Laporan Praktikum Genetika
PENGAMATAN KARIOTIPE, BARR BODY, & DRUM STICK
Nadia Rizki Shabrina*,
A. N. Latifah, F. M. Normasiwi, I. Nurazizah, M. Fitroh, M. Farhan, M. F.
Purwanto, R. D. Rachmawati, S. J. Sindhuarta, Y. Wulandari, A. A. Putra, E.A. Ambarwati, N. Mufida
Universitas Indonesia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Biologi
Februari 2014
Abstrak
Kariotipe adalah gambaran dari susunan kromosom berpasangan yang berkondensasi. Kariotipe berfungsi untuk mempresentasikan semua kromosom dalam satu sel tunggal dari suatu individu. Kariotipe disusun berdasarkan kromosom yang dapat dibedakan dengan menggunakan perbedaan ukuran, pola pita dan posisi sentromer. Kegiatan pembuatan kariotipe disebut dengan kariotiping. Kariotiping berfungsi untuk mendeteksi kelainan genetik pada kromosom. Selain kariotiping, pendeteksian kelainan kromosom juga dapat dilakukan dengan cara menghitung jumlah sex chromatin. Sex chromatin adalah struktur yang menggumpal akibat kromatin yang terkondensasi dari kromosom X yang inaktif. Kromosom-X yang terinaktivasi ini, dapat berupa barr body dan drum stick. Dari hasil pengamatan telah ditemukan kelainan kromosom yang menyebabkan Jacob’s syndrome dan Barr body ditemukan dalam sel epitel tunika mukosa mulut sedangkan drum stick ditemukan dalam preparat awetan sel leukosit.
Kata Kunci: Barr body; drum stick; Jacob’s syndrome; kariotipe; kariotiping; kromosom; sel epitel tunika mukosa mulut; sel leukosit; sex chromatin.
I. Pendahuluan
Materi utama yang dibawa dalam sebuah informasi genetik adalah kromosom (Starr dkk 2007: 215). Kromosom membawa pesan spesifik yang dapat menentukan suatu
genetik. Dengan kata lain, kelainan genetik disebabkan oleh perubahan beberapa atau seutuhnya susunan DNA dari susunan normalnya (National human genome research institute 2012:1).
Kelainan genetik dapat diturunkan, karena orang tua akan menurunkan kromosomnya ke anaknya, sehingga memungkinkannya kromosom yang bermutasi ikut terwarisi (National human genome research institute 2012:1). Kromosom yang bermutasi ini dapat berupa autosom ataupun genosom. penyimpangan kromosom yang berhubungan dengan kelainan genetik seperti down syndrome
dapat dideteksi (Solomon dkk 2005: 346-347). Kariotipe adalah susunan tertentu dari kromosom satu sel individu tertentu. Dikarenakan kromosom terdiri dari autosom dan gonosom, kelainan genetik yang terjadi pada gonosom dapat juga dideteksi dengan barr body
dan drumstick (University of Illinois at Chicago (Tissot dan Kaufman) 2015:1).
Barr body adalah struktur berwarna gelap yang ditemukan di nukleus sel wanita. Pertama kali ditemukan oleh Murray Barr tahun 1949 saat mengamati sel di kucing betina (Pierce dkk 2005: 89). Setiap wanita normal
memiliki kromosom X yang berjumlah dua dan laki-laki normal memiliki satu X kromosom. Dalam perhitungan biokimia, terdapat komposisi yang sama dalam produk gen X diantara laki-laki dan wanita, dan peristiwa ini dinamakan dengan dosage compensation atau kompensasi dosis (University of Illinois at Chicago (Tissot dan Kaufman) 2015:1). Kompensasi dosis ini adalah salah satu cara untuk mendapatkan X yang terinaktivasi dari salah satu kromosom X secara acak (Memorial University (Carr): 1).
Drumstick dapat ditemukan di leukosit
polymorphonuclear di sel wanita. Drumstick
merupakan salah satu kromosom X yang inaktif (Miura I. (British Journal oh Haematology) 1999: 1).
