BAB VIII. ALEL GANDA DAN GEN GANDA
B. ALEL GANDA
Bila dalam satu lokus terdapat lebih dari satu pasang alel maka disebut alel ganda, misalnya warna bulu pada kelinci dan golongan darah sistem A B O pada manusia
Meskipun demikian, pada individu diploid, yaitu individu yang tiap kromosomnya terdiri atas sepasang kromosom homolog, betapapun banyaknya alel yang ada pada suatu lokus, yang muncul hanyalah sepasang (dua buah). Katakanlah pada lokus X terdapat alel X1, X2, X3, X4, X5. Maka, genotipe individu diploid yang mungkin akan muncul antara lain X1X1, X1X2, X1X3, X2X2 dan seterusnya.
Sebuah gen dapat memiliki lebih dari sebuah alel.
Alel-alelnya disebut alel ganda (multiple allele). Sedangkan peristiwa dimana sebuah gen dapat mempunyai lebih dari satu alel disebut ; multiple allelomorphi.
Berikut beberapa hal yang berhubungan dengan alel ganda adalah:
1. Merupakan fenomena adanya tiga atau lebih alel pada satu gen
2. Pada umumnya satu gen memiliki dua alel alternatifnya
3. Alel ganda dapat terjadi sebagai akibat dari mutasi DNA
4. Mutasi dapat menghasilkan banyak variasi alel, misalnya gen A bermutasi menjadi ,a1, a2 dan a3
yang masing-masing menimbulkan fenotipe yang berbeda.
5. Dengan demikian, mutasi gen A dapat menghasilkan 4 varian yaitu A, a1,a2, dan a3
Pada alel ganda ada dua gambaran yang perlu dicatat, yaitu:
1. Pada jenis kedua pada diagram perkawinan homozigot dan heterozigot, terdapat kemungkinan lain dari perkawinan. Ini adalah seseorang yang
homozigot untuk dua yang lain. Masih terdapat macam anak tetapi tidak seperti contoh-contoh yang menyangkut sepasang gen tunggal, keduanya adalah heterozigot.
2. Pada jenis ketiga dari diagram lagi-lagi terdapat satu kemungkinan lebih lanjut. Perkawinan dua orang heterozigot apabila ketiga gen terlibat, maka akan menghasilkan empat macam anak dan bukan tiga anak, pasangan ditengah tidak lagi sama, dan rasionya adalah 1:1:1:1. Dengan tiga alel, satu dari empat anak adalah homozigot, dan lainnya adalah heterozigot tetapi akan terlihat dengan mudah bahwa dengan serangkaian dari 4 atau lebih alel, apabila 4 gen pada orang tuanya berbeda, maka semua anaknya tentu akan heterozigot.
Contoh sifat/karakter yang dipengaruhi oleh alel ganda :
1. Pigmentasi bulu kelinci (kelinci Chinchilla) 2. Pigmentasi bulu kucing (Kucing Himalaya) 3. Pola warna bulu kuda
4. Pola warna sapi 5. Warna bulu srigala
6. Pola warna tikus (warna agauti) 7. Warna bulu burung dara
8. Sifat bertanduk pada domba 9. Warna mata Drosophila 10. Golongan darah pada manusia Contoh alel ganda yaitu: pada kelinci
c+ : gen asli yang normal = bulu berwarna abu- abu
cch : bulu berwarna abu-abu muda, karena ada campuran bulu berwarna hitam dan putih.
Kelinci ini dinamakan kelinci chinchilla
ch : bulu berwarna putih, dengan warna hitam pada ujung-ujung hidung, telinga berwarna putih, kaki dan ekor. Kelinci demikian disebut kelinci Himalaya.
c : alel yang tidak membentuk pigmen sama sekali. Kelinci berwarna putih, disebut kelinci albino
Dominansi alel-alel tersebut mempunyai urutan sbb.:
c+ > cch > ch > c
Fenotip & Genotip untuk Alel Ganda lokus c pada kelinci.
