DAUR SEL, FERTILASI, DIFERENSIASI, DNA DAN PERUBAHAN MATERI GENETIS

DOWNLOAD

BAB I DAUR SEL, FERTILASI DAN DIFERENSIASI Pengertian Daur Sel Daur sel yaitu daur antar tahap persiapan dan tahap pembelahan. Tahap persiapan lebih lama dari tahap pembelahan. Pada sel mamalia pada umumnya, lama pembelahan hanya 1 jam, sedangkan persiapan 23 jam. Pada tahap pembelahan berlangsung mitosis. Tahap persiapan (interfase) Dibagi atas 3 periode: Periode G1 Periode S Periode G2 G berasal dari kata gap (senggang), dan S berasal dari kata synthesis. G1 ialah periode sel sedang aktif mensintesa ARN (transkripsi) dan protein (translasi), untuk membentuk bahan protoplasma baru yang membina sel anak kelak. Selain materi genetis, seluruh bahan sitoplasma, plasmalema, dan organel yang akan dibikin rangkap. Karena bahan protoplasma baru jadi double, maka inti dan sitoplasma sel yang mau membelah pun jadi membesar. Khusus dalam mensintesa protein, terutama yang disintesa adalah histon, non-histon, enzim, dan faktor-faktor mendorong transkripsi dan replikasi. Periode S ialah masa aktif mensintesa DNA (replikasi), sehingga pada tiap kromatin terbentuk sepasang DNA yang sama-sama double-helix. Replikasi DNA menjadi tempat lilitan DNA untuk membina kromatin. Periode G2 ialah penyelesaian segala komponen sel untuk pembelahan jadi dua: kromatin mengganda jadi dua, tapi sentromer mereka masih gabung; protein tubulin beragregasi membentuk mikrotubul yang bakal membentuk serat geleadong; kondensasi lilitan superlilitan kromatin untuk menjadi kromosom; selaput inti hancur; histon III mengalami fosforilasi, bertindak mengikat dan memadatkan urutan nukleosom. Lama daur menurut letak sel Sel dalam tubuh eukariot membelah dengan waktu daur yang beragam. Ini tergantung kepada macam jaringan dan lokasi sel dalam jaringan itu. Sel epitel tunica mucosa usus halus membelah terus dan cepat sepanjang umur. Di sini lama daur ada yang hanya 8 jam. Menurut lokasi sel, dalam suatu jaringan beragam pula lama satu daur. Ada daerah suatu kelenjar lendir itu yang membelah cepat, dengan waktu daur 11 jam. Ada daerah yang sel membelah pelan, sekitar 24 jam satu daur, ada pula daerah yang membelah pelan sekali, dan akhirnya ada daerah yang sel-selnya tidak membelah lagi, berarti sudah dideferensiasi. Perbedaan waktu daur biasanya pada fase G1, sedangkan fase S tetap pada berbagai jaringan dan lokasi. Titik batas daur sel Pembelahan sel pada tahap mitosis (M) dapat dihambat oleh beberapa faktor. Penghambatan ini harus terjadi sebelum sel mencapai titik batas, yang disebut titik batas (R point; restriction point). Titik batas itu berada di sekitar fase G1. Jika hambatan dilakukan setelah titik batas ditempuh sel dalam daurnya, pembelahan tidak berhenti tapi terus berlangsung sempurna sampai jadi dua sel, dengan menempuh tahap-tahap S, G2 dan M. Jadi titik batas adalah “point of no return”. Kontrol daur sel menurut besar sel anak Jika sel anak produk mitosis kecil, interfase lama pada G1, S dan G2, terutama pada G1. Sel baru membelah jika mencapai besar yang cukup; terjadi peningkatan sintesa protein. Ada batas kadar zat (protein, enzim, nukleotida) yang perlu agar dapat melewati titik batas fase G1, agar tiba pada fase S. Ada pendapat, pada G1 protein pemicu replikasi melekat ke kromosom. Dengan pelekatan ini kromosom sebagai inhibitor pemicu. Agar dapat masuk ke fase S perlu disintesa protein pemicu, yang karena berlebih tidak melekat lagi ke kromosom, tetapi ada sitoplasma, lalu sel masuk fase S. Protein pemicu itu disebut orang protein U. Tahap pembelahan (mitosis) Dibagi atas 6 fase Profase Prometafase Metafase Anafase Telofase Cytokinesis Profase: kromatin berkondensasi menjadi kromosom yang pendek tebal, dengan sentromer dari tiap pasang kromosom homolog masih satu (anggota pasangan kromosom homolog itu disebut kromatid, kromosom saudara). Terbentuk spindel (serat gelendong), sentriol mengganda jadi 2 pasang, tiap pasang pindah ke kutub berseberangan dan antara keduanya bersusun spindel. Nukleolus hilang. Prometafase: selaput inti hancur, spindel menempati daerah bekas inti, kromosom lewat sentromer menggantung pada spindel itu. Metafase: semua kromosom bersusun pada satu bidang ekuator. Anafase: sentromer membelah dua dan kromatid berpisah, serat gantungan antara kromosom dan sentriol memendek sehingga masing-masing kromosom tertarik ke kutub berseberangan. Sementara itu serat antara kromosom jadi teregang sehingga sel jadi memanjang. Telofase: serat yang menggantung kromosom hilang, selaput ini terbentuk pada tiap kutub, melingkupi kromosom. Kromosom mengalami dekondensasi menjadi kromatin, nukleolus muncul kembali. Cytokinesis: terbentuk plasmalema baru rangkap pada bidang akuator, sehingga terbentuk dua sel anak, masing-masing dengan inti baru. Pembelahan pada sel benih Pada sel benih epitel germinal terjadi gametogenesis. Ini terdiri dari tiga tahap: Proliferasi: mitosis Pembelahan reduksi: meiosis Transformasi Mitosis sama seperti pada sel somatis, sel benih induk (gametogonium) berproliferasi secara mitosis beberapa kali membentuk gametosit. Gametosit kemudian mengalami pembelahan reduksi kromosom lewat meiosis, sehingga terbentuk gametid. Gametid mengalami transformasi, tanpa pembelahan menjadi gamet. Meiosis terdiri dari dua fase utama Meiosis I Meiosis II Tiap fase utama terdiri dari 4 fase: profase, metafase, anafase, dan telofase. Tetapi profase meiosis I terbagi lagi atas 4 tingkat berikut. Leptoten Zigoten Pakhiten Diploten Diakinesis Leptoten: kromatin berkondensasi menjadi kromosom, bagian ujung masing-masing melekat ke selaput inti. Tempat melekat ke selaput inti disebut plak (plaque). Pada tahap ini tiap kromosom mengganda jadi dua, tapi sentromer tetap satu, disebut kromatid (kromosom sesaudara). Namun kedua kromatid itu masih terletak rapat sekali. Zigoten: kromosom homolog melakukan synapsis, mulai dari tepi selaput inti. Akhirnya seluruh panjang kromosom bergandeng rapat, sesuai dengan letak gen yang berpasangan pada setiap kromosom itu. Di sini lengan setiap kromatid sudah merenggang, sehingga kromosom homolog kini tampak terdiri dari serangkai empat atau tetrad. Pakhiten: banyak terbentuk bintul rekombinasi sepanjang kromatid, dan ini adalah menjadi tempat terjadinya chiasma, disusul dengan terjadinya pindah silang (cross over) antara kromosom homolog. Diploten: pergandengan kromosom homolog merenggang, meskipun masih ada terjadi chiasma pada beberapa tempat. Di sini terjadi aktivitas transkripsi yang meningkat sekali untuk mensintesa RNA. Diakinesis: kromosom makni berkondensasi, ujung-ujungnya lepas dari selaput inti. Transkripsi berhenti. Chiasma masih tetap terjadi antara kromosom