Arg
UCAG
G GUU Val
GUC ValGUA ValGUG Inis
GCU Ala
GCC AlaGCA AlaGCG Ala
GAU Asp
GAC AspGAA GluGAG Glu
GGU Gli
GGC GliGGA GliGGG Gli
U
CAG
Keterangan:
Term = terminasi, translasi stopInis = inisiasi, mendorong dimulai translasiAwa = awal translasi, berupa Metionin (Met)
Mutasi pematangan
Ini adalah mutasi yang terjadi pada nukleotida yang terletak di perbatasan ekson
dan intron. Mutasi ini menyebabkan berubahnya ujung ekson, mungkin jadi lebih
panjang atau lebih pendek dari biasa. Jika lebih panjang, karena membawa bagian
ujung intron; jika lebih pendek, karena bagian ujungnya membawa ke intron. Karena
itu waktu proses pematangan RNAm (splicing), terbentuk penyambungan ekson-ekson
yang sedikit beda dari asal. Penyakit thalassemia terjadi disebabkan karena mutasi
pematangan ini.
Penyakit/kelainan karena muasi
1) Mutasi pada satu gen
Dibagi atas:a) Resesif autosom
b) Dominan autosom
c) Terangkai seks
Contoh resesif autosom: cystic fibrosis, phenylketonuria, peny, Tay-Sachs,
galactosemia, cystinuria, sickle cell anemia, thalassemia, peny. HbC, kidal,
polydactyly, syndactyly, nistagmus, albino, botak.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
17/28
Contoh dominan autosom: Huntingtons chorea, neurofibromatosis, myotonic
dystrophy, tuberous sclerosis, polyposis coli, peny. Polycystie, retinoblastoma, tuli,
otoseferosis, hypercholesterolemia, spherocytosis, dentinogenesis imperfect,
amelogenesis imperfect, diaphysial aclasia, thanotophoric dwarfism, osteogenesis
imperfect, asthma, sindrom marfan, chondroplasia, sindroma Ehlers-Danlos,
sumbing/langit celah, osteoporosis tarda, porphyria, dan thalassemia.
Contoh terangkai seks: muscular dystrophy, haemophilia, mental retardasi,
anophthalmia, myopia, buta malam, nystagmus, tuli, buta warna, anodontia, G6PD
deficiency, spastic paraplegia, atrofi optik, agammaglobulinemia.
2) Mutasi pada banyak gen
Disebabkan oleh mutasi pada banyak gen adalah seperti: pyloric stenosis,dislokasi tulang pinggang yang kongenital, hipertensi, inguinal hernia, scoliosis, spina
bifida, hydrocephaly, talipes equnovarus.
C. Aberasi
Aberasi adalah perubahan pada kromosom. Dibagi atas dua:
1) Aberasi numerik
2) Aberasi struktur
Aberasi numerik
Ini adalah perubahan pada jumlah suatu macam kromosom. Orang yang jumlah
setiap macam kromosomnya normal ditulis 2N (N = ploidy, jumlah macam kromosom)
atau diploid.
Aberasi numerik yang umum:
3N = triploidi
2N-1 = monosomi
2N-2 = nullosomi
2N+1 = trisomi
2N+2 = tetrasomi
Penderita sindroma Down (mongolisme) umumnya trisomi pada kromosom no.
21; maka rumus kariotipenya = 47,XX/XY, + 21. Penderita sindroma Turner memiliki
susunan monosomi pada gonosom X, sehingga rumus kariotipenya = 45,XO.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
18/28
Ada juga janin abortus yang N-nya rangkap tiga, ditulis 3N = triploidi. Kalau
N = 23, berarti jumlah kromosom abortus itu adalah 3x23 = 69. Selain pada abortus,
sesewaktu ditemukan juga susunan mosaik antara normal dan triploidi (46/69) pada
orang yang memiliki kelainan genitalia dan cacat fisik.
Ada juga yang melaporkan, meskipun jarang sekali, abortus yang tetraploidi
(4N), berarti jumlah kromosomnya ialah 4x23=92.