Fenotip Kemungkinan Genotip Abu-abu (normal) c+ c+ c+ cch c+ ch c+c Chinchilla cch cch cch ch cchc
Himalaya ch ch chc
Albino Cc
Contoh persilangan:
P : ♀ c+c+ x ♂ cc (abu-abu) (albino) F1 : c+c
(abu-abu)
F2 : F1 x F1 c+ c+ abu-abu (1)
c+c abu-abu (2)
cc albino (1)
Pada tumbuhan :
Pada tumbuhan tinggi sering terdapat sari alel ganda, yang seringkali menyebabkan inkompatibilitas, yaitu kegagalan tanaman untuk fertilisasi setelah menyerbuk sendiri atau persilangan. Peristiwa inkompatibilitas ini disebabkan alel pada tepung sari sama dengan alel pada sel telur, sehingga tepung sari yang terdapat pada kepala putik tidak dapat membentuk buluh tepung sari. Tepung sari demikian dikatakan abortip. Sari alel ganda pada tanaman itu adalah : S1, S2, S3, S4 dst.
Adanya inkompatibilitas antara alel ganda yang terdapat di dalam serbuk sari dan sel telur maka perkawinan resiprok dari tanaman ini menghasilkan keturunan yang berlainan.
P : ♀ S1S3 x ♂ S2S3
Perkawinan resiprok
P : ♀ S2S3 x ♂ S1S3
F1 zigot S1S3
Endosperm S1S1 S2
Zigot S2S3
Endosperm S2S3S3
Zigot S1S2
Endosperm S1S2S2
zigotS1S3
endosperm S1S3 S3
Alel ganda pada Drosophila
Pada drosophila diketahui bahwa warna mata normal berwarna merah yang di tentukan gen dominan W atau gen + atau w+ di samping itu dikenal pula sifat mutan, yaitu mata berwarna putih yang di tentukan oleh gen w lalat ini memeiliki banyak variasi tentang warna mata.
Variasi ini berdegradasi mulai dari merah gelap, merah terang sampai menjadi putih yang kesemuanya ditentukan oleh dominasi dari alel-alel, variasi warna mata pada Drosophila ini ternyata di tentukan oleh suatu seri alel
ganda, alel yang paling dominan adalah w+, sedangkan yang paling resesif adalah w.
Alel Ganda pada Golongan Darah Manusia
Darah itu terdiri dari dua komponen, yaitu sel-sel (antara lain eritrosit dan leukosit) dan cairan (plasma).
Plasma dikurangi fibrinogen (protein untuk pembekuan darah) merupakan serum. Pada abad 18 pada waktu mulai dilakukan transfusi darah terjadilah kematian pada resipien tanpa diketahi sebab-sebabnya. Akan tetapi Dr. Karl Landsteiner dalam tahun 1901 yang bekerja di laboratorium di Wina menemukan bahwa sel darah merah (eritrosit) dari beberapa individu akan menggumpal (beraglutinasi) dalam kelompok-kelompok yang dapat dilihat dengan mata telanjang, apabila dicampur dengan serum dari beberapa orang, tetapi tidak dengan semua orang. Kemudian diketahui bahwa dasar dari menggumpalnya eritrosit tadi ialah adanya reaksi antigen-antibodi. Apabila suatu substansi asing (disebut antigen) disuntikan ke dalam aliran darah dari seekor hewan akan mengakibatkan terbentuknya antibodi tertentu yang akan bereaksi dengan antigen.
Suatu antibodi itu sangat spesifik untuk antigen tertentu. Terbentuknya antibodi demikian itu tergantung dari masuknya antigen asing. Selain dengan cara demikian, antibodi itu tidak akan dibentuk. Sistem demikian merupakan dasar dari imunisasi maupun untuk reaksi alergi.
Sebaliknya ada pula antibodi yang dibentuk secara alamiah di dalam darah, meskipun demikian antigen yang bersangkutan tidak ada. Antibodi alamiah inilah yang mengambil peranan dalam golongan darah manusia, terutama dalam golongan darah A, B, AB dan O yang amat penting. Antigen juga protein. Istilah gen dalam antigen
bukan bermakna bahwa dia lawan dari gen (penyandi protein) tapi antigen adalah zat penyusun dasar.
