Faktor Faktor Penyebab Kelainan

Genetik

Diporapdwijoyo Sinoputro

102011379

Fakultas Kedokteran Universitas Krida Wacana

diposino@yahoo.com

Kelompok E7

Pendahuluan:

Pada skenario pbl kali ini, kami diberikan kasus dimana seorang anak didiagnosa

menderita talasemia β dan sering harus mendapat transfusi darah karena kadar

hemoglobinnya menurun. Ibu anak tersebut bertanya kepada dokter tentang penyakit

talasemia tersebut. Dokter menerangkan bahwa penyakit talasemia adalah penyakit karena

kelainan pada gen. Dari skenario tersebut kelompok kami membuat beberapa sasaran

oembelajaran sesuai dengan pelajaran pada blok 4 yang sedang kami pelajari sekarang.

Pembahasan:

Pertama tama, apa itu penyakit talasemia? Talasemia adalah hemoglobinopati yang

disebabkan oleh mutasi di gen globin.Dua gen mengkode pembentukan globin α, dimana

keduanya terletak di kromosom 16. Dengan demikian , sebuah sel diploid normal memiliki

empat salinan gen globin α. Hanya satu gen yang mengkode globin β, terletak di kromosom

11. Dengan demikian, sebuah sel diploid normal memiliki dua salinan gen ini. Penurunan

produksi globin α menimbulkan talasemia α, dan penurunan produksi globin β menimbulkan

talasemia β.1.

Setelah kita mengetahui sekilas mengenai thalasemia, kita perlu mengetahui

bagaimana seseorang bisa terjangkit penyakit thalasemia? Penyakit talasemia β pada seorang

penderita talasemia β bisa disebabkan karena pewarisan sifat dari orang tuanya atau karena

kelainan pada gen globin dan juga bisa disebabkan karena berkurangnya atau

ketidakseimbangan dalam rantai protein globin alfa dan beta, yang diperlukan dalam

pembentukan hemoglobin.

Kelompok kami juga menyimpulkan bahwa mutasi gen yang menyebabkan talasemia

β tersebut memiliki hubungan yang erat dengan poses sinteis rotein,mutasi gen itu sendiri,

serta karena merupakan penyakit bawaan, maka ada hubungannya juga dengan hukum

pewarisan sifat oleh Mendel, atau yang lebih kita kenal dengan Hukum Mendel.

Sintesis protein

Secara kasar, sintesis protein terdiri dari 3 tahap, yaitu tahap replikasi, transkripsi dan

tahap translasi. Tpada tahap replikasi ini, DNA berfungsi sebagai bahan cetakan untuk

menghasilkan salinan DNA, sementara itu pada tahap transkripsi, DNA berfungsi sebagai

cetakan untuk mensintesis RNA, dan pada tahap translasi, RNA memberi informasi untuk

sintesis protein.

Berikut adalah langkah- langkah dalam sintesis protein secara jelas:2

1. Transkripsi

Pada tahap ini, rantai DNA terbuka dan salah satu rantai berfungsi sebagai pola untuk

produksi rantai mRNA.

- Untuk melakukan transkripsi ini, dibutuhkan RNA polimerase, yang bertugas

memasang basa basa baru, dan protein pengatur gen yang terikat pada rangkaian

basa khusus pada molekul DNAdan menentukan segmen yang harus disalin

- Segera setelah salinan mRNA lengkap, rantai dobel heliksDNA asli terbentuk

kembali dan melepas mRNA

- mRNA keluar dari nukleus melalui pori pori membran nukleus dan bergerak ke

sitoplasma.

Pesan yang tertulis pada mRNA berbentuk kode genetik. Setiap kata pada

kode terdiri dari tiga nukleotida yang berdekatan, atau triplet basa yang

membentuk kodon.

Triplet menentukan satu dari dua puluh jenis asam amino yang

lazimditemukan dalam protein.Misalnya, jika kodon berupa GAG maka kode

tersebut mewakili asam amino asam glutamat. ( nukleotida pasangan yang

terdapat dalam DNA adalah CTC)

Karena ada 4 jenis nukleotida, maka kemungkinan ada 43 atau 64, triplet

kodon, dan jenis asam amino yang dikodekan hanya ada 20.

Kode tersebut dikatakan berdegenerasi karena banyak asam amino

yang tersusun lebih dari satu kodonkode juga bersifat universal karena

kodon yang yang sama mengandung asam asam amino yang sama

pada seluruh mahluk hidup.

2. Translasi

Pada tahap ini terjadi sintesis protein berdasarkan translasi informasi rangkaian basa

yang ada dalam kodon mRNA. Translasi memerlukan keterlibatan tRNA dan rRNA.