Contoh penyakit/kelainan lain karena aberasi numerik: interseks,
pseudohermaprodit, ambiguous genitalia eksterna, micropenis, clitoromegaly,
cryptorchidism atau hernia inguinalis, hypogonadism, gynecomastia, gonadial
dysgenesis, femiisasi testis, abortus habitualis, azoospermia, sindroma Turner,
sindroma Klinefelter, sindroma Edward, dan sindroma Patau.
Jika ada orang tua yang mosaik normal dan trisomi (46/47), meskipun orangtua
itu sehat dan normal, namun akan ada anak mereka nanti yang mendapat kelainan/cacat
jika populasi sel yang trisomi adalah dominan.
Aberasi kultur
Ini adalah perubahan pada badan satu atau beberapa kromosom. Faktor yang
menyebabkan terjadinya aberasi struktur disebut klastogen, berupa radiasi sinar
gelombang pendek, bahan kimia, atau virus.
Aberasi struktur dibagi atas:
1) Duplikasi
2) Delesi
3) Isokromosom
4) Inverse
5) Translokasi
Duplikasi
Bagian suatu kromosom double. Ini terjadi karena kromosom yang patah, lalu
patahan itu pindah melekat ke kromosom homolognya, yang biasanya terjadi waktu
profase dan prometafase meisois I. Duplikasi ada yang terjadi di bagian ujung, dan di
tengah lengan.
Aberasi struktur jenis ini biasanya tidak menimbulkan kelainan/cacat yang
menyolok.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
19/28
Delesi
Ada dua fragmen kromosom yang hilang. Seperti halnya dengan duplikasi, ini
pun terjadinya karena kromosom patah, lalu patahan itu pindah melekat ke kromosom
lain homolognya atau non-homolognya. Delesi bisa terjadi di bagian ujung lengan,
bisa pula di tengah. Dengan menggunakan teknik pemetaan daerah kromosom yang
delesi dapat dideteksi.
Kasus delesi jauh lebih sering ditemukan daripada duplikasi, dan sering pula
yang menimbulkan kelainan yang menyolok. Contoh adalah tumor Wilm, delesi pada
kromosom no. 11; dan retinoblastoma, delesi pada gen repressor bagi gen faktor tumbu
yang terletak pada kromosom no. 13.
Kromosom cincin dapat pula terbentuk karena delesi. Contohnya pada orang
ialah penderita mental terbelakang yang satu kromosom no. 5 mengalami delesi dan
berpilin membentuk cincin.
Isokromosom
Kedua lengan suatu kromosom homolog, karena berasal dari kekeliruan bidang
pembelahan sentromer waktu anaphase meiosis II. Secara normal pembelahan
sentromer jadi pada pasangan kromatid adalah lewat bidang yang sejajar dengan poros
kromosom, sekarang tegak lurus pada poros. Jadi terbentuk kromosom baru yang satu
memiliki lengan p-p, yang satu lagi memiliki lengan q-q.
Isokromosom lengan pendek sering tidak dapat bertahan waktu pembelahan
sel, sehingga hancur. Ditemukan juga pasien yang isokromosom pada gonosom
X: 46,X/iso-X. Isokromosom pada pasien ini terjadi pada lengan p gonosom X. Pasien
ini mirip penderita sindroma Turner, tetapi ditambah dengan radang chronic
lymphocytic pada tiroid.
Inversi
Karena berpilinnya kromosom waktu pembelahan maka terjadi inversi, yaitu
pembalikan letak bagian kromosom yang terpilih itu. Yang asalnya dekat ke sentromer
menjadi lebih jauh. Oleh pembalikan dapat terbentuk kromosom baru yang ukuran
lengannya bisa lebih panjang atau lebih pendek dari semula.
Dikenal dua macam inverse berdasarkan pada apakah pilinan melewati
sentromer atau tidak.
a) Inversi parasentrik, pembalikan tidak melewati sentromer, pada satu lengan saja;
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
20/28
b) Inversi perisentrik, pembalikan melewati sentromer, melibatkan kedua lengan.
