A.DEFINISI
Genetika adalah ilmu yang mempelajari tentang apa yang diturunkan dari suatu generasi ke generasi berikutnya dan bagaimana cara pewarisan/penurunan tersebut. Ilmu ini mempelajari pewarisan sifat (Inggris:trait) yang dimiliki satu individu ke individu lainnya. Istilah lain untuk ilmu ini adalah hereditas dan ilmu pewarisan. Secara umum, genetika berusaha menjelaskan material apa saja yang membawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik), bagaimana informasi itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan bagaimana informasi itu ditransmisikan dari satu individu ke individu yang lain (pewarisan genetik).
Anjing selalu beranak anjing, begitu juga kucing beranak kucing, tidak mungkin anak-anaknya anjing. Diantara mereka (keturunan = "offspring") satu sama lain ada bedanya dalam beberapa hal, tetapi tetap tidak berbeda berapa jauh dengan sifat sifat yang dipunyai induknya. Orang-orang Yunani purba pun telah memahami bahwasannya orang tua yang bermata biru 8 (blue eyed parents) memiliki anak yang juga bermata biru. Juga mereka ketahui penurunan mengenai sifat kelainan mata dan kebutaan pada generasi-generasi berikutnya itulah yang dikenal dengan istilah "inheritance"atau "heredity" (keturunan).
Sifat hereditas ini dapat diekspresikan (jadi terlihat oleh mata) atau dapat pula "tersembunyi" (tidak terlihat oleh mata), yang selalu didapat atau diturunkan dari nenek moyangnya. Termasuk dalam hal ini sifat-sifat fisis, faali, psikis, maupun instinct terutama sekali pada hewan tingkat tinggi dan manusia.
Perbedaan perbedaan yang ada diantara individu-indivdu dari satu spesies disebut sebagai variasi. Yang dikenal ada dua macam, yaitu :
o Variasi somatik ( badaniah) atau variasi lingkungan. Umpamanya : makanan, temperatur dan faktor-faktor luar lainnya.
o Variasi garminalis atau variasi hereditas pada offspring tertentu.
Genetika mempelajari hal-hal diatas yakni mengenai perbedaan-perbedaan maupun persamaan-persamaan oleh factor herediter dengan lingkungan. Hal ini dituliskan dalam rumus berikut :
Dimana :
P = Phenotypus ( sifat individu yang dapat terlihat oleh mata)
G = Genotypus ( sifat herediter individu yang dibawa oleh gen-gen yang merupakan dasar genetikanya).
E = Environment ( faktor lingkungan)
B.GENETIKA DAN BIOLOGI
Genetika merupakan cabang tersendiri dari biologi, karena mempelajari baik hewan/manusia maupun tumbuh-tumbuhan, khusus hal genetiknya."khusus " genetiknya tidak berarti genetika lepas dari ilmu ilmu lainnya. Justru genetika ini banyak membantu dalam lapangan agricultural (pertanian dan peternakan) yakni menyempurnakan bentuk, hasil panen/produksi, resistensi terhadap penyakit dan lain-lain.
Genetika juga banyak membantu dalam mempelajari evolusi, embriologi, sitologi, bioseluler, faali dan lain-lain. Jadi bila hendak mempelajari Zoologi atau Botani, malahan juga kadang-kadang diperlukan pengetahuan dasar lainnya : kimia, biokimia, fisika dan statistika. Hal ini disebabkan dalam genetika ini banyak sekali dipelajari segala sifat multi disipliner.
C. CABANG GENETIKA
Kemajuan genetika telah sedemikian pesatnya, sehingga telah ada cabang-cabang dari genetika yang mempelajari hal-hal yang lebih sempit tetapi lebih mendalam (spesialisasi) dari salah satu bagian genetika. Genetika berkembang baik sebagai ilmu murni maupun ilmu terapan. Cabang-cabang ilmu ini terbentuk terutama sebagai akibat pendalaman terhadap suatu aspek tertentu dari objek kajiannya.
Cabang-cabang murni genetika :
a. Genetika perkembangan mempelajari cara gen mengontrol perkembangan embrio.
b. Genetika molecular berkaitan dengan pembentukan gen secara kimia.
c. Genetika perilaku melibatkan interaksi antara komponen hereditas dan komponen lingkungan dalam perilaku manusia. Misalnya , cabang ilmu ini mempelajari kontribusi genetik dan lingkungan terhadap aspek perilaku seperti kepribadian, intelegensia, penyakit jiwa atau peran seksual.
d. Sitogenetika berkaitan dengan peran gen dan kromosom dalam aktivitas seluler.
e. Genetika biokimia
f. Genetika faali
g. Genetika populasi mempelajari prinsip-prinsip genetic yang dapat mempengaruhi keseluruhan populasi organisme.
Cabang-cabang terapan genetika :
1. Genetika kedokteran merupakan ilmu yang mempelajari kemungkinan faktor genetika yang mempengaruhi kejadian dari suatu faktor patologis.
2. Ilmu pemuliaan
3. Rekayasa genetika digunakan untuk menguraikan pengenalan akan criteria pilihan dan rancangan menusia ke dalam suatu konstruksi dan kombinasi gen.
D. SEJARAH PERKEMBANGAN GENETIKA
Genetika ini telah lama dikenal manusia, misal oleh orang Yunani Purba . Di Mesir dan Syria sejak lama telah dilakukan percobaan guna mencari hasil panen/produksi tanaman, yang lebih baik (yakni dengan cara "selection"). Di Mesir dilakukan seleksi untuk mencari bibit/benih gandum dan di Syria terhadap bibit kurma. Dasar percobaan mereka masih lemah, karena sifat keilmiahannya belum tampak. Mereka belum mengetahui sifat herediter yang menurun ke generasi berikutnya. Walaupun demikian bahwa dasar pemikiran mereka adalah benar dalam ilmu Genetika, dibuktikan pertama kali oleh Johannsen (Botanist Denmark), yakni dengan melihat hasil panen penanaman biji kacang-kacangan.
Gagasan tentang hereditas (pewarisan) dapat ditelusur kembali sampai 6000 tahun yang lalu dari batu bertulis di Chaldea, yang melukiskan silsilah pewarisan sifat-sifat pada bulu kuda. Mengenai hereditas pada manusia, disebutkan adanya penyakit darah hemofili di dalam Talmud kira-kira 1500 tahun yang lalu. Walaupun ada catatan sejarah yang menarik ini, dasar mengenai konsepsi (pembuahan) dan keterangan mengenai pewarisan sebagian besar tetap bersifat spekulatif, sampai waktu yang relatif lama. Di dalam kenyataan, masyarakat primitif masih memandang bahwa hubungan kelamin tidak ada hubungannya sama sekali dengan terjadinya kehamilan dan kelahiran.
Pada abad ketiga sebelum masehi, Aristoteles mengatakan bahwa semen (benih) laki-laki berasal dari darah dan mempunyai kemampuan memberi kehidupan pada embrio yang terbentuk di dalam rahim, dengan cara penggumpalan darah menstruasi. Pandangan ini diterima umum selama hampir 2000 tahun sampai pada abad ketujuh belas, saat William Harvey, yang memperoleh kemashuran berkat penyelidikannya pada peredaran darah, menunjukkan bahwa pada rusa yang dibunuh pada berbagai waktu setelah kawin, tidak pernah ditemukan adanya penggumpalan darah menstruasi, tetapi terdapat embrio kecil yang secara bertahap bertambah besar dan kompleks selama seluruh periode kehamilan.
Bahwa persatuan antara sel telur dengan spermatozoon merupakan dasar penting untuk konsepsi, pertama kali diterangkan oleh Reigner de Graaf, seorang sarjana Belanda. Pada akhir abad ketujuh belas ia melukiskan adanya tonjolan-tonjolan kecil pada ovarium (indung telur) mammalia. Tonjolan tadi, yang sekarang disebut folikel de Graaf, berisi sel telur yang belum dibuahi atau ovum. Untuk pertama kali dilontarkan gagasan bahwa spermatozoon sendiri bukan merupakan satu-satunya alat hereditas yang dengan demikian menerangkan mengapa orang tua, baik ibu atau ayah, keduanya mewariskan sifat-sifatnya kepada anak-anaknya. Walaupun demikian, baru setelah bertahun-tahun konsep ini diterima secara umum.
Pierre Louis Moreau de Maupertuis dilahirkan di perancis pada tahun 1698. Lewat penyelidikan yang mengagumkan terhadapnya yang dilakukan oleh profesor Bentley Glass. Kita mendapatkan gambaran mengenai seorang naturalis dengan pandangan jauh ke depan pada masa itu. Ia mempelajari sifat-sifat tertentu pada manusia yang diwariskan, misalnya ada jari berlebih (polidaktilio) dan kekurangan pigmentasi pada rambut dan kulit (albinesme=bulai), dan dari studi silsilah keluarga ditunjukkan bahwa kedua kelainan tadi diwariskan dengan cara yang berbeda. Ia sangat percaya bahwa kedua orang tua mempunyai sumbangan yang sama untuk menentukan sifat anaknya, dan ia memberikan bukti eksperimental tentang hal ini dengan percobaan perkawinan pada binatang. Konsepnya tentang dasar struktural hereditas merupakan sesuatu yang baru, dan dalam beberapa hal mirip dengan gagasan Mendel yang dirumuskan hampir 100 tahun kemudian. Maupertuis mengajukan adanya partikel hereditas; tiap partikel dimaksudkan untuk membentuk bagian tubuh tertentu, dan setiap bagian tubuh dibentuk dari gabungan antara kedua partikel tadi; satu berasal dari ayah dan yang satunya lagi berasal dari ibu. Satu partikel mungkin mendominasi yang lain, sehingga anak yang dilahirkan akan lebih mirip dengan salah satu orang tuanya.
1. MENDELISME
Riwayat pengetahuan genetika masa kini sesungguhnya bermula dari kerja rahib Moravia yang bernama Gregor Mendel pada akhir pertengahan abad kesembilan belas. Mendel membuat penemuannya yang begitu mengagumkan lewat analisa yang saksama dan cermat dari hasil perkawinan silang pada berbagai ercis (pisum sativum). Pada saat itu percobaan semacam itu bukan merupakan barang baru. T.A.Knight di inggris pada tahun 1823 telah melaporkan hasil perkawinan silang berbagai varietas ercis. Ia mendapatkan bahwa pada keturunan pertama yang disebut sebagai generasi filial pertama atau F1, ada dominasi warna biji. Dominasi tadi ialah bahwa apabila tanaman berbiji kuning disilangkan dengan yang berbiji hijau, maka semua tanaman F1 mempunyai biji kuning, jadi warna kuning dominan terhadap warna hijau. Apabila tanaman F1 tadi melakukan penyerbukan sendiri ("self –fertilization;inbred"), maka tanaman pada generasi kedua (F2) akan mempunyai warna seperti warna parental (induknya), ialah warna hijau dan warna kuning. Hasil yang serupa didapat oleh penyelidik-penyelidik lain, tetapai tidak seorangpun dari peneliti tadi mencatat junlah yang pasti tipe-tipe yang berbeda-beda pada keturunan dari hasil perkawinan silang tadi. Sebelum Mendel, rupa-rupanya tidak ada seorangpun yang memikirkan unit pewarisan yang tunduk kepada hukum statistik. Penemuan inilah yang merupakan sumbangan besar dari Mendel.
Johan Mendel lahir pada tanggal 22 juli 1822 di Heizendorff di Moravia, yang dahulunya merupakan bagian dari Austria , tetapi sekarang merupakan bagian dari Cekoslowakia. Ia memperolah nama Gregor pada saat memasuki Ordo Augustinia pada tahun 1843. Setelah menjadi pastor, ia memulai kariernya dengan memasuki sekolah guru dengan mempelajari matematika, zoologi dan botani di Universitas wina, tetapi gagal pada ujian kualifikasi. Pada tahun 1853 ia pergi ke biara Brunn (sekarang disebut Brno dan termasuk wilayah Cekoslowakia) dimana ia melakukan percobaan-percobaan klasiknya pada ercis. Percobaannya tentang perkawinan tanaman menyita sebagian besar waktunya sampai saat ia dipilih sebagai Abbot biara pada tahun 1868. Sesudah itu waktunya dicurahkan terutama untuk tugas-tugas administrasi dan usaha-usaha menghimbau pemerintah agar biara dibebaskan dari pajak. Ia meninggal dunia karena menderita penyakit Bright (nefritis) pada tanggal 6 januari 1884.
Pada perkawinan tanamannya, Mendel memilih untuk penelitian tujuh pasang sifat yang berlawanan pada ercis sebagai contoh, biji bulat atau keriput, batang pendek atau tinggi, bunga ungu atau putih, dan lain-lainnya. Untuk setiap percobaan, ia menyilangkan tanaman yang hanya mempunyai satu macam pasangan perbedaan. Ia menggolongkan hibrid (hasil perkawinan silang) ke dalam keturunan F1, dan F1 ini kemudian dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri dan mempelajari keturunan F2-nya. Pada setiap persilangan pada 7 perkawinan, tanaman pada F2 selalu menyerupai salah satu tipe parental. Sebagai contoh, apabila tanaman berbatang tinggi disilangkan dengan tanaman berbatang pendek, maka semua keturunan F1 berbatang tinggi. Sifat-sifat yang manifes pada hibrid disebut dominan dan sifat yang tidak manifes disebut resesif.
Hasilnya yang diperoleh dari penyerbukan sendiri tanaman F1 lebih menarik lagi .Ia mendapatkan bahwa keturunan F2 ada yang menampakkan sifat dominan (menang), tetapi ada juga yang menampakkan sifat resesif (kalah). Tidak hanya sampai disini, bahkan sifat dominan dan resesif pada keturunan F2 mempunyai perbandingan yang pasti, yaitu 3:1, dan tidak tampak adanya bentuk peralihan. Sebagai contoh, dari 1064 tanaman keturunan F2, yang berbatang tinggi ada sebanyak 787, yang berbatang pendek sebanyak 277, sehingga perbandingannya adalah 2,84:1. Apabila hasil percobaannya mengenai semua pasangan sifaft-sifat yang berlawanan yang berbeda-beda dijumlahkan, maka perbandingan dominan dan resesif adalah 2,98:1. Apabila sekarang pada tanaman F2 yang menampakkan sifat resesif dilakukan penyerbukan sendiri , maka semua keturunan F3 akan menampakkan sifat resesif, yaitu sifat berbatang pendek. Tetapi apabila pada tanaman yang menampakkan sifat dominan pada F2 dilakukan penyerbukan sendiri, maka dua pertiga dari keturunannya akan menunjukkan sifat dominan dan resesif dengan perbandingan 3:1, jadi serupa dengan bentuk hibrid pada generasi F1. Apabila sisa sepertiga tanaman berbatang tinggi dari generasi F2 melakukan penyerbukan sendiri, maka tanaman tersebut akan menghasilkan anak-anak yang hanya menunjukkan sifat yang dominan. Seperti dikatakan oleh Mendel, perbandingan 3:1 pada generasi kedua akan berubah menjadi perbandingan 1:2:1, apabila bentuk dominan yang tampak pada generasi ini dianalisa menurut tipe anaknya yang akan dihasilkan apabila tanaman ini melakukan penyerbukan sendiri: Hasil ini dapat diterangkan sebagai berikut. Tiap tanaman mempunyai dua "faktor" yang menentukan satu sifat khusus, dan seperti telah ditekankan oleh Mendel, satu induk hanya akan mewariskan satu dari sepasang faktor kepada kepada keturunannya. Adalah benar-benar suatu kebetulan faktor yang mana dari kedua faktor tersebut yang diwariskan pada satu saat. Ini sering disebut sebagai hukum Mendel I atau hukum segregasi (pemisahan faktor keturunan). Pada saat pembentukan gamet (sel kelamin), sebuah sifat yang berlawanan akan memesahkan diri dari yang lain. Induk tanaman berbatang tinggi dapat ditandai dengan TT sedangkan tanaman yang berbatang pendek dengan tt, dan tanaman hybrid yang berbatang tinggi pada F1 ditandai dengan Tt. Apabila yang terakhir ini membentuk gamet, masing-masing akan membawa faktor T atau t. Apabila individu hibrid dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri, maka gabungan dua tipe gamet yang berbeda dapat diharapkan terjadi sebagai berikut :
Induk Tt X Tt
Gamet T atau t T atau t
Anak TT Tt Tt tt
1 : 2 : 1
3 tinggi : 1 pendek
Riwayat pengetahuan genetika masa kini sesungguhnya bermula dari kerja rahib Moravia yang bernama Gregor Mendel pada akhir pertengahan abad kesembilan belas. Mendel membuat penemuannya yang begitu mengagumkan lewat analisa yang saksama dan cermat dari hasil perkawinan silang pada berbagai ercis (pisum sativum). Pada saat itu percobaan semacam itu bukan merupakan barang baru. T.A.Knight di inggris pada tahun 1823 telah melaporkan hasil perkawinan silang berbagai varietas ercis. Ia mendapatkan bahwa pada keturunan pertama yang disebut sebagai generasi filial pertama atau F1, ada dominasi warna biji. Dominasi tadi ialah bahwa apabila tanaman berbiji kuning disilangkan dengan yang berbiji hijau, maka semua tanaman F1 mempunyai biji kuning, jadi warna kuning dominan terhadap warna hijau. Apabila tanaman F1 tadi melakukan penyerbukan sendiri ("self –fertilization;inbred"), maka tanaman pada generasi kedua (F2) akan mempunyai warna seperti warna parental (induknya), ialah warna hijau dan warna kuning. Hasil yang serupa didapat oleh penyelidik-penyelidik lain, tetapai tidak seorangpun dari peneliti tadi mencatat junlah yang pasti tipe-tipe yang berbeda-beda pada keturunan dari hasil perkawinan silang tadi. Sebelum Mendel, rupa-rupanya tidak ada seorangpun yang memikirkan unit pewarisan yang tunduk kepada hukum statistik. Penemuan inilah yang merupakan sumbangan besar dari Mendel.
