BAB 7. PEWARISAN
SIFAT
Makhluk
hidup yang ada di muka bumi ini sangat
beragam. Setiap jenis makhluk hidup mempunyai sifat dan ciri tersendiri
sehingga dapat membedakannya antara yang satu dengan yang lainnya. Sifat atau
ciri yang dimiliki oleh setiap makhluk hidup ada yang diturunkan dan ada pula
yang tidak diturunkan kepada keturunannya. Dalam pewarisan sifat dari
generasi ke generasi berikutnya mengikuti pola tertentu yang khas bagi setiap
makhluk hidup. Pewarisan sifat dari
induk kepada keturunannya disebut hereditas. Cabang biologi yang khusus mempelajari
tentang hereditas adalah genetika. Tokoh yang sangat berjasa dalam menemukan
hukum-hukum genetika adalah Gregor Johann Mendel (1822 – 1884), karena jasanya
itu beliau dijuluki sebagai Bapak Genetika.
A.
MATERI GENETIS
Di dalam setiap sel terdapat faktor pembawaan sifat keturunan (materi genetis), misalnya pada sel tulang, sel darah, dan sel gamet. Substansi genetis tersebut terdapat di dalam inti sel (nukleus), yaitu pada kromosom yang mengandung gen. Gen merupakan substansi hereditas yang terdiri atas senyawa kimia tertentu, yang menentukan sifat individu. Gen mempunyai peranan penting dalam mengatur pertumbuhan sifat-sifat keturunan. Misalnya pertumbuhan bentuk dan warna rambut, susunan darah, kulit, dan sebagainya.
Di dalam setiap sel terdapat faktor pembawaan sifat keturunan (materi genetis), misalnya pada sel tulang, sel darah, dan sel gamet. Substansi genetis tersebut terdapat di dalam inti sel (nukleus), yaitu pada kromosom yang mengandung gen. Gen merupakan substansi hereditas yang terdiri atas senyawa kimia tertentu, yang menentukan sifat individu. Gen mempunyai peranan penting dalam mengatur pertumbuhan sifat-sifat keturunan. Misalnya pertumbuhan bentuk dan warna rambut, susunan darah, kulit, dan sebagainya.
1.
Kromosom
Kromosom
adalah benang-benang halus yang berfungsi sebagai pembawa informasi genetis
kepada keturunannya.Kromosom terdapat di dalam nukleus mempunyai susunan halus
berbentuk batang panjang atau pendek, lurus atau bengkok. Di dalam nukleus
terdapat substansi berbentuk benang-benang halus, seperti jala yang dapat
menyerap zat warna. Benang-benang halus tersebut dinamakan retikulum kromatin.
Retikulum berarti jala yang halus. Kroma berarti warna, dan tin berarti badan.
Kromosom
dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop biasa pada sel-sel yang sedang
membelah. Dalam sel yang aktif melakukan metabolisme, kromosom-kromosom
memanjang dan tidak tampak. Namun, menjelang sel mengalami proses pembelahan,
kromosom-kromosom tersebut memendek dan menebal, serta mudah menyerap zat
warna, sehingga mudah kita lihat melalui mikroskop.
a.
Jumlah dan tipe kromosom
Setiap
organisme mempunyai jumlah kromosom tertentu, ada yang banyak ada pula yang sedikit.
Untuk
mengetahui jumlah kromosom yang dimiliki oleh berbagai jenis makhluk hidup,
perhatikan Tabel 5.1 berikut.
jenis
kromosom, yaitu:
a. Kromosom homolog
Pada
makhluk hidup tingkat tinggi, sel tubuh mengandung dua set kromosom yang
diterima dari kedua induknya. Kromosom yang berasal dari induk betina berbentuk
serupa dengan kromosom yang berasal dari induk jantan, sehingga sepasang
kromosom yang berasal dari induk jantan dan induk betina disebut kromosom homolog. Kromosom
homolog adalah kromosom yang berpasang-pasangan, selalu mempunyai
bentuk, panjang, letak sentromer, dan struktur yang sama atau hampir
sama. Pada tubuh manusia terdapat 46 kromosom, terdiri atas 23 kromosom
berpasangan (homolog). Setiap pasang kromosom homolog adalah satu macam,
sehingga kromosom sel tubuh manusia terdiri atas 23 macam.
