genetika kedokteran

GENETIKA KEDOKTERAN

YUSRIANI M. ARIS

I. PENDAHULUAN

1. UMUM Genetika mempelajari tentang sifat materi

genetik yaitu DNA (Deoxyribo nucleic acid)

Genetika transmisi : studi tentang pola transmisigen dari satu generasi ke generasi berikutnya

Genetika populasi : studi tentang perilaku gendalam populasi

Genetika molekuler : studi tentang struktur danfungsi gen

2. Peranan genetika kedokteran

Penentuan etiologi, diagnosa, penyuluhangenetik

Penyebab utama kelainan genetik pada manusiayaitu gen (mutasi DNA), kromosom, multifaktor

Garrod (1902) melaporkan penyakit alkaptonuriapada manusia, sebagai bapak genetikakedokteran

Berperan di bidang pediatri, obstetri, interna,kedokteran kehakiman

II. MATERIAL GENETIK

1. DNA sebagai materi genetik

Persyaratan :

a. Mengandung informasi biologis, sehinggadapat dipertahankan dari generasi ke generasi

b. Dapat direproduksi dan ditransfer secarateratur dari generasi ke generasi

c. Dapat mengekspresikan diri dalam bentukfenotip

d. Menciptakan variabilitas (keragaman) padamakhluk hidup

Penelitian yang membuktikan bahwa DNA adalah materi genetik :

- transformasi pada bakteri (Griffith, 1928)

- konjugasi bakteri (Ledeberg &Tatum,1946)

- infeksi bakteriophag(Hersley & Case, 1952)

- Tobacco Mosaic Virus (Gieser & Schramm, 1956)

DNA sebagai materi genetik karena : Struktur kimia DNA cukup stabil untuk

diturunkan dari sel ke sel dan dari generasi kegenerasi

DNA mampu bereplikasi DNA mampu mengarahkan biosintesis

protein/enzim Adanya keragaman urutan basa DNA

menyebabkan keragaman makhluk hidup DNA dapat mengalami mutasi dan mengadakan

rekombinasi sehingga ada keragaman m. hidup DNA universal, merupakan materi genetik semua

makhluk hidup kecuali virus RNA

Eksperimen Griffith (1928) membuktikanbahwa DNA adalah materi genetik

Eksperimen pada bakteri pneumococcus,ada 2 jenis bakteri

- Tipe S (smooth), bersifat virulen,mempunyai kapsul, permukaan licinterdiri dari sub tipe I S, II S dan III S

- Tipe R (rough), bersifat non virulen,tidak mempunyai kapsul, permukaankasar terdiri dari I R, II R dan III R

Eksperimen Griffith : Sub tipe II R disuntikkan ke tikus. Tikus tetap

hidup dan tidak terdapat bakteri Sub tipe III S disuntikkan ke tikus maka tikus

mati dan ditemukan bakteri Sub tipe III S dimatikan dengan panas,

suntikkan ke tikus. Tikus tetap hidup dan tidak ada bakteri

Sub tipe II R dicampur dengan sub tipe III S yang sudah dimatikan dengan panas, suntikkan ke tikus. Tikus mati dan dalam tubuh tikus terdapat bakteri III S yang virulen

Keimpulan ; DNA tipe III S masuk ke tipe II R dan mentransformasi II R menjadi III S

2.Lokus Materi Genetik

Bagian sel yang berfungsi pada pewarisan sifat adalah inti sel atau nukleus.

Nukleus mengandung matriks disebut nukleoplasma, terdiri dari benang-benang kromatin yang akan berubah menjadi kromosom pada pembelahan sel.

Kromosom disusun oleh protein dan asam nukleat membentuk nukleoprotein

Nukleoprotein yang mengandung DNA terdapat dalam nukleus, mitokondria dan kloroplas

RNA terdapat dalam sitoplasma (ribosom)

3. Struktur Biokimia DNA

DNA terdiri dari gula pentosa (deoksiribosa),fosfat dan basa nitrogen.

DNA berbentuk tangga tali yang tersusun darirangkaian nukleotida.

Induk tangga disusun oleh gula deoksiribosayang berikatan dengan fosfat, sedang anaktangga disusun oleh gabungan dua basanitrogen.

