*) Kelompok 1A 1 Laporan Praktikum Genetika
PENGAMATAN KARIOTIPE, BARR BODY, &DRUMSTICK
Anggun Aiyla Nova*,A.P. Pridyantari, A.N. Sasangka, C. Guslyani, D.J. Carlos,I. Murdyanto, N.A
Rikmawati, R. Julia, S. Listiani, E. Mahfudhoh, M.T. Amani, M.S Ramadha
Universitas Indonesia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Biologi
Februari 2014
Abstrak
Kariotipe merupakan tampilan kromosom-kromosom yang disusun berpasangan sesuai bentuk dan ukurannya. Proses pembuatan kariotipe disebut kariotiping. Kariotiping mempermudah dalam memelajari identitas kromosom dan membantu memprediksi penyimpangan genetis pada level kromosom. Telah dilakukan praktikum pengamatan kariotipe manusia normal dan kariotipe penderita Sindrom Klinefelter.Hasil kariotiping manusia normal memiliki 46 kromosom yang terdiri dari 44 kromosom autosom dan sepasang kromosom kelamin.Hasil kariotipingpenderitaSindrom Klinefelter menunjukkan kromosom tersebut bernotasi 44AA+XXY.Sex chromatin pada sel epitel tunika mukosa berbentuk bulat dan terletak di dekat membran inti, disebut barr body, sedangkan pada sel darah putih sex chromatin mempunyai bentuk menyerupai pemukul genderang sehingga disebut drumstick.
Kata kunci: barr body;drumstick; kromosom; kariotipe;
I. Pendahuluan
Abnormalitas pada fenotipe seseorang dapat terjadi akibat abnormalitas kromosom. Kromosom memiliki bentuk dan ukuran yang berbeda-beda. Agar mempermudah memelajari mengenai kromosom dan
memprediksi penyimpangan genetis pada tahap kromosom maka disusunlah kariotipe. Kromosom merupakan struktur padat pembawa materi genetik yang terdiri dari dua komponen molekul, yakni molekul
2 protein dan Deoxyribose Nucleic Acid
(DNA).Penyusunan molekul DNA dan protein dalam kromosom terjadi pada tahap profase. Tahap pertama merupakan molekul DNA berikatan dengan protein histon dan membentuk nukleosom, nukleosom tersebut kemudian membentuk lipatan-lipatan solenoid. Tahap selanjutnya lipatan selonoid tersusun membentuk benang kromatin. Benang kromatin kemudian berkondensasi menjadi kromosom (Aryulina dkk. 2004:73-74).
Kromosom tersusun dari beberapa bagian, yaitu kromatid, kromomer, sentromer, kinetokor, satelit dan telomer.Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom.Kromatid terdiri dari dua bagian yaitu p arm (petite arm, lengan pendek) dan q arm (long
arm, lengan panjang). Kromomer adalah kumpulan dari
materi kromatin yang membentuk struktur seperti manik-manik. Sentromer adalah bagian tengah dari kromosom yang berfungsi dalam proses distribusi kromosom saat pembelahan sel terjadi. (Aryulina dkk. 2004: 74-75) (Yuwono 2005 : 82)
Sentromer merupakan pelekukan di sekitar pertengahan kromosom.Pada sentromer terdapat kinetokor yang merupakan tempat pelekatan benang spindel selama pembelahan inti dan tempat pelekatan lengan kromosom.Satelit adalah bagian kromosom yang bebentuk bulat dan terletak di ujung lengan kromatid.Telomer adalah bagian terujung pada kromosom yang berfungsi untuk melindungi bagian ujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai (Aryulina dkk. 2004: 74--75).
Menurut letak sentromer pada lengan kromatid, kromosom dibagi menjadi empat macam, yaitu kromosom metasentrik, kromosom submetasentrik, kromosom akrosentrik, dan kromosom telosentrik.
