Materi Genetik

Inti atau nukleus adalah organel terbesar dalam sel. Memiliki selaput yang terdiri dari dua lapis membran dan di antara kedua membran ada celah. Secara keseluruhan selaput ini jadi sekitar tiga kali tebal plasmalema.

Plasmalema sulit dilihat di bawah mikroskop cahaya karena tipisnya. Beda halnya dengan selaput inti, dibawah mikroskop tampak sangat jelas sehingga disebut karyotheca (karyon = inti; theca = selaput). Inti berisi cairan yang lebih kental dari pada sitoplasma, disebut nukleoplasma. Dalam nukleoplasma terendam benang-benang halus yang terjalin-jalin, disebut kromatin (kroma = berwarna, tin = benang). Di bawah mikroskop tidak bisa kita melihat ujung pangkal tiap helai benang dan tidak bisa dihitung, sehingga tampak seperti benang kusut.

Inti berbentuk seperti bola. Di bawah mikroskop elektron akan tampak bahwa selaput inti itu banyak berlubang. Lubang-lubang itu disebut pori inti. Lewat pori itulah berbagai bahan keluar-masuk inti. Yang masuk ialah seperti energi dalam bentuk ikatan kimia yang disebut ATP, nukleotida, fosfat, hormo, enzim, dan protein bahan baku ribosom.

Yang keluar dari inti ialah RNA dan kedua subunit besar dan kecil ribosom. Kedua subunit ribosom itu dibikin dalam inti, setelah RNA yang disintesa oleh sekelompok gen gabung dengan bahan baku ribosom yang datang dari sitoplasma. Jumlah pori inti disesuaikan dengan kebutuhan. Ketika gen-gen sedang aktif mensintesa protein jumlah proti itu pun banyak. Satu pori bisa muncul pada suatu tempat dan nanti bisa hilang. Letak pori baru yang muncul pun bisa bergeser dari letak pori sebelumnya. Karena itu pori inti bersifat mobil.
***

KROMATIN adalah materi genetik, atau bahan sifat keturunan. Benang-benang ini dibina atas DNA dan protein. DNA terdiri dari sekitar 100.000 molekul, tersebar pada benang kromatin. Tiap molekul DNA secara fungsional disebut gen. Gen-lah yang membina unit materi genetis. Gen bekerja menumbuhkan dan memelihara aktivitas sifat keturunan atau karakter. Puluhan ribu jenis karakter dalam tubuh kita. Contoh karakter: bentuk rambut, warna rambut, sebaran bulu di tubuh, hormon insulin, hormon pertumbuhan, enzim pencerna protein, enzim pencerna glikogen, protein plasmalema, antibodi, sel tulang, sel darah, sel otot jantung, sel saraf, dan sebagainya. Tiap karakter yang disebut di sini bisa dipecah atas beberapa karakter lagi. Misalnya, protein plasmalema, ada berupa reseptor glukosa, reseptor asam amino, gerbang terusan ion Na, K, dan Cl, reseptor hormon insulin, dan seterusnya. Pada umumnya tiap karakter ditumbuhkan dan dipelihara oleh satu gen.

Banyak penyakit atau kelainan berkaitan erat dengan kelainan materi genetik. Kelainan itu bisa terjadi karena perubahan menetap pada komposisi molekul DNA suatu gen, bisa pula pada benang kromatinnya. Perubahan pada DNA disebut mutasi titik, populer disebut mutasi saja. Sedangkan perubahan pada kromatin disebut mutasi besar, populer disebut aberasi.

Jika sel membelah atau berbiak maka lebih dulu kromatin akan mengganda jadi rangkap dua, lalu memendek dan menebal, berpuluh kali lebih pendek dan tebal dari sebelumnya. Dalam bentuk ketika sel sedang membelah itu kromatin disebut dengan nama kromosom (kromo = berwarna; som atau soma = badan). Barulah dalam bentuk kromosom materi genetik itu tampak jelas di bawah mikroskop cahaya. Dapat dihitung, dapat diamati ujung-pangkalnya, dapat diteliti dengan rinci perilakunya, dan dapat pula dianalisis kemungkinan terjadinya aberasi. Karena dalam bentuk kromosomlah baru dapat dianalisa aberasi pada materi genetik, maka untuk praktisnya benang-benang materi gentik dalam inti sel itu disebut saja kromosom.
***

DALAM satu sel setiap species (jenis) makhluk panjang kromosom itu bervariasi. Ada yang panjang sekali, ada yang sedang, ada pula yang pendek. Namun, dalam satu species variasi bentuk dan jumlah keseluruhan kromosom dalam sel adalah tetap. Kalau beda species beda pula jumlah kromosom.