Johan Mendel lahir pada tanggal 22 juli 1822 di Heizendorff di Moravia, yang dahulunya merupakan bagian dari Austria , tetapi sekarang merupakan bagian dari Cekoslowakia. Ia memperolah nama Gregor pada saat memasuki Ordo Augustinia pada tahun 1843. Setelah menjadi pastor, ia memulai kariernya dengan memasuki sekolah guru dengan mempelajari matematika, zoologi dan botani di Universitas wina, tetapi gagal pada ujian kualifikasi. Pada tahun 1853 ia pergi ke biara Brunn (sekarang disebut Brno dan termasuk wilayah Cekoslowakia) dimana ia melakukan percobaan-percobaan klasiknya pada ercis. Percobaannya tentang perkawinan tanaman menyita sebagian besar waktunya sampai saat ia dipilih sebagai Abbot biara pada tahun 1868. Sesudah itu waktunya dicurahkan terutama untuk tugas-tugas administrasi dan usaha-usaha menghimbau pemerintah agar biara dibebaskan dari pajak. Ia meninggal dunia karena menderita penyakit Bright (nefritis) pada tanggal 6 januari 1884.
Pada perkawinan tanamannya, Mendel memilih untuk penelitian tujuh pasang sifat yang berlawanan pada ercis sebagai contoh, biji bulat atau keriput, batang pendek atau tinggi, bunga ungu atau putih, dan lain-lainnya. Untuk setiap percobaan, ia menyilangkan tanaman yang hanya mempunyai satu macam pasangan perbedaan. Ia menggolongkan hibrid (hasil perkawinan silang) ke dalam keturunan F1, dan F1 ini kemudian dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri dan mempelajari keturunan F2-nya. Pada setiap persilangan pada 7 perkawinan, tanaman pada F2 selalu menyerupai salah satu tipe parental. Sebagai contoh, apabila tanaman berbatang tinggi disilangkan dengan tanaman berbatang pendek, maka semua keturunan F1 berbatang tinggi. Sifat-sifat yang manifes pada hibrid disebut dominan dan sifat yang tidak manifes disebut resesif.
Hasilnya yang diperoleh dari penyerbukan sendiri tanaman F1 lebih menarik lagi .Ia mendapatkan bahwa keturunan F2 ada yang menampakkan sifat dominan (menang), tetapi ada juga yang menampakkan sifat resesif (kalah). Tidak hanya sampai disini, bahkan sifat dominan dan resesif pada keturunan F2 mempunyai perbandingan yang pasti, yaitu 3:1, dan tidak tampak adanya bentuk peralihan. Sebagai contoh, dari 1064 tanaman keturunan F2, yang berbatang tinggi ada sebanyak 787, yang berbatang pendek sebanyak 277, sehingga perbandingannya adalah 2,84:1. Apabila hasil percobaannya mengenai semua pasangan sifaft-sifat yang berlawanan yang berbeda-beda dijumlahkan, maka perbandingan dominan dan resesif adalah 2,98:1. Apabila sekarang pada tanaman F2 yang menampakkan sifat resesif dilakukan penyerbukan sendiri , maka semua keturunan F3 akan menampakkan sifat resesif, yaitu sifat berbatang pendek. Tetapi apabila pada tanaman yang menampakkan sifat dominan pada F2 dilakukan penyerbukan sendiri, maka dua pertiga dari keturunannya akan menunjukkan sifat dominan dan resesif dengan perbandingan 3:1, jadi serupa dengan bentuk hibrid pada generasi F1. Apabila sisa sepertiga tanaman berbatang tinggi dari generasi F2 melakukan penyerbukan sendiri, maka tanaman tersebut akan menghasilkan anak-anak yang hanya menunjukkan sifat yang dominan. Seperti dikatakan oleh Mendel, perbandingan 3:1 pada generasi kedua akan berubah menjadi perbandingan 1:2:1, apabila bentuk dominan yang tampak pada generasi ini dianalisa menurut tipe anaknya yang akan dihasilkan apabila tanaman ini melakukan penyerbukan sendiri: Hasil ini dapat diterangkan sebagai berikut. Tiap tanaman mempunyai dua "faktor" yang menentukan satu sifat khusus, dan seperti telah ditekankan oleh Mendel, satu induk hanya akan mewariskan satu dari sepasang faktor kepada kepada keturunannya. Adalah benar-benar suatu kebetulan faktor yang mana dari kedua faktor tersebut yang diwariskan pada satu saat. Ini sering disebut sebagai hukum Mendel I atau hukum segregasi (pemisahan faktor keturunan). Pada saat pembentukan gamet (sel kelamin), sebuah sifat yang berlawanan akan memesahkan diri dari yang lain. Induk tanaman berbatang tinggi dapat ditandai dengan TT sedangkan tanaman yang berbatang pendek dengan tt, dan tanaman hybrid yang berbatang tinggi pada F1 ditandai dengan Tt. Apabila yang terakhir ini membentuk gamet, masing-masing akan membawa faktor T atau t. Apabila individu hibrid dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri, maka gabungan dua tipe gamet yang berbeda dapat diharapkan terjadi sebagai berikut :
Induk Tt X Tt
Gamet T atau t T atau t
Anak TT Tt Tt tt
1 : 2 : 1
3 tinggi : 1 pendek
Dengan cara lain dapat diperolah berbagai kombinasi gamet dengan melukiskan kotak punnet (dari R.C Punnett, ahli genetika tumbuhan yang tersohor)
Dalam hal ini perlu diketahui adanya beberapa istilah baru. Telah diterangkan bahwa untuk setiap sifat fisik atau ciri ("trait") setiap individu mempunyai faktor. Apabila kedua faktor tadi sama, maka individu disebut dalam keadaan homozigot, tetapi apabila kedua faktor tadi berbeda, individu dikatakan dalam keadaan heterozigot, (misalnya Tt ). Pada keadaan heterozigot, satu sifat yang manifes disebut dominan, sedang sifat yang tidak tampak disebut resesif. Hampir 50 tahun yang lalu , Johannsen, seorang ahli ilmu tumbuhan Denmark mengajukan istilah "gena" untuk faktor hereditas. Gena-gena yang bertanggung jawab untuk sifaat yang berbeda disebut alelomorf atau disingkat alele. Jadi pada ercis terdapat dua alel untuk ukuran pohon, yaitu sifat batang tinggi dan sifat batang pendek.
Sebelum jaman Mendel, umumnya dianggap bahwa pembuahan menyangkut percampuran bahan hereditas dari kedua induk, tiap induk mewariskan sebagian dari semua sifat-sifatnya. Tetapi Mendel menunjukkan bahwa ini tidak benar. Tanaman berbatang tinggi tidak harus mewariskan sifat tingginya kepada semua anak-anaknya. Apabila tanaman tadi bersifat heterozigot, maka ada kemungkinan yang sama untuk mewariskan baik gena batang tinggi maupun gena batang pendek. Demikian juga, seorang penderita cacat polidaktili (faktor dominan pada manusia) mempunyai kemungkinan yang sama untuk mewariskan baik gena polodaktili maupun gena tangan normal kepada anak-anaknya. Tiap-tiap anak tidak akan menerima hanya sebagian kecilsifat dari seorang orang tuanya. Sungguh menakjubkan, bahwa Mendel dapat merumuskan gagasannya tanpa suatu pengetahuan pun tentang hakiki faktor keturunan atau gena.
Hasil yang diperoleh Mendel begitu bagus. Jumlah tipe-tipe keturunan yang berbeda yang ia peroleh sangat mendekati nilai yang diharapkan berdasarkan teori Mendel. Almarhum Sir Ronald Fischer, seorang ahli statistik yang termashur, menganalisa data Mendel dengan cermat, dan menarik kesimpulan bahwa percobaan Mendel bukanlah merupakan penemuan , tetapi merupakan demonstrasi teori yang ada pada pikiran Mendel ketika ia melakukan percobaan. Suatu hal yang penting ialah bahwa pemikiran Mendel bersifat revolusioner pada zamannya. Sejak itu kesahihan (validitas) hasil-hasil percobaannya telah dibuktikan pada organisme yang tidak terbatas jumlahnya , dan Mendelisme sekarang merupakan dasar semua teori genetika.
Mendel mengajukan hasil percobaannya pada Natural History Society of Brunn pada tahun 1865, dan beberapa tahun kemudian dipublikasikan di dalam Transactions of the Society. Walaupun demikian, karyanya tetap tidak mendapat perhatian sampai hampir selama 50 tahun. Alasannya tidak jelas. Salah satu perkiraan ialah bahwa Transactions of the Natural History Society di Brunn merupakan majalah yang tidak begitu dikenal, tetapi sebenarnya pada saat itu bukan kurang dikenal, seperti yang diduga, karena majalah itu dikirimkan kepada paling sedikit 120 perhimpunan, akademi dan perpustakaan. Yang lebih mungkin ialah bahwa cendekiawan pada pertengahan abad kesembilan belas hanyalah belum siap menerima karya ini. Orang-orang pada zaman Mendel disibukkan dengan teori evolusi dan hakiki spesies yang diajukan oleh Darwin. Mungkin mereka menyalahtafsirkan karya Mendel sebagai usaha yang keliru dalam menyelidiki masalah-masalah mereka sendiri. Bahkan Carl Nageli, ahli terkemuka dalam masalah hibridisasi tanaman, telah gagal untuk melihat arti pentingnya hasil percobaan Mendel, dan Nageli adalah kawan dekat dan penasehat Mendel.
Hukum-hukum Mendel tentang pewarisan sebagian besar tetap tidak dikenal sampai pada tahun 1900 waktu dalam selang beberapa bulan, hukum-hukum tadi ditemukan kembali secara terpisah oleh tiga ahli biologi: Hugo de Vries, seorang profesor botani di Universitas Amsterdam, Carl Correns, seorang ahli botani di Universitas Tubungen dan Erich von Tschermak-Seysenegg, seorang asisten pada pusa percobaan tanaman di Esslingen dekat Wina. Ketiga penyelidik tadi secara terpisah memperoleh kesimpulan yang sama dengan yang diperoleh oleh Mendel. Patut disayangkan, bahwa Mendel telah meninggal 16 tahun sebelum hasil karyanya diketahui umum sebagai salah satu penemuan yang paling penting sepanjang masa
Menurut Tatum, maka era genetika dapat dibagi atas 4 perioide :
1. PERIODE PRIMITIF/ PERIODE PRE MENDEL
Ditandai dengan experiments yang tidak sempurna, malahan kadang-kadang kurang tepat.
Contoh :
1760-1790 : seleksi dan inbreeding oleh beckwell, Collings, Bates.
1765: hibridisasi tembakau oleh Kolreuter.
1777 : Sifat buta warna oleh Scott, dan pada tahun 1779 Lort mencoba
menerangkannya. Keterangan mereka kurang tepat. 40 tahun kemudian
Nassa berhasil menerangkannya dengan tepat : sexlinked.
1803 : sifat hemophilia oleh Otto.
1822 : John Goss menyalidiki segregesi resesif tanaman kacang, tetapi gagal
mendapatkan ratiionya. Hal ini juga dilakukan oleh Alexander seton.
1823 : Knight melaporkan adanya dominansi, resesif, dan segresi pada kacang.
Penyelidikannya tidak beraturan.
2. PERIODE KLASIK
Dipelajari oleh Mendel (1866). Mendel berhasil dengan baik "menolak" teori humoral yang masih dianut oleh para sarjana ketika itu.
Mendel merupakan orang yang pertama-tama yang berhasil hibridasi secara ilmiah. Dasr-dasar penyelidikannya ini dilupakan orang untuk waktu 34 tahun, karena orang lebih tertarik hasil penyelidikan Charles Darwin.
3. PERIODE RENAISSANCE
Dalam hal ini perlu diketahui adanya beberapa istilah baru. Telah diterangkan bahwa untuk setiap sifat fisik atau ciri ("trait") setiap individu mempunyai faktor. Apabila kedua faktor tadi sama, maka individu disebut dalam keadaan homozigot, tetapi apabila kedua faktor tadi berbeda, individu dikatakan dalam keadaan heterozigot, (misalnya Tt ). Pada keadaan heterozigot, satu sifat yang manifes disebut dominan, sedang sifat yang tidak tampak disebut resesif. Hampir 50 tahun yang lalu , Johannsen, seorang ahli ilmu tumbuhan Denmark mengajukan istilah "gena" untuk faktor hereditas. Gena-gena yang bertanggung jawab untuk sifaat yang berbeda disebut alelomorf atau disingkat alele. Jadi pada ercis terdapat dua alel untuk ukuran pohon, yaitu sifat batang tinggi dan sifat batang pendek.
Sebelum jaman Mendel, umumnya dianggap bahwa pembuahan menyangkut percampuran bahan hereditas dari kedua induk, tiap induk mewariskan sebagian dari semua sifat-sifatnya. Tetapi Mendel menunjukkan bahwa ini tidak benar. Tanaman berbatang tinggi tidak harus mewariskan sifat tingginya kepada semua anak-anaknya. Apabila tanaman tadi bersifat heterozigot, maka ada kemungkinan yang sama untuk mewariskan baik gena batang tinggi maupun gena batang pendek. Demikian juga, seorang penderita cacat polidaktili (faktor dominan pada manusia) mempunyai kemungkinan yang sama untuk mewariskan baik gena polodaktili maupun gena tangan normal kepada anak-anaknya. Tiap-tiap anak tidak akan menerima hanya sebagian kecilsifat dari seorang orang tuanya. Sungguh menakjubkan, bahwa Mendel dapat merumuskan gagasannya tanpa suatu pengetahuan pun tentang hakiki faktor keturunan atau gena.
Hasil yang diperoleh Mendel begitu bagus. Jumlah tipe-tipe keturunan yang berbeda yang ia peroleh sangat mendekati nilai yang diharapkan berdasarkan teori Mendel. Almarhum Sir Ronald Fischer, seorang ahli statistik yang termashur, menganalisa data Mendel dengan cermat, dan menarik kesimpulan bahwa percobaan Mendel bukanlah merupakan penemuan , tetapi merupakan demonstrasi teori yang ada pada pikiran Mendel ketika ia melakukan percobaan. Suatu hal yang penting ialah bahwa pemikiran Mendel bersifat revolusioner pada zamannya. Sejak itu kesahihan (validitas) hasil-hasil percobaannya telah dibuktikan pada organisme yang tidak terbatas jumlahnya , dan Mendelisme sekarang merupakan dasar semua teori genetika.
Mendel mengajukan hasil percobaannya pada Natural History Society of Brunn pada tahun 1865, dan beberapa tahun kemudian dipublikasikan di dalam Transactions of the Society. Walaupun demikian, karyanya tetap tidak mendapat perhatian sampai hampir selama 50 tahun. Alasannya tidak jelas. Salah satu perkiraan ialah bahwa Transactions of the Natural History Society di Brunn merupakan majalah yang tidak begitu dikenal, tetapi sebenarnya pada saat itu bukan kurang dikenal, seperti yang diduga, karena majalah itu dikirimkan kepada paling sedikit 120 perhimpunan, akademi dan perpustakaan. Yang lebih mungkin ialah bahwa cendekiawan pada pertengahan abad kesembilan belas hanyalah belum siap menerima karya ini. Orang-orang pada zaman Mendel disibukkan dengan teori evolusi dan hakiki spesies yang diajukan oleh Darwin. Mungkin mereka menyalahtafsirkan karya Mendel sebagai usaha yang keliru dalam menyelidiki masalah-masalah mereka sendiri. Bahkan Carl Nageli, ahli terkemuka dalam masalah hibridisasi tanaman, telah gagal untuk melihat arti pentingnya hasil percobaan Mendel, dan Nageli adalah kawan dekat dan penasehat Mendel.
Hukum-hukum Mendel tentang pewarisan sebagian besar tetap tidak dikenal sampai pada tahun 1900 waktu dalam selang beberapa bulan, hukum-hukum tadi ditemukan kembali secara terpisah oleh tiga ahli biologi: Hugo de Vries, seorang profesor botani di Universitas Amsterdam, Carl Correns, seorang ahli botani di Universitas Tubungen dan Erich von Tschermak-Seysenegg, seorang asisten pada pusa percobaan tanaman di Esslingen dekat Wina. Ketiga penyelidik tadi secara terpisah memperoleh kesimpulan yang sama dengan yang diperoleh oleh Mendel. Patut disayangkan, bahwa Mendel telah meninggal 16 tahun sebelum hasil karyanya diketahui umum sebagai salah satu penemuan yang paling penting sepanjang masa
Menurut Tatum, maka era genetika dapat dibagi atas 4 perioide :
1. PERIODE PRIMITIF/ PERIODE PRE MENDEL
Ditandai dengan experiments yang tidak sempurna, malahan kadang-kadang kurang tepat.
Contoh :
1760-1790 : seleksi dan inbreeding oleh beckwell, Collings, Bates.
1765: hibridisasi tembakau oleh Kolreuter.
1777 : Sifat buta warna oleh Scott, dan pada tahun 1779 Lort mencoba
menerangkannya. Keterangan mereka kurang tepat. 40 tahun kemudian
Nassa berhasil menerangkannya dengan tepat : sexlinked.
1803 : sifat hemophilia oleh Otto.
1822 : John Goss menyalidiki segregesi resesif tanaman kacang, tetapi gagal
mendapatkan ratiionya. Hal ini juga dilakukan oleh Alexander seton.
1823 : Knight melaporkan adanya dominansi, resesif, dan segresi pada kacang.
Penyelidikannya tidak beraturan.
2. PERIODE KLASIK
Dipelajari oleh Mendel (1866). Mendel berhasil dengan baik "menolak" teori humoral yang masih dianut oleh para sarjana ketika itu.
Mendel merupakan orang yang pertama-tama yang berhasil hibridasi secara ilmiah. Dasr-dasar penyelidikannya ini dilupakan orang untuk waktu 34 tahun, karena orang lebih tertarik hasil penyelidikan Charles Darwin.
3. PERIODE RENAISSANCE
Penyelidikan sudah pada tingkat molekuler. Pelopornya adalah Bradle dan Tatum yang terkenal dengan teorinya :"one gene one enzyme"
4. PERIODE MODERN
Taraf mencari struktur gen (DNA-RNA)
Nama-nama para sarjana yang perlu diketahui dan hasil penyelidikan mereka ialah antara lain :
1875 : Strasburger penyebut pertama kromosom.