Kromosom metasentrik adalah kromosom yang letak sentromernya berada di tengah-tengah lengan kromatid. Kromosom submetasentrik adalah kromosom yang letak sentromernya tidak berada di tengah-tengah lengan kromatid sehingga kromatid tidak terbagi sama panjangnya. Kromosom akrosentrik merupakan kromosom yang letak sentromernya berada pada posisi antara ujung dengan bagian tengah kromatid.Kromosom telosentrik adalah kromosom yang letak sentromernya di ujung suatu kromatid (Aryulina dkk. 2004:73--74).
Kariotipe adalah tampilan kromosom-kromosom terkondensasi yang disusun berpasangan sesuai bentuk dan ukurannya. Proses pembuatan kariotipe disebut kariotiping (Campbell dkk. 2010: 269).Teknik klasik pembuatan kariotipe dengan membuat foto metafase karena pada tahap tersebut merupakan tahap yang paling baik untuk memperoleh gambar kromosom yang jelas, kemudian foto tersebut dipotong-potong untuk memisahkan masing-masing kromosom, dan selanjutnya kromosom-kromosom tersebut disusun kembali secara teratur sesuai dengan morfologi dan ukurannya. Teknik modern dalam pembuatan kariotipe dengan menghubungkan mikroskop dengan kamera dan komputer untuk menangkap dan merekam gambar kromosom dalam komputer dan selanjutnya program komputer akan memisahkan kromosom dan mengaturnya berdasarkan ukuran dan morfologinya (Jusuf 2001: 108--110).
International System for Human Cytogenetic Nomenclature (ISCN) telah membuat suatu aturan
pengelompokan kromosom manusia menjadi tujuh grup (A-G). Grup A terdiri atas kromosom 1-3 dengan ciri-ciri berukuran besar, kromosom metasentrik dan sentromer terletak di tengah. Grup B terdiri atas kromosom empat dan lima dengan ciri-ciri berukuran
3 besar dan kromosom submetasentrik. Grup C terdiri atas kromosom 6-12 dan kromosom X dengan ciri-ciri berukuran sedang dan kromosom ada yang metasentrik dan submetasentrik. Grup D terdiri atas kromosom 13-15 dengan ciri-ciri berukuran sedang, kromosom akrosentrik, dan mempunyai kromosom satelit. Grup E terdiri atas kromosom 16-18 dengan ciri-ciri berukuran relatif pendek, kromosom metasentik atau submetasentrik.Grup F terdiri atas kromosom 19 dan 20 dengan ciri-ciri berukuran pendek dan kromosom metasentrik. Grup G terdiri atas kromosom 21 dan 22 serta kromosom Y dengan ciri-ciri berukuran pendek, kromosom akrosentrik, kromosom 21 dan 22 mempunyai kromosom satelit, dan kromosom Y tidak mempunyai kromosom satelit. (International Standing Committee on Human Cytogenetic Nomenclature 2005: 6).
Tata cara penamaan kariotiping manusia (human
karyotype nomenclature), yaitusimbol pertama
menunjukkan jumlah kromosom pada sel somatik, simbol kedua menunjukan kromosom seks, dan simbol ketiga mengindikasi tipe abnormalitas kromosom, seperti duplikasi, translokasi, monosomik atau trisomik. Antara simbol pertama dan simbol kedua dipisahkan dengan tanda koma.Antara simbol kedua dan simbol ketiga juga dipisahkan dengan tanda koma. Nomor kromosom yang mengindikasi adanya trisomik didahului oleh tanda ―+‖ sedangkan nomor kromosom yang mengindikasi adanya monosomik didahului oleh tanda ―-―.Tanda ―+‖mengikuti simbol yang mengindikasikan penambahan pada materi kromosom pada kromosom tersebut.Tanda ―-― mengikuti simbol yang mengindikasikan delesi pada kromosom tersebut.Huruf ―t‖ yang diikuti oleh tanda kurung mengindikasikan translokasi diantara dua kromosom dalam tanda kurung.