Meskipun pada kromosom hasil inversi tak ada delesi gen, hanya letaknya yang
berubah, tetapi efeknya selalu ada. Pertama sekali, kromosom baru yang terbentuk
tidak akan dapat berpasangan lagi dengan bekas homolognya dulu. Kedua bisa terjadi
perpindahan urutanpromoteratau titik replikasi suatu gen, sehingga gen itu tidak dapat
lagi bertranskripsi atau replikasi. Bisa pula terjadi komposisi kromosom yang tak
seimbang dalam suatu jaringan atau embrio, sehingga tidak dapat melanjutnya
pertumbuhan, sehingga abortus atau dapat melanjutkan pertumbuhan, lalu lahir bayi
cacat. Ada pernah ditemukan bayi lahir cacat, karena inversi pada kromosom kelompok
C. Cacat yang diderita ialah berupa microcephaly, retardasi mental, dan hypertelorism.
Pernah pula dijumpai anak gadis yang inversi pada kromosom kelompok D. Haid tidak
lancar, ovarium tidak mengandung oosit, genetalia luar dan dalam kurang berkembang,
dan ada lipatan kulit di leher.
Pada tumbuhan dan hewan akibat inversi dikenal adanya position effect, yaitu
timbulnya warna mosaik pada daun dan mata.
Translokasi
Pindah berbalasan letak fragmen koromosom antara kromosom non-homolog.
Sesewaktu ada juga translokasi antara kromosom yang homolog, tapi jarang sekali
ditemukan, karena sulit dibedakan dengan crossing-over. Translokasi ini sering
menciptakan kromosom baru, yang satu lebih panjang dari yang lain, dan komposisi
gen-nya pun jadi berubah dari asal.
Ada dua macam translokasi:
1) Translokasi resiprok
2) Translokasi Robertson
Translokasi resiprok, jika hanya sebagian lengan yang saling pindah-melekat ke
kromosom lain. Translokasi Robertson adalah jika yang saling pindah-melekat itu
adalah seluruh sebelah lengan bersama sentromernya. Karena sentromer terbawa, maka
akan terbentuk fragmen baru yang tidak mengandung sentromer, disebut kromosom
esentrik. Sedangkan kromosom yang menerima pindahan yang membawa sentromer
kini jadi memiliki dua sentromer, disebut disentrik.
Kromosom disentrik sering ditemukan pada limfosit orang yang banyak terpapar
radiasi sinar radioaktif. Kromosom ini tak stabil, karena waktu pembelahan berperilaku
tak normal.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
21/28
Pada individu yang mengandung populasi sel mengandung translokasi, waktu
gametogenesis dapat terjadi pewarisan produk translokasi itu secara dua pihak:
1) Seimbang
2) Tak seimbang
Disebut suatu gamet mengandung translokasi seimbang, jika komponen kedua
kromosom yang mengalami trranslokasi hadir lengkap. Sebaliknya disebut tak
seimbang, jika komponennya tidak lengkap hadir pada suatu gamet. Tentulah embrio
atau individu baru yang terjadi dari situ akan mendapat manifestasi kelainan/cacat.
Sindroma Down biasanya trisomi krom. 21 (47,XX/XY +21). Ada juga karena
translokasi antara krom. 21 dan 13, atau dengan krom 18. Sering embrio yang
translokasi tidak bisa tumbuh lama dan digugurkan. Namun tak sedikit lahir hidup
mengandung mosaik antara normal dan translokasi. Ini biasanya mengidap berbagai
kelainan morfologi, seperti telinga rendah, micorgnathia, langit celah, umbilical hernia,
cryptorchidism, jari tangan ada yang kaku bengkok, lipatan kulit di leher, glaucoma,
myopia, kelainan jantung, dan mental terbelakang.
Penyakit yang diduga ada faktor genetis
Tidak jelas sifat pewarisannya, dan tidak jelas apakah itu karena mutasi atau
aberasi. Faktor lingkungan berperan besar untuk ekspresi genotype. Namun banyak
yang menganut anggapan, bahwa penyakit yang tergolong ke sini adalah disebabkanoleh mutasi pada banyak gen (multifaktor). Contohnya: gila schizophrenia, manic
depressive disorder, epilepsi (ayan), diabetes millitus, hypercholesterolemia, dan
atherosclerosis.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
22/28
BAB III
ANALISA KELAINAN/PENYAKIT GENETIS
A. Kegunaan:
1) Diagnosa prenatal untuk menetapkan apakah janin yang berpeluang mewarisi
kelainan genetis ada mendapat kelainan itu.
