GEN
LETAL
1.
Pengertian Gen Letal
Gen letal
(gen kematian) adalah gen yang dalam keadaan homozigotik atau homozigot
menyebabkan matinya individu. Berhubungan dengan itu hadirnya gen letal pada
suatu individu menyebabkan perbandingan fenotip dalam keturunan menyimpang dari
hukum Mendel.
2.
Macam-macam Gen Letal
a.
Gen Dominan Letal
Gen
dominan letal ialah gen dominan yang bila homozigotik akan menyebabkan individu
mati. Beberapa contoh:
1) Ayam “Creeper”
Pada
ayam ras dikenal:
C
= gen untuk ayam Creeper (tubuh normal, tetapi kaki pendek)
c
= gen untuk ayam normal
Gen
dominan C bila homozigotik CC berakibat letal, sehingga perkawinan 2 ekor ayam
Creeper akan menghasilkan keturunan dengan perbandingan 2 Creeper : 1 Normal.
Contoh:
P
♀ Cc
x ♂ Cc
Creeper
Creeper
F1
CC = Letal
Cc = Creeper
Cc = Creeper
cc = Normal
2) Tikus Kuning
Pada tikus
dikenal beberapa gen sebagai berikut:
AY =
Untuk warna kuning
a
= Untuk warna hitam
Genotip AYAY
berakibat letal, tikus mati waktu embrio. Tikus AYa adalah kuning,
sedang tikus aa adalah hitam. Perkawinan dua ekor tikus kuning menghasilkan
keturunan dengan perbandingan 2 kuning : 1 hitam.
Contoh:
P
♀ AYa
x
♂ AYa
Kuning
Kuning
F1
AYAY = Letal
AYa = Kuning
AYa = Kuning
Aa = Hitam
3) Penyakit Manusia “Huntington’s chorea”
Pada
manusia juga dikenal penyakit “Huntington’s
chorea” yang untuk pertama kali dikemukakan oleh Waters dalam tahun 1848,
kemudian oleh Lyon dalam tahun 1863. Perkataan Latin “chorea” berarti tarian,
karena pasien memperlihatkan gerakan “tarian” yang abnormal, yaitu berupa
gerakan memutar, merangkak, kejang-kejang dan seringkali membuang barang yang
dipegangnya tanpa disadari. Sistem saraf pusat menjadi buruk dan rusaknya
sel-sel otak menyebabkan depresi dan tak jarang pasien melakukan bunuh diri.
Dalam tahun 1872 George Huntington membawakan makalah mengenai penyakit ini.
Sekarang penyakit ini lebih dikenal dengan nama “Huntington’s Disease” atau
disingkat HD (penyakit Huntington).
Berdasarkan
atas pengalaman saja, Huntington tidak mengetahui bahwa penyakit ini tidak
terdapat pada kanak-kanak. Ia mengira bahwa ini merupakan penyakit orang dewasa
saja. Tetapi data statistik kini menunjukkan bahwa HD kebanyakan memang
terdapat pada orang berusia 25-55 tahun, kira-kira 2% pada usia di bawah 12
tahun dan 5% pada usia di atas 60 tahun. Tanda-tanda pertama dari HD umumnya
tampak pada usia antara 30-45 tahun. Huntington juga mengatakan bahwa HD lebih
sering terdapat pada orang laki-laki. Pendapat ini dibenarkan pula oleh laporan
Brackenridge dalam tahun 1971. Tetapi apakah benar bahwa penyakit ini
dipengaruhi oleh seks, sampai sekarang masih belum jelas. Studi pada anak
kembar satu telur yang menderita HD menunjukkan bahwa penyakit yang diderita
oleh dua anak itu tidak sama berat. Berarti bahwa parahnya penyakit ini
tergantung dari kerusakan yang terdapat pada sel-sel otak.
Ada dua
dugaan bahwa penyakit ini masuk ke Amerika Serikat dalam tahun 1630 melalui dua
kakak beradik laki-laki yang sakit HD dan berpindah tempat tinggal dari desa
kecil Bures di Inggris ke Boston, USA. Kini penyakit keturunan ini terkenal di
seluruh dunia. Menurut laporan WHO (World Health Organization) penyakit ini
paling sedikit terdapat di Jepang.
Penyakit
Huntington ini disebabkan oleh gen dominan letal H. orang bergenotip
homozigotik HH mula-mula tampak normal, tetapi umumnya mulai usia 25 tahun
memperlihatkan tanda-tanda penyakit itu. Karena ada kerusakan pada sel-sel
otak, maka fisik dan mental orang ini cepat memburuk dan berakhir dengan
kematian. Orang yang heterozigotik Hh juga sakit tetapi tidak parah, sedangkan
orang yang bergenotip homozigotik hh adalah normal.