Setiap inti sel pada sel eukariotik tersusun atas DNA. DNA dikemas menjadi suatu unit penyimpanan DNA yang disebut kromosom. Kromosom merupakan struktur seperti benang pada nukleus sel berisi untaian DNA yang dapat terihat pada saat pembelahan sel (Raven 2001: 88). Struktur kromosom tersusun atas DNA yang bergabung dengan protein histon dan protein non-histon membentuk kromatin, kemudian kromatin dikemas sedemikian rupa menjadi kromosom. (Elrod dan Stansfield 2007: 147)
memiliki telomer yang diperlukan saat replikasi dan untuk menjaga kestabilitasan kromosom. Selain itu, kromosom normal memiliki sentromer, yaitu tempat di mana sister chromatid saling berhubungan. (Strachan 1999: 6) Sentromer berperan penting untuk akurasi saat berlangsungnya segregasi ketika replikasi kromsom pada tahap mitosis dan meiosis. (McClean 1997: 3-4) Pada sentromer terdapat protein kompleks yang disebut kinetokor, berfungsi sebagai tempat melekatnya benang spindel yang akan memisahkan sister chromatid. (Shihab 2014: 16)
Kromosom meliliki dua lengan, yaitu lengan pendek (dinotasikan dengan p) dan lengan panjang (dinotasikan dengan q). Jenis kromosom dapat dikategorikan berdasarkan letak sentromernya, yaitu kromosom metasentris, submetasentris, akrosentris, dan telosentris. Kromosom metasentris memiliki sentromer tepat ditengah yang membagi lengan kromosom sama panjang seperti kromosom nomor 1-3. Kromosom submetasentris memiliki posisi sentromer yang hampir membagi lengan panjang dan lengan pendek sama panjang, pembagian yang asimetri, kromosom nomor 4-12. Kromosom akrosentris memiliki posisi sederhana dari kromosom seseorang (Chromosome 18: 1). Kegiatan penyusunan kariotipe disebut kariotiping. Fungsi penyusunan kariotipe adalah untuk mendeteksi apabila ada kelainan pada susunan kromosom. Kelainan bisa dalam bentuk struktur atau jumlah kromosom itu sendiri. Kariotipe normal pada manusia terdiri atas 23 pasang kromosom (Fried & Hademenos: 94).
Dalam penyusunan kariotipe, tahap pertama yang harus dilakukan adalah mengambil gambar satu set kromosom pada suatu sel organisme. Gambar kromosom yang akan disusun menjadi kariotipe diambil dari sel yang sedang mengalami tahap pembelahan. Saat mencapai tahap metafase pembelahan dihentikan dengan memberikan colchicin pada sampel. Sel kemudian disiapkan dan diberikan pewarna agar struktur kromosom dapat diamati dan diambil gambarnya. Gambar set kromosom yang sudah didapat kemudian digunting dan disusun berdasarkan ukuran, pola pita, dan letak sentromer. (Ahluwalia 2009: 311-312)
yang masih tergolong panjang. Kelompok C adalah pasangan kromosom 6-12 dan kromosom seks X, yaitu kromosom submetasentris berukuran sedang. Kelompok D adalah pasangan kromosom 13-15, yaitu kromosom akrosentris (posisi sentromer hampir diujung) yang berukuran sedang. Kelompok E adalah pasangan kromosom 16-18, yaitu kromosom metasentris (16) dan kromosom submetasentris (17-18) yang berukuran relatif kecil. Kelompok F adalah pasangan kromosom 19-20, yaitu kromosom metasentris berukuran pendek. Kelompok G adalah pasangan kromosom 21-22 dan kromosom seks Y, yaitu kromosom akrosentris (posisi sentromer berada diujung kromosom) berukuran pendek. (Rooney 2001: 7)
Nomenklatur kromosom manusia ditulis berdasarkan urutan berikut, yaitu jumlah satu set kromosom, kromosom sex, kemudian dilanjutkan dengan kelainan yang terjadi pada kromosom. Pada nomenklatur standar, kariotipe normal digambarkan dengan 46, XX untuk wanita atau 46, XY untuk pria. Artinya, pada set kromosom tersebut terdapat 44 buah kromosom autosomal dan dua buah kromosom seks. Apabila pada suatu set kromosom terdapat abnormalitas nomenklatur dapat dituliskan sebagai berikut, misalnya seorang wanita mengalami delesi pada lengan pendek kromosom nomor 5, dituliskan 45,XX., 5p-(Isselbacher, dkk 1999: 415)
Abnormalitas kromosom sering disebut aberasi. Abnormalitas kromosom merupakan kondisi kromosom yang tidak normal, yaitu
Abnormalitas yang terpaut dengan kromosom seks contohnya adalah sindrom turner yang hanya terjadi pada wanita. Sindrom ini disebabkan oleh ketiadaan satu kromosom X. Ciri-ciri dari sindrom turner adalah bertubuh pendek, tidak mengalami masa pubertas sehingga infertil, leher lebar seperti bersayap, garis rambut yang berada dibawah dan berbeda pada orang pada normalnya, memiliki dada yang lebar, mengalami pertumbuhan yang terlambat, mengalami kelainan jantung, mengalami kesulitan belajar dan perkembangan sosial yang buruk (Mayo Clinic 2014: 1)
Untuk menyeimbangkan jumlah kromosom wanita dan laki-laki, terdapat sistem yang dinamakan dengan dosage conpensation.