b. Kromosom diploid (2n)
Ploid adalah jumlah perangkat kromosom, jadi
kromosom diploid adalah dua perangkat kromosom. Kromosom diploid terjadi karena
kromosom selalu berpasangan (homolog), maka di dalam setiap inti sel tubuh
terdapat dua set atau dua perangkat kromosom (diploid).
c. Kromosom haploid (n)
Haploid adalah kromosom yang tidak memiliki pasangan
atau hanya memiliki seperangkat kromosom. Pada waktu pembentukan sel kelamin,
sel induk kelamin membelah secara meiosis sehingga sel kelamin mengandung kromosom
setengah dari jumlah kromosom sel induknya.
Jadi, kromosom sel kelamin manusia tetap mengandung 23
kromosom tetapi tidak berpasangan.
Pada saat terjadi pembuahan, kromosom sel kelamin bergabung
dalam zigot. Kromosom yang disumbangkan adalah kromosom haploid, kemudian
kromosom haploid berpasang-pasangan
membentuk kromosom homolog, kemudian zigot menjadi diploid.
Selanjutnya zigot membelah secara mitosis berulang kali sehingga dihasilkan
tubuh manusia seutuhnya.
Pada masa pubertas kelenjar kelamin akan membentuk
sel kelamin yang mengandung seperangkat kromosom (haploid).
Tipe
Kromosom
·
Kromosom tubuh (autosom). Autosom terdapat pada individu jantan maupun betina dan
sifat-sifat yang dibawa tidak ada hubungannya dengan penentuan jenis kelamin
·
kromosom seks (gonosom). Gonosom
merupakan kromosom yang menentukan jenis kelamin suatu individu, misalnya pada manusia
terdiri dari 23 pasang kromosom, 22 pasang autosom dan 1 pasang gonosom (bisa
XX bila berjenis kelamin wanita atau XY bila berjenis kelamin laki-laki).
b.
Struktur kromosom
Secara
garis besar, struktur kromosom terdiri atas sentromer dan lengan.
Sentromer atau kinetokor
adalah bagian dari kromosom tempat melekatnya benang-benang spidel yang
berperan menggerakkan kromosom selama proses pembelahan sel. Bagian ini
berbentuk bulat dan tidak mengandung gen. Sentromer disebut juga pusat
kromosom.
Berdasarkan
letak sentromernya, kromosom dibedakan menjadi empat macam, yaitu
metasentrik,
jika sentromer terletak di tengah-tengah antara kedua lengan;
submetasentrik,
jika sentromer terletak agak ke tengah sehingga kedua lengan tidak sama
panjang; akrosentrik, jika sentromer
terletak di dekat ujung,
telesentrik,
jika sentrometer terletak di ujung lengan kromosom.
Lengan
atau badan kromosom adalah bagian kromosom yang mengandung kromonema (pita bentuk spiral di dalam kromosom) dan
gen. Selubung pembungkus kromonema disebut matriks
Gambar. Struktur kromosom
2. Gen
Gen
yang menentukan sifat-sifat dari suatu individu biasanya diberi simbol huruf
pertama dari suatu sifat.
Gen dominan
(yang mengalahkan gen lain) dinyatakan dengan huruf besar dan resesif (gen yang dikalahkan gen yang
lain) dinyatakan dengan huruf kecil.
Sebagai
contoh, pada tanaman ercis dapat dinyatakan
T = simbol untuk gen yang menentukan batang tinggi;
t = simbol untuk gen yang menentukan batang rendah.
T = simbol untuk gen yang menentukan batang tinggi;
t = simbol untuk gen yang menentukan batang rendah.
Karena
tanaman ercis individu yang diploid, maka simbol tanaman itu ditulis dengan
huruf dobel.
TT dan Tt = simbol untuk tanaman berbatang tinggi;
tt = simbol untuk tanaman berbatang rendah.
TT dan Tt = simbol untuk tanaman berbatang tinggi;
tt = simbol untuk tanaman berbatang rendah.
B.
