Akuakultur

Kromosom dan karyotipe pada ikan

Kromosom dan karyotipe pada ikan? Berikut ini adalah beberapa hal yang berkaitan dengan keduannya, yang saya ambil dari sebagian skripsi saya sendiri. Beberapa teknik banding, saya adopsikan dari teknik pewarnaan pada tikus.

Kromosom adalah sekumpulan gen (DNA) dalam inti sel yang yang berperan dalam pewarisan sifat keturunan (Kirpichnikov, 1981; Tave, 1986; Pai, 1987; Suryo, 1994). Gen-gen menempati posisi tertentu (lokus) dalam kromosom dan mengandung cetak biru berupa kode sifat biologis untuk memproduksi fenotipe (Tave, 1986). Panjang rangkaian DNA akan menentukan ukuran kromosom dan hal ini bervariasi antara suatu spesies dengan spesies yang lain. Panjang kromosom berkisar antara 0,2-20 mikron (Suryo,1994). Kromosom yang terdapat dalam sebuah sel haploid tidak pernah sama ukurannya. Kromosom yang memiliki bentuk yang sama disebut homoloog dan biasa terdapat pada sel diploid (Denton, 1973; Suryo, 1994).

Kromosom dan karyotipe - Ilustrasi

Setiap kromosom memiliki bagian menyempit yang disebut sentromer. Berdasarkan posisi sentromer, bentuk kromosom diklasifikasikan sebagai metasentrik (M) untuk kromosom yang memiliki sentromer terletak ditengah, submetasentrik (SM) apabila posisi sentromer terletak submedian atau kearah salah satu ujung kromosom, akrosentrik (A) apabila sentromer terletak didekat salah satu ujung kromosom dan telosentrik (T) jika posisi sentromer terletak di ujung kromosom (Gambar 1) (De Robertis et al., 1975; Schulz dan Schaeffer, 1980; De Robertis dan De Robertis, 1988; Suryo, 1994). Kromosom akrosentrik kadang kadang disebut juga subtelosentrik (ST) (Denton, 1973). Walaupun jarang digunakan ada yangmenggolongkan kromosom ke dalam bentuk V, J dan batang yang masing-masing untuk metasentrik, submetasentrik dan telosentrikakrosentrik (Denton, 1973; Sharman, 1976; Eldridge, 1985).

Bentuk dan bagian kromosom
Bentuk dan bagian kromosom

 Gambar 1. Bentuk dan bagian kromosom berdasarkan letak sentromer (De Robertis dan De Robertis, 1988)

 Klasifikasi kromosom berdasarkan posisi sentromer yang diakui secara internasional dapat dilihat pada Levan et al. (1964). Tiap kromosom dihitung nilai indeks sentromernya yang didefinisikan sebaghai rasio panjang lengan pendek dengan lengan panjang dan dikalikan 100 (Tabel 1) (Konferensi Chicago, 1966 dalam Schulz dan schaeffer, 1980; Macgregor dan Varley, 1983).

Tabel 1. Klasifikasi Kromosom berdasarkan posisi sentromer

Klasifikasi kromosom berdasarkan posisi sentromer
Klasifikasi kromosom berdasarkan posisi sentromer

Sumber : Macgregor dan Varley, 1983

Jumlah kromosom dalam satu set tiap spesies pada keadaan normal adalah tetap. Walaupun jumlah kromosom satu spesies bias sama dengan spesies lain, tetapi berbeda dalam bentuk, ukuran dan komposisi gen-gennya (Goldstein, 1967; Dwidjoseputro, 1977; Yatim, 1991). Makin jauh hubungan kekerabatan suatu organisme, makin besar kemungkinan perbedaan jumlah, bentuk dan susunan kromosomnya (Ville dan Dethier, 1971; Denton,1973; Yatim, 1991). Hasil penelitian menyatakan bahwa kromosom ikan nila merah berjumlah 44 buah (Rosyidah, 1995; Setiadi, 1995; Ahmad, 1995). Data jumlah kromosom Oreochromis, genus dari nila merah tertera pada Tabel 2.

Tabel 2. Jumlah kromosom beberapa ikan diploid genus Oreochromis

Jumlah kromosom beberapa ikan diploid genus Oreochromis
Jumlah kromosom beberapa ikan diploid genus Oreochromis

Berdasarkan tipe, kromosom terdiri dari autosom dan gonosom (kromosom seks). Kromosom seks digunakan untuk menentukan jenis kelamin (Tave, 1986; Suryo, 1994). Sepasang kromosom seks ikan jantan dan betina berbeda secara morfologi (Tave, 1986). Kromosom seks ini sangat sulit dideteksi, oleh karena itu sebelum pembuatan preparat kromosom sebaiknya telah diketahui jenis kelamin ikan yang digunakan.

Pengetahuan jumlah kromosom dan mekanisme penentuan seks dapat menjadi informasi dasar yang penting dalam budidaya tilapia monoseks hasil hybrid dan pengubahan jenis kelamin. Hal tersebut juga penting dalam menyeleksi genotipe jantan dan betina untuk dapat menyilangkan antara betina/jantan yang berfenotipe homogamet (hasil pengubahan kelamin) dengan jantan/betina homogamet normal untuk menghasilkan turunan semua jantan atau semua betina (Nijjhar et al., 1983).

Jenis kelamin tilapia mungkin dikontrol oleh gen-gen yang terdapat dalam kromosom seks dengan pola XX,XY untuk beberapa spesies dan pola WY,YY untuk spesies-spesies yang lain. Dengan pola seperti itu rasio seks dalam pemisahan kelamin adalah 1:1. Jenis kelamin mungkin juga dikontrolkan oleh gen yang tidak terletak pada kromosom seks yang dikenal dengan poligen. Mekanisme penentuan jenis kelamin yang diusulkan untuk ikan-ikan tilapia tertera pada Tabel 3.

Beberapa nama yang menjadi bagian dari kromosom diantaranya kromatid, kromomer, sentromer, telomer, NOR (nucleolar organizer region) dan satelit. Bagian-bagian tersebut tidak terjadi pada fase pembelahan yang sama (De Robertis dan De Robertis, 1988).

Kromatid adalah dua struktur simetris yang terdapat pada kromosom. Tiap struktur terdiri dari satu molekul DNA. Saat anafase, struktur ini berjumlah satu karena terjadi pemisahan ke arah kutub yang berlawanan ( De Robertis dan De Robertis,1988).

Tabel 3. Mekanisme penentuan jenis kelamin tilapia yang diusulkan

Mekanisme penentuan jenis kelamin tilapia
Mekanisme penentuan jenis kelamin tilapia

Sumber: Wholfarth dan Wedekind, 1991

Kromonema adalah material kromosom berbentuk filamen tipis yang menggambarkan kromatid-kromatid pada awal kondensasi. Hal ini terjadi saat profase dan kadang-kadan selama interfase. Jadi kromatid dan kromonema adalah dua nama yang strukturnya sama, yakni sebuah molekul DNA linear yang dihubungkan oleh protein. Jamak dari kromonema adalah kromonemata (De Robertis dan De Robertis, 1988).

Kromomer merupakan bahan nucleoprotein yang mengendap dan nampak sebagai penebalan-penebalan di beberapa tempat kromonema (De Robertis dan De Robertis, 1988; Suryo, 1994). Menurut De Robertis dan De Robertis (1988), komponen kromomer menyerupai kumpulan material kromatin dan dapat dilihat selama interfase.

Sentromer merupakan bagian kromosom yang menjadi pengikat gelendong pembelahan. Bagian inilah yang menentukan bentuk kromosom. Umumnya tiap kromosom mempunyai satu sentromer sehingga disebut monosentrik. Sedangkan yang memiliki dua dan lebih masing-masing disebut kromosom disentrik dan polisentrik (De Robertis, et al., 1975; De Robertis dan De Robertis, 1988; Suryo, 1994). Sentromer dikenal juga sebagai penyempitan primer (primary contriction) atau kinetokor yang mengandung serangkaian DNA spesifik dengan posisi tertentu dan membentuk struktur tertentu (Wilson dan Morrison, 1962; De Robertis dan De Robertis, 1988).

Telomer adalah bagian dari ujung-ujung kromosom yang menghalangi bersambungnya kromosom satu dengan yang lain (Suryo, 1994). Bagian ini mengandung molekul-molekul akhir dari DNA linear yang panjang dan terdapat pada tiap kromatid (De Robertis dan De Robertis, 1988).

NOR (nucleolar organizer region) merupakan daerah kromosom tempat penyempitan kedua (secondary contriction) yang mengandung gen-gen berkode 18S dan 28S rRNA (Swarzacher dan Wachtler, 1983; De Robertis dan De Robertis, 1988). Daerah ini disebut juga zona anak inti dan umumnya terdapat pada dua kromosom dalam tiap inti (Wilson dan Morrison, 1962; De Robertis et al., 1975).

Satelit adalah bagian yang merupakan tambahan dari ujung kromosom. Tidak setiap kromosom memiliki satelit. Kromosom yang memiliki satelit disebut kromosom satelit (De Robertis et al., 1975; Suryo, 1994).

Morfologi dan jumlah yang lengkap dari kromosom mudah diamati sewaktu metafase. Saat itu kromosom berada dalam keadaan kondensasi maksimum dan mudah diwarnai (De Robertis et al., 1975; De Robertis dan De Robertis, 1988; Yatim, 1991). Beberapa peneliti telah memberikan keterangan tentang teknik preparasi kromosom secara lengkap (Paul, 1972; Denton, 1973; Sharma, 1976; Macgregor dan Varley, 1983).

Kromosom yang diamati dapat berasal dari beberapa sumber sel. Masingmasing sumber memiliki kelebihan dan kekurangan. Insang, sirip, epitel sisik dan epitel insang kurang baik untuk digunakan karena jaringan ini biasanya sedikit sekali sel yang membelah. Ginjal merupakan jaringan yang baik untuk digunakan dalam pembuatan preparat kromosom karena sel-selnya aktif membelah. Hal ini berkaitan dengan fungsinya sebagai pusat pembentukan sel darah merah atau selnya sering mengalami kerusakan (Denton, 1973). Sel darah putih yang dikultur (in vitro) merupakan salah satu sumber untuk mendapatkan kromosom dengan sebaran metafase yang tinggi. Disamping itu cara ini dilakukan tanpa membunuh organisme yang diambil darahnya (Paul, 1972; Denton, 1973; Sharma, 1976; Suryo, 1994).

Sel darah putih dikulturkan pada media yang terdiri dari campuran HEPES, Eagle’s MEM, akuabides, NaOH, fetal bovine serum (FBS), L Glutamin dan phytohemagglutinin-mitogen (PHA-M) (Ng dalam Carman, 1992). Metode ini telah berhasil dengan baik untuk beberapa jenis ikan seperti lele Jepang (Silurus asotus), lele local (Clarias batrachus) dan maskoki (Carassius auratus) (Carman, 1992).

Menurut Douglas dan Dell’Orco (1994) beberapa hal yang berkaitan dengan keberhasilan kultur darah adalah kebersihan dan kesterilan alat, media preparasi dan fasilitas penyimpangan, ruangan untuk kultur sel, serta perlengkapan lain yang berhubungan dengan kultur. Beberapa hal tersebut sangat mempengaruhi ada atau tidaknya kontaminan. Kontaminan dapat juga berasal dari jaringan/sel yang digunakan. Kontaminan dalam serum sapi umumnya lebih sulit dideteksi karena frekuensi kontaminannya rendah (1% atau kurang) dan karena rendahnya konsentrasi kontaminan,yakni 1-10 organisme tiap ml atau kurang. Kontaminan yang sering ditemukan dalam kultur adalah bakteri, mikroplasma, jamur, virus atau sel lain (McGarrity,1994).

Perlakuan yang berkaitan dengan pembuatan preparat kromosom meliputi penghentian pembelahan sel (mitotic inhibitor), perlakuan hipotonik, fiksasi, pewarnaan dan penutupan preparat (Denton, 1973). Masing-masing perlakuan mempunyai tujuan tertentu.

Bahan yang paling sering digunakan sebagai penghambat pembelahan mitosis adalah kolkisin. Kolkisin adalah suatu alkaloida hasil ekstraksi umbi tanaman Colcicum autumnale yang berpengaruh unik, yaitu meniadakan pembentukan gelendong inti dan menghentikan pembelahan mitosis pada stadium metafase, fase dimana kromosom berkontraksi maksimal dan nampak paling jelas (Denton, 1973; Sharma, 1976; Suryo, 1994). Konsentrasi normal yang biasa digunakan untuk jaringan ikan berkisar antara 0,01-0,1% untuk periode waktu 1-6 jam (Denton, 1973). Selain kolkisin dapat juga menggunakan kolsemid (deacethymethyl colcicine), velban (vinblastine sulfate), asenaften, kloral hidrat, coumarin dan turunannya, askalin, isopsoralen, oksiquinalen, ?-bromonaftalen dan P-diklorobenzen (Sharma, 1976).

Perlakuan hipotonik bertujuan agar sel-sel membesar dan kromosom-kromosom menyebar letaknya (Denton, 1973; Sharma, 1976, 1994). Larutan hipotonik dapat dibuat dari campuran akuades, sodium sitrat dan potassium klorid. Lama perlakuan bergantung pada suhu dan konsistensi jaringan/sel yang digunakan (Denton, 1973; Sharma, 1976).

Fiksasi merupakan perlakuan untuk mematikan sel tanpa merusak bentuk dan kandungannya (Denton, 1973; Sharma, 1976). Larutan fiksatif yang paling sering digunakan adalah campuran methanol dengan asam asetat glacial pada perbandingan 3:1 (v/v). Larutan ini harus dalam keadaan segar jika akan digunakan (Wilson dan Morrison, 1962; Denton, 1973; Phillips et al., 1986; Chaves et al., 1991).

Pewarnaan dilakukan agar kromosom mudah diamati di bawah mikroskop (Denton, 1973; Sharma, 1976). Giemsa merupakan pewarna yang paling sering digunakan untuk mewarnai kromosom (Denton, 1973; Sharma, 1976; Chaves et al., 1991) meskipun mekanisme pewarnaannya tidak bersih (Macgregor dan Valley, 1983). Komponen aktif Giemsa berupa molekul eosin Y dan biru metilen (Sharma, 1976; Magregor dan Valley, 1983). Kualitas hasil pewarnaan bervariasi tergantung perbandingan pewarna yang digunakan (Sharma, 1976).

Teknik lain pewarnaan kromosom merupakan modifikasi dari prosedur pewarnaan dengan Giemsa, yakni dengan menggunakan beberapa bahan sebagai perlakuan tambahan sehingga menghasilkan tampilan kromosom yang berbedabeda. Teknik ini dikenal sebagai banding dan berkembang sejak tahun 1970-an (Sharma, 1976; Schullz dan Schaeffer, 1980; Macgregor dan Valley, 1983; Suryo, 1994; Worton dan Duff, 1994). Dikenal beberapa teknik banding kromosom diantaranya C-banding, G-banding, Q-banding dan R-banding (Schullz dan Schaeffer, 1980; Macgregor dan Valley, 1983).

C-banding merupakan teknik pewarnaan sentromer heterokromatin, yakni begian tertentu dari DNA constitutive heterochromatin yang ditandai dengan warna lebih gelap pada kromosom selama interfase dan profase. Sedangkan saat metafase biasanya jarang nampak (Schullz dan Schaeffer, 1980). Sumner dalam Magregor dan Valley (1983) memperkenalkan teknik C-banding setelah perlakuan barium hidroksida, sedangkan Arrighi dan Hsu dalam Magregor dan Valley (1983) memperkenalkan teknik C-banding setelah perlakuan sodium hidroksida. Menurut Worton dan Duff (1994), C-banding cocok untuk mewarnai sentromer kromosom dengan menggunakan pewarna perak nitrat.

Teknik G-banding lebih mendetail dibandingkan dengan C-banding dan biasanya dilakukan setelah kromosom diberi perlakuan awal dengan larutan trypsin, urea, protease (Seabrght dalam Schullz dan Schaeffer, 1980) atau acetic acid saline (ASG) (Summer et al. dalam Macgregor dan Valley, 1983). Bersamasama Q- dan R-banding akan memberikan hasil yang lebih meyakinkan tentang struktur kromosom terutama dalam penyusunan karyotipe (Schullz dan Schaeffer, 1980).

Teknik Q-banding potensial digunakan untuk mendeteksi perbedaan komposisi dasar DNA dengan melihat pola berpendarnya selama metafase mitosis, karena secara khusus mengikat atom N7. Senyawa yang sering digunakan dalam teknik ini adalah quinacrine mustard dihydrochliride, yaitu senyawa yang agak berpendar (Caspersson et al. dalam Macgregor dan Varley, 1983; Worton dan Duff, 1994).

R-banding merupakan kebalikan dari G-banding dalam hal tampilan warna kromosom. Warna yang terang pada G-banding akan berwarna gelap dalam Rbanding (Macgregor dan Varley, 1983; Worton dan Duff, 1994). Menurut Suryo (1994), daerah yang tersusun atas eukromatin tampak terang, sedangkan daerah heterokromatin tampak gelap.

Setiap pergantian tahapan prosedur, preparat dibiarkan kering udara. Pengeringan setelah penetasan suspensi sel di atas preparat misalnya berguna agar sel melekat dengan erat sehingga tidak terlepas saat proses berikutnya. Setelah pewarnaan dilakukan penutupan preparat. Semua gelembung udara dalam etelan dikeluarkan dari preparat. Gelas penutup diarahkan secara merata dan hati-hati. Tekanan yang terlalu kuat akan merusak warna, bentuk sel dan kromosom (Denton, 1973).

Kromosom yang menyebar baik dan lengkap difoto, dicuci-cetak, digunting mengikuti bentuk dan ukuran kromosom dan disusun. Penyusunan didasarkan pada kehomologan bentuk dan ukuran. Metode ini disebut fotokaryotipe(Denton, 1973; Eldridge, 1985). Analisis karyotipe bermanfaat untuk mengetahui adanya penyakit genetic, mutasi kromosom, mengidentifikasi spesies, mengidentifikasi hybrid hasil persilangan, pemantauan jenis kelamin dan mengidentifikasi tingkat ploidi suatu organisme (Carman, 1990). Hasil yang lebih menyakinkan dalam penyusunan karyotipe diperoleh dari hasil banding (Eldridge, 1985).

Melalui artikel ini semoga pemahaman kita tetang kromosom dan karyotipe menjadi lebih jelas. Terima kasih telah berkanan membaca artikel ini.

Show More

Adi Sucipto

Owner of this ordinary site, author, fish engineer, founder of Global Indoaqua, and developer of android app

Related Articles

Back to top button