- Molekul tRNA berukuran kecil, panjangnya hanya sekitar 70 sampai 90

nukleotida, dan berada dalam sitoplasma.

Setiap molekul tRNA berbentuk seperti daun semanggi tiga dimensi. Salah

satu ujung daun semanggi berisi antikodon, triplet basa nukleotida yang

merupakan pelengkap dari kodon mRNA.

Ujung lainnya berisi salah satu dari 20 jenis asam amino(ditemukan bebas

dalam sitoplasma), yang secara enzimatis telah terikat pada ikatan berenergi

tinggi (ATP).

- Molekul rRNA membentuk inti struktural ribosom. Kompleks yang terdiri dari

rRNA dan hampir 100 jenis protein. Ribosom berfungsi sebagai sisi biokimia

tempat molekultRNA berada untuk membaca pesan berbentuk kode pada mRNA.

3. Inisiasi pemasangan protein

- Satu ribosom memiliki satu sub-unit kecil dan satu sub-unit besar. Transkrip rantai

RNA yang baru, melekat pada sub-unit yang lebih kecil dan berada pada su atu

celah di antara sub-unit kecil dan sub-unit ribosom yang lebih besar.

- Antikodon dari molekul tRNA inisiator, membawa satu asam amino.Mengenali

dan berikatan dengan kodon pembuka pada mRNA untuk membentuk kompleks

inisiasi.

Kodon pembuka selalu AUG, yang merupakan kode asam amino metionin.

Molekul tRNA inisiator memiliki antikodon UAC dan membawa metionin.

Kompleks antikodon/kodon melekat pada titik yang tepat untuk memulai

rantai polipeptida.

Ikatan tersebut mengelompokkan basa – basa nukleotida ke dalam kerangka

pembacaan yang menentukan tempat dimulainya pembacaan triplet

nukleotida.

4. Pemanjangan rantai polipeptida

- Selain sisi pengikat mRNA, setiap subunit ribosom yang lebih besar memiliki dua

sisi pengait tRNA, dua sisi tersebut antara lain :

Sisi P untuk polipeptida, fungsinya untuk mengikat tRNA dengan rantai

polipeptida yag terus memanjang.

Sisi A untuk asam amino, fungsinya mengikat tRNA dengan asam amino

berikutnya yang akan ditambahkan ke dalam rantai.

- Molekul tRNA inisiator masuk dengan pas pada sisi P di subunit ribosom. Asam

amino pada molekul tersebut membentuk ujung depan rantai polipeptida.

- Jika inisiasi sudah selesai, maka tRNA kedua ( tRNA yang memiliki antikodon

yang sesuai untuk kodon pada mRNA) bergerak masuk ke sisi A. Asam amino

tRNA kedua dihubungkan pada asam amino pembuka oleh ikatan peptida.

- tRNA pada sisi P keluar dari ribosom dan menjauhi mRNA.Kemudian tRNA

melepas asam aminonya dan kembali bebas untuk mengikut asam amino lain.

- Saat ribosom menggerakan tiga nukleotida ke sisi kanan molekul mRNA, proses

yang disebut translokasi. tRna pada sisi A pembawa polipeptida yang sedang

memanjang, bergerak ke sisi P dan membiarkan sisi A terbuka untuk tRNA ketiga

yang akan datang

- tRNA dengan asam amino yang melekat padanya bergerak ke sisi A. Dengan

demikian satu kodon pada saat itu telah ditranslasikan yaitu dengan memakai

molekul tRNA yang tepat untuk menambahkan asam amino pada rantai

polipeptida.

- Setelah masing masing asam amino berkaitan dengan asam amino tetangga,tRNA

dibebaskan sehingga keluar ke sitoplasma dan menjalani siklus ulang, yaitu

menarik asam amino lain.

5. Terminasi

- Jika ribosom bergerak ke salah satu dari beberapa terminasi mRNA atau kodon

penghentian di sisi A, maka protein yang dilepas akan berikatan dengan kodon

penghentian untuk mengakhiri proses translasi.

- Rantai polipeptida kemudian dilepas dari ribosom.

- Protein yang dilepas bergerak menjauhi sisi A dan subunit ribosom memisah dan

bergerak ke dalam sitoplasma untuk melakukan siklus sintesis protein yang

berikutnya.

Jika kita mau menelaah leih dalam sintesis protein, sebenarnya tahap transkripsi dan tahap

elongasi masing masing memiliki tahapan di dalamnya, yaitu tahap inisiasi, elongasi, dan

tahap terminasi. Untuk lebih jelasnya, saya akan menyajikan gambar.

