Hubungan Polidaktili dengan Pewarisan Kelainan Genetik Autosomal

Dicky A/102013237, Selvi G/102013052, Jesita/102013138, Adriel J/102013381, Afifah N/102013448, Aqim M/102013531, Magdalena S/102013248, Marisa T/102013333, Roy N/102013078Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaJalan Terusan Arjuna Utara No. 6 Jakarta 11510Korespondensi: (021) 5669999 / email: humas@ukrida.ac.id

AbstrakPewarisan sifat yang terjadi pada manusia dikarenakan orang tua melengkapi anaknya dengan informasi yang terkode dalam gen. Gen adalah unit instruksi untuk menghasilkan atau mempengaruhi suatu sifat herediter tertentu. Gregor Mendel dikenal sebagai orang pertama yang memperkenalkan sistem sederhana untuk menganalisis sifat genetik. Lewat percobaan kacang ercis (Pisum sativum), ia mengajukan konsep mengenai segregasi (hukum segregasi/hukum Mendel I) dan hukum pengelompokan bebas (hukum Mendel II). Sayangnya, mutasi gen dapat mengakibatkan kelainan pewarisan sifat. Secara umum kelainan ini dikelompokan menjadi tiga teori: gannguan gen tunggal, gangguan multifaktorial, dan abnormalitas kromosom. Gangguan gen tunggal (mendelian) dapat dijelaskan dengan pola pewarisan menurut Mendel (autosomal dominan, autosomal resesif, terkait seks, atau terbatas seks). Polidaktili (kelebihan jumlah jari tangan) merupakan kelainan yang disebabkan oleh gen dominan pada autosom (autosomal dominan). Karena sifatnya yang autosomal dominan maka kelainan ini tidak dipengaruhi oleh jenis kelamin dan dapat terjadi pada semua lapisan generasi dengan presentase berkisar antara 50% hingga 100% penderita.Kata kunci: pewarisan sifat, gen, hukum Mendel, kelainan pewarisan sifat, polidaktiliAbstractInheritance of traits in humans because parents complement their children with information which encoded in genes. Genes are units of instructions to generate of influence a particular hereditary trait. Gregor Mendel is known as the first of intruduce a simple system for analyzing genetic traits. Through experiments peas (Pisum sativum), he proposed the concept of segregation (the law of segregation/Mendels first law) and law of indepedent assorment (Mendels second law). Unfortunately, gene mutations can cause inheritance abnormality. In general, these abnormalities are grouped into three categories: single-gene disorders (Mendelian) can be explained by Mendelian inheritance patterns (autosomal dominant, autosomal recessive, sex linked or sex limited). Polydactily (excess number of fingers) is a disorder caused by an autosomal dominant gene (autosomal dominant). Due to its, an autosomal dominant disorder not influenced by sex and can occur at all levels with prosetase generations ranges from 50% to 100% of patients.Keywords: inheritance, genes, Mendels laws, inheritance abnormality, polydactily