2) Menetapkan susunan gonosom dominan penderita kelainan genitalia.
3) Mengetahui apakah seorang ibu yang menderita abortus habitualis karena kelainan
susunan kromosom si ibu atau si suami atau keduanya.
4) Mengetahui apakah kelainan genetis yang diderita seseorang diwariskan dari
orangtua atau karena berasal dari paparan terhadap virus atau radiasi sinar
radioaktif secara insidentil.
5) Mengetahui apakah ada terjadi aberasi kromosom pada pegawai/pekerja industri,
reaktor, dan bagian radiologi rumah sakit, yang banyak menggunakan bahan
radioaktif.
6) Menetapkan bentuk pencegahan, penanggulangan, dan kalau mungkin pengobatan
bagi penderita kelainan genetis.
Diagnosa parental adalah untuk menyaring (screening) janin berkelainan/penyakit genetis berat. Kalau dari hasil diagnosa janin itu terbukti ada
mendapat kelainan tersebut, maka perlulah digugurkan. Pasien yang sejak lahir
memiliki kelainan genetalia atau ambiguous, dan orang dewasa yang azoospermia,
amenorrhoea, gynecomastia, dysgenesis gonad, atau bahkan yang mengalami
transseksualisasi, perlulah dianalisa kromosomnya, terutama perlu diketahui susunan
gonosom yang dominan dalam jaringan tubuhnya. Apakah ada mengandung gonosom
Y atau gen TDF atau tidak, untuk menetapkan bahwa orang itu secara biologis adalah
pria atau wanita. Hasil analisa genetis ini adalah untuk melengkapi hasilanalisa hormon
seksual dan biopsi gonad bagi seorang pasien, dalam upaya menanggulangi kelainan
yang diderita.
Jika seseorang anak sudah ditemukan mengidap kelainan bawaan, untuk bejaga-
jaga agar jangan ada lagi adiknya lahir mengidap kelainan.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
23/28
BAB IV
BIOLOGI DAN GENETIKA SEL KANKER
A. Biologi Sel Kanker
Sel kankermembelah diri terus tanpa kontrol, dan pada suatu ketika sel-sel itu
masuk peredaran darah dan mendiami jaringan lain (metastasis). Yang dimetastatisi
menurut penelitian mutakhir adalah menurut pola tertentu biasanya jenis jaringan yang
sama. Seperti polip selaput lendir usus bermetastasis membentuk karsinoma selaput
lendir hidung, dan retinoblastoma yang bermetastasis membentuk osteosarcoma dalam
tulang.
Sel kanker dapat membelah terus tanpa kontrol dan tanpa batas. Berarti sel
kanker tidak memiliki hal-hal berikut:
1) Adhesi
2) Pertautan
3) Contact inhibition
4) Khalon
Karena tak ada adhesi maka sel-sel kanker itu tidak membina populasi yang
kompak dan harmonis. Karena tak ada pertautan maka sitoskelet tidak bersusunanbenar. Transport zat terhambat. Dan tak bisa disebarkan merata antar sel sepopulasi.
Contact inhibition perlu untuk membatasi pertumbuhan dan mitosis sel. Jika sifat
ini tak ada maka sel akan membelah terus. Demikian pula halnya dengan khalon. Jika
zat ini tak ada maka sel membelah terus tanpa kontrol dan tanpa henti.
Secara umum sel kanker memiliki struktur dan komponen biokimia yang
berbeda dari sel normal. Kekentalan plasmlemanya beda. Komponen protein
plasmalema itu pun kurang dari normal. Sehingga sifat keantigenan berubah. Ini
menyebabkan sel kanker itu dianggap non self oleh tubuh dan timbul respons imun.
Reseptor pada plasmalema itu pun susut jumlahnya, sehingga kurang banyak berespons
terhadap sinyal kimia. Dari plasmalema sering pula merembes keluar enzim
intraselular, seperti protease. Berarti permeabilitas plasmalema itu rusak.