1885 : Flemming melihat mitosis yang pertama kali.
1886 : Galton memperlihatkan bahwa betapa pentingnya Statiska dalam Genetika
disebut Biometrical Genetics.
1892 : Weismann memperlihatkan bahwa meiosis adalah suatu mekanisme distribusi
kromosom.
1898 : Flemming melihat bahwa jumlah kromosom manusia terdiri atas 24 pasang.
1899 : Kongres Genetika Pertama di London.
1900 : De Vries (Belanda),Corens (Jerman) dan Toschermak (Austria) penemu hukum
Mendel, disebut rediscovery of Mendelian.
1928 : Muller mempelajari Radiation Genetics.
1930-1940 : Sitogenetika maju dengan pesat, terutama sekali penyelidikan dengan
jagung (paramutasi, dan sebagainya).
1953 : Watson dan Crick menemukan struktur DNA.
1956 : Tjio dan levan membantah kebenaran teori/ penemuan Flemming, dan
Mendapatkan bahwa jumlah kromosom manusia adalah 46 kromosom.
Genetika tergolong ilmu pengetahuan modern dan dimulai setelah GREGOR MENDEL mengumumkan hasil-hasil penemuannya. Sebelumnya teori mengenai ilmu keturunan yang berlaku adalah sebagai berikut :
1. Dahulu ada anggapan bahwa faktor keturunan terdapat di dalam darah dan diwariskan dari orang tua kepada anak melalui cairan darah. Teori ini tidak dapat dibenarkan terkenal dengan nama : TEORI DARAH.
2. Ada kepercayaan bahwa cedera yang dialami oleh seorang ibu yang sedang mengandung akan diwariskan kepada anaknya.
3. Teori Telegoni yang menganggap bahwa anak tetap membawa sifat dari ayahnya walaupun si ibu sudah berganti suami.
2. PERMULAAN GENETIKA MANUSIA
Sekarang kita akan menengok kembali hasil karya beberapa pendiri genetika manusia. Kita yakin bahwa perhatian untuk genetika manusia tidak merupakan loncatan di dalam satu malam. Kita telah melihat bagaimana Maupertuis mempelajari pewarisan albinisme dan polidaktili pada abad kesembilan belas. Keterangan Otto mengenai hemofili pada tahun 1903 pada satu keluarga di New Hampshire rupa-rupanya merupakan uraian yang pertama yang jelas mengenai gambaran klinik dan cara pewarisan penyakit ini; hemofili diwariskan oleh wanita karier yang sehat kepada anaknya laki-laki, tetapi tidak pernah oleh ayah yang sakit kepada anaknya laki-laki. Sifat yang diwariskan dengan cara ini disebut terangkai-seks ("sex-linked"). Masalah ini akan dibicarakan kemudian.
Sampai permulaan abad ini, kebanyakan penyelidik mengenai pewarisan pada manusia terutama tertarik untuk melacak silsilah keluarga. Segi genetika manusia yang lain memperoleh sedikit perhatian, kecuali beberapa penyelidikan tentang akibat perkawinan keluarga ( perkawinan seketurunan darah atau konsanguin ). Salah seorang dari ilmuwan yang mula-mula tertarik kepada akibat perkawinan sedarah ( imbreeding) adalah Charles Darwin, yang ia sendiri menikah dengan saudara sepupunya. Hasil percobaannya pada tanaman menyebabkan ia sampai kepada kesimpulan bahwa keturunan yang berada dari perkawinan organisma yang tidak mempunyai hubungan keluarga ( outbreeding) lebih kuat dibanding keturunan hasil perkawinan antara organisma yang mempunyai hubungan keluarga (inbreeding). Meniere, seorang ahli penyakit saraf dari perancis, pada tahun 1856 menunjukkan bahwa pada manusia, penyakit bisu tuli lebih banyak terdapat pada anak-anak yang berasal dari perkawinan keluarga. Secara keseluruhan pengetahuan kita tentang pewarisan pada manusia hanya sedikit sekali mengalami kemajuan sampai pada akhir abad kesembilan belas.
Johannsen adalah orang yang pertama kali menjelaskan perbedaan antara pengertian genotife, yang berarti konstitusi genetic, dengan pengertian fenotife, yang berarti sifat fisik individu yang nerupakan hasil interaksi antara genotife dengan lingkungan. Jadi, tanaman Ercis dapat mempunyai genotipe Tt, tetapi mempunyai fenotipe pendek karena tanaman padi tumbuh di daerah yang kekurangan sinar matahari atau kekurangan air. Pada manusia, perbedaan antara pengaruh alamiah dan pemeliharaan dijelaskan untuk pertama kali pada tahun 1875 oleh Sir Francis Galton, yang seperti saudara sepupunya yang terkenal Charles Darwin, mulai kariernya sebagai mahasiswa kedokteran, tetapi akhirnya meninggalkan bidang kedokteran karena mendapatkan warisan yang besar. Galton mengatakan bahwa karena anak kembar indentik mempunyai konstitusi genetic yang sama, maka kalau ada perbedaan diantara anak kembar tadi tentulah ini akibat pengaruh lingkungan, ini berarti kembar indektik menpunyai genotipe yang sama, tetapi dapat mempunyai fenotipe yang berbeda apabila dibesarkan di dalam lingkungan yang berbeda. Galton terutama tertarik kepada pewarisan sifat fisik dan bakat tertentu. Di dalam mengejar apa yang menarik baginya, ia mempelajari keluarga jago gulat di inggris utara. Tetapi ia sadar bahwa dasar perkiraan kualitatif bakat-bakat tersebut tidak memuaskan dan bahwa penting untuk menilai secara kuantitatif sifat-sifat yang dipelajari. Sebagai alat untuk menaksir derajat kemiripan antara berbagai anggota keluarga, ia memperkenalkan di dalam genetika suatu konsep statistik koefisien regresi. Pekerjaan Galton ini membentuk fundamen bagi pnyelidik-penyelidik selanjutnya yang lebih banyak tertarik kepada segi matematika pada pewarisan manusia.
Perhatian Galton tertuju pada banyak hal, salah satu diantaranya adalah gagasan tentang perbaikan mutu keturunan pada manusia dan hewan dengan cara perkawinan selektif, dan untuk ini diajukanlah istilah eugenik. Selama bertahun-tahun, gerakan eugenik berkembang dan mempunyai pengikut-pengikut yang bergairah baik di Eropa maupun di Amerika Serikat. Kelihatannya cukup beralasan pada saat itu, bahwa tujuan yang diinginkan oleh ahli genetika manusia tentunya adalah perbaikan spesies manusia dengan perkawinan selektif. Oleh karena itu selama bertahun-tahun genetika manusia dan eugenik melekat didalam pikiran masyarakat, tetapi bahkan sampai sekarang pengetahuan kita tentang genetika manusia masih sangat kurang untuk dapat menganjurkan kebijaksanaa-kebijaksaan eugenik secara tegas. Dari apa yang kita ketahui didapat kesan bahwa bagaimanapun tindakan tersebut umumnya tidak akan memadai. Walaupun demikian ini tidak berarti bahwa tidak perlu kita mengingatkan seseorang yang mempunyai faktor keturunan yang membahayakan dengan risiko mempunyai anak sakit, dan menerangkan pentingnya pembatasan jumlah keluarga pada kasus – kasus seperti itu.
E. SITOGENETIKA
Sitogenetika adalah ilmu yang mempelajari struktur kromosom dari sel. Karena keadaan konstan jumlah dan morfologi (struktur kromosom) ada kemungkinan untuk membuat klasifikasi kromosom. Masing-masing kromosom mempunyai karakteristik dasar dalam kaitan dengan :
a. Panjang total
b. Posisi dari sentromer
c. Panjang dari lengan
d. Ada atau tidak adanya satelit
e. Pola banding (pita)
Pada sel berinti, kromosom merupakan komponen utama inti yang mengandung bahan informasi genetik. Kromosom tersusun atas benang-benang kromatin dan tiap serabut kromatin dipercaya mengandung satu molekul DNA. Dikenal dua macam serabut kromatin, yaitu kromatin jenis A dan jenis B. Serabut kromatin jenis A meiliki diameter rata-rata 10 nm, sedangkan jenis B lebih besar, rata-rata adalah 20 – 30 nm. Mengingat diameter helik ganda DNA hanya 2 nm, maka diameter yang sangat berbeda antara serabut kromatin dan DNA menimbulkan pertanyaan karena ternyata serabut kromatin juga mengandung benang DNA. Ternyata perbedaan ini disebabkan oleh adanya lilitan molekul DNA dan sejumlah besar molekul protein.
Sebagai penyusun kromosom, serabut-serabut kromatin mengandung nukleosom yang berupa bangunan-bangunan yang memiliki pola berulang. Nukleosom ini terbentuk oleh gabungan DNA dengan protein inti khusus yang disebut histon yang memiliki diameter sekitar 11 nm dan panjang 5,5 nm.
Molekul histon membentuk inti yang dikelilingi oleh molekul DNA dengan ketebalan 2 nm, menghasilkan superheliks kidal dengan diameter 10,8 nm. Benang DNA membuat dua putaran mengelilingi inti histon. Tiap putaran mengandung sekitar 83 pasang basa. Nukleosom satu dengan nukleosom lainnya akan dihubungkan dengan DNA penyambung (linker DNA).
Pada makhluk tingkat tinggi tiap sel somatic (sel tubuh) mengandung 1 sel kromosom. Kromosom yang berasal dari ayah berbeda dengan kromosom yang berasal dari ibunya. Kromsom kromosom demikian disebut kromosom homolog. Sel-sel kelamin mengandung separo dari jumlah kromsom yang terdapat dalam sel somatic suatu individu. Oleh karena itu sel kelamin bersifat haploid. Satu stel kromosom haploid dari suatu jenis makhluk dinamakan genom. Misalnya :
- manusia tubuhnya mempunyai 46 kromosom
- sel kelamin mempunyai 23 kromosom.
Sel somatic umumnya mengandung jenis kromosom rangkap dibandingkan dengan kromosom sel kelamin dan ini disebut diploid. Jumlah diploid kromosom yang ada dalam sel somatic manusia normal adalah 46.
Kromosom kelamin adalah X dan Y. pada perempuan , kedua kromosom kelaminnua adalah kromosom X, sedangkan pada laki-laki , satu kromosom kelaminnya adalah X dan yang lainnya adalah kromosom Y. jumlah haploid kromosom adalah 23. jumlah ini dihasilkan melalui pembelahan meiosis yang hanya terjadi pada gamet.
Setiap gamet (sperma atau ovum) mengandung satu sel kromosom haploid. Satu sama lain jenisnya berbeda. kromosom kelamin bertindak seperti pasangan homolog autosom dan berpisah saat metaphase I pada pembelahan meiosis. Meiosis menghasilkan variasi genetic. Gen yang berada pada kromosom ibu dan ayah dapat berubah susunan dan disusun ulang melalui proses pertukaran silang (pemutusan dan penyatuan kromatid yang bukan pasangannya dalam metaphase I). konsekuensi genetiknya adalah bertambahnya variasi genetic yaitu keunikan nyata pada setiap manusia.
Dua kromosom dapat berdeviasi dari pola yang normal baik karena kromosom terlalu sedikit atau banyak, yaitu kelainan numeric atau dimana masing-masing kromosom abnormal yaitu kelainan structural.
1. ABNORMALITAS STRUKTUR KROMOSOM
a. Non disfungsi
Hal ini merupakan kegagalan dari pasangan kromatid untuk berpisah pada suatu sel yang membelah. Jika hal ini terjadi baik pada pembelahan pertama atau kedua dari meiosis, maka hal ini akan menimbulkan gamet dengan kromosom abnormal.
b. Translokasi
Pada translokasi sederhana , terdapat pertukaran bahan kromosom antara dua kromosom non homolog.
c. Delesi
Pada delesi, terdapat kehilangan bahan kromosom akibat patahan kromatid selama pembelahan sel.
d. Duplikasi
Jika patahan terjadi pada suatu kromosom selama pembelahan sel, maka bagian yang patah dapat menyusun diri kembali sehingga banyak lokus diduplikasi pada satu kromosom dan tidak ada dari anggota lain dari pasangan kromosom.
e. Inversi.
Hal ini terjadi setelah fraktur dari suatu kromatid, fragmen melekatkan dirinya kembali pada kromosom yang sama dalam suatu urutan yang berbeda.
2. ABNORMALITAS DARI JUMLAH KROMOSOM
a. Monosomi
Jumlah kromosom adalah 45. monosomi disebabkan tidak adanya satu dari pasangan kromosom dalam sel yang diploid. Misalnya monosomi 21-22 dan fetus meninggal saat lahir.
b. Trisomi
Jumlah kromosom adalah 47, trisomi disebabkan oleh non disjungsi dari suatu pasangan kromosom selama pembelahan meiosis pertama, dengan akibat ditemukannya tiga kromosom ketimbang hanya dua. Misalnya trisomi 13, 18, dan 21. trisomi 13 dan 18 kurang umum ketimbang trisomi 21, yang terakhir berkaitan dengan sindroma down. Ini dijelaskan pertama kali pada tahun 1866, namun penyebabnya belum diketahui hingga tahun 1959, ketika Lejeune dan Turpin berhasil menunjukkan bahwa individu ini membawa 47 kromosom, kromosom ekstra ditandakan pada saat sebagai kromosom 21. Insidens diperkirakan 2 kali lebih sering pada semua pembuahan daripada insidens pada kelahiran hidup.
c. Polisomi.
Jumlah kromosom adalah 48 atau lebih , hal ini terjadi jika satu kromosom diwakili sebanyak empat kali atau lebih. Suatu contoh adalah XXXXY.
d. Anenploidi kompleks.
Pada keadaan ini dua atau lebih kromosom mempunyai variasi jumlah yang abnormal; struktur dari kromosom ini normal. Contohnya adalah trisomi 21 dan XXX pada individu yang sama.
Table 1 trisomi kromosom serta tanda-tanda klinisnya.
SINDROM INSIDENS MANIFESTASI KLINIK
Trisomi 13,
Sindrom Patau 1/20.000 kelahiran Bibir sumbing, jari-jari fleksi dengan polidaktili, hemangioma muka, dahi, atau leher, hidung lebar, telinga mengalami malformasi letak rendah , tengkorak abnormal kecil, malformasi otak, mikrotalmia, malformasi jantung, iga hipoplastik atau tidak ada, anomaly visceral dan genital.
Trisomi 18,
Sindrom Edward 1/8.000 kelahiran Berat badan lahir rendah , tinju tertutup dengan jari telunjuk menumpang pada jari ke-3 dan ke-5 menumpangi ke-4, pinggul sempit dengan abduksi terbatas, kaki dengan telapak rata, mikrosefali, mikrognatia, malformasi jantung dan ginjal dan retardasi mental, 95% kasus meninggal pada umur 1 tahun.
Trisomi 21.
Sindrom Down 1/600-800 kelahiran Hipotonia, muka datar, fisur palpebra keatas dan miring dan lipatan epikantus, iris bernoda (bintik brushfield); berbagai tingkat retardasi mental, displasia pelvis, malformasi jantung, lipatan simian; tangan pendek dan lebar, hipoplasia falanks tengah jari kelima, atresia intestinum, lenkungan langit-langit tinggi, 5 % penderita sindroma down adalah akibat translokasi dimana fenotipnya serupa dengan trisomi 21 sindroma down.
Trisomi 8,
Mosaikisme - Muka panjang, dahi tinggi menonjol, hidung menghadap keatas lebar, bibir bawah tebal menonjol, mikroretrognathia, telinga letak rendah, lengkungan langit-langit tinggi kadang-kadang bercela. Anomaly osteoartikuler lazim ada ; retardasi mental sedang.
4. PERIODE MODERN
Taraf mencari struktur gen (DNA-RNA)
Nama-nama para sarjana yang perlu diketahui dan hasil penyelidikan mereka ialah antara lain :
1875 : Strasburger penyebut pertama kromosom.
1885 : Flemming melihat mitosis yang pertama kali.
1886 : Galton memperlihatkan bahwa betapa pentingnya Statiska dalam Genetika
disebut Biometrical Genetics.
1892 : Weismann memperlihatkan bahwa meiosis adalah suatu mekanisme distribusi
kromosom.
1898 : Flemming melihat bahwa jumlah kromosom manusia terdiri atas 24 pasang.
1899 : Kongres Genetika Pertama di London.
1900 : De Vries (Belanda),Corens (Jerman) dan Toschermak (Austria) penemu hukum
Mendel, disebut rediscovery of Mendelian.
1928 : Muller mempelajari Radiation Genetics.
1930-1940 : Sitogenetika maju dengan pesat, terutama sekali penyelidikan dengan
jagung (paramutasi, dan sebagainya).
1953 : Watson dan Crick menemukan struktur DNA.
1956 : Tjio dan levan membantah kebenaran teori/ penemuan Flemming, dan
Mendapatkan bahwa jumlah kromosom manusia adalah 46 kromosom.
Genetika tergolong ilmu pengetahuan modern dan dimulai setelah GREGOR MENDEL mengumumkan hasil-hasil penemuannya. Sebelumnya teori mengenai ilmu keturunan yang berlaku adalah sebagai berikut :
1. Dahulu ada anggapan bahwa faktor keturunan terdapat di dalam darah dan diwariskan dari orang tua kepada anak melalui cairan darah. Teori ini tidak dapat dibenarkan terkenal dengan nama : TEORI DARAH.
