PENGAMATAN KARIOTIPE, BARR BODY, DAN DRUMSTICK

Weldeyer (1888) mengemukakan bahwa istilah kromosom berasal dari kata latin yaitu “kroma” yang artinya warna dan “soma” yang artinya badan, alasannya karena badan atau yang dimaksud dengan kromosom dapat menyerap zat warna bila preparat kromosom diberi warna. Dalam aktivitas pembelahan, kromosom adalah kromatin yang memendek dan menebal. Lalu, pada tahap selanjutnya kromosom yang mengganda disebut kromatid (Yatim, 2003). Kromosom dapat mengalami mutasi, yaitu perubahan yang terjadi pada pasangan basa yang terdapat di dalam DNA, dan menyebabkan non-functional protein diproduksi (Campbell, dkk. 2000: 396). Kelainan genetik juga disebabkan karena perubahan susunan DNA dan produksi non-functional protein (National Human Genome Research Institute 2012: 1). Pengamatan kariotipe, Barr body, dan Drumstick dilakukan untuk mengetahui tata cara penyusunan kromosom menjadi kariotipe, mengetahui perbedaan kromosom normal dan kromosom abnormal, serta untuk memahami tentang Barr body dan Drumstick.

Kromosom merupakan struktur yang mengandung materi genetik yang terdapat dalam sel yang hidup. Pada spesies eukariot, kebanyakan memiliki kromosom diploid, dimana setiap kromosomnya berpasangan. Setiap kromosom yang berpasangan tersebut disebut homolog. Susunan kromosom terdiri dari sepasang sister chromatids yang terikat dengan sentromer. Dalam sentromer terdapat protein yang terikat pada sentromer yang disebut kinetokor (Brooker. 2012: 24). Molekul DNA yang terdapat dalam kromosom eukariotik, terbentang di antara ujung telomer. Telomer merupakan bagian ujung kromosom yang berfungsi sebagai pelindung kromosom dan memiliki fungsi dalam penyempurnaan replikasi terakhir kromosom (Pollard dkk. 2008: 193-194). Kromosom memiliki dua jenis lengan, yaitu lengan panjang (dinotasikan dengan q) dan lengan pendek (dinotasikan dengan q).

Jenis kromosom dapat dikelompokkan berdasarkan lokasi sentromernya, yaitu kromosom telosentrik, akrosentrik, submetasentrik, dan metasentrik. Lokasi sentromer pada kromosom telosentrik berada di salah satu ujung kromatid. Lokasi sentromer pada kromosom akrosentrik berada di dekat ujung kromatid dan membagi kromatid menjadi dua bagian yang tidak sama panjang. Lokasi sentromer pada kromosom submetasentrik berada sedikit jauh dari bagian tengah kromatid dan membagi kromatid menjadi dua bagian, yaitu lengan panjang (q arm) dan lengan pendek (p arm). Lokasi sentromer pada kromosom metasentrik berada di bagian tengah kromatid dan membagi kromatid menjadi dua bagian yang kurang lebih sama panjang (Brooker. 2012: 156).

Kariotipe merupakan peta susunan dari seluruh kromosom yang terdapat dalam suatu sel (Brooker. 2012: 156). Kariotipe dapat diamati berdasarkan bentuk kromosom, warna kromosom, letak sentromer, dan warna gelap atau terang pola pita pada kromosom. Pada saat membuat kariotipe, dapat menggunakan pewarnaan agar perbedaan bentuk pada kromosom dapat terlihat dan lebih mudah untuk diamati (Solomon dkk. 2008: 347-348). Terdapat aturan dalam pengelompokkan kromosom saat membuat kariotipe. Urutan pasangan kromosom disusun dari 1 sampai 22. Pasangan kromosom yang diletakkan terakhir pada urutan ke-23 adalah kromosom seks. Kromosom juga dapat dikelompokkan berdasarkan letak sentromernya. Kelompok A terdiri dari kromosom urutan ke-1 sampai ke-3, memiliki ukuran lengan paling panjang dan termasuk kromosom metasentrik, karena sentromernya berada di bagian tengah kromatid. Kelompok B terdiri dari kromosom urutan ke-4 sampai ke-5, termasuk kromosom submetasentrik, karena sentromernya berada sedikit jauh dari bagian tengah kromatid dan membagi kromatid menjadi dua bagian yaitu lengan panjang (q arm) dan lengan pendek (p arm). Kelompok C terdiri dari kromosom urutan ke-6 sampai ke-12 dan kromosom kelamin X, termasuk kromosom metasentrik atau submetasentrik dan berukuran sedang. Kelompok D terdiri dari kromosom urutan ke-13 sampai ke-15, termasuk kromosom akrosentrik, karena sentromernya berada di dekat ujung kromatid. Kelompok E terdiri dari kromosom urutan ke-16 sampai ke-18, termasuk kromosom submetasentrik atau metasentrik, serta memiliki ukuran yang lebih pendek dari kelompok D. Kelompok F terdiri dari kromosom urutan ke-19 dan ke-20, termasuk kromosom metasentrik dan memiliki ukuran lengan kromosom yang pendek. Kelompok G terdiri dari urutan kromosom ke-21 sampai ke-22 dan juga kromosom kelamin Y, termasuk kromosom akrosentrik dan merupakan kromosom dengan lengan kromosom yang paling pendek (Narins. 2005: 711).