PendahuluanPenurunan sifat dari satu generasi ke generasi berikutnya adalah fakta jelas yang terjadi dalam kehidupan manusia. Misalnya saja seorang ayah yang menurunkan karakter warna hitam kepada anaknya, atau seorang ibu yang mewariskan rambut lurus hitam kepada anaknya. Pewarisan sifat yang terjadi pada manusia dikarenakan orangtua melengkapi anaknya dengan informasi yang terkode dalam gen.1 Teori pewarisan sifat pertama kali dikemukakan oleh Gregor Mendel, lewat dua hukum yang telah disusunnya yaitu Hukum Mendel I dan Hukum Mendel II. Pewarisan sifat bisa saja berbahaya dan dapat menjadi masalah serius ketika gen-gen yang diwariskan menyebabkan kelainan tertentu dan menimbulkan cacat bahkan kematian. Polidaktili merupakan salah satu kelainan pewarisan gen autosom dominan. Karena sifatnya yang autosomal dominan, maka kelainan ini tidak dipengaruhi oleh jenis kelamin dan dapat terjadi pada setiap generasi.Area penulisan makalah ini mengenai penjelasan akan hukum Mendel, materi hereditas serta bagaimana pewarisan sifat terjadi terutama yang menyebabkan kelainan. Tujuan dari makalah ini agar dapat menjelaskan kelainan pada hereditas khususnya polidaktili dan juga memahami hal-hal yang berhubungan dengan gen dan pewarisan sifat, yang juga berkaitan dengan hukum Mendel. Melalui makalah ini, diharapkan dapat meningkatkan pengetahuan masyarakat tentang pewarisan sifat yang dikarenakan oleh gen terutama pewarisan polidaktili.Pembahasan1. GenGen adalah unit hereditas dalam organisme hidup. Biasanya berada pada hamparan DNA yang kode untuk suatu jenis protein atau untuk sebuah rantai RNA yang memiliki fungsi dalam organisme.1 Semua makhluk hidup tergantung pada gen, karena mereka menentukan semua protein dan RNA rantai fungsional. Gen menyimpan informasi untuk membangun dan memelihara sel-sel suatu organisme dan lulus sifat genetik kepada keturunannya, meskipun beberapa organel (mitokondria misalnya) adalah mereplikasi diri dan tidak dikode oleh DNA organisme.1,22. KromosomKromosom adalah struktur dalaminti selyang terdiri dari DNA yang terikat dengan histon danproteinlain.Genterbuat dari DNA (meskipun sebagian dari urutan DNA bukan bagian dari gen apapun).3 Gen disusun sepanjang kromosom dalam urutan yang kontinu. Struktur protein kromosom memungkinkan untuk aktivasi selektif (gen ditranskripsi menjadi protein) atau inaktivasi (gen tidak diungkapkan), dan dengan demikian untuk ekspresi diferensial dari genom dalam jenisselyang berbeda dan ekspresi gen dalam urutan yang tepat selama perkembangan organisme atau pada berbagai kondisi metabolik.1,2Kromosom hadir dalam pasangan, yang diwarisi dari ibu (telur) dan yang lainnya dari ayah (sperma). Jadi, sel-sel somatik normal membawa dua versi gen (alela) yang biasanya sedikit berbeda dan disebut diploid, sedangkansel germinaldisebut haploid. Sel manusia normal mengandung 46 kromosom (22 pasang autosom dan 2 kromosom seks).13. DNAAsam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA merupakan sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.2 DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa dan basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri dari Adenina (A), Guanina (G), Sitosina (C) dan Timina (T).Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.1-3Hubungan Gen dan DNA secara substansi sesungguhnya gen merupakan sepenggal DNA yang diseliputi dan diikat oleh protein, serta berfungsi sebagai zarah penentu sifat organisme.3 Selain itu gen bersifat antara lain:1) Sebagai suatu materi tersendiri yang terdapat dalam kromosom.2) Mengandung informasi genetika sifat herediter.3) Mengatur perkembangan dan proses metabolism individu.4) Dapat menduplikasikan diri pada peristiwa pembelahan selHubungan Gen dan Kromosom adalah kromosom mengandung DNA. Total keseluruhan informasi genetik yang disimpan didalam kromosom disebut genom. Genom DNA tersusun atas gen-gen. satu gen mengandung satu unit informasi mengenai suatu sifat yang dapat diamati. Gen juga dianggap sebagai fragmen DNA didalam kromosom.2,3Hubungan Gen, Kromosom, dan DNA adalah bagian utama sebuah sel adalah nukleus, di dalam nukleus terdapat benang-benang halus yang disebut kromatin. Pada saat sel akan mulai membelah diri, benang-benang halus tersebut menebal, memendek dan mudah menyerab warna membentuk kromosom. Kromosom adalah struktur padat yang terdiri dari dua komponen molekul, yaitu DNA dan protein. Secara struktural perubahan DNA dan protein menjadi kromosom di awali pada saat profase. Molekul DNA akan berikatan dengan protein histon dan nonhiston membentuk sejumlah nukleosom. Unit-unit nukleosom bergabung memadat membentuk benang yang lebih padat dan terpilin menjadi lipatan-lipatan solenoid. Lipatan solenoid tersusun padat menjadi benang-benang kromatin. Benang-benang kromatin akan tersusun memadat membentuk lengan kromatin. Selanjutnya kromatin akan mengganda membentuk kromosom.34. Hukum MendelDalam sejarah perkembangan ilmu genetika, Gregor Mendel dikenal sebagai orang pertama yang memperkenalkan sistem sederhana untuk menganalisis sifat genetik suatu jasad hidup.4 Gregor Mendel lahir di Austria pada tahun 1822, dan kemudian menjadi seorang biarawan. Mendel diberi sebuah kebun kecil dimana dia mengadakan percobaan kacang ercis (Pisum sativum).5 Melalui eksperimen tersebut, Mendel kemudian mengajukan konsep mengenai segregasi (hukum segregasi) yang juga dikenal dengan hukum Mendel I dan Hukum Mendel II.Hukum Mendel I berbunyi: 2 anggota dari pasangan gen terpisah (segregasi) masing-masing ke dalam gamet, maka gamet membawa satu anggota dari pasangan gen, dan gamet yang lainnya membawa satu anggota dari pasangan gen yang lainnya. Pada intinya mengungkapkan bahwa dua alel yang mengatur sifat tertentu akan terpisah pada dua gamet yang berbeda. Apabila dijabarkan hukum ini mencakup beberapa hal yaitu:1. Variasi gen (alel yang berbeda) bertanggungjawab terhadap variasi sifat yang diwariskan. Sebagai contoh, gen yang mengatur warna bunga memiliki dua variasi, yakni gern warna ungu dan gen warna putih. Variasi gen inilah yang dinamakan alel. Kedua variasi gen tersebut menempati lokus yang bersesuaian pada pasangan kromosom homolog.1. Dua alel yang bertanggungjawab untuk satu karakter akan terpisah ketika gamet dihasilkan. Hal ini berhubungan dengan adanya pemisahan kromosom ketika gametogenesis. Setiap gamet akan menerima setengah kromosom, contohnya individu hasil persilangan yang mengandung satu alel warna bunga (ungu atau putih) dari induknya.1. Setiap karakter dari satu organisme mewarisi dua alel yang berasal dari induknya. Contohnya individu hasil persilangan yang kemungkinan akan menghasilkan bunga berwarna ungu dan putih akan mewarisi satu alel warna ungu dan satu alel warna putih.1. Apabila terdapat dua alel bebrbeda, salah satunya bersifat dominan dan yang lain bersifat resesif. Contohnya hasil perkawinan bunga berwarna ungu dan bunga berwarna putih banyak menghasilkan keturunan yang memiliki bunga berwarna ungu. Hal tersebut menunjukan bahwa alel warna ungu bersifat dominan sedangkan alel berwarna putih bersifat resesif.6

