Genetic Infertility PDF

Genetic Infertility dr. Peter Gunawan Tandean, M.Kes., Sp.And. PENDAHULUAN Apakah laki-laki pada gambar di samping adalah orang yang sama? Kenapa ada kemiripan diantara mereka? PENDAHULUAN Karakteristik pada...

Genetic Infertility dr. Peter Gunawan Tandean, M.Kes., Sp.And. PENDAHULUAN Apakah laki-laki pada gambar di samping adalah orang yang sama? Kenapa ada kemiripan diantara mereka? PENDAHULUAN Karakteristik pada individu ditentukan oleh gen dan lingkungan. Gen ini diwariskan oleh orangtua kepada keturunannya. Gen dapat mengalami kerusakan. Gangguan gangguan genetik dapat menimbulkan kelainan pada individu yang bersangkutan dan dapat diwariskan kepada keturunannya.  PENDAHULUAN Beberapa gangguan genetik menyebabkan terjadinya infertilitas. Beberapa gangguan ini dapat diwariskan kepada keturunannya apabila pasien berhasil diterapi. Seberapa besar peran genetik dalam infertilitas laki-laki? Penyebab diketahui: Infeksi Imunologis Varikokel Iatrogenik (20-40%) Genetik (7,8%) dll Idiopatik :Stres oksidatif, Genetik? Unexplained : Genetik? (60-80%) KONSEP DASAR GENETIKA Nukleotida Gen Rantai DNA Nukleosom Kromosom KELAINAN GENETIK PADA INFERTILITAS LAKI-LAKI Kelainan Kromosom: Jumlah: Kromosom seks (Klinefelter syndrome) Autosom (13, 18, & 21) Small Supranumerary Marker Chromosomes Struktur: Microdeletion of Y chromosome Translokasi: Autosom dan kromosom seks Translokasi Robertsonian Inversi  KELAINAN GENETIK PADA INFERTILITAS LAKI-LAKI Gen ANOS1 TSPY USP9Y, DBY (DDX3Y) AR TEX11 DAZ RBMY, PRY RHOXF1, RHOXF2/2B DAZ USP26 KELAINAN GENETIK PADA INFERTILITAS LAKI-LAKI Infertilitas Gen Leydig cell hypoplasia LHCGR XY, gonadal dysgenesis MAP3K1, SRY, SF1, DHH SUPT3H, PRKACG, FAM189A2, C2ORF80 DMRT1, MAMLD1 Spermatogenic failure RBYM1A1, BPY2, DBX3Y, USP9Y, DAZ1, HSFY1, T SPY1 CDY2A, HSFY1 TAF4B, SMYD3, DMRT1 PIWIL2 CBAVD/CUAVD CFTR Sperm morphology and genetic Spesific (monomorphic teratozoospermia): globozoospermia SPATA 16, DPY19L2, PICK1 gene mutations or deletions macrozoospermia AURKC gene mutations, sulfasalazine drugs DFS, tail abnormalities SLC26A8, SEPT12, DNAH1, TCP11 gene mutations Non-spesific : scrotal hyperthermia, tobacco, cannabis, febrile events, obesity, testicular cancer, varicocele, urogenital infections Gatimel N, Moreau J, Parinaud J and Leandri RD. Sperm morphology: assessment, pathophysiology, clinical relevance, and state of the art in 2017. Andrology 2017;5:845-62 UJI GENETIK UNTUK INFERTILITAS LAKI-LAKI Karyotype Uji mikrodelesi kromosom Y Gen Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) Fragmentasi DNA spermatozoa UJI GENETIK UNTUK INFERTILITAS LAKI-LAKI Aneuploidi spermatozoa (FISH) Epigenetik spermatozoa microRNA Proteomics Spermatozoa & seminal plasma dll Karyotype Analisis Semen Insiden Abnormalitas kromosom Azoospermia 13,3 % Severe 10,9 % oligozoospermia Oligozoospermia 4,2 % Mild 1,2 % oligozoospermia (Yatsenko, et al. 2010) Indikasi: NOA or severe oligospermia The insiden of abnormalitas kromosom di kelompok normozoospermia = 0.6%. (Berger, et al. 1975) Semen parameters & Chr. Abnormalities: NOA : Abnormalitas kromosom seks Oligozoospermia : abnormalitas autosomal, translokasi resiprokal dan Robertsonian (Elghezal, et al. 2006; Yatesenko, et al. 2010)  Uji mikrodelesi kromosom Y Semen analysis Insiden mikrodelesi result kromosom Y Azoospermia 10 - 15 % Oligozoospermia 5 - 10 % Indikasi: NOA or severe oligospermia Tujuan: Diagnostik Prognostik: Pengambilan sperma secara bedah Ligasi varikokel Keturunan hasil teknologi reproduksi berbantu  Uji CFTR Indikasi: Obstructive azoospermia CFTR is bermutasi pada 60%–90% pasien dengan congenital bilateral absence of the vas deferens (CBAVD) Tujuan : Diagnostik Prognostik : Keturunan hasil teknologi reproduksi berbantu Algoritma Uji Genetik (Wosnitzer, 2014)  TERAPI Hingga saat ini belum dapat disembuhkan namun gejala penyakit ini sebagian dapat diterapi. – Simptomatik – Terapi gen (masih dalam penelitian) Pencegahan: – Transmisi: deteksi dini, konseling genetik pra pernikahan, PGS, PGD, dll – Mengurangi faktor risiko: Hidup sehat, Memiliki anak sebelum Advance Paternal & Maternal age  CONCLUSION Beberapa gangguan genetik menyebabkan terjadinya infertilitas. Beberapa gangguan ini dapat diwariskan kepada keturunannya apabila pasien berhasil diterapi. Uji Genetik dilakukan sesuai dengan indikasi dan bertujuan untuk membantu menegakkan diagnosis dan prognosis. Hingga saat ini gangguan genetik belum dapat disembuhkan namun gejala penyakit ini sebagian dapat diterapi. TERIMA KASIH BIOKIMIA 1 Pengendalian (Regulasi) aktivitas enzim BIOKIMIA 2  Pengendalian kecepatan reaksi enzimatik Suatu reaksi enzimatik dalam tubuh umumnya merupakan bagian dari suatu alur atau daur metabolik A B C D E P e1 e2 e3 e4 Alur metabolik dikendalikan dengan cara mengendalikan aktivitas enzim-enzim kunci 3 ENZIM-ENZIM KUNCI Enzim rate limiting step: Adalah enzim yang kecepatan reaksinya lebih lambat daripada enzim lain dalam alur tesebut Kecepatan aliran substrat dalam alur tergantung pada enzim rate limiting step ini Enzim commitment step: Reaksi irreversibel pertama yang khusus (unique) untuk alur tersebut 4 Pengendalian aktivitas enzim kunci 1. Dengan cara mengontrol kadar enzim di dalam sel. (Perlu waktu berjam-jam atau berhari- hari) Dengan mengubah kecepatan sintesis enzim de novo Dengan mengubah kecepatan degradasi enzim ( sangat jarang) 5 2. Dengan mengontrol efisiensi katalitik enzim (dalam hitungan detik) Dengan ketersediaan substrat dan kofaktor Modulasi Allosterik Modifikasi Kovalen Mekanisme Proenzim – enzim 6 1. Pengendalian kadar enzim di dalam sel 7  Pengendalian sintesis enzim a. Enzim inducible OP E1 E2 E3 REGULATOR mRNA REPRESOR OP E1 E2 E3 REGULATOR mRNA mRNA REPRESOR INDUCER E1 E2 E3 8  PROKARIOT Operon: sekelompok gen struktural yang berisi kode genetik enzim-enzim dalam suatu alur metabolik tertentu Operator ; suatu segmen DNA yang berfungsi sebagai tombol on/off transkripsi operon Gen regulatorik: gen yang berisi kode genetik represor (suatu protein regulator) Gen struktural : gen yang menyandi (mengkode) enzim yang bersangkutan 9  Enzim Inducible Umumnya digunakan pada alur katabolik Gen Regulator  mRNA  represor Represor mengunci operator dan mencegah transkripsi gen struktural ( Operon inaktif ) Apabila ada inducer maka inducer mengikat represor sehingga tak dapat mengunci operator  operon menjadi aktif  transkripsi gen struktural  sintesis enzim inducible. Peristiwanya disebut induksi. 10  Inducer biasanya substrat awal dalam suatu alur katabolik A B C D E P Dalam alur di atas senyawa A sebagai inducer Contoh: Gambar 1 Bakteri E. Coli dibiakkan dalam medium yang mengandung glukosa sebagai sumber karbon satu-satunya  bakteri E. Coli tumbuh/ bereplikasi dengan baik 11 Gambar 2 Bakteri E. Coli dibiakkan dalam medium dengan laktosa sebagai sumber Karbon satu- satunya , bukan glukosa  Mula-mula bakteri E. Coli tidak bereplikasi , namun setelah beberapa waktu bakteri akan tumbuh/ bereplikasi dengan baik. 12  Dalam hal ini laktosa bertindak sebagai inducer untuk sintesis enzim yang memutus laktosa menjadi glukosa dan galaktosa  Enzym yang disintesis karena adanya inducer disebut enzim inducible 13 b. Enzim represibel REGULATOR OP E1 E2 E3 mRNA mRNA REPRESOR E1 E2 E3 REGULATOR OP E1 E2 E3 mRNA REPRESOR = KOREPRESOR 14  Enzim represibel Gen regulatorik  mRNA  represor Represor tak dapat mengunci operator  operon on  terjadi sintesis enzim (operon aktif) Apabila ada korepresor  korepresor mengikat represor sehingga dapat mengunci operon  sintesis enzim dihambat Umumnya digunakan pada alur biosintetik. Produk akhir alur tersebut bertindak sebagai korepresor  mengakibatkan peristiwa represi 15  CONTOH Bakteri E. Coli Medium tanpa leusin mensintesis semua asam amino yang diperlukannya termasuk leusin Medium ditambah leusin E. Coli tidak mensintesis leusin Medium tanpa leusin E. Coli mampu membentuk leusin kembali 16  Dalam hal ini leusin bertindak sebagai korepresor  Leusin mengikat represor  mencegah transkripsi gen penyandi biosintesis leusin (represi oleh produk akhir/ end-product repression). Enzim yang diperlukan untuk sintesis leusin disebut enzim represibel Derepresi: Apabila bakteri E. Coli dipindahkan ke medium tanpa penambahan leusin, enzim untuk sintesis leusin akan disintesis lagi, sehingga bakteri E.Coli tersebut dapat membentuk leusin kembali. 17  Enzim Inducible : Biasanya tidak disintesis. Sintesis dipicu oleh adanya inducer. Enzim Represibel Biasanya disintesis, Sintesis ditekan apabila ada korepresor Enzim Konstitutif: Enzim yang kadarnya dalam sel tidak tergantung penambahan inducer Kadar steady state tetap konstan dari waktu ke waktu 18 2. Pengendalian efisiensi katalitik enzim 19 Pengendalian efisiensi katalitik enzim 1. Dengan ketersediaan substrat dan kofaktor 2. Modulasi Allosterik : Lihat enzim allosterik 3. Modifikasi kovalen Gugus serin, tirosin (tyr) atau threonin pada protein dapat mengalami fosforilasi (dilaksanakan oleh protein kinase) dan defosforilasi (oleh fosfatase)  perubahan konformasi  perubahan aktivitas enzim Seringkali terjadi melalui pengendalian oleh hormon Bacalah bab Metabolisme 4. Mekanisme proenzim-enzim 20 Contoh melalui modifikasi kovalen Pada metabolisme karbohidrat 1. Glikogen fosforilase Bentuk aktif adalah bentuk fosfo-enzim (enzim terfosforilasi), bentuk inaktif adalah bentuk defosfo-enzim 2. Glikogen sintetase: sebaliknya Bentuk aktif adalah bentuk defosfo- enzim, bentuk inaktif adalah bentuk fosfo-enzim Bentuk enzim aktif disebut bentuk a, bentuk enzim inaktif disebut bentuk b 21 Proenzyme – enzyme mechanism Some enzymes are synthesized in an inactive precursor form and are activated at an appropriate time and place. For example : Pepsinogen  pepsin Blood clotting enzymes  cascade PRO-E1 E1 PRO-E2 E2 PRO-E3 E3 PRO-E4 E4 and so on 22 PENGENDALIAN (REGULASI) ALUR METABOLIK 23  PENGENDALIAN ALUR METABOLIK ALUR HIPOTETIK X - A B C D P E1 E2 E3 E4 + - + Y X, Y : Senyawa di luar alur metabolik, misalnya hormon dll Umumnya melalui perubahan kovalen A, P : Anggota alur metabolik Umumnya melalui pengendalian sintesis enzim (induksi atau represi) atau pengendalian allosteriK. 