homolog. Setelah diakinesis selesai, berarti disusul oleh tahap metafase. Anafase dan Telofase. Metafase: kromosom bergerak ke bidang ekuator, kromosom homolog tetap bergandeng, dan chiasma tetap ada. Anafase: koromosom homolog berpisah dan pergi ke kutub berseberangan. Chiasma dan pindah silang selesai dan lepas. Telofase: terjadi cytokinesis, sehingga terbentuk dua sel, masing-masing dengan satu inti dengan sebelah kromosom homolog. Tiap kromosom homolog itu terdiri dari dua kromatid yang sentromernya masih gabung. Meiosis II Profase: tidak demikian jelas tampak adanya fase ini. Segera tampak muncul metafase. Metafase: kromosom pindah di bidang ekuator. Anafase: kromatid berpisah, masing-masing dengan sentromer sendiri, lalu pindah ke kutub berseberangan. Di sini terbentuk kromosom hasil rekombinasi (rekombinan). Telofase: kromosom mengalami dekondensasi menjadi kromatin, dan terbentuk selaput inti sekeliling kromatin. Terjadi cytokinesis, sehingga terbentuk 4 sel anak sebagai produk Meiosis I dan II. Gametogenesis pada jantan dan betina Pada jantan mamalia dari 1 gametosit I (spermatosit I) pada akhir meiosis I terbentuk 2 gametosit II (spermatosit II), dan pada akhir meiosis II dari 1 gametosit II terbentuk gametid (spermatid). Sehingga pada akhir gametogenesis (spermatogenesis) dari 1 spermatosit terbentuk 4 spermatozoa. Pada betina mamalia dari 1 gametosit I (oosit I) pada akhir meiosis I terbentuk 1 gametosit 1 gametosit II (oosit II) dan 1 polosit I, dan pada akhir meiosis II dari gametosit II itu terbentuk 1 gametid (ootid) dan 1 polosit II, dan dari polosit I terbentuk 2 polosit II. Polosit I-II berdegenerasi sehingga pada akhir gametogenesis (oogenesis) dari 1 oosit I terbentuk 1 ovum. Transformasi Selesai meiosis I dan II gametid menempuh tahap perubahan bentuk atau transformasi. Pada jantan disebut spermiogenesis. Pada betina tidak jelas adanya tahap ini, sehingga tidak ada istilahnya yang khusus. Gamet Pada jantan mamalia, termasuk manusia, dalam satu ejakulasi semen sebanyak 2-3 cc, terkandung sekitar 300 juta spermatozoa. Ukuran spermatozoa: panjang 60 um, lebar di tengah kepala ukuran 3 um, dan di principal-piece 0,5 um. Spermatozoa memiliki bagian: kepala, leher dan ekor. Kepala mengandung inti, sedikit sitoplasma dan akrosom. Di bagian ujung kepala, di depan tutup akrosom, plasmalema mengandung protein yang akan berkaitan pas dengan reseptor pada selaput luar ovum, disebut bendin. Jika spermatozoa sudah membentur selaput ovum, maka plasmalema dan tutup akrosom jadi pecah, kandungan akrosom keluar, sehingga terjadi reaksi akrosom. Dlam sel ini enzim-enzim akrosom melysis selaput ovum, sehingga memungkinkan spermatozoa masuk. Leher adalah persambungan antara kepala dan ekor. Ekor terdiri dari 3 bagian: 1) mide-piece, bagian tengah, mengandung cincin-cincin mitokondria, 2) principal-piece, bagian utama, dan 3) endpiece, bagian ujung. Ekor mengandung proses aksonemo yang dibina atas mikrotubul. (susunannya sama persis dengan tonjolan gerak flagella, sehingga spermatozoa disebut satu-satunya bagian tubuh hewan darat yang berflagella). Pada betina mamalia ovum hanya dihasilkan satu tiap musim daur biak, yang pada orang lama satu daur = 1 bulan. Bentuk bundar, dengan diameter 0,13 mm. Ovum memiliki komponen: Zona pellucida, selaput telur Oolema, plasmalema telur (membrana vitellina) Ooplasma, sitoplasma telur Inti Zona pellucida, dapat dianggap semacam selubung sel pada permukaannya banyak terdapat protein reseptor terhadap protein ekstrinsik yang terkandung pada plasmalema kepala spermatozoon. Reseptor itu khas species. Fertilisasi Fertilisasi atau pembuahan adalah proses bersatunya spermatozoa dengan ovum. Inti sperma (pronukleus jantan) bergabung dengan inti ovum (pronukleus betina), sehingga kromosom yang haploid sebagai hasil meiosis dari kedua macam gamet akan bergabung sehingga zigot yang terbentuk sebagai hasil fertilisasi itu mengandung kromosom yang kembali dalam susunan diploid. Zigot akan membelah berulang-ulang secara mitosis, sehingga terjadi embrio dan individu baru yang terdiri dari trilyunan sel yang tetap dalam susunan diploid. Prinsip fertilisasi adalah: 1) agar ovum terangsang untuk tumbuh jadi embrio, 2) menggabungkan materi genetis kedua pihak pasangan, yang bertujuan untuk menciptakan variasi baru dalam populasi suatu species makhluk. Makin banyak variasi makin banyak peluang untuk bertahan hidup di alam yang terus berevolusi. Proses Fertilisasi Reseptor zona pellucida berikatan dengan protein perikatan telur (disebut juga bindin) yang terdapat pada plasmalema kepala spermatozoa. Terjadi reaksi akrosom: selaput akrosom pecah, enzim keluar dan melysis zona pellucida pada titik kontak dengan kepala spermatozoon, sehingga kepala dapat menembus ooplasma. Inti sperma bergabung dengan inti ovum, kromosom homolog dari masing-masing inti berpasangan, lalu terjadi mitosis. Segera setelah satu spermatozoon masuk ke dalam telur, maka terjadi reaksi pada zona pellucida. Granula yang banyak terdapat di pinggiran ooplasma pecah, isinya yang mengandung enzim keluar dan merembes ke celah perivitelina, yang terbentuk antara ooplasma dan oolem. Zona kini berubah jadi membran pembuahan. Telur jadi impermeable terhadap spermatozoa lain. Jadi dengan cara ini plyspermy dicegah, karena akan merusak embrio. Waktu ovulasi melosis II berhenti pada fase awal, dan setelah fertilisasi ini diselesaikan. Oleh terjadinya pembuahan maka voltage-gated Ca+ channel membuka, sehingga dalam sitosol zigot kadar ion ini meningkat merambat sejak tempat masuk kepala spermatozoa mencapai saluran bagian sitosol. Ini mendorong DNA dalam inti untuk bertransaksi dan replikasi. Meskipun reseptor pada zona pellucida khas species, berarti hanya dapat berikatan dengan protein perikatan telur spermatozoon species yang sama, namun sewaktu di alam atau dalam percobaan di laboratorium. Ada juga terjadi kecocokan antara reseptor dengan protein sperma yang beda species. Tetapi hewan yang berbeda species itu, biasanya harus berada dalam satu Familia, seperti antara kuda dan kedelai, atau antara harimau dan singa. Ini karena reseptor pada zona pellucida ovumnya masih dapat bersetangkup dengan protein perikatan telur pada kepala spermatozoa pasangan. Di laboratorium dapat pula dilakukan fertilisasi buatan antara species berbeda ordo. Untuk itu zona pellucida terlur dibuang sehingga spermatozoon tanpa perintang dapat menembus masuk telur. Telur demikian disebut bebas zona (zona-free). Untuk mempelajari susunan kromosom sperma orang di laboratorium dapat dilakukan fertilisasi ovum hamster yang bebas zona. Setelah kepala spermatozoa masuk ovum, terjadi perpasangan kromosom homolog, dan