Tata cara nomenklatur kariotipe manusia adalah sebagai berikut, penulisan dimulai dari sebelah kiri ke kanan tanpa menggunakan spasi. Setiap notasi dipisahkan dengan tanda koma. Kariotipe dimulai dengan jumlah kromosom yang terdapat di dalam sel dan dilanjutkan dengan notasi kromosom seks. Contoh, rumus untuk pria normal “46,XY” dan untuk wanita normal “46,XX”.

Penambahan jumlah kromosom diberi tanda “+” sebelum penulisan jumlah kromosom. Pengurangan jumlah kromosom diberi tanda “-“ sebelum penulisan jumlah kromosom. Contoh, rumus untuk pria dengan trisomi pada kromosom nomor 18 adalah 47,XY,+18. Lalu contoh yang kedua, rumus untuk wanita dengan monosomi pada kromosom nomor 22 adalah 45,XX,-22 (Tseng. 1995: 38-39).

Berdasarkan International System on Cytogenetic Nomenclature (ISCN), aturan dalam penulisan kariotipe memiliki urutan tersendiri, yaitu angka total dari kromosom, diikuti dengan tanda koma dan dilanjutkan dengan kromosom seks. Penulisan kariotipe standar ISCN terhadap kromosom yang terdapat abnormalitas juga memiliki beberapa aturan. Contoh, seorang pria pengidap down syndrome yang mengalami penambahan kromosom pada urutan ke-21, ditulis dengan 47,XY,+21. (Narins. 2005: 712). Manusia normal memiliki 44 buah kromosom autosomal dan dua buah kromosom seks.

Nomenklatur kromosom manusia dapat ditulis berdasarkan urutan, yaitu jumlah satu set kromosom, dilanjutkan kromosom seks, kemudian kelainan yang terjadi pada kromosom. Contoh, seorang wanita mengalami delesi pada lengan pendek kromosom urutan ke-5, dapat dituliskan 45,XX,5p- (Isselbacher, dkk. 1999: 415). Kromosom akan berpasang-pasangan dan membentuk pasangan kromosom homolog, dan setiap pasangan kromosom memiliki ukuran dan lokasi sentromer yang sama. Contoh penulisan kariotipe pada manusia yang memiliki 46 kromosom adalah 22AA (autosom) + XX (genosom) untuk wanita dan 22AA (autosom) + XY (genosom) untuk laki-laki (Pai, 1982).

Urutan nomenklatur kromosom adalah sebagai berikut: pertama, jumlah kromosom, contohnya 45, 46, 47. Kedua, tipe kromosom seks, contohnya XX, XY, XO, XXY. Ketiga, tipe abnormalitas, contohnya del(5p) yang artinya terjadi delesi pada lengan pendek kromosom urutan ke-5 (Clarke, 1996).