Contoh penamaan kariotiping manusia merupakansebagai berikut: 47, XX, +21 yang berarti 47 jumlah kromosom, XX menandakan wanita, dan kelainan berupa trisomi pada kromosom nomor 21 (Fairbanks &Andersen 1999: 535).
Abnormalitas kromosom sering juga disebut aberasi kromosom merupakan kondisi kromosom yang tidak normal baik secara kuantitas maupun struktur kromosom. Aberasi kromosom terjadi karena perubahan jumlah kromosom atau perubahan struktur kromosom. Perubahan jumlah kromosom dapat berupa aneuploidi atau euploidi. Aneuploidi merupakan perubahan jumlah kromosom yang disebabkan oleh hilangnya kromosom saat proses mitosis atau meiosis dan tidak terjadiya disjungsi yang menyebabkan beberapa gamet memiliki jumlah kromosom yang lebih dari seharusya. Aneuploidi terbagi atas nulisomik,monosomik, trisomik, dan tetrasomik (Pierce 2005: 249--250).
Nulisomik adalah hilangnya pasangan kromosom homolog denganrumus 2n-2.Monosomik merupakan hilangnya satu kromosom yang dirumuskan dengan 2n-1.Istilah partial monosomik berarti hanya sebagian dari satu kromosom yang hilang. Kromosom berbentuk triplikat (rangkap tiga) merupakan kelainan yang disebut trisomik yang dirumuskan dengan 2n+2. Contoh kasus dari kelainan tersebut merupakan Sindrom Down. Tetrasomi merupakan kelebihan satu pasang kromosom, sel tersebut memiliki rumus 2n+2 (Aryulina
dkk. 2004: 206).
Euploidi merupakan variasi dalam sejumlah set dasar kromosom yang disebut genom. Euploidi terbagi atasmonoploidi (n) yaitu hanya memiliki genom tunggal, diploidi (2n) memiliki dua genom, dan poliploidi (3n, 4n, 5n, 6n, 8n). Euploidi juga dapat dibedakan menjadi autopoliploidi dan alopoliploidi. Autopoliploidi
4 merupakan kelipatan jumlah kromosom yang berasal dari genom spesies yang sama, sedangkan alopoliploidi adalah kelipatan jumlah kromosom yang berasal dari genom spesies yang berbeda (Aryulina dkk. 2004: 204).
Perubahan struktur kromosomdapat berupa delesi, duplikasi, inversi,translokasi, dan katenasi.Delesi merupakan hilangnya fragmen kromosom saat pembelahan sel (Aryulina dkk. 2004: 200). Duplikasi merupakanmelekatnya fragmen kromosom pada kromosom homolog sehingga menciptakan segmen berulang. Inversi merupakan pelekatan fragmen kromosom kepada kromosom awal secara terbalik (Campbell dkk. 2010: 322).Translokasi merupakan penempelan fragmen dari satu kromosom ke kromosom lain yang bukan homolognya (Aryulina dkk. 2004: 208).
Abnormalitas kromosom dapat menyebabkan sindrom tertentu, antara lain Sindrom Down,Sindrom Klinefelter,Sindrom Turner, Sindrom Jacobs, Sindrom
Cri-du-chat, dan sindrom lainnya. Sindrom Down
disebabkan oleh trisomi pada kromosom nomor 21.Penderita Sindrom Down memiliki ciribertubuh pendek, memiliki lipatan epikantus pada kelopak mata bagian atas,memiliki bintik-bintik ―Brushfield‖ yaitu bintik-bintik pada iris mata, mengidap cacat jantung, rentan terhadap infeksi pernapasan, dan memiliki kecerdasan sangat rendah. (Campbell dkk. 2010: 323) (Suryo 2012: 177). Sindrom Klinefelter terjadi pada pria yang mengalami kelebihan kromosom X sehingga memiliki kromosom seks XXY dan biasanya terjadi pada satu di antara 2.000 kelahiran hidup.Ciri-ciri penderita sindrom tersebut memilikipayudara membesar, testis mengecil, steril, kaki dan lengan terlihat panjang, dan kecerdasan di bawah normal(Suryo 2012: 175).
