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.