FISTUMB

FISIOLOGI TUMBUHAN

Kehidupan tumbuhan: prinsip keterpaduannya

Tumbuhan sangat menakjubkan dari segi keragaman ukuran dan bentuknya. Tumbuhan memilki variasi ukuran dari yang paling pendek tidak lebih dari 1 cm serta ada yang mencapai 100m. morfologi, bentuknya juga sangat unik dalam keragamannya. Sepintas tanaman duckweed (Lemna) tampaknya biasa saja seperti giant saguaro cactus atau pohon redwood. Tanpa memperhatikan adaptasi spesifiknya, stiap tumbuhan membawa kesamaan dalam proses hidupnya secara fundamental berdasarkan kesamaan rancangannya. Secara ringkas, sebuah desain utama tumbuhan mengikuti:

1.Produsen primer di bumi, tumbuhan hijau adalah pengumpul energi matahari yang utama. Tumbuhan menangkap energi dari sinar matahari dan mengubah cahaya matahari menjadi energi kimia. Penyimpanannya dalam bentuk ikatan-ikatan yang terbentuk ketika terjadi sintesis karbohidrat dari karbondioksida dan air.
2.Dibandingkan sel-sel reproduktif lainnya, tumbuhan nonmotil. Sebagai gantinya, tymbuhan berkembang dengan kemampuanya untuk tumbuh dan menyeapa sumber-sumber utama seperti cahaya, air, mineral tanpa bergerak.
3.Tumbuhan darat secra struktural mampu memperkuat diri dengan masanya terhadap pengaruh cahaya da garavitasi.
4.Tumbuhan darat kehilangan air secara terus menerus dengan evaporasi dan berkembang sebuah mekanisme untuk menghindari desikasi.
5.Tumbuhan darat memiliki mekanisme untuk menggerakkan air dan mineral dari tanah ke situs/tempat/organ fotosintesis serta untuk pertumbuhan. Juga memiliki mekanisme untuk memindahkan produk fotosintesis ke organ nonfotosintesis serta jaringan tubuhnya.

PERAN ENDOTHELIAL PROGENITOR CELL (EPC) UNTUK PERBAIKAN ENDOTHEL PADA ATHEROSKLEROSIS I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Disfungsi atau kerusakan sel endotel memainkan peranan penting terhadap proses patogenesis dari aterosklerosis dan trombosis. Perbaikan kembali fungsi endotel segera setelah terjadinya jejas pada dinding arteri merupakan langkah kunci dalam upaya menghambat perkembangan dari proses ateroslerosis dan trombosis pada pembuluh darah jantung. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa endothelial progenitor cells (EPC) yang terdapat di dalam sumsum tulang maupun beredar dalam pembuluh darah terbukti mempunyai hubungan yang kuat dengan perbaikan fungsi endotel serta proses angiogenesis neovaskularisasi pembuluh darah. Sehingga ditemukannya EPC membawa implikasi besar dalam dunia ilmiah dan kedokteran. Dengan demikian transplantasi EPC bisa menjadi suatu alternatif terapi untuk mengatasi kerusakan serta disfungsi endotel pembuluh darah. (Rainer Zbinden et all, 2007) EPC dapat diisolasidari berbagai sumber, antara lain darah tali pusat darah tepi sumsum tulang dan juga pada jaringan tubuh lainnya, seperti jaringan lemak, hati, jantung, limpa, dan saluran pencernaan. Namun jumlah EPC yang sangat terbatas dari berbagai sumber tersebut membatasi penggunaan EPC sebagai terapi alternatif. Oleh karena itu, diperlukan upaya untuk memperbanyak jumlah EPC dengan cara mengkultur secara in vitro untuk memenuh ijumlah kebutuhan dalam terapi.(J.xu at all, 2008) Bagaimana mekanisme diferensiasi EPC, dari sumber mana saja sel punca dapat berdeferensiasi menjadi EPC, serta faktor-faktor apa saja yang dapat menginduksi serta menghambat proses diferensiasi saai ini belum diketahui dengan pasti.   II. TINJAUAN PUSTAKA II.1 Endothelial Progenitor Cell (EPC) Beberapa hasil penelitian baik secara in vitro maupun in vivo memberikan bukti yang meyakinkan bahwa di dalam sumsum tulang dan aliran darah tepi terdapat sel-sel yang mampu membelah dan berdiferensiasi menjadi sel-sel endotel dan memperbaiki jaringan iskemik akibat rusaknya dinding pembuluh darah. Sel-sel ini disebut endothelial progenitor cell (EPC). Melalui eksperimen in vitro, telah diketahui tiga kelompok sel yang memiliki kemampuan neovaskularisasi, antara lain kelompok EPC yang berasal dari sumsum tulang, kelompok sel endotel dari dinding pembuluh darah yang bersikulasi di dalam darah tepi (circulating endothelial cell/CEC), serta kelompok sel yang disebut endothelial outgrowth cell (EOC), dan dua kelompok terakhir diperoleh dari hasil kultur sel-sel mononuklear darah tepi didalam medium yang sesuai. (PKY Goon et all, 2006) Secara in vivo sel-sel endotel dapat berasal HSC, common myeloid progenitor, granulocytemacrophage progenitor, dan mesenchymal stem cell. Kemungkinan sumber EPC lain adalah sel-sel monosit yang berperan dalam proses neovaskularisasi melalui mekanisme yang berbeda dari keempat sumber diatas. EPC hasil diferensiasi sel monosit tidak langsung membentuk sel endotel, tetapi bermigrasi ke perivascular space dan mensekresikan proangiogenic cytokine, seperti Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Human Growth Factor (HGF), Granulocyte-Colony Stimulating Factor (G-CSF), dan Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor (GM-CSF). Secara morfologi EPC dari sel-sel monosit berbentuk spindle, menyerupai sel-sel fibroblast. Sedangkan EPC yang berasal dari sumsum tulang berbentuk seperti cobblestone, menyerupai sel endotel. (Kouros Motamed et all, 2003) II. 2 Diferensiasi Sel Punca Pada terapi regeneratif diperlikan sel punca yang telah mengalami diferensiasi menjadi sel yang lebih spesifik tanpa memandang dari mana sumbernya, kemudian baru di transplantasikan ke penderita yang memerlukan. Diferensiasi menjai sel yang lebih spesifik lainnya terjadi secar spontan jika embryonic stem cell dikultur pada media tertentu. Agar supaya aplikasi sel punca dapat berhasil dengan baik diperlukan suatu pengaturan tertentu terhadap sel punca tersebut agar dapat berdeferensiasi menjadi sel yang dikehendaki. Pengaturan terhadap deferensiasi sel termasuk diantaranya bahan kimia tertentu yang dapat menginduksi proses deferensiasi menjadi sel tertentu saat ini menjadi bahan konsep penelitian yang menarik baik secara in vitro maupun secara in vivo. (FAN Chun-Ling et all, 2003) Growth factor terbukti dapat menginduksi suatu proses deferensiasi dan dalam proses deferensiasi sel, gen tertetu akan teraktifasi dan dilain pihak gen yang lain akan mengalami inaktifasi. Dalam proses diferensiasi akan terjadi perubahan-perubahan seperti fisiologi sel, ukuran, bentuk serta aktifitas metabolik, respon terhadap stimulus serta ekspresi gen, dan sebagai hasil akhir dari proses deferensiasi akan terbentuk sel yang spesifik dan mempunyai fungsi tertentu. (at all, 2009) Berdasarkan kemampuan berdiferensiasi, sel punca dibagi menjadi : 1. Totipotent. Dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Yang termasuk dalam sel puncatotipotent adalah zigot (telur yang telah dbuahi). 2. Pluripotent. Dapat berdiferensiasi menjadi 3 lapisan germinal : ektoderm, mesoderm, endoderm, tapi tidak dapat menjadi jaringan ekstraembryonik seperti plasenta dan tali pusat. Yang termasuk sel puncapluripotent adalah embryonic stem cells. 3. Multipotent. Dapat berdiferensiasi menjadi banyak jenis sel. Misalnya : hematopoietic stem cells. 4. Unipotent. Hanya dapat menghasilkan 1 jenis sel. Tapi berbeda dengan yang lainnya, sel puncaunipoten mempunyai sifat dapat memperbaharui atau meregenerasi diri (self-regenerate/self-renew) Sel punca hematopoetik dalam perkembangannya dapat menghasilkan sel-sel darah. Sel tipe hematopoetik merupakan tipe sel punca yang sejak lama telah digunakan dalam terapi keganasan darah (leukimia). Strategi terapi ini memungkinkan dilakukannya kemoterapi dosis tinggi yang dapat mengeliminasi sel abnormal (ablasi) pada penderita keganasan. Populasi sel yang ‘tereliminasi’ oleh kemoterapi akan digantikan oleh sel punca hematopoetik yang ditransplanstasikan. Namun perlu diperhatikan bahwa selama populasi sel belum tergantikan, pasien berada dalam kondisi yang sangat rentan untuk terkena infeksi sehingga diperlukan perawatan di fasilitas isolasi yang dapat menjamin kondisi yang aseptik. Saat ini fasilitas ruang isolasi masih jarang dimiliki oleh rumah sakit di Indonesia dan hal ini seringkali membuat biaya transplantasi sel punca menjadi sangat tinggi.