Selubung sel lebih banyak mengandung glikosaminoglikans daripada normal.
Pertautan antara sel sepopulasi tidak ada. Sitoskelet lebih sedikit dan letaknya tak
beraturan, disebabkan karena tak adanya desmosom yang jadi tempat berpaut sitoskelet
itu ke plasmalema.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
24/28
Plasmalema sel kanker memiliki banyak reseptor khusus untuk transferin, suatu
glikoprotein dalam plasma darah yang membawa besi. Karena itu zat ini banyak
ditransport ke dalam sitoplasma. Zat ini penting untuk pertumbuhan sel. Sel kanker pun
dapat mengeluarkan siderofor ke luar, yang dapat mengikat unsur besi secara langsung
dan ditransport ke dalam sitoplasma. Sel normal tidak memiliki siderofor.
Gap junction adalah untuk menyalurkan berbagai bahan dengan merata secara
horizontal dari sel ke sel pada suatu populasi sel yang normal. Terutama untuk
menyalurkan faktor pengontrol tumbuh dan aktivitas (transkripsi, sintesa protein,
transpor zat, dan lain-lain). Sel kanker tidak memiliki gap junction, karena itu tidak
mampu menyalurkan bahan itu dari sel ke sel, termasuk faktor pengontrol tumbuh tadi.
Bahan obat juga tidak bisa disalurkan dari sel ke sel di dalam massa kanker, karena itu
orang mendapat kesulitan untuk melakukan khemoterapi.
Kanker tumbuh dari satu sel normal asal yang menganker (mengalami
transformasi). Berarti secara genetis gumpalan atau massa sel kanker itu adalah klon
tunggal (monoclonal) sel. Setiap sel kanker membelah terus tanpa henti. Sel normal
akan berhenti membelah pada mitosis sekitar yang ke-40, lalu mati. Tetapi sel kanker
terus bermitosis dan imortal.
Sel jadi menganker dan mampu berbaik terus tanpa batas, tentunya bersumber
dari terjadinya perubahan pada materi genetis. Karena materi genetis itulah yangmengatur terjadinya pembelahan. Kalau terjadi pembelahan padanya, berarti terjadi
perubahan pada proses pembelahan. Jadi jelaslah, bahwa kanker adalah penyakit
genetis. Itu bukan berarti bahwa kanker diwariskan turun-temurun. Hanya beberapa
jenis kanker yang diwariskan menurut keluarga, tetapi umumnya munculnya pada
suatu individu adalah secara insidental.
Pada keluarga yang orangtuanya banyak terpapar kepada mutagen atau
aberagen, seperti pekerja tambang uranium, reaktor atom, industri yang menggunakan
peralatan bertenaga nuklir, dan pabrik kimia yang mengandung radioaktif, memang
telah terbukti lebih banyak anak mereka yang mendapat leukimia daripada keluarga
lain.
B. Genetika Sel Kanker
Sel normal jadi menganker diawali dengan terjadinya perubahan pada materi
genetis dalam inti. Materi genetis yang terinduksi membuat sel menganker disebut
c-one (cell-oncogen). Yaitu gen yang dapat membuat sel menganker. Dalam keadaan
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
25/28
normal c-one itu dikira bersifat pro-one (proto-oncogen), dalam status jinak, dan
berperan dalam aktivitas normal sel, terutama untuk menyandi protein faktor tumbuh,
protein reseptor faktor tumbuh, protein G, enzim polymerase, diferensiasi, dan
dediferensiasi. Ditaksir ada sekitar 2000 pro-one pada orang.
Jika sel menganker maka ia terus menerus melakukan sintesa protein faktor
tumbuh, protein G (reseptor pada plasmalema untuk mendorong messenger sekunder
cAMP merangsang DNA inti bereplikasi dan bermitosis terus), dan protein reseptor
faktor tumbuh pada plasmalema.
Pro-one akan berubah jadi onkegon (one) lewat beberapa proses, yang terpenting
di antaranya ialah:
1) Mutasi
2) Amplifikasi
3) Delesi
4) Translokasi
5) Insersi
Mutasi adalah perubahan urutan basa kodogen pro-one. Amplifikasi ialah
perbanyakan suatu fragmen kromatin (DNA) tanpa disertai dengan pembelahan sel.