2. Ada kepercayaan bahwa cedera yang dialami oleh seorang ibu yang sedang mengandung akan diwariskan kepada anaknya.
3. Teori Telegoni yang menganggap bahwa anak tetap membawa sifat dari ayahnya walaupun si ibu sudah berganti suami.
2. PERMULAAN GENETIKA MANUSIA
Sekarang kita akan menengok kembali hasil karya beberapa pendiri genetika manusia. Kita yakin bahwa perhatian untuk genetika manusia tidak merupakan loncatan di dalam satu malam. Kita telah melihat bagaimana Maupertuis mempelajari pewarisan albinisme dan polidaktili pada abad kesembilan belas. Keterangan Otto mengenai hemofili pada tahun 1903 pada satu keluarga di New Hampshire rupa-rupanya merupakan uraian yang pertama yang jelas mengenai gambaran klinik dan cara pewarisan penyakit ini; hemofili diwariskan oleh wanita karier yang sehat kepada anaknya laki-laki, tetapi tidak pernah oleh ayah yang sakit kepada anaknya laki-laki. Sifat yang diwariskan dengan cara ini disebut terangkai-seks ("sex-linked"). Masalah ini akan dibicarakan kemudian.
Sampai permulaan abad ini, kebanyakan penyelidik mengenai pewarisan pada manusia terutama tertarik untuk melacak silsilah keluarga. Segi genetika manusia yang lain memperoleh sedikit perhatian, kecuali beberapa penyelidikan tentang akibat perkawinan keluarga ( perkawinan seketurunan darah atau konsanguin ). Salah seorang dari ilmuwan yang mula-mula tertarik kepada akibat perkawinan sedarah ( imbreeding) adalah Charles Darwin, yang ia sendiri menikah dengan saudara sepupunya. Hasil percobaannya pada tanaman menyebabkan ia sampai kepada kesimpulan bahwa keturunan yang berada dari perkawinan organisma yang tidak mempunyai hubungan keluarga ( outbreeding) lebih kuat dibanding keturunan hasil perkawinan antara organisma yang mempunyai hubungan keluarga (inbreeding). Meniere, seorang ahli penyakit saraf dari perancis, pada tahun 1856 menunjukkan bahwa pada manusia, penyakit bisu tuli lebih banyak terdapat pada anak-anak yang berasal dari perkawinan keluarga. Secara keseluruhan pengetahuan kita tentang pewarisan pada manusia hanya sedikit sekali mengalami kemajuan sampai pada akhir abad kesembilan belas.
Johannsen adalah orang yang pertama kali menjelaskan perbedaan antara pengertian genotife, yang berarti konstitusi genetic, dengan pengertian fenotife, yang berarti sifat fisik individu yang nerupakan hasil interaksi antara genotife dengan lingkungan. Jadi, tanaman Ercis dapat mempunyai genotipe Tt, tetapi mempunyai fenotipe pendek karena tanaman padi tumbuh di daerah yang kekurangan sinar matahari atau kekurangan air. Pada manusia, perbedaan antara pengaruh alamiah dan pemeliharaan dijelaskan untuk pertama kali pada tahun 1875 oleh Sir Francis Galton, yang seperti saudara sepupunya yang terkenal Charles Darwin, mulai kariernya sebagai mahasiswa kedokteran, tetapi akhirnya meninggalkan bidang kedokteran karena mendapatkan warisan yang besar. Galton mengatakan bahwa karena anak kembar indentik mempunyai konstitusi genetic yang sama, maka kalau ada perbedaan diantara anak kembar tadi tentulah ini akibat pengaruh lingkungan, ini berarti kembar indektik menpunyai genotipe yang sama, tetapi dapat mempunyai fenotipe yang berbeda apabila dibesarkan di dalam lingkungan yang berbeda. Galton terutama tertarik kepada pewarisan sifat fisik dan bakat tertentu. Di dalam mengejar apa yang menarik baginya, ia mempelajari keluarga jago gulat di inggris utara. Tetapi ia sadar bahwa dasar perkiraan kualitatif bakat-bakat tersebut tidak memuaskan dan bahwa penting untuk menilai secara kuantitatif sifat-sifat yang dipelajari. Sebagai alat untuk menaksir derajat kemiripan antara berbagai anggota keluarga, ia memperkenalkan di dalam genetika suatu konsep statistik koefisien regresi. Pekerjaan Galton ini membentuk fundamen bagi pnyelidik-penyelidik selanjutnya yang lebih banyak tertarik kepada segi matematika pada pewarisan manusia.
Perhatian Galton tertuju pada banyak hal, salah satu diantaranya adalah gagasan tentang perbaikan mutu keturunan pada manusia dan hewan dengan cara perkawinan selektif, dan untuk ini diajukanlah istilah eugenik. Selama bertahun-tahun, gerakan eugenik berkembang dan mempunyai pengikut-pengikut yang bergairah baik di Eropa maupun di Amerika Serikat. Kelihatannya cukup beralasan pada saat itu, bahwa tujuan yang diinginkan oleh ahli genetika manusia tentunya adalah perbaikan spesies manusia dengan perkawinan selektif. Oleh karena itu selama bertahun-tahun genetika manusia dan eugenik melekat didalam pikiran masyarakat, tetapi bahkan sampai sekarang pengetahuan kita tentang genetika manusia masih sangat kurang untuk dapat menganjurkan kebijaksanaa-kebijaksaan eugenik secara tegas. Dari apa yang kita ketahui didapat kesan bahwa bagaimanapun tindakan tersebut umumnya tidak akan memadai. Walaupun demikian ini tidak berarti bahwa tidak perlu kita mengingatkan seseorang yang mempunyai faktor keturunan yang membahayakan dengan risiko mempunyai anak sakit, dan menerangkan pentingnya pembatasan jumlah keluarga pada kasus – kasus seperti itu.
E. SITOGENETIKA
Sitogenetika adalah ilmu yang mempelajari struktur kromosom dari sel. Karena keadaan konstan jumlah dan morfologi (struktur kromosom) ada kemungkinan untuk membuat klasifikasi kromosom. Masing-masing kromosom mempunyai karakteristik dasar dalam kaitan dengan :
a. Panjang total
b. Posisi dari sentromer
c. Panjang dari lengan
d. Ada atau tidak adanya satelit
e. Pola banding (pita)
Pada sel berinti, kromosom merupakan komponen utama inti yang mengandung bahan informasi genetik. Kromosom tersusun atas benang-benang kromatin dan tiap serabut kromatin dipercaya mengandung satu molekul DNA. Dikenal dua macam serabut kromatin, yaitu kromatin jenis A dan jenis B. Serabut kromatin jenis A meiliki diameter rata-rata 10 nm, sedangkan jenis B lebih besar, rata-rata adalah 20 – 30 nm. Mengingat diameter helik ganda DNA hanya 2 nm, maka diameter yang sangat berbeda antara serabut kromatin dan DNA menimbulkan pertanyaan karena ternyata serabut kromatin juga mengandung benang DNA. Ternyata perbedaan ini disebabkan oleh adanya lilitan molekul DNA dan sejumlah besar molekul protein.
Sebagai penyusun kromosom, serabut-serabut kromatin mengandung nukleosom yang berupa bangunan-bangunan yang memiliki pola berulang. Nukleosom ini terbentuk oleh gabungan DNA dengan protein inti khusus yang disebut histon yang memiliki diameter sekitar 11 nm dan panjang 5,5 nm.
Molekul histon membentuk inti yang dikelilingi oleh molekul DNA dengan ketebalan 2 nm, menghasilkan superheliks kidal dengan diameter 10,8 nm. Benang DNA membuat dua putaran mengelilingi inti histon. Tiap putaran mengandung sekitar 83 pasang basa. Nukleosom satu dengan nukleosom lainnya akan dihubungkan dengan DNA penyambung (linker DNA).
Pada makhluk tingkat tinggi tiap sel somatic (sel tubuh) mengandung 1 sel kromosom. Kromosom yang berasal dari ayah berbeda dengan kromosom yang berasal dari ibunya. Kromsom kromosom demikian disebut kromosom homolog. Sel-sel kelamin mengandung separo dari jumlah kromsom yang terdapat dalam sel somatic suatu individu. Oleh karena itu sel kelamin bersifat haploid. Satu stel kromosom haploid dari suatu jenis makhluk dinamakan genom. Misalnya :
- manusia tubuhnya mempunyai 46 kromosom
- sel kelamin mempunyai 23 kromosom.
Sel somatic umumnya mengandung jenis kromosom rangkap dibandingkan dengan kromosom sel kelamin dan ini disebut diploid. Jumlah diploid kromosom yang ada dalam sel somatic manusia normal adalah 46.
Kromosom kelamin adalah X dan Y. pada perempuan , kedua kromosom kelaminnua adalah kromosom X, sedangkan pada laki-laki , satu kromosom kelaminnya adalah X dan yang lainnya adalah kromosom Y. jumlah haploid kromosom adalah 23. jumlah ini dihasilkan melalui pembelahan meiosis yang hanya terjadi pada gamet.
Setiap gamet (sperma atau ovum) mengandung satu sel kromosom haploid. Satu sama lain jenisnya berbeda. kromosom kelamin bertindak seperti pasangan homolog autosom dan berpisah saat metaphase I pada pembelahan meiosis. Meiosis menghasilkan variasi genetic. Gen yang berada pada kromosom ibu dan ayah dapat berubah susunan dan disusun ulang melalui proses pertukaran silang (pemutusan dan penyatuan kromatid yang bukan pasangannya dalam metaphase I). konsekuensi genetiknya adalah bertambahnya variasi genetic yaitu keunikan nyata pada setiap manusia.
Dua kromosom dapat berdeviasi dari pola yang normal baik karena kromosom terlalu sedikit atau banyak, yaitu kelainan numeric atau dimana masing-masing kromosom abnormal yaitu kelainan structural.
1. ABNORMALITAS STRUKTUR KROMOSOM
a. Non disfungsi
Hal ini merupakan kegagalan dari pasangan kromatid untuk berpisah pada suatu sel yang membelah. Jika hal ini terjadi baik pada pembelahan pertama atau kedua dari meiosis, maka hal ini akan menimbulkan gamet dengan kromosom abnormal.
b. Translokasi
Pada translokasi sederhana , terdapat pertukaran bahan kromosom antara dua kromosom non homolog.
c. Delesi
Pada delesi, terdapat kehilangan bahan kromosom akibat patahan kromatid selama pembelahan sel.
d. Duplikasi
Jika patahan terjadi pada suatu kromosom selama pembelahan sel, maka bagian yang patah dapat menyusun diri kembali sehingga banyak lokus diduplikasi pada satu kromosom dan tidak ada dari anggota lain dari pasangan kromosom.
e. Inversi.
Hal ini terjadi setelah fraktur dari suatu kromatid, fragmen melekatkan dirinya kembali pada kromosom yang sama dalam suatu urutan yang berbeda.
2. ABNORMALITAS DARI JUMLAH KROMOSOM
a. Monosomi
Jumlah kromosom adalah 45. monosomi disebabkan tidak adanya satu dari pasangan kromosom dalam sel yang diploid. Misalnya monosomi 21-22 dan fetus meninggal saat lahir.
b. Trisomi
Jumlah kromosom adalah 47, trisomi disebabkan oleh non disjungsi dari suatu pasangan kromosom selama pembelahan meiosis pertama, dengan akibat ditemukannya tiga kromosom ketimbang hanya dua. Misalnya trisomi 13, 18, dan 21. trisomi 13 dan 18 kurang umum ketimbang trisomi 21, yang terakhir berkaitan dengan sindroma down. Ini dijelaskan pertama kali pada tahun 1866, namun penyebabnya belum diketahui hingga tahun 1959, ketika Lejeune dan Turpin berhasil menunjukkan bahwa individu ini membawa 47 kromosom, kromosom ekstra ditandakan pada saat sebagai kromosom 21. Insidens diperkirakan 2 kali lebih sering pada semua pembuahan daripada insidens pada kelahiran hidup.
c. Polisomi.
Jumlah kromosom adalah 48 atau lebih , hal ini terjadi jika satu kromosom diwakili sebanyak empat kali atau lebih. Suatu contoh adalah XXXXY.
d. Anenploidi kompleks.
Pada keadaan ini dua atau lebih kromosom mempunyai variasi jumlah yang abnormal; struktur dari kromosom ini normal. Contohnya adalah trisomi 21 dan XXX pada individu yang sama.
Table 1 trisomi kromosom serta tanda-tanda klinisnya.
SINDROM INSIDENS MANIFESTASI KLINIK
Trisomi 13,
Sindrom Patau 1/20.000 kelahiran Bibir sumbing, jari-jari fleksi dengan polidaktili, hemangioma muka, dahi, atau leher, hidung lebar, telinga mengalami malformasi letak rendah , tengkorak abnormal kecil, malformasi otak, mikrotalmia, malformasi jantung, iga hipoplastik atau tidak ada, anomaly visceral dan genital.
Trisomi 18,
Sindrom Edward 1/8.000 kelahiran Berat badan lahir rendah , tinju tertutup dengan jari telunjuk menumpang pada jari ke-3 dan ke-5 menumpangi ke-4, pinggul sempit dengan abduksi terbatas, kaki dengan telapak rata, mikrosefali, mikrognatia, malformasi jantung dan ginjal dan retardasi mental, 95% kasus meninggal pada umur 1 tahun.
Trisomi 21.
Sindrom Down 1/600-800 kelahiran Hipotonia, muka datar, fisur palpebra keatas dan miring dan lipatan epikantus, iris bernoda (bintik brushfield); berbagai tingkat retardasi mental, displasia pelvis, malformasi jantung, lipatan simian; tangan pendek dan lebar, hipoplasia falanks tengah jari kelima, atresia intestinum, lenkungan langit-langit tinggi, 5 % penderita sindroma down adalah akibat translokasi dimana fenotipnya serupa dengan trisomi 21 sindroma down.
Trisomi 8,
Mosaikisme - Muka panjang, dahi tinggi menonjol, hidung menghadap keatas lebar, bibir bawah tebal menonjol, mikroretrognathia, telinga letak rendah, lengkungan langit-langit tinggi kadang-kadang bercela. Anomaly osteoartikuler lazim ada ; retardasi mental sedang.
F. GENETIKA MOLEKULAR
Cakupan genetika molecular meluas dari struktur gen hingga fugsi produk produknya dalam sel. Bidang ini didominasi oleh kekuatan dan pesatnya perubahan teknologi yang melibatkan manipulasi DNA, RNA dan protein yang mengakibatkan pertukaran yang tetap antara wawasan baru dalam bidang ilmu dasar dan penerapannya pada masalah-masalah kesehatan. Tujuan dasar genetika molecular adalah untuk mengidentifikasi penyakit keturunan pada tingkat gen yang terkena dan untuk mendefinisikan secara kimiawi mutasi dengan tepat. Bila mutasi telah diidentifikasi, upaya dilakukan untuk memahami apa yang terjadi pada fungsi sel , jaringan , organ dan organisme.
1. ASAM NUKLEAT
Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenin, sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA
2. MOLEKUL DNA SEBAGAI BAHAN GENETIK
Asam deoksiribonukleat atau lebih dikenal dengan singkatan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid) adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Sekitar 50.000 gen diduga terkode dalam DNA.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Sejarah
DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.
Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (radioactive tracers).
Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson pada tahun 1953 berdasarkan hasil difraksi sinar-x DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin. Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.
Diterangkan bahwa DNA memiliki struktur heliks ganda. Analisis menunjukkan bahwa tiap untai heliks merupakan suatu polinukleotida yang tersusun oleh nukleotida-nukleotida yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan konvalen fosfodiseter.
Struktur
Sebelum Watson dan Crick, DNA sudah diketahui sebagai polimer yang terdiri dari tiga komponen utama: fosfat, gula deoksiribosa, dan 4 basa nitrogen yaitu adenine, guanine, timin dan sitosin. Asam fosfat dan deoksiribosa membentuk dua utas heliks DNA, serta terletak diantara utas dan menghubungkan mereka. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida
Pada molekul DNA keempat basa ini terdapat berpasangan , antara basa purin dan pirimidin. Adenine akan selalu berpasangan dengan timin melalui dua jembatan hydrogen dan guanine akan selalu berpasangan dengan sitosin melalui tiga jembatan hydrogen.
INFORMASI GENETIK
Meskipun molekul DNA mengandung informasi genetic yang tersimpan dalam sel atau organisme dan selanjutnya dapat diteruskan ke sel atau generasi penerusnya , namun mekanismenya cukup rumit. Informasi genetic yang tersimpan dalam molekul DNA adalah informasi untuk ekspresi suatu fenotipe tertentu melalui pembentukan molekul protein. Tetapi dalam mengarahkan pembentukan molekul protein, DNA tidak secara langsung berfungsi sebagai sablon (template). Dalam hal ini diperlukan molekul lain yang berfungsi sebagai perantara yang dikenal sebagai molekul RNA. Dalam melaksanakan fungsinya molekul perantara ini akan merekam apa yang ada dalam molekul DNA.
3. MOLEKUL RNA SEBAGAI PERANTARA
Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.
Struktur RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.]
Tipe-tipe RNA
RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:
1. RNA kurir (bahasa Inggris: messenger RNA, mRNA),
2. RNA ribosom (bahasa Inggris: ribosomal RNA, rRNA),
3. RNA translasi (bahasa Inggris: transfer RNA, tRNA).
Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam bentuk, hingga sekarang dikenal istilah, di antaranya miRNA dan siRNA.
Fungsi RNA
Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
Cakupan genetika molecular meluas dari struktur gen hingga fugsi produk produknya dalam sel. Bidang ini didominasi oleh kekuatan dan pesatnya perubahan teknologi yang melibatkan manipulasi DNA, RNA dan protein yang mengakibatkan pertukaran yang tetap antara wawasan baru dalam bidang ilmu dasar dan penerapannya pada masalah-masalah kesehatan. Tujuan dasar genetika molecular adalah untuk mengidentifikasi penyakit keturunan pada tingkat gen yang terkena dan untuk mendefinisikan secara kimiawi mutasi dengan tepat. Bila mutasi telah diidentifikasi, upaya dilakukan untuk memahami apa yang terjadi pada fungsi sel , jaringan , organ dan organisme.
1. ASAM NUKLEAT
Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenin, sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA
2. MOLEKUL DNA SEBAGAI BAHAN GENETIK
Asam deoksiribonukleat atau lebih dikenal dengan singkatan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid) adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Sekitar 50.000 gen diduga terkode dalam DNA.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Sejarah
DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.
Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (radioactive tracers).
Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson pada tahun 1953 berdasarkan hasil difraksi sinar-x DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin. Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.