waktu metafase dapat ditangkap semua kromosom yang berasal dari spermatozoa itu. Telah dianalisa, bahwa reseptor spermatozoa pada zona pellucida itu terdiri dari bagian selubung sel berupa oligosakarida, sebagai percabangan yang menonjol ke luar dari protein zona. Struktur kimia oligosakarida dengan protein pangkalnya itu pun kini sudah diketahui yang diharapkan dapat dipakai untuk mencari suatu zat yang mampu mengubah sedikit struktur oligosakarida itu, sehingga dapat mengulangi perikatan dengan protein plasmalema spermatozoa. Bisa pula dimasukkan ke daerah tuba fallopii zat yang menyaingi reseptor pada zona, karena lebih mudah berkaitan dengan kepala spermatozoa. Dalam percobaan terbukti, bahwa setelah sperma sudah dapat dipalut oleh molekul reseptor yang sudah dilepaskan dari zona, maka ia tidak akan mampu berikatan dengan reseptor serupa yang masih melekat pada zona. Dengan kedua ciri ini maka metoda kontrasepsi baru dapat dicari. Diferensiasi Diferensiasi berlangsung pada jaringan embrio awal. Di sini berlaku daur sel. Sel muda yang bersifat pluripotent atau totipotent, setelah mengalami diferensiasi akan jadi sel dewasa unipotent. Yaitu yang memiliki satu macam struktur dan aktivitas. Diferensiasi mulai berlangsung sejak zigot, yakni setelah fertilisasi, dan berakhir pada tingkat organogenesis. Zigot sendiri sudah mulai memiliki orientasi bakal jari jaringan apa. Kutub animal akan jadi bagian dorso-anterior dan bakal jadi ektoderm. Kutub vegetal akan jadi bagian ventro-posterior embrio, dan bakal jadi endoderm. Zigot mengalami cleavage untuk membentuk blastula. Setiap sel blastomer ini masih pluripotent. Karena itu jika satu sel diambil dan dikultur, itu bisa tumbuh jadi embrio sendiri yang utuh. Sejak gastrula kadar diferensiasi makin meningkat. Pada tingkat ini terbentuk 3 lapis benih (germ layers). Ektoderm Mesoderm Endoderm Setiap satu sel gastroderm tidak lagi pluripotent. Lazimnya sel yang sudah dewasa, yaitu yang sudah berdiferensiasi tidak dapat menempuh daur sel, berarti tidak dapat lagi membelah. Sejak cleavage awal (zigot membelah secara mitosis berulang-ulang) sudah terbentuk “plasma benih” (germ-plasm). Ini bakal jadi sel-sel yang berada dalam genital ridge. Genital ridge ini oleh penyandian gen-gen pada kromosom seks akan tumbuh jadi gonad, dan plasma benih itu akan menjadi “bakal sel induk benih” (primordial germ cell), dan selanjutnya bergantung kepada jenis gonadnya yang terdiferensiasi, akan jadi sel induk (stem cell) gamet jantan atau gamet betina. Ada jaringan dalam tubuh dewasa yang sudah berdiferensiasi, dapat kembali bermitosis. Kejadian ini disebut dediferensiasi. Selnya tidak jadi muda dan pluripotent, tetapi unipotent, yakni hanya membelah untuk membentuk sel anak yang struktur dan fungsinya sama dengan sel lain jaringan bersangkutan. Dediferensiasi perlu untuk penyembuhan dan mengganti bagian tubuh yang hilang atau lepas. Ada jaringan yang daya diferensiasinya tinggi, ada yang rendah. Yang daya diferensiasinya tinggi sukar atau hampir tak dapat lagi berdediferensiasi. Yang termasuk ke sini ialah saraf dan otot jantung. Sedangkan yang daya diferensiasinya rendah masih dapat berdediferensiasi. Contohnya adalah hati, ginjal dan pankreas. Jika suatu bagian pusat saraf atau ganglion rusak, badan sel sarafnya yang rusak tidak dapat lagi membelah. Ia hanya mampu menyambung kembali serabaut yang putus, dan daerah yang sel sarafnya mati akan digantikan oleh neuroglia. Begitu pula halnya jika ada sebagian jantung yang nekrosis, karena asalnya aliran darah ke situ terputus. Sel otot jantung yang sudah mati tidak dapat lagi digantikan oleh sel otot baru, tapi hanya oleh jaringan pengikat. Karena itu jantung yang kena infark kurang bingkas. Sel otot lurik dan otot polos buat sekedar dapat juga berdediferensiasi. Yakni jika terjadi luka kecil saja. Namun sebagian besar daerah bekas luka itu akan ditempati oleh kalogen saja, sehingga perut itu tidak dapat berkerut-kerut. Sel hati berdaya dediferensiasi yang tinggi. Jika suatu bagian hati tikus diangkat, segera akan terjadi mitosis berulang-ulang di sekitar yang diangkat, dan dalam beberapa hari hati itu akan kembali mencapai besar semula. Sel hati orang juga dikira mampu demikian. Daya dediferensiasi akan turun sebanding dengan berlanjutnya umur individualnya. Meski daya dediferensiasi hati tinggi, tapi pada individu berumur lanjut daya itu akan turun. Beberapa jaringan eukariot mampu be-regenerasi. Yaitu mengganti jaringan, atau bagian, atau alat tubuh yang rusak, lepas atau aus. Ada makhluk yang memiliki daya regenerasi tinggi, sehingga bagian besar tubuhnya dapat ditumbuhkan kembali. Misalnya Echinodermata, Annelida, Amphibia, dan Reptilia. Hewan tinggi dan manusia memiliki daya regenerasi yang rendah, terbatas pad penyembuhan luka atau mengganti yang sudah aus. Misalnya otot lurik, kulit, dan hati. Populasi sel Terdiri dari sekelompok sel yang berasal dari jaringan sama. Ada populasi yang selnya tidak dapat lagi bermitosis, seperti jaringan saraf. Ada pula populasi yang selnya mampu berdediferensiasi jika ada gangguan. Pada jaringan demikian mitosis terjadi untuk memulihkan volume optimum alat susut atau rusak, atau dalam proses penyembuhan. Setelah sampai pada volume optimum semula maka mitosis pun berhenti. Yang termasuk ke sini ialah berbagai kelenjar: pankreas, ginjal, hati, tiroid, adrenal, liur dan kelenjar saluran pencernaan. Ada pula populasi yang selnya bermitosis terus-menerus sepanjang umur individunya. Perbanyakan itu perlu untuk menggantikan sel yang rusak, mati atau terkelupas luruh. Yang termasuk ke sini ialah sumsum tulang, kelenjar limfe, epidermis, lapisan mukosa usus, kelenjar minyak bulu, dan epitel germinal testis. Sel sepopulasi mengandung: Matriks Adhesi Pertautan Contact inhibition Khalon Matriks merendam seluruh anggota populasi. Adhesi membuat populasi jadi rapat dan kompak, dan ini diperkuat oleh adanya pertautan. Contact inhibition adalah semacam protein yang terdapat pada plasmalema sebelah luar. Dengan adanya zat ini maka sel sepopulasi dicegah untuk bergerak-berpindah jika mereka sudah bersentuhan. Khalon adalah semacam protein juga, terkandung dalam matriks atau selubung sel. Zat ini mencegah sel sepopulasi berdedifrensiasi. Pada daerah luka zat ini terbuang bersama luka, menyebabkan sel sekitar luka berdediferensiasi dan bermitosis, sehingga daerah luka menutup dan kembali ke bentuk dan volume semula. Khalon menjaga agar besar suatu alat seimbang dengan volume tubuh. Jika alat itu disayat dan diangkat, khalon merangsang sel untuk berdediferensiasi, sampai suatu ketika mitosis berhenti setelah alat itu sudah mencapai volume semula. Jadi kadar khalon berbanding