1. Transkripsi:3.

2. Translasi:3

Penjelasan:

1. Inisiasi: Subunit kecil ribosom menempel pada kodon AUG

2. Met-tRNA terikat pada kodon AUG di sisi P

3. Elongasi:tRNA untuk kodon kedua terikat pada ribosom di sisi A

4. Ikatan antara met-tRNA dan metionin terputus, met-tRNA meninggalkan sisi P,

ribosom bergerak ke kanan membawa tRNA yang akan menerjemahkan berikutnya di

sisi A

5. Terminasi: Ribosom mencapai kodon UAG. Rantai polipeptida dilepaskan

6. Subunit ribosom terpisah kembali

Mutasi

Mutasi adalah perunahan materi genetik yang dapat diwariskan dan memunculkan

bentuk bentuk alternatif genn apapun. Bentuk bentuk alternatif itu disebut alel. Secara garis

besar, diketahui terdapat dua macam mutasi, yaitu mutasi yang mempengaruhi gen, dan

mutasi yang mempengaruhi keseluruhan kromosom (penyimpangan kromosomonal)4.

Mutasi Gen

Mutasi gen merupakan perubahan yang terjadi pada nukleotida DNA yang membawa

pesansuatu gen tertentu. Pada dasarnya, mutasi gen disebut juga dengan mutasi titik. Mutasi

titik merupakan perubahan kimiawi pada satu atau beberapa pasangan basa dalam satu gen

tunggal.

1. Jika mutasi titik terjadi pada gamet atau pada sel yang menghasilkan gamet, mutasi ini

dapat diteruskan pada keturunan dan pada generasi generasi selanjutnya dalam

keturunannya. Contoh dalam kasus kali ini adalah anemia sel sabit, yang merupajan

akibat dari mutasi pada pasangan basa tunggal di dalam gen yang mengkode salah

satu polipeptida hemoglobin. Perubahan satu nukleotida dalam rantai cetakan DNA

mengakibatkan produksi protein yang abnormal.5.

Setelah kita mengetahui apa itu mutasi gen atau mutasi titik, mari kita telaah lebih

lanjut mengenai jenis jenisnya. Mutasi titik bisa terjadi karena adanya substitusi basa pada

gen yang mengkode suatu polipeptida sehingga bisa terjadi mutasi missense, nonsense,

ataupun bisu.

1. Mutasi missense6.

Merupakan jenis mutasi yang paling umum terjadi yang melibatkan substitusi

pasangan basa di dalam gen yang mengubah suatu kodon, akan tetapi kodon baru

masih berarti dalam arti bahwa kodon tersebut masih mengkode suatu asam amino.

2. Mutasi nonsense (tanpa arti)6

Merupakan jenis mutasi yang mengubah suatu kodon asam amino menjadi salah satu

dari tiga kodon stopyang menghasilkan suatu protein yang lebih pendek dan

umumnya tidak fungsional.

3. Mutasi bisu atau silent6

Merupakan jenis mutasi dimana mutasi tersebut tidak mempengaruhi urutan asam

amino protein. Misalnya, perubahan kodon dari CGA menjadi CGG tidak

mempengaruhi protein karena kedua kodon ini menentukan arginim.

Mutasi kromosom

Mutasi kromosom adalah mutasi yang mempengaruhi beberapa gen, sehingga mutasi

kromosom berakibat lebih nyata pada fenotip atau penampakan individu dibanding dengan

mutasi gen. Peristiwa mutasi kromosom ini bisa dibagi menjadi dua, antara lain perubahan

struktur kromosom, dan perubahan jumlah kromosom. 7.

1. Perubahan struktur kromosom8.

- Delesi kromosom

Delesi merupakan peristiwa hilangnya satu segmen kromosom karena patah.

Mutasi yang terjadi menyebabkan sebagian segmen dari kromosom hilang pada

saat pembelahan sel. Dengan demikian, kromosom akan kehilangan beberapa gen

yang mungkin penting dalam sel tersebut.

- Duplikasi kromosom

Duplikasi terjadi ketika terdapat bagian kromosom yang diulangi dan identik pada

bagian lain segmen tersebut. Duplikasi bisa terjadi akibat terjadinya pindah silang.

Caranya adalah suatu segmen kromosom berpindah ke bagian lain kromosom

komolognya. Pada kejadian duplikasi ini terjadi delesi pada kromosom yang

kehilangan segmennya.

- Translokasi kromosom

Translokasi merupakan mutasi yang disebabkan oleh pemindahan fragmen

kromosom dari satu kromosom ke kromosom yang lainnya. Keseimbangan gen

masih tetap terjaga dalam arti tidak akan ada gen yang hilang atau bertambah.