Diterangkan bahwa DNA memiliki struktur heliks ganda. Analisis menunjukkan bahwa tiap untai heliks merupakan suatu polinukleotida yang tersusun oleh nukleotida-nukleotida yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan konvalen fosfodiseter.
Struktur
Sebelum Watson dan Crick, DNA sudah diketahui sebagai polimer yang terdiri dari tiga komponen utama: fosfat, gula deoksiribosa, dan 4 basa nitrogen yaitu adenine, guanine, timin dan sitosin. Asam fosfat dan deoksiribosa membentuk dua utas heliks DNA, serta terletak diantara utas dan menghubungkan mereka. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida
Pada molekul DNA keempat basa ini terdapat berpasangan , antara basa purin dan pirimidin. Adenine akan selalu berpasangan dengan timin melalui dua jembatan hydrogen dan guanine akan selalu berpasangan dengan sitosin melalui tiga jembatan hydrogen.
INFORMASI GENETIK
Meskipun molekul DNA mengandung informasi genetic yang tersimpan dalam sel atau organisme dan selanjutnya dapat diteruskan ke sel atau generasi penerusnya , namun mekanismenya cukup rumit. Informasi genetic yang tersimpan dalam molekul DNA adalah informasi untuk ekspresi suatu fenotipe tertentu melalui pembentukan molekul protein. Tetapi dalam mengarahkan pembentukan molekul protein, DNA tidak secara langsung berfungsi sebagai sablon (template). Dalam hal ini diperlukan molekul lain yang berfungsi sebagai perantara yang dikenal sebagai molekul RNA. Dalam melaksanakan fungsinya molekul perantara ini akan merekam apa yang ada dalam molekul DNA.
3. MOLEKUL RNA SEBAGAI PERANTARA
Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.
Struktur RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.]
Tipe-tipe RNA
RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:
1. RNA kurir (bahasa Inggris: messenger RNA, mRNA),
2. RNA ribosom (bahasa Inggris: ribosomal RNA, rRNA),
3. RNA translasi (bahasa Inggris: transfer RNA, tRNA).
Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam bentuk, hingga sekarang dikenal istilah, di antaranya miRNA dan siRNA.
Fungsi RNA
Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
RNA interference
Suatu gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20 adalah adanya mekanisme 'pembungkaman' ("silencing") dalam ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa RNA tidak ditranslasi menjadi protein oleh tRNA. Ini terjadi karena sebelum sempat ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan oleh suatu mekanisme yang disebut sebagai "RNA interference". Mekanisme ini melibatkan paling sedikit tiga substansi (enzim?). Pertama kali ditemukan pada nematoda "Caenorhabditis elegans". Tapi selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme hidup.
G. FARMAKOGENETIKA
Istilah farmakogenetika diperkenalkan oleh Vogel untuk studi variasi-variasi yang ditentukan secara genetik yang hanya diungkapkan oleh pengaruh obat. Definisi tersebut tidak meliputi gangguan herediter, yang gejalanya mungkin terjadi secara spontan, tetapi sering timbul atau diperberat oleh obat-obatan. Sekarang banyak penyelidik juga memasukkan penyakit semacam ini ke dalam lingkup farmakogenetika. Selama beberapa tahun terakhir, beberapa penemuan yang penting telah diperoleh yang menyangkut peranan faktor-faktor keturunan dalam reaksi mikroorganisme dan insekta terhadap obat-obatan. Sebagai contoh, penyelidikan sedang dilakukan terhadap penyebab resistensi terhadap penicillin dan strain bakteri tertentu, dan resistensi terhadap insektisida DDT dan organofosfor pada insekta. Ini merupakan bidang riset yang menarik dan yang mempunyai penerapan langsung didalam ilmu kedokteran klinik dan kesehatan masyarakat.
Sampai akhir-akhir ini perbedaan reaksi terhadap obat-obatan secara individual dan rasial pada manusia dipandang sebagai hal yang menyusahkan, tetapi sekarang variabilitas tersebut merupakan tantangan bagi penyelidik-penyelidik dibidang kedokteran. Telah diketahui selama bertahun-tahun bahwa beberapa individu dapat tertama peka terhadap pengaruh obat tertentu, sedang yang lain dapat resisten. Variasi individual tersebut mungkin adalah akibat dari faktor-faktor yang tidak genetic. Sebagai contoh, orang muda dan tua sangat peka terhadap morfin dan turunan-turunannya, seperti halnya penderita penyakit hepar. Variasi semacam itu tidak masuk dalam lingkup farmakogenetika, yang hanya menyangkut variasi reaksi terhadap obat yang ditentukan secara genetic. Karena kemajuan-kemajuan yang besar dalam bidang ini pada beberapa tahun terakhir, maka banyak orang beranggapan bahwa farmakogenetika dapat dipandang sebagai cabang genetika yang terpisah.
1. GENETIKA DALAM METABOLISME OBAT
Urutan peristiwa yang terjadi pada waktu obat dimetabolisir biasanya adalah sebagai berikut:
OBAT MASUK
OBAT MASUK
PENYERAPAN
DISTRIBUSI
INTERAKSI OBAT-SEL
PEMECAHAN
EKSKRESI
Tidak semua obat-obatan dimetabolisir dengan cara ini, sebagai contoh, beberapa obat tidak dipecah dahulu sebelum diekskresi. Tetapi metabolisme kebanyakan obat mengikuti urutan seperti diatas. Jadi, apabila suatu obat diminum mula-mula ia diabsorpsi (diserap) dari usus dan mengikuti aliran darah, untuk kemudian didistribusikan keberbagai jaringan dan cairan jaringan. Hanya sebagai kecil dari dosis total yang benar-benar berinteraksi dengan sel-sel untuk menghasilkan pengaruh farmakologik khusus. Sebagian besar obat tadi dipecah atau diekskresi secara utuh. Proses pemecahan yang sebenarnya, yang terjadi terutama didalam hepar, bervariasi untuk berbagai obat. Beberapa obat dioksidasi secara sempurna menjadi oksida karbon, yang kemudian dikeluarkan lewat pernapasan. Yang lain diekskresi dalam berbagai bentuk, baik l;ewat ginjal kedalam urine atau lewat hepar ke dalam empedu, dan kemudian ke dalam feces, dan beberapa obat mengalami berbagai transpormasi biokimiawi yang meningkatkan kelarutannya, sehingga obat-obat tersebut lebih mudah dan cepat diekskresi.
Salah satu transpormasi biokimiawi yang penting adalah konjugasi (penggabungan dua molekul) dengan asam glukonorat, suatu zat hidrat arang, dan proses ini disebut konjugasi glukuronid. Untuk morfin dan derivatnya, seperti codein, eliminasinya hampir seluruhnya tergantung pada proses ini. Isoniasida , suatu bahan yang penting yang dipakai untuk pengobatan TBC , mengalami " asetilasi" sebelum diekskresi. Proses ini menyangkut pemasukan satu gugus asetil-asetil ke dalam molekulnya. Obat–obat lain yang sering mengalami asetilasi sebelum diekskresi adalah sulfonamide.
Untuk mempelajari metabolisme dan efek obat tertentu, cara yang biasa dipakai ialah dengan memberi dosis standard obat, dan kemudian setelah selang waktu tetentu reaksi terhadap obat ditentukan. Ini dapat meliputi pengukuran jumlah obat yang beredar dalam darah atau melakukan pengukuran lain yang berhubungan dengan kecepatan metabolisme obat. ada variasi yang besar di dalam cara berbagai individu bereaksi terhadap obat tertentu , dan variabilitas di dalam reaksi ini dapat kontinyu atau diskontinyu
2. VARIASI GENETIK YANG HANYA DIUNGKAPKAN OLEH PENGARUH OBAT
Diantara contoh-contoh obat yang sangat dikenal, yang telah dapat mengungkapkan adanmya variabilitas genetic, adalah hydrogen peroksida, isoniasida, suksinilkolin, primakuin, obat-obat antikoagulan tertentu, dan obat-obatan anestesi.
Pada tahun 1946, Takahara , seorang ahli THT dari Jepang mengobati seorang gadis umur 11 tahun yang menderita lesi ganggren pada mulut. Jaringan yang mengalami ganggren dieksisi dan hydrogen peroksida dituangkan pada lukanya untuk sterilisasi. Dalam keadaan normal, dengan pemberian hydrogen peroksida, darah yang merembes dari luka akan tetap berwarna merah cerah dan berbuih. Tetapi Takahara mendapatkan bahwa darah yang terkena peroksida berubah menjadi hitam kecoklatan dan tidak berbentuk buih. Takahara menduga bahwa sel-sel darah merah penderita tersebut mungkin mengalami defisiensi enzima katalase yang memecah hydrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Ia mengatakan bahwa apabila enzima ini tidak ada, maka hidrigen peroksida tidak akan dipecah, dan dengan demikian tidak akan terjadi buih, dan Hb akan dioksidasi menjadi methemoglobin yang berwarna hitam kecoklatan.
Penyelidikan selanjutnya menunjukkan bahwa keadaan ini dalam kenyataannya disebabkan oleh tidak adanya katalase, dan oleh karena itu keadaan tersebut disebut akatalasia. Pe nyelidikan terhadap keluarga gadis tadi dan terhadap keluarga yang lain menunjukkan bahwa akatalasia merupakan kelaianan rresesif yang jarang dijumpai. Pengukuran aktivitas enzima katalase darah dapat membedakan tiga golongan individu : individu yang homozigot untuk gena normal dengan kadar enzima yang normal, individu yang homozigot untuk gene akatalasia dengan tidak ada enzima katalase di dalam darahnya, dan individu heterozigot dengan kadar enzima yang sedang. Penyakit akatalasia tidak hanya terbatas pada orang-orang Jepang, tetapi sejak itu juga telah didapatkan pada lain tempat di dunia. Hanya kira-kira separuh dari penderita akatalasia menderita sepsis oral, beberapa orang tidak menunjukkan gejala sama sekali dan benar-benar sehat.
Isoniasida , merupakan salah satu obat terpenting yang dipakai dalam pengobatan TBC . banyak penyelidikan telah dilakukan tentang metabolisme obat ini. Telah ditunjukkan bahwa isoniasida cepat diserap dari usus, yang menyebabkan kadar permulaan yang tinggi didalam darah, dan yang kemudian turun perlahan-lahan karena obat tersebut diinaktivasi dan diekskresi. Dalam hal metabolisme isoniasida dapat sibedakan dengan jelas 2 golongan individu : inaktivator cepat dan lambat, pada yang pertama , kadar obat didalam darah turun dengan cepat setelah pemberian dosis oral, sedangkan pada yang kedua kadar obat-obat didalam darah tetap tinggi untuk beberapa saat. Penyelidikan keluarga menunjukkan bahwa inaktivator lambat untuk isoniasida menunjukkan keadaan homozigot untuk gena resesif autosomal, sedang inaktivator cepat adalah homozigot untuk gena dominant. Kecepatan inaktivasi obat pada heterozigot adalah segera. Kesimpulan penyekidikan tersebut ialah bahwa inaktivator cepat menghasilkan enzima yang menginaktifkan isoniasida, tetapi pada inaktifator lambat enzima terbut tidak ada. Di Amerika Serikat dan Eropa kira-kira 50% dari populasi adalah inaktivator lambat. Pada beberapa individu, isoniasida menyebabkan gejala toksis, misalnya polyneuritis. Mungkin dapat diduga , bahwa karena kadar obat didalam darah tetap lebih tinggi untuk waktu yang lebih lama pada inaktivator lambat, gejala toksis dapat lebih sering terdapat pada individu tersebut, dan memang ada bukti demikian.
Fenelzine, suatu obat yang dipakai untuk pengobatan penyakit depresi menpunyai konfigurasi molekul serupa dengan isoniazide. Tidak semua penderita bereaksi terhadap fenelzin, dan cukup menarik bahwa ada kemungkinan untuk meramalkan penderita mana yang akan bereaksi , dengan mengetahui kemampuannya untuk menginaktivasi isonisida. Penyelidikan terakhir menunjukkan bahwa inaktivator lambat untuk isoniasida mempunyai reaksi lebih baik terhadap ffenelzin dibanding inaktivator cepat ( Johanstone & Marsh, 1973 ). Demikian juga , efek samping toksis terhadap hidralzin dan sulfasalazin lebih umum terdapat pada inaktivator lambat untuk isoniasida.
Kurare adalah suatu ekstrak tumbuhan yang dibuat oleh suku Indian tertentu di Amerika Selatan selama bertahun tahun. Bahan ini menyebabkan paralysis otot yang berat tapi tanpa hilangnya kesadaran, dan orang Indian membubuhkan bahan ini pada ujung panah mereka pada waktu berburu. Di dalam bidang kedokteran, kurare dipakai dalam operasi bedah, karena dapat menyebabkan relaksasi otot. Suksinilkolin adalah jenis obat lain yang juga menyebabkan relaksasi otot, walaupun dengan mekanisme berbeda dengan kurare. Obat ini lebih menguntungkan dibandingkan kurare karena kerjanya hanya dalam waktu pendek. Otot-otot pernapasan dilumpuhkan , demikian juga otot skelet yang lain, dan sebagai akibatnya pernapasan berhenti untuk sementara, biasanya dua atau tiga menit setelah suksinilkolin disuntikkan. Selama periode napas berhenti , ahli anestesi mempertahankan pernapasannya dengan pernapasan buatan. Tetapi pada kira-kira satu dalam 2000 penderita , periode apnoeanya dapat diperpamjang sampai 1 jam atau lebih. Pada kasus-kasus demikian, apnoea dapat ditolong dengan transfuse darah yang diambil dari orang normal, kalau tidak, ahli anestesi membuat pernapasan buatan sampai efek obat hilang. Suksinilkolin dalam keadaan normal dipecah di dalam tubuh oleh enzim pseudokolinesterase yang terdapat dalam plasma darah. Pada penderita yang sangat peka terhadap suksinilkolin , pseudokolinesterase plasma dalam darahnya adalah abnormal dan tidak dapat memecah obat dengan kecepatan normal.
Selama bertahun-tahun, kinin merupakan opbat pilihan untuk pengobatan malaria, tetapi walaupun obat ini efektif untuk serangan akut, kinin tidak efektif untuk mencegah kambuhnya penyakit. Pada tahun 1926, primakin diperkenalkan dan terbukti jauh lebih baik dibanding kinin dalam mencegah kambuhnya penyakit. Sejak itu dipakai beberapa bahan yang secara kimiawi serupa dengan primakin. Tetapi tidak lama setelah primakin diperkenalkan , ternyata didapatkan beberapa orang yang peka terhadap obat ini. Obat ini dapat dipakai dalam beberapa hari tanpa efek yang merugikan, tetapi kemudian penderita tiba-tiba mulai mengeluarkan urine berwarna gelap dan sering hitam, kemudian timbul ikterus dan jumlah sel darah merah dan kadar hemoglobin berangsur-angsur turun karena sel darah merah rusak. Penderita biasanya sembuh dalam periode hemolitik tersebut, tetapi kadang-kadang perusakan sel darah merah begitu hebat, sehingga dapat fatal.
Penyebab kepekaan terhadap primakin kemudian ternyata adalah defisiensi enzima dehidrogenase glucose 6 fosfat (G6PD) dalam sel darah merah. Tetapi mekanisme yang pasti bagaimana defisiensi enzim G6PD menyebabkan hemolisis dengan adanya primakin masih belum diketahui dengan jelas. Orang dengan defisiensi enzim G6PD juga peka terhadap fenasetin, furadantin, sulfonamide tertentu dan asam asetil salisilat (aspirin). Penyelidikan keluarga menunjukkan bahwa defisiensi G6PD diwariskan secara resesif terangkai X. defisiensi G6PD sel darah merah lebih sering terdapat pada orang Negro dibanding Kaukasoid, tetapi pada penderita Negro aktivitas enzim dalam sel darah putih adalah normal, sedangkan kadar enzim ini sangat berkurang pada penderita laki-laki Kaukasoid.
Antikoagulan kumarin dipakai dalam pengobatan infark miokard untuk mencegah pengentalan darah. Penyelidikan terakhir menunjukkan bahwa ada variasi diskontinyu dalam reaksi penderita yang menggunkan obat tersebut. Dalam keadaan ini tidak ada kenaikan kepekaan, tetapi malahan ada kenaikan resistensi terhadap efek obat tersebut. Sebagai contoh telah didapatkan seorang penderita yang membutuhkan obat ini 20 kali dosis biasa untuk mempertahankan efek antikoagulasi yang memadai. Resistensi ini rupanya diwariskan secara dominant autosomal.
Riset riset dasar mengenai aspek molekular genetik, pengaturan ekspresi gen dan sintesis protein sekarang membuahkan hasil dalam bidang kedokteran klinis dengan kecepatan yang meningkat. Salah satu hasil awal adalah pemahaman mengenai mekanisme bagaimana antibiotik bekerja. Banyak yang berkerja dengan menghambat sintesis protein pada salah satu tahapan pembentukan sel. Sebagian antibiotik bekerja terutama pada bakteri , tetapi yang lain menghambat sintesis dalam sel hewan lain, termasuk mamalia. Kenyataan ini membuat antibiotik sangat berguna dalam riset serta pengobatan infeksi.
Table 2 mekanisme bagaimana antibiotik dan obat terkait menghambat sintesis protein
OBAT EFEK
Kloramfenikol Mencegah ikatan normal mRNA dengan ribosom
Streptomicin, Neomicin, Kanamisin Memyebabkan kesalahan pembacaan kode genetic
Sikloneksimid, tetrasiklin Menghambat pemindahan kompleks mRNA asam amino ke polipeptida
Puromisin Kompleks puromisin-asam amino menggantikan kompleks tRNA –asam amino dan mencegah penambahan asam amino lain ke polipeptida
Mitramicin, mitomicinC, daktinomicin (aktinomicin D) Berikatan dengan DNA , mencegah polimerisasi RNA pada DNA
Klorokuin, kolkisin, novoblosin Menghambat DNA polymerase
Mustrard nitrogen, mekloretamin (mustargen) Berikatan dengan guanine pada pasangan basa
Toksin dipteri Mencegah ribosom bergerak pada mRNA.
