bbc slide human genetics

HUMAN GENETICS

DR. KAMAJAYA, MSc.,SpAnd.

BAGIAN BIOLOGI

G E N E T I C S

• DEFINISI.

= Ilmu yang mempelajari tentang sifat, karakter, penyakit atau cacat yang

diturunkan dari orang-tua kepada turunan nya, dan cara- cara

GENETICS.

• Dibagi atas 4 subdisiplin utama :

• 1. Transmission Genetics :

Transmisi gen dari satu generasi kegene-rasi berikutnya.

• 2. Molecular Genetics :

Struktur dan fungsi gen di tingkat molekuler.

• 3. Population Genetics :

Hereditas pada kelompok individu berupa sifat herediter yang dibawakan oleh satu atau beberapa gen.

• 4. Quantitative genetics :

1. Transmission Genetics.

•

Dapat dibagi atas :

• 1.1. Mendelian Genetics : sifat-sifat

herediter yang diturunkan menuruti Hukum Mendel.

• 1.2. Non-Mendelian Genetics :

sifat-sifat herediter yang diturunkan tidak menuruti Hukum Mendel.

• 1.3. Hereditary Sex-linked : sifat-sifat yang dibawakan oleh

Genotype (genetic constitution) Actions of other genes and their products. Environtmental influences and random developmental events. Phenotype (expression of physical trait)

Influences on the physical manifestation (phenotype) of the genetic blueprint (genotype) ; interaction with other genes and their products (such as

Mendel’s Experimental Design.

• Gregor Johann Mendel, penemu dasar

Genetika modern. Thn. 1854, mulai melakukan serangkaian experimen persilangan pada

sejenis kacang (Pisum sativum) ⇒ Fundamental principles of genetics.

• Pisum sativum memenuhi syarat sebagai sample experimen genetika sebab :

• 1. Variasi banyak : Warna bunga, biji, warna dan bentuk buah, tinggi batang dan posisi letak bunga.

• 2. Siklus hidup pendek.

• 3. Dapat dilakukan cross fertilization.

• 4. Jumlah turunan banyak.

Mendel hypothesis and law.

• Mendel Hypothesis :

• Sepasang sifat dibawakan oleh sepasang faktor.

• Pada pasangan faktor, satu faktor dominan thd alel nya.

• Pada gamet, anggota pasangan faktor terpisah atas dua gamet yang berbeda.

• Thn 1865, Mendel melaporkan hasil experimen nya.

• Mendel’s first law : Bila sepasang individu diper-silangkan dengan sepasang sifat alternatif, pd turunan pertama akan muncul sifat yg dominan, dan pada turunan kedua, sifat dominan dan

recesif diturunkan tiga berbanding satu.

• Mendel’s second law : Bila dipersilangkan sepa-sang individu dengan dua pasepa-sang sifat alternatif atau lebih, maka pasangan-pasangan sifat

1.1. MENDELIAN GENETICS.

Mendelian Inheritances.

1. Monohybrid,

2. Dihybrid,

3. Trihybrid,

1.2. NON-MENDELIAN GENETICS.

•

Non-Mendelian Inheritances.

a. Dominancy Incomplete,

b. Intermedier Inheritances,

c. Epistasis,

d. Multiple gene Inheritances,

e. Multiple alleles,

f. Sex-differences :

1.3. HEREDITARY SEX-LINKED

•

Hereditary Sex-linked.

• Faktor pembawa sifat herediter

terle-tak di kromosom-sex (krom-X atau krom-Y).

• Kromosom-X dan kromosom-Y

mempu-nyai bagian kromosom dimana faktor-faktor berpasangan, bagian ini disebut

“ Bagian homoloog” kromosom-X dan Y.

• Sebagian besar kromosom-X dan-Y

fak-tor-faktornya tidak berpasangan,

1.1. MENDELIAN INHERITANCES.

• a. Monohybrid.