Gambar 1. Percobaan Mendel menggunakan kacang ercis6 Hukum Mendel I ini dibuktikan dengan percobaan persilangan monohibrid (persilangan dengan satu tanda beda). Melalui percobaan ini (gambar 1,2) dihasilkan beberapa kesimpulan, kesimpulan yang pertama: galur murni akan menampilkan sifat-sifat dominan (alel AA) maupun sifat resesif (alel aa). Bila disilangkan, F1 akan mempunyai kedua macam alel (Aa) tetapi menampakan sifat dominan (apabila dominan lengkap). Kesimpulan yang kedua mengatakan bahwa individu heterozigot (F1) menghasilkan gamet-gamet setengahnya mempunyai alel dominan A dan setengahnya lagi alel resesif a.7

Gambar 2. Prinsip Segregasi (Hukum Mendel I)6 Hukum Mendel IIatau Hukum Asortasi. Selain hanya mempunyai satu sifat beda, individu dapat mempunyaisifat beda lebih dari satu (lihat gambar 3). Persilangan 2 individu yang mempunyai2 sifat beda (dengan dua alel yang berbeda) disebut dengan persilangandihibrid. Misalnya: bentuk biji kacang kapri (bulat dan keriput),warna (kuning dan hijau), atau ukuran batang (tinggi dan pendek).Hukum MendelII dikenal sebagai Hukum Asortasi, hukum berpasanganatau penggabungan secara bebas (The Law of Independent Assortment of Genes). Hukum ini menyatakan bahwa setiap gen atau sifatberpasangan secara bebas dengan gen atau sifat lain.Pada persilangan antara tanaman kapri berbiji bulat warna kuninghomozigot (BBKK) dengan kapri berbiji keriput warna hijau (bbkk),akan menghasilkan 16 kombinasi genotip keturunan sebanyak 100%tanaman berbiji bulat dan berwarna kuning. Selanjutnya, apabilatanam an F1 tersebut disilangkan sesamanya (sama-sama F1), ternyatapada keturunan kedua (F2), hasilnya : 9/16 bulat kuning, 3/16 bulatkeriput, 3/16 keriput kunig, dan 1/16 keriput hijau atau rasio F2 = 9: 3 : 3 : 1.

Gambar 3. Prinsip hukum Mendel II65. Kelainan Pewarisan Sifat (Genetik)Kelainan dan penyakit genetic adalah penyimpangan dari sifat umum atau sifat rata-rata manusia, serta merupakan penyakit yang muncul karena tidak berfungsinya faktor-faktor genetic yang mengtur struktur dan fungsi fisiologi manusia.3,4Pewarisan Sifat Autosomal yang dimaksud dengan pewarisan sifatautosomaladalah sifat keturunan yang ditentukan oleh gen padaautosom. Gen ini ada yangdominandan ada yangresesif. Karena laki-laki dan perempuan mempunyai autosomyang sama, jadi sifat keturunan yang ditentukan oleh genautosomaldapat dijumpai pada keturunan laki-laki maupun perempuan.4PewarisanGen Autosomal Resesif adalah orang tua dari anak yang terinfeksi penyakit akibat kelainan gen resesif pada autosom, mungkin tidak menampakkan penyakit. Anak yang memiliki gejala kelainan menandakan adanya pewarisan gen resesif dari kedua orang tua. Karena kelainan resesif jarang ditemukan, seorang anak memiliki resiko yang lebih tinggi bila orang tua mereka memiliki hubungan saudara. Hal tersebut disebabkan seringnya individu individu yang memiliki hubungan saudara mewarisi gen yang sama dari nenek moyang mereka. 3,4Perkawinan yang sering terjadi pada pewarisan gen resesif padaautosomadalah perkawinan antara individu yang memilikigenotipe heterozigot(carier). Perkawinan tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.Tabel 1. Tabel persilangan pada pewarisangenresesifpadaautosom4Aa

AAAAa

AAAAa

Melalui tabel tersebut, dapat kita ketahui bahwa peluang memperoleh anak yang terinfeksi = aa = 25% dan peluang memperoleh anak yang normal = AA = Aa = 75%. Terlihat bahwa bila kedua orang tua merupakancarier,maka peluang seorang anak akan terinfeksi yaitu 25%. Namun, bila hanya salah satu orang tua saja yang membawa genresesif, anak tidak memiliki peluang untuk terinfeksi. Kondisi bila salah satu orang tua saja yang membawagenresesif, dapat dilihat pada Tabel 2.Tabel 2. Tabel persilangan pada pewarisanautosomresesif jika hanya salah satu yang membawa genresesif 4AA