Ada beberapa macam sistem penggolongan darah pada manusia, diantaranya adalah golongan darah sistem ABO, MNSs dan Rh
Golongan darah ABO
Golongan Darah Antigen dalam eristrosit
Zat anti dalam serum /plasma darah Fenotip Genotip
O A B AB
IoIo IAIA atau IAIo
IBIB atau IBIo IAIB
- A
B A dan B
Anti-A dan anti-B Anti-B Anti-A
-
Orang yang memiliki antigen A tidak memiliki anti – A melainkan anti –B. orang yang memiliki antigen B tidak memiliki anti-B melainkan anti-A. Jika antigen A bertemu dengan anti –A, demikian pula antigen B bertemu dengan anti –B, sel-sel darah merah menggumpal (beraglutinasi) dan mengakibatkan kematian. Orang yang tidak memiliki antigen A maupun antigen B dalam eritrositnya dinyatakan bergolongan darah O dan serum darahnya mengandung anti –A dan anti -B. sebaliknya bila serum darah tidak mengandung antibodi sama sekali, maka eritrosit mengandung antigen A dan antigen B. orang demikian dinyatakan termasuk golongan darah AB. Karena golongan darah O tidak mempunyai antigen sama sekali maka golongan darah O disebut sebagai pendonor universal.
Sementara golongan darah AB karena dia tidak memiliki antibodi dalam serumnya maka golongan darah AB disebut juga sebagai resipien universal. Namun dalam ilmu kedokteran sekarang hal itu tidak lagi berlaku karena kurang aman, alasannya selalu terjadi adanya aglutinasi ringan.
Golongan darah manusia ABO ditentukan oleh alel- alel Io, IA dan IB. Alel Io resesif terhadap IA dan IB. Alel IA dan IB bersifat kodomain, sehingga IB tidak dominan terhadap IA dan sebaliknya IA tidak dominan terhadap IB. Interaksi antara alel Io, IA dan IB menghasilkan 4 fenotip golongan darah, yaitu O, A, B dan AB.
Gen I menghasilkan suatu molekul protein yang disebut Isoaglutinin yang terdapat pada permukaan sel darah merah.
Orang dengan alel IA dapat membentuk aglutinogen atau antigen yang disebut antigen-A dalam eritrosit yang kemudian dapat bereaksi dengan antibodi atau aglutinin atau anti-B yang terdapat di dalam serum atau plasma darah. Orang dengan alel IB dapat membentuk antigen-B dalam eritrosit, dan zat anti-A dalam serum darah.
Orang dengan golongan darah O, mempunyai alel IoIo, tidak dapat membentuk antigen-A maupun antigen-B, tetapi mempunyai zat anti-A dan zat anti-B. Apabila antigen- A bertemu dengan zat anti-A, demikian juga antigen-B bertemu dengan zat anti-B, maka darah akan menggumpal.
Sehingga dalam melakukan transfusi darah, baik donor (pemberi) maupun resipien (penerima) harus diperiksa terlebih dahulu golongan darahnya berdasarkan sistem ABO. (lihat tabel).
Gol. Darah Resipien Gol.
Darah Donor
O (anti A & B)
A (anti B)
B (Anti A)
AB ( - )
O (tidak ada antigen) V V V V
A (Antigen-A) X V X V
B (Antigen-B) X X V V
AB (Antigen A & B) X X X V
Keterangan : V = Tidak terjadi penggumpalan X = Terjadi penggumpalan
Cara menurunnya golongan darah A, B, AB dan O Telah diketahui bahwa golongan darah seseorang ditetapkan berdasarkan macamnya antigen dalam eritrosit yang dimilikinya. Dari hasil penelitian Bermstein dalam tahun 1925 menegaskan bahwa antigen-antigen itu diwariskan oleh suatu seri alel ganda. Alel itu diberi symbol I (berasal dari kata Isoaglutinin, suatu protein yang terdapat pada permukaan sel eritrosit). Orang yang mampu membentuk antigen A memiliki alel IAdalam kromosom, yang mampu membentuk antigen B memiliki alel IB, yang memiliki alel IA dan IB dapat membentuk antigen A dan
antigen B, sedangkan yang tidak mampu membentuk entigen sama sekali memiliki alel resesif I.