Jumlah kromosom bervariasi antara berbagai jenis makhluk. Bakteri E.coli yang hidup menumpang dalam usus memiliki kromosom 1, cacing gelang (Ascaris) yang juga biasa hidup dalam usus memiliki 2, lalat buah 8, jagung 20, orangutan 48, gorila 48 juta, simpanse juga demikian, sedangkan manusia 46.

Melihat jumlah kromosomnya saja dapat ditarik kesan, bahwa manusia sekerabat dengan orangutan, gorila, dan simpanse. Dan memang kalau diamati susunan kromosom orangutan, lalu dibandingkan dengan susunan kromosom orang, terdapat banyak sekali kesamaan. Lalu kalau dianalisis susunan DNA gen-gennya lebih yakinlah kita bahwa orang memang kerabat dekat orangutan. Dalam perjalanan evolusi pada orang kromosom itu berkurang dua, mungkin ada kromosom yang pendek bergabung.

Dalam tiap sel tiap macam kromosom ada dua atau sepasang. Jumlah kromosom manusia 46, dan menurut macamnya ada 46/2 = 23 pasang. Kromosom yang sepasang atau semacam itu disebut homolog. Homolog dalam panjang dan bentuk, homolog pula kandungan serta letak gen-gennya. Kromosom yang berpasangan pada setiap individu itu yang sebelah diwarisi seseorang dari ibu, yang sebelah lagi dari ayah. Diwarisi dari ibu lewat sel telur, dan dari ayah lewat sperma. Ingat, bahwa yang membuahi satu telur itu hanya satu sperma. Dalam indungnya telur itu mengalami proses pematangan sebelum keluar dan jatuh ke salurannya. Dalam proses pematangan itu terjadi pembagiduaan kromosom. Proses sama terjadi dalam pelir seorang ayah. tegasnya telur ibu mengandung 23 kromosom, sperma suami 23 pula. Jika telur dibuahi sperma terbentuk embrio yang sel-selnya mengandung 23 + 23 = 46 kromosom kembali.
***

IBARATKAN kromosom itu pasangan pakaian. Sepasang sepatu, sepasang sandal, sepasang tengkelek, sepasang kaus kaki, dan sepasang kaus tangan. Dalam proses pematangan telur dan sperma tiap pasang itu berpisah. Sepatu kiri pisah dengan sepatu kanan, sandal kiri pisah dengan sandal kanan, dan seterusnya. Maka dalam satu telur atau satu sperma yang sudah matang hanya terdapat sebelah-sebelah pakaian itu.

Jadi jelaslah bahwa setiap individu di tengah masyarakat mengandung gabungan materi genetik pihak ibu dan pihak ayah. Lebih miripnya seorang anak dengan ayah atau dengan ibu, bergantung kepada kandungan gen pihak mana yang lebih dominan (berpengaruh) di masa embrio dan di masa pertumbuhan menjelang dewasa.

Gen yang berpasangan dalam kromosom homolog itu memiliki pekerjaan yang sama untuk menumbuhkan sejenis karakter. Namun, karena terjadi mutasi pada salah satu kromosom, misalnya, diwarisi seorang ibu dari leluhurnya, maka gen mutant itu, disebut alel, bisa jadi dominan atau resesif terhadap alel pasangan yang normal atau belum bermutasi. Ia bersifat dominan jika bisa menutupi pekerjaan alel pasangan, dan bersifat resesif jika pekerjaannya ditutupi oleh alel dominan.

Di antara kromosom yang 23 pasang ada sepasang yang mengandung gen-gen pertumbuhan dan pemeliharaan seks, disebut kromosom seks atau gonosom. Yang 22 pasang lain disebut kromosom biasa atau autosom. Kromosom seks ada 2 macam: X dan Y. Pada wanita susunan kromosom seksnya ialah 2 X, tidak ada Y, disingkat dengan XX. Pada pria susunan kromosom seks ialah 1 X dan 1 Y, disingkat dengan XY. Maka simbol susunan kromosom seseorang individu biasa ditulis sbb: Angka di depan koma jumlah semua kromosom, di belakang koma susunan kromosom seks. Individu sehat/ normal diberi simbol: wanita = 46, XX, pria = 46X, Y. Ada orang yang jumlah kromosom seksnya 3, misalnya 2 X dan 1 Y, maka simbol susunan kromosomnya ditulis: 47, XXY.

***
KROMOSOM Y adalah penentu seks pria. Jika hadir Y berapa pun banyaknya jumlah kromosom X dalam sel, maka orang itu berkelamin pria. Misalnya, ada pasien bersusunan 48, XXXY. Orang itu mestilah berjenis kelamin pria, meski kromosom X ada 3. Cuma perlu dicatat bahwa orang demikian mestilah memiliki kelainan pada alat kelamin. Untuk menetapkan seks bayi yang meragukan perlu diperiksa hadir-tidaknya kromosom Y dalam sel.