Sindrom Turnerdisebabkan oleh hilangnya sebuah kromosom X pada wanita.Ciri-ciri penderitanya
bertubuh pendek, steril, tidak mengalami menstruasi, dan sifat seksual sekunder tidak tumbuh sempurna (Suryo 2012: 174). Sindrom Jacobs terjadi pada pria yang memiliki kromosom seks XYY. Ciri-ciri dari penderita sindrom tersebut memiliki sikap agresif, tubuh yang sangat tinggi, dan muka berjerawat. Penderita Sindrom Jacobs banyak ditemukan di penjara karena kelakuannya yang agresif dan melanggar hokum (Suryo 2012: 176).
Sindrom Cri-du-chat disebabkan oleh delesi pada salah satu lengan kromosom nomor 5.Sindrom tersebut ditandai dengan suara tangisan bayi seperti suara anak kucing, bentuk wajah tidak wajar, pertumbuhan terhambat, dan memiliki perilaku abnormal(Aryulina dkk. 2004: 208).
Sindrom Patau adalah sindrom yang disebabkan oleh trisomy kromosom 13.Kasus Sindrom Patau ditemukan pada 1:15000 kelahiran.Karakteristik dari penderita Sindrom Patau adalah keterbelakangan mental, memiliki kepala yang kecil, dahi yang miring, mata yang kecil, dan kelebihan jumlah jari (Pierce 2005: 251— 254).
M.L. Barr dan Bertram dari University of
Western Ontario, Amerika Serikat, menemukan adanya
badan kromatin atau barr body di dalam sel-sel saraf kucing betina, tetapi tidak ditemukan pada kucing jantan. Struktur yang ditemukan tersebut berukuran sekitar 1 μm. Mereka kemudian meneliti sel-sel epitel tunika mukosa mulut manusia. Badan kromatin yangditemukan pada wanita berbentuk bulat dan terletak di tepi dekat membran sel, sedangkan pada pria tidak ditemukan adanya badan kromatin.Sel leukosit wanita juga mengandung badan kromatin, tetapi mempunyai bentuk khusus yaitu menyerupai pemukul genderang (drumstick).Barr body dapat digunakan sebagai untuk
5 menentukan jenis kelamin, maka barr body dinamakan seks kromatin (Suryo 2012: 171).
Barr body dandrumstick berasal dari inaktivasi
kromosom X. Inaktivasi kromosom X merupakan proses kondensasi kromosom X menjadi struktur tidak aktif untuk memenuhi kompensasi dosis. Kompensasi dosis merupakan mekanisme untuk menghasilkan jumlah produk gen yang sama di antara wanita (XX) dengan pria (XY)(Robinson 2005: 73).
Mary F. Lyon berpendapat bahwaseks kromatin sesungguhnya merupakan salah satu dari sepasang kromosom X yang mengalami kondensasi, sehingga jumlah seks kromatin sama dengan jumlah total kromosom X yang dimiliki dikurangi satu (Suryo 2012: 172).
Tujuan dilakukannya praktikum pengamatan kariotipe, barr body, dan drumstick untuk memahami cara penyusunan kromosom menjadi kariotipe, mengetahui perbedaan kromosom normal dan kromosom abnormal melalui metode kariotipe, serta memahami barr body dan drumstick.