terbalik dengan daya dediferensiasi. Kadar turun daya didefirensiasi naik. Seperti halnya bahan matriks, zat contact inhibition dan khalon juga disekresi oleh dan untuk keperluan sel sepopulasi, sehingga disebut sebagai zat autokrin. BAB II DNA, KROMATIN, DAN KROMOSOM DNA DNA (Deoxyribonucleic Acid, asam dekosiribonukleat) bersama RNA (Ribonucleic Acid, Asam ribonukleat) membina asam nukleat. Asam nukleat adalah molekul organik yang lebih besar daripada protein, merupakan polimer nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari fosfat, gula pentosa, dan basa organik-N, disingkat F-G-B. G-G merupakan porots utas DNA itu, sedangkan B-nya melekat ke gula itu dan menonjol seperti percabangan dari poros. Pada DNA gulanya adalah deoksirbosa, basanya ada empat macam: endnin (A), timin (T), guanine (G), dan citosin (C). Satu molekul DNA dibina atas untaian beratus nukleotida, membentuk satu utas benang panjang. DNA inti eukariot biasanya berpasangan rangkap dua (double strands). Letak keduanya sejajar, dan antara setiap 3-5 perikatan basa kedua utas berpilin, populer disebut double-helix. Jarak antara pilinan ada sekitar 12 pasang basa (bp = bases pair). Basa masing-masing nukleotida dari kedua utas benang itu membentuk ikatan kovalen, terentang antara kedua poros benang. Diperikatan basa yang berpasangan sebagai anak tangga. Perikatan basa antara kedua utan DNA yang berpasangan adalah tertentu dan tetap. A selalu berikatan dengan T; G selalu berikatan dengan C; disingkat A-T; G-C. Kedua utas DNA yang double helix itu berpilin sejajar. Tetapi sebenarnya arah perikatan fosfatnya ke atom C cincin gula adalah berlawanan arah, sehingga disebut anti-paralel. Yang seutas arahnya adalah 5′-3′, yang utas pasangan berarah 3′-5′. Maksudnya arah 5′-3′, ialah bahwa terhadap satu deoksiribosa berkaitan dengan fosfat pada C 5′, dan dengan satu lagi pada C 3′. Fosfat kedua itu berikatan dengan deoksiribosa berikut pada C 5′ pula. BAB III PERUBAHAN MATERI GENETIS Perubahan Materi Genetis ada dua macam: 1) Mutasi; 2) Abersi. Mutasi adalah perubahan susunan basa nukleotida gen. Aberasi adalah perubahan jumlah dan struktur kromosom. Bahan yang menyebabkan mutasi disebut mutagen, dan yang membuat aberasi disebut aberagen. Suatu bahan bisa bersifat mutagen dan aberagen sekaligus, tetapi ada yang hanya salah satu. Mutagen dan aberagen terdiri dari: Bahan fisik: sinar gelombang pendek/radioaktif Bahan kimia: logam berat, gas, berbagai obat antibiotik, sitostatik, stiotoksik, penenang, asam pekat. Bahan biologi: virus Ketiga golongan bahan mutagen-aberagen itu pada prinsipnya adalah bahan yang dapat menembus masuk inti sel. Secara in situ yang paling besar peluang dapat menembus mencapai inti sel tubuh dari udara luar ialah karena terpaparnya bagian tubuh kepada sinar gelombang pendek/radioaktif, atau karena kena infeksi virus. Sedangkan bahan kimia baru dapat menimbulkan mutasi-aberasi jika sel-sel tubuh bersangkutan berkontak langsung dengannya; seringnya secara in vitro; bisa juga karena dibawa darah ke jaringan yang sedang aktif bermitosis dan meiosis. Mutasi dapat menimbulkan penyakit/kelainan yang diwariskan turun-temurun. Aberasi sering menimbulkan penyakit berat, terutama kanker, atau menimbulkan kelainan berat berupa cacat tubuh, atau menimbulkan berbagai penyakit/kelainan yang kompleks: sindroma. Penyakit/kelainan genetis dapat dikelompokkan kepada empat kategori menurut penyebabnya: Mutasi pada satu gen Mutasi pada banyak gen Aberasi Diduga ada faktor genetis Mutasi Perubahan permanen pada basa nukleotida DNA. Yang penting kita ketahui disini ada tujuh macam: Pendimeran Mutasi titik Pergeseran Penyelitan Delesi Mutasi tenang Mutasi pematangan Pendimeran Ini terjadi karena sinar uv (ultraviolet), mengenai kulit. Pirimidin peka akan sinar gelombang pendek yang nonradioaktif ini. Basa T bersebelahan akan melepaskan perpasangan dengan purin pasangan pada DNA double helix, lalul membentuk pasangan sesama mereka, membentuk dimer T-T. Akibatnya ada dua pihak: 1) perpasangan DNA yang double helix jadi goyah, sehingga replikasi-transkripsi terhenti di tempat itu; 2) reparasi urutan nukleotida yang salah (yang terjadi sesewaktu secara alamiah) tak jalan. Jika ekspresi DNA berupa replikasi dan transkripsi terhenti pad satu bas, maka untas DNA atau RNA baru yang terbentuk jadi pendek dan tidak akan berfungsi. Pada penderita xeroderma pigmensusum, yang ditandai dengan pertumbuhan menganker pada kulit wajah habis terpapar sinar matahari, dikira berkaitan dengan gagalnya reparasi DNA yang mengalami dimer oleh pancaran sinar uv. Kegagalan mereparasi DNA yang rusak ini disebabkan mutasi pada suatu gen dan diturunkan secara resesif autosom. Mutasi titik Mutasi yang terjadi pada satu basa nukleotida (point mutation). Terjadi sering karena bahan kimia mutagen. Dikenal ada tiga golongan mutagen yang menyebabkan perubahan pada satu basa DNA: Masuknya analog basa : 5-bromourasil; 2-aminopurin Alkilasi basa: etil metan sulfonat (EMS) Deaminasi basa: HNO2. Sebagai contoh 5-bromourasil. Zat ini adalah analog timin, sehingga ia menempati kedudukan T pada DNA. Tetapi sifatnya seperti C. Karena itu waktu replikasi ditentangnya bukan A yang terbentuk, tetapi G. Pada DNA double helix baru yang terbentuk di tempat semula yang asalnya mengandung pasangan T-A, berubah jadi C-G. Ini menyebabkan berubahnya kodogen, berarti kodon yang terbentuk pada RNA pun berubah. EMS melakukan alkilasi pada G, menyebabkan sifat basa ini berubah menjadi seperti A. Berarti waktu replikasi ditentangnya bukan C yang terbentuk, tetapi T. Lalu waktu transkripsi pun terjadi perubahan kodogen, disusul perubahan kodon. HNO2 dapat menyebabkan deaminasi A, menjadi suatu senyawa baru yang disebut hipoksantin (H*). Hipoksantin ini sifatnya jadi seperti guanine, karena itu waktu replikasi basa pasangannya yang terbentuk bukan T, tetapi C. Jika basa mutant itu terletak ada urutan pertama atau kedua tiga serangkai basa kodon, maka mutasi titik dapat menimbulkan perubahan manifestasi gen. Bahan kimia yang menyebabkan mutasi titik ini terungkap pada percobaan in vitro. Apakah di alam bisa terjadi demikian, sulit ditentukan. Meskipun faktor mutagennya belum tentu bahan kimia yang diambil contoh di sini. Namun jelas bahwa banyak penyakit keturunan pada manusia yang disebabkan karena mutasi pada satu gen, adalah tergolong mutasi titik. Hemoglobin mutasi titik Banyak penyakit hemoglobinopati, seperti thalassemia, sickle cell anemia, penyakit HbC, dan lain-lain yang pada dasarnya karena mutasi titik. Contohnya di bawah ini ialah sickle cell anemi, suatu penyakit yang pada penderitanya eritrositnya berbentuk sabit, karena kurang afinitas