4) Brakhidaktili
Kecuali
orang dapat mempunyai jari lebih (polidaktili), maka ada sementara orang yang
memiliki jari-jari pendek (brakhidaktili). Ini disebabkan karena tulang-tulang
pada ujung jari-jari pendek dan tumbuh menjadi satu. Kelainan ini menurun dan
disebabkan oleh gen dominan B. Orang berjari normal adalah homozigotik
resesip bb. Orang brakhidaktili adalah heterozigotik Bb. Keadaan homozigotik
dominan (BB) akan berpengaruh letal.
Brakhidaktili
mempunyai arti tersendiri dalam sejarah ilmu keturunan ini adalah yang pertama
kali dikenal pada manusia yang diketahui ditentukan oleh gen dominan.
b.
Gen Resesip Letal
Gen
resesip letal ialah gen resesip yang bila homozigotik akan menyebabkan matinya
individu. Beberapa contoh:
1. Tanaman jagung (Zea mays) berdaun putih
Pada jagung (Zea mays) dikenal dengan gen-gen sebagai berikut:
G
= Membentuk klorofil (zat hijau daun)
g
= Tidak membentuk klorofil bila homozigotik (gg), sehingga daun kecambah
tidak dapat menjalankan fotosintesis dan kecambah mati dalam beberapa hari.
Persilangan
dua tanaman berdaun hijau heterozigotik semula menghasilkan keturunan 75%
tanaman berdaun hijau dan 25% tanaman berdaun putih. Tanaman yang belum
mempunyai akar sempurna itu selama kira-kira 14 hari menerima makanan dari
putih lembaga (endosperm). Sesudah itu, tanaman yang berdaun hijau di samping
menghisap makanan dengan akar, dapat pula menjalankan fotosintesis. Dengan
demikian persilangan dua tanaman monohibrid itu tidak menghasilkan keturunan
dengan perbandingan 3:1 seperti hukum Mendel, melainkan 3:0.
Contoh:
P
♀
Gg
x
♂ Gg
Hijau
Hijau
F1
GG = Hijau
Gg = Hijau
Gg = Hijau
gg = Putih (letal)
2. Ichtyosis
congenital
Ichtyosis congenital, yaitu suatu penyakit bawaan pada manusia, yang letal. Bayi
lahir dengan kulit tebal dan banyak luka berupa sobekan terutama di
tempat-tempat lekukan, sehingga bayi biasanya meninggal dunia di dalam
kandungan atau waktu lahir. Jadi penyakit ini bersifat letal dan timbul bila
individu homozigotik resesip ii. Alelnya dominan I menentukan bayi normal.
Perkawinan
dua orang normal tetapi heterozigotik untuk penyakit itu akan menghasilkan
keturunan normal semua, sebab perbandingannya menjadi 3:0.
Contoh:
P
♀
Ii
x
♂ Ii
Normal
Normal
F1
II = Normal
Ii = Normal
Ii = Normal
ii = Ichtyosis congenital (letal)
3. Anemia sel sabit (Sickle cell)
Anemia sel
sabit yaitu sel darah merah penderita (manusia) berbentuk seperti sabit. Sel
darah merah ini kemampuan mengikat O2 sangat rendah. Pada individu
homozigotik resesip (ss) pertumbuhannya terhambat, jika mengalami infeksi dan
peradangan dapat mengakibatkan kerusakan darah, bahkan dapat mengakibatkan
kematian pada masa bayi atau anak-anak.
3.
Mendeteksi dan Mengeliminir Gen-gen
Letal
Gen letal
dominan dalam keadaan heterozigotik akan memperlihatkan cacat, tetapi gen letal
resesip tidak demikian halnya. Berhubungan dengan itu lebih mudah kiranya untuk
mendeteksi hadirnya gen letal dominan pada suatu individu daripada gen resesip.
Gen-gen
letal dapat dihilangkan (dieliminir) dengan jalan mengadakan perkawinan ulang
kali pada individu yang menderita cacat akibat adanya gen letal. Tentu saja hal
ini lebih mudah dapat dilakukan pada hewan dan tumbuh-tumbuhan, tetapi tidak
pada manusia.