(PKY Goon et all, 2006) Sel punca hematopoetik memiliki molekul yang khas pada permukaan selnya, yaitu molekul glikoprotein CD34+.Molekul penanda ini dapat digunakan sebagai sarana untuk menghitung jumlah sel punca hematopoetik yang berhasil diisolasi dari berbagai sumber di atas. Bahkan dalam penggunaannya dalam terapi keganasan, telah ditentukan jumlah CD34+ yang direkomendasikan oleh ASBMT (American Society for Blood and Marrow Transplatation) dan ISCT (International Society for Cellular Therapy) bahwa untuk meningkatkan angka keberhasilan engraftment dari sel yang ditransplantasikan diperlukan setidaknya 5 x 106CD34+ cells/kg berat badan. Oleh karena itu, fasilitas laboratorium terpercaya yang dapat menghitung jumlah sel CD34+ (CD34 enumeration) menjadi mutlak diperlukan untuk trans plantasi jenis ini. Beberapa tahun terakhir, dilaporkan bahwa + 80% dari sel punca CD34+ juga mengekspresikan penanda CD133. Sel dalam populasi CD34+/CD133+ dikenal dengan sebutan hemangioblast yang dalam perkembangannya dapat berdiferensiasi menjadi turunan sel hematopoetik (heme) dan sel endotel (angio). Hemangiblast pertama kali diekstraksi dari embryonic culture yang dimanipulasi dengan cytokine untuk di deferensiasi menjadi sel hemapoetik atau sel endotel dan temyata hemangioblast juga dapat ditemukan pada jaringan pada individu yang telah berkembang secara sempuma seperti pada bayi bahkan hemangioblast dapat ditemukan sebagai sel punca pada aliran darah tepi pada individu dewasa dan sumsum tulang. Hal ini dipertegas dengan temuan Asahara et al yang melaporkan bahwa populasi sel tersebut merupakan sel tipe Endothelial Progenitor Cell/ EPC. Lebih lanjut, EPC merupakan sel progenitor yang bertugas meregenerasikan sel endotel dalam pembuluh darah, Oleh karena itu, jumlah EPC dalam sirkulasi peredaran darah dilaporkan mengindikasikan besamya risiko terjadinya artherosklerosis maupun kejadian kardiovaskular mayor. (Hideki Kobayashi et all, 201) 11.2.1 Peranan Signal Tranduction pada diferensiasi sel Signal transduction adalah suatu proses yang di awali oleh aktifasi reseptor yang berada di membran (Transmembrane receptor)o\eh sinyal molekul dari luar sel, yang pada akhirnya akan mengakibatkan molekul didalam sel mengeluarkan suatu .respon tertentu. Transmembrane receptor terbentang pada membran sel dimana sebagian reseptor berada di luar dan sebagian berada di dalam sel, sinyal mengikat bagian reseptor yang berada diluar sel merubah bentuknya dan menghantarkan sinyal ke dalam sel. Beberapa molekul sinyal seperti testosteron dapat melewati membran sel dan mengikat secara langsung reseptor yang berada di dalam sitoplasma maupun di nukleus. Di lain fihak ada juga kaskade penghantaran sinyal di dalam sel, dimana setiap tahap dari kaskade, sinyal akan mengalami amplifikasi, jadi pada proses signal transduction, sinyal molekul yang kecil dari luar sel akan dapat menghasilkan respon yang besar dan diharapkansinyal yang lebih besar dapat menghasilkan perubahan pada sel baik melalui ekspresi dari DNA atau melalui aktifitas enzym di dalam sitoplasma. Proses tersebut dapat dalam milidetik melalui ion flux, beberapa menit untuk protein atau lipid yang dimediasi oleh kaskade kinase, beberapa jam bahkan hari jika melalui ekspresi gen.(Dhillon AS et all, 2007) 11.2.1.1 Signaling molecules Kebanyakan signal transduction melibatkan ikatan dari signaling molecules diluar sel dengan reseptor di permukaan sel yang secara khas akan menghadap keluar sel. Kaskade penghantaran sinyal di dalam sel juga dapat di picu tanpa melalui reseptor di membran oleh karena sifat lipofilik dan hidrofobik. Beberapa hormon steroid mempunyai reseptor di dalam sitoplasma dan bekerja dengan cara mengikat reseptor pada promoter region dari steroid-responsive genes. Pada organisma multiselular beberapa molekul kecil dan polipeptida mengkoordinasi sel melalui aktivitas biologi secara individual, berdasarkan fungsinya molekul-molekul tersebut di klasifikasikan sebagai berikut: • hormones (melatonin) • growth factors (epidermal growth factor) • extra-cellular matrix components (fibronectin) • cytokines (interferon-gamma) • chemokines ( RANTES) • neurotransmitters (acetylcholine) • neurotrophins ( nerve growth factor) • reactive oxygen species and other electronically-activated compounds 11.2.1.2 Respon seluler Aktifitas gen, perubahan metabolisme, sel menjadi proliferasi atau mati, stimulasi atau supresi, merupakan respon sel terhadap stimulasi dari luar sel yang memeriukan signal transduction. Faktor-faktor transkripsi yang dihasilkan dari kaskade signal transduction dapat mengaktifsi beberapa gen, oleh sebab itu adanya stimulus awal dapat memicu ekspresi dari keseluruhan kelompok gen yang pada akhimya dapat mengaktivasi beberapa kondisi fisilogis yang kompleks, termasuk diantaranya peningkatan ambilan glukosa dari sirkulasi darah oleh insulin, migrasi dari neutrofil ke tempat infeksi yang di stimulasi oleh produk dari bakteri, hal tersebut yang dikenal sebagai program genetik. Sebagian besar sel mamalia memeriukan stimulus untuk mengontrol tidak hanya pembelahan sel tapi juga untuk mempertahankan hidup. Tidak adanya stimulus growth factor sel-sel akan mengalami apoptosis secara keseluruhan, untuk itu signal transduction pathway merupakan pengendali utama proses biologi sel dan beberapa penyakit terjadi akibat dari gangguan regulasi dari signal transduction pathway ini. (Roberts PJet all, 2010) 11.2.1.3 Tipe reseptor Reseptor dapat di bagi menjadi dua tipe: 1. Cell-surface receptors. 2. Intracellular receptors Ligand-gated ion channel receptors adalah reseptor yang dapat di temukan pada permukaan sel atau di dalam sel. Ligan yang hanya berikatan dengan reseptor intracellular termasuk diantaranya steroid hormones, thyroid hormone, retinoic acid, dan derivat dari vitamin D3. Di lain pihak ligan yang berikatan dengan reseptor di permukaaan sel untuk menginisiasi signal tmsduction harus melewati membran sel. 11.2.1.3.1 Cell-Surface Receptors Reseptor pada permukaan sel merupakan bagian dari protein transmembran dan yang dapat dikenal oleh molekul sinyal dari luar sel. Reseptor tersebut terbentang pada membran plasma dengan satu bagian berada diluar sel dan yang lainnya berada di dalam sel (the intracellular domain). Signal tranduction dapat terjadi sebagai hasil dari stimulasi molekul atau ligan pada ekstraselluler domain, dan ligan tidak dapat melewati membran plasma tanda mengikat reseptor terlebih dahulu. Ikatan antara ligan dan reseptor pada permukaan sel menstimulasi serial kejadian di dalam sel, dimana berbeda tipe reseptor akan memberikan respon yang berbeda pula. Reseptor secara spesifik akan mengikat ligan tertentu kemudian ligan akan mengawali transmisi sinyal melewati membran plasma dengan cara merubah bentuk atau menyesuaikan diri sesuai dengan model molekul tertentu, yang kemudian akan menghasilkan aktifitas enzymatik atau membuka ikatan untuk protein sinyal yang lain di dalam sel. Sekali protein berikatan dengan reseptor kemudian akan menjadi aktif dan menghantarkan sinyal kedalam sitoplasma. Padasel eukaryotic sebagian besar protein intraseluler yang diaktifkan oleh ikatan ligan dan reseptor mempunyai aktifitas enzymatik, enzym tersebut ternasuk tyrosine kinase G protein, small GTP ase, serine/threonine protein kinase, phospatase, lipid kinase dan hydrolases. Beberapa camp serta cGMP PIP, DAG dan IP3, IP3 mengatur pengeluaran kalsium intraseluler yang di keluarkan ke