terhadap oksigen dan rapuh. Pada orang normal eritrositnya mengandung HbA, sedang pada penderita sickle cell anemia eritrositnya mengandung HbS yang membuatnya berbentuk sabit. HbA memiliki 4 rantai globulin, terdiri dari dua rantai alpha dan dua rantai beta. Untai asam amino no. 6 rantai beta normal terdiri dari asam glutamat. Sedangkan pada penderita sabit untai no. 6 itu digantikan oleh valin. Ternyata ini disandi oleh tiga serangkai basa kodon yang bersusun GAG. Pada penderita sabit kodon ini bersusunan GUG. Berarti yang mutasi di sini ialah: A digantikan oleh T. Jika GAG menyandi asam glutamat, maka GUG menyandi valin Hb penderita disebut HbS. Perubahan pada satu nukleotida itu saja terbukti sudah dapat menimbulkan hemoglobinopati yang parah. Penyakit ini umumnya terdapat pada bangsa Negro. Pergeseran Mutasi pergeseran atau “frameshift mutation”, terjadi karena hilang atau menyelitnya satu basa. Ini menyebabkan terjadinya pergeseran urutan basa pada suatu utas DNA secara keseluruhan. Berarti kodogen berubah dan dengan demikian waktu transkripsi semua kodon pun berubah mulai dari tempat basa yang hilang atau menyelit itu. Jika kodon berubah, asam amino yang ditranslasi pun berubah. Bisa pada jenisnya, bisa pada urutan untaiannya pada peptida. Penyelitan Penyelitan atau “insersi” dapat terjadi baik secara alamiah, maupun eksperimental. Secara alamiah terjadi karena adanya fragmen DNA yang suka pindah, yang disebut transposan. Secara eksperimental in vitro dapat dilakukan penyelitan satu pasang basa dengan memberi kultur mutagen kimia seperti pigmen akridin. Pigmen ini menyebabkan terjadinya penyelitan pasangan basa G-C di antara pasangan basa yang ada. Ini juga menyebabkan pergeseran urutan basa, berarti terjadi pergeseran kodogen. Delesi Ini terjadi jika ada satu basa yang hilang. Di alam tidak jelas apa sebabnya. Ada yang menduga karena infeksi virus atau radiasi sinar radioaktif. Secara eksperimental delesi dapat dihasilkan, di antaranya dengan meradiasi jaringan kultur. Delesi itu ada yang ringan, artinya yang hilang hanya satu basa atau satu kodogen saja. Ada pula yng berat yang hilang bisa beberapa kodogen. Delesi ini menimbulkan pergeseran urutan basa, berarti kodogen berubah pula. Mutasi tenung Jika basa kodogen yang berubah terletak pada urutan ketiga pada tiga serangkai basanya, dan meskipun basa ketiga kodonnya yang terbentuk pun berubah, namun asam amino yang ditranslasi sering kali tidak berubah. Dengan demikian ekspresi gen itu secara keseluruhan tidak berubah atau tidak jelas berubah. Inilah yang disebut dengan mutasi tenang atau “silent mutation”. Tabel 7.1. adalah translasi kodon. Di situ tampak bahwa satu macam asam amino ditranslasi oleh beberapa kodon, yang berbeda hanya pada basa ketiga. Jika basa pertama atau kedua yang berbeda (mutasi) maka sudah hampir pasti berubah pula macam asam amino yang ditranslasi. Jika misalnya CGC bermutasi jadi CGG tak tampak perubahan ekspresi gennya, karena kedua kodon sama-sama mentranslasi Arginin. Tabel 1 Translasi Kodon Basa ke-2 Basa ke-1 U C A G Basa ke-3 U UUU Fe UUC Fe UUA Leu UUG Leu UCU Ser UCC Ser UCA Ser UCG Ser UAU Tir UAC Tir UAA Term UAG Term UGU Cis UGC Cis UGA Term UGG Tri U C A G C CUU Leu CUC Leu CUA Leu CUG Leu CCU Pro CCC Pro CCA Pro CCG Pro CAU His CAC His CAA Gln CAG Gln CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg U C A G A AUU Ile AUC Ile AUA Ile AUG Awa ACU Tre ACC Tre ACA Tre ACG Tre AAU Asn AAC Asn AAA Lls AAG Lls AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg U C A G G GUU Val GUC Val GUA Val GUG Inis GCU Ala GCC Ala GCA Ala GCG Ala GAU Asp GAC Asp GAA Glu GAG Glu GGU Gli GGC Gli GGA Gli GGG Gli U C A G Keterangan: Term    = terminasi, translasi stop Inis    = inisiasi, mendorong dimulai translasi Awa    = awal translasi, berupa Metionin (Met) Mutasi pematangan Ini adalah mutasi yang terjadi pada nukleotida yang terletak di perbatasan ekson dan intron. Mutasi ini menyebabkan berubahnya ujung ekson, mungkin jadi lebih panjang atau lebih pendek dari biasa. Jika lebih panjang, karena membawa bagian ujung intron; jika lebih pendek, karena bagian ujungnya membawa ke intron. Karena itu waktu proses pematangan RNAm (splicing), terbentuk penyambungan ekson-ekson yang sedikit beda dari asal. Penyakit thalassemia terjadi disebabkan karena mutasi pematangan ini. Penyakit/kelainan karena muasi Mutasi pada satu gen Dibagi atas: Resesif autosom Dominan autosom Terangkai seks Contoh resesif autosom: cystic fibrosis, phenylketonuria, peny, Tay-Sachs, galactosemia, cystinuria, sickle cell anemia, thalassemia, peny. HbC, kidal, polydactyly, syndactyly, nistagmus, albino, botak. Contoh dominan autosom: Huntington’s chorea, neurofibromatosis, myotonic dystrophy, tuberous sclerosis, polyposis coli, peny. Polycystie, retinoblastoma, tuli, otoseferosis, hypercholesterolemia, spherocytosis, dentinogenesis imperfect, amelogenesis imperfect, diaphysial aclasia, thanotophoric dwarfism, osteogenesis imperfect, asthma, sindrom marfan, chondroplasia, sindroma Ehlers-Danlos, sumbing/langit celah, osteoporosis tarda, porphyria, dan thalassemia. Contoh terangkai seks: muscular dystrophy, haemophilia, mental retardasi, anophthalmia, myopia, buta malam, nystagmus, tuli, buta warna, anodontia, G6PD deficiency, spastic paraplegia, atrofi optik, agammaglobulinemia. Mutasi pada banyak gen Disebabkan oleh mutasi pada banyak gen adalah seperti: pyloric stenosis, dislokasi tulang pinggang yang kongenital, hipertensi, inguinal hernia, scoliosis, spina bifida, hydrocephaly, talipes equnovarus. Aberasi Aberasi adalah perubahan pada kromosom. Dibagi atas dua: Aberasi numerik Aberasi struktur Aberasi numerik Ini adalah perubahan pada jumlah suatu macam kromosom. Orang yang jumlah setiap macam kromosomnya normal ditulis 2N (N = ploidy, jumlah macam kromosom) atau diploid. Aberasi numerik yang umum: 3N    =    triploidi 2N-1    =    monosomi 2N-2    =    nullosomi 2N+1    =    trisomi 2N+2    =    tetrasomi Penderita sindroma Down (mongolisme) umumnya trisomi pada kromosom no. 21; maka rumus kariotipenya = 47,XX/XY, + 21. Penderita sindroma Turner memiliki susunan monosomi pada gonosom X, sehingga rumus kariotipenya = 45,XO. Ada juga janin abortus yang N-nya rangkap tiga, ditulis 3N = triploidi. Kalau N = 23, berarti jumlah kromosom abortus itu adalah 3×23 = 69. Selain pada abortus, sesewaktu ditemukan juga susunan mosaik antara normal dan triploidi (46/69) pada orang yang memiliki kelainan genitalia dan cacat fisik. Ada juga yang melaporkan, meskipun jarang sekali, abortus yang tetraploidi (4N), berarti jumlah kromosomnya ialah 4×23=92. Contoh penyakit/kelainan lain karena aberasi numerik: interseks, pseudohermaprodit, ambiguous genitalia eksterna, micropenis, clitoromegaly, cryptorchidism atau hernia inguinalis, hypogonadism, gynecomastia, gonadial dysgenesis, femiisasi testis, abortus habitualis, azoospermia, sindroma Turner, sindroma Klinefelter, sindroma Edward, dan sindroma Patau. Jika ada orang tua yang mosaik normal dan trisomi (46/47), meskipun orangtua itu sehat dan normal, namun akan ada anak mereka nanti yang mendapat kelainan/cacat jika populasi sel yang trisomi adalah dominan. Aberasi kultur Ini adalah perubahan pada badan satu atau beberapa kromosom. Faktor yang menyebabkan terjadinya aberasi struktur disebut klastogen, berupa radiasi sinar gelombang pendek, bahan kimia, atau virus. Aberasi struktur dibagi atas: Duplikasi Delesi Isokromosom Inverse Translokasi Duplikasi Bagian suatu kromosom double. Ini terjadi karena kromosom yang patah, lalu patahan itu pindah melekat ke kromosom homolognya, yang biasanya terjadi waktu profase dan prometafase meisois I. Duplikasi ada yang terjadi di bagian ujung, dan di tengah lengan. Aberasi struktur jenis ini biasanya tidak menimbulkan kelainan/cacat yang menyolok. Delesi Ada dua fragmen kromosom yang hilang. Seperti halnya dengan duplikasi, ini pun terjadinya karena kromosom patah, lalu patahan itu pindah melekat ke kromosom lain – homolognya atau non-homolognya. Delesi bisa terjadi di bagian ujung lengan, bisa pula di tengah. Dengan menggunakan teknik pemetaan daerah kromosom yang delesi dapat dideteksi. Kasus delesi jauh lebih sering ditemukan daripada duplikasi, dan sering pula yang menimbulkan kelainan yang menyolok. Contoh adalah tumor Wilm, delesi pada kromosom no. 11; dan retinoblastoma, delesi pada gen repressor bagi gen faktor tumbu yang terletak pada kromosom no. 13. Kromosom cincin dapat pula terbentuk karena delesi. Contohnya pada orang ialah penderita mental terbelakang yang satu kromosom no. 5 mengalami delesi dan berpilin membentuk cincin. Isokromosom Kedua lengan suatu kromosom homolog, karena berasal dari kekeliruan bidang pembelahan sentromer waktu anaphase meiosis II. Secara normal pembelahan sentromer jadi pada pasangan kromatid adalah lewat bidang yang sejajar dengan poros kromosom, sekarang tegak lurus pada poros. Jadi terbentuk kromosom baru yang satu memiliki lengan p-p, yang satu lagi memiliki lengan q-q. Isokromosom lengan pendek sering tidak dapat bertahan waktu pembelahan sel, sehingga hancur. Ditemukan juga pasien yang isokromosom pada gonosom X: 46,X/iso-X. Isokromosom pada pasien ini terjadi pada lengan p gonosom X. Pasien ini mirip penderita sindroma Turner, tetapi ditambah dengan radang chronic lymphocytic pada tiroid. Inversi Karena berpilinnya kromosom waktu pembelahan maka terjadi inversi, yaitu pembalikan letak bagian kromosom yang terpilih itu. Yang asalnya dekat ke sentromer menjadi lebih jauh. Oleh pembalikan dapat terbentuk kromosom baru yang ukuran lengannya bisa lebih panjang atau lebih pendek dari semula. Dikenal dua macam inverse berdasarkan pada apakah pilinan melewati sentromer atau tidak. Inversi parasentrik, pembalikan tidak melewati sentromer, pada satu lengan saja; Inversi perisentrik, pembalikan melewati sentromer, melibatkan kedua lengan. Meskipun pada kromosom hasil inversi tak ada delesi gen, hanya letaknya yang berubah, tetapi efeknya selalu ada. Pertama sekali, kromosom baru yang terbentuk tidak akan dapat berpasangan lagi dengan bekas homolognya dulu. Kedua bisa terjadi perpindahan urutan promoter atau titik replikasi suatu gen, sehingga gen itu tidak dapat lagi bertranskripsi atau replikasi. Bisa pula terjadi komposisi kromosom yang tak seimbang dalam suatu jaringan atau embrio, sehingga tidak dapat melanjutnya pertumbuhan, sehingga abortus atau dapat melanjutkan pertumbuhan, lalu lahir bayi cacat. Ada pernah ditemukan bayi lahir cacat, karena inversi pada kromosom kelompok C. Cacat yang diderita ialah berupa microcephaly, retardasi mental, dan hypertelorism. Pernah pula dijumpai anak gadis yang inversi pada kromosom kelompok D. Haid tidak lancar, ovarium tidak mengandung oosit, genetalia luar dan dalam kurang berkembang, dan ada lipatan kulit di leher. Pada tumbuhan dan hewan akibat inversi dikenal adanya position effect, yaitu timbulnya warna mosaik pada daun dan mata. Translokasi Pindah berbalasan letak fragmen koromosom antara kromosom non-homolog. Sesewaktu ada juga translokasi antara kromosom yang homolog, tapi jarang sekali ditemukan, karena sulit dibedakan dengan crossing-over. Translokasi ini sering menciptakan kromosom baru, yang satu lebih panjang dari yang lain, dan komposisi gen-nya pun jadi berubah dari asal. Ada dua macam translokasi: Translokasi resiprok Translokasi Robertson Translokasi resiprok, jika hanya sebagian lengan yang saling pindah-melekat ke kromosom lain. Translokasi Robertson adalah jika yang saling pindah-melekat itu adalah seluruh sebelah lengan bersama sentromernya. Karena sentromer terbawa, maka akan terbentuk fragmen baru yang tidak mengandung sentromer, disebut kromosom esentrik. Sedangkan kromosom yang menerima pindahan yang membawa sentromer kini jadi memiliki dua sentromer, disebut disentrik. Kromosom disentrik sering ditemukan pada limfosit orang yang banyak terpapar radiasi sinar radioaktif. Kromosom ini tak stabil, karena waktu pembelahan berperilaku tak normal. Pada individu yang mengandung populasi sel mengandung translokasi, waktu gametogenesis dapat terjadi pewarisan produk translokasi itu secara dua pihak: Seimbang Tak seimbang Disebut suatu gamet mengandung translokasi seimbang, jika komponen kedua kromosom yang mengalami trranslokasi hadir lengkap. Sebaliknya disebut tak seimbang, jika komponennya tidak lengkap hadir pada suatu gamet. Tentulah embrio atau individu baru yang terjadi dari situ akan mendapat manifestasi kelainan/cacat. Sindroma Down biasanya trisomi krom. 21 (47,XX/XY +21). Ada juga karena translokasi antara krom. 21 dan 13, atau dengan krom 18. Sering embrio yang translokasi tidak bisa tumbuh lama dan digugurkan. Namun tak sedikit lahir hidup mengandung mosaik antara normal dan translokasi. Ini biasanya mengidap berbagai kelainan morfologi, seperti telinga rendah, micorgnathia, langit celah, umbilical hernia, cryptorchidism, jari tangan ada yang kaku bengkok, lipatan kulit di leher, glaucoma, myopia, kelainan jantung, dan mental terbelakang. Penyakit yang diduga ada faktor genetis Tidak jelas sifat pewarisannya, dan tidak jelas apakah itu karena mutasi atau aberasi. Faktor lingkungan berperan besar untuk ekspresi genotype. Namun banyak yang menganut anggapan, bahwa penyakit yang tergolong ke sini adalah disebabkan oleh mutasi pada banyak gen (multifaktor). Contohnya: gila schizophrenia, manic depressive disorder, epilepsi (ayan), diabetes millitus, hypercholesterolemia, dan atherosclerosis. BAB III ANALISA KELAINAN/PENYAKIT GENETIS Kegunaan: Diagnosa prenatal untuk menetapkan apakah janin yang berpeluang mewarisi kelainan genetis ada mendapat kelainan itu. Menetapkan susunan gonosom dominan penderita kelainan genitalia. Mengetahui apakah seorang ibu yang menderita abortus habitualis karena kelainan susunan kromosom si ibu atau si suami atau keduanya. Mengetahui apakah kelainan genetis yang diderita seseorang diwariskan dari orangtua atau karena berasal dari paparan terhadap virus atau radiasi sinar radioaktif secara insidentil. Mengetahui apakah ada terjadi aberasi kromosom pada pegawai/pekerja industri, reaktor, dan bagian radiologi rumah sakit, yang banyak menggunakan bahan radioaktif. Menetapkan bentuk pencegahan, penanggulangan, dan kalau mungkin pengobatan bagi penderita kelainan genetis. Diagnosa parental adalah untuk menyaring (screening) janin berkelainan/penyakit genetis berat. Kalau dari hasil diagnosa janin itu terbukti ada mendapat kelainan tersebut, maka perlulah digugurkan. Pasien yang sejak lahir memiliki kelainan genetalia atau ambiguous, dan orang dewasa yang azoospermia, amenorrhoea, gynecomastia, dysgenesis gonad, atau bahkan yang mengalami transseksualisasi, perlulah dianalisa kromosomnya, terutama perlu diketahui susunan gonosom yang dominan dalam jaringan tubuhnya. Apakah ada mengandung gonosom Y atau gen TDF atau tidak, untuk menetapkan bahwa orang itu secara biologis adalah pria atau wanita. Hasil analisa genetis ini adalah untuk melengkapi hasilanalisa hormon seksual dan biopsi gonad bagi seorang pasien, dalam upaya menanggulangi kelainan yang diderita. Jika seseorang anak sudah ditemukan mengidap kelainan bawaan, untuk bejaga-jaga agar jangan ada lagi adiknya lahir mengidap kelainan. BAB IV BIOLOGI DAN GENETIKA SEL KANKER Biologi Sel Kanker Sel kanker membelah diri terus tanpa kontrol, dan pada suatu ketika sel-sel itu masuk peredaran darah dan mendiami jaringan lain (metastasis). Yang dimetastatisi menurut penelitian mutakhir adalah menurut pola tertentu biasanya jenis jaringan yang sama. Seperti polip selaput lendir usus bermetastasis membentuk karsinoma selaput lendir hidung, dan retinoblastoma yang bermetastasis membentuk osteosarcoma dalam tulang. Sel kanker dapat membelah terus tanpa kontrol dan tanpa batas. Berarti sel kanker tidak memiliki hal-hal berikut: Adhesi Pertautan Contact inhibition Khalon Karena tak ada adhesi maka sel-sel kanker itu tidak membina populasi yang kompak dan harmonis. Karena tak ada pertautan maka sitoskelet tidak bersusunan benar. Transport zat terhambat. Dan tak bisa disebarkan merata antar sel sepopulasi. Contact inhibition perlu untuk membatasi pertumbuhan dan mitosis sel. Jika sifat ini tak ada maka sel akan membelah terus. Demikian pula halnya dengan khalon. Jika zat ini tak ada maka sel membelah terus tanpa kontrol dan tanpa henti. Secara umum sel kanker memiliki struktur dan komponen biokimia yang berbeda dari sel normal. Kekentalan plasmlemanya beda. Komponen protein plasmalema itu pun kurang dari normal. Sehingga sifat keantigenan berubah. Ini menyebabkan sel kanker itu dianggap non self oleh tubuh dan timbul respons imun. Reseptor pada plasmalema itu pun susut jumlahnya, sehingga kurang banyak berespons terhadap sinyal kimia. Dari plasmalema sering pula merembes keluar enzim intraselular, seperti protease. Berarti permeabilitas plasmalema itu rusak. Selubung sel lebih banyak mengandung glikosaminoglikans daripada normal. Pertautan antara sel sepopulasi tidak ada. Sitoskelet lebih sedikit dan letaknya tak beraturan, disebabkan karena tak adanya desmosom yang jadi tempat berpaut sitoskelet itu ke plasmalema. Plasmalema sel kanker memiliki banyak reseptor khusus untuk transferin, suatu glikoprotein dalam plasma darah yang membawa besi. Karena itu zat ini banyak ditransport ke dalam sitoplasma. Zat ini penting untuk pertumbuhan sel. Sel kanker pun dapat mengeluarkan siderofor ke luar, yang dapat mengikat unsur besi secara langsung dan ditransport ke dalam sitoplasma. Sel normal tidak memiliki siderofor. Gap junction adalah untuk menyalurkan berbagai bahan dengan merata secara horizontal dari sel ke sel pada suatu populasi sel yang normal. Terutama untuk menyalurkan faktor pengontrol tumbuh dan aktivitas (transkripsi, sintesa protein, transpor zat, dan lain-lain). Sel kanker tidak memiliki gap junction, karena itu tidak mampu menyalurkan bahan itu dari sel ke sel, termasuk faktor pengontrol tumbuh tadi. Bahan obat juga tidak bisa disalurkan dari sel ke sel di dalam massa kanker, karena itu orang mendapat kesulitan untuk melakukan khemoterapi. Kanker tumbuh dari satu sel normal asal yang menganker (mengalami transformasi). Berarti secara genetis gumpalan atau massa sel kanker itu adalah klon tunggal (monoclonal) sel. Setiap sel kanker membelah terus tanpa henti. Sel normal akan berhenti membelah pada mitosis sekitar yang ke-40, lalu mati. Tetapi sel kanker terus bermitosis dan imortal. Sel jadi menganker dan mampu berbaik terus tanpa batas, tentunya bersumber dari terjadinya perubahan pada materi genetis. Karena materi genetis itulah yang mengatur terjadinya pembelahan. Kalau terjadi pembelahan padanya, berarti terjadi perubahan pada proses pembelahan. Jadi jelaslah, bahwa kanker adalah penyakit genetis. Itu bukan berarti bahwa kanker diwariskan turun-temurun. Hanya beberapa jenis kanker yang diwariskan menurut keluarga, tetapi umumnya munculnya pada suatu individu adalah secara insidental. Pada keluarga yang orangtuanya banyak terpapar kepada mutagen atau aberagen, seperti pekerja tambang uranium, reaktor atom, industri yang menggunakan peralatan bertenaga nuklir, dan pabrik kimia yang mengandung radioaktif, memang telah terbukti lebih banyak anak mereka yang mendapat leukimia daripada keluarga lain. Genetika Sel Kanker Sel normal jadi menganker diawali dengan terjadinya perubahan pada materi genetis dalam inti. Materi genetis yang terinduksi membuat sel menganker disebut c-one (cell-oncogen). Yaitu gen yang dapat membuat sel menganker. Dalam keadaan normal c-one itu dikira bersifat pro-one (proto-oncogen), dalam status jinak, dan berperan dalam aktivitas normal sel, terutama untuk menyandi protein faktor tumbuh, protein reseptor faktor tumbuh, protein G, enzim polymerase, diferensiasi, dan dediferensiasi. Ditaksir ada sekitar 2000 pro-one pada orang. Jika sel menganker maka ia terus menerus melakukan sintesa protein faktor tumbuh, protein G (reseptor pada plasmalema untuk mendorong messenger sekunder cAMP merangsang DNA inti bereplikasi dan bermitosis terus), dan protein reseptor