aAaAa

aAaAa

Berdasarkan tabel, tidak terdapat peluang anak memilikigenotipeaa atau P(aa) = 0. Oleh karena itu, tidak terdapat peluang bagi anak untuk menderita penyakit akibatautosom resesifwalaupun salah satu orang tuanya adalah penderita.PewarisanGen Autosomal Dominan adalah mutasi satu gen dari satu pasang alel yang menghasilkan gambaran fenotip atau ciri yang berbeda.8 Dengan kata lain, hadirnya gen dominan dalam genotip menyebabkan adanya penampakan sifat. Salah satu gangguan autosomal dominan yang ringan adalah polidaktili.9 Penurunan autosom dominan memiliki beberapa kriteria. Mari kita lihat contoh persilangan yang melibatkan gen autosomal dominan dibawah ini: P :DD X dd P: Dd X dd(homozigot penderita) (normal) (heterozigot penderita) (normal)F1 : Dd=penderita (100%) F1: Dd = penderita (50%); dd = normal (50%) (heterozigot) (heterozigot) (heterozigot)

Dengan memlihat contoh persilangan diatas, maka kita bisa menyimpulkan kriteria dari pewarisan autosomal dominan antara lain: paling sedikit satu orangtua harus mempunyai ciri ini (kecuali mutasti baru), persilangan homozigot dengan normal menghasilkan semua keturunan yang menampakan ciri tersebut. Persilangan heterozigot dengan normal menghasilkan 50% keturunan dengan ciri tersebut, dan 50% dengan keadaan normal. Untuk menemukan kriteria lainnya mari kita melihat contoh berikut ini (lihat gambar 4):

Gambar 4. Silsilah Keluarga yang Menderita Kelainan Gen Autosomal Dominan10Dari contoh diatas, kita dapat menyimpulkan bahwa dalam pewarisan autosomal dominan, ditemukan kriteria lainnya yaitu frekuensi munculnya penderita tidak tergantung oleh jenis kelamin, pewarisan sifat tetap akan diwariskan sama banyaknya pada anak laki-laki maupun perempuan dan diketahui bahwa penurunan autosom dominan akan muncul pada setiap generasi (tidak ada selang generasi).96. Diagram silsilahDiagram silsilah (pedigree) dapat didefinisikan sebagai suatu diagram yang menunjukan hubungan kekerabatan dan riwayat medis dalam sebuah keluarga, yang disusun menggunakan simbol dan terminologi tertentu. Melalui pembuatan diagram silsilah, seorang ahli genetik dapat memprediksikan gen yang menyebabkan suatu kelainan genetik dan memberikan gambaran yang jelas pada suatu pasangan tentang beberapa hal yang perlu dilakukan untuk menghindari atau meminimalkan timbulnya resiko kelainan genetik pada keturunannya. Agar dapat membaca diagram silsilah, kita lihat dulu simbol-simbol yang lazim dalam diagram silsilah, yakni sebagai berikut.8

Gambar 5. Contoh Penurunan Polidaktili Oleh Autosomal DominanPada sifat autosomal dominan, sifat dibawa oleh suatu gen dominan yang terdapat pada autosom. Misal gen dominan tersebut adalah P, maka sifat akan nampak pada individu bergenotip PP dan Pp, sedangkan individu bergenotip aa tidak memiliki sifat tersebut. Dari peta silsilah itu (lihat gambar 5), kita dapat menduga bahwa pewarisan sifat berlangsung secara autosomal dominan. Mengapa demikian? pertama, sifat tersebut terjadi pada wanita dengan peluang sama besar; individu pemilik sifat (warna hitam) pasti berasal dari orang tua yang juga memiliki sifat tersebut. Dapat ditebak misal individu I-1 bergenotip Aa dan I-2 bergenotip aa, maka akan dihasilkan keturunan bergenotip Aa dan aa. Karena sifat yang muncul pada setiap individu bergenotip Aa, dapat disimpulkan bahwa sifat tersebut dibawa oleh gen autosomal dominan yakni gen A.87. Kelainan Autosom Dominan: PolidaktiliPolidaktiliadalah suatu kelainan yang diwariskan oleh genautosomaldominan P, sehingga orang mempunyai tambahan jari pada satu atau dua tangan dan atau pada kakinya. Yang umum dijumpai ialah terdapatnya jari tambahan pada satu atau kedua tangan. Tempat jari tambahan itu berbeda-beda, ada yang terdapat di dekat ibu jari dan ada pula yang terletak di dekat jari kelingking. Individu dengan gen homozigot dominan (PP) dan heterozigot (Pp) akan menderita polidaktili. Sementara itu, individu dengan gen homozigot resesif (pp) akan bersifat normal.8,11