Delesi dan transkolasi, adalah oberasi kromosom. Yang pertama menyebabkan
hilangnya sebagian kromatin; yang kedua menyebabkan saling pindah-melekatnyasebagian kromosom. Sedangkan insersi adalah menyelitnya urutan basa atau v-one
(v=virus) disamping DNA inang.
Kelima macam proses perubahan pro-one jadi one itu terjadi karena faktor
lingkungan tertentu.
Faktor lingkungan yang dapat mendorong pengankeran adalah:
a. Faktor luar:
1) Fisika: sinar gelombang pendek
2) Kimia (karsinogen): benzen, benzpiren, metilkholantren, residu pestisida-
herbisida, aflatoksin
3) Biolgoi, virus.
b. Faktor dalam:
Umur lanjut
Sinar gelombang pendek yang non-radiokatif, yaitu uv, menimbulkan perubahan
genetis pada jaringan kulit saja, karena daya tembusnya dangkal. Sinar gelombang
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
26/28
pendek yang radioaktif, yaitu sinar X, alpha, beta dan gamma, memiliki daya tembus
yang dalam, sehingga dapat mencapai jaringan alat dalam, termasuk gonad. Jika gond
terpapar kepada sinar radioaktif maka pro-one dalam gamet berubah jadi one.
Perubahan ini diwariskan kepada keturunan. Jika perubahan itu hanya terjadi pada
jaringan somatis, tidak akan diwariskan kepada keturunan, hanya menimbulkan efek
pada individu yang terpapar radasi saja.
Faktor kimia masuk jaringan ada karena kontak langsung dengan bahan itu,
seperti benzpiren dan metil kholantren yang menimbulkan kanker kulit. Ada pula yang
dibawa lewat makanan-minuman atau udara pernafasan, lalu dibawa darah ke jaringan
tertentu. Faktor kimia dapat menyebabkan mutasi.
Faktor biologi berupa virus masuk tubuh karena infeksi. Jika virus masuk sel, ia
terus ke dalam inti, dan materi genetisnya akan mendorong sel inang mensintesa
protein dan asam nukleat khusus untuk membentuk virus baru. Banyak genom virus
yang mengandung onkogen. Onkogen vurus itu disebut v-one (v=virus). Dikiran v-one
berasal dari sel kanker inang yang terintegrasi ke dalam genom virus ketika
menginfeksi sebelumnya. V-one ada counterpart-nya dalam sel tubuh manusia, karena
ia mendapatnya dari hewan/manusia juga sebelumnya. Counterpart-nya itu berarti
memiliki urutan basa nukleotida yang sama, disebut c-one (c = cell, counterpart).
Sebenarnya ini masih dalam status pro-one jika tidak kena infiltrasi v-one, atauterpapar kepada faktor fisika-kimia tertentu. Dengan hadirnya v-one itu maka sel akan
menghasilkan faktor tumbuh atau reseptornya pada plasmalema secara terus-menerus,
dan ini berakibat sel terdorong untuk membelah terus-menerus pula.
Virus dapat menimbulkan kanker bisa karena:
1) V-one berpasangan dengan c-one
2) V-one menyelit (insersi) di sebelah c-one
3) Promoter v-one saja menyelit di depan c-one
C-one pada orang sudah banyak yang diketahui, bahkan letaknya pada
kromosom pun telah banyak yang dapat dijajaki. Di bawah ini dicantumkan tabel
beberapa onkogen pada orang yang juga terdapat pada virus tertentu. Susunan
nukleotida v-one dan c-one untuk jenis kanker yang serupa agak berbeda-beda pada
komposisi intron dan eskonnya.