Interaksi antara alel-alel IA, IB dan I menyebabkan terjadinya 4 fenotip (golongan darah) A, B, AB dan O.
Golongan darah MN dan Golongan darah MNSs
Golongan darah MN dikemukakan oleh K.
Landsteiner dan Levine pada tahun 1927, setelah mereka menemukan antigen baru yang disebut antigen-M dan antigen-N di dalam sel darah. Mereka berpendapat bahwa sel darah merah seseorang dapat memiliki salah satu atau kedua macam antigen tersebut. Jika dilakukan tes dengan antiserum yang mengandung anti-M tampak adanya agglutinasi sedangkan anti-N tidak maka orang itu termasuk golongan M. jika anti serumnya mengandung anti-N terjadi agglutinasi sedangkan anti-M tidak maka orang itu dinyatakan sebagai orang bergolongan darah N. akan tetapi jika tes dilakukan dengan anti-M dan anti-N menunjukkan terjadinya agglutinasi, maka orang itu masuk golongan MN.
Landsteiner dan Levin mengemukakan bahwa terbentuknnya antigen-M di dalam eritrosit itu ditentukan oleh alel LM sedangkan antigen-N oleh alel LN. pada alel-alel ini tidak dikenal dominasi, sebab alel LM dan LNmerupakan alel kodominan. Dengan demikian genotipLM LN tidak memperlihatkan ekspresi intermedier, melainkan menunjukkan fenotip baru.
Golongan Darah Antigen dalam eritrosit
Reaksi dengan antiserum
Fenotip Genotip Anti-M Anti-N
M N MN
LMLM LNLN LMLN
M N M dan N
X V X
V X X
Keterangan : V = Tidak terjadi penggumpalan eritrosit X = Terjadi penggumpalan eritrosit
Dalam sistem golongan darah MN, plasma darah atau serum seseorang tidak mengandung zat anti-M maupun zat anti-N. Sehingga golongan darah ini tidak penting dalam transfusi, karena tidak menyebabkan terjadinya penggumpalan darah.
Penggolongan darah MN dapat diketahui dengan cara sebagai berikut :
a. Eritrosit seseorang yang mengandung antigen-M ke dalam tubuh kelinci.
b. Darah kelinci akan membentuk zat anti-M
c. Apabila anti serum kelinci yang mengandung zat anti ini disuntikkan dan digunakan untuk menguji darah seseorang dengan antigen-M, akan terjadi penggumpalan darah.
d. Berarti orang tersebut mempunyai golongan darah M. kalau tidak terjadi penggumpalan darah berarti mempunyai golongan darah N. (lihat tabel di atas).
Demikian seterusnya, sehingga diperoleh golongan darah M, N dan MN.
Selain golongan darah MN diketahui juga golongan darah MNSs, yang dikemukakan oleh R. R. Race dan R.
Sanger pada tahun 1947. menurut kedua peneliti ini, selain gen M dan N terdapat gen lainnya yang menentukan fenotip M dan N (lihat tabel di bawah).
Sistem MN
(Menurut Landsteiner) Sistem MNSs
(Menurut Race – Sanger) Gen : LM LN Gen : LMS LMs LNS LNs Fenotip Genotip Fenotip Genotip
M LMLM MS, Ms LMSLMS, LMSLMs atau LMsLMs
N LNLN NS, Ns LNSLNS, LNSLNs, atau LNsLNs
MN LMLN MNS,
MNs
LMSLNS, LMSLNs, LMsLNS, atau LMsLNs Keterangan : Alel S dominan terhadap s, LM dan LN merupakan alel kodominan
Golongan Darah Sistem Rh
Golongan darah ini dikemukakan setelah ditemukannya faktor Rhesus (faktor Rh), suatu antigen baru dalam eritrosit dalam penelitian-penelitian darah orang dengan menggunakan kera Rhesus di India. K. Landsteiner dan A. S. Wiener (1940) mempunyai zat anti yang menyebabkan sel darah kera Rhesus menggumpal.