P. ♂ Black X ♀ White F2.

BB bb

G1. B b F1. Bb

(Black) G2. B - b

F2.ratio = Black : White = 3 : 1.

♂

♀ B b

b. Mendelian dihybrid

P. ♂ Black-short X ♀ White-long

BBSS bbss

G1. BS bs

F1. BbSs

(Black-short)

G2. BS – Bs – bS - bs

F2.

♂

♀ _{BS Bs bS bs}

BS BBSS BBSs BbSS BbSs

Bs BBSs BBss BbSs Bbss

bS BbSS BbSs bbSS bbSs

bs BbSs Bbss bbSs bbss

F2. ratio =

1.2. NON-MENDELIAN INHERITANCES

.

a. Incomplete dominancies &

b. Intermedier Inheritances

P. ♂ Red X ♀ White

RR WW G1. R W F1. RW

(Orange)

F2.

♂

♀ R W

R RR RW

W RW WW

1.2. Non-Mendelian Inheritances.

c. Epistasis (Deaf-mutism

).

P. ♂ Normal X ♀ Normal DdMm DdMm G1. DM-Dm-dM-dm

♂

♀ _{DM Dm dM dm}

D M DD MM DD Mm Dd MM DdM m D m DD Mm DD mm Dd Mm Ddm m d M Dd MM Dd Mm dd MM dd Mm d m Dd Mm Dd mm dd Mm dd mm F2.

F2.ratio = Normal : Deaf-mute =

1.2. Non-Mendelian Inheritances.

d. Multiple gene Imheritances.

Lebih dari sepasang gen bekerjasama

→ satu fenotip.

Contoh :

a. Tinggi-badan, b. Warna-kulit

c. Hypertensi herediter.

d. Diabetes-mellitus herediter.

Faktor lingkungan sangat berpengaruh

1.2. Non-Mendelian Inheritances.

e. Multiple alleles.

i. ABO blood-groups. ii. Rhesus-factor.

Phenotype Genotype A IAIA-IAIO B IBIB-IBIO AB IAIB

O IOIO

i. ABO blood-groups

P. ♂ A-Group het. X ♀ B-Group. Het. IA_IO _IB_IO

G1. IA – _IO _IB – _IO

F1.

♂

♀ I

A _IO

IB IAIB IBIO

ii. Rhesus-factor.

♂ Rh.pos.,het. X ♀ Rh.pos.het.

Rr Rr

G1. R – r R - r

F1. ♂

♀ R r

R RR Rr

r Rr rr _{F2-ratio :}

ii

. Rhesus-factor.

•

Gol.darah Rhesus : Rhesus positif

dan Rhesus negatif.

•

Frekwensi :

• - Ras Kaukasia → Rh.+ = 85-87%

• - Ras Mongol → Rh.+ = 98-99%

Antigen Rhesus : Wiener.

Genotype Antigen rhesus

r

-Ro Ro

R’ R’

R” R’’

R1 Ro – R’

R2 Ro – R”

Rx Ro – R’ – R”

SEX-DETERMINATION.

22A + X 22A + Y 22A + X 22A + X 22 PS-A

+ XY

22 PS-A + XX

22 PS-A + XY

1.2. Non-Mendelian Inheritances.

f. Inheritansi sehubungan

dengan perbedaan jenis

kelamin (sex).

ii. Sex-Limited Characters.

• Faktor/gen ada

pd kedua jenis sex.

• Dominan pd sex

tertentu (♂/♀) dan recessive pd sex

lainnya.

• Contoh : Baldness.

•

Baldness.

Genotype Sex & Phenotype.

BB _{♂→ Baldness}

♀→ Baldness

Bb _{♂→ Baldness}

♀→ Normal

bb _{♂→ Normal}

1.3. Sex-Linked Characters.

X

Y

or

Homoloog portion between X and Y

Non-homoloog portion

= Homoloog portion diturunkan Incopletely

Sex-Linked

≈

Autosomal Inheritances.