Mutasi kromosom merupakan perubahan yang terjadi pada kromosom, perubahan tersebut menyebabkan susunan basa nitrogen pada kromosom berubah. Mutasi kromosom dapat disebabkan karena faktor dari luar seperti radiasi maupun faktor dari dalam seperti keturunan dari parentalnya (Don R. & Timothy L. M. 2004: 237). Mutasi kromosom dapat menyebabkan abnormalitas pada kromosom, dan dapat dibedakan berdasarkan jumlah dan struktur kromosom. Abnormalitas pada kromosom berdasarkan jumlah dapat dibedakan menjadi aneuploidi atau monosomi, trisomi, dan polipoidi. Aneuploidi atau monosomi merupakan suatu kondisi dimana kromosom hanya memiliki satu bagian kromosom (2n-1). Trisomi merupakan suatu kondisi dimana kromosom memiliki tiga buah kromosom (2n+1). Terjadinya aneuploidi dan trisomi dapat disebabkan karena kromosom gagal berpisah saat meiosis. Poliploidi merupakan suatu kondisi dimana jumlah kromosom lebih dari dua set kromosom (3n atau 4n) dan biasanya terjadi pada kingdom plantae. Abnormalitas pada kromosom berdasarkan struktur dapat dibedakan menjadi delesi, duplikasi, insersi, dan translokasi. Delesi merupakan suatu kondisi dimana hilangnya segmen kromosom. Duplikasi merupakan suatu kondisi dimana terjadinya penggandaan segmen kromosom. Inversi merupakan suatu kondisi dimana terjadinya perpindahan segmen kromosom atau terjadinya perubahan urutan segmen kromosom menjadi urutan yang terbalik. Translokasi merupakan suatu kondisi dimana terjadinya perpindahan segmen kromosom ke kromosom non-homolog (Campbell dkk. 2011: 297-298).

Abnormalitas kromosom dapat menyebabkan beberapa sindrom pada manusia, seperti Sindrom Down, Sindrom Turner, Sindrom Klinefelter, dan Sindrom Cri Du Chat. Sindrom Down dapat terjadi karena adanya penambahan satu buah kromosom pada urutan kromosom ke-21, sehingga total jumlah kromosom menjadi 47. Ciri-ciri yang dimiliki oleh pengidap Sindrom Down antara lain memiliki ciri wajah yang khas yaitu struktur wajah lebih datar, jarak antara mata lebar dan mata miring ke atas, kepala yang lebih kecil, mulut yang selalu terbuka; leher dan tubuh yang pendek; jari yang pendek dan memiliki lipatan tunggal di telapak tangan; rentan terhadap penyakit gagal jantung, leukemia, alzheimer (Campbell dkk. 2008: 323). Sindrom Turner dapat terjadi karena adanya gamet O yang terdifusi dengan gamet Y, sehingga menghasilkan zigot OY dan dapat dipastikan mati karena tanpa adanya gamet X manusia tidak dapat hidup. Jika yang terdifusi dengan gamet O adalah gamet X dan membentuk gamet OX, maka organsime tidak akan mati, tetapi akan lahir dengan gangguan pada mental dan tidak fertil. Ciri-ciri yang dimiliki oleh pengidap Sindrom Turner antara lain memiliki tubuh yang jangkung; intelegensi yang rendah; bagian payudara yang tidak berkembang; memiliki leher yang pendek dan seperti sayap (Mason dkk. 2014: 251). Sindrom Klinefelter dapat terjadi karena adanya penambahan jumlah kromosom X pada pria. Ciri-ciri yang dimiliki oleh pengidap Sindrom Klinefelter antara lain memiliki bagian payudara yang berkembang; lengan dan kaki lebih panjang; suara tinggi seperti wanita; testis dan penis kecil; adanya peningkatan lemak perut (Suryo, 2003).

Sindrom Cri Du Chat dapat terjadi karena adanya delesi pada kromosom urutan ke-5. Ciri-ciri yang dimiliki oleh pengidap Sindrom Cri Du Chat antara lain memiliki bentuk wajah yang unik dan kepala yang kecil; saat bayi memiliki suara tangisan yang mirip dengan suara anak kucing; memiliki mental yang terbelakang atau perilaku yung abnormal; mengalami hambatan dalam masa pertumbuhan (Campbell dkk. 2008: 323-324).