Antiserum kelinci yang terbentuk setelah disuntikkan sel darah merah kera tadi, kemudian digunakan untuk menguji darah manusia (lihat tabel di bawah).
Fenotip Genotip Ada/tidak antigen
dalam eritrosit
Test dengan antiserum yang mengandung anti- Rh
Rh + Rh -
RR atau Rr
Rr
Ada Tidak ada
Eritrosit menggumpal
Eritrosit tidak menggumpal
Keterangan : Alel R dominan terhadap alel r.
Dari penelitian selanjutnya, Wiener mengemukakan bahwa golongan darah Rh ditentukan oleh suatu alel ganda yang terdiri atas 8 alel. Sedangkan R. R. Race dan R. A.
Fisher, mengatakan bahwa golongan darah Rh ditentukan
oleh 3 pasang gen, yaitu C, D dan E yang bersifat dominan terhadap pasangan alelnya c, d dan e.
Orang termasuk golongan darah Rh + apabila mempunyai gen D. jika tidak ada gen D, maka fenotipnya adalah Rh – (lihat tabel di bawah).
Landsteiner Race &
Fisher Wiener Fenotip dari genotip pada populasi orang
kulit putih
Gen Gen Gen Tipe
R
CDE CDe cDE cDe
RZ R1 R2 R0
RhZ
Rh1
Rh2
Rh0
Jarang 41%
14%
3%
R
CdE Cde cdE cde
ry r’ r” r
rhy
rh’
rh”
rh
Sangat jarang 1%
1%
39%
Dalam serum darah manusia biasanya tidak terdapat zat anti-Rh. Zat anti-Rh dapat terbentuk melalui :
a) Transfusi darah
Seseorang yang mempunyai Rh-, apabila menerima darah donor Rh+, yang mengandung antigen-Rh, maka serum darah orang tersebut akan membentuk anti-Rh.
Apabila transfusi serupa dilakukan berulang kali, maka zat anti-Rh yang terbentuk akan bertambah banyak. Sehingga orang dengan Rh- harus menerima donor darah dari orang yang Rh- juga, supaya tidak terjadi penggumpalan eritrosit.
b) Perkawinan
Orang perempuan dengan Rh- (rr), kawin dengan laki-laki Rh+ (RR), apabila hamil, janin yang masih di dalam kandungan akan mempunyai darah dengan Rh+ (R r). darah janin masuk ke tubuh ibu melalui plasenta membawa eritrosit yang mengandung antigen –Rh. Serum darah ibu
dirangsang untuk membentuk zat anti-Rh. Darah ibu yang masuk kembali ke tubuh janin mengandung zat anti-Rh.
Sehingga sel darah merah janin rusak (hemolisa), yang menyebabkan anemia. Biasanya bayi pertama yang dilahirkan dari pasangan ini masih bisa diselamatkan. Tetapi pada kehamilan-kehamilan berikutnya zat anti-Rh yang terbentuk pada serum dan plasma ibu makin banyak, sehingga berbahaya bagi janin, karena dapat menyebabkan kematian dalam kandungan. Keadaan seperti ini disebut Eritroblastosis fetalis.
Gambar contoh perkawinan golongan darah sistem Rh
Pengaruh faktor Rh dan Pencegahan pembentukan antibodi anti-Rh
Faktor Rh menggambarkan adanya partikel protein (antigen D) di dalam sel darah seseorang. Bagi yang ber-Rh negatif berarti ia kekurangan faktor protein dalam sel darah merahnya. Sedangkan yang ber-Rh positif memiliki protein yang cukup.
Bila seorang wanita dengan rhesus negatif mengandung bayi dari pasangan yang mempunyai rhesus
positif, maka ada kemungkinan sang bayi mewarisi rhesus sang ayah yang positif. Dengan demikian akan terjadi kehamilan rhesus negatif dengan bayi rhesus positif. Hal ini disebut kehamilan dengan ketidak cocokan rhesus (rhesus inkontabilita).