sitoplasma. Protein lain berinteraksi dengan adapter protein, adapter protein memfasilitasi interaksi diantara protein sinyal dan mengatur pembentukan komplek sinyal yang dipertukan untuk menghasilkan respon seluler yang memadai. Ada beberapa klas dari reseptor transmembran yang dapat mengenali molekul sinyal ekstra seluler yang berbeda diantaranya adalah: 1. Receptor tyrosine kinases 2. Integrins 3. G-protein coupled receptors 4. Toll-like receptors 11.2.1.3.2 Receptor Tyrosine Kinases Receptor tyrosine kinases (RTKs) adalah protein transmembran yang mempunyai domain intraseluler dan domain ekstraseluler yang mengikat ligan. Ada beberapa protein RTK yang di klasifikasikan dalam subfamili tergantung dari struktur yang di miliki serta ligan spesifik, termasuk diantaranya resptor growth factor, seperti reseptor insulin dan insulin-like receptor, untuk mengatur sinyal biokimianya RTK membentuk dimers di dalam membran yang di stabilisasi oleh ikatan ligan dan reseptor, kemudian interaksi antara kedua dimmer pada domain sitoplasma akan menstimulasi autophosporilation dari tyrosine yang ada pada domain tyrosine kinase sitoplasma dari RTK yang akhimya dapat menyebabkan perubahan konformasi. Domain kinase dari reseptor kemudian teraktifasi mengawali kaskade phosporilasi dari molekul sitoplasma, dan sinyal tersebut diperlukan untuk beberapa proses seluler seperti mengontrol pertumbuhan sel, diferensiasi, migrasi serta metabolisma dari sel. Small G protein yang terdiri dari Ras, Rho, Raf merupakan Protein yang dapat mengikat GTP, protein ini mempunyai peran penting dalam transmisi sinyal dari RTK ke dalam selyang bertindak sebagai molecular switcher yang biasanya terikat pada membran melalui gugus carboxyl dari grup isoprenyl, dan selama aktifasi mereka bertanggung jawab dalam rekruitmen protein pada subdomain membran yang spesifik yang berperan pada penghantaran sinyal. RTKs yang aktif kembali mengaktifkan small G protein kemudian mengaktifkan Guanine Nucleotide Exchange Factors seperti SOSLDan sekali aktif faktor pengubah tersebut dapat mengaktifkan small G protein lebih banyak lagi yang akhimya dapat memperbesar sinyal awal. Jika terjadi mutasi pada mutasi pada gentertentu dari RTK dapat menghasilkan ekspresi reseptor dalam keadaan akti terus menerus, dan bersifat onkogenik. Integrins

DETERMINASI SEKS

DETERMINASI SEKS (PROSES PENENTUAN JENIS KELAMIN) Tipe Penentuan Jenis Kelamin Sebagian besar mekanisme penentuan (determinasi) seks/jenis kelamin brada di bawah kendali genetik dan dapat diklasifikasikan ke dalam salah satu ketegori berikut: a.Jantan heterogamet Pada manusia dan kebanyakan mamalia, adanya kromosom Y menentukan suatu kecenderungan kepada sifat jantan. Jantan normal secara kromosomal adalah XY dan betina XX. Hal ini menghasilkan rasio seks 1:1 pada setiap generasi. Karena jantan menghasilkan menghasilkan dua buah gamet, maka dikatakan berkelamin heterogamet. Sedangkan betina hanya menghasilkan satu macam gamet, sehingga disebut homogamet. Cara penentuan seks ini umumnya dinyatakan sebagai metode XY. Contoh XY pada penentuan seks Pada beberapa jenis serangga, terutama ordo Hemiptera (kepik sejati) dan Orthoptera (belalang), hewan jantannya juga heterogamet. Tetapi menhasilkan sperma yang menyandang X, atau gamet tanpa kromosom seks. Pada hewan jantan spesies ini, kromosom X tidak mempunyai pasangan homolog karena tidak adanya kromosom Y. Jadi komplemen kromosom hewan jantan memperlihatkan jumlah ganjil. Adanya satu-X menentukan sifat jantan dan dua-X menentukan sifat betina. Bila kromosom X tunggal selalu terkandung dalam salah satu dari dua tipe gamet yang dibentuk pada hewan jantan, suatu rasio kelamin 1:1 akan dihasilkan pada keturunannya. Metode penurunan seks seperti ini biasa disebut sebagai metode XO, simbol O menyatakan tidak adanya kromosom yang analog dengan Y pada sistem XY. Metode XO pada penentuan seks: b.Betina heterogamet Metode penentuan seks ini ditemukan pada golongan hewan yang secara komparatif besar, termasuk kupu-kupu, gegat, kepik air, ulat sutra dan pada beberapa burung dan ikan. Adanya satu-X dan dua-X pada spesies-spesies ini berturut-turut menentukan sifat betina dan sifat jantan. Hewan betina beberapa spesies (misalnya ayam domestik) mempunyai kromosom yang mirip dengan kromosom Y pada manusia. Kromosomnya diberikan lambang Z dan W berturut-turut untuk menggantikan X dan Y. Metode ZO pada penentuan seks Metode ZW pada penentuan seks Kromosom W pada ayam bukan merupakan unsur penentu jenis kelamin betina yang kuat. c.Tipe Ploidi Beberapa serangga dapat melakukan partenogenesis, artinya dari sel telur dapat terbentuk makhluk baru tanpa didahului oleh pembuahan oleh spermatozoa. Contohnya lebah madu (Apis sp.) Jelaslah bahwa penentuan jenis kelamin pada lebah madu tidak dipengaruhi oleh kromosom kelamin pada makhluk lainnya, melainkan oleh sifat ploidi dari makhluknya. Lebah yang diploid (2n) adalah betina, sedangkan yang haploid (n) adalah jantan. Determinasi Seks pada Drosophila Sejak awal abad ini lalat Drosophila banyak digunakan dalam penelitian Genetika karena lalat ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu: a.Mudah dipelihara pada media makanan yang sederhana. b.Mempunyai siklus hidup pendek (kira-kira 2 minggu), sehingga dalam 1 tahun dapat diperoleh 25 generasi. c.Memiliki tanda-tanda kelamin sekunder yang mudah dibedakan. Lalat betina lebih besar daripada yang jantan, ujung abdomen meruncing dan pada abdomen terdapat garis-garis hitam melintang. Lalat jantan lebih kecil, ujung abdomen tumpul berwarna kehitam-hitaman dan pada abdomen terdapat sedikit garis-garis hitam melintang. Ekstremitas (kaki) depan dari lalt jantan memilki sisir kelamin (“sex comb”), tapi lalat betina tidak memilikinya. d.Hanya mempunyai 8 kromosom saja, sehingga mudah menghitungnya. Delapan buah kromosom yang terdapat di dalam inti sel itu dibedakan atas: -Enam buah kromosom (atau tiga pasang) yang pada lalat betina maupun jantan bentuknya sama dan karena itu disebut autosom (kromosom tubuh), disingkat A. -Dua buah kromosom (atau 1 pasang) yang disebut kromosom kelamin (seks kromosom) sebab anggota dari sepasang kromosom ini tak sama bentuknya pada lalat betina dan jantan. Kromosom kelamin dibedakan atas: 1.Kromosom-X yang berbentuk batang lurus. Lalat betina memiliki 2 buah kromosom-X. 2.Kromosom-Y yang lebih pendek daripada kromosom-X dan ujungnya sedikit membengkok. Lalat jantan memiliki sebuah kromosom-X dan sebuah dan sebuah kromosom-Y. Lalat betina normal tidak memiliki kromosom-Y. Karena lalat betina memiliki 2 kromosom kelamin sejenis (yaitu 2 kromosom-X), maka lalat betina dikatakan bersifat homogametik. Lalat jantan bersifat heterogametik, karena memiliki kromosom-X dan kromosom-Y. Berhubung dengan itu formula kromosom untuk lalat Drosophila adalah: -Lalat betina = AAXX -Lalat jantan = AAXY Dalam keadaan normal, lalat betina membentuk satu mavcam sel telur haploid (AX). Lalat jantan membentuk 2 macam spermatozoa, yaitu yang membawa kromosom-X (AX) dan yang membawa kromosom-Y (AY). Apabila spermatozoa pembawa kromosom-X membuahi ovum (AX) terjadilah anak lalat betina (AAXX), sedangkan bila spermatozoa pembawa kromosom-Y membuahi ovum terjadilah anak lalat jantan (AAXY). Kadang-kadang di waktu meiosis selama pembentukan sel-sel kelamin, sepasang kromosom kelamin tidak memisah diri, melainkan tetap berkumpul. Peristiwa tidak memisahnya sepasang kromosom selama pembelahan sel dinamakan gagal memisah (“nondisjunction”) itu berlangsung selama oogenesis, maka terbentuklah 2 macam ovum, yaitu sebuah ovum yang memiliki dua kromosom-X dan sebuah ovum lainnya yang hanya mengandung autosom saja tanpa kromosom-X. Adanya nondisjunction ini tentu saja mengakibatkan terjadinya berbagai macam kelainan