= Non-homoloog portion → Sex-Linked.

= Sex-Linked → X-Linked dan Y-Linked.

X-Linked (sex-Linked)

recessive diseases in Human.

•

1. Haemophylia,

•

2. Red-green Color-blindness,

•

3. DMP (Dystrophia Musculorum

Progressiva)

•

4. G-6-P.D. Deficiency,

Red-green Color-blindness

• P. ♂ Normal X ♀ Normal Carrier

XY XX

G. X - Y X - X

F.

♂

♀

X Y

X XX

♀

Normal

XY

♂

Normal

X XX

♀

Carrier

XY

PEDIGREE.

1ST _GENERATION

2ND

GENERATION

3RD

GENERATION

4RD

GENERATION

Propositus /proband

Carrier

PROBABILITY

•

Probabilitas turunan :

pria (a) : wanita (b) = 1 : 1 → a = b =½

•

Pasangan suami-isteri dengan 5 anak :

HUMAN CHROMOSOMES

•

46 Chromosomes somatic ( 2n )

= 22 pair of Autosomes

+ XX Sex-chrom.



♀

+ XY Sex-chrom.



♂

•

23 Chromosomes gametic ( n ).

SEX-CHROMATIN.

Sex-chromatin.

LYON-HYPOTHESIS.

1. Bila dlm sbh sel terdpt 2/lbh krom-X,

→ Krom-X yg lebih → piknotik.

2. Krom. Piknotik → inaktif secara

genetik.

3. Krom. Inaktif → mencegah dosis

berganda.

4. Jumlah Sex-chromatin → P = (jlh-X) - 1.

5. Krom-X yg piknotik → random.

The chromosome.

• Tipe-tipe

krom.normal

Centromere p-arm

q-arm

1 2 3

1. Metacentric chromosome.

2. Submetacentric chromosome.

Chromosome-analysis.

•

A. Cell-samples.

1. Lymphocytes.

2. Bone-marrow cells.

3. Fibroblast.

Chromosome-analysis.

B. Lymphocyte culture

. 1. Sampel : darah perifer.

2. Media : HAM F-10, TC-199, dll.

3. Stimulasi Mitosis : PHA, Concovalin-A. 4. Anti-kontaminasi bakteri dan jamur.

5. Kultur di inkubator suhu = 37oC, 96% CO2 & 5% O2.

Chromosome analysis.

C. Harvest, preparation & staining.

1. Harvest : - Washing → Buffer,

- Bulging → KCl 1%, - Fixation.

2. Preparation.

3. Staining : a. Normal Giemsa, b. Banding staining :

- Trypsin-Giemsa

KROMOSOM ABNORMAL.

• i. Abnormal set-kromosom.

• Haploidy = n • Triploidy = 3n

• Tetraploidy = 4n, dst.

• ii. Abnormal jumlah kromosom.

• Monosomy = 2n-1. • Trisomy = 2n+1.

• Tetrasomy = 2n+2.

• iii. Abnormal struktur kromosom

Abnormal number of human chromosomes.

Chromosome non-dysjunction.

A. Sex chromosome non-dysjunction.

B. Autosome non-dysjunction

P. 22 ps A _{+ XY} 22 ps A

+ XX 22 A +X 22 A + Y 22 A + XX 22 A +

-22 ps A

+ XXY 22 ps A _+XXX 22 ps A _{+ -Y}

22 ps A +

X-1. 2. 3. 4.

1. Klinefelter syndrome

2. Triplo-X female syndrome

3. No-name ; †

1. Klinefelter syndrome

• 1. Jenis kelamin pria.

• 2. Tinggi badan disproporsional.

• 3. Retardasi mental + / - .

• 4. Dapat menikah.

• 5. Hypogonad-hypergonadotropin.

• 6. Gynecomasty.

• 7. Sex-chromatin : (+) satu atau lebih.

2. Triplo-X female syndrome.

• 1. Jenis kelamin wanita.