Virus yang menginduksi sel jadi menganker ada dari golongan berteras DNA,
ada pula dari golongan berteras RNA (retrovirus). Retrovirus memiliki enzim reverse
transcriptase (RNA-dependent DNA polymerase), yaitu dengan menggunakan RNA-
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
27/28
nya sebagai acuan untuk mendorong DNA sel inang mensintesa DNA komplementer
terhadap urutan basa RNA virus itu. Lalu RNA virus dan DNA inang komplemennya
itu (DNAc) berhibrid, terbentuk DNA double helix virus. Ini akan menyelit ke DNA
inang, dan melakukan transkripsi untuk kebutuhan perbiakan virus.
Tabel 2
Onkogen orang yang terinduksi virus
Dan letaknya pada kromosom
v-one Hewan Asal c-one Krom no. MacamKanker
v-ablv-bcrv-fes
v-mosv-mycv-rasv-sisv-src
mencit(?)
kucing
mencitayamtikuskeraayam
c-ablc-bcrc-fes
c-mosc-mycc-rasc-sisc-src
92215
88112220
leukemialeukemiasarkoma
sarkomaleukemiasarkomasarkomasarkoma
Sementara itu retrovirus itu dapat mendorong c-one jadi menganker. C-one akan
terbawa ke dalam RNA virus baru, terjadi transformasi virus, dan kalau menginfeksi
sel lain akan membuatnya jadi inductor kanker.
Yang termasuk retrovirus yang menginfeksi orang ialah seperti HTLV-I (human
T-cell) lukemia virus type I, yang menyebabkan lukemia dan lymphoma; dan HIV-1,
yakni menyebabkan AIDS dan sarcoma Kaposi.
Virus berteras DNA yang menyebabkan kanker misalnya dari golongan :
1) Papovavirus: menyebabkan kutil dan karsinoma serviks; 2) Herpesvirus: Hepatitis-B
virus yang menyebabkan kanker hati, dan 3) Adenovirus.
Faktor dalam penyebab kanker.
Selain faktor lingkungan luar, faktor lingkungan dalam berupa umur lanjut dapat
juga membuat sel menganker. Umur lanjut membuat aktivitas sel jadi banyak keliru,
terutama pada jaringan yang sel-selnya giat membelah. Ini dapat menimbulkan mutasi
pro-one jadi one, atau karena aberasi kromosom, one itu pindah ke dekat gen yang
dapat mendorongnya memproduksi faktor tumbuh atau reseptornya terus menerus.
Dalam sel normal sehari-hari sebetulnya ada gen reparator. Gen ini bertugas untuk
mereparasi atau memperbaiki setiap kekeliruan dalam replikasi atau transkripsi. Makin
lanjut umur, gen reparator ini makin susut jumlah atau kemampuannya, sehingga pro-
one pun tak dapat dihalangi untuk berubah jadi one.
-
8/14/2019 DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI DNA
28/28
C. Kanker Karena Amplifikasi dan Aberasi
1) Small cell carcinoma paru
Terjadi karena amplifikasi, yaitu perbanyakan suatu fragmen kromatin yang
mengandung c-myc. Fragmen yang beramplifikasi bergumpal dan membentuk
bintik-bintik tersebar di luar kromosom.
2) Lymphoma Burkitt
Disebabkan karena tranlokasi antara kromosom 8 dengan kromosom 2, 12 atau 14.
Lengan q krom 8 mengandung c-myc, sedangkan ketiga krom, belakangan pada
lengan q mereka ada mengandung gen Ig (imonoglubin). Dengan terjadinya
translokasi pada lengan q dua kelompok kromosom itu, maka c-myc jadi berlokasi
di sebelah Ig. Jadi c-myc bertindak sebagai promoter, membuat Ig jadi onkogenik.
3) Acute granulocytic leukemia
Ini berasal dari chronic granulecytic leukemia (chronic myelocytic leukemia,
CML), disebabkan terjadinya translokasi antara lengan q krom 9 dengan lengan q
krom 21. Dikira fragmen krom 9 yang pindah itu jauh lebih pendek daripada
fragmen krom 21 yang diterimanya, fragmen yang pindah ke krom 21 itu ada
mengandung gen c-myc. Setelah pindah ia berlokasi di sebelah gen-abl pada krom
21. Maka terbentuklah kromosom 21 yang besarnya hanya sekitar separuh dari
normal. Krom 21 hasil translokasi ini disebut krom Philadelphia.