Untuk itu diambil 1 mililiter darah bayi, dikultur di laboratorium, dan diberi zat perangsang pembelahan. Setelah dua-tiga hari sel-sel darah itu membelah. Kromatin berubah jadi kromosom. Lalu ketika mau dipanen ke dalam kultur diteteskan kolkhisin. Zat ini merusak serat-serat yang akan memisahkan kromosom yang mengganda jadi dua, sehingga pembelahan berhenti. Berhenti ketika pembelahan sedang pada tingkat metafase.

Pada tingkat ini kromosom dalam besar maksimal dan yang rangkap dua belum berpisah untuk membentuk kromosom sel anak. Setelah panen hasil kultur diteteskan ke preparat. Di bawah mikroskop tampak kromosom sel-sel yang menyebar. Sebaran yang bagus difoto dengan mikrofotograf, yaitu mikroskop yang pada okulernya terdapat kamera. Filmnya dicuci-cetak sebesar 2x kartu pos, kromosom pada satu sebaran metafase digunting-gunting, dideretkan pada suatu blanko kariotipe (karyon = inti, tipe = susunan, bentuk). Ingat, bahwa pada foto ini tiap kromosom yang rangkap dua belum pisah, karena pembelahan dihentikan pada tingkat metafase.

Banyak penyakit, seperti kelainan seks, kelainan jiwa, kemandulan, abortus berulang, dan kanker disebabkan kelainan pada materi genetik. Satu atau satu-dua kromosom. Karena itu untuk menegakkan diagnosa, untuk melengkapi diagnosa klinis, perlu dilakukan analisis kromosom pasien bersangkutan.

Itu memeriksa kelainan genetik yang berkaitan dengan aberasi kromosom. Bagaimana dengan kelainan/penyakit genentik yang berkaitan dengan mutasi gen? Untuk itu kita perlu melakukan analisis DNA pasien bersangkutan.

Misalnya, diambil darahnya sebanyak 10 mililiter. Lalu DNA-nya dipisahkan dari bahan lain sel, seperti protein, enzim, RNA, asam lemak, dan sebagainya. Akan didapat endapan putih yang terdiri benang-benang halus, itulah DNA. Kita menyebutnya dalam praktikum ibarat memancing. Benang-benang itu dapat kita angkat dengan jara dan tampak dengan mata telanjang.

Kemudian dilakukan analisis. Untuk itu benang-benang DNA-nya dipotong-potong dulu. Sebab tidak mungkin kita merentangkannya pada suatu preparat, karena panjang sekali. Kalau preparatnya itu agar atau kertas mungkin membutuhkan panjang berpuluh meter. Karena itu harus dipotong-potong dulu.

Dipotongnya bukan dengan gunting. Tetapi, dengan enzim, yang disebut enzim restriksi. Oleh enzim maka benang-benang DNA pada endapan tabung reaksi tadi jika dielektrophoresis dan diisap pada kertas saring, akan membentuk sederetan pita. Setiap pita terdiri dari jutaan fragmen DNA yang memiliki panjang fragmen tertentu. Dengan menggunakan preparat pita baku orang sehat dan normal, dibandingkan apakah ada pita yang letaknya berubah atau bertambah.
***

DARI memperbandingkan itu dapatlah dianalisis daerah gen mana yang mutasi. Tetapi pekerjaan ini sangat rumit dan lama. Untuk memudahkan DNA sampel dibubuhi penjejak atau probe. Probe ini biasanya radioaktif, terdiri dari potongan pendek DNA penyakit genetik tertentu. Jika probe diteteskan kepada pita hasil elektrophoresis maka pita yang banyak akan hilang, artinya tidak muncul dalam film autoradiografi.

Pita yang ada hanya yang gabung (hibrid) dengan probe, karena bermuatan radioaktif. Jika pita ada berarti pasien mengidap penyakit yang ditest. Jika probe tak berhibrid dengan salah satu pita, berarti filmnya kosong, berarti pasien itu bukan menderita penyakit yang dimaksud.

Banyak ini probe dibuat untuk mentes berbagai penyakit genetik, seperti thalassemia, hemophilia, muscular dystrophy, phenylketonuria, leukemia, dan lymphoma. Probe itu dipasarkan oleh Laboratorium Genetika negara maju dan harganya mahal. Tes DNA kini juga dipakai untuk tujuan forensik atau kedokteran kehakiman. Seperti menetapkan kebenaran anak sah seorang ayah, atau apakah percikan darah kering yang ditemukan di tempat kejahatan milik tersangka.

Dr Wildan Yatim, pakar genetika Universitas Padjadjaran, Bandung

diambil dari Kompas, Jumat, 15 September 2000