- Inversi kromosom

Inversi merupakan perubahan arah dari segmen kromosom. Hal ini dapat terjadi

apabila sebuah kromosom yang telah mengalami kerusakan, kemudian bergabung

kembali ke tempat asalnya hanya dalam arah yang berlawanan. Inversi sendiri

terbagi lagi menjadi dua, yaitu inversi parasentris dan inversi perisentris.

- Katenasi kromosom

Katenasi kromosom merupakan mutasi kromosom yang terjadi apabila suatu

kromosom homolog yang ujung ujungnya berdekatan sehingga membentuk

lingkaran.

2. Perubahan jumlah kromosom 9.

Perubahan jumlah kromosom sendiri dibagi lagi menjadi dua, yaitu perubahan yang

meliputi:

- Perubahan yang meliputi seluruh set kromosom (euploidi):

Monoploidi : Masing masing kromosom terdapat dalam jumlah yang

tunggal.

Triploidi: terdiri atas tiga perangkat kromosom dalam sel somatiknya.

Umumnya individu yang triploid bersifat steril.

Tetraploidi : terdiri atas empat perangkat kromosom dalam sel

somatiknya

Poliploidi : suatu istilah yang menandakan suatu perangkat kromosom

yang lebih dari 2nm Peristiwa ini umumnya ditemukan pada tanaman.

- Perubahan yang meliputi satu atau beberapa kromosom dalam satu perangkat,

disebut juga aneuploidi, antara lain:

Nullisomik : Hilangnya dua kromosom sejenis dalam satu perangkat

kromosom. Biasanya individu yang mengalami peristiwa ini kemungkinan

hidupnya kecil.

Monosomik: hilangnya satu buah kromosom dalam satu perangkat

kromosom. Contohnya adalah sindrom Turner

Trisomik : Bertambahnya satu buah kromosom dalam satu perangkat

kromosom. Contohnya adalah sindrom Klinefelter.

Tetrasomik : Bertambahnya dua kromosom sejenis dalam perangkat

kromosom suatu individu sehingga terdapat 4 buah kromosom untuk

nomor kromosom tertentu.

Hukum pewarisan mendel.

Gregor Johann Mendel lahirdi Austria pada tanggal , 20 Juli 1822 , dan  meninggal di

Brno, pada tanggal 6 Januari 1884 pada umur 61 tahun. Mendel telah diberi gelar sebagai

Bapak Genetika. Mendel sendiri dalam kesehariannya adalah seorang rahib Katolik yang

juga mengajar di sekolah. Rasa ingin tahunya yang tinggi menuntun dia melakukan pekerjaan

persilangan dan pemurnian tanaman ercis. Ia memilih tanaman ercis karena mudah diamati,

dan cepat tumbuhnya. Melalui percobaannya ini ia menyimpulkan sejumlah aturan ('hukum')

mengenai pewarisan sifat yang dikenal dengan nama Hukum Pewarisan Mendel. Hukum

Mendel sendiri ada 2, yaitu Hukum Mendel 1, dan Hukum Mendel 2.10.

Hukum Mendel 111.

Hukum Mendel 1 merupakan hukum tentang pewarisan sifat. Hukum Mendel 1

dikenal juga dengan “Segregation of Alletic Genes”, yang artinya hukum segregasi atau

pemisahan secara bebas. Hukum 1 Mendel adalah hukum mengenai pembentukan gamet

dengan satu sifat beda (monohibrid). Hukum ini mengungkapkan bahwa dua alel yang

mengatur sifat tertentu akan terpisah pada dua gamet yang berbeda.

Jika terdapat dua alel yang berbeda, maka salah satunya dapat bersifat dominan, dan

yang lainnya bersifat resesif. Contohnya adalah jika ada bunga merah dan bunga putih

disilangkan, dan jika keturunannya memiliki warna merah, maka alel warna merah dominan

terhadap warna putih. Hukum 1 Mendel dapat kita buktikan dengan melakukan penyilangan

monohibrid atau persilangan yang hanya menggunakan satu macam gen yang berbeda.

Contoh penyilangan monohibrid:

Contoh yang akan saya berikan adalah penyilangan antara kapri batang tinggi dengan kapri

batang pendek berikut: TT (tinggi) dan tt (pendek)

Parental (P1): TT >< tt

Gamet : T t

F1 : Tt (tinggi)

P2 : F1 >< F1

Tt >< Tt

Gamet : T t

T t

Jika disilangkan F1 >< F1, dapat kita ketahui bahwa sifat batang tinggi (T) dominant

terhadap batang pendek (t).