dalam keturunan, yaitu: a.Lalat betina super (AAXXX), yaitu apabila spermatozoa yang membawa kromosom-X membuahi sel telur yang mempunyai dua kromosom-X. Lalat ini tidak sempurna pertumbuhannya, sangat leamh dan hidup tidak lama. b.Lalat AAXXY, yaitu apabila spermatozoa pembawa kromosom-Y membuahi sel telur yang mempunyai 2 kromosom-X. Lalat ini betina subur, tak ada bedanya dengan lalat betina biasa. Berarti bahwa kromosom-Y pada Drosophila tidak memberi pengaruh pada seks. c.Lalat AAXO, yaitu apabila spermatozoa pembawa kromosom-X membuahi sel telur tanpa kromosom-X. Lalat ini jantan dan steril. Sebaliknya, manusia XO adalah perempuan steril. Tetapi tikus XO adalah betina fertil. Drosophila YO tidak dikenal, sebab bila spermatozoa pembawa kromosom-Y membuahi sel telur tanpa kromosom-X akan berakibat letal. Di samping itu, masih dikenal beberapa kelainan lainnya pada Drosophila, misalnya: a.Lalat ginandromorf, ialah lalat yang tubuhnya separoh bersifat betina dan separoh lainnya jantan, dengan batas yang tegas. Berhubung dengan itu lalat ini tidak dapat diberikan formula kromosomnya. Ginandromorf juga terjadi cacing sutra dan lebah. Terjadinya ginandromorfisme pada vertebrata sulit untuk dideteksi karena tergantung dari resiko dan perbedaan yang ditimbulkan karena faktor ginandromorfisme dan interaksi antar efek hormon seksual. b.Lalat interseks (AAAXX), yaitu lalat yang merupakan campuran antara lalat betina dan jantan, triploid (3n) untuk autosomnya dan memiliki 2 kromosom-X, steril. Lalat ini kini lazim disebut lalat interseks triploid setelah Bridges berhasil membuat berbagai macam drosophila tetraploid seperti betina tetraploid (AAAAXXXX), interseks tertraploid (AAAAXXX), jantan super tetraploid (AAAAX). c.Lalat jantan super (AAAXY) ialah lalat jantan triploid untuk autosomnya. Seperti halnya dengan lalat betina super maka pertumbuhannya tidak sempurna, steril, sangat lemah dan hidup tak lama. d.Lalat dengan kromosom-X melekat pada salah satu ujungnya (“attached-X chromosomes”). Lalat ini mempunyai fenotip seperti lalat betina normal, tetapi bila diperiksa secara mikroskopis maka inti selnya mengandung sepasang kromosom-X yang saling melekat pada salah satu ujungnya dan ditambah dengan adanya kromosom Y. Berhubung dengan itu lalat Drosophila dengan “attached-X chromosomes” mempunyai formula AAXXY. Teori Keseimbangan Tentang Seks Setelah mengetahui adanya berbagai macam kelainan kromosom yang berpengaruh pada fenotip lalat Drosophila, maka Bridges mengambil kesimpulan sebagai berikut: 1.Seks lalat Drosophila tidak semata-mata tergantung dari hadirnya kromosom-X dan kromosom-Y, melainkan lebih tepat kalau dikatakan ditentukan oleh indeks kelamin, yaitu perbandingan antara banyaknya kromosom-X terhadap benyaknya set/stel autosom (disingkat dengan X/A). Teori ini dikenal dengan nama teori keseimbangan tentang seks dari Bridges. Formula kromosom Indeks Kelamin X/A Seks AAXXX AAXX AAAXX AAXY AAAXY 3/2 = 1,50 2/2 = 1,00 2/3 = 0,67 ½ = 0,50 1/3 = 0,33 Betina super Betina Interseks Jantan Jantan super Dapat diketahui bahwa lalat betina mempunyai indeks kelamin 1, lalat jantan 0,5, antara kedua nilai ini adalah lalat interseks, kurang dari 0,5 adalah lalat jantan super, sedangkan lebih dari 1 betina super. 2.Gen-gen yang menentukan jantan rupa-rupanya dibawa oleh autosom. Sedangkan gen-gen yang menentukan betina dibawa oleh kromosom-X. 3.Kromosom-Y lebih banyak mengatur fertilisasi pada lalat jantan. Karena itu lalat AAXY adalah jantan yang dapat membentuk spermatozoa. Kromosom-Y tidak mempunyai pengaruh pada lalat AAXXY dan berdasarkan indeks kelaminnya 1,00, maka lalat ini betina. 4.Indeks kelamin (X/A) > 1,00 atau < 0,50 menghasilkan kelainan pada Drosophila (betina super dan jantan super) 5.Indeks kelamin < 1,00 tetapi > 0,50 menghasilkan lalat antara betina dan jantan (interseks). Heteropiknosis Seks Kromosom dan Vesikel Seks Selama proses meiosis, pasangan XY tertanam dalam vesikel seks pada kebanyakan mamalia. Vesikel ini muncul selama fase zygonema dan pakinema, yang pada saat itu kromosom XY tidak heteropiknotik. Pada akhir fase profase, XY yang bivalen menjadi heteropiknosis lagi. Sebab adanya vesikel seks pada seks kromosom tikus, mempengaruhi formasi nukleolus (misal: vesikel seks berisi nukleolar organizer). Pada kasus ini vesikel memiliki dua zona: (1) zone kromatin, berbentuk oval dan menempel pada membran nuklear dan (2) daerah memiliki RNA/zona nucleolar yang memiliki warna abu-abu. Kromatin ini tipis, terdiri atas kumparan DNA mikrofibril dan memiliki beberapa filamen. Zone nukleolar berisi RNA yang feulgen negatif. Pada titik tengah zona tersebut terdapat bagian yang padat di sekeliling tepinya. Selebihnya adalah struktur seperti spon terbuat dari granula kurang lebih sebesar 15 nm. Seks vesikel pada manusia tidak mengandung RNA dan zona nucleolar pun tidak ada. Sistem Neo-XY pada Determinasi Seks Selain penentuan jenis kelamin dengan kromosom XY, di beberapa spesies memiliki tipe determinasi seks menurut sistem neo-XY. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 16-5, sistem ini muncul dari patahan kromosom X, yang diikuti dengan fusi (penyatuan) fragmen utama ke sebuah autosom. Penyatuan ini membentuk kromosom neo-X. Pada meiosis, terbentuk pasangan autosom lain yang disebut kromosom neo-Y dan membentuk sel kelamin jantan. Terdapat bukti bahwa kromosom neo-Y berangsur-angsur menjadi heterokromatin. Kejadian ini dibuktikan dengan radioautografi dengan H-thymidin untuk melihat kromosom X, dan kromosom neo-Y bereplikasi pada periode sintesis. Diferensiasi Seks Meskipun determinasi seks paling pertama terbentuk pada fertilisasi embrio. Meskipun demikian, didapati bahwa kepastian karateristik kelamin memiliki mekanisme yang lebih kompleks. Faktor epigenik (misalnya: hormonal) sangat mungkin mengontrol determinasi genetik selama perkembangan, sehingga menuju perubahan fenotip kelamin. Kondisi biseksual juga ditemukan diantara hewan vertebrata. Contoh: amfibi jantan memiliki ovarium rudimenter (Bidder’organ) dan vestigial oviduct. Pada embrio manusia sampai minggu keenam, gonad dan saluran primordial urogenital identik antara laki-laki dan wanita. Pada tahap ini, gonad telah diinvasi oleh sel germinal XX atau XY. Gonad berdiferensiasi menjadi testis pada minggu ke-7, sedangkan gonad betina berdiferensiasi antara minggu ke-8 dan ke-9 dari perkembangannya di dalam kandungan. Faktor epigenetik yang penting pada masa diferensiasi adalah produksi androgen oleh sel somatik pada embrio gonad jantan, sedangkan pada betina/wanita produksinya sangat kurang. Pengaturan androgen kepada ibunya pada waktu ini mungkin diproduksi untuk diferensiasi genital menjadi jantan (feminnine psoudhermaphroditism). Diferensiasi gonad pada manusia laki-laki kemungkinan bergantung pada produksi hormon lokal berhubungan dengan kehadiran kromosom Y. Hormon ini mempercepat perkembangan testi, sedangkan pada wanita ketidakhadiran hormon menyebabkan perlambatan perkembangan ovarium. Seks Kromatin Tahun 1940, Barr dari University of Western Ontario, USA dalam peneylidikannya dapat menemukan adanya suatu badan kromatin di dalam sel-sel saraf kucing betina, tetapi tida pada kucing jantan. Penyelidikan itu dilanjutkan pada manusia dengan memeriksa sel-sel epitel tunika mukosa mulut (selaput lendir mulut) di bagian dalam dari pipi dan juga sel-sel darah putih (leukosit. Inti dari sel-sel selaput lendir mulut dari orang perempuan mengandung sebuah badan kromatin pula dan bentuknya bulat. Sementara orang laki-laki tidak memilikinya. Juga sel leukosit pada orang perempuan memperlihatkan adanya badan kromatin, tetapi berbentuk khas yaitu sebagai pemukul genderang, maka dalam bahasa inggris dinamakan “drumstick”. Oleh karena ada atau tidak