Tidak semua obat-obatan dimetabolisir dengan cara ini, sebagai contoh, beberapa obat tidak dipecah dahulu sebelum diekskresi. Tetapi metabolisme kebanyakan obat mengikuti urutan seperti diatas. Jadi, apabila suatu obat diminum mula-mula ia diabsorpsi (diserap) dari usus dan mengikuti aliran darah, untuk kemudian didistribusikan keberbagai jaringan dan cairan jaringan. Hanya sebagai kecil dari dosis total yang benar-benar berinteraksi dengan sel-sel untuk menghasilkan pengaruh farmakologik khusus. Sebagian besar obat tadi dipecah atau diekskresi secara utuh. Proses pemecahan yang sebenarnya, yang terjadi terutama didalam hepar, bervariasi untuk berbagai obat. Beberapa obat dioksidasi secara sempurna menjadi oksida karbon, yang kemudian dikeluarkan lewat pernapasan. Yang lain diekskresi dalam berbagai bentuk, baik l;ewat ginjal kedalam urine atau lewat hepar ke dalam empedu, dan kemudian ke dalam feces, dan beberapa obat mengalami berbagai transpormasi biokimiawi yang meningkatkan kelarutannya, sehingga obat-obat tersebut lebih mudah dan cepat diekskresi.
Salah satu transpormasi biokimiawi yang penting adalah konjugasi (penggabungan dua molekul) dengan asam glukonorat, suatu zat hidrat arang, dan proses ini disebut konjugasi glukuronid. Untuk morfin dan derivatnya, seperti codein, eliminasinya hampir seluruhnya tergantung pada proses ini. Isoniasida , suatu bahan yang penting yang dipakai untuk pengobatan TBC , mengalami " asetilasi" sebelum diekskresi. Proses ini menyangkut pemasukan satu gugus asetil-asetil ke dalam molekulnya. Obat–obat lain yang sering mengalami asetilasi sebelum diekskresi adalah sulfonamide.
Untuk mempelajari metabolisme dan efek obat tertentu, cara yang biasa dipakai ialah dengan memberi dosis standard obat, dan kemudian setelah selang waktu tetentu reaksi terhadap obat ditentukan. Ini dapat meliputi pengukuran jumlah obat yang beredar dalam darah atau melakukan pengukuran lain yang berhubungan dengan kecepatan metabolisme obat. ada variasi yang besar di dalam cara berbagai individu bereaksi terhadap obat tertentu , dan variabilitas di dalam reaksi ini dapat kontinyu atau diskontinyu
2. VARIASI GENETIK YANG HANYA DIUNGKAPKAN OLEH PENGARUH OBAT
Diantara contoh-contoh obat yang sangat dikenal, yang telah dapat mengungkapkan adanmya variabilitas genetic, adalah hydrogen peroksida, isoniasida, suksinilkolin, primakuin, obat-obat antikoagulan tertentu, dan obat-obatan anestesi.
Pada tahun 1946, Takahara , seorang ahli THT dari Jepang mengobati seorang gadis umur 11 tahun yang menderita lesi ganggren pada mulut. Jaringan yang mengalami ganggren dieksisi dan hydrogen peroksida dituangkan pada lukanya untuk sterilisasi. Dalam keadaan normal, dengan pemberian hydrogen peroksida, darah yang merembes dari luka akan tetap berwarna merah cerah dan berbuih. Tetapi Takahara mendapatkan bahwa darah yang terkena peroksida berubah menjadi hitam kecoklatan dan tidak berbentuk buih. Takahara menduga bahwa sel-sel darah merah penderita tersebut mungkin mengalami defisiensi enzima katalase yang memecah hydrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Ia mengatakan bahwa apabila enzima ini tidak ada, maka hidrigen peroksida tidak akan dipecah, dan dengan demikian tidak akan terjadi buih, dan Hb akan dioksidasi menjadi methemoglobin yang berwarna hitam kecoklatan.
Penyelidikan selanjutnya menunjukkan bahwa keadaan ini dalam kenyataannya disebabkan oleh tidak adanya katalase, dan oleh karena itu keadaan tersebut disebut akatalasia. Pe nyelidikan terhadap keluarga gadis tadi dan terhadap keluarga yang lain menunjukkan bahwa akatalasia merupakan kelaianan rresesif yang jarang dijumpai. Pengukuran aktivitas enzima katalase darah dapat membedakan tiga golongan individu : individu yang homozigot untuk gena normal dengan kadar enzima yang normal, individu yang homozigot untuk gene akatalasia dengan tidak ada enzima katalase di dalam darahnya, dan individu heterozigot dengan kadar enzima yang sedang. Penyakit akatalasia tidak hanya terbatas pada orang-orang Jepang, tetapi sejak itu juga telah didapatkan pada lain tempat di dunia. Hanya kira-kira separuh dari penderita akatalasia menderita sepsis oral, beberapa orang tidak menunjukkan gejala sama sekali dan benar-benar sehat.
Isoniasida , merupakan salah satu obat terpenting yang dipakai dalam pengobatan TBC . banyak penyelidikan telah dilakukan tentang metabolisme obat ini. Telah ditunjukkan bahwa isoniasida cepat diserap dari usus, yang menyebabkan kadar permulaan yang tinggi didalam darah, dan yang kemudian turun perlahan-lahan karena obat tersebut diinaktivasi dan diekskresi. Dalam hal metabolisme isoniasida dapat sibedakan dengan jelas 2 golongan individu : inaktivator cepat dan lambat, pada yang pertama , kadar obat didalam darah turun dengan cepat setelah pemberian dosis oral, sedangkan pada yang kedua kadar obat-obat didalam darah tetap tinggi untuk beberapa saat. Penyelidikan keluarga menunjukkan bahwa inaktivator lambat untuk isoniasida menunjukkan keadaan homozigot untuk gena resesif autosomal, sedang inaktivator cepat adalah homozigot untuk gena dominant. Kecepatan inaktivasi obat pada heterozigot adalah segera. Kesimpulan penyekidikan tersebut ialah bahwa inaktivator cepat menghasilkan enzima yang menginaktifkan isoniasida, tetapi pada inaktifator lambat enzima terbut tidak ada. Di Amerika Serikat dan Eropa kira-kira 50% dari populasi adalah inaktivator lambat. Pada beberapa individu, isoniasida menyebabkan gejala toksis, misalnya polyneuritis. Mungkin dapat diduga , bahwa karena kadar obat didalam darah tetap lebih tinggi untuk waktu yang lebih lama pada inaktivator lambat, gejala toksis dapat lebih sering terdapat pada individu tersebut, dan memang ada bukti demikian.
Fenelzine, suatu obat yang dipakai untuk pengobatan penyakit depresi menpunyai konfigurasi molekul serupa dengan isoniazide. Tidak semua penderita bereaksi terhadap fenelzin, dan cukup menarik bahwa ada kemungkinan untuk meramalkan penderita mana yang akan bereaksi , dengan mengetahui kemampuannya untuk menginaktivasi isonisida. Penyelidikan terakhir menunjukkan bahwa inaktivator lambat untuk isoniasida mempunyai reaksi lebih baik terhadap ffenelzin dibanding inaktivator cepat ( Johanstone & Marsh, 1973 ). Demikian juga , efek samping toksis terhadap hidralzin dan sulfasalazin lebih umum terdapat pada inaktivator lambat untuk isoniasida.
Kurare adalah suatu ekstrak tumbuhan yang dibuat oleh suku Indian tertentu di Amerika Selatan selama bertahun tahun. Bahan ini menyebabkan paralysis otot yang berat tapi tanpa hilangnya kesadaran, dan orang Indian membubuhkan bahan ini pada ujung panah mereka pada waktu berburu. Di dalam bidang kedokteran, kurare dipakai dalam operasi bedah, karena dapat menyebabkan relaksasi otot. Suksinilkolin adalah jenis obat lain yang juga menyebabkan relaksasi otot, walaupun dengan mekanisme berbeda dengan kurare. Obat ini lebih menguntungkan dibandingkan kurare karena kerjanya hanya dalam waktu pendek. Otot-otot pernapasan dilumpuhkan , demikian juga otot skelet yang lain, dan sebagai akibatnya pernapasan berhenti untuk sementara, biasanya dua atau tiga menit setelah suksinilkolin disuntikkan. Selama periode napas berhenti , ahli anestesi mempertahankan pernapasannya dengan pernapasan buatan. Tetapi pada kira-kira satu dalam 2000 penderita , periode apnoeanya dapat diperpamjang sampai 1 jam atau lebih. Pada kasus-kasus demikian, apnoea dapat ditolong dengan transfuse darah yang diambil dari orang normal, kalau tidak, ahli anestesi membuat pernapasan buatan sampai efek obat hilang. Suksinilkolin dalam keadaan normal dipecah di dalam tubuh oleh enzim pseudokolinesterase yang terdapat dalam plasma darah. Pada penderita yang sangat peka terhadap suksinilkolin , pseudokolinesterase plasma dalam darahnya adalah abnormal dan tidak dapat memecah obat dengan kecepatan normal.
Selama bertahun-tahun, kinin merupakan opbat pilihan untuk pengobatan malaria, tetapi walaupun obat ini efektif untuk serangan akut, kinin tidak efektif untuk mencegah kambuhnya penyakit. Pada tahun 1926, primakin diperkenalkan dan terbukti jauh lebih baik dibanding kinin dalam mencegah kambuhnya penyakit. Sejak itu dipakai beberapa bahan yang secara kimiawi serupa dengan primakin. Tetapi tidak lama setelah primakin diperkenalkan , ternyata didapatkan beberapa orang yang peka terhadap obat ini. Obat ini dapat dipakai dalam beberapa hari tanpa efek yang merugikan, tetapi kemudian penderita tiba-tiba mulai mengeluarkan urine berwarna gelap dan sering hitam, kemudian timbul ikterus dan jumlah sel darah merah dan kadar hemoglobin berangsur-angsur turun karena sel darah merah rusak. Penderita biasanya sembuh dalam periode hemolitik tersebut, tetapi kadang-kadang perusakan sel darah merah begitu hebat, sehingga dapat fatal.
Penyebab kepekaan terhadap primakin kemudian ternyata adalah defisiensi enzima dehidrogenase glucose 6 fosfat (G6PD) dalam sel darah merah. Tetapi mekanisme yang pasti bagaimana defisiensi enzim G6PD menyebabkan hemolisis dengan adanya primakin masih belum diketahui dengan jelas. Orang dengan defisiensi enzim G6PD juga peka terhadap fenasetin, furadantin, sulfonamide tertentu dan asam asetil salisilat (aspirin). Penyelidikan keluarga menunjukkan bahwa defisiensi G6PD diwariskan secara resesif terangkai X. defisiensi G6PD sel darah merah lebih sering terdapat pada orang Negro dibanding Kaukasoid, tetapi pada penderita Negro aktivitas enzim dalam sel darah putih adalah normal, sedangkan kadar enzim ini sangat berkurang pada penderita laki-laki Kaukasoid.
Antikoagulan kumarin dipakai dalam pengobatan infark miokard untuk mencegah pengentalan darah. Penyelidikan terakhir menunjukkan bahwa ada variasi diskontinyu dalam reaksi penderita yang menggunkan obat tersebut. Dalam keadaan ini tidak ada kenaikan kepekaan, tetapi malahan ada kenaikan resistensi terhadap efek obat tersebut. Sebagai contoh telah didapatkan seorang penderita yang membutuhkan obat ini 20 kali dosis biasa untuk mempertahankan efek antikoagulasi yang memadai. Resistensi ini rupanya diwariskan secara dominant autosomal.
Riset riset dasar mengenai aspek molekular genetik, pengaturan ekspresi gen dan sintesis protein sekarang membuahkan hasil dalam bidang kedokteran klinis dengan kecepatan yang meningkat. Salah satu hasil awal adalah pemahaman mengenai mekanisme bagaimana antibiotik bekerja. Banyak yang berkerja dengan menghambat sintesis protein pada salah satu tahapan pembentukan sel. Sebagian antibiotik bekerja terutama pada bakteri , tetapi yang lain menghambat sintesis dalam sel hewan lain, termasuk mamalia. Kenyataan ini membuat antibiotik sangat berguna dalam riset serta pengobatan infeksi.
Table 2 mekanisme bagaimana antibiotik dan obat terkait menghambat sintesis protein
OBAT EFEK
Kloramfenikol Mencegah ikatan normal mRNA dengan ribosom
Streptomicin, Neomicin, Kanamisin Memyebabkan kesalahan pembacaan kode genetic
Sikloneksimid, tetrasiklin Menghambat pemindahan kompleks mRNA asam amino ke polipeptida
Puromisin Kompleks puromisin-asam amino menggantikan kompleks tRNA –asam amino dan mencegah penambahan asam amino lain ke polipeptida
Mitramicin, mitomicinC, daktinomicin (aktinomicin D) Berikatan dengan DNA , mencegah polimerisasi RNA pada DNA
Klorokuin, kolkisin, novoblosin Menghambat DNA polymerase
Mustrard nitrogen, mekloretamin (mustargen) Berikatan dengan guanine pada pasangan basa
Toksin dipteri Mencegah ribosom bergerak pada mRNA.
H. PERKEMBANGAN GENETIKA DALAM DUNIA MEDIS
1. GENETIKA DAN PENYAKIT
Kelainan genetik yang menyebabkan lebih dari 600 penyakit pada manusia sekarang telah berhasil diidentifikasi. Banyak dari penyakit ini jarang dijumpai , tetapi sebagian relatif cukup sering dan sebagian menyebabkan kelainan yang parah dan akhirnya fatal. Pada umumnya hanya penyakit yang jarang yang diwariskan secara sederhana, pada penyakit yang umum, biasanya tidak ada pola pewarisan sederhana. Sebagai contoh , pada kanker payudara, penyelidikan telah jelas menunjukkan bahwa faktor genetik tidak diragukan lagi memainkan peranan sebagai penyebab, tetapi tidak mungkin untuk menerangkan penemuan ini dengan hanya memakai cara pewarisan secara Mendel. Pewarisan unifaktorial atau multifaktorial mungkin ikut berperan sebagai penyebab beberapa macam penyakit, tetapi gambarannya hampir selalu dipersulit oleh faktor-faktor lingkungan.
Didalam mencoba memahami genetika penyakit tertentu , penyelidik dapat mendekati masalahnya dengan berbagai cara . kita dapat mempelajari insidensi penyakit diantara sanak saudara, membandingkan insidensi penyakit pada kembar identik dan non identik, membandingkan insidensi penyakit pada berbagai golongan ras, mempelajari hubungan penyakit tertentu dengan berbagai ciri-ciri lain misalnya golongan darah dan akhirnya mempelajari unsure-unsur patologik penyakit dalam keluarga, misalnya mengenai lipid serum pada keluarga penderita penyakit jantung iskemik.
Pada waktu ini kita percaya bahwa baik faktor hereditas (genetik) maupun faktor lingkungan ikut berperan sebagai penyebab sebagian besar penyakit, walaupun pada beberapa keadaan salah satu faktor dapat lebih penting dibanding yang lain.
Alkaptonuri adalah penyakit yang sangat jarang. Orang yang menderita penyakit ini mengekskresi urine yang berwarna kehitaman. Penyakit ini biasanya diketahui pada masa bayi karena popoknya berwarna kehitaman akibat terkena urine, dan apabila dicuci dengan sabun warna tadi malahan menjadi lebih nyata. Warna kehitaman tadi disebabkan oleh karena adanya asam homogentisat yang pada orang normal akan dipecah, sehingga tidak akan terdapat didalam urine. Penyakit ini tidak berat kecuali apabila terjadi arthritis yang dapat timbul sebagai komplikasi pada umur lanjut, penyakit ini tidak berbahaya dan tidak menyebabkan ketidakmampuan. Pada 1901 dalam suatu naskah yang dibacakan didepan Royal Medical And Chirutgical Society di London, Sir Archibald Garrod melukiskan 4 keluarga dengan 11 orang menderita alkaptonuri, dan tidak kurang dari tiga penderita adalah anak dari hasil perkawinan antara saudara sepupu. Pada tiap kasus, orang tua penderita kelihatannya normal. Bateson mengusulkan kepada Garod bahwa alkaptonuri mungkin merupakan penyakit resesif yang jarang, karena menurut Bateson saudara sepupu lebih mungkin mempunyai gena yang sama yang diwariskan dari nenek yang sama, sehingga diduga terhadap frekwensi perkawinan keluarga yang tinggi diantara orang tua individu homozigot untuk gena jarang . keadaan ini sesuai dengan apa yang didapat Garrod pada keluarga alkaptonuri. Secara umum , makin jarang suatu penyakit resesif ini timbul , maka makin sering penderita penyakit tadi adalah saudara saudara sepupu.
Sampai saat penemuan Garrod, genetika terutama hanya mempelajari pewarisan abnormalitas structural atau lain-lain yang tampak nyata, seperti polidaktilly pada manusia atau warna bunga pada ercis. Hal yang baru dan penting pada penemuan Garrod adalah bahwa pada alkaptonuri ada kelainan herediter yang menyangkut proses kimiawi atau Garrod lebih suka menyebutnya kelainan metabolisme bawaan. ( " Inborn errors of metabolism"). Ini merupakan awal genetika biokimiawi dan gagasan bahwa gena-gena mengatur pembentukan enzima yang nantinya akan berfungsi dalam pelaksanaan proses-proses biokimiawi khusus. Beadle dan Tatum memberikan bukti ekperimental untuk gagasan ini dengan percobaan perkawinan dan pada ragi roti neurospora crassa. Pekerjaan mereka begitu penting, sehingga mereka menerima hasiah nobel dalam ilmu kedokteran dan fisiologi pada tahun 1958.
Pada kira-kira waktu yang sama dengan saat Garrod melakukan pengamatannya yang sangat penting tentang pewarisan alkatonuri dan beberapa kelainan biokimiawi tertentu yang lain pada manusia, Karl Landsteiner menemukan golongan darah ABO . penemuan ini merupakan permulaan berkembangnya cabang genetika manusia yang penting, yaitu genetika golongan darah.