• 2. Inteligensi variatif.

• 3. Umumnya menikah.

• 4. Haid sangat tidak teratur.

• 5. Fertilitas subnormal.

• 6. Sex-chromatin = 2 atau lebih.

4. Turner syndrome

• 1. Jenis kelamin dapat wanita atau pria. Terbanyak wanita.

• 2. Tubuh pendek, khas dg webbing-neck.

• 3. Insuffisiency mental.

• 4. Disgenesis gonad dan primary amenorrhoe

• 5. Male Turner syndrome = Noonan syndrome.

• 6. Sex-chromatin : negatif .

B. Autosomal non-disjunction

•

1. Trisomy-21 syndrome.

•

2. Trisomy-18 syndrome.

•

3. Trisomy-13 syndrome.

•

4. Trisomy-8.

Trisomy-21.

• Synonim : Down-syndrome, Mongoloid-idiocy, Mongolism.

• Frekwensi : 1 dlm 600-800 kelahiran bayi hidup.

• Tanda-tanda :

Tubuh pendek, wajah : kecil, bulat dan rata. Hidung pesek. Telinga : letak rendah, kecil dan hipoplastis. Mata: epicanthic-fold, Brushfield spot. Tangan dan jari : pendek, simian crease, hipoplasia tulang

Trisomy-21.

• Retardasi mental : IQ = 25-50 (imbecil).

• Berat-badan lahir rendah, sering disertai CHD (40%), atresia duodenum,annular pancreas,

Hirschprung disease, anus imperforata,

tracheoesophageal fistula, leukemi limfoblastik akut, dll.

• Sitogenetika :

1. Klasik : 47;XX/XY;21+.

2. Translokasi : 46,XX/XY; D/G trans. /

2.2. Trisomy-18.

•

Tanda-tanda :

=

Kepala panjang, wajah : kecil, bulat, micronathia,

telinga letak rendah, cutis laxa, horse-shoe kidney,

syndactyly, hipertelorisme,, ptosis, dll. = Retardasi mental yang hebat,

2.3. Trisomi-13.

Tanda-tanda :

= Microcephaly,Labiopalatoschizis, abnormal struktur CNS (arrhinencephaly),

anophthalmia/ micropthalmia, coloboma-iris, CHD, cystic kidney, Meckel diverticulum,

cryptorchismus, uterus bicornis, dll.

= BB-lahir rendah, sering apnoe dan cyanosis, Frank-seizure (myoclonic attack) dan

umumnya penderita meninggal hari-I atau sebulan.

CHROMOSOME-ABERRATION

DELESI

CHROMOSOME DEFICIENT

a

b _inversion

b

Translocation homoloog

(duplication)

a

b a

The effects of

chromosome aberration.

•

1. Fragil chromosome.

•

2. Deficient chromosome.

•

3. Inversion chromosome.

•

4. Translocation :

Deletion syndrome.

•

( 4p- ) syndrome.

•

( 5p- ) syndrome = le

Cri-du-Chat syndrome

1. ( 4p-) syndrome.

= Mental retardasi, hypotonic.

= BB-lahir rendah, bone-age, TB,BB dan

pertumbuhan motoris kurang berkembang. = Hypertelorisme, mata anti mongoloid,

epicantic fold, ptosis,strabismus. = Hypospadia, cryptorchismus.

2. ( 5p- ) syndrome.

2. Sindrom Le Cri-du-Chat (Sindrom-5p-).

= Hipoplasia larynx  tangisan anak

kucing

= Retardasi mental (IQ<20). = Microcephaly, hypotonic,

= Wajah bulat atau moon-face,

antimongoloid, mulut lebar tak proportional, telinga lebar,

3. ( 13q- ) syndrome.

•

3. Sindrom (13q-).

= Fenotip bervariasi sesuai gen yang

hilang.

= Klasik : - Hypoplasia jari jempol,

retardasi mental, abnormalitas otak,

telinga lebar dan malformasi,