adanya badan kromatin itu ada hubungannya dengan perbedaan jenis kelamin, maka badan kromatin itu disebut kromatin kelamin atau seks kromatin atau juga “Badan Barr”. Karena orang perempuan memiliki seks kromatin, maka dikatakan bersifat seks kromatin positif. Orang laki-laki dikatakan bersifat seks kromatin negatif. Hipotesis Lyon, muncul sebagai bentuk jawaban dari apa yang menyusun seks kromatin sesungguhnya. Lyon berhipotesis bahwa seks kromatin itu terdiri dari salah satu dari 2 buah kromosom-X yang terdapat di dalam inti sel tubuh wanita. Berhubung dengan itu apabila sebuah sel tidak mengalami mitosis, maka substansi dari satu kromosom-X dalam keadaan kurang, sehingga tidak tampak. Kromosom-X yang satunya tetap dalam keadaan kompak sehingga dapat menghisap zat warna banyak dan dapat dikenal sebagai seks kromatin. Dikatakan pula bahwa gen-gen di dalam kromosom-X yang substansinya berkurang adalah aktif memberikan pengaruh pada fenotip. Gen-gen yang terdapat dalam kromosom-X yang kompak yang membentuk seks kromatin adalah non aktif. Berdasarkan hipotes Lyon yang menyatakan seks kromatin adalah sebuah kromosom-X yang nonaktif, maka mudah dimengerti bahwa pada orang normal, banyaknya seks kromatin dalam sebuah sel adalah sama dengan jumlah kromosom-X dikurangi dengan satu. Jadi perempuan normal mempunyai dua kromosom-X, maka ia memiliki sebuah seks kromatin, sehingga bersifat seks kromatin positif. Sebaliknya laki-laki hanya memiliki sebuah kromosom-X saja, maka ia tidak mempunyai seks kromatin sehingga bersifat seks kromatin negatif. Dengan demikian, individu XO adalah wanita yang tidak mempunyai seks kromatin, maka manusia XXY adalah pria yang memiliki satu seks kromatin, XXXX adalah wanita dengan tiga seks kromatin. Fakta bahwa X yang non-aktif muncul sebagai penyakit pada manusia yang terpaut pada kromosom X. Penyakit ini disebut Lesch-Nyhan syndrom, adalah suatu kondisi tubuh yang mengalami defisiensi salah satu enzim untuk metabolisme purin (hipoxsanthine-guanine phosphoribosly transferase). Enzim ini memproduksi perlambatan mental dan meningkatkan level asam uric sebagai hasil mutasi kromosom-X yang resesif. Hubungan Seks Kromatin dengan Ratio Seks dan Kematian Tes seks kromatin juga dilakukan untuk mengetahui jumlah wanita terhadap pria (ratio seks) sejak konsepsi. Hasil penelitian berdasarkan tes seks kromatin menunjukkan bahwa lebih banyak terjadi konsepsi laki-laki dibandingkan dengan perempuan, tetapi lebih banyak fetus laki-laki yang mengalami abortus spontan. Contohnya: 106 laki-laki dilahirkan untuk 100 perempuan. Tetapi pada usia 20 tahun, rasio itu berkurang menjadi 100 laki-laki terhadap 100 perempuan, sedang pada usia 85 tahun ratio itu berubah menjadi 62 laki-laki terhadap 100 perempuan. Angka kematian yang lebih tinggi pada laki-laki dibandingkan dengan permpuan diduga disebabkan karena 2 buah kromosom-X pada wanita itu menyediakan lebih banyak keuntungan untuk bertahan dibandingkan dengan sebuah kromosom-X pada laki-laki. Rangkai Kelamin Gen rangkai kelamin dibawa oleh kromosom seks tetapi tidak telibat dalam penentuan jenis kelamin. Rangkai kelamin pada Drosophila menunjukkan ketika betina homozigot bermata merah (dominan) disilangkan dengan jantan bermata putih (resesif). Individu F1 yang dihasilkan adalah semuanya bermata merah, tetapi ketika persilangan terjadi antara betina bermata putih dan betina bermata merah dari generasi F1 ternyata anakannya adalah jantan yang bermata putih. Eksperimen tersebut menunjukkan bahwa gen mata merah dibawa oleh kromosom X, bukan oleh kromosom Y. Organisme dengan sistem determinasi seks XY, gen menunjukkan diferensial sekgem dari X dan Y. Gen tersebut bukanlah alel dan kromosomny nonhomolog. Mereka benar-benar terpaut dan tidak terjadi crossing over di dalamnya. Ada 3 jenis pautan seks yaitu: (1) gen yang terpaut pada kromosom-X Yaitu gen yang terlokalisasi pada X yang nonhomolog dan dan bukan alel Y. Pada manusia muncul sebagai daltonisme (buta warna merah-hijau) dan hemofilia yang terpaut pada kromosom-X. Sejumlah 8% dari laki-laki mengalami daltonisme, sedangkan pada wanita hanya ditemukan 0,5% dari jumlah wanita. Belakangan kedua kromosom X berubah pada lokus yang sama. Hemofilia (kegagalan pada pembekuan darah) diwariskan sebagai pautan seks yang resesif. Perempuan sangat jarang terkena hemofilia. Beberapa kasus yang terjadi adalah ayah yang hemofilia dan ibunya merupkan adalah karier hemofilia. Gen yang terpaut pada kromosom X juga bisa berupa keabnormalan pada manusia, yaitu: Ichthyosis, Myopia, Gower’s Muscular Athrophy, dan sebagainya. (2) gen yang terpaut pada kromosom-Y, Yaitu gen yang terlokalosasi pada Y yang nonhomolag dan bukan alel-Y. Gen-gen pada kromosom Y yang nonhomolog langsung diwariskan dari ayah ke putranya. Contoh, ichthyosis hystrix gravis dan penyakit lainnya ditemukan pada laki-laki. (3) gen yang terpaut pada kromosom XY, Yaitu gen yang terlokalisasi pada segmen kromosom yang homolog pada X dan Y (disebut juga pautan yang tidak lengkap). Gen-gen tersebut diwariskan sebagai gen-gen autosom. Mereka secara parsial terpaut pada seks. Terdapat beberapa variasi kelainan, diantaranya buta warna total dan gangguan kulit (xeroderma pigmentosum dan epidermolysis bullosa), retinitis pigmentosa, spastic paraplegia dan penyakit lain Sitogenetik Manusia Sitogenetik merupakan ilmu yang berkembang dari ilmu pengetahuan sitologi dan genetika. Ilmu ini mempelajari perilaku kromosom-kromosom selama mitosis dan meiosis, hubungan kromosom dengan transmisi dan rekomendasi dari gen-gen, dan mempelajari penyebab serta akibat perubahan struktur dan jumlah kromosom. Salah satu contoh tehnik yang dikembangkan adalah kultur cairan amniotik yang dipakai untuk diagnosis kromosom. Misalnya: untuk mengetahui analisis abnormalitas anak-anak yang baru lahir. Karyotipe Manusia Normal Pada orang normal, formula kromosom untuk wanita dan pria dapat dituliskan 46,XX untuk wanita dan 46,XY untuk pria. Gambar karyotipe pada manusia normal ditunjukkan pada gambar di bawah ini: Di samping itu, berdasarkan posisi sentomer makan kromosom dikelompokkan menjadi metasentris, submetasentris, dan akrosentris. Karateristik kromosom kariyotipe manusia ditunjukkan dalam tabel di bawah ini menuru Denver dan London Report. Denver Report London Report Description Golongan 1-3 Golongan 1-3 (A) Kromosom yang besar dengan sentromer yang berada di tengah-tengah: 1, 2 dan 3 biasanya bisa diidentifikasi secara morfoogi Golongan 4-5 Golongan 4-5 (B) Kromosom submetasentris yang besar Golongan 6-12 Golongan X. 6-12 (C) Kromoso submetasentris ukuran sedang Golongan 13-15 Golongan 13-14 (D) Kromosom akrosentris yang besar Golongan 16-18 Golongan 16-18 (E) No.16 adalah metasentris; no. 17-18 adalah kromosom submetasentris yang kecil Golongan 19-20 Golongan 19-20 (F) Kromosom metasentris kecil Golongan 21-22 Golongan 21-22 + Y (G) Kromosom akrosentris pendek (kromosom Y termasuk dalam golongan ini, tapi tidak memiliki satelit, ini ditentukan berdasarkan ukuran dan bisa juga dikenali secara morfologi) Kromosom seks Y X 1. Abnormalitas akibat perubahan jumlah kromosom 21-trisomy (mongolisme). Individu ini mengalami keterbelakangan mental, pendek, mempunya lipatan-lipatan mata menyerupai bangsa mongol, mempunyai jari-jari pendek gemuk, lidah yang membengkak dan sistem saraf yang tidak sempurna. Pada kondisi bayi terlahir kembar, hanya satu saja yang mengalami kelainan ini. Ditemukan bahwa mongoloid memiliki kromosom ekstra pada pasangan 21 berupa trisomik. Kelainan ini disebabkan oleh nondisjunction pada pasangan 21 ketika meiosis. Pada kasus lain ditemukan bahwa kromosom ekstra ini menempel pada autosom (mengalami translokasi), biasanya pada pasangan 22. Fenotip mongoloid sejak kelahiran dengan ciri-ciri: memiliki ciri-ciri seperti bulan dengan kemiringan yang nyata, jarak yang jauh antara kedua mata dan lipatan kulit (epichantus) pada bagian dalam dari mata. Hidungya pesek, telinganya tidak sempurna bentuknya, mulut selalu terbuka dan lidah yang mencuat keluar. Presentasinya adalah 0,1% pada kelahiran dan mongolisme karena translokasi terjadi 3 atau 4% saja dari kasus mongolisme. Analisis karyotipe dilakukan untuk mengetahui penyakit ini. Maka orang tua harus waspada karena penyakit ini semakin tinggi resiko terjadinya pada usia ibu yang hamil di atas 35 tahun. Di samping itu, bisa terjadi pada saudara dari anak-anak yang normal ataupun pada generasi selanjutnya dan tidak dapat ditentukan. 