24  A Memacu E2 (A adalah substrat awal) Pengendalian umpan maju (positif) = Positive feedforward regulation P menghambat E2 (P adalah produk akhir) Pengendalian umpan balik (negatif) = Negative feedback regulation Members of other metabolic pathways can also regulate the enzyme activity  cross - regulation 25 Regulation of metabolic pathways Regulation of key enzyme activities By controlling the (cellular) enzyme concentration (take hours or days) By controlling the catalytic efficiency of the enzyme (within seconds) Compartmentation By physically partitioning reactions in specific cellular compartments seperated by impermeable membranes. For example fatty acid biosynthesis occurs in cytoplasm and oxidation in mitochondria Hormonal regulation 26 Regulation by controlling the enzyme concentration in prokaryote A B C D P Coordinated repression : involves ≥2 or all enzymes in a metabolic pathway Repression is usually used in a biosynthetic pathway or an anabolic pathway 27  R S T U V  Coordinated induction : involves ≥2 or all enzymes in a metabolic pathway Induction is usually used in a catabolic pathway or a degradation pathway 28 Divergent metabolic pathway e5 e6 D1 E1 F1 e3 e1 e2 A B C e4 D2 E2 F2 e7 e8 Regulatory enzymes : e1, e3 dan e4 Feedback inhibitor : F1 dan F2 Multiple feedback inhibition 29 Multiple feedback regulation Multivalent repression : E1 mengalami represi bila F1 maupun F2 berlebih Multivalent feedback inhibition (hambatan umpan balik multivalen): Either F1 nor F2 has no effect on E1, but when booth are present, enzyme activity is markedly reduced Cummulative feedback inhibition Each end product is an inhibitor Total inhibition = IF1 + IF2 Catatan: repression  menyangkut sintesis, inhibition menyangkut efisiensi katalitik 30  Cooperative feedback inhibition Total inhibition > IF1 + IF2 Mechanism using 2 distinct enzymes A e1 B e1* F1 inhibits e1 and F2 inhibits e1* Maximal inhibition occurs if booth F1 and F2 are in excess 31  Convergent metabolic pathway A e1 e2 B C e3 G e7 H e8 I e6 D E F e4 e5 allosteric activator allosteric inhibitor 32 Regulation of synthesis and degradation pathways GLUCOSE ATP Pi GLUKOSA -6P- ASE HEXOKINASE ADP H2O GLUCOSE -6P GLYCOLYSIS PYRUVATE/ LACTATE 33 Example : Glycolysis : the oxidation of glucose  pyruvate or lactate and ATP Glukoneogenesis Non carbohydrate  glucose For example the synthesis of glucose from lactate Although they may share some common steps synthesis and degradation pathways are not the simple reverse of each other. Regulation is important to prevent futile cycle or wasteful of energy 34  When synthesis is activated the degradation is inhibited, and visa versa When the blood glucose level increase glycolysis is activated and gluconeogenesis is inhibited When the blood glucose level decrease gluconeogenesis is activated and glycolysis is inhibited 35 Signals that turn on a synthetic pathway always turn off the opposing degradative pathway _ e2 + A B C D E F _ e5 + 36 37 BIOKIMIA 1 KINETIKA ENZIM BIOKIMIA 2  SPEKTROFOTOMETER λ TERTENTU SUMBER FILTER/ SLIT KUVET FOTOSEL GALVANO- CAHAYA MONO- METER CHROMATOR 3  SUMBER CAHAYA : PUNYA BANYAK SPEKTRUM FILTER/MONOCHROMATOR UNTUK MENDAPATKAN BERKAS SINAR/ SPEKTRUM YANG DIINGINKAN SLIT: MENINGKATKAN KEMURNIAN KROMATIK (λ = PANJANG GELOMBANG) KUVET : BERISI LARUTAN YANG DIPERIKSA SINAR YANG DITERUSKAN DARI KUVET AKAN MENUJU KE FOTOSEL 4  FOTOSEL MENGUBAH ENERGI SINAR MENJADI ENERGI LISTRIK GALVANOMETER : MENGUBAH ENERGI LISTRIK MENJADI ENERGI MEKANIK MENGGERAKKAN JARUM TRANSMITTANCE : 0 -100% ABSORBANCE = OD (OPTICAL DENSITY = EXTINCTION = 2 - LOG T 5  Absorbance = 2 – log T Transmittance : Sesuai sinar yang diteruskan Absorbance sesuai sinar yang diserap Misalkan T = 100% maka Abs = 2 – log 100 = 0 T = 10%  Abs = 2 – log 10 = 1 ABSORBANCE TERGANTUNG SIFAT KADAR BAHAN/ LARUTAN YANG DIPERIKSA 6  Abs ~ KADAR (BERBANDING LURUS) BL = BLANK ST = STANDARD BL ST U U = UNKNOWN  SEBAGAI TITIK 0 ALAT SPEKTROFOTOMETER: AQUADEST/ AQUABIDEST ATAU BLANK (BERISI REAGEN SAJA)  ST: LARUTAN STANDARD YANG SUDAH DIKETAHUI KADARNYA  U = LARUTAN BAHAN YANG AKAN DIPERIKSA KADARNYA 7 MENGUKUR KADAR/ AKTIVITAS ENZIM JUMLAH ENZIM: SEDIKIT (KADARNYA KECIL) ISOLASINYA SULIT JADI YANG DIUKUR BIASANYA ADALAH AKTIVITAS KATALITIK ENZIM TERSEBUT AKTIVITAS KATALITIK DAPAT DIUKUR DARI: JUMLAH PRODUK YANG TERBENTUK / WAKTU TERTENTU JUMLAH SUBSTRAT YANG TELAH DIUBAH/ WAKTU TERTENTU 8  CARA MENGUKUR AKTIVITAS ENZIM PENGUKURAN KADAR/ AKTIVITAS ENZIM MACAM-MACAM CARA: 1. DENGAN CARA MEMBANDINGKAN DENGAN AKTIVITAS ENZIM MURNI : [E] ~ [vo] ASAL [E] iep PADA IEP (ISOELECTRIC POINT) SUATU AMFOLIT TIDAK BERGERAK DALAM MEDAN LISTRIK MUATAN TOTAL = 0 BRONDSTET : ASAM : DONOR H+ BASA : AKSEPTOR H+ 21  Kurva hubungan P(produk) dengan t (waktu) pada reaksi enzimatik pH optimum suatu enzim adalah pH yang memberikan pH I aktivitas enzim pH II paling tinggi pH I P Pada pH optimum pH III harga P/t selalu pH IV lebih besar dibanding pada pH o lainnya o t 22  pH OPTIMUM 100 UMUMNYA BERKISAR ANTARA pH 5 – 9 (BERBENTUK GENTA) Akrivitas E (%) PERKECUALIAN: MISALNYA PEPSIN pH OPTIMUMNYA 1-2 pH < pH opt pH> 23  Hubungan antara aktivitas enzim dengan pH berbentuk genta karena: Denaturasi protein pada pH terlalu tinggi atau terlalu rendah Pengaruh pH pada muatan enzim ataupun substrat, misalnya E- dan SH+  ESH Bila pH > maka SH+  S + H+ S tak dapat berikatan dengan E- Bila pH < maka E- bereaksi dengan H+  EH EH tak dapat berikatan dengan SH+ pH mempengaruhi konformasi / struktur enzim 24  PENGARUH SUHU PADA AKTIVITAS ENZIM Suhu Energi kinetik reaksi lebih cepat vo Enzim adalah protein makin mudah denaturasi 50o C 60o C P 40o C 80o C o o t1 t t2 25  “SUHU OPTIMUM” TERGANTUNG WAKTU PERCOBAAN ENZIM DALAM CONTOH : PADA t1  60oC PADA t2 50oC ENZIM PADA UMUMNYA: STABIL PADA SUHU DINGIN TIDAK TAHAN PANAS (PADA SUHU 70oC DENGAN CEPAT AKAN INAKTIF) The most common temperature at which enzyme assays are performed are 25oC, 30oC and 37oC. 26  PENGARUH KADAR ENZIM vo berbanding lurus dengan kadar E Syarat : [E] KM maka vo ≈ vomax APABILA [So] HARGA KM LEBIH MUDAH DICARI APABILA GRAFIK BERBENTUK LINEAR  OLEH LINEWEAVER-BURK RUMUS DI ATAS DAPAT DIMODIFIKASI SEHINGGA DIDAPAT GRAFIK BERBENTUK LINEAR 35 vo vs [So] Bentuk : hiperbola Membuat grafik : sulit Difficult to determine KM (have to determine vomax first) vomax vo ½ vomax KM [So] 36 LINEWEAVER-BURK RECIPROCAL PLOT 1/vo vs 1/[So] Lineweaver-Burk rearrange the Michaelis-Menten equation to get a linear graph. The data should be plotted as 1/vo vs 1/[So] 37 GRAFIK LINEWEAVER-BURK BERBENTUK LINEAR MM vomax [So] KM + [So] vo = 1/vo = KM +[So] vomax [So] KM 1/vo = X 1/[So] + 1/vomax 1/ vo vomax 1/vomax o LINEWEAVER BURK -1/KM o 1/[So] y= ax + b 38 ACTIVATORS AND INHIBITORS A = activator I = inhibitor S = substrate E = enzyme 39 PENGARUH AKTIVATOR YANG DISEBUT AKTIVATOR A = AKTIVATOR I = INHIBITOR ADALAH UNSUR ATAU S = SUBSTRAT SENYAWA YANG DAPAT E = ENZIM MEMPERCEPAT KECEPATAN REAKSI KATALISIS OLEH S ENZIM, ANTARA LAIN KOFAKTOR LOGAM, KOENZIM. AKTIVATOR TIDAK SELALU BERUPA KOFAKTOR SUATU SENYAWA YANG BERTINDAK SEBAGAI I E MODULATOR ATAU EFEKTOR YANG MEMPERCEPAT REAKSI A (EFEKTOR POSITIF) JUGA TERGOLONG AKTIVATOR 40 ACTIVATORS  An activator is a substance that increases the rate of a catalysed reaction  Cofactors (metal cofactors, coenzymes) are examples.  An activator of an enzyme-catalysed reaction may be called an enzyme activator if it acts by binding to the enzyme  An activator does not have to be a cofactor 41 INHIBITORS An inhibitor is a substance that diminishes the rate of a chemical reaction and the process is called inhibition. In enzyme-catalysed reactions an inhibitor frequently acts by binding to the enzyme, in which case it may be called an enzyme inhibitor 42  Sometimes added substances increase or decrease the rate of an enzyme-catalysed reaction without interacting with the enzyme itself; they may interact with substrates or with modifiers or effectors that are already present in the system. Such substances may be referred to as activators or inhibitors, but should not be referred to as enzyme activators, enzyme inhibitors, modifiers or effectors. 