Gambar 6. Penderita polidaktili, penyakit autosomal dominan12Ringkasan Penyebab umum mutasi genetis adalah perubahan dasar seperti salah penyocokan (miss match), salah pembacaan (mis pelling) atau salah penempatan dasar dari DNA sehingga terjadi miss match dan deletion. Kelainan yang menyebabkan jumlah jari tangan berlebih disebut dengan polidaktili. Polidaktili merupakan kelainan pewarisan sifat (kelainan gen) yang disebabkan oleh gen dominan pada autosom (autosomal dominan).Penurunan autosom dominan memiliki beberapa kriteria. Kriteria yang pertama mengatakan bahwa paling sedikit satu orangtua harus mempunyai ciri ini (polidaktili), kriteria berikutnya dapat dibuktikan melalui persilangan, jika gen dominan polidaktili dilambangkan P maka individu dengan gen homozigot dominan (PP) dan heterozigot (Pp) akan menderita polidaktili, perkawinan homozigot-normal menghasilkan semua keturunan yang memiliki ciri tersebut, perkawinan heterozigot-normal mengahasilkan 50% keturunan dengan ciri tersebut, sebagain besar individu yang menunjukkan ciri ini akan merupakan heterozigot, frekuensi munculnya penderita akan sama banyak pada kedua jenis kelamin (laki-laki maupun perempuan), kriteria penurunan autosom dominan adalah bahwa ciri tersebut akan muncul pada setiap generasi. Bedasarkan kasus yang telah di bahas dan kariteria yang telah disebutkan sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan bahwa kelebihan jari tangan (polidaktili) yang diderita Adit merupakan kelainan yang diturunkan oleh orangtuanya. Dengan demikian maka hipotesis yang ada dapat dibenarkan.

Daftar Pustaka1.Saefudin. Genetika. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia. 2007.2. Ethel S. Anatomi dan fisiologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran; 1995.h.61.3. Susan L, William D. Schaums Genetika. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2007.h.1.4. Yuwono T. Biologi molekular. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2010.h.41-2.5. Fried GH, Hademenos GJ. Schaums outlines: Biologi. Edisi 2. Jakarta: Penerbit Erlangga; 2011.h.105.6.Rochmah SN, Widayati S, Miah M. Biologi : SMA dan MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional; 2009.h. 282-5.7. Yunus R, Haryanto B, Abdi C. Teori Darwin dalam pandangan sains dan Islam. Jakarta: Penerbit Prestasi; 2006.h.71-2.8.Hull D, Johnston DI. Dasar-dasar pediatri. Edisi 3. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2008.h.19.9.Benson RC, Pernoll ML. Buku saku obstetri & ginekologi. Edisi 9. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h.64-5.10.Gambar Silsilah Polidaktili [gambar dari internet]. 1 April 2011 [diunduh tanggal 27 Januari 2014]. Diunduh dari http://masihtertulis.blogspot.com/2011_04_01_archive.html. 11. Aryulina D, Musliman C, Manaf S, Winarni EW. Biologi SMA dan MA untuk kelas XII. Jakarta: Esis; 2009.h.75.12.Gambar Polidaktili Salah Satu Kelainan Autosom Dominan [gambar dari internet]. 22 Juli 2013 [diunduh tanggal 27 Januari 2014]. Diunduh dari http://tre.docdat.com/docs/1130/index-41512.html.

1