faktor tumbuh pada plasmalema. Pro-one akan berubah jadi onkegon (one) lewat beberapa proses, yang terpenting di antaranya ialah: Mutasi Amplifikasi Delesi Translokasi Insersi Mutasi adalah perubahan urutan basa kodogen pro-one. Amplifikasi ialah perbanyakan suatu fragmen kromatin (DNA) tanpa disertai dengan pembelahan sel. Delesi dan transkolasi, adalah oberasi kromosom. Yang pertama menyebabkan hilangnya sebagian kromatin; yang kedua menyebabkan saling pindah-melekatnya sebagian kromosom. Sedangkan insersi adalah menyelitnya urutan basa atau v-one (v=virus) disamping DNA inang. Kelima macam proses perubahan pro-one jadi one itu terjadi karena faktor lingkungan tertentu. Faktor lingkungan yang dapat mendorong pengankeran adalah: Faktor luar: Fisika: sinar gelombang pendek Kimia (karsinogen): benzen, benzpiren, metilkholantren, residu pestisida-herbisida, aflatoksin Biolgoi, virus. V-one berpasangan dengan c-one V-one menyelit (insersi) di sebelah c-one Promoter v-one saja menyelit di depan c-one Faktor dalam: Umur lanjut Sinar gelombang pendek yang non-radiokatif, yaitu uv, menimbulkan perubahan genetis pada jaringan kulit saja, karena daya tembusnya dangkal. Sinar gelombang pendek yang radioaktif, yaitu sinar X, alpha, beta dan gamma, memiliki daya tembus yang dalam, sehingga dapat mencapai jaringan alat dalam, termasuk gonad. Jika gond terpapar kepada sinar radioaktif maka pro-one dalam gamet berubah jadi one. Perubahan ini diwariskan kepada keturunan. Jika perubahan itu hanya terjadi pada jaringan somatis, tidak akan diwariskan kepada keturunan, hanya menimbulkan efek pada individu yang terpapar radasi saja. Faktor kimia masuk jaringan ada karena kontak langsung dengan bahan itu, seperti benzpiren dan metil kholantren yang menimbulkan kanker kulit. Ada pula yang dibawa lewat makanan-minuman atau udara pernafasan, lalu dibawa darah ke jaringan tertentu. Faktor kimia dapat menyebabkan mutasi. Faktor biologi berupa virus masuk tubuh karena infeksi. Jika virus masuk sel, ia terus ke dalam inti, dan materi genetisnya akan mendorong sel inang mensintesa protein dan asam nukleat khusus untuk membentuk virus baru. Banyak genom virus yang mengandung onkogen. Onkogen vurus itu disebut v-one (v=virus). Dikiran v-one berasal dari sel kanker inang yang terintegrasi ke dalam genom virus ketika menginfeksi sebelumnya. V-one ada counterpart-nya dalam sel tubuh manusia, karena ia mendapatnya dari hewan/manusia juga sebelumnya. Counterpart-nya itu berarti memiliki urutan basa nukleotida yang sama, disebut c-one (c = cell, counterpart). Sebenarnya ini masih dalam status pro-one jika tidak kena infiltrasi v-one, atau terpapar kepada faktor fisika-kimia tertentu. Dengan hadirnya v-one itu maka sel akan menghasilkan faktor tumbuh atau reseptornya pada plasmalema secara terus-menerus, dan ini berakibat sel terdorong untuk membelah terus-menerus pula. Virus dapat menimbulkan kanker bisa karena: C-one pada orang sudah banyak yang diketahui, bahkan letaknya pada kromosom pun telah banyak yang dapat dijajaki. Di bawah ini dicantumkan tabel beberapa onkogen pada orang yang juga terdapat pada virus tertentu. Susunan nukleotida v-one dan c-one untuk jenis kanker yang serupa agak berbeda-beda pada komposisi intron dan eskonnya. Virus yang menginduksi sel jadi menganker ada dari golongan berteras DNA, ada pula dari golongan berteras RNA (retrovirus). Retrovirus memiliki enzim reverse transcriptase (RNA-dependent DNA polymerase), yaitu dengan menggunakan RNA-nya sebagai acuan untuk mendorong DNA sel inang mensintesa DNA komplementer terhadap urutan basa RNA virus itu. Lalu RNA virus dan DNA inang komplemennya itu (DNAc) berhibrid, terbentuk DNA double helix virus. Ini akan menyelit ke DNA inang, dan melakukan transkripsi untuk kebutuhan perbiakan virus. Tabel 2 Onkogen orang yang terinduksi virus Dan letaknya pada kromosom -one Hewan Asal c-one Krom no. Macam Kanker v-abl v-bcr v-fes v-mos v-myc v-ras v-sis v-src mencit (?) kucing mencit ayam tikus kera ayam c-abl c-bcr c-fes c-mos c-myc c-ras c-sis c-src 9 22 15 8 8 11 22 20 leukemia leukemia sarkoma sarkoma leukemia sarkoma sarkoma sarkoma Sementara itu retrovirus itu dapat mendorong c-one jadi menganker. C-one akan terbawa ke dalam RNA virus baru, terjadi transformasi virus, dan kalau menginfeksi sel lain akan membuatnya jadi inductor kanker. Yang termasuk retrovirus yang menginfeksi orang ialah seperti HTLV-I (human T-cell) lukemia virus type I, yang menyebabkan lukemia dan lymphoma; dan HIV-1, yakni menyebabkan AIDS dan sarcoma Kaposi. Virus berteras DNA yang menyebabkan kanker misalnya dari golongan : 1) Papovavirus: menyebabkan kutil dan karsinoma serviks; 2) Herpesvirus: Hepatitis-B virus yang menyebabkan kanker hati, dan 3) Adenovirus. Faktor dalam penyebab kanker. Selain faktor lingkungan luar, faktor lingkungan dalam berupa umur lanjut dapat juga membuat sel menganker. Umur lanjut membuat aktivitas sel jadi banyak keliru, terutama pada jaringan yang sel-selnya giat membelah. Ini dapat menimbulkan mutasi pro-one jadi one, atau karena aberasi kromosom, one itu pindah ke dekat gen yang dapat mendorongnya memproduksi faktor tumbuh atau reseptornya terus menerus. Dalam sel normal sehari-hari sebetulnya ada gen reparator. Gen ini bertugas untuk mereparasi atau memperbaiki setiap kekeliruan dalam replikasi atau transkripsi. Makin lanjut umur, gen reparator ini makin susut jumlah atau kemampuannya, sehingga pro-one pun tak dapat dihalangi untuk berubah jadi one. Kanker Karena Amplifikasi dan Aberasi Small cell carcinoma paru Terjadi karena amplifikasi, yaitu perbanyakan suatu fragmen kromatin yang mengandung c-myc. Fragmen yang beramplifikasi bergumpal dan membentuk bintik-bintik tersebar di luar kromosom. Lymphoma Burkitt Disebabkan karena tranlokasi antara kromosom 8 dengan kromosom 2, 12 atau 14. Lengan q krom 8 mengandung c-myc, sedangkan ketiga krom, belakangan pada lengan q mereka ada mengandung gen Ig (imonoglubin). Dengan terjadinya translokasi pada lengan q dua kelompok kromosom itu, maka c-myc jadi berlokasi di sebelah Ig. Jadi c-myc bertindak sebagai promoter, membuat Ig jadi onkogenik. Acute granulocytic leukemia Ini berasal dari chronic granulecytic leukemia (chronic myelocytic leukemia, CML), disebabkan terjadinya translokasi antara lengan q krom 9 dengan lengan q krom 21. Dikira fragmen krom 9 yang pindah itu jauh lebih pendek daripada fragmen krom 21 yang diterimanya, fragmen yang pindah ke krom 21 itu ada mengandung gen c-myc. Setelah pindah ia berlokasi di sebelah gen-abl pada krom 21. Maka terbentuklah kromosom 21 yang besarnya hanya sekitar separuh dari normal. Krom 21 hasil translokasi ini disebut krom Philadelphia.