43 EFFECTOR, MODULATOR OR MODIFIER In allosteric enzymes S A I Allosteric effector Positive effector  allosteric activator Negative effector  allosteric inhibitor 44  PENGARUH INHIBITOR Suatu inhibitor enzim akan menghambat kecepatan reaksi enzimatik Berdasar ikatannya dengan enzim dibedakan: 1. Inhibitor reversibel Ikatan enzim dengan inhibitor bersifat reversibel : E + I EI 2. Inhibitor irreversibel E + I EI Inhibitor reversibel ada yang bersifat kompetitif ada yang nonkompetitif Inhibitor irreversibel  nonkompetitif 45  Berdasar kinetikanya Kompetitif atau nonkompetitif dilihat dari grafik vo vs [So] Inhibitor reversibel  Inhibitor kompetitif  Inhibitor nonkompetitif  Inhibitor irreversibel:  Inhibitor nonkompetitif  Mengikat enzim secara irreversibel, biasanya melalui ikatan kovalen 46 Reversible inhibitors Competitive inhibitor I competes with the S for binding to the free enzyme Increasing [S] will overcome the action of the inhibitor Non competitive inhibitor Binds to a site other than the substrate-binding site on enzyme, and the ES complex 47  MEMPELAJARI PENGARUH INHIBITOR SERI I TANPA INHIBITOR [So]1 < [So]2 < [So]3 < [So]4 < [So]5 < [So]6 < [So]7 < [So]8 SERI II DENGAN INHIBITOR [So]1 < [So]2 < [So]3 < [So]4 < [So]5 < [So]6 < [So]7 < [So]8 48  MEMBANDINGKAN vO vs [So] TANPA DAN DENGAN INHIBITOR ENZIM ISI SERI I = SERI KE II KECUALI BAHWA PADA SERI II JUGA BERISI INHIBITOR DALAM KADAR YANG SAMA PADA TIAP- TIAP TABUNGNYA (TABUNG 1 S/D 8) KEMUDIAN BUAT GRAFIK HUBUNGAN vo vs [So] UNTUK SERI I DAN UNTUK SERI KE II BANDINGKAN GRAFIK YANG DIDAPAT 49  Inhibitor jenis apakah ini? vomax’ = vomax -I +I ½ vomax vo o o [So]6 [So]8 KM KM’ [So] 50 INHIBITOR KOMPETITIF TANPA INHIBITOR: [So]6 SUDAH MEMBERIKAN vomax DENGAN INHIBITOR KOMPETITIF HARGA vomax DAPAT DICAPAI PADA HARGA [So] > [So]6 YAITU PADA [So]8 JADI PENGARUH INHIBITOR KOMPETITIF: KM’ > KM Vomax ’ = vomax 51 GRAFIK LINEWEAVER-BURK PENGARUH INHIBITOR KOMPETITIF +I -I 1/vO I = Inhibitor 1/vomax O 1/[So] -1/KM -1/KM ’ 52 Competitive inhibitor  I competes with the S for binding to the free enzyme  E + S ES E + P EI  the inhibitor and the substrate II are mutually exclussive  Km’ > Km  vomax ’ = vomax 53  STRUKTUR INHIBITOR KOMPETITIF INHIBITOR KOMPETITIF YANG KLASIK  STRUKTUR I MIRIP S I ANALOG S.  I BEREBUT DANGAN S UNTUK MENEMPATI CELAH AKTIF ENZIM S II E 54  Examples: - Sulfanilamide and PABA (substrate of folic acid synthesis in bacteria) - Malonate and succinate (substrate of succinate dehydrogenase) 55  YANG TIDAK KLASIK MENGHALANGI/ MENGAKIBATKAN SUBSTRAT TAK DAPAT MASUK CELAH AKTIF S I INHIBITOR HALANGAN STERIK E 56 NONCOMPETITIVE INHIBITOR vomax vomax ’ - I + I vomax ’ < vomax ½ vomax ½ vomax ’ Km ’ = Km vo o o Km [So] Ⅱ K m’ 57 Noncompetitive inhibitor (Reversible): S E + I EI + S +S P + E ES + I ESI E I 58 Lineweaver Burk plot +I - I 1/vo 1/vomax ’ I = Non Competitive Inhibitor 1/vomax -1/KM o 1/[So] 59  Irreversible inhibitor  Binds to the enzyme irreversibly, usually by a covalent bond E + I EI  Noncompetitive inhibitor vomax ’ < vomax and Km ’ = Km  Examples: Hg++  attack –SH group of cysteine  Diisopropylfluorophosphate (DFP) react with –OH group of a specific serine in the active site of acetylcholine esterase 60 vomax [E]i [E ]total [E]i  represents the enzyme titrated by the irreversible inhibitor 61  ENZIM DENGAN KINETIKA M-M [So]1 < [So]2 < [So]3 < [So]4 < [So]5 < [So]6 < [So]7 < [So]8 vomax ENZIM MONOMERIK SEDERHANA vo ½ vomax O O KM [So] [So]6 [So]7 62  ENZIM DENGAN KINETIKA M-M [So]1 < [So]2 < [So]3 < [So]4 < [So]5 < [So]6 < [So]7 < [So]8 ENZIM OLIGOMERIK vomax NO COOPERATIVITY vo ½ vomax O O KM [So] [So]6 [So]7 63  ENZIM OLIGOMERIK DGN KINETIKA M-M CONTOH : LAKTAT DEHIDROGENASE (LDH) MASUKNYA SUATU MOLEKUL SUBSTRAT PADA SUATU SUBUNIT TIDAK MEMPENGARUHI MASUKNYA MOLEKUL SUBSTRAT PADA SUBUNIT BERIKUTNYA PADA MOLEKUL YANG SAMA 64  KINETIKA HOMOTROPIK ENZIM OLIGOMERIK CELAH AKTIF TERSEMBUNYI APABILA MASUKNYA SUATU MOLEKUL SUBSTRAT PADA SUATU SUBUNIT MEMPENGARUHI MASUKNYA MOLEKUL SUBSTRAT PADA SUBUNIT BERIKUTNYA PADA MOLEKUL YANG SAMA  DIKATAKAN MEMPUNYAI KINETIKA HOMOTROPIK 65  APABILA PENGARUHNYA MEMPERMUDAH  DIKATAKAN ADA KOOPERATIVITAS POSITIF. ENZIM SEMACAM INI SERING DISEBUT SEBAGAI ENZIM ALLOSTERIK APABILA MEMPERSULIT  KOOPERATIVITAS NEGATIF 66  ENZIM ALLOSTERIK vomax BENTUK SIGMOID [So]0.5 BERADA DI vo DAERAH YANG CURAM ½ vomax COCOK UNTUK ENZIM REGULATOR o o [So] [So]0.5 67  ENZIM REGULATOR SERINGKALI MERUPAKAN ENZIM ALLOSTERIK A B C D E P E1 E2 E3 E4 E1 MERUPAKAN ENZIM REGULATOR ENZIM DENGAN KINETIKA HOMOTROPIK KOOP POSITIF s 68 KOOPERATIVITAS NEGATIF vo MIRIP, TETAPI BUKAN HIPERBOLA o o [So] 69  Grafik hubungan [So] dengan vo B: KOOP POS : SIGMOID A: TANPA KOOP: HIPERBOLA C: KOOP NEG : MIRIP HIPERBOLA vo o o [So] KM 70 Grafik hubungan 1/[So] dengan 1/vo KONKAV KE ATAS LURUS KONKAV KE BAWAH 1/vo 1/[So] 71 KINETIKA HETEROTROPIK ENZIM ALLOSTERIK DAPAT DIPENGARUHI OLEH AKTIVATOR ATAUPUN INHIBITOR ALLOSTERIK PENGARUH A ATAU I TERHADAP PENGIKATAN S (SUBSTRAT) PADA ENZIM ALLOSTERIK  KINETIKA HETEROTROPIK ENZIM ALLOSTERIK : KURVA BERBENTUK SIGMOID A  MENGGESER KE KIRI I  MENGGESER KE KANAN  MENJADI LEBIH SIGMOID 72  S A I EFFECTOR SITE: TEMPAT A TEMPAT I 73  vomax KONTROL : ENZIM ALLOSTERIK +ATP (ASPARTAT KONTROL TRANSKARBAMOILASE) - TANPA MODULATOR vo +CTP ATP : ½ vomax AKTIVATOR ALLOSTERIK CTP: INHIBITOR ALLOSTERIK PRODUK : N- KARBAMOIL –L- ASPARTAT o o [So] 74 [So]0.5  ENZIM REGULATOR SERINGKALI MERUPAKAN ENZIM ALLOSTERIK (GBR : E1) A B C D E P E1 E2 E3 E4 _ + Q _ P MENGHAMBAT E1  MEKANISME R END-PRODUCT INHIBITION + AKTIVATOR _ INHIBITOR 75 End-product inhibition. Also called as Feedback inhibition The final product inhibits the first enzyme and switch off the whole pathway to prevent accumulation of intermediates The structure of the end-product of the metabolic pathway is usually very different from the initial substrate Behave as allosteric inhibitor SELAMAT BELAJAR 76 77 HYBRID OF MENDEL LAW & BIOMETRIC  HYBRID OF MENDEL LAW & BIOMETRIC Penelitian Mendel menghasilkan 2 kesimpulan “The law of segregation of allelic genes” menurut Mendel bahwa pada waktu pembentukan gamet maka gen yang menentukan suatu sifat mengadakan segregasi, sehingga setiap gamet hanya menerima sebuah gen saja. Prinsip ini dikenal sebagai Hukum I dari Mendel. “The Law of Independent assortment of genes”. Mendel berkesimpulan bahwa anggota dari sepasang gen memisah secara bebas (tidak saling mempengaruhi) ketika berlangsung meiosis selama pembentukan gamet.Prinsip ini dirumuskan sebagai Hukum Mendel II ALEL Alel berasal dari kata allelon singkatan dari allelomorf yang artinya bentuk lain. Alel merupakan sepasang gen yang terletak pada lokus yang sama pada kromosom yang homolog, yang bertugas membawa suatu sifat / karakter. Umumnya gen mempunyai 2 alel.Namun Tidak semua demikian, ada juga yang lebih dari 2 disebut beralel banyak (alel ganda), ex : gen yang mengatur protein/golongan darah. Suatu lokus dapat ditempati gen yang mengatur warna kelopak bunga merah (alel untuk bunga merah = R= Dominan) dan juga alel untuk warna kelopak bunga putih (alel untuk bunga putih=r =resesif). Pada individu, pasangan alel menentukan genotipe dari individu yang bersangkutan.misal, RR dan Rr pasangan ini menentukan fenotip sama = merah,meski genotip berbeda ( Rr/heterozigot,RR / homozigot,dominan).Sedangkan genotip rr menentukan warna putih (homozigot,resesip)  A. HUKUM PEWARISAN MENDEL Hukum pewarisan Mendel adalah hukum mengenai pewarisan sifat pada organisme yang dijabarkan oleh Gregor Johann Mendel. Mendel mengadakan percobaan tentang persilangan tanaman dengan menggunakan tanaman ercis (Pisum sativum) Hukum Mendel dan Penyimpangannya Model ercis Mendel Hukum Mendel Variasi sifat morfologi Pisum sativum Sumber : Campbell, 2006  HUKUM MENDEL I (HUKUM SEGREGASI) Selama meiosis terjadi pemisahan pasangan gen secara bebas, sehingga setiap gamet memperoleh satu gen dari alelnya. Contoh pada persilangan monohibrid : P = TT x tt (tinggi) (pendek) G = T t  HUKUM MENDEL I F1 = Tt (tinggi) F2 = F1 x F1 Tt x Tt G = T T t t F2 = TT (tinggi) Tt (tinggi) Tt (tinggi) tt (pendek) Perbandingan fenotip tinggi : pendek = 3 : 1  HUKUM MENDEL II (HUKUM ASORTASI) Setiap gen dapat berpasangan atau mengelompok secara bebas dengan gen lain. Contoh pada persilangan dihibrid P = BBKK x bbkk (bulat kuning) (keriput hijau) G = BK bk F1 = BbKk (bulat kuning) G = BK, Bk, bK, bk  Tabel F2 : Gamet BK Bk bK bk BBKK BBKk BbKK BbKk BK Bulat Bulat Bulat Bulat kuning kuning kuning kuning BBKk BBkk BbKk Bbkk Bk Bulat Bulat hijau Bulat Bulat hijau kuning kuning BbKK BbKk bbKK bbKk bK Bulat Bulat Keriput Keriput kuning kuning kuning kuning BbKk Bbkk bbKk bbkk bk Bulat Bulat hijau Keriput Keriput kuning kuning hijau  Perbandingan fenotip F2 pada persilangan dihibrid : Bulat kuning: bulat hijau: keriput kuning : keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1  Persilangan Resiprok  Persilangan resiprok ialah persilangan yang merupakan kebalikan dari persilangan yang semula dilakukan.  Contoh dari percobaan Mendel yang lainnya. H = gen untuk buah polong warna hijau h = gen untuk buah polong warna kuning  Semula serbuk sari dari bunga tanaman dengan buah warna hijau diserbukakan pada putik dari bunga dari tanaman dengan buah warna kuning. Pada persilangan berikutnya cara tersebut dibalik. Ternyata hasil persilangan dari kedua cara tersebut adalah sama baik F1 maupun F2 nya.  P ♀ hh x ♂ HH P ♀ HH x ♂ hh Kuning hijau hijau kuning F1 Hh F1 Hh hijau hijau serbuk sari : H dan h serbuk sari : H dan h Sel telur : H dan h sel telur : H dan h F2 HH : polong hijau F2 HH : polong hijau Hh : polong hijau Hh : polong hijau Hh : polong hijau Hh : polong hijau Hh : polong kuning hh : polong kuning PERSILANGAN RESIPROK  Persilangan “Backcross” Yaitu persilangan antara hybrid F1 dengan induknya yang jantan atau betina. Contoh pada marmot. B = gen untuk warna hitam b = gen untuk warna putih Marmot jantan hitam homozigotik BB dikawinkan dengan marmot betina homozigotik bb menghasilkan keturunan F1 seragam yaitru Bb yang berwarna hitam. Jika marmot F1 disilangkan kembali dengan induk jantan ( hitam homozigotik) , maka semua marmot F2 berwarna hitam, meskipun genotipnya berbeda.  