Akhirnya pada tahun 1956, Tjio dan Leifan, demikian pula Ford dan Hamerton secara terpisah, menunjukkan dengan jelas untuk pertama kali bahwa jumlah kromosom pada manusia adalah 46, bukan 48 seperti yang dianggap sebelumnya. Sumbangan yang sangat besar yang oleh para penyelidik tadi adalah pengenalan metode yang diosempurnakan untuk studi kromosom. Sebelum itu sangatlah sulit untuk mempelajari kromosom manusia karena ukurannya yang kecil. Dengan tehnik baru tadi, dimungkinkan untuk memisahkan kromosom kromosom dan mengamatinya secara lebih teliti. Ini terutama merupakan sebab adanya " Pemecahan masalah kromosom" ( " chromosome breakthrough " ) pada tahun 1959, waktu LeJeuNe di Paris dan Ford dan Jacobs di Inggris menunjukkan bahwa pada penderita sindroma down ( mongolisme) dan pada penderita dengan berbagai perkembangan seksual lainnya.
a. DIABETES MELITUS
Ada dua bentuk diabetes mellitus yang secara klinis berbeda, bentuk yang sangat berat, yang timbul pada masa kanak-kanak atau masa dewasa awal, dan bentuk yang jauh lebih ringan yang mengenai orang tua. Bentuk pertama hanya dapat diatasi dengan suntikan insulin secara teratur yang harus dilakukan seumur hidup, sedangkan bentuk yang ringan biasanya dapat bereaksi baik dengan pengaturan diit saja. Wanita dengan diabetes sering melahirkan bayi dengan kelebihan berat badan dan lebih sering melahirkan bayi meninggal serta bayi dengan malformasi congenital tertentu. Keadaan ini juga terjadi pada beberapa wanita yang menderita diabetes di kemudian hari, sedangkan pada waktu hamil tidak ada tanda-tanda klinis penyakit tersebut.
Royal College of General Practitioners di London mengadakan penyelidikan pada sanak saudara derajat pertama ( orang tua, anak-anaknya, saudara-saudara kandungnya) 1307 penderita diabetes mellitus dan membandingkan hasilnya dengan pertemuan pada sanak saudara derajat pertama pada kelompok control yang tidak menderita diabetes mellitus sebanyak 859 orang yang dipilih secara acak dari populasi umum. Mengenai data pada saudara-saudara kandung propositus hasilnya sangat menarik. Pada kelompok control, proporsi mereka yang mempunyai saudara kandung dengan diabetes adalah kira-kira 0,3 persen pada umur 30 tahun, kemudian meninghkat menjadi 2 persen pada umur lebih dari 70 tahun. Sebaliknya pada penderita diabetes mellitus proporsi saudara kandungnya yang juga menderita diabetes adalah 5 persen pada umur di bawah 30 tahun dan 3 persen di atas umur 70 tahun. Ini berarti bahwa penderita diabetes yang diagnosa pada umur dibawah 30 tahun kemungkinannya mempunyai saudara kandung yang juga terkena adalah 15 kali lebih besar dibanding orang sehat. Sebaliknya penderita diabetes yang berumur lebih dari 70 tahun pada saat didiagnosa, kemungkinan mempunyai saudara kandung dengan diabetes hanya 1,5 kali lebih besar daripada orang sehat. Hasil ini menunjukkan bahwa ada predisposisi genetic yang kuat pada orang-orang yang menderita diabetes yang timbul pada umur muda. Pada umur lanjut, penyakit diabetes lebih merupakan akibat faktor lingkungan, misalnya karena makan berlebihan.
Beberapa penyelidik yang menerima pandangan bahwa diabetes disebabkan oleh gen resesif telah melangkah lebih jauh dan mangatakan bahwa bentuk penyakit yang timbul pada masa kanak-kanak dan berat menunjukkan keadaan homozigot, sedangkan yang ringan dan timbul pada umur dewasa menunjukkan keadaan heterozigot.
Meskipun beberapa penyelidik percaya bahwa diabetes mellitus diwariskan secara resesif autosomal, namun penyelidik lain puas dengan anggapan bahwa penyakit ini adalah akibat dari kerja banyak gena (pewarisan multifaktorial). Sebagai dukungan terhadap gagasan ini , telah diketahui bahwa insidensi diabetes mellitus pada orang tua dan anak-anaknya (apabila diadakan koreksi umur) sama dengan pada saudara-saudara kandungnya, suatu hal yang berlawanan dengan apa yang diharapkan apabila penyakit tersebut disebabkan oleh gene resesif. Kedua, tidak ada perbedaan yang jelas antara kadaar gula darah setelah diberi minum sejumlah glukosa pada keluarga penderita diabetes dengan orang-orang control. Pada kedua golongan tadi terdapat distribusi berkesinambungan dari harga normal sampai abnormal, tanpa adanya dua tonjolan ( bimodalitas) yang diharapkan apabila penyakitnya disebabkan oleh gena tunggal. Bukti-bukti berdasarkan frekuensi diabetes pada berbagai sanak saudara individu yang sakit juga menunjukkan bahwa penyakit tersebut diwariskan secara multifaktorial.
Dengan menerima gagasan pewarisan multifaktorial , Simpson dan Smith secara terpisah membuat perkiraan tentang heritabilitasnya, yaitu kira-kira 75 persen untuk diabetes yang timbul awal dan hanya 35 persen untuk diabetes yang timbul lambat.
b. HIPERTENSI
Penderita hipertensi dibagi menjadi dua golongan. Pada orang pertama, penyakit timbul umumnya pada masa dewasa awal dan disebabkan secara sekunder oleh penyakit ginjal tertentu atau kelainan kelanjar endokrin tertentu. Bentuk hipertensi ini disebut hipertensi sekunder dan tidak sering dijumpai. Pada penderita golongan kedua tidak didapatkan penyebab yang nyata untuk hipertensinya, yang biasanya mulai pada umur setengah tua. Bentuk penyakit ini disebut hipertensi essensial dan jauh lebih sering dijumpai dibanding hipertensi sekunder. Umumnya disepakati bahwa faktor genetic penting dalam etiologi hipertensi essensial, karena telah ditunjukkan bahwa terdapat konkordansi yang tinggi pada kembar indentik, tetapi para ahli mempunyai perbedaan pendapat mengenai hakiki yang pasti faktor-faktor genetic tersebut.
c. PENYAKIT JANTUNG ISKEMIK
Aterosklerosis dengan akibat penyempitan arteria koronaria yang menyebabkan penyakit jantung iskemik atau trombosis koroner, sebagian disebabkan oleh penimbunan lipid pada dinding pembuluh darah. Ini merupakan bagian dari proses menua alami. Tetapi keadaan ini dapat terjadi secara premature dan dapat menyebabkan kematian pada decade ketiga sampai kelima kehidupan.
Satu macam penyakit jantung iskemik yang timbul awal adalah hiperkolesterolemi familiar yang diwariskan secara autosomal dominant. Ini hanyalah merupakan sebagian kecil dari penyakit jantung iskemik yang timbul awal. Kasus-kasus lain ada hubungannya dengan beberapa penyakit lain misalnya diabetes mellitus. Tetapi sebagian besar kasus tidak diwariskan secara sederhana dan tidak berhubungan dengan proses penyakit yang lain.
Pendapat yang umum ialah bahwa pada sebagian besar penderita , penyakit itu multifaktorial dengan heritabilitas kira-kira sebesar 65 persen, resiko pada keluarga derajat pertama penderita adalah rata-rata 6 kali lebih besar daripada insidensi populasi, insidensi populasi adalah kira-kira 15 orang per 1000 pada laki-laki yang timbul penyakitnya sebelum umur 55 tahun dan 10 orang per 100 pada wanita yang timbul penyakitnya sebelum umur 65 tahun.
d. ULKUS PEPTIK
Doll dan kawan-kawan menunjukkan bahwa ulkus ventrikuli dan ulkus duodeni dua kali lebih sering terjadi pada keluarga derajat pertama penderita dibanding pada populasi umum dan tipe ulkusnya cenderung sama untuk penderita dan keluarganya yang juga menderita ulkus. Dapat diterangkan bahwa kenaikan risiko pada keluarga dekat hanyalah mencerminkan adanya kesamaan lingkungan.
Hasil-hasil penyelidikan yang luas pada anak kembar baru-baru ini memberikan beberapa kejelasan mengenai masalah tersebut. Dari kira-kira 29 pasang anak kembar identik yang diseleksi karena salah satu dari pasangan sakit, ditemukan bahwa pada 12 pasangan, anak yang merupakan pasangannya juga sakit. Tetapi pada pasangan anak kembar non-identik, yang menunjukkan bahwa terdapat faktor genetic yang berperan. Tetapi karena konkordansi pada anak kembar identik hanya 41%, ini berarti bahwa faktor lingkungan tentunya juga memainkan peranan penting sebagai penyebab.
Beberapa penyelidikan dalam beberapa tahun terakhir ini menunjukkan bahwa penyakit tertentu lebih sering ada hubungannya dengan golongan darah tertentu dibandingkan dengan yang diharapkan terjadi secara kebetulan.
Pengamatan ini menunjukkan adanya kaitan kausal antara penyakit tertentu dengan golongan darah yang berhubungan dengannya. Dapat dianggap bahwa karena golongan-golongan darah diwariskan, maka faktor genetik tentunya memainkan peranan dalam menyebabkan penyakit tertentu yang berhubungan dengan golongan darah tersebut. Contoh hubungan semacam itu yang paling sering baik dan tercatat ialah hubungan (asosiasi) antara ulkus duodeni dengan golongan darah O (gambar 38). Ini tidak berarti bahwa semua orang yang bergolongan darah O akan menderita ulkus duodeni, tetapi hanyalah bahwa risiko orang dengan golongan darah O untuk menderita ulkus duodeni lebih besar dibanding dengan orang-orang dengan golongan darah lain.
Telah dihitung bahwa orang orang dengan golongan darah O kira-kira 40 persen lebih besar kemungkinannya untuk menderita ulkus duodeni dibanding orang orang dengan golongan darah A, B dan AB . ulkus ventrikuli juga ada hubungannya dengan golongan darah O , tetapi tidak begitu kuat. Hubungan antara golongan darah O dengan ulkus duodeni didapatkan pada orang-orang Eropa, Jepang, Negro Amerika Utara dan beberapa kelompok Rsil.
Penting untuk membedakan antara hubungan (asosiasi) dengan perangkaian genetic. Pada hubungan/asosiasi, timbul dua kelainan pada orang yang sama lebih sering daripada yang diperkirakan terjadi secara kebetulan, dan ini menunjukkan adanya hubungan kausal antara dua keadaan tersebut. Tetapi perangkaian genetic hanyak mengenai susunan letak gen dalam kromosom. Gen dikatakan berangkai apabila gena-gena tersebut terletak pada pasangan kromosom yang sama, suatu hal yang penting adalah bahwa perangkaian itu terjadi karena antara lokus-lokus dan bukan dengan satu alel tertentu pada satu lokus.
Bagaimana gena golongan darah mempengaruhi dinding lambung dan dinding duodeni belum diketahui. Mungkin, intergritas lapisan mukosa lambung dan duodenum diatur oleh beberapa gena untuk ulserasi peptic dan tidak hanya berhubungan dengan golongan darah , tetapi juga dengan status secretor. Substansi golongan darah ABO disekresi di dalam air ludah dan getah lambung orang-orang yang mempunyai gena sekrestor (S). gena ini dominant terhadap gena non secretor (s). orang-orang yang homozigot dominant untuk gena non secretor (s) tidak mensekresi substansi golongan darah ABO. Telah ditemukan bahwa ulkus duodeni dan ulkus ventrikuli lebih umum terdapat pada orang-orang non secretor. Dalam kenyataan, rupanya status secretor lebih penting daripada golongan darah se4seorang dalam menentukan kemungkinan timbulnya ulkus peptic.
e. SKIZOFRENIA
Skizofreni adalah penyakit psikotik yang biasanya timbul pada kehidupan dewasas awal. Penyakit ini ditandai dengan adanya perubahan kepribadian dan emosional yang diiukuti dengan lari dari dunia yang nyata diseertai dengan halusinasi dan angan-angan (delusi). Pada waktu ini, kira-kira ada 80.000 penderita skizofreni di Inggris. Belum ada kelainan biokimia khusus yang dapat diketahui pada pemyakit ini.
Sebagian besar penyelidik setuju bahwa ada peranan genetic dalam etiologi skizofreni, tetapi bagaimana cara berpengaruhnya dan seberapa besar peranan tersebut belum jelas, sebagian karena adanya kekacauan mengenai definisinya , terutama dalam pemakaian istilah schizoid. Istilah schizoid dipakai untuk menunjukkan kelainan yang menyerupai skizofreni yang sering terdapat pada kleuarga skizofreni. Masalah ini timbul karena tidak ada krieteria klinis untuk membedakan secara jelas antara kepribadian schizoid dan kepribadian normal. Masalah definisi telah dibicarakan secara mendalam oleh Heston (1970). Untuk penyederhanaan, kita dapat memandang isitilah schizoid untuk orang yang mempunyai gejala dasar skizofreni, tetapi dalam bentuk yang lebih ringan, diperkirakan bahwa secara kasar 4 persen dari populasi umum menderita kelainan skizofreni atai schizoid.
Penyakit skizofreni ada hubungannya degan beberapa cirri, misalnya bentuk tubuh, intelegensi, dan banyak orang percaya bahwa faktor lingkungan tentu mempunyai peranan penting dalam etiologi penyakit. Mungkin adanya prevalensi diantara keluarga dekat sebagian disebabkan karena mereka mempunyai lingkungan yang sama. Beberapa penyelidik sekarang menganggap bahwa skizofreni dalam kenyataannya dapat diwariskan secra multifaktorial, dengan heritabilitas kira-kira 80 persen. Tetapi dengan pengetahuan kita pada saat ini tidak mungkin untuk menetapkan secaara tegas tentang hakiki faktor genetic pada skizofreni. Riset biokimiawi pada penderita dan keluarganya pada saat ini mungkin dapat memperjelas keadaan pada masa-masa yang akan datang.
f. KELAINAN KONGENITAL
Banyak kelainan congenital yang disebabkan oleh defek gena tunggal (misalnya mikrosefali bentuk resesif autosomal) atau oleh kelainan kromosom (misalnya sindroma trisomi autosomal). Kelainan kelainan congenital tertentu yang agak sering terjadi dianggap mempunyai sebab multifaktorial . termasuk disini adalah spina bifida, anensefali, penyakit jantung congenital bentuk yang umum, stenosis pylorus congenital, celah bibir dan langit-langit , kaki pengkor (club foot) congenital dan dislokasi pinggul congenital. Bukti-bukti untuk pewarisan multifaktorial pada kelainan-kelainan ini telah dikumpulkan oleh Carter (1965).
Spina bifida dan anensefali relative sering terjadi yaitu mengenai satu diantara 200 bayi, dan dalam beberapa hal antara kedua kelainan tersebut ada hubungan, karena keduanya sering terjadi pada anggota keluarga lain di dalam keluarga yang sama. Kelainan ini lebih sering terjadi pada anak-anak dari ibu multipara yang berumur tua dan lebih sering terdapat di Inggris Barat Laut dan Wales serta Skotland dibanding dengan Inggris Tenggara.
g. KANKER
Kanker merupakan suatu penyakit yang menyerang proses dasar kehidupan sel, yang hampir semuanya mengubah genom sel (komplemen genetic total sel) serta mengakibatkan pertumbuhan liar dan penyebaran sel kanker. Penyebab perubahan genom ini adalah mutasi (perubahan) salah satu gen atau lebih; atau mutasi sebagian besar segmen utas DNA yang mengandung banyak gen; atau pada beberapa keadaan, penambahan atau pengurangan sebagian besar segmen kromosom.
Setiap gen pada keturunan manusia mempunyai kemungkinan 1 dalam 100.000 merupakan suatu mutan bila dibandingkan dengan gen orang tuanya. Jadi hanya dibutuhkan kesempatan agar mutasi dapat berlangsung. Akan tetapi, faktor-faktor lain yang menambah kemungkinan mutasi adalah radiasi ionisasi, zat karsinogen, beberapa virus, iritasi fisik dan predisposisi herediter.
Beberapa kanker dijumpai pada golongan ras tertentu, dan ini menunjukkan adanya penyebab genetic. Sebagai contoh, kanker kulit pada orang kulit putih di Australia jauh lebih sering terdapat dibandingkan dengan penduduk asli, mungkin ini disebabkan karena melanin didalam kulit penduduk asli dapat mencegah penembusan sinar ultraviolet.
Pada kanker tertentu, faktor genetik rupanya memegang peranan penting sebagai penyebab, tetapi tidak eksklusif. Kanker lambung dan payudara termasuk jenis ini, bukti ini berasal dari empat sumber yaitu : frekuensi penyakit pada keluarga dekat penderita, penyelidikan anak kembar, penyelidikan golongan darah dan pemakaian analog binatang.
Penyelidikan pada kanker lambung menunjukkan bahwa kira-kira 3 persen dari keluarga derajat pertama mempunyai kemungkinan untuk mendapatkan penyakit dibanding 1,5 persen pada control. Bahwa frekuensi jenis tumor yang didapatkan pada propositus lebih besar pada keluarga dekat penderita daripada dengan populasi umum, menunjukkan adanya faktor genetik sebagai penyebabnya.
2. REKAYASA GENETIKA / KLONING
Rekayasa genetika merupakan istilah yang digunakan untuk menguraikan pengenalan akan criteria pilihan dan rancangan manusia ke dalam suatu konstruksi dan kombinasi gen. walaupun demikian, istilah ini akan berarti pertukaran bahan herediter buatan antar spesies.
Pemindahan informasi genetik dari organisme yang lebih tinggi ke dalam bakteri saat ini merupakan suatu hal yang memungkinkan . hal ini melibatkan implantasi gen manusia ke dalam bakteri dengan DNA rekombinan, dalam suatu usaha untuk mendapatkan pengetahuan yang baru dari mekanisme genetic pada tingkat molecular dan juga untuk memperoleh mamfaat dengan dapat diperolehnya suplai insulin, interferon, dan protein lain manusia yang berlimpah dan murah.