Jadi, pada persilangan monohybrid, perbandingan monohybrid = 3:1, dan perbandingan

genotip = 1:2:1

Namun, pada hasil tertentu, terdapat gen sealel yang tidak dominan terhadap gen

lainnya. Keadaan ini disebut juga sebagai keadaan dominan tidak penuh. Pada dominan tidak

penuh, individu yang heterozigot memiliki fenotipe pencampuran dari kedua sifat gen sealel.

Sifat ini disebut juga Intermediet.

Contoh penyilangan Intermediet:

Persilangan monohibrid antara tanaman bunga Mirabilis jalapa merah galur murni (MM)

dengan Mirabilis jalapa putih galur murni (mm) sebagai berikut:

P1: MM >< mm

Gamet: M m

F1: Mm

P2: Mm >< Mm

Gamet: M,m M,m

F2: jika disilangkan rasio fenotip nya

Merah : merah jambu : putih

1 : 2 : 1

Rasio genotip nya:

MM : Mm : mm

1 : 2 : 1

Hukum 2 Mendel9-11

Hukum 2 Mendel merupakan hukum pengelompokan gen secara bebas, atau disebut

juga hukum pengelompokan gamet secara bebas pada fertilisasi dalam persilangan dengan

dua sifat yang berbeda / dihibrid. Hukum 2 Mendel juga mengungkapkan bahwa setiap

pasang alel terpisah secara bebas pada setiap gamet. Hukum 2 Mendel ini berlaku ketika

terjadi proses pembentukan gamet.

Contoh Penyilangan dihibrid:

Pada tanaman kacang ercis yang bulat kuning (BBKK) dan keriput hijau (bbkk)

P1: BBKK >< bbkk

F1: BbKk (Bulat kuning)

Gamet:

Jantan: BK,Bk,bK,bk

Betina: BK,Bk,bK,bk

Jadi, jika disilangkan kembali:

BK Bk bK bk

BK 1.BBKK 5.BBKk 9.BbKK 13.BbKk

Bk 2.BBKk 6.BBkk 10.BbkK 14.Bbkk

bK 3.BbKK 7.BbKk 11.bbKK 15.bbKk

bk 4.BbKk 8.Bbkk 12.bbKk 16.bbkk

1. Bulat kuning

2. Bulat kuning

3. Bulat kuning

4. Bulat kuning

5. Bulat kuning

6. Bulat hijau

7. Bulat kuning

8. Bulat hijau

9. Bulat kuning

10. Bulat kuning

11. Keriput kuning

12. Keriput kuning

13. Bulat kuning

14. Bulat hijau

15. Keriput kuning

16. Keriput hijau

Berdasarkan penyilangan dihibrid diatas, maka Mendel membuat postulat yang dikenal

dengan Hukum Mendel 2, atau Hukum Pemisahan Bebas, sebagai berikut: “Pada persilangan

dengan dua sifat beda atau lebih, maka sifat yang sepasang tidak tergantung dengan sifat

pasangannya.”

Kesimpulan:

Hipotesis kelompok kami, yaitu kelainan gen globin pada talasemia β yang dapat

disebabkan oleh pewarisan dan mutasi gen diterima. Karena setelah pembahasan yang ada di

atas, memang hal hal tersebut berhubungan.

Daftar Pustaka:

1. Marks DB,Smith CM .Biokimia kedokteran dasar: pendekatan klinis

Jakarta: Penerbit EGC;2000.p. 232

2. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta:EGC;2003. P.52-4

3. Karmana O. Cerdas belajar biologi. Jakarta: PT. Grafindo Media

Pratama; 2007.p. 89-91

4. Stansfield WD, Colome JS. Schaum’s easy outlines: biologi

molekular .Penerbit Erlangga; 2006.p.61-3

5. Aryulina D. Biologi jilid 3. Penerbit Erlangga; 2006.p.197-9

6. Campbell, Reese. Campbell: biology.8th ed.Jakarta: Erlangga ; 2008

7. Susilowarno G. Biologi. Jakarta: PT Grasindo;2007.p. 170-4

8. Ferdinand F, Areibowo M. Praktis belajar biologi. Jakarta : PT. Grafindo

Media Pratama; 2007.p. 111-9

9. Santoso B. Biologi. Jakarta: Interplus;2007.P. 133-4

10.Gorp LV, Ciccone TR,Edwards R. gregor mendel: genetics pioneer.

Compass Point Books;2008

11.Abdurahman D. Biologi kelompok pertanian. Bandung: Penerbit

Grafindo Media Pratama;2008. p.22-7