P ♂ BB x ♀ bb Hitam putih F1 Bb Hitam Backcross ♂ BB x ♀ Bb Hitam hitam F2 ♂ B ♀ BB B Hitam Bb b Hitam  Persilangan “Testcross” ( uji silang)  Yaitu persilangan antara hybrid F1 dengan individu yang homozigotik resesip.  Uji silang pada monohibibrid ini menghasilkan keturunan dengan perbandingan fenotip maupun genotip sebagai 1 : 1. Jadi uji silang ini dapat merupakan suatu backcross, akan tetapi backcross belum tentu uji silang.  Persilangan ini dinamakan ujisilang oleh karena biasanya cara ini digunakan untuk menguji apakah suatu individu itu homozigotik atau heterozigotik.  Individu hitam vs individu putih  hitam semua  individu homozigotik  Individu hitam vs individu putih  hitam dan putih ( 1 : 1)  Indv. heterozigotik  P ♂ BB x ♀ bb Hitam putih F1 Bb Hitam testcross ♂ Bb x ♀ bb Hitam putih F2 ♂ B b ♀ BB bb b Hitam putih  Sifat intermedier  Yaitu sifat antara yang dimiliki oleh kedua induknya.  Contoh penyerbukan silang pada bunga pukul empat ( Mirabilis jalapa ).  Serbuk sari tanaman bunga merah homozigotik (MM) vs putik tanaman bunga putih (mm)  merah muda (Mm)  sifat intermedier. P ♀ mm x ♂ MM Putih merah F1 Mm Merah muda Serbuk sari : M dan m Sel telur : M dan m F2 MM Mm Mm mm MM : merah Mm : merah muda Mm : merah muda mm : putih Mm vs Mm  merah, merah muda, putih ( 1 : 2 : 1 ) MM dan mm merupakan sifat galur murni  Persilangan DIHIBRID  Yaitu persilangan dua individu dengan beda sifat lebih dari satu. Hasil persilangannya ( F1 ) dinamakan dihibrid.  Mendel berkesimpulan bahwa anggota dari sepasang gen memisah secara bebas (tidak saling mempengaruhi) ketika berlangsung meiosis selama pembentukan gamet.Prinsip ini dirumuskan sebagai Hukum Mendel II yaitu “The Law of Independent assortment of genes”. Misalnya dihibrid BbKk  gen B mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet BK  gen B mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet Bk  gen b mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet bK  gen b mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet bK  gen b mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet bk  hasil persilangan tanaman dengan dua sifat beda , tanaman F1 ( dihibrid) seragam. Persilangan F1 x F1 menghasilkan keturunan dengan perbandingan fenotip 9 : 3 : 3 : 1. P ♀ BBKK x ♂ bbkk Bulat,kuning berkerut hijau Sel telur : BK Serbuk sari : bk F1 BbKk Bulat kuning Serbuk sari : BK, Bk, bK, bk Sel telur : BK, Bk, bK, bk ♂ BK Bk bK bk ♀ BBKK BBKk BbKK BbKk BK bulat Bulat Bulat Bulat 1 Kuning 2 Kuning 3 Kuning 4 Kuning BBKk BBkk BbKk Bbkk Bk bulat Bulat Bulat Bulat 5 Kuning 6 hijau 7 Kuning 8 hijau BbKK BbKk bbKK bbKk bK bulat Bulat berkerut berkerut 9 Kuning 10 Kuning 11 Kuning 12 Kuning BBKk BBkk bbKk bbkk bk bulat Bulat berkerut berkerut 13 Kuning 14 hijau 15 Kuning 16 hijau  Testcross dihibrid F1 Mula mula disilangkan tanaman kapri yang berbiji berkerut hijau dengan yang berbiji bulat kuning homozigotik. Semua F1 seragam yaitu berupa tanaman berbiji bulat kuning.Setelah dilakukan testcross pada dihibrid didapatkan keturunan berbiji bulat kuning (BbKk,25%) , bulat hijau (Bbkk,25%), berkerut kuning (bbKk,25%) dan berkerut hijau (bbkk,25%) atau perbandingan fenotip 1 : 1 : 1 : 1. P ♀ BBKK x ♂ bbkk Bulat,kuning berkerut hijau Sel telur : BK Serbuk sari : bk F1 BbKk Bulat kuning Testcross : ♀ BbKk x ♂ bbkk Bulat kuning Berkerut hijau Sel telur : BK serbuk sari : bk Bk bK bk F2 BbKk = bulat kuning ( 25 %) Bbkk = bulat hijau ( 25 %) bbKk = berkerut kuning ( 25 %) bbkk = berkerut hijau ( 25 %)  Rumus untuk memperkirakan keturunan 1. Meramal banyaknya variasi gamet yang dibentuk suatu hybrid menggunakan suatu rumus 2n. Angka 2 menunjukkan bahwa pada setiap pasangan alel akan terjadi dua macam gamet sedangkan n menunjukkan banyaknya beda sifat.Jadi - monohibrid (Aa) menghasilkan 2n = 21 = 2 macam gamet, yaitu A dan a - dihibrid (AaBb) menghasilkan 2n = 22 = 4 macam gamet,yi AB,Ab,aB.ab. Berapa macam gamet akan dibentuk oleh individu yang bergenotip AaBBCcDdEEGg? Jawabnya adalah 2n = 24 = 16 macam gamet 2. Meramal banyaknya kombinasi dalam keturunan dari persilangan dua hybrid. Rumus yang dipakai adalah (2n)2  - persilangan monohybrid Aa x Aa menghasikan (2n)2 = (21)2 = 4 kombinasi yaitu AA,Aa,Aa,aa – persilangan dihibrid AaBb x AaBb menghasikan (2n)2 = (22)2 = 16 kombinasi 3. Meramal banyaknya individu homozigotik dalam keturunan dari perkawinan dua hibrid. Rumus yang dipakai ialah 2n —— (2n)2 Jadi perkawinan monohybrid Aa x Aa menghasikan individu homozigotik 21 2 = —— = —— , yaitu AA dan aa. (21)2 4 Perkawinan dihibrid AaBb x AaBb menghasikan individu homozigotik 22 4 = —— = —— , yaitu AABB, AAbb, aaBB dan aabb. (22)2 16 4. Meramal bentuk perbandingan fonotip dalam keturunan dari persilangan dua hybrid. Contoh ; persilangan dihibrid AaBb x AaBb menghhasilakan perbandingan fenotip dalam keturunan = 9 : 3 : 3 : 1. Angka tersebut dapat juga ditulis sebagai berikut 1 x 32 : 2 x 3 1 : 1 x 30 - Angka 1 2 2 1 adalah angka mengikuti segitiga pascal - Angka 3 adalah angka konstanta - pangkat 2 adalah menunjukkan banyaknya beda sifat, lalu berikutnya dikurangi dengan satu.  Bagaimana bentuk perbandingan fenotip dari persilangan trihibid AaBbCc x AaBbCc ? Jawab : Menurut segitiga pascal 1 1  untuk persilangan monohybrid 1 2 1  untuk persilangan dihybrid 1 3 3 1  untuk persilangan trihybrid Jadi bentuk perbandingan dalam keturunan dari persilangan trihibrid adalah 1 x 33 : 3 x 32 : 3 x 31 : 1 x 30 = 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1. Bagaimana perbandingan fenotip dalam persilangan tetrahibrid AaBbCcDd x AaBbCcDd ? PROBABILITY ( Biometric )  PROBABILITY Dalam ilmu genetika teori probabilitas turut berperan penting. Misal : tentang pemindahan gen dari orang tua/ induk ke gamet, jenis spermatozoa yang membuahi sel telur, berkumpulnya kembali beberpa gen di dalam zigot sehingga terjadi berbagai kombinasi.  Dasar Teori Kemungkinan I. Besarnya suatu kemungkinan ialah sama dengan perbandingan antara sesuatu yang diinginkan itu terhadap keseluruhannya. Singkatnya x K(x) = —————— (x + y ) K = kemungkinan K(x) = kemungkinan dari peristiwa x X = peristiwa yang diharapkan Y = peristuwa yang tidak diharapkan Contoh : - Berapa besar kemungkinannya bahwa seorang ibu melahirkan seorang anak laki- laki? Jawab : Laki 1 1 K(laki) = ———— = ———— = ——— Lk+ prmpuan 1+1 2 2. - Berapa kemungkinan anak pertama lahir dari orang tua yang “carier” albino, adalah normal ? Jawab : Perkawinan orang tua dapat digambarkan sebagai berikut P ♀ Aa x ♂ Aa Normal Normal F1 AA = normal Aa = normal jadi kesempatan norma = ¾ Aa = normal dan kesempatan albino = ¼ aa = albino normal ¾ K(laki) = ——————— = ———— = ¾ normal + albino ¾ + ¼ II. Besarnya kemungkinan terjadinya dua peristiwa atau lebih yang masing masing berdiri sendiri adalah sama dengan hasil perkalian dari besarnya kemungkinan untuk masing- masing peristiwa itu. Singkatnya K(x + y) = K(x) x K(y) Contoh: 1. Berapa kemungkinan bahwa dua anak pertama dari suatu keluarga adalah lelaki Jawab Diketahui bahwa K(laki) = ½ Maka K(♂,♂) = ½ x ½ = ¼ Untuk membuktikannya : Anak pertama Anak ke dua Laki perempuan Perempuan laki Perempuan perempuan Laki laki Dapat pula diartikan bahwa dari setiap 4 keluarga beranak dua akan diketemukan 1 keluarga yang kedua anaknya laki 2. Berapa kemungkinan bagi orang tua yang keduanya “ carrier” albino mendapat anak perempuan albino? Jawab : keluarga carier albino memiliki anak dengan peluang, normal = ¾ dan albino = ¼. sedang peluang kelahiran perempuan = ½ Maka K(perempuan,albino) = ½ x ¼ = 1/8 III. Kemungkinan terjadinya dua peristiwa atau lebih yang saling mempengaruhi ialah sama dengan jumlah dari besarnya kemungkinan untuk perisriwa itu Singkatnya K(x atau y) = K(x) + K(y) Contoh : Jika kita melakukan tos dengan menggunakan dua uang logam bersama.Berapa kemungkinannya akan mendapatkan 2 kepala atau 2 ekor pada kedua uang logam tersebut ? Jawab K(kepala) = ½ K(ekor) = ½ K( dua kepala) = ½ x ½ = ¼ K(dua ekor ) = ½ x ½ = ¼ K(dua kepala atau dua ekor ) = ¼ + ¼ = ½ Penggunaan Rumus Binomium Untuk mencari kemungkinan dengan cara yang lebih mudah ialah dengan menggunakan rumus binomium ( a + b ) n , dimana a dan b merupakan kejadian /peristiwa yang terpisah. Sedangkan n adalah banyaknya percobaan. Contoh : Suami istri masing masing normal tetapi heterozigotik untuk albino.Mereka ingin punya 4 orang anak. Berapa kemungkinan a). semua anak itu normal b). seorang anak albino, sedang yang 3 lainnya normal c). Anak yang terakhir saja yang albino, andaikata terpaksa ada yang albino d). Anak terakhir yang abino adalah lelaki jawab P ♀ Aa x ♂ Aa Normal Normal F1 AA = normal Aa = normal jadi kesempatan normal = ¾ Aa = normal dan kesempatan albino = ¼ aa = albino Karena diinginkan 4 orang anak, maka : (a + b)4 = a4 + 4a3b + 6 a2b2 + 4ab3 + b4 Jika a = kemungkinan lahir anak normal = ¾ b = kemungkinan lahir anak albino = ¼ maka a). K(4 normal) = a4 = ( ¾ )4 = 81/256 b). K(3 normal,1 albino) = 4a3b = 4 ( ¾ )3 ( ¼ ) = 108/256 c). K( normal,normal,normal, albino) = ¾ x ¾ x ¾ x ¼ = 27/256 d) Kemungkinan anak lelaki = ½, maka K( normal,normal,normal, albino ♂) = ¾ x ¾ x ¾ x ¼ x½ = 27/512 Tes X2 (CHI –SQUARE TEST) Yaitu suatu uji untuk mengevaluasi adanya penyimpangan (deviasi) antara hasil yang didapat dengan hasil yang diharapkan  Dalam perhitungan harus diperhatikan derajat kebebasan yang nilainya = jumlah kelas fenotip dikurangi satu Monohibrid menghasilkan ketururunan 3 : 1 maka derajat kebebasan = 2 – 1 = 1,jika terdapat sifat intermedier didapat hasil 1:2:1, maka dk = 3 – 1 = 2 Dihibrid hasil keturunannya 9:3:3:1,maka derajat kebebasannya = 4 – 1 = 3.  Contoh : Suatu persilangan antara sesama individu dihibrid (AaBb) menghasilkan keturunan yang terdiri atas empat macam fenotipe, yaitu A-B-, A-bb, aaB-, dan aabb masing- masing sebanyak 315, 108, 101, dan 32. Untuk menentukan bahwa hasil persilangan ini masih memenuhi nisbah teoretis ( 9 : 3 : 3 : 1 ) atau menyimpang dari nisbah tersebut perlu dilakukan suatu pengujian secara statistika. Uji yang lazim digunakan adalah uji X2 (Chi- square test) atau ada yang menamakannya uji kecocokan (goodness of fit). Kelas fenotipe O E d = [O-E] d2/E (hasil (hasil yang percobaan) diharapkan) A-B- 315 9/16 x 556 = 2,25 312,75 0,016 A-bb 108 3/16 x 556 = 3,75 104,25 0,135 AaB- 101 3/16 x 556 = 3,25 104,25 0,101 Aabb 32 1/16 x 556 = 2,75 34,75 0,218 Jumlah 556 556 X2h = 0,470 Apabila X2h lebih kecil daripada X2t dengan peluang tertentu (biasanya digunakan nilai 0,05), maka dikatakan bahwa hasil persilangan yang diuji masih memenuhi nisbah Mendel. Sebaliknya, apabila X2h lebih besar daripada X2t, maka dikatakan bahwa hasil persilangan yang diuji tidak memenuhi nisbah Mendel pada nilai peluang tertentu (biasanya 0,05). Mencari Nilai X2 Kita tentukan terlebih dahulu nilai derajad bebas (DB), yang merupakan banyaknya kelas fenotipe dikurangi satu. Jadi, pada contoh di atas nilai DB nya adalah 4 - 1 = 3. Selanjutnya, besarnya nilai DB ini akan menentukan baris yang harus dilihat pada tabel X2. Setelah barisnya ditentukan, untuk mendapatkan nilai X2t pembanding dilihat kolom peluang 0,05. Dengan demikian, nilai X2t pada contoh tersebut adalah 7,815. Oleh karena nilai X2h (0,470) lebih kecil daripada nilai X2t (7,815), maka dikatakan bahwa hasil persilangan tersebut masih memenuhi nisbah Mendel. Derajad Peluang Bebas 0,95 0,80 0,50 0,20 0,05 0,01 0,005 1 0,004 0,064 0,455 1,642 3,841 6,635 7,879 2 0,103 0,446 1,386 3,219 5,991 9,210 10,597 3 0,352 1,005 2,366 4,642 7,815 11,345 12,838 4 0,711 1,649 3,357 5,989 9,488 13,277 14,860 5 1,145 2,343 4,351 7,289 11,070 15,086 16,750 6 1,635 3,070 5,348 8,558 12,592 16,812 18,548 7 2,167 3,822 6,346 9,803 14,067 18,475 20,278 8 2,733 4,594 7,344 11,030 15,507 20,090 21,955 9 3,325 5,380 8,343 12,242 16,919 21,666 23,589 10 3,940 6,179 9,342 13,442 18,307 23,209 25,188 15 7,261 10,307 14,339 19,311 24,996 30,578 32,801 20 10,851 14,578 19,337 25,038 31,410 37,566 39,997 25 14,611 18,940 24,337 30,675 37,652 44,314 46,928 30 18,493 23,364 29,336 36,250 43,773 50,892 53,672  KINETIKA REAKSI Oleh : Dr. FITRI HANDAJANI, dr, M. Kes  PENDAHULUAN DEFINISI PENTING Kinetika kimia adalah kecepatan suatu proses reaksi dari reaktan menjadi produk Kinetika kimia adalah studi tentang kecepatan (speed) atau laju (rate) reaksi kimia. Salah satu tujuan utama mempelajari kinetika kimia adalah untuk mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi kimia.  PENDAHULUAN Kinetika enzim merupakan studi eksperimental dan teoritis mengenai kecepatan reaksi dalam suatu reaksi kimia Kinetika enzim merupakan kecepatan suatu proses /reaksi kimia  umumnya reaksi kimia tidak berlangsung hanya satu tahap tetapi merupakan kumpulan dari serangkaian tahap-tahap reaksi sederhana. Rangkaian reaksi ini disebut mekanisme reaksi Reaksi homogen merupakan reaksi yang terdiri dari satu fase saja Reaksi heterogen adalah reaksi yang terjadi pada permukaan SISTEM KEHIDUPAN SUHU KONSTAN ENERGI YANG DIHASILKAN DIUBAH MENJADI ENERGI LAIN ATAU DIBEBASKAN DALAM BENTUK PANAS Reaksi yang menghasilkan energi : eksergonik, umumnya terjadi secara spontan Reaksi yang memerlukan energi : endergonik Kedua reaksi tersebut harus dikaitkan (p.u melalui senyawa fosfat energi tinggi  Reaksi kimia Zat lain, yang merupakan Satu zat pembentukan (kelompok Diubah kembali ikatan zat) menjadi elektron yang ada dalam atom electron dan nucleus mengalami Pembentukan reorganisasi kembali ikatan konfigurasi elektron elektron yang ada pada reaktan dalam atom berubah menjadi produk.  Kecepatan reaksi Kecepatan reaksi sebanding dengan habisnya reaktan atau terbentuknya produk aA + bB → cC + dD r = -k [A]α [B] β r = kecepatan keseluruhan k = konstanta kecepatan reaksi [] = konsentrasi reaktan (moles/l) α,β = konstanta empiris Faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi Temperatur/suhu pH Konsentrasi reaktan : - substrat - enzim Modifier : - aktivator - inhibitor  Temperatur Peningkatan temperatur → meningkatkan energi kinetik dan frekuensi benturan antar molekul→ kecepatan reaksi bertambah Peningkatan temperatur → energi kinetik meningkat, bila energi melebihi tingkat energi ikatan antar atom maka akan terjadi denaturasi Hubungan antara kecepatan reaksi dan Temperature  Pengaruh pH pada aktivitas enzim Tiap enzim memiliki pH optimum tertentu, dimana enzim tersebut memiliki aktivitas enzim tertinggi pH yang ekstrim (terlalu tinggi atau rendah) dari pH optimum akan mengganggu aktivitas enzim  pH mempengaruhi stabilitas enzim pH yang ekstrim akan mengakibatkan terjadinya denaturasi protein Efek pH pada aktivitas Enzim  Bentuk kurva aktivitas pH ditentukan oleh Denaturasi enzim pada pH yang tinggi atau rendah Perubahan status bermuatan pada enzim dan/atau substrat  Konsentrasi reaktan Kadar enzim berbanding lurus dengan Vo, syarat : [E] dalam plasma (pH plasma relatif < pH eritrosit) maka ada perpindahan ion HCO3- ke luar dari eritrosit masuk ke dalam plasma.  Untuk mengimbangi maka ion Cl- dari plasma masuk ke dalam eritrosit dalam jumlah equimolar untuk mempertahankan kenetralan listrik membran-luar eritrosit. Perpindahan ion klorida ini disebut sebagai PERGESERAN KLORIDA Perpindahan ion HCO3- dan Cl- melalui membran eritrosit tersebut lewat bantuan protein kanal anion (anion channel protein).  Akibatnya CO2 dalam darah paling banyak didapatkan sebagai ion bikarbonat dalam plasma (persentasenya lebih tinggi dibanding dalam eritrosit) Lebih dari 50% CO2 yang diangkut dari jaringan ke paru-paru diangkut sebagai ion bikarbonat dalam darah  Pada Paru-paru O2 O2 HHb HbO2- K.A + CO2 CO2 + H2O H+ + HCO3- HCO3- + + Na+ Eritrosit + K+ + Cl- Cl-  Macam Sistem buffer Sistem buffer terpenting dalam pengendalian pH cairan tubuh adalah dari plasma dan eritrosit I. Sistem buffer bikarbonat/ asam karbonat (HCO3-/H2CO3) Sistem ini merupakan buffer terpenting dalam plasma (dalam eritrosit juga ada tetapi kadarnya lebih rendah)  2. Sistem buffer protein plasma Terutama terdiri dari albumin Merupakan 95% buffer nonbikarbonat dalam plasma 3. Buffer Fosfat (HPO42-/H2PO4-) Fosfat inorganik: merupakan 5% buffer nonbikarbonat dalam plasma Catatan :Fosfat organik (2,3-BPG dalam eritrosit) merupakan 16% buffer nonbikarbonat dalam eritrosit  4. Sistem buffer Hemoglobin Dalam eritrosit terdapat: Buffer bikarbonat (< dalam plasma) Buffer nonbikarbonat Buffer nonbikarbonat terutama dalam eritrosit adalah Hemoglobin Gugus2 pada Hb yang berperan sebagai buffer terutama adalah gugus2 imidazol Buffer nonbikarbonat lainnya adalah 2,3- BPG  Sistem buffer bikarbonat/ asam karbonat dalam plasma sangat penting sebab: –Kadarnya tinggi –CO2 dapat dikeluarkan oleh atau ditahan dalam paru-paru (dikendalikan oleh sistem pernapasan) pCO2 ~ [H2CO3] – [HCO3-] dapat dikendalikan oleh sistem renal ( reabsorpsi HCO3- dari fitrat glomeruli dapat ditingkatkan/ diturunkan). Serum CO2 content ~ [HCO3-] Reference range for blood gas results Arterial Venous -------------------------------------------------------------------------------------- [H+] 36-43 mmol/L 35-45 mmol/L pH 7.37-7.44 7.35-7.45 pCO2 4.6-6.0 kPa 4.8-6.7 kPa pO2 10.5-13.5 kPa HCO3- 23-30 mmol/L Sistem buffer ginjal  Enzim karbonik anhidrase selain pada eritrosit juaga didapat pada sel tubulus ginjal  sumber HCO3- CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3 - Melalui reaksi ini ginjal mengatur kadar HCO3- plasma dengan cara reabsorpsi dan sintesis HCO3- , sedangkan eritrosit mengatur melalui responsnya terhadap perubahan pCO2 Buffer intraselular H+ yang masuk sel dari plasma ditukar K+ sehingga dapat menaikkan kadar K+ plasma Sebaliknya, turunnya kadar H + plasma dan kenaikan kadar bikarbonat plasma dapat dibuffer oleh H + yang dihasilkan sel. H+ akan masuk plasma ditukar K+ sehingga kadar K+ plasma menurun Jadi pH plasma yang rendah dapat disertai hiperkalemi, dan pH plasma yang tinggi dapat disertai hipokalemi  Peranan sistem pernapasan dalam mempertahankan PH darah Pengeluaran CO2 dari darah dan pasokan O2 pada jaringan adalah fungsi utama sistem pernapasan Sistem pernapasan dikendalikan oleh pusat pernapasan di otak Mekanisme pernapasan dapat dirangsang oleh turunnya pH, turunnya pO2, peningkatan suhu dll.  Pada asidosis metabolik sistem pernapasan berusaha mengkompensasi dengan hiperventilasi (bernapas cepat dan dalam) Pada alkalosis metabolik  dengan hipoventilasi  Mekanisme Renal Melalui pengaturan ekskresi asam Mengatur pertukaran Na+-H+ Melalui pengaturan ekskresi ammonia Sel2 tubulus ginjal dapat membentuk ammonia dari asam2 amino intrasel terutama glutamin  diekskresikan. H2O NH4+ L-Glutamin L-Glutamat Glutaminase Untuk mengimbangi Na+ dari filtrat glomeruli masuk ke sel tubulus (konservasi kation)  Ini merupakan mekanisme tubulus ginjal untuk mengatur keseimbangan asam-basa dan konservasi kation Meningkatnya pertukaran Na+-H+ juga menaikkan reabsorpsi HCO3- Pada asidosis metabolik : produksi NH4+ ditingkatkan Pada alkalosis metabolik : diturunkan Pengaturan reabsorpsi HCO3- dalam filtrat glomeruli. Pada alkalosis : reabsorpsi HCO3- diturunkan Pada asidosis :ditingkatkan  Lumen of the distal tubulus of kidney glutamine glutamate HCO3-  Persamaan Henderson-Hasselbach pH = pKa + log [A-]/ [HA] pH = pKa + log [HCO3-]/[H2CO3] pKa H2CO3 = 6,1 25 mmol/l pH plasma darah = 6,1 + log 1.25 mmol/l = 6,1 + log 20/1 = 7,4 pH plasma darah = 7,4 Gangguan Keseimbangan asam-basa Umumnya disertai perubahan kadar elektrolit dalam plasma H+ tak dapat menumpuk tanpa anion yang menyertainya (misalnya Cl-, SO42- , laktat-) atau tanpa pertukaran dengan kation (misalnya Na+, K+) Jadi pengukuran keadaan keseimbangan asam basa perlu pemeriksaan: pH darah pCO2 darah Kadar elektrolit darah : Na+, K+, Cl- dll  Asidosis Metabolik Primer kekurangan bikarbonat (HCO3-) Asidosis : pH ↓ Sebab; Produksi asam organik > laju eliminasinya Misalnya pembentukan senyawa keton pada asidosis diabetik ↓ ekskresi asam Misalnya gagal ginjal  asidosis tubular Kehilangan HCO3- berlebihan Misalnya diare hebat  kehilangan cairan duodenal  Bila kompensasi berjalan sempurna dikatakan asidosis metabolik terkompensasi sempurna Bila dengan kompensasi pH tetap hewan  Setiap kromosom terdapat bag yg menyempit dan terang : sentromer. Berdsarkan letak sentromer maka dibedakan beberapa bentuk kromosom : a. Metasentris, sentromer terletak median,kromosom berbentuk spt huruf V. b. Submetasentris : sentromer terletak submedian,berbentuk seperti huruf J. c. Akrosentris : Sentromer terletak subterminal,kromosom lurus seperti batang.Satu lengan kromosom sangat panjang sedangkan lengan lainnya sangat pendek. d. Telosentris : Sentromer terletak di terminal kromosom sehingga kromosom terdiri dr sebuah lengan saja dan berbentuk seperti batang.Pada manusia tidak ada kromosom demikian.  Fungsi sentromer sebagai tempat berpegangan benang plasma dari spindle pada stadium anafase dalam pembelahan sel. 2.Tipe Kromosom Kromosom eukariota dibedakan dlm 2 type a. Autosom ; ∑ kromosom pd manusia 46. 44 di antaranya adalah autosom. b. Seks kromosom ; sepasang kromosom yg menentukan jenis kelamin yi, kromosom-X dan kromosom-Y Seks krom. Ditemukan o/ Henking pd 1891 Wanita normal = 46,XX Laki-laki normal = 46,XY  KARYOTYPING Yaitu pengaturan kromosom secara standar berdasarkan panjang,jumlah serta bentuk kromosom dari sel somatis suatu individu Cara pemeriksaan kromosom dan pembuatan karyotipe Jaringan umum yang digunakan adlh kulit,sumsum tulang atau darah perifer. Bahan yang dibutuhkan ; darah ,medium kultur dg zat phytohaemagglutinin (PHA),kolkhisin,dan larutan hipotonik salin. PHA berfungsi : a. Menggumpalkan sel drh merah shg terpisah dr sel drh putih b. Memacu sel drh putih membelah  Kolkhisin berfungsi a. Meniadakan pembentukan spindle b. Menghentikan pembelahan mitosis pd metafase,yi pd saat kromosom berkontraksi max dan nampak paling jelas. Larutan hipotonik salin berfungsi utk memperbesar kromosom dan mempersebar letaknya.  Oleh karena sulit membedakan masing2 kromosom,maka tidk digunakan nomor urut 1 – 22,melainkan mengelompokkannya menjadi kelompok A – G berdasarkan ukuran kromosom serta letak sentromer.   Struktur Kromosom 1. Bagian2 kromosom a. Kromonema ; berbentuk pita spiral b. Kromomer ; penebalan kromonema di beberapa tempat. c. Sentromer ; di dalamnya terdapat granula kecil sferul.Kromonema terhubung dengan sferul dari sentromer.Umumnya kromosom memiliki 1 sentromer disebut monosentris. 2 sentromer =disentris.>2 = polisentris. d. Lekukan ke dua (sekunder);berperan dalam pembentukan nukleolus pengatur nukleolus ( nucleoler organizer) e. Telomer ; ujung kromosom yang menghalangi bersambungnya kromosom satu dengan yang lain. f. Satelit ; tambahan pada kromosom.Tidak semua kromosom bersatelit.Kromosom bersatelit disebut satelit kromosom. Eukromatin ;bagian kromosom tidak padat dan membawa gen.Hetero kromatin ; bagian padat tidak membawa gen. Skema sebuah kromosom submetasentris A.struktur luar B. struktur dalam Tehnik “Banding” (Tehnik pembentukan jalur). 3 macam teknik pemberian warna a. Metode Q ; pewarnaan quinacrine mustard,dengan mikroskop ultravioletjalur (band) gelap-terang, disebut jalur Q.jalur terang =daerah eukromatis,jalur gelap = daerah heterokromatis b. Metode G ;pewarnaan Giemsa,pH 9,tidak menggunakan sinar UV,membentuk jalur G. c. Metode R (reverse);dilakukan denaturasi sel sebelum pemberian warna.Kebalikan dari dua teknik sebelumnya,jalur terang = daerah heterokromatin,jalur gelap = daerah eukromatin. Teknik yang banyak dilkukan adalah teknik Q dan G  Karyotipe manusia berdasarkan teknik pembuatan jalur (Banding technique).Nampak jelas perbedaan karakter kromosom,terruta ma beberapa autosom yang semula meragukan dalam pemberian nomornya,karena ukurannya hampir sama.  p adalah lengan pendek kromosom,q lengan panjang kromosom. Pembacaan lokus gen pada hasil banding ditulis berturut-turut dengan ; nomor kromosom,letak lengan,daerah (region),dan letak jalur (band). Misal lokus gen 1p21, artinya gen terletak di kromosom nomor 1,lengan pendek,region 2,pada band 1  FISH ( fluorescence in situ hybridization) Bertujuan untuk mendeteksi bagian kromosom terkecil yang tidak dapat dideteksi dengan mikroskop cahaya Untuk menemukan lokus gen yang tidak dapat diperoleh dengan cara tehnik banding maka digunakan tehnik FISH ( fluorescence in situ hybridization) yaitu kombinasi tehnik sitogenitik dan molekuler: Kromosom didenaturasi,atau dibuatkan singel straind,yang diletakkan pada suatu slide, kemudian diuji dengan pemeriksaan bahan fluorescent ,sehingga region tertentu dari genom dapat ditemukan.  Seks kromatin (kromatin kelamin) ML Barr dan Bertram menemukan badan kromatin dalam sel syaraf dari kucing betina namun tidak ada pada kucing jantan. Pemeriksaan pada sel epitel mukosa mulut dan lekosit manusia menunjukkan bhw pd perempuan inti sel selaput lendir mulut terdapat sebuah badan kromatin (Baar body) terletak perifer dan pada lekosit terdapat Baar body dg bentuk khusus seperti pemukul genderang yang disebut drumstick.Pada lelaki tidak ada. Baar body digunakan untuk membedakan jenis kelamin sehingga dinamakan kromatin kelamin atau seks kromatin.  Perempuan dikatakan bersifat seks kromatin positip,sedang laki2 seks kromatin negatip.  Hipotesa Lyon Lyon mengatakan bahwa baar body itu sesungguhnya berasal dari salah satu dari sepasang kromosom-X yang mengalami piknosa (mengembun) setelah pembelahan mitosis. Kromosom-X yang mengalami perubahan ini dapat berasal dari ibu atau ayah dan kehilangan aktifitas genetiknya.Pendapat ini dikenal sebagai hipotesa Lyon. Dengan dasar hipotesis itu maka banyaknya seks kromatin pada suatu individu = banyaknya kromosom-X yang dimiliki individu itu dikurangi dengan satu. Peranan kromosom-X dan –Y pada manusia Kromosom-X pada manusia membawa gen yang menentukan sifat perempuan. Kromosom-Y merupakan kromosom yang memiliki gen untuk sifat laki2. Berapapun banyaknya kromosom-X dimiliki seseorang,asal disamping itu masih memiliki kromosom-Y sebuah saja,maka orang itu adalah lelaki.  Gene linkage Yaitu beberapa gen yang terangkai (linkage) pada sebuah kromosom. Gen bersama alelnya yang terletak pada sepasang kromosom homolog selalu berkelompok disebut linkge group. ∑ linkage group = ∑ kromosom haploid dari suatu individu. Man,n=23,ada 23 linkage group  non linkage gene a) Perkawinan dihibrid (AaBb x AaBb), keturunannya 9:3:3:1 b) Uji silang dihibrid (AaBb x AaBb),keturunannya 1:1:1:1 Linkage gene a) Perkawinan dihibrid,”Coupling phase” (AB/ab x AB/ab),keturunan 3:0:0:1 atau 3:1. b) Perkawinan dihibrid,” repulsion phase” (Ab/aB x Ab/aB),keturunan 2:1:1:0 atau 2:1:1  Sex Linkage Yaitu gen yang terangkai pada kromosom X, seperti buta warna : penderita umumnya tidak dapat membedakan warna Haemofilia :merupakan sifat resesif tertaut seks yang disebakan oleh tidak adanya protein tertentu yang diperlukan untuk penggumpalan darah, sehingga ketika terluka akan mengalami pendarahan yang berlebihan sehingga dapat mengarah pada kematian. Anodontia Distrofi otot : semakin melemah atau menghilangnya koordinasi otot-tot karena tidak adanya satu protein otot penting yang disebut distrofin.  Ichtyosis : defisiensi enzim sulfatase steroid yang menyebabkan kulit kering, tampak bersisik seperti ikan, khusunya pada lengan dan kaki sistem golongan darah Xga Sindrom fragile-X : namanya diambil dari penampakan fisik kromosom X yang tidak normal, yaitu mengalami konstriksi atau penekukan di bagian ujung lengan kromosom yang panjang sehingga menyebabkan keterbelakangan mental. Lesch-Nyhan :defisiensi enzim hipoksantin-guanin fosforifil transferase yang menyebabkan keterbelakangan mental, degenerasi motorik, dan dapat mengarah pada kematian di usia muda. hidrosefali X-linkage. Gen yang terangkai kromosom Y seperti tumbuh kulit di sela2 jari seperti katak(disebabkan gen resesif wt), gen resesif hg penyebab pertumbuhan rambut yang kaku dan panjang di permukaan tubuh orang,gen resesif h penyebab hypertrichosis,tumbuhnya rambut pada bagian tertentu di tepi daun telinga Crossing Over Proses penukaran segmen dari kromatid nonsister dari sepasang kromosom homolog. Terjadi pada meiosis; pembentukan sel gamet. 1. Pindah silang tunggal : pindah silang yang terjadi pada satu tempat Terbentuk 4 gamet :  2 macam gamet tipe parental  2 macam gamet tipe rekombinasi dari hasil pindah silang  Pindah silang ganda ,terjadi pindah silang di dua tempat.misal pada indifidu trihibrid  Crossing over pada manusia Peristiwa pindah silang pada manusia sulit di amati sebab: 1. Tidak dapat dilakukan perkawinan sekehendaknya. 2. Gen yang menimbulkan penyakit jarang dijumpai karena kebanyakan dari gen resesif shg ekspresinya baru tampak setelah beberapa generasi 3. Jumlah kromosom manusia terlalu banyak,shg adanya gen berangkai lebih kecil 4. Biasanya orang tidak suka bila ada sifat keturunan yang kurang menyenangkan sampai diketahui orang lain. Penyakit retinitas pigmentosa Menyebakan kebutaan Disebabkan oleh gen dominan R yang terangkai tak sempurna pada kromosom X atau kromosom Y Gen yang terdapat pada kromosom –Y yang tidak homolog dengan kromosom X dinamakan gen holandrik  Mapping cromosome Yaitu gambar skema sebuah kromosom yang digambarkan sebuah garis lurus dimana diperlihatkan lokus setiap gen yang terletak pada kromosom itu Jarak antara satu gen thd gen yg lainnya yang berangkai pada sebuah kromosom dinyatakan dengan unit peta dan 1 unit = 1% pindah silang.  Mapping cromosome pd manusia Gen pd manusia Tidak mudah dipetakan dg analisis genesis seperti pada makhluk lain. Pd th 1965 penetapan lokasi gen pd manusia dilakukan dg menggunakan data dr kajian diagram silsilah. Sejak 1971 pemetaan kromosom manusia mengalami kemajuan.  Kemajuan itu adlah hasil perkembangan : 1. Teknik baru yang disebut hibridisasi sel somatis. 2. Peningkatan teknik sitologis untuk mengindetifikasi setiap kromosom manusia dan segmen2 spesifik dari masing2 kromosom. 3. Teknik DNA rekombinan yg digunakan untuk mengisolir dan mengidentifikasi lokasi dari masing2 gen di dalam molekul DNA dan kromosom  Kromosom Morfologi Kromosom 1. Ukuran dan bentuk kromosom Lebih mudah dilihat pada saat nukleus membelah pada saat metafase dg menggunakan tehnik pewarnaan. Ukuran Panjang kromosom 0,2 – 50 µ ; diameter 0,2 – 50 µ.Ukuran kromosom pada manusia 6 µ. Makin sedikit jumlah kromosom dalam suatu nukleus maka makin besar ukuran kromosomnya. Umumnya ukuran kromosom tumbuhan > hewan  Setiap kromosom terdapat bag yg menyempit dan terang : sentromer. Berdsarkan letak sentromer maka dibedakan beberapa bentuk kromosom : a. Metasentris, sentromer terletak median,kromosom berbentuk spt huruf V. b. Submetasentris : sentromer terletak submedian,berbentuk seperti huruf J. c. Akrosentris : Sentromer terletak subterminal,kromosom lurus seperti batang.Satu lengan kromosom sangat panjang sedangkan lengan lainnya sangat pendek. d. Telosentris : Sentromer terletak di terminal kromosom sehingga kromosom terdiri dr sebuah lengan saja dan berbentuk seperti batang.Pada manusia tidak ada kromosom demikian.  Fungsi sentromer sebagai tempat berpegangan benang plasma dari spindle pada stadium anafase dalam pembelahan sel. 2.Tipe Kromosom Kromosom eukariota dibedakan dlm 2 type a. Autosom ; ∑ kromosom pd manusia 46. 44 di antaranya adalah autosom. b. Seks kromosom ; sepasang kromosom yg menentukan jenis kelamin yi, kromosom-X dan kromosom-Y Seks krom. Ditemukan o/ Henking pd 1891 Wanita normal = 46,XX Laki-laki normal = 46,XY  KARYOTYPING Yaitu pengaturan kromosom secara standar berdasarkan panjang,jumlah serta bentuk kromosom dari sel somatis suatu individu Cara pemeriksaan kromosom dan pembuatan karyotipe Jaringan umum yang digunakan adlh kulit,sumsum tulang atau darah perifer. Bahan yang dibutuhkan ; darah ,medium kultur dg zat phytohaemagglutinin (PHA),kolkhisin,dan larutan hipotonik salin. PHA berfungsi : a. Menggumpalkan sel drh merah shg terpisah dr sel drh putih b. Memacu sel drh putih membelah  Kolkhisin berfungsi a. Meniadakan pembentukan spindle b. Menghentikan pembelahan mitosis pd metafase,yi pd saat kromosom berkontraksi max dan nampak paling jelas. Larutan hipotonik salin berfungsi utk memperbesar kromosom dan mempersebar letaknya.  Oleh karena sulit membedakan masing2 kromosom,maka tidk digunakan nomor urut 1 – 22,melainkan mengelompokkannya menjadi kelompok A – G berdasarkan ukuran kromosom serta letak sentromer.   Struktur Kromosom 1. Bagian2 kromosom a. Kromonema ; berbentuk pita spiral b. Kromomer ; penebalan kromonema di beberapa tempat. c. Sentromer ; di dalamnya terdapat granula kecil sferul.Kromonema terhubung dengan sferul dari sentromer.Umumnya kromosom memiliki 1 sentromer disebut monosentris. 2 sentromer =disentris.>2 = polisentris. d. Lekukan ke dua (sekunder);berperan dalam pembentukan nukleolus pengatur nukleolus ( nucleoler organizer) e. Telomer ; ujung kromosom yang menghalangi bersambungnya kromosom satu dengan yang lain. f. Satelit ; tambahan pada kromosom.Tidak semua kromosom bersatelit.Kromosom bersatelit disebut satelit kromosom. Eukromatin ;bagian kromosom tidak padat dan membawa gen.Hetero kromatin ; bagian padat tidak membawa gen. Skema sebuah kromosom submetasentris A.struktur luar B. struktur dalam Tehnik “Banding” (Tehnik pembentukan jalur). 3 macam teknik pemberian warna a. Metode Q ; pewarnaan quinacrine mustard,dengan mikroskop ultravioletjalur (band) gelap-terang, disebut jalur Q.jalur terang =daerah eukromatis,jalur gelap = daerah heterokromatis b. Metode G ;pewarnaan Giemsa,pH 9,tidak menggunakan sinar UV,membentuk jalur G. c. Metode R (reverse);dilakukan denaturasi sel sebelum pemberian warna.Kebalikan dari dua teknik sebelumnya,jalur terang = daerah heterokromatin,jalur gelap = daerah eukromatin. Teknik yang banyak dilkukan adalah teknik Q dan G  Karyotipe manusia berdasarkan teknik pembuatan jalur (Banding technique).Nampak jelas perbedaan karakter kromosom,terruta ma beberapa autosom yang semula meragukan dalam pemberian nomornya,karena ukurannya hampir sama.  p adalah lengan pendek kromosom,q lengan panjang kromosom. Pembacaan lokus gen pada hasil banding ditulis berturut-turut dengan ; nomor kromosom,letak lengan,daerah (region),dan letak jalur (band). Misal lokus gen 1p21, artinya gen terletak di kromosom nomor 1,lengan pendek,region 2,pada band 1  FISH ( fluorescence in situ hybridization) Bertujuan untuk mendeteksi bagian kromosom terkecil yang tidak dapat dideteksi dengan mikroskop cahaya Untuk menemukan lokus gen yang tidak dapat diperoleh dengan cara tehnik banding maka digunakan tehnik FISH ( fluorescence in situ hybridization) yaitu kombinasi tehnik sitogenitik dan molekuler: Kromosom didenaturasi,atau dibuatkan singel straind,yang diletakkan pada suatu slide, kemudian diuji dengan pemeriksaan bahan fluorescent ,sehingga region tertentu dari genom dapat ditemukan.  Seks kromatin (kromatin kelamin) ML Barr dan Bertram menemukan badan kromatin dalam sel syaraf dari kucing betina namun tidak ada pada kucing jantan. Pemeriksaan pada sel epitel mukosa mulut dan lekosit manusia menunjukkan bhw pd perempuan inti sel selaput lendir mulut terdapat sebuah badan kromatin (Baar body) terletak perifer dan pada lekosit terdapat Baar body dg bentuk khusus seperti pemukul genderang yang disebut drumstick.Pada lelaki tidak ada. Baar body digunakan untuk membedakan jenis kelamin sehingga dinamakan kromatin kelamin atau seks kromatin.  Perempuan dikatakan bersifat seks kromatin positip,sedang laki2 seks kromatin negatip.  Hipotesa Lyon Lyon mengatakan bahwa baar body itu sesungguhnya berasal dari salah satu dari sepasang kromosom-X yang mengalami piknosa (mengembun) setelah pembelahan mitosis. Kromosom-X yang mengalami perubahan ini dapat berasal dari ibu atau ayah dan kehilangan aktifitas genetiknya.Pendapat ini dikenal sebagai hipotesa Lyon. Dengan dasar hipotesis itu maka banyaknya seks kromatin pada suatu individu = banyaknya kromosom-X yang dimiliki individu itu dikurangi dengan satu. Peranan kromosom-X dan –Y pada manusia Kromosom-X pada manusia membawa gen yang menentukan sifat perempuan. Kromosom-Y merupakan kromosom yang memiliki gen untuk sifat laki2. Berapapun banyaknya kromosom-X dimiliki seseorang,asal disamping itu masih memiliki kromosom-Y sebuah saja,maka orang itu adalah lelaki.  Gene linkage Yaitu beberapa gen yang terangkai (linkage) pada sebuah kromosom. Gen bersama alelnya yang terletak pada sepasang kromosom homolog selalu berkelompok disebut linkge group. ∑ linkage group = ∑ kromosom haploid dari suatu individu. Man,n=23,ada 23 linkage group  non linkage gene a) Perkawinan dihibrid (AaBb x AaBb), keturunannya 9:3:3:1 b) Uji silang dihibrid (AaBb x AaBb),keturunannya 1:1:1:1 Linkage gene a) Perkawinan dihibrid,”Coupling phase” (AB/ab x AB/ab),keturunan 3:0:0:1 atau 3:1. b) Perkawinan dihibrid,” repulsion phase” (Ab/aB x Ab/aB),keturunan 2:1:1:0 atau 2:1:1  Sex Linkage Yaitu gen yang terangkai pada kromosom X, seperti buta warna : penderita umumnya tidak dapat membedakan warna Haemofilia :merupakan sifat resesif tertaut seks yang disebakan oleh tidak adanya protein tertentu yang diperlukan untuk penggumpalan darah, sehingga ketika terluka akan mengalami pendarahan yang berlebihan sehingga dapat mengarah pada kematian. Anodontia Distrofi otot : semakin melemah atau menghilangnya koordinasi otot-tot karena tidak adanya satu protein otot penting yang disebut distrofin.  Ichtyosis : defisiensi enzim sulfatase steroid yang menyebabkan kulit kering, tampak bersisik seperti ikan, khusunya pada lengan dan kaki sistem golongan darah Xga Sindrom fragile-X : namanya diambil dari penampakan fisik kromosom X yang tidak normal, yaitu mengalami konstriksi atau penekukan di bagian ujung lengan kromosom yang panjang sehingga menyebabkan keterbelakangan mental. Lesch-Nyhan :defisiensi enzim hipoksantin-guanin fosforifil transferase yang menyebabkan keterbelakangan mental, degenerasi motorik, dan dapat mengarah pada kematian di usia muda. hidrosefali X-linkage. Gen yang terangkai kromosom Y seperti tumbuh kulit di sela2 jari seperti katak(disebabkan gen resesif wt), gen resesif hg penyebab pertumbuhan rambut yang kaku dan panjang di permukaan tubuh orang,gen resesif h penyebab hypertrichosis,tumbuhnya rambut pada bagian tertentu di tepi daun telinga Crossing Over Proses penukaran segmen dari kromatid nonsister dari sepasang kromosom homolog. Terjadi pada meiosis; pembentukan sel gamet. 1. Pindah silang tunggal : pindah silang yang terjadi pada satu tempat Terbentuk 4 gamet :  2 macam gamet tipe parental  2 macam gamet tipe rekombinasi dari hasil pindah silang  Pindah silang ganda ,terjadi pindah silang di dua tempat.misal pada indifidu trihibrid  Crossing over pada manusia Peristiwa pindah silang pada manusia sulit di amati sebab: 1. Tidak dapat dilakukan perkawinan sekehendaknya. 2. Gen yang menimbulkan penyakit jarang dijumpai karena kebanyakan dari gen resesif shg ekspresinya baru tampak setelah beberapa generasi 3. Jumlah kromosom manusia terlalu banyak,shg adanya gen berangkai lebih kecil 4. Biasanya orang tidak suka bila ada sifat keturunan yang kurang menyenangkan sampai diketahui orang lain. Penyakit retinitas pigmentosa Menyebakan kebutaan Disebabkan oleh gen dominan R yang terangkai tak sempurna pada kromosom X atau kromosom Y Gen yang terdapat pada kromosom –Y yang tidak homolog dengan kromosom X dinamakan gen holandrik  Mapping cromosome Yaitu gambar skema sebuah kromosom yang digambarkan sebuah garis lurus dimana diperlihatkan lokus setiap gen yang terletak pada kromosom itu Jarak antara satu gen thd gen yg lainnya yang berangkai pada sebuah kromosom dinyatakan dengan unit peta dan 1 unit = 1% pindah silang.  Mapping cromosome pd manusia Gen pd manusia Tidak mudah dipetakan dg analisis genesis seperti pada makhluk lain. Pd th 1965 penetapan lokasi gen pd manusia dilakukan dg menggunakan data dr kajian diagram silsilah. Sejak 1971 pemetaan kromosom manusia mengalami kemajuan.  Kemajuan itu adlah hasil perkembangan : 1. Teknik baru yang disebut hibridisasi sel somatis. 2. Peningkatan teknik sitologis untuk mengindetifikasi setiap kromosom manusia dan segmen2 spesifik dari masing2 kromosom. 3. Teknik DNA rekombinan yg digunakan untuk mengisolir dan mengidentifikasi lokasi dari masing2 gen di dalam molekul DNA dan kromosom  BIOMEDIK- FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS HANG TUAH SURABAYA  Protein synthesis Trans- Trans- Protein DNA RNA cription lation Cell division replication Genome (transcriptome proteome) DNA 1 gene  10 or more proteins SUMBER INFORMASI GENETIK Alur transmisi informasi : DNA  RNA  protein  Initiation DNA DNA  pre-RNA Elongation transcription termination Splicing, editing, RNA Pre-RNA  m-RNA encapping processing Initiation Protein m-RNA  Protein Elongation synthesis termination Post- Glycosylation, translational limited proteolysis modification Vesiculation Protein organel targeting transport § Informasi genetik yang dibawa oleh DNA di transfer ke RNA dan kemudian diekspresikan dalam bentuk asam amino (protein) § Tahapan ekspresi gen : REPLIKASI Penggandaan diri DNA jadi dua Oleh karena dlm inti eukariota DNA berbentuk heliks ganda maka saat replikasi tbtk 2 pasang DNA Replikasi tjd pada tahap persiapan untuk proses mitosis TRANSKRIPSI Informasi ditranskripsikan dari DNA ke mRNA (mencetak RNA) RNA diperlukan untuk sintesis protein TRANSLASI RNA yang terbentuk dari hasil transkripsi akan melakukan penerjemahan (translasi) Informasi dari mRNA ditranslasikan dalam bentuk asam amino  Replikasi terjadi bermula dari suatu titik awal (origin) replikasi dan terbentuknya RNA primer. Pembentukan rantai searah cabang replikasi ini disebut leading strand yaitu rantai 3’ – 5’ membentuk rantai 5’ – 3’ yang mampu membentuk pasangan antiparalel. Rantai lainnya dengan arah pemanjangan 5’ – 3’ yang berlawanan dengan cabang replikasi tidak dapat secara kontinyu yaitu rantai baru arah 3’  5’. Rantai ini disebut lagging strand yang membentuk pasangan secara diskontinyu atau terputus-putus sehingga terdapat celah antara ujung 5’ – 3’ lama dengan ujung 5’ – 3’ baru. Fragmen tersebut yang dinamakan fragmen Okazaki. Membutuhkan beberapa enzim  Helikase : DNA harus dipisahkan dengan menggunakan helikase yang memerlukan ATP. Topoisomerase II (Gyrase) : Pemisahan utas DNA menimbulkan stres dalam struktur heliks. DIbutuhkan enzim Topoisomerase II (Gyrase) untuk relaksasi. Rantai yang terpisah distabilkan dengan protein pengikat DNA (DNA-binding protein) Primase : RNA primer dilekatkan oleh enzim primase.  DNA polimerase / DNA pol : Digunakan untuk enzim replikase untuk sintesis DNA. Ada 3 yaitu : DNA pol I, II, III yang membutuhkan ATP Fungsi : DNA pol I Adalah enzim repair pada sintesis DNA yang membuat RNA primer. DNA pol II Fungs perbaikan DNA tetapi tidak terlibat pada sintesis DNA. DNA pol III enzim paling aktif untuk replikasi primer. Mensintesis fragmen okazaki.  Aktivitas Eksonuklease 3’-5’ pada DNA polimerase I : proof reading. DNA ligase : Enzim DNA ligase berfungsi untuk menyambung fragmen okazaki sehingga menjadi rantai yang utuh. RNA hidrolase : Sedangkan enzim RNA hidrolase untuk pelepasan RNA primer dari framen okazaki.  Strand splitting at origin of replication Procaryotas one origin of replication ONE REPLICON Eucaryotas many replication origins MANY REPLICONS Strand separation  DNA Replication Protein Translatio Transcriptio n n § RNA disintesis melalui proses yang disebut : Transkripsi (Transcription) § mRNA, rRNA dan tRNA ditranskripsi dengan cara yang sama  Sintesis RNA (transkripsi) dilakukan oleh DNA-directed RNA polymerase atau RNA polimerase yang membutuhkan : Rantai cetakan DNA (template) Ribonukleotida (ATP, GTP, UTP, dan CTP) sebagai prekursor Ion Mg++ (enzim murni juga mengandung Zn2+). RNA polimerase memperpanjang polimer RNA dengan arah 5’-3’ sama dengan DNA polimerase hanya saja tidak membutuhkan primer. § RNA polimerase : RNA pol merupakan enzim yang kompleks dengan 5 sub unit utama dan 1 sub unit lain. RNA pol tidak memiliki kemampuan proof reading 3’-5’ exonuclease. Pada eukaryota terdapat 3 jenis RNA pol : RNA pol I : sintesis rRNA RNA pol II : sintesis mRNA RNA pol III : sintesis tRNA Pada prokariota : hanya ada satu polimerase yang mengkatalis semua reaksi. Salah satu perbedaan penting antara replikasi dan transkripsi yaitu : Pada replikasi semua bagian kromosom dikopi untuk menghasilkan DNA baru (anak) yang identik dengan DNA induk. Sementara transkripsi bersifat selektif, artinya hanya gen atau kelompok gen tertentu yang ditranskripsi pada satu waktu tertentu. Transkripsi oleh karenanya dapat diatur sehingga hanya informasi genetik yang dibutuhkan sel pada saat tertentu yang ditranskripsi. § Proses transkripsi memiliki 3 fase/tahapan: Inisiasi (Initiation) Elongasi (Elongation) Terminasi (Termination) § RNA ditranskripsikan berdasarkan cetakan (template) dari DNA setelah proses penguraian struktur double helix dari DNA. § Hanya satu saja dari dua untai DNA yang dapat bertindak sebagai cetakan (template) untuk proses transkripsi.  under resting conditions many gene are inactive since their regulatory elements are blocked by nuclear histones activation Histone modification (phosphorylation, acetylation) Transcription factor activation (phoshorylation)  REGULATION STRUCTURE REGULATION E1 E2 E3 E – exons (coding) promoter I – introns (non-coding) enhacer § Transkripsi mRNA dimulai pada saat RNA polimerase II melekat pada promoter (TATA BOX) § Untuk terjadinya sintesis RNA, rantai DNA harus terbuka (transcription bubble). § Terbukanya DNA rantai ganda ini nanti akan diselesaikan oleh topoisomerase. § Rantai DNA yang berfungsi untuk sintesis RNA disebut rantai cetakan (template) atau rantai (-). § Sintesis RNA dari arah 5’ ke 3’. § Untuk melakukan transkripsi DNA memiliki satuan penyandi (pengkode): kodogen/codon yang terdiri dari 3 titik basa (triple point bases). Satu kodogen DNA akan mencetak satu kodogen RNA. § Satu nukleotida yang berbeda dengan DNA yaitu: UTP (Uridin Tri Phosphat) berpasangan dengan residu adenilat (U-A). RNA POLYMERASE III MEMPERPANJANG MOLEKUL RNA YANG BARU TERBENTUK DARI UJUNG 5’ KE 3’ (ANTIPARALEL) DENGAN CETAKAN (TEMPLATE) DNA PENAMBAHAN NUKLEOTIDA SECARA KOMPLEMENTER SESUAI DENGAN CETAKAN (TEMPLATE) DNA § RNA polymerase II akan mentranskripsi terminator, suatu urutan nukleotida di sepanjang DNA yang menandakan akhir unit transkripsi / transkripsi berhenti pada ujung akhir gen (terminator) § Protein untuk terminasi ini disebut faktor rho yang berikatan dengan DNA dan memisahkan enzim dari cetakan § Setelah dihasilkan molekul mRNA oleh RNA polimerase harus dilakukan modifikasi untuk dapat berfungsi § Pada prokariota : hasil sintesis RNA langsung dapat berfungsi, berbeda pada eukariota yang harus mengalami serangkaian modifikasi agar dapat berfungsi secara normal, diantaranya pemberian capping (tudung), ekor (poli-A tail) dan splicing (sambungan). § DNA terdiri dari 4 basa nitrogen, sedangkan asam amino yang digunakan untuk sintesis protein ada 20. § Urutan linier basa pada DNA dan kode yang ditemukan pada DNA adalah kode tripl