Pada hakekatnya terdapat tiga vector yang digunakan dalam teknologi DNA rekombinan (rekayasa genetika) : yaitu plasmid, fage dan kosmid. Semua ini bereplikasi dalam sel bakteri host. Plasmid secara alamiah terdapat dalam bakteri serta memberikan ketahanan bagi bakteri terhadap berbagai bahan termasuk antibiotika. Mereka diwariskan secara stabil dalam keadaan ekstrakromosomal dan terdiri dari suatu dupleks DNA yang sirkuler.
Setelah DNA asing dimasukkan dalam plasmid, maka plasmid dimasukkan kembali ke dalam sel bakteri host dengan memaparkan sel bakteri dengan garam kalsium yang menjadikan membrane sel permeable terhadap plasmid.
Langkah berikutnya adalah menumbuhkan vektor host dalam biakan untuk menghasilkan suatu klon, yaitu keadaan dimana semua sel berasal dari konstitus genetik tunggal. Akhirnya, dibuat dilakukan suatu seleksi terhadap klon yang mengandung fragmen DNA yang relevan. Sejumlah tehnik telah dikembangkan untuk mendeteksi insersi dari ururtan yang khas.
Terdapat beberapa aplikasi dari DNA rekombinan . misalnya dalam pemetaan/struktur gen, dan struktur populasi , pengendalian penyakit genetika, biosintesa, misalnya biosintesa insulin, hormone pertumbuhan dan interferon, dan pengobatan penyakit genetika dengan insersi dari suatu gen dengan klonasi yang normal.
KLONING
Kloning diartikan sebagai cara perkembangbiakan makhluk hidup untuk mendapatkan individu atau anakan yang persis sama dengan induknya tanpa melalui suatu proses pembuahan. Heboh kloning, diawali dengan lahirnya domba lucu Doly hasil kloning dr Ian Wilmut, ilmuwan asal Skotlandia di tahun 1997. Lahirnya binatang hasil kloning ini diasumsikan membuka pintu gerbang untuk pengklon-an manusia, dan pada perkembangannya isu-isu tersebut langsung disinggungkan dengan harkat dan martabat manusia. Sehingga bak bola salju, di tahun 1997-an berita ini mengalir dari media masa satu ke media masa yang lain dan mengundang komentar berbagai pakar mulai dari ilmuwan, agamawan sampai budayawan. Padahal sebenarnya kloning bukan merupakan hal yang baru. Bagi para ahli mikrobiologi kloning bagaikan makanan sehari-hari, karena teknik ini digunakan misalnya untuk riset, diagnostik, pemetaan gen dan enzim.
Bagi para biolog, teknik inipun tergolong usang, karena sejak tahun 1952 teknik ini sudah mulai digunakan yakni untuk mengeluarkan inti embrion kodok. Bagi masyarakat awam, pendekatan kloning secara tidak sadar sudah sering dilakukan, yakni pada saat kita melakukan stek, baik stek akar, batang atau daun. Dengan stek kita benar-benar bisa berharap untuk mendapatkan individu baru (anakan) dengan sifat-sifat yang sama dengan tanaman yang kita stek.
Sejak lahirnya domba Doly banyak pihak maupun ilmuwan berpikir untuk menggunakan teknik ini untuk berbagai tujuan. Mulai dari tujuan mulia misalnya untuk keperluan pengobatan sampai tujuan edan-edanan, membuat Hitler atau John F Kenedy baru.
Padahal menurut Prof Dr Sangkot Marzuki (Direktur Lembaga Biologi Molekuler Eijkman) pengklonan manusia hanya merupakan fantasi saja karena suksesnya 1 dari 277 dan hasilnyapun (kalau pun bisa berhasil) diragukan apakah mewarisi kesuksesan pendahulunya.
Dalam bidang kesehatan banyak yang bisa diharapkan untuk teknik ini misalnya untuk pengobatan kanker dan penyakit-penyakit degeneratif seperti atherosklerosis (pengapuran pada pembuluh darah) dan osteoporosis (kerapuhan tulang).
Pada penyakit kanker terjadi pembelahan sel secara tidak terkendali secara terus menerus (satu menjadi dua, dua menjadi empat dan seterusnya) sehingga timbul tumor, hal ini terjadi karena adanya telomerase (enzim penghancur telomer). Padahal normalnya telomer beraksi seperti sumbu pembakar. Sumbu semakin menyusut setiap kali sel membelah dan akhirnya ketika sumbu habis akan memicu tombol untuk membunuh atau menghentikan pertumbuhan dirinya sendiri. Dengan teknik kloning diharapkan dapat mengisolasi protein penghasil telomerase tersebut, yang pada gilirannya bisa menangkal dan mengobati penyakit kanker. Untuk penyakit degeneratif (penyakit yang timbul karena usia lanjut) diobati secara tidak langsung yaitu memberikan obat awet muda, berupa protein hasil kloning yang dapat menghambat proses penuaan pada sel, sehingga sel normal hidupnya lebih lama dan penyakit tua tadi jadi lambat datangnya. Konon kabarnya protein awet muda tersebut siap dikemas dalam bentuk pil. Dan barang siapa meminumnya dimungkinkan menjadi awet muda dan panjang umur. Ada yang tidak sabar meminumnya ? Tunggu saja barangkali di tahun 2000 ini ada iklan di TV-media untuk pil tersebut, hanya 99.999 rupiah.
Teknologi kloning juga mencatat kemajuan yang berarti setelah si gempar Doly, yaitu pada awal-awal tahun 1998 dengan dilahirkannya 2 ekor sapi (George dan Charlie) di Texas AS. Kedua ekor sapi ini diciptakan melalui proses kombinasi antara teknik kloning dan rekayasa genetik (transgenik). Seperti umumnya hewan hasil kloning, mereka mempunyai sifat-sifat unggul, dan dirancang untuk menghasilkan sesuatu yang unggul sesuai dengan program penciptanya. Program genetik yang disiapkan untuk kedua sapi ini adalah untuk menghasilkan susu yang mengandung gizi sempurna dan mengandung obat-obatan untuk jenis-jenis penyakit tertentu. Bahkan para ahli di sana mengaku bahwa mereka telah menyiapkan sapi yang apabila lahir nanti akan menghasilkan susu yang mengandung serum albumin, protein esensial dalam darah yang sangat berguna bagi dunia kedokteran dan kesehatan.
Pro dan kontra tentang produk transgenik atau produk hasil rekayasa genetika masih tetap hangat.Teknologi rekayasa genetika sebenarnya bukanlah hasil orisinal para ilmuwan biotek. Dia hasil peniruan proses alamiah yang sudah ada seperti proses sintesis protein antibodi IgG dalam sel tubuh mamalia yang merupakan salah satu bentuk pertahanan tubuh dari serangan kuman penyakit. Beratus jenis antibodi IgG dalam tubuh mamalia dikodekan oleh berbagai gen DNA yang merupakan hasil potong dan tempel (rekombinasi) alamiah berbagai fragmen DNA di dalam sel.
Proses transfer gen antar-kingdom seperti bakteri Agrobacterium tumefaciens ke dalam sel inangnya sudah terjadi sejak dulu tanpa campur tangan manusia. Proses inilah yang mengilhami rekayasa genetika tanaman, dengan memanfaatkan plasmid Agrobacterium sebagai pembawa gen dari sifat yang ingin dicangkokkan pada suatu tanaman.
Teknologi rekayasa genetika dalam bentuk yang lebih konservatif juga kita temui dalam proses perkawinan silang untuk mendapatkan bibit unggul. Proses ini memakan waktu lama serta terikutnya sifat yang tak dinginkan dari tanaman penyilang. Sedangkan dalam rekayasa genetika modern, rekombinan dilakukan secara in vitro (di luar sel makhluk hidup), sehingga dimungkinkan mencangkok (kloning) hanya satu jenis gen yang diinginkan dalam waktu lebih cepat.
Hasil penelitian kloning monyet mengungkapkan masalah mendasar yang mungkin akan membuat proses itu tidak mungkin diterapkan terhadap manusia. Menurut laporan wartawan VOA Jessica Berman, penemuan itu bermakna penting karena potensi cloning untuk penyembuhan penyakit manusia. Laporan selengkapnya disampaikan berikut oleh Guga Pardede dalam Amerika Kini.
Para penganjur apa yang disebut terapi kloning untuk manusia mengatakan teknik itu mempunyai potensi menyembuhkan penyakit seperti diabetes atau penyakit gula, alzheimer atau pikun, dan penyakit Parkinson's. Para penganjur tersebut yakin usaha untuk meng-klone primata atau monyet akan mengembangkan teknik tersebut. Dari semua primata diluar manusia, monyet rhesus adalah diantara primata yang gennya paling serupa dengan manusia – yang memungkinkan kloning dapat diterapkan pada manusia. Oleh karena itu, para ilmuwan telah berusaha meng-klone monyet rhesus – dengan mendorong sel telur binatang itu membuat duplikatnya sendiri – tanpa menggunakan embrio karena penggunaan embrio dapat menimbulkan pertentangan. Sebaliknya, para peneliti berusaha membuahi telur dengan D-N-A atau gen yang diambil dari sel dewasa dimanapun dalam tubuh. Para pakar berharap untuk merangsang pertumbuhan telur dan mengambil sel-sel stem-nya yang menurut pakar dapat dikembangkan untuk menjadi bagian manapun dalam tubuh.
Tetapi, dalam sebuah artikel dalam jurnal "Science," para peneliti mengatakan telur monyet rhesus yang diklone tidak dapat dikembangkan menjadi sell stem. Tidak seperti binatang lain yang berhasil diklone sebegitu jauh dengan menggunakan sel dewasa, antara lain tikus, pemimpin penelitian Christopher Navara dari bagian Obstetrik dan Gynecology mengatakan telur monyet rhesus tampaknya berbeda.
"Langkah pertama dalam eksperimen kloning adalah mengambil D-N-A dari telur. Tampaknya dalam kasus monyet rhesus, ketika kita mengambil D-N-A dari sel telur, kita juga mengeluarkan faktor lain yang perlu untuk perkembangan embrio. Jadi, kalau kita menggantikan D-N-A yang dikeluarkan tadi dengan D-N-A dari sel lain, embrionya tidak dapat lagi berkembang seterusnya."
D-N-A atau bahan genetika dalam setiap sel menyediakan program atau rencana untuk pertumbuhan sel. Profesor Navara mengatakan sel telur tadi tidak dapat berkembang dengan normal karena bahan genetika penting dalam sel telur hilang dari ke-724 sel yang diklone. Para peneliti di Advanced Cell Technology adalah yang pertama berhasil mengklone tikus, dengan menggunakan teknik yang sama dengan yang dicoba para peneliti di Pittsburgh. Walaupun kelompok Pittsburgh ini tidak berhasil mengklone monyet, direktur kedokteran Robert Lanza yakin masih mungkin mengklone monyet rhesus. Dr. Lanza mengemukakan selalu ada masalah dalam mengklone binatang, oleh karena itu para pakar harus melakukan penelitian bertahun-tahun untuk mengatasi masalah yang dihadapi. Walaupun kurang berhasil, Christopher Navara dari Universitas Pittsburgh tadi mengatakan para peneliti akan terus berusaha untuk mengklone monyet rhesus karena membuka kemungkinan untuk dapat diterapkan terhadap manusia.
Para penentang kloning mengatakan penelitian itu membuktikan bahwa kloning tidak dapat dan tidak patut diadakan pada manusia karena itu akan mengarah ke suatu bentuk pembuatan manusia. Kekhawatiran mereka mungkin beralasan karena seorang dokter kesuburan di Kentucky, Panayiotis Davos, mengklaim bahwa ia telah berhasil membuat embrio manusia yang pertama dari bahan genetika sel dewasa. Kalau hasil tes menunjukkan embrio itu sehat, Dr. Zavos mengatakan ia berencana memasukkannya ke kandungan seorang wanita bulan depan. Dalam menanggapinya, penulis artikel dalam jurnal Science tadi, Gerarld Schatten, dikutip mengatakan kloning untuk melahirkan manusia adalah tidak aman, tidak etis, dan sepatutnya dilarang hukum.
3. DOPING
Berbagai upaya dilakukan, untuk menciptakan atlet super, yang dapat memecahkan rekor dunia dalam semua cabang olahraga. Diantaranya dengan menyalahgunakan obat-obatan, yang sebetulnya dikembangkan untuk menolong penderita penyakit kronis. Misalnya saja, pada akhir tahun 80-an, para ahli kedokteran meneliti Erythro-poietin-EPO, yakni sejenis hormon yang diproduksi di dalam ginjal. Dalam tubuh EPO memiliki fungsi penting dalam pembentukan sel darah merah. Penelitian ditujukan untuk membantu penderita gagal ginjal, untuk meningkatkan jumlah sel darah merahnya.
EPO diperoleh dengan cara rekayasa genetika dari tubuh penderita gagal ginnjal itu sendiri. Dengan menyuntikan hormon, yang berasal dari tubuhnya sendiri, dapat diperoleh dua keuntungan. Tubuh penderita gagal ginjal tidak akan menolak hormon EPO, dan sekaligus jumlah sel darah merahnya akan bertambah. Tapi rupanya keunggulan EPO, juga tercium oleh para olahragawan. Dengan metode serupa, para atlet disuntik doping EPO yang berasal dari sel darahnya sendiri. Seperti juga pada penderita gagal ginjal, atlit yang mendapat doping EPO, menunjukan peningkatan jumlah sel darah merah secara signifikan.
Dengan meningkatnya jumlah sel darah merah, pasokan oksigen ke berbagai jaringan otot atlit bersangkutan juga meningkat drastis. Doping EPO terutama digemari oleh atlit yang memerlukan stamina tinggi. Misalnya para pembalap sepeda atau pelari marathon dan lomba ski jarak jauh. Banyaknya kasus doping EPO yang terbongkar, menunjukan betapa atraktifnya doping dengan sel darah sendiri ini. Sebab dampak negatifnya juga dapat diminimalkan. Akibat skandal EPO, tahun 1998 lalu dalam balapan sepeda Tour de France, tim balap Perancis, Festina didiskualifikasi. Dalam olimpiade musim dingin tahun 2002, juara lomba ski 50 kilometer, Johann Mühlegg harus mengembalikan medalinya, karena terbukti melakukan doping EPO.
Doping EPO memang masih dapat dilacak oleh para pengawas doping. Karena EPO yang direkayasa secara genetika, tetap masih memiliki perbedaan kecil dengan EPO yang diproduksi tubuh secara alami. Tentu saja kasus doping dengan memanfaatkan teknik rekayasa genetika, tidak berhenti dengan kasus EPO. Sebaliknya, pengetahuan yang diperoleh dari doping EPO, merupakan landasan dasar bagi doping jenis baru, yang sulit dilacak lagi jejaknya. Yakni doping genetika.
Tahun 1997 lalu, para peneliti kedokteran dari Universitas Chicago, dalam ujicoba menggunakan tikus dan monyet di laboratorium, membuktikan, pemberian gen EPO tambahan, dapat memacu produksi EPO alami. Dalam tubuh tikus dan monyet yang direkayasa gen EPO tambahan, jumlah sel darah merahnya meningkat antara 70 sampai 80 persen. Padahal jika menggunakan suntikan EPO konvensional, peningkatan jumlah sel darah merah, hanya mencapai 7 sampai 10 persen saja. Juga doping genetika semacam itu akan sulit dilacak. Sebab produk dopingnya identik dengan produk hormon alami. Barulah jika dilakukan biopsi otot, dapat terlacak jejak rekayasa genetikanya.
Doping rekayasa genetika memang tidak akan berhenti pada penyalahgunaan gen EPO. Beberapa tahun lalu, kelompok peneliti dari fakultas kedokteran Universitas Royal Free di London, yang dipimpin Geofrey Goldspink menemukan sejenis gen, yang memproduksi protein yang menstimulir pertumbuhan otot. Rekayasa gen pertumbuhan otot pada tikus percobaan, menunjukan perkembangan volume otot antara 15 sampai 30 persen. Sasaran penelitian, sebetulnya untuk membantu penderita penyakit penyusutan otot. Namun dari awal Goldspink sudah menyadari, penemuannya suatu hari nanti, akan disalahgunakan untuk doping.
Seperti juga diungkapkan Prof.Dr. Horst Michna, dari universitas teknik München, peluang penyalah gunaannya memang amat besar. Akan tetapi, ia juga memperingatkan dampak sampingannya. Tahun 1999 lalu, seorang pasien berusia 18 tahun, penderita penyakit genetika gangguan metabolisme, meninggal, ketika menjalani terapi genetika semacam itu. Tahun 2002 lalu, pemerintah Perancis menghentikan penelitian terapi genetika pada anak-anak, yang mengidap penyakit genetika lemahnya sistem kekebalan tubuh. Penyebabnya, pengobatan tsb memicu munculnya penyakit kanker darah.
Tapi juga jangan dilupakan, bagi para atlit, ketenaran dan keberhasilan memecahkan rekor, adalah segalanya. Tidak peduli semahal apapun harga yang harus dibayar di kemudian hari. Selain itu, keberhasilan para ahli genetika, membuat pemetaan genome manusia, membuka cakrawala baru dalam rekayasa genetika. Termasuk penyalahgunaannya untuk doping. Para pakar genetika, sejauh ini juga sudah mengenali sejumlah gen manusia, yang berkaitan dan berpengaruh pada prestasi puncak olahraga.
Namun prestasi puncak dalam olahraga, tidak hanya ditentukan oleh satu atau beberapa gen saja. Terdapat kaitan rumit antar gen, yang memiliki parameternya masing-masing. Demikian diungkapkan Bernd Wolfrath, dokter kepala di bagian kedokteran olahraga universitas teknik München. Disebutkannya, sebuah tim internasional, saat ini sedang memetakan apa yang disebut gen "fitness" tsb. Sejauh ini sudah diketahui terdapat 100 gen, yang berperan pada pencapaian prestasi puncak. Disadari, dengan pengetahuan genome seluas itu, kasus doping genetika ibaratnya tinggal menunggu waktu untuk mencuat.
Comments
Post a Comment