Ada 4 macam basa nitrogen yang menyusunanak tangga, yaitu kelompok pirimidin tdr drsitosin C dan timin T, kelompok purin tdr dradenin A dan guanin G

STRUKTUR KIMIA NUKLEOTIDA PENYUSUN ASAM NUKLEAT

Gula

ribosa

Basa

N

Gabungan antara sebuah basa dan sebuah guladisebut nukleosida

Kombinasi antara nukleosida dengan fosfatdisebut nukleotida

Susunan pasangan basa N bersifat spesifik,yaitu G berpasangan dengan C dan A dengan T

Antara dua basa N yang berpasangan terdapatikatan hidrogen yang lemah yaitu antara G danC terdapat tiga ikatan hidrogen, sedangkanantara A dan T terdapat dua ikatan hidrogen.

Penyusunan DNA bersifat umum untuksemua makhluk hidup yaitu terdiri darigula deoksiribosa, fosfat dan basa N.Perbedaan terdapat pada urutan jenis danjumlah nukleotida pada rantai DNA.

Menurut Watson dan Crick, DNAmerupakan 2 rantai polinukleotida yangberpasangan berbentuk tangga tali terpilinatau tangga spiral ganda (double helix).

Arah kedua rantai dari tangga spiraalganda tsb berlawanan, yaitu rantai yangsatu dari arah 3’ ke 5’ sedangkan rantailainnya dari arah 5’ ke 3’

PASANGAN BASA NUKLEOTIDA

STRUKTUR ASAM NUKLEAT

4. Replikasi DNA Replikasi adalah pembentukan duplikat diri, dan

DNA dapat melakukan fungsi autokatalitikartinya dapat mengaktifkan diri untukmenggandakan dirinya

Proses replikasi diringkas sebagai berikut : Helicase akan membuka lilitan rantai DNA, di

depan DNA polymerase Terbukanya lilitan rantai DNA distabiliser oleh

protein SSB (Single Stranded DNA Binding)sehingga terbentuk garpu replikasi.

Replikasi dimulai pada ujung 3’ menuju 5’ darisatu rantai parental

Suatu RNA primer disintesis oleh RNA polymerase(primase) dan komplementer dengan rantai DNAparental.

Pada RNA primer ditambahkan deosiribonukleotida yangkomplementer dengan rantai DNA ke arah garpureplikasi atas bantuan DNA polymerase III, membentuk“leading strand”

Rantai DNA parental lain (berlawanan) mempunyai ujung5’, sehingga tdk dapat mensintesis “leading strand”.Sintesis dilakukan segmen demi segmen ke arahberlawanan dgn garpu replikasi . Rantai sintesis inidisebut “lagging strand”. Segmen disebut fragmenOkazaki.

Terjadi celah antara 2 segmen, DNA polimerase Imengeluarkan RNA primer, dan diisi olehdeoksiribonukleotida dan celahnya ditutupi oleh DNAligase.

Model replikasi DNA :

Replikasi konservatif, tangga spiral ganda(molekul DNA induk) berperan sebagai cetakan,sehingga molekul DNA baru yang terbentuktidak mengandung atom dari molekul DNA induk

Replikasi dispersif, fragmen dari molekul DNAinduk berfungsi sebagai cetakan. DNA inimerakit 2 molekul baru yang mengandungmolekul DNA baru dan lama yang tersusunsecara acak

Replikasi semikonservatif, kedua pita molekulDNA induk memisah, dan masing-masingberfungsi sebagai cetakan bagi molekul DNAbaru

5. Asam ribonukleat (RNA)

Perbedaan DNA dengan RNA :

DNA1.Terdapat dalam nukleus, mitokondria dan kloroplas

2. Tersusun dari polinukleotida ganda yang panjang

3. Komponen nukleotida : gula : deoksiribosa, fosfat, basa N : A, T, G, C

4. Fungsi : mengontrol sifat, sintesis protein, sintesis RNA

RNA1. Terdapat dalam

sitoplasma

2. Tersusun dari polinukleotida tunggal

3. Komponen nukleotida : gula : ribosa, fosfat, basa N : A, G, C, U

4. Fungsi : sintesis protein