21-monosomi. Kehilangan salah satu kromosom pada pasangan 21 rupanya letal. Anak yang lahir dengan kondisi ini beberapa kasus memiliki ciri yang belawanan dengan mongolisme. Hidungnya menonjol, jarak antara kedua mata lebih pendek dari jarak normal, telinga yang besar dan kejang otot. 18-trisomi. Anak yang mengalami kelainan ini kecil dan lemah, kepala agak pipih di bagian lateral, lilitan/alur telinga tidak berkembang. Tangannya pendek dan menunjukkan perkembangan yang kecil dari tulang jari kedua, digital imprints (pengelihatan) lebih simpel. Anak ini mengalami keterbelakangan mental dan biasanya mati sebelum umur satu tahun. 18-monosomi. Ini merupakan sindrom berlawanan dengan terjadinya kehilangan pasangan kromosom. Telinganya memiliki banyak relief, jari panjang, pengelihatan kompleks dan kacau balau. 13-trisomi. Bentuk tubuh yang tidak sempurna dan keterbelakangan mental karateristiknya seperti Patau’s syndrome, yaitu terjadi trisomi pada kromosom ke-13. Kepala kecil dan matanya kecil bahkan tidak ada. Bibir sumbing, palatum yang terbelah dan seringkali bentuk otak tidak sempurna. Demikian juga dengan organ internalnya, sehingga dalam banyak kasus segera meninggal tidak lama setelah kelahiran. Meiosis disjunction diduga menjadi penyebab dari kelainan kromosomal ini. 2. Abnormalitas akibat perubahan struktur kromosom Abnormalitas ini berupa: a. Delesi (defisiensi) pada manusia ialah peristiwa hilangnya sebagian dari sebuah kromosom kerena kromosom itu patah. Potongan tersebut tidak memiliki sentromer. Delesi yang peling dikenal adalah Cri du Chat (“Cat Cry”). Frekuensinya masih 1:100.000 kelahiran. Tanda-tanda lain yang dapat dilihat penderita ialah kepala kecil (mikrosefalus), muka lebar, hidung seperti pelana, kedua mata berjauhan letaknya, kelopak mata mempunyai lipatan epikantus, memperlihatkan gangguan mental, IQ rendah (20-40). Penderita biasanya meninggal di waktu masih bayi atau diwaktu kanak-kanak. Penderita tidak mewariskan kromoson yang mengalami defisiensi itu kepada keturunannya. Akan tetapi kadang-kadang potongan dari autosom no.5 mengadakan translokasi dengan autosom no.15. b. Duplikasi adalah peristiwa suatu bagian dari sebuah kromosom memiliki gen-gen yang berulang. Duplikasi ini bersangkutan dengan translokasi dn duplikasi selalui disertai dengan terbentuknya kromosom defisiensi. Pasien yang memiliki duplikasi pada sebagian dari autosom no.6. Bayi itu cepat sekali sekali meninggal dunia sehingga belum sempat diperiksa mengenai fenotipnya. c. Inversi adalah peristiwa bahwa suatu bagian dari sebuh kromosom memiliki ukuran terbalik. Untuk terjadinya inversi, kromosom harus patah di dua tempat, yang kemudian dilanjutkan dengan menempelnya kembali bagian yang patah itu tetapi keadaan terbalik. d. Kromosom cincin (ring chromosome) ialah sebuah kromosom yang mengalami patah di dua tempat secara perisentris. Setelah bagian yang patah itu lepas, bagian kromosom itu melekuk membulat dan ujung-ujungnya yang luka itu saling melekat. Jika kromosom cincin muncul maka menyebabkan catat mental dan fisik. Kromosom cincin pernah dijumpai pada autosom no.5, 13,18 dan 21 atau 22. e. Hermafroditisme - Hermaproditisme sejati adalah keadaan bahwa suatu individu mempunyai jaringan testis maupun jaringan ovarium. Untuk menentukannya harus dilakukan pemeriksaan kromosom kelaminnya serta ada/tidaknya seks kromatin. Sebuah studi dari 108 kasus hermafroditismus sejadi didapatkan 59 individu 46,XX, 21individu 46,XY dan 28 individu mosaik (46,XX/46XY). Berdasarkan penemuan itu tentunya ada yang seks kromatin positif dan ada yang negatif. - Pseudohermafroditisme merupakan kondisi individu yang memiliki satu jaringan gonad yaitu testis atau ovarium, tetapi rudimenter (salah satu jaringan gonad tidak sempurna). 3. Kelainan kromosom seks Kondisi ini terjadi akibat kelebihan jumlah kromosom kelamin. Jenis kelainan kromosom kelamin dan frekuensi di tunjukkan pada tabel di bawah ini. Tabel berdasarkan populasi tahun 1980 di Amerika Serikat sebanyak 226,5 juta dangan rata-rata kelahiran 2,1 anak (data biro sensus Amerika menurut sensus tahun 1980)

BIOLOGI PERKEMBANGAN (CLEAVAGE)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pernahkah kalian memikirkan proses tumbuhnya bayi hingga dewasa? Dari bayi kita dapat tumbuh menjadi bentuk sekarang, hal ini disebabkan karena sel-sel di dalam tubuh kita terus-menerus memperbanyak diri melalui suatu proses pembelahan sel yang disebut cleavage. Pada organisme multiseluler, proses pembelahan tersebut biasanya dimulai dengan penyatuan dua heterogamet yaitu sperma dan sel telur dalam sebuah proses yang dikenal dengan istilah fertilisasi. Fertilisasi merupakan suatu proses kompleks yang melibatkan penetrasi lapisan-lapisan pelindung sel telur oleh sperma yang motil sampai terjadi penyatuan dua pronuklei (masing-masing nucleus gamet disebut pronukleus) untuk menghasilkan nucleus tunggal yang diploid. Secara sederhana fertilisasi ini merupakan penggabungan dari sel telur dan sperma sehingga menghasilkan telur yang telah difertilisasi atau dibuahi (zigot). Kehidupan organisme multiseluler ini dalam suatu generasi baru dimulai dari zigot yang melakukan pembelahan secara mitosis. Setelah fertilisasi sel akan langsung mengalami pembelahan ganda dari yang semula satu sel menjadi dua, lalu menjadi empat, delapan dan seterusnya. Pembelahan itu berlangsung di sepanjang saluran tuba fallopi, sambil berjalan menuju uterus. Sungguh suatu keajaiban mengingat manusia yang berasal dari satu sel telur yang kemudian dibuahi oleh sperma dan merupakan hal yang mustahil apabila suatu zigot dapat tumbuh menjadi individu multiseluler tanpa adanya pembelahan sel. Organisme multiseluler tumbuh karena adanya kenaikan jumlah sel melalui pembelahan sel, juga menghasilkan sel-sel baru yang berfungsi mengganti sel-sel yang mati atau rusak. Frekuensi pembelahan sel bervariasi pada setiap organisme, contohnya bakteri kolera akan membelah setiap 20 menit, sementara sel-sel pada manusia membutuhkan waktu sekitar 18-22 jam untuk membelah. Pembelahan sel juga penting untuk reproduksi suatu organisme. Dalam proses pembelahan tersebut, bahan genetis berupa kromosom selalu diwariskan kepada anak. Lain halnya dengan organism uniseluler. Pada organisme bersel satu (uniseluler), seperti bakteri dan protozoa, proses pembelahan sel merupakan salah satu cara untuk berkembang biak. Pada makhluk hidup bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel mengakibatkan bertambahnya sel-sel tubuh. Oleh karena itu, terjadilah proses pertumbuhan pada makhluk hidup baik dalam hal ukuran, bentuk, perlengkapan fisiologis dan pola prilakunya. Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan termasuk manusia dapat dibedakan menjadi dua fase utama, yaitu pertumbuhan dan perkembangan embrionik serta pertumbuhan dan perkembangan pasca embrionik. Pertumbuhan dan perkembangan embrionik adalah fase pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup selama masa embrio yang diawali dengan peristiwa fertilisasi sampai dengan terbentuknya janin di dalam tubuh induk betina. Sedangkan Pertumbuhan dan perkembangan pasca embrionik adalah pertumbuhan dan perkembangan setelah masa embrio. Pada masa ini pertumbuhan dan perkembangan yang terjadi terutama penyempurnaan alat-alat reproduksi (alat-alat kelamin), dan biasanya pula hanya terjadi peningkatan ukuran bagian-bagian tubuh. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apakah yang dimaksud dengan zigot, dan peranannya dalam cleavage? 2. Apakah yang dimaksud dengan pembelahan sel (cleavage)? 3. Apakah ciri-ciri dari pembelahan sel (cleavage)? 4. Apakah yang mempengaruhi pola pembelahan sel (cleavage)? 5. Bagaimanakah variasi pola pembelahan sel (cleavage)? 6. Bagaimanakah bentuk atau macam-macam pembelahan sel (cleavage)? 7. Bagaimanakah cleavage terjadi pada manusia? 8. Bagaimanakah cleavage terjadi pada hewan? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada makalah ini cukup dibatasi dengan rumusan-rumusan masalah yang telah di buat. 1.4 Tujuan 1. Untuk mengetahui arti zigot dan peranannya dalam cleavage. 2. Untuk mengetahui pengertian cleavage 3. Untuk mengetahui ciri-ciri cleavage 4. Untuk mengetahui factor yang mempengaruhi pola cleavage 5. Untuk mengetahui variasi pola cleavage 6. Untuk mengetahui macam-macam cleavage 7. Untuk mengetahui cleavge pada manusia 8. Untuk mengetahui cleavage pada hewan BAB II PEMBAHASAN Cleavage Penghasil Organisme Multiseluler 2.1 Zigot dan Peranannya dalam Cleavage Zigot adalah hasil dari fertilisasi ovum dengan spermatozoa dan bersipat diploid. Di dalam zigot terdapat satu set kromosom, karena pada waktu fertilisasi sel sperma membawa setengah informasi genetic dari ayah dan setengan dari ibu yang sama-sama bersipat haploid (n+n=2n). Zigot memiliki 2 kutub yaitu kutub animal dan kutub vegetal. Animal pole, sel-sel yang terdapat di dalamnya disebut mikromer dan banyak mengandung sitoplasma. Vegetal pole, sel-sel yang terdapat di dalamnya disebut makromer dan banyak mengandung yolk yang berfungsi sebagai sumber makanan bagi sel-sel yang sedang membelah. Peranan zigot dalam pembelahan sangatlah penting karena zigot adalah bahan dasar yang menyebabkan pembelahan itu terjadi, sehingga organism multiseluler ini bisa terbentuk. Gambar 2.1: Zigot 2.2 Pengertian Cleavage Cleavage merupakan proses pembelahan sel paling awal dan teratur setelah fertilisasi selesai yang dialami oleh sel tunggal zigotik menuju proses kedewasaan. Cleavage ini menciptakan embrio multiseluler atau blastula dari zigot. Pembelahan atau cleavage juga disebut segmentasi dan proses pembelahannya diaktivasi oleh enzim MPF, dengan pembelahan tersebut zigot yang mulanya uniseluler berubah menjadi multiseluler. Gambar 2.2: Serangkaian pembelahan sel secara mitosis yang mengubah zigot (unisel) menjadi blastomer (multisel) 2.3 Ciri-ciri Cleavage Menurut Balinsky, pembelahan sel memilki beberapa ciri diantaranya: a. Zigot ditransformasi melalui serangkaian pembelahan mitosis dari keadaan uniseluler ke multiseluler. b. Ukuran embrio tidak membesar selama periode perkembangn ini. c. Zigot hanya dibagi-bagi menjadi banyak sel yang berukuran kecil yang disebut blastomere. d. Bentuk umum embrio tidak bertambah kecuali terbentuknya rongga blastocoels pada stadium blastula. 2.4 Faktor yang Mempengaruhi Pola Pembelahan Sel (Cleavage) Faktor-faktor yang mempengaruhi pola pembelahan sel diantaranya: 1. Jumlah dan distribusi yolk, yolk akan mempengaruhi polaritas pada zigot yang mengakibatkan pembelahan menjadi tidak sempurna. Sel telur yang mengandung kuning telur yang banyak dan persebarannya tidak merata akan menyebabkan terhalangnya pembelahan sel. Contohnya pada sel telur burung yang memiliki kuning telur yang berlimpah, maka pembelahan selnya hanya terjadi pada satu kutub yaitu animal pole, akibatnya blastomere yang dihasilkan ukurannya tidak seragam dan akan berdampak pada letak blastocoels dari spesies hewan tersebut. 2. Adanya sitoplasma (ribosom dan sentriol), yang sangat berpengaruh terhadap pembelahan sel. Pada beberapa zigot hewan-hewan multiseluler sitoplasma juga terdapat pada satu kutub zigot (animal pole), sehingga pembelahan sel pada kutub ini berjalan lebih cepat jika dibandingkan dengan kutub yang lain (vegetal pole). 2.5 Variasi Pola Pembelahan Detail pembelahan bervariasi antara spesies. Perbedaan dimulai dengan pembagian pertama yang menentukan apakah dua sel hasil pembelahan pertama akan merata atau tidak dalam ukuran dan jenis bagian sitoplasma sel yang akan diterimanya. Terdapat dua kerabat hewan utama yaitu protostoma dan deuterostoma, keduanya berbeda dalam pola pembelahan. Kebanyakan invertebrate bilateral ialah protostoma yang mengalami pembelahan spiral. Echinodermata dan semua vertebrata adalah termasuk deuterostoma dan mengalami pembelahan radial. Mamalia memiliki pola pembelahan yang berbeda yang disebut pembelahan rotasional. Pembelahan pertama membagi zigot sepanjang garis yang terbentang dari atas ke bawah, kemudian satu sel membelah dengan cara yang sama dan sel yang lain membelah menjadi setengah di ekuator sel. 2.6 Macam-macam Pembelahan Sel a. Holoblastik cleavage , pembelahan sel besipat sempurna karena pembelahan mengenai seluruh daerah zigot disebabkan jumlah kuning telur yang sedikit dan tersebar secara merata sehingga sel membelah menjadi blastomere yang ukurannya seragam. Sel membelah menjadi 2 sama besar dan berakhir menjadi blastomere yang terdiri dari 32 sel, contohnya pada bintang laut. Tahap pembelahan pertama lewat bidang meridian sampai terbentuk 4 sel sama besar, kemudian melewati bidang latitudal membentuk 8 sel, 4 sel bagian atas disebut mikromer dan 4 sel bagian bawah disebut makromer, begitu sterusnya sampai terbentuk gumpalan sel membesar dan terdiri dari 70 sel diakhir pembelahan ke delapan yang disebut morula dengan bagian dalam tak berongga. Pembelahan holoblastik umumnya terjadi pada hewan-hewan yang sel-sel telurnya mengandung kuning telur yang relative sedikit sehingga balstocoel terletak di bagian sentral dan alur pembelahannya melewati semua jalan melalui sel-sel. b. Meroblastic cleavage, pembelahan sel yang bersipat tidak sempurna karena ada pengaruh dari kuning telur. Pembelahannya terjadi pada sebagian kutub zigot yaitu pada kutub animal yang banyak mengandung sitoplasma dan nucleus. Contohnya pada sel telur burung, kuning telur paling berlimpah dan memilki efek menonjol pada penyibakan telur burung, reptile-reptil yang lain dan berbagai jenis ikan . Pada spesies-spesies ini volume kuning telur sangat besar sehingga alur-alur pembelahan tidak dapat melewatinya. Dan hanya wilayah yang tidak memiliki kuning telur yang mengalami pembelahan. Pembelahan tak sempurna dari telur yang kaya akan kuning telur ini dikenal dengan meroblastik. Tahap pembelahan pertama lewat bidang latitudinal yang membagi sel menjadi 2 bagian, tahapan kedua lewat bidang meridian namun hanya terjadi pada micrometer sehingga terbentuk tingkat 3 sel , 4 sel, 5 sel sampai 8 sel sampai akhirnya terbentuk blastomere yang terdiri dari 70 sel berupa gumpalan tak berongga yang disebut morula. 2.7 Cleavage pada Manusia Mahluk hidup seperti tumbuhan, hewan, dan manusia merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia misalnya tersusun atas banyak sel, namun demikian seluruh tubuh semua organism berasal dari hasil pembelahan satu sel. Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan yang membangun organ dan kemudian system organ yang membentuk tubuh organism tersebut. Pertumbuhan manusia mulai dari dalam kandungan seorang ibu sampai dilahirkan ke dunia dan berkembang menjadi individu dewasa itu hanya berasal dari sel telur yang sudah dibuahi yang disebut zigot. Merupakan hal yang mustahil apabila suatu zigot dapat tumbuh menjadi individu multiseluler tanpa adanya proses pembelahan sel (cleavage). Cleavage pada manusia diawali dengan adanya proses fertilisasi yaitu penembusan ovum oleh spermatozoa yang mengakibatkan penyatuan nucleus sperma dengan nucleus ovum untuk menghasilkan zigot. Segera setelah fertilisasi selesai pembelahan sel secara berulang-ulang terjadi pada zigot yang dikenal dengan tahap pembelahan sel. Cleavage ini terjadi melalui serangkaian pembelahan mitosis. Pembelahan sel secara mitosis meliputi sejumlah tahapan tertentu. Sebenarnya pembelahan mitosis hanyalah sebagian kecil dari siklus sel. Siklus sel terdiri dari fase pembelahan mitosis dan fase pertumbuhan yang disebut interfase. Interfase merupakan bagian terbesar dari siklus sel. Interfase terdiri dari 3 sub fase yaitu fase G1, S, dan G2. Gambar 2.3: Siklus sel dalam pengaturan proses pembelahan Cell cycles of somatic cells and early blastomeres. (A) The simple biphasic cell cycle of the early amphibian blastomeres has only two states, S and M. Cyclin synthesis allows progression to M (mitosis), while cyclin degradation allows cells to pass into S (synthesis) phase. (B) Cell cycle of a typical somatic cell. Mitosis (M) is followed by an “interphase”stage. This latter period is subdivided into G1, S (synthesis), and G2 phases. Cells that are differentiating are usually taken “out” of the cell cycle and are in an extended G1 phase called G0. The cyclins and their respective kinases responsible for the progression through the cell cycle are shown at their point of cell cycle regulation. (B after Nigg 1995.) Zigot pada tahapan pembelahan ini hanya mengalami fase S (sintesis DNA), pada fase ini sel melakukan sintesis materi genetic. Materi genetic adalah bahan-bahan yang akan diwariskan kepada keturunannya yaitu DNA. Cleavage sering kali melewatkan fase G1 dan G2 hal ini disebabkan karena tidak adanya proses sintesis protein selama pembelahan terjadi akibatnya embrio tidak mengalami pembesaran akan tetapi inti dari pembelahan ini hanya membagi-bagi zigot menjadi banyak sel yang lebih kecil yang disebut blastomere. Dari satu sel menjadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan, dan seterusnya yang berlangsung sangat cepat dan akan menghasilkan sel anakan yang tetap terkumpul menjadi satu kesatuan menyerupai buah anggur yang disebut morula. Gambar 2.4: Proses cleavage Dalam pertumbuhan selanjutnya morula menjadi blastula. Blastula adalah bentuk lanjutan dari morula yang terus mengalami pembelahan. Blastula di tandai dengan adanya perubahan sel dengan mengadakan pelekukan yang tidak beraturan. Pada blastula terdapat cairan sel yang disebut blastocoel. Gambar 2.5: Blastocoel pada stadium blastula Selanjutnya blastula ini akan bergerak ke bagian rahim dan sampainya di rahim zigot yang aktif membelah akan menembus lapisan lendir rahim dengan menggunakan enzim. Proses penembusan rahim ini berlangsung 4-5 hari kemudian blastula akan tertanam pada dinding rahim yang disebut dengan implantasi. Embrio multiseluler yang dikenal dengan blastula ini mengakhiri proses cleavage untuk selanjutnya berlanjut ke tahapan kedua dari pertumbuhan dan perkembangan embrio yaitu pada fase gastrulasi dan organogenesis. Berikut adalah gambar 2.6 yang memperlihatkan tahapan pembelahan sel dari tahap pembelahan pertama sampai terbentuk blastula dan bagian-bagiannya. 1.Tahap pembelahan 2 sel hingga 32 sel 2. Tahap morula akhir 3. Fase awal blastula 4. Pembentukan rongga blastocoel 5. Blastula dan bagian-bagiannya 2.8 Cleavage pada Hewan Pada dasarnya proses pembelahan sel (cleavage) pada hewan-hewan multiseluler dan manusia adalah sama karena selalu diawali proses fertilisasi yang kemudian menghasilkan sel tunggal zigotik. Zigot yang bersipat uniseluler ini kemudian melakukan pembelahan mitosis berulang-ulang sehingga menghasilkan sel yang banyak dan berukuran kecil. Sebagai contoh yaitu tahapan pembelahan pada hewan vertebrata khususnya katak dimulai dari hewan betina yang melepaskan sel telur ke air dan hewan jantan melepaskan sperma ke sekitarnya. Fertilisasi bersipat eksternal kemudian zigot yang terbentuk mengalami pembelahan mitosis berulang membentuk blastula yang mengandung ribuan sel. Cleavage pada hewan-hewan multiseluler mengalami perbedaan pada pola pembelahan selnya. Detail pembelahan bervariasi antara spesies ini dimulai pada pembelahan pertama yang menetukan apakah dua sel pertama pembelahannya merata atau tidak dalam hal ukuran dan jenis bagian sitoplasma sel yang akan diterimanya. Pola pembelahan sel yang tidak merata ini disebabkan karena adanya kuning telur yang tersimpan dalam sel telur. Ketika terdapat sedikit kuning telur maka pembelahannya sempurna sedangkan pada hewan yang kuning telurnya melimpah maka pembelahannya menjadi tidak sempurna. a. Pola pembelahan sel pada sel telur dan zigot bulu babi memiliki polaritas yang jelas yang dimantapkan saat sel telur berkembang di dalam tubuh induk betina selama oogenesis. Proses pembelahan pada organism semacam itu bidang-bidang pembelahannya mengikuti pola spesifik yang relative terhadap kutub-kutub zigot. Telur bulu babi ini memiliki yolk dengan konsentrasi sedikit sehingga pembelahannya termasuk dalam pembelahan yang sempurna artinya semua blastomere yang dihasilkan ukurannya mirip. b. Pola pembelahan pada katak dan amphibi juga mengalami pembelahan sempurna, tetapi prosesnya lebih lambat di kutub vegetal yang kaya kuning telur daripada di kutub animal akibatnya sel bervariasi sedikit dalam ukurannya. c. Pola pembelahan sel pada reptilian, burung, dan beberapa jenis ikan tidak sempurna karena banyak mengandung kuning telur sehingga pemotongan sangat lambat atau terblokade seluruhnya kecuali di daerah lempeng kecil yang mengandung paling sedikit kuning telur. Pada akhirnya walaupun pola pembelahan pada berbagai hewan bervariasi, secara kolektif sel yang dihasilkan melalui pembelahan ini menyusun blastula. Blastula yang terbentuk strukturnya bervariasi menurut pola pembelahan spesies. Pada bulu babi laut pembelahan sempurna menghasilkan blastula berupa sel berbentuk bola yang berlubang di bagian tengah. Pada hewan dengan telur yang kaya kuning telur seperti burung dan banyak ikan blastulanya berbentuk lempeng yang disebut blastodis. Blastula mamalia ialah blastosis dengan sel terluar yang menyekresikan cairan ke rongga bola dan sel lain terkumpul dalam massa terhadap dinding rongga. Sel bagian dalam kemudian akan berkembang menjadi embrio. Gambar 2.7: Bidang pembelahan pada embrio berbagai macam hewan BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Berdasarkan isi dari makalah ini yang membahas mengenai cleavage penghasil organisme multiseluler dapat kita ketahui bahwa setiap organism multiseluler termasuk hewan, tumbuhan, dan manusia berasal dari satu sel telur yang terbuahi (zigot) yang kemudian mengalami tahapan pembelahan dengan serangkaian pembelahan mitosis sampai terbentuk kumpulan-kumpulan sel yang nantinya akan terus mengalami pembelahan dengan tahapan-tahapan yang lebih kompleks sampai menemukan masa fetus . Pada organism multiseluler, pembelahan sel mengakibatkan bertambahnya sel-sel tubuh, oleh karena itu terjadilah proses pertumbuhan pada mahluk hidup. 3.2 Saran Tiada kata sempurna untuk semua yang ada didunia, begitu juga dengan makalah ini. Oleh karena itu bagi pihak – pihak terkait kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang sipatnya membangun guna perbaikan. Mohon dimaklumi. DAFTAR PUSTAKA Gilbert S. F. 1991.Developmental Biology. Third Edition. Sinauer Associates, Inc.Publishers. Sunderland, Massachusetts Campbell. dkk. 2004. Biologi Edisi 5. Jakarta: Erlangga. Cecie, Star. dkk. 2013. Biologi Edisi 12. Jakarta: Salemba Teknika. Fried, George. dkk.1999. Schaum’s Outlains of Theory and Problems of Biology Second Edition. McGrow-Hill Companies.