6.REKAYASA
GENETIKA
A. Rekayasa
Genetika
Sejarah rekayasa genetika dimulai sejak Mendel
menemukan faktor yang diturunkan. Ketika Oswald Avery (1944) menemukan fakta
bahwa DNA membawa materi genetik, makin banyak penelitian yang dilakukan
terhadap DNA. Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun
sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah
dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari
satu generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom
adalah material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah
awal mula ilmu ini.
 |
Gambar: Struktur
DNA
Para ahli berusaha melawan gen-gen
perusak dalam inti sel dengan berbagai cara rekayasa genetika. Upaya yang
dirintis tersebut dikenal dengan istilah terapi genetik. Terapi genetik adalah
perbaikan kelainan genetik dengan memperbaiki gen. Hal inilah yang melatar
belakangi diciptakannya rekayasa genetic dengan berbagai tujuan dengan melewati
proses-proses tertentu.
1.
Pengertian
Rekeyasa Genetik
Rekayasa genetika dapat diartikan
sebagai kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara
membuat DNA rekombinan melalui penyisipan gen. DNA rekombinan adalah DNA yang
urutannya telah direkombinasikan agar memiliki sifat-sifat atau fungsi yang
kita inginkan sehingga organisme penerimanya mengekspresikan sifat atau
melakukan fungsi yang kita inginkan. Obyek rekayasa genetika mencakup hampir
semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah,
hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi
paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu
bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan
dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk
mengembangkan bidang masing-masing.
Salah satu penelitian yang
memberikan kontribusi terbesar bagi rekayasa genetika adalah penelitian
terhadap transfer (pemindahan) DNA bakteri dari suatu sel ke sel yang lain
melalui lingkaran DNA kecil yang disebut Plasmid. Plasmid adalah gen yang
melingkar yang terdapat dalam sel bakteri, tak terikat pada kromosom. Melalui
teknik plasmid dalam rekayasa genetika tersebut, para ahli di bidang
bioteknologi dapat mengembangkan tanaman transgenik yang resisten terhadap hama
dan penyakit.
 |
Gambar: teknik
Plasmid
Penemuan struktur DNA menjadi titik
yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana
sifat dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer
bervariasi. Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim
restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari
penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR, transformasi
genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi
terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-penemuan penting itu,
perkembangan di bidang biostatistika, bioinformatika dan robotika/automasi
memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.
Dalam rekayasa genetika, ada kode
etik yang melarang keras percobaan ini pada manusia. Akan tetapi, para ahli
tidak selamanya bersikap kaku sebab berbagai penyakit fatal memang sulit
disembuhkan kecuali dengan terapi genetik. Maka muncul pendapat tentang perlu
adanya dispensasi. Dispensasi itu dikeluarkan oleh Komite Rekayasa Genetika
dari Nasional Institute of Health (NIH) Amerika Serikat pada pertengahan tahun
1990.
2.
Tahap-Tahap
Rekayasa Genetik
a. Mengindetifikasikan
gen dan mengisolasi gen yang diinginkan.
b. Membuat
DNA/AND salinan dari ARN Duta.
c. Pemasangan
cDNA pada cincin plasmid.
d. Penyisipan
DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri.
e. Membuat
klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan.
f. Pemanenan
produk
3.
Manfaat
Rekayasa Genetik
a. Meningkatnya
derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormon manusia seperti
insulin dan hormon pertumbuhan.
b. Tersedianya
bahan makanan yang lebih melimpah.
c. Tersedianya
sumber energy yang terbaharui.
d. Proses
industri yang lebih murah.
e. Berkurangnya
polusi
f. Adanya
pestisida alami hasil dari tanaman rekayasa genetik.
Gambar: tumbuhan transgenik
Sekitar 20 produk pertanian hasil modifikasi genetik
telah beredar di pasaran Amerika, Kanada, bahkan Asia Tenggara. Dalam enam
tahun ke depan, berbagai perusahaan telah menyiapkan 26 produk lainnya, mulai
dari kedelai, jagung, kapas, padi hingga stroberi. Dari yang tahan hama,
herbisida, jamur hingga pematangan yang dapat ditunda.
Pada dasarnya prinsip pemuliaan tanaman, baik yang
modern melalui penyinaran untuk menghasilkan mutasi maupun pemuliaan
tradisional sejak zaman Mendel, adalah sama, yakni pertukaran materi genetik.
Baik seleksi tanaman secara konvensional maupun rekayasa genetika, keduanya
memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat
keturunan (unggul) yang diinginkan.
Tahun 1989 untuk pertama kalinya uji lapangan
dilakukan pada kapas transgenik yang tahan terhadap serangga (Bt cotton) dan
pada tahun yang sama dimulai proses pemetaan gen pada tanaman (Plant Genome
Project). Pada tahun 1992 sebuah perusahaan penyedia benih memasukkan gen dari
kacang Brasil ke kacang kedelai dengan tujuan agar kacang kedelai tersebut
lebih sehat dengan mengoreksi defisiensi alami kacang kedelai untuk bahan kimia
metionin.