Inaktivasi kromosom X dilakukan untuk memastikan suatu individu memiliki kestabilan pada jumlah produk gen (protein), karena jika konsentrasi produk gen tidak stabil, maka akan berpengaruh pada pertumbuhan dan perkembangan, oleh karena itu inaktivasi kromosom X merupakan mekanisme tubuh yang sangat penting (Pierce, 2002: 90). Suatu organisme betina memiliki dua kromosom X, sedangkan pada jantan memiliki satu kromosom X. Dosage compensation adalah suatu sistem dimana salah satu kromosom X pada betina akan diinaktivasi (Solomon, dkk. 2008: 251). Dosage compensation merupakan sistem untuk menyeimbangkan jumlah kromosom dan berlaku pada kromosom X yang terinaktivasi secara acak yang dimiliki wanita, dengan tujuan untuk mengantisipasi kromosom X pada wanita menjadi dua kali lebih banyak daripada pria, karena kromosom X yang terdapat pada wanita berjumlah dua, sedangkan kromosom X yang terdapat pada pria hanya satu, sehingga salah satu kromosom X akan terinaktivasi (Genetic Home Reference: 2015). Sex chromatin yang merupakan penentu jenis kelamin yang hanya terdapat pada wanita akan terbentuk setelah kromosom X diinaktivasi. Sex chromatin dapat ditemukan pada sel darah putih manusia dan bagian sel epitel tunika mukosa mulut (Campbell dkk. 2008: 315).

Lyon mengungkapkan bahwa kromatin seks memiliki kromosom X yang terinaktivasi. Hipotesis yang dibuat oleh Lyon yaitu kromatin seks yang terdapat pada suatu individu jumlahnya sama dengan jumlah kromosom X yang dimiliki lalu dikurangi satu. Contoh, kromosom X yang dimiliki wanita normal berjumlah dua, maka kromatin seks yang dimiliki individu tersebut berjumlah satu (Abinawanto, dkk. 2011: 38). Terjadinya inaktivasi pada kromosom X dapat menyebabkan hasil mitosis dari sel tersebut juga memiliki kromosom X yang terinaktivasi, dan dapat diturunkan dari ayah maupun dari ibu (Campbell, dkk. 2008: 315). Barr body dan drum stick merupakan jenis kromatin seks atau kromosom-X yang inaktif. Inaktivasi kromosom X terjadi pada awal tahap embriogenesis. Kromosom-X yang teraktivasi dapat diwariskan dari ayah maupun ibu. Inaktivasi kromosom-X sifatnya tetap atau stabil, artinya kromosom-X inaktif diturunkan dari parental tetap dalam bentuk inaktif (Klug & Cummings 1994: 171).

Barr body adalah badan kecil yang mampu menimbulkan bintik berawarna. Barr body dapat ditemukan di inti sel dengan jumlah yang banyak dan hanya terdapat pada inti sel wanita. Biasanya Barr body terletak di bagian tepi inti sel. Barr body jarang ditemukan di bagian lain dalam inti sel, tetapi masih dapat terjadi. Ukuran diameter Barr body sekitar 1µ dengan perkiraan rerata 0.7×1.2 µ, baik yang terdapat pada inti sel mukosa bukal maupun pada beberapa jaringan manusia (Syafitri, dkk. 2013: 14). Barr body atau dapat disebut juga kromatin-X merupakan suatu badan pada nukleus interfase sel jaringan dan berasal dari kromosom X yang inaktif dan terkondensasi. Pada tahun 1949, Barr dan Betram menemukan adanya badan kromatin kecil yang terdapat dalam nukleus sel interfase pada perempuan, dan untuk membedakannya dengan kromatin-Y, maka Barr body disebut juga kromatin-X (Susanto, dkk. 2020: 10). Barr body terdapat pada lokasi yang berbeda-beda di dalam nukleus. Barr body pada sel saraf terdapat di dalam nukleoplasma, di dekat membrane nukleus atau di dekat nukleolus. Barr body pada sel epitel mukosa pipi terikat pada membrane nukleus. Barr body memiliki struktur yang padat dan mudah menyerap warna. Barr body pada leukosit neutrophil disebut “Drumstick” atau pemukul genderang, yang memiliki bentuk badan oval kecil dengan dasar berbentuk tangkai yang melekat pada nukleus (Susanto, dkk. 2020: 10). Drumstick dapat ditemukan pada sel darah putih (leukosit) pada inti sel neutrophil wanita sedangkan pada pria tidak. Drumstick dapat membedakan antara kromosom XX dan XY, karena Drumstick hanya terdapat dalam kromosom XX saja (Dahlia, dkk. 2009: 1).

Tujuan praktikum pengamatan kariotipe, Barr body, dan Drumstick adalah agar praktikan dapat mengetahui dan menerapkan cara penyusunan kromosom menjadi kariotipe, dapat mengetahui perbedaan kromosom normal dan kromosom abnormal, serta dapat memahami tentang Barr body dan Drumstick.