Kompnsasi dosis ini berlaku untuk kromosom X pada wanita yang terinaktivasi secara acak pada saat sel diawal masa embrionik dengan inaktivasi yang tetap pada semua keturunan. Hal ini terjadi untuk mengantisipasi wanita mendapat kromosom X sebanyak dua kali lebih
banyak dari yang didapatkan pria. Karena wanita memiliki kromosom X berjumlah dua sedangkan laki-laki hanya memiliki satu kromosom X, sehingga salah satu kromosom X akan terinaktivasi (Genetic Home Refrence: 2015)
Dosage compensation disebut hipotesis lyon. Dr. Mary Lyon menerangkan tentang inaktivasi kromosom X. yaitu salah satu kromosom X pada wanita mengalami inaktivasi. Banyaknya inaktivasi kromosom X pada suatu individu adalah jumlah kromosom X yag dimiliki dikurangi 1 (NCBI 2013: 1).
Tujuan praktikum kariotipe, barr body dan
drumstick adalah agar praktikan dapat menyusun kromosom menjadi kariotipe, mengetahui perbedaan kromosom normal dan kromosom abnormal melalui metode kariotipe, dan untuk memahami barr body dan
drumstick.
II. Metodologi
Alat yang digunakan pada praktikum pengamatan
Kariotipe, barr body dan drumstick adalah mikroskop, kamera, gunting, alat tulis, penggaris, benang dan kertas. Bahan yang digunakan pada praktikum pengamatan
Kariotipe, barr body dan drumstick adalah lem, foto kromosom hasil kariotipe, preparat awetan sel leukosit dan sel epitel tunika mukosa mulut
Cara kerja dalam praktikum pengamatan barr body dan drumstick yaitu preparat awetan sel leukosit dan sel epitel tunika mukosa mulut diamati dibawah mikroskop. Kemudian diamati perbedaan bentuk barr
body dan drumstick. Hasil pengamatan preparat awetan kemudian difoto dengan menggunakan kamera. Terakhir, hasil foto dilampirkan pada laporan.
Cara kerja dalam praktikum pengamatan
III. Hasil dan Pembahasan
Hasil pengamatan dapat dilihat pada lampiran. Hasil pengamatan kariotipe pertama adalah kariotipe manusia normal. ariotipe normal terdapat 46 kromosom normal yaitu 22 pasang kromosom autosomal dan 2 kromosom sex, yaitu X dan X. Penulisan sesuai nomenklatur standar adalah 46, XX. Menunjukan bahwa kariotipe tersebut milik wanita normal.
Hasil pengamatan kariotipe manusia yang mengalami mutasi menunjukkan jumlah kromosom yang yang berbeda dengan kromosom normal. Ada 22 pasang kromosom autosom dan 3 kromosom sex yaitu X, Y dan Y. Hal ini menunjukan terdapat kelebihan kromosom atau disebut dengan trisomi pada kromosom sex yang menyebabkan Jacob Syndrome.