Kehadiran janin sendiri di tubuh ibu merupakan benda asing, apalagi jika Rh janin tak sama dengan Rh ibu.
Secara alamiah tubuh bereaksi dengan merangsang sel darah merah (eristrosit) membentuk daya tahan atau antibodi berupa zat anti Rh untuk melindungi tubuh ibu sekaligus melawan ‘benda asing’ tersebut. Inilah yang menimbulkan ancaman pada janin yang dikandung. Efek ketidakcocokan bisa mengakibatkan kerusakan besar-besaran pada sel darah merah bayi yang disebut erytroblastosis foetalis dan hemolisis.
Bila belum tercipta antibodi, maka pada usia kehamilan 28 minggu dan dalam 72 jam setelah persalinan akan diberikan injeksi anti-D (Rho) immunoglobulin, atau biasa juga disebut RhoGam. Proses terbentuknya zat anti dalam tubuh ibu sendiri sangat cepat sehingga akan lebih baik lagi jika setelah 48 jam melahirkan langsung diberi suntikan RhoGAM agar manfaatnya lebih terasa. Sayangnya, perlindungan RhoGAM hanya berlangsung 12 minggu.
Setelah lewat batas waktu, suntikan harus diulang setiap kehamilan berikutnya.
Bila dalam diri ibu telah tercipta antibodi, maka maka akan dilakukan penanganan khusus terhadap janin yang dikandung, yaitu dengan monitoring secara reguler dengan scanner ultrasonografi. Dokter akan memantau masalah pada pernafasan dan peredaran darah, cairan paru- paru, atau pembesaran hati, yang merupakan gejala-gejala penderitaan bayi akibat rendahnya sel darah merah.
Bila memang ada zat anti-Rh dalam tubuh ibu hamil, sebaiknya dilakukan pemeriksaan jenis darah janin melalui
pengambilan cairan ketuban (amniosentesis). Dapat juga melalui pengambilan cairan dari tulang belakang Chorionic Villi Sampling (CVS), dan pengambilan contoh darah dari tali pusat janin (kordosentesis)..
Pada kasus janin belum cukup kuat untuk dibesarkan diluar, maka perlu dilakukan transfusi darah terhadap janin yang masih dalam kandungan. Biasanya bila usia kandungan belum mencapai 30 minggu. Setelah bayi lahir, ia akan mendapat beberapa pemerikasaan darah secara teratur untuk memantau kadar bilirubin dalam darahnya.
Bila kadar bilirubin benar-benar berbahaya akan dilakukan penggantian darah dengan transfusi. Kadar cairan dalam paru-paru dan jantungnya juga akan diawasi dengan ketat, demikian juga dengan kemungkinan anemia.
Perbedaan Rh ibu dan janin tak terlalu berbahaya pada kehamilan pertama. Sebab, kemungkinan terbentuknya zat anti-Rh pada kehamilan pertama sangat kecil. Kalaupun sampai terbentuk, jumlahnya tidak banyak. Sehingga, bayi pertama dapat lahir sehat. Pembentukan zat anti Rh baru benar-benar dimulai pada saat proses persalinan (atau keguguran) pada kehamilan pertama. Saat plasenta lepas, pembuluh-pembuluh darah yang menghubungkan dinding rahim dengan plasenta juga putus. Akibatnya, sel-sel darah merah bayi dapat masuk ke dalam peredaran darah ibu dalam jumlah yang lebih besar. Peristiwa ini disebut transfusi feto-maternal. Selanjutnya, 48-72 jam setelah persalinan atau keguguran, tubuh ibu dirangsang lagi untuk memproduksi zat anti-Rh lebih banyak lagi. Demikian seterusnya.
Saat ibu mengandung lagi bayi kedua dan selanjutnya, barulah zat anti-Rh di tubuh ibu akan menembus plasenta dan menyerang sel darah merah janin.
Sementara itu bagi ibu perbedaan rhesus ibu dan janin sama sekali tidak mengganggu dan mempengaruhi kesehatan ibu.