II. Metodologi
Alat yang digunakan dalam praktikum pengamatan kariotipe yaitu alat tulis, gunting, dan penggaris.Bahan yang digunakan dalam pengamatan kariotipe yaitu lem, lembar kerja, dan gambar kromosom.Cara kerja pada praktikum pengamatan kariotipe yaitu pertama gambar kromosom digunting untuk memisahkan masing-masing kromosom. Kedua, kromosom-kromosom yang memiliki ukuran, pola pita, dan letak sentromer yang sama dipasangkan. Ketiga, pasangan kromosom ditempelkan pada lembar kerja
berdasarkan urutan kelompoknya mulai dari autosom pertama sampai dengan kromosom seks.
Alat yang digunakan dalam praktikum pengamatan barr body dan drumstick yaitu kamera, dan mikroskop cahaya. Bahan yang digunakan dalam pengamatan barr body dan drumstick adalah preparat awetan sel leukosit dan sel epitel tunika mukosa mulut. Cara kerja pengamatan barr body dan drumstick yaitu pertama preparat awetan disiapkan dan diamati di bawah mikroskop. Kedua, perbedaan barr body dan drumstick diamati dan dicatat. Ketiga, preparat awetan yang telah diamati difoto sebagai dokumentasi.
III. Hasil dan Pembahasan
Hasil pengamatan pada lembar kerja kariotipe manusia normal adalah kromosom manusia berjumlah 46 yang terdiri atas 44 kromosom tubuh dan dua kromosom kelamin. Perbedaan kromosom tubuh dan kromosom kelamin, yaitu ukuran kromosom tubuh lebih besar dari kromosom kelamin, kromosom tubuh kebanyakan berbentuk metasentrik, sedangkan kromosom kelamin berbentuk akrosentrik. Kariotipe kromosom disusun secara horizontal di lembar kariotipe dengan kromosom-kromosom tubuh diletakkan di bagian atas dan kromosom kelamin di bagian paling bawah secara berurutan dari kromosom dengan ukuran paling besar sampai ukuran terkecil, terlihat bahwa kromosom tubuh terbagi menjadi tujuh kelompok berdasarkan ukuran, bentuk, dan letak sentromer. Hal tersebut sesuai dengan literatur yang mengatakan bahwa aturan pengelompokan kromosom manusia menjadi tujuh grup yaitu grup A sampai dengan grup G (International Standing Committee on Human Cytogenetic Nomenclature 2005: 6).
6 Hasil pengamatan pada lembar kerja kariotipe abnormalitas kromosom menunjukkan manusia dengan Sindrom Klinefelter.Hal tersebut dapat diketahui dari jumlah kromosom yang terdapat pada lembar kerja. Kromosom pada lembar kerja berjumlah 47 dan memiliki sepasang kromosom X. Bentuk kromosom X pada manusia yang mengalami Sindrom Klinefelter tampak berbeda dengan kromosom X pada manusia normal. Hal tersebut sesuai dengan literatur yang mengatakan bahwaSindrom Klinefelter terjadi pada pria yang mengalami kelebihan kromosom X sehingga memiliki kromosom seks XXY dan biasanya terjadi pada satu di antara 2.000 kelahiran hidup (Suryo 2012: 175).
Pembuatan kariotipe dilakukan pada tahap metafase karena pada fase tersebut terjadi kondensasi dan penebalan benang–benang kromatin sehingga kromosom terlihat lebih pendek dan tebal dibandingkan dengan fase lain dan kromosom berada sejajar di tengah garis ekuator. Selain itu, metafase merupakan tahapan yang berlangsung paling lama sehingga memudahkan untuk dilakukan kariotiping (Ahluwalia 2009 : 312). Alasan barr body terlihat pada tahap interfase karena inaktivasi kromosom X terjadi sebelum sel mulai membelah pada tahap interfase kromosom akan
terduplikasi, dan pada saat duplikasi tersebut kromosom X sudah harus terinaktivasi agar kromosom dapat diwariskan dalam keadaan tetap terinaktivasi (Magill 2001: 1).
Hasil pengamatan gambar barr bodypada sel epitel tunika mukosa mulut wanitamelalui komputer dapat terlihat barr body memiliki bentuk bulat dan terletak di tepi inti. Hal tersebut sesuai dengan literatur yang mengatakan bahwa barr body terlihat berbentuk bulat dan terletak di tepi dekat membran sel (Suryo 2003 : 193-194).
Hasil pengamatan drumstick menggunakan preparat awetan terlihat struktur drumstick yang berbentuk seperti tongkat berukuran pendek namun agak membulat di bagian ujungnya. Hal tersebut sesuai dengan literatur yang mengatakan bahwa struktur
drumstick mempunyai bentuk khusus yaitu menyerupai
pemukul genderang (drumstick) (Suryo 2012: 171).Drumstick merupakan struktur yang terbentuk akibat terjadinya inaktivasi kromosom X. Inaktivasi kromosom X terjadiuntuk memenuhi kompensasi dosis, agarpria dan wanita dapat memiliki produk dari gen terpaut seks dalam jumlah yang sama (Magill 2001: 1) (Campbell dkk. 2010: 288).
7
VI. Kesimpulan
Proses pembuatan kariotipe dilakukan dengan mengelompokkan kromosom berdasarkan ukuran, pola pita, dan letak sentromer. Perbedaan kromosom normal dan kromosom abnormal dapat dilihat dari jumlah kromosomnya, manusia normal memiliki 46 kromosom dengan 44 kromosom autosom dan sepasang kromosom kelamin. Kariotipe dengan 44 autosom dan sepasang gonosom XX menyatakan wanita normal atau gonosom XY menyatakan laki-laki normal. Kariotipe yang berbeda dengan kariotipe tersebut menandakan bahwa manusia yang memiliki kariotipe tersebut mengalami abnormalitas kromosom. Barr body dan drumstick adalah bentuk dari seks kromatin yang berguna untuk kompensasi dosis.Kromatin seks dapat ditemukan pada organisme yang memiliki kromosom X lebih dari satu.
V. Daftar Pustaka
Ahluwalia, K.B. 2009.Genetics. 2th ed. New Age International Publisher, New Delhi : ix + 451 hlm.
Aryulina, D., C. Muslim, S. & Manaf, E. W. Winarni. 2004. Biologi jilid 3. Erlangga, Jakarta : xi+320hlm.
Campbell, N.A., J.B. Reece, 2010. Biologi.Ed. ke-8. Terj.dari Biology; oleh Wulandari, D. T. dkk. Erlangga, Jakarta: 486 hlm.
Fairbanks, D.F. & W.R. Andersen. 1999. Genetics: The continuity of life. Brooks/Cole Publishing Company, New Jersey: xix + 820 hlm.
International Standing Committee on Human Cytogenetic Nomenclature. 2005. An International System for Human Cytogenetic Nomenclature. Karger Publishers, Farmington : vi + 128 hlm.
Jusuf, M. 2001. Genetika I: Struktur dan Ekspresi Gen. CV. Sagung Seto. Jakarta: xi + 300 hlm.
Gambar 2. Drumstick
Perbesaran: 40x10
[Sumber : Dokumentasi Pribadi]
Gambar 1. Barr body
8 Magill, Clint. 2001. Sex related inheritance. 4 hlm.
https://www.tamu.edu/faculty/magill/gene310/P DF%20files/sex-related%20inh.pdf, 10 Maret 2014 pk. 18.18 WIB.
Pierce, B. 2005. Genetics A Conceptual approach. Ed. ke-2. W.H. Freeman Publishing, New York: 709 hlm.
Robinson, T. R. 2005. Genetics For Dummies. Wiley Publishing, Inc. Indiana: 385 hlm.
Suryo, 2012.Genetika.Gajah Mada University Press. Yogyakarta: xiii + 345 hlm.
Yuwono, T. 2005. Biologi Molekular. Erlangga, Jakarta : xi+320hlm.