Sindrom Jacob ini memiliki karakteristik extra kromosom Y disetiap sel pada laki-laki, lebih tinggi daria laki-laki kebanyakan, fertile atau dapat memiliki keturunan, memiliki masalah kesulitan dalam belajar, perkembangan bicara yang cenderung lambat, sistem saraf motorik yang lambat, memiliki otot yang lemah, kadang-kadang tangannya gemetaran, dan sulit mengendalikan emosi. Sindrom ini ditemukan 1 dari 1000 kelahiran bayi laki-laki (Genetic Home Refrence 2015:1)
Sindrom ini dapat terjadi jika ada nondisjunction
saat pembentukan sperma, yang menyebabkan gagal berpisah. Sindrom ini tidak dapat diturunkan dari ayah ke anak karena kromosom akan berpindah acak saat pembentuka sperma (Genetic Home Refrence 2015:1).
Pengamatan kariotipe dilakukan saat metafase, dikarenakan pada saat ini terjadi kromosom mutan atau kromosom yang berlebih dan berkurang jarang terjadi. Pada saat ini adalah saat penting saat seseorang akan didiagnosa kromosom abnormalnya (Colostate 2000: 1).
Pengamatan barr body dilakukan pada preparat awetan sel epitel tunika mukosa mulut. Menurut literatur, Barr body adalah struktur berwarna gelap yang ditemukan di nukleus sel wanita (Pierce dkk 2005: 89). Barr body biasa ditemukan pada tahap interfase karena ketika itu kromosom lainnya belum terkondensasi, sehingga pengamatan barr body lebih mudah. Kromosom masih terlalu renggang untuk menyerap pewarna, tetapi barr body memiliki struktur yang padat dan mudah menyerap pewarna. (Kimball 2012: 1).
Pengamatan drum stick dilakukan menggunakan preparat sel leukosit, tepatnya di sel leukosit
polymorphonuclear di sel wanita. Terlihat bahwa drum stick berbentuk kecil seperti inti tambahan (gambar 1) dan menyerupai pemukul genderang (Miura I. (British Journal oh Haematology) 1999: 1).
Inaktivasi kromosom X merupakan mekanisme tubuh yang sangat penting, dilakukan untuk memastikan suatu individu memiliki jumlah produk gen (protein) yang stabil. Apabila konsentrasi produk gen kurang atau berlebih dapat mempenaruhi pertumbuhan dan perkembangan. (Pierce 2002 :90).
Gambar 2. Barr Body
Perbesaran 10x40
[Sumber: dokumentasi pribadi]
IV. Kesimpulan
Penyusunan kariotipe berfungsi untuk mengetahui susunan dan identitas kromosom dan mendeteksi bila terdapat kelainan pada kromosom autosom maupun gonosom. Kariotipe disusun berdasarkan ukuran, pola pita-pita, tipe kromosom, dan aturan pengelompokan kromosom. Dengan menyusun kariotipe suatu set kromosom, dapat dideteksi apakah suatu kromosom termasuk normal atau kromosom abnormal. Kariotipe normal terdiri atas 22 pasang kromosom autosom dan sepasang kromosom seks, sehingga totalnya ada 46 kromosom pada suatu individu dan kromosom seks dapat terdiri dari XX untuk wanita dan XY untuk laki-laki. Sedangkan pada kariotipe dengan kromosom abnormal, jumlah kromosom bisa lebih atau kurang dari jumlah kromosom normal. Kromosom abnormal juga dapat memiliki kelainan struktur kromosom seperti terjadinya delesi.
Terdapat mekanisme inaktivasi kromosom X pada tubuh. Kromosom yang terinaktivasi atau sex chromatin, bisa berupa barr body atau drum stick
tergantung jenis selnya. Barr body berbentuk bulat dan terletak di tepi membran inti sel individu betina.
Drumstick seperti pemukul genderang yang terdapat pada sel leukosit individu betina.
Daftar Acuan
Ahluwalia, K. B. 2009. Genetics 2nd ed. New Age
International Ltd., Publisher, New Delhi: xiii + 468 hlm.
Campbell, N. A., dkk. 2008. Biology. 8th ed. Pearson Education Inc, San Fransisco: 1465 hlm.
Chromosome 18. 2013. What is a karyotype. 1 hlm.