Pada tahun 1952, Robert Brigs dan Thomas J. King
(AS) mencoba teknik kloning pada katak. Sepuluh tahun kemudian (1962), John B.
Gurdon juga mencoba teknik kloning pada katak, namun percobaanya menghasilkan
banyak katak yang abnormal. Pada tahun 1986, Steen Willadsen (inggris)
menkloning sapi dengan tujuan komersial dengan metode transfer inti. Tahun
1996, Ian Willmut mengkloning domba. Ia menggunakan sel kelenjar susu domba
finn dorset sebagai donor inti dan sel telur domba blackface sebagai resipien.
Sel telur domba blackface dihilangkan intinya dengan cara mengisap nukleusnya
keluar dari sel menggunakan pipet mikro. Kemudian, sel kelenjar susu domba finn
dorsetg difusikan dengan sel telur blackface yang tanpa nukleus.
Hasil fusi ini kemudian berkembang menjadi embrio
dalam tabung percobaan dan kemudian dipindahkan ke rahim domba blackface.
Kemudian embrio berkembang dan lahir dengan ciri-ciri sama dengan domba finn
dorset, dan domba hasil kloning ini diberinama Dolly. Dari 227 percobaan yang
dilakukan oleh Wilmut, hanya 29 yang berhasil menjadi embrio domba yang dapat
ditransplantasikan ke rahim domba, dan hanya satu yang berhasil dilahirkan
menjadi domba normal.
Rekayasa genetika pada tanaman tumbuh lebih cepat
dibandingkan dunia kedokteran. Alasan pertama karena tumbuhan mempunyai sifat
totipotensi (setiap potongan organ tumbuhan dapat menjadi tumbuhan yang
sempurna). Hal ini tidak dapat terjadi pada hewan, kita tidak dapat menumbuhkan
seekor tikus dari potongan kepala atau ekornya. Alasan kedua karena petani
merupakan potensi besar bagi varietas-varietas baru yang lebih unggul, sehingga
mengundang para pebisnis untuk masuk ke area ini.
Rekayasa genetika pada tanaman tumbuh lebih cepat
dibandingkan dunia kedokteran. Alasan pertama karena tumbuhan mempunyai sifat
totipotensi (setiap potongan organ tumbuhan dapat menjadi tumbuhan yang
sempurna). Hal ini tidak dapat terjadi pada hewan, kita tidak dapat menumbuhkan
seekor tikus dari potongan kepala atau ekornya. Alasan kedua karena petani
merupakan potensi besar bagi varietas-varietas baru yang lebih unggul, sehingga
mengundang para pebisnis untuk masuk ke area ini.
Perkembangan
Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu
rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha
yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke
generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang
membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini.
Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling pokok karena dari
sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat diubah dengan
mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi.
Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian
penemuan enzim restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali
dari penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR,
transformasi genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan
teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-penemuan
penting itu, perkembangan di bidang biostatistika, bioinformatika dan
robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja
bidang ini.
Gambar di atas adalah rekayasa genetika pada
bakteria guna menghasilkan hormon insulin yang penting untung pengendalian gula
darah pada penderita diabetes. Tahap-tahapnya adalah sebagai berikut:
a. Tahap
pertama dalam membuat bakteria yang bisa menghasilkan insulin adalah dengan
mengisolasi plasmid pada bakteri tersebut yang akan direkayasa. Plasmid adalah
materi genetik berupa DNA yang terdapat pada bakteria namun tidak
tergantung pada kromosom karena tidak berada di dalam kromosom.
b. Kemudian
plasmid tersebut dipotong dengan menggunakan enzim di tempat tertentu sebagai
calon tempat gen baru nantinya yang dapat membuat insulin.
c. Gen
yang dapat mengatur sekresi (pembuatan) insulin diambil dari kromosom yang
berasal dari sel manusia.
d. Gen
yang telah dipotong dari kromosom sel manusia itu kemudian ‘direkatkan’ di
plasmid tadi tepatnya di tempat bolong yang tersedia setelah dipotong
tadi.
e. Plasmid
yang sudah disisipi gen manusia itu kemudian dimasukkan kembali ke dalam
bakteria.
Bakteria yang telah mengandung gen manusia itu
selanjutnya berkembang biak dan menghasilkan insulin yang dibutuhkan. Dengan
begitu diharapkan insulin dapat diproduksi dalam jumlah yang tidak terbatas di
pabrik-pabrik.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar