KROMOSOM RAKSASA

KROMOSOM RAKSASA

Seperti namanya, kromosom raksasa berukuran sangat besar dibandingkan dengan kromosom normal. Mereka juga disebut mega kromosom. Kromosom raksasa terdiri dari dua jenis yaitu Kromosom lampbrush dan kromosom Polytene. Istilah ' kromosom raksasa ' diberikan oleh Winchester.

1. Kromosom Lampbrush

Ini adalah kromosom raksasa yang ditemukan dalam oosit atau sel telur yang belum matang (sel germinal di ovarium) pada sebagian besar vertebrata seperti ikan, amfibi, burung dan reptil, serta pada beberapa serangga. Namun, kromosom ini tidak ditemukan pada mamalia. Kromosom ini umumnya ditemukan di oosit karena sel ini memiliki kandungan DNA sangat tinggi. Kromosom ini terbentuk sebagai respons terhadap sintesis aktif molekul mRNA dalam sel telur untuk digunakan pada perkembangan selanjutnya.

Ciri-ciri karakteristik kromosom Lampbrush:

- hanya dapat diamati pada tahap diploten dari profase pertama meiosis pada spesies hewan, vertebrata dan invertebrata. 

- ukuran giant krommosom lampbrush pada sel oosit invertebrata lebih kecil dibandingkan kromosom lampbrush pada oosit vertebrata.

- bentuk loop lateral kromosom persis seperti sikat lampu, sehingga nama ini diberikan pada kromosom raksasa ini

Kromosom ini pertama kali diamati oleh Walther Flemming pada tahun 1882 dalam oosit Salamander dan dijelaskan oleh Ruckert dalam oosit hiu pada tahun 1892. Nama kromosom Lampbrush juga diberikan oleh Ruckert berdasarkan kemiripannya dengan sikat pembersih lampu.

Struktur Kromosom Lampbrush

Kromosom lampbrush merupakan kromosom homolog (sinapsis) yang berukuran sekitar 1500 hingga 2000 mikrometer. Pada tahap profase akhir dari meiosis kromosom ini berbentuk Setiap bivalen terbuat dari dua kromosom homolog (4 kromatid) yang dihubungkan oleh chiasmata.

Gambar 1 : Struktur kromosom Lampbrush

Sumbu longitudinal dimana loop muncul terbuat dari molekul DNA tunggal. Ada Banyak struktur seperti manik-manik yang disebut kromomer tersusun secara linier di sepanjang sumbu ini. Dua loop lateral simetris dalam arah yang berlawanan muncul dari setiap kromomer yang dapat mengembang atau berkontraksi sebagai respons terhadap kondisi lingkungan yang berbeda.

Loop yang berlawanan selalu simetris. Setiap kromosom dalam bivalen berbentuk dua lengan setiap kromatid. Namun, sentromer dari masing-masing kromosom tidak memiliki loop. Ada sekitar 10.000 loop per set kromosom atau set haploid.

Loop lateral mengandung 5 sampai 10% DNA. Loop ini terdiri dari DNA yang aktif melakukan transkripsi, dan membuat sejumlah besar mRNA yang diperlukan untuk sintesis yolk (kuning telur). Massa kromomer juga berkurang pada titik dari mana loop muncul karena bahan kromomer, pembentukan loop yang sesuai berputar ke untai lateral. Panjang loop adalah 10 mikrometer dan diameternya sekitar 1 mikrometer .

Loop kaya akan RNA dan terbentuk di sekitar sumbu yang terbuat dari molekul DNA tunggal yang dibuka dari kromosom selama sintesis RNA. Loop ditutupi oleh matriks yang terbuat dari transkrip RNA dan protein pengikat yang melekat padanya. Fungsi utama dari kromosom Lampbrush adalah untuk membantu dalam sintesis RNA dan sintesis lipid atau yolk.

Peranan kromosom Lampbrush

• Loop yang ada dalam kromosom digunakan untuk pemetaan kromosom, terutama loop yang muncul di lokasi konstan dalam kromosom.
• Sangat berguna untuk memvisualisasikan ekspresi gen dalam keadaan netral dan memungkinkan untuk mempelajari perubahan yang terkait dengan transkripsi.
• kromosom lampbrush memberikan bukti untuk amplifikasi gen eukariotik yang diperlukan dalam fase pertumbuhan oosit.
• Ini dapat digunakan untuk menganalisis hibridisasi.

2. Kromosom Politen

Kromosom politen juga merupakan kromosom raksasa yang terdiri dari ribuan untai DNA. Namun, ukurannya tidak sebesar kromosom Lampbrush. Kromosom ini pertama kali diamati pada sel kelenjar ludah larva Chironomas (Diptera). Sel-sel dalam kelenjar ludah larva ini sangat besar sehingga dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop bedah. Inti sel-sel ini juga sangat besar dengan diameter sekitar 25 mikron dan kromosom juga berukuran 50 hingga 200 kali lebih besar daripada kromosom sel-sel tubuh organisme lainnya. Ukuran kromosom yang besar disebabkan karena besar karena kandungan DNA mereka yang tinggi.

Penemuan kromosom politen

Jenis kromosom raksasa ini pertama kali diamati oleh EG Balbiani pada tahun 1881. Namun, tokoh ini tidak menyimpulkan kromosom polliten sebagai kromosom. Kemudian dipelajari oleh Korschelt dan Corney pada tahun 1884. Selain itu, Bauer dan Heitz juga mempelajari kromosom tersebut pada tahun 1933 pada larva Bibio hortulanus. Kemudian pada tahun 1933, kromosom ini dijelaskan pertama kalinya oleh Theophilus Painter dari kelenjar ludah Drosophila.

Kromosom ini diberi nama politen karena ukurannya yang besar dan tersusun atas banyak helaian ( poly berarti banyak dan tene berarti helai ). Namun, kromosom politen dikenal  juga sebagai kromosom kelenjar ludah karena ditemukan di sel-sel kelenjar ludah Drosophila. Nama atau istilah polytene diberikan oleh Kollar karena adanya banyak chromonemata atau untai DNA di dalamnya. Mereka terlihat pada tahap interfase pembelahan sel.

Bagaimana Kromosom Politen terbentuk?

Kromosom raksasa Polytene muncul karena replikasi ganda atau berulang dari DNA kromosom tanpa pembelahan inti atau endomitosis. Membran inti tetap utuh, tidak pecah dan spindel tidak terbentuk. Jadi, replikasi terus menerus (endoreplikasi) DNA berlangsung tanpa pembelahan apapun. Akibatnya, kromatid anak tidak terpisah dan tetap bergabung berdampingan, sehingga terbentuk kromosom politen. Jenis kromosom raksasa ini terlihat selama tahap interfase dan profase mitosis.

Jadi, kromosom politen terbentuk karena replikasi berulang dari kromosom homolog di mana sister kromatid yang direplikasi atau yang baru terbentuk tidak terpisah. Lebih jauh lagi, mungkin ada sekitar 1000 molekul DNA identik yang sejajar secara lateral dalam kromosom politen sehingga banyak lengan dapat dilihat sebagai kromatid yang tidak terpisah.

Struktur kromosom politen

Lengan kromosom menunjukkan serangkaian pita gelap dan jelas bergantian yang disebut interbands. Pita-pita ini terbentuk karena jumlah kromatin bervariasi di sepanjang sumbu linier kromosom ini. daerah di mana konsentrasi kromatin yang tinggi tampak gelap seperti yang dikenal sebagai chromomer atau band gelap, sedangkan, daerah dengan konsentrasi kromatin rendah disebut interchromomeres atau interbands.

Gambar 2: kromosom politen

Sekitar 85% DNA dari kromosom polytene ditemukan di pita gelap dan 15% sisanya ditemukan di interbands. Pita gelap mengandung lebih banyak DNA tapi kurang jumlah RNA , sedangkan, interband berisi lebih RNA daripada DNA. Pola pita ini tetap sama untuk spesies tertentu.

Pita gelap adalah daerah eukromatik. Beberapa pita gelap pada kromosom mungkin membengkak atau mengembang untuk membentuk ekstensi atau embusan yang disebut embusan kromosom atau cincin Balbiani . Pembentukan puff dikenal sebagai puffing. Puff ini terbentuk karena transkripsi DNA aktif yang terlibat dalam sintesis berbagai jenis RNA. Jadi, puff adalah sisi aktif tempat berlangsungnya sintesis RNA. Selain itu, chromonemata membuka gulungan untuk membentuk banyak loop di puff. Selain itu, kromosom ayah dan ibu tetap sejajar berdampingan dalam kromosom politen dan fenomena ini dikenal sebagai pasangan somatik.

Kromosom politen ditemukan dalam sel selama tahap perkembangan, misalnya selama perkembangan organ yang cepat, yang diperlukan untuk melakukan fungsi ertentu. Kromosom politensangat berguna untuk mempelajari berbagai fitur kromosom interfase serta untuk analisis seluruh genom.

Peranan Kromosom Politen

Kromosom ini meningkatkan volume sel dan kandungan DNA sehingga memiliki banyak salinan gen yang memungkinkan ekspresi gen tingkat tinggi. Misalnya, pada Drosophila melanogaster, kromosom polytene dari kelenjar ludah larva membantu menghasilkan sejumlah besar mukoprotein perekat, sejenis lem sebelum kepompong. Fenotip batang mata berbentuk ginjal pada lalat ini juga diproduksi karena kromosom politen. Interbands berinteraksi dengan protein kromatin aktif dan berfungsi sebagai tempat pengikatan RNA polimerase II untuk memulai replikasi dan remodeling nukleosom atau fragmen pendek DNA.

Kromosom: definisi, struktur, jenis, & komposisi

Kromosom adalah struktur seperti benang yang terletak di inti sel seperti sel tumbuhan, hewan, dan manusia. Setiap kromosom terbuat dari molekul DNA (Asam Deoksiribonukleat)

dan protein histon. Strukturnya yang unik membuat kedua untai DNA melilit protein histon dengan erat. Jadi, DNA dikemas menjadi kromosom atau kromosom adalah kumpulan DNA yang tergulung rapat.

Gambar 1: Kromosom dan DNA

A. Struktur kromosom

DNA dibungkus beberapa kali di sekitar protein histon, yang merupakan oktamer histon karena terbuat dari delapan molekul histon empat di atas dan empat di bawah. Struktur yang terbentuk karena pembungkusan DNA di sekitar protein histon disebut nukeosom.  Nukleosom tersusun rapat untuk membentuk kromatin, yang menggulung membentuk loop kromatin . Loop ini kemudian melilit satu sama lain sehingga kromatin menjadi sangat terlipat untuk membuat kromosom utuh.

Gambar 2 : Kaitan DNA dan Kromosom

DNA yang melilit protein histon memiliki 147 pasangan basa . Kita dapat mengatakan bahwa oktamer histone memegang 147 pasangan basa. Nukleosom terlihat seperti kalung manik-manik. DNA antara dua nukleosom disebut DNA penghubung dan memiliki sekitar 53 pasangan basa . Jadi satu nukleosom termasuk DNA penghubungnya mengandung 200 pasangan basa. (subhanallah luar biasa tingginya Ilmu sang pencipta).

Nama kromosom berasal dari dua kata Yunani chroma yang berarti warna dan soma yang berarti tubuh . Nama ini diberikan karena merupakan satu-satunya struktur dalan sel yang sangat mudah diwarnai oleh warna-warni pewarna yang digunakan oleh para ilmuwan dalam penelitian mereka. 

Kromosom biasanya tidak terlihat bahkan di bawah mikroskop ketika sel sedang tidak membelah. Kromosom bisa terlihat di bawah mikroskop hanya ketika DNA dalam kromosom menjadi padat yaitu selama tahap metafase pembelahan sel .

B. Penemuan Kromosom

Pada tahun 1842, Karl Nageli, adalah orang pertama yang melihat struktur seperti batang yang ada di inti sel tumbuhan. Secara umum diketahui bahwa kromosom pertama kali ditemukan oleh Walther Flemming pada tahun 1882 . Kemudian, pada tahun 1888, von Waldeyer-Hartz menciptakan istilah 'kromosom' . Pada tahun 1902, dua ilmuwan Theodor Boveri dan Walter Sutton secara terpisah menemukan bahwa kromosom adalah pembawa materi genetik atau gen.

Selain itu, bentuk kromosom bervariasi dari spesies ke spesies. Misalnya, bakteri umumnya memiliki kromosom sirkuler. Padahal, tumbuhan, hewan, dan manusia memiliki kromosom linier di dalam selnya.  Jumlah kromosom juga bervariasi dari spesies ke spesies . Namun, jumlahnya sama untuk semua sel dari spesies tertentu. Misalnya, semua sel manusia mengandung 23 pasang kromosom atau 46 kromosom yang tersusun dalam 23 pasang; 22 pasang autosom dan satu pasang kromosom seks (allosom)  (XX untuk perempuan dan XY untuk laki-laki). Lalat buah memiliki empat pasang kromosom, tanaman padi memiliki 12 pasang kromosom dan anjing memiliki 39 pasang kromosom. Jadi, setiap spesies memiliki jumlah kromosom yang khas.

Sel-sel yang membentuk tubuh organisme tetapi tidak mengambil bagian dalam pembentukan organisme baru selama reproduksi disebut sel somatik . Semua sel manusia adalah sel somatik kecuali sel kelamin seperti sel sperma dan sel ovum.

Sel somatik adalah diploid (2n) karena mengandung 23 pasang kromosom yaitu dua salinan dari setiap kromosom. Namun, hanya gamet atau sel kelamin seperti sperma dan sel telur manusia yang haploid (1n) karena mereka memiliki satu salinan dari setiap kromosom (hanya satu kromosom dari sepasang); total 23 kromosom. Jadi, mereka disebut sel haploid (1n). Kedua gamet tersebut melebur atau bersatu ketika fertilisasi untuk membentuk sel diploid (2n) tunggal yang berisi dua salinan dari setiap kromosom; 23 pasang atau 46 kromosom.

Jadi, setiap orang tua menyediakan satu set kromosom untuk membuat pasangan sehingga anak-anak mendapatkan setengah kromosom ayah dan setengah kromosom ibu. Jadi, satu set kromosom berasal dari ayah dan set kedua berasal dari ibu. Fungsi utama Kromosom adalah untuk memberikan stabilitas pada DNA dan untuk memastikan bahwa DNA direplikasi dan didistribusikan secara merata selama pembelahan sel.

C. Komponen penyusun kromosom

Kromosom terbuat dari protein histon dan untai DNA yang membentuk struktur 3 dimensi (3D) yang disebut heliks ganda. Ada sembilan komponen penyusun kromosom yaitu:

1. kromatid

Kromatid adalah setengah dari kromosom yang direplikasi atau digandakan atau salah satu dari dua bagian identik dari kromosom yang direplikasi atau digandakan. Kromosom yang direplikasi memiliki salinan duplikat yang melekat pada dirinya sendiri.

Gambar 3 : Kromosom dan Kromatid

Jadi, kromosom yang digandakan memiliki dua kromatid yang melekat pada sentromernya dan dikenal sebagai kromosom dengan dua kromatid (sister kromosom), yang secara genetik identik. Mereka terbentuk selama  pembelahan sel mitosis maupun meiosis karena setelah replikasi DNA, kromosom terbentuk dari dua struktur identik yang disebut sister kromatid.

1. Sentromer

Sentromer adalah penyempitan primer. Ini adalah titik di mana sister kromatid melekat. Sentromer adalah wilayah terbatas dimana lengan kromosom (kromatid) berasal; lengan pendek (disebut lengan p) dan lengan panjang (disebut lengan q). Sentromer adalah hubungan antara dua sister kromatid. Sentromer memberikan kromosom bentuk unik yang membantu memahami struktur dan lokasi gen. Posisi sentromer juga membantu mengkategorikan kromosom ke dalam jenis yang berbeda.

Gambar 4: Letak sentromer dalam kromosom

Sentromer memfasilitasi pergerakan kromosom selama tahap anafase dari pembelahan sel. Posisi sentromer mungkin berbeda pada kromosom yang berbeda. Dibagian atas sentromer juga terdapat kompleks protein yang berbentuk cakram disebut kinetokor. Struktur ini memungkinkan serat gelendong, yang terbentuk selama pembelahan sel, untuk melekat padanya.

3. Lekukan sekunder

Lekukan sekunder adalah daerah menyempit pada kromosom selain penyempitan primer atau sentromer. Lekukan sekunder dapat ditemukan di setiap titik kromosom. Ini menandai lokasi di mana nukleolus berkumpul dan reorganisasi atau tempat pembentukan nukleolus, terjadi di interfase siklus sel pada akhir pembelahan sel. Jadi, lekukan sekunder juga dikenal sebagai wilayah pengorganisasian nukleolar (NOR) . Nukleolus terbentuk di sekitar wilayah NOR.

Gambar 5: Struktur sentromer, lekukan sekunder (I) dan (II), dan nukleolus

4. Satelit

Satelit adalah struktur seperti tombol di ujung kromosom, yang berada di luar lekukan sekunder atau dibagian distalnya. Satelit terletak diantara penyempitan sekunder dan telomer, sehingga disebut juga disebut Trabant atau badan satelit. Ukurannya dapat bervariasi sesuai dengan posisi lekukan sekunder. Kromosom dengan satelit disebut sat-kromosom . Keberadaan satelit digunakan untuk membantu mengidentifikasi kromosom dari satu set kromosom karena posisinya tetap sama untuk kromosom tertentu.

5. Pelikel

Pelikel  merupakan membran yang membungkus kromosom. Setiap kromosom dibatasi oleh pelikel, yang sangat tipis dan terbuat dari bahan akromatik (non-genetik).

6. Matriks

Matriks merupakan substansi kromosom yang berbentuk jeli, yang diapit oleh pelikel. Matriks adalah bahan akromatik (non-genetik) dan mengandung chromonemata.

7. Kromonemata

Chromonemata (chromonema), adalah filamen pusat berbentuk melingkar spiral berada dalam matriks kromosom. Disepanjang kromonema berjejer kromomer. chromonemata sangat rapat sehingga terlihat seperti filamen atau benang tunggal dengan ketebalan sekitar 800 Angstrom. Chromonemata pertama kali terlihat oleh Baranetzky pada tahun 1880 dalam sel induk serbuk sari tanaman Tradescantia.

8. Kromomer

Chromomer berbentuk manik-manik atau butiran yang diatur secara berurutan di sepanjang chromonemata. Kromomer adalah massa padat dari kromatin melingkar yang terletak pada interval tetap  di sepanjang benang chromonema. Kromomer pada chromonema terlihat seperti manik-manik pada tali.

9. Telomer

Telomer adalah bagian ujung atau bagian terminal kromosom . Telomer berbeda dalam struktur dan komposisi dari sisa kromosom. Telomer berfungsi mencegah ujung kromosom menempel ke ujung kromosom lain. Namun, itu adalah bagian kromosom yang dimodifikasi yang menempel pada membran nukleus. Mereka terbuat dari urutan basa yang sama yang diulang lagi dan lagi. Urutan telomer pada manusia adalah TTAGGG.

D. Jenis-jenis kromosom atau bentuk kromosom

Jenis kromosom dibedakan berdasarkan:

1. letak sentromer dalam kromosom

a. metasentrik

Metasentrik yaitujenis kromosom dimana sentromer terletak persis di tengah kromosom karena kedua lengan (lengan p dan lengan q) hampir sama panjang dan kromosom memperoleh karakteristik bentuk-V. Misalnya, kromosom manusia nomor 1, 3, 16, 19 dan 20 adalah tergolong kromosom metasentrik.

b. Submetasentrik

Sub-metasentrik memiliki Sentromer yang terletak agak jauh dari pusat atau titik tengah, sehingga ukuran lengan tidak sama panjang; lengan p lebih pendek dari lengan q. Karena posisi sentromer seperti ini, kromosom ini memperoleh bentuk L yang khas. Misalkan  kromosom manusia nomor 2, 4 hingga 12, 17, 18 dan X berbentuk kromosom sub-metasentrik.

c. Akrosentrik

Akrosentrik letak Sentromer berada jauh dari pusat hampir di dekat daerah ujung kromosom. Posisi sub-terminal sentromer menimbulkan lengan p yang sangat pendek dan lengan q yang sangat panjang. Misalnya, kromosom manusia nomor 13, 14, 15, 21, 22 dan Y adalah kromosom type akrosentrik.

d. Telosentrik

Telosentris  merupakan kromosom berbentuk batang yang sentromernya terletak di ujung proksimal (ujung) kromosom, sehingga lengan p tidak ada. Kromosom ini tidak ditemukan pada manusia.

 2. Jenis kromosom berdasarkan fungsinya

a. Autosom

Autosom, dari 46 kromosom sel somatik manusia (23 pasang), 44 kromosom (22 pasang) adalah autosom. Autosom berperan dalam mengontrol karakteristik somatik suatu organisme seperti berat badan, tinggi badan, warna, dll. Mereka tidak berperan dalam menentukan jenis kelamin individu.

Bentuk Autosom adalah sama untuk pria dan wanita. Pasangan kromosom autosom adalah homolog satu sama lain (mirip satu sama lain dan hampir memiliki bentuk dan ukuran yang sama) dikenal sebagai pasangan kromosom homolog . Mereka juga mengandung informasi genetik yang sama karena mereka memiliki gen yang sama di lokasi yang sama.

b. Kromosom seks (allosom)

Kromosom seks : Satu dari 23 pasang kromosom atau pasangan terakhir dari kromosom dalam sel manusia, yang membantu dalam menentukan jenis kelamin individu, disebut kromosom seks. Jika pasangan tersebut memiliki kromosom identik (XX), individu tersebut adalah perempuan. Jika mereka berbeda seperti XY, individu tersebut adalah laki-laki. Jadi, kromosom seks pria dan wanita tidak sama. Mereka juga dikenal sebagai Allosom atau gonosom.

Berapa banyak untai DNA dalam krmosom

Sebelum replikasi, ketika sel tidak membelah, satu kromosom memiliki satu molekul DNA (DNA double), setelah replikasi DNA, sebuah kromosom memiliki dua molekul DNA (dua DNA beruntai ganda).

Kita dapat mengatakan bahwa jumlah DNA meningkat setelah replikasi tetapi tidak ada peningkatan jumlah kromosom. Salinan identik yang membentuk dua bagian dari DNA yang direplikasi disebut sistem kromatid. Pada tahap akhir pembelahan sel, sister kromatid dipisahkan secara longitudinal untuk menghasilkan kromosom (terdiri atas satu lengan). Satu kromatid terdiri dari satu heliks DNA (dua untaian DNA yang dipilin secara spiral atau saling berhubungan). Jadi, 2 kromatid = 2 heliks = 4 untai DNA. Jadi, berapa banyak untaian yang dapat dimiliki kromosom tergantung pada tahap siklus sel.

E. Komposisi kimia kromosom

Komposisi kimia kromosom terdiri dari tiga komponen, DNA, protein dan RNA dalam jumlah kecil . Jumlah DNA berkisar antara 30 sampai 40%, jumlah protein dari 50 sampai 65%, dan sejumlah kecil RNA dari 1 sampai 10% yang terbentuk selama transkripsi DNA. Namun, komposisi kimia ini dapat bervariasi dari organisme ke organisme.

Protein yang ada dalam DNA terdiri dari dua jenis protein histon dan non-histon. Protein histon terdapat dalam jumlah besar (90% dari total protein), sedangkan non-histon terdapat dalam jumlah kecil (sekitar 10% dari total protein). Protein histon sangat basa, sedangkan DNA bersifat asam. Jadi, kebasaan dinetralkan oleh keasaman sehingga menimbulkan kromosom netral yang tidak memiliki keasaman atau kebasaan.

Selain itu DNA hadir dalam dua bentuk dalam kromosom; Eukromatin dan Heterokromatin 

Eukromatin berarti kromatin sejati karena mengandung gen yang berfungsi atau yang mengkode sintesis protein. Heterochromatin berarti kromatin palsu . Seperti namanya, itu tidak mengandung gen fungsional yang mampu mengkode sintesis protein.

Eukromatin adalah DNA yang bernoda terang karena agak longgar sehingga semua proses yang berkaitan dengan sintesis protein dapat berlangsung dengan mudah. Sedangkan, heterokromatin adalah DNA bernoda gelap karena padat.

Daftar Pustaka

1. https://www.javatpoint.com/chromosome

2. https://www.genome.gov/27557513/the-y-chromosome-beyond-gender-determination