Elrod, S. L., W. D, Stansfield. 2007. Schaum’s Outlines Teori dan Soal-soal Genetika, Edisi Keempat. Terj dari Schaum’s Outlines of Theory and Problems of Genetics, Fourth Edition oleh Damaring T. W. Erlangga, Jakarta: 328 hlm Fried, G. H., G. J. Hademenos. 2006. Schaum’s Outline
Biologi Edisi Kedua. Terj dari Schaum’s Outlines of Theory and Problems of Biology, Second Edition oleh Damaring Tyas. Erlangga, Jakarta.
Genetic Home Refrence. 2015. X-chromosome inactivation. 1 hlm. http://ghr.nlm.nih.gov/glossary=xchromosome inactivation. 18 Maret 2015 pk 03.02
Genetic Home Refrence. 2015. 47, XYY syndrome. 1 hlm. http://ghr.nlm.nih.gov/condition/477xyy-syndrome. 20 Maret 2015, pk 03.04
Isselbacher, K. J., K. Braunwauld, J. B. Martin, A. S. Fauci, D. L. Kasper. 1999. Ilmu Penyakit Dalam (Harrison’s Principles of Internal Medicine).
Terj dari Harrison’s Principles of Internal Medicine oleh Ahmad H. Asdie. EGC, Jakarta: xxii, 539 hlm.
Kimball, J. W. 2012. Sex Chromosomes. 1 hlm.
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/Biolog
yPages/S/SexChromosomes.html. 20 mMaret
Learn Genetics. 2015. Using karyotypes to diagnose genetic disorders. 1 hlm.
http://learn.genetics.utah.edu/conntent/chromoso
mes/diagnose. 14 Maret 2015 pk. 22.37
Markings, Samuel. 2015. Four major types of chromosomes. 1 hlm.
http://classroom.synonym.com/four-major-types-chromosomes-14674.html. 18 Maret 2015 pk
01.14
Mayo Clinic. 2014. Diseases and condition turner syndrome. 4 hlm. http://www.mayoclinic.org/ diseases-condition/turner-syndrome/basics/definiti on/con-20032572. 18 Maret 2015 pk 02.50 McClean, Phillip. 1997. Eucaryotic Chromosome
Structure. 5 hlm. http://www.ndsu.edu/pubweb/
~mcclean/plsc431/eukarychrom/eukaryo3.htm.
18 Maret 2015 pk. 01.47
Memorial University (=MUN). 2014. Barr bodies. 1 hlm.
http://www.mun.ca/biology/scarr/
Barr_Bodies.html. 17 Maret 2015 pk. 21.12
Miura, Ikuo. 1999. Demonstartion of an X chromosome in a neutrophil drumstick. 1 hlm. British Journal
oh Haematology.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1365-2141.1999.01623.x/pdf. 17 Maret 2015 pk 21.45
National Human Genome Research Institute. 2014.
Chromosome abnormalities. 1 hlm.
http://www.genome.gov/11508982. 18 Maret
2015 pk 02.36
National Human Genome Research Institute. 2012.
What are genetic disorders?. 1 hlm.
http://www.genome.gov/19016930. 14 Maret
2015 pk.22.08.
NCBI. 2013. British Medical Jurnal: The lyon hypothesis. 1 hlm.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PM187
3293/. 18 Maret 2015 pk 03.22
Pierce, B. A. 2005. Genetics: A conceptual approach. 2nd ed. W. H. Freeman. New York: 709 hlm. Raven, P. H, & G. B. Johnson. 2001. Biology. 6th ed.
McGraw-Hill Corporation: 1344 hlm.
Rooney, D. E. 2001. Human Cytogenetics: Constitutional Analysis : a Practical Approach.Oxford University Press, New York: 285 hlm.
Shihab, S. N. A. 2014. Abnormal Karyotypes.
AuthorHouse, Bloomington: 252 hlm
Solomon, E. P., D. W. Martin, & L. R. Berg. 2005.
Biology. 8th ed. Thomson Corporation, Belmont, USA: 1379 hlm.
Starr, C., C. A. Evers, L. Starr. 2007. Biology today and tomorrow with physiology. 3rd ed. Cengage Corporation, USA: 653 hlm.
Strachan, Tom., A. Read. 1999. Human Molecular Genetics, 2nd edition: Chapter 2 Chromosomes
in Cells. 1 hlm.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7572/ . 18 Maret 2015 pk 02.13
University of Illinois at Chicago (=UIC). 2015.
Chromosomal inheritance. 1 hlm.