HEREDITAS MENURUT MENDEL
Untuk
membuktikan kebenaran teorinya, Mendel telah
melakukan percobaan dengan membastarkan tanaman-tanaman yang mempunyai sifat
beda. Tanaman yang dipilih adalah tanaman kacang ercis (Pisum sativum). Alasannya :
ü tanaman
tersebut mudah melakukan penyerbukan silang,
ü mudah
didapat, mudah hidup atau mudah dipelihara,
ü berumur
pendek atau cepat berbuah,
ü dapat
terjadi penyerbukan sendiri, dan
ü terdapat
jenis-jenis yang memiliki sifat yang mencolok. Sifat-sifat yang mencolok
tersebut, misalnya: warna bunga (ungu atau putih), warna biji (kuning atau hijau),
warna buah (hijau atau kuning), bentuk biji (bulat atau kisut), sifat kulit
(halus atau kasar), letak bunga (di ujung batang atau di ketiak daun), serta
ukuran batang (tinggi atau rendah).
Beberapa
kesimpulan penting tentang hasil percobaan Mendel sebagai berikut.
1.
Hibrid (hasil persilangan antara dua
individu dengan tanda beda) memiliki sifat yang mirip dengan induknya dan
setiap hibrid mempunyai sifat yang sama dengan hibrid yang lain dari spesies
yang sama.
2.
Karakter atau sifat dari keturunan suatu
hibrid selalu timbul kembali secara teratur dan inilah yang memberi petunjuk
kepada Mendel bahwa tentu ada faktor-faktor tertentu yang mengambil peranan
dalam pemindahan sifat dari satu generasi ke generasi berikutnya.
3.
Mendel merasa bahwa ”faktor-faktor keturunan”
itu mengikuti distribusi yang logis, maka suatu hukum atau pola akan dapat
diketahui dengan cara mengadakan banyak persilangan dan menghitung
bentuk-bentuk yang berbeda, seperti yang tampak dalam keturunan.
1.
Terminologi
Untuk
mengerti jalannya penelitian Mendel, kamu perlu mempelajari beberapa istilah
yang terkait dalam pewarisan sifat .
Istilah-istilah tersebut sebagai berikut.
·
P= singkatan dari kata Parental, yang berarti induk.
·
F = singkatan dari kata Filial, yang berarti keturunan. F1
berarti keturunan pertama, F2 berarti keturunan kedua, dan seterusnya.
·
Fenotip =
karakter (sifat) yang dapat kita amati (bentuk, ukuran, warna, golongan darah,
dan sebagainya).
·
Genotipe = susunan genetik suatu individu
(tidak dapat diamati).
Simbol
untuk suatu gen (istilah pengganti untuk “faktor keturunan”) dikemukakan dengan
sebuah huruf yang biasanya merupakan huruf pertama dari suatu sifat. Misalnya R
= gen yang menyebabkan warna merah (rubra), sedangkan r = gen yang menyebabkan
warna putih (alba). Dalam hal ini merah dominan terhadap putih. Oleh karena
itu, diberi simbol dengan huruf besar. Gen yang resesif diberi simbol dengan
huruf kecil. Genotipe suatu individu diberi simbol dengan huruf dobel, karena
individu itu umumnya diploid. Misalnya:
RR
= genotipe untuk tanaman berbunga merah, sedangkan rr = genotipe untuk tanaman
berbunga putih.
·
Homozigotik = sifat suatu individu yang
genotipenya terdiri atas gen-gen yang sama dari tiap jenis gen (misalnya RR,
rr, AA, AABB, aabb, dan sebagainya)
·
Heterozigotik = sifat suatu individu yang
genotipenya terdiri atas gen-gen yang berlainan dari tiap jenis gen (misalnya
Rr, Aa, AaBb, dan sebagainya).
·
Alel = anggota dari sepasang gen,
misalnya: R = gen untuk warna bunga merah dan r = gen untuk warna bunga putih,
T = gen untuk tanaman tinggi dan t = gen untuk tanaman rendah. R dan r satu
sama lain merupakan alel, tetapi R dan t bukan alel.
2.
Persilangan antara Dua Individu dengan Satu Sifat Beda (Monohibrid)
Dominasi
dapat terjadi secara penuh atau tidak penuh (intermediet). Masing-masing
dominasi ini menghasilkan bentuk keturunan pertama (F1) yang berbeda.
Persilangan monohibrid akan menghasilkan individu F1 yang seragam, apabila
salah satu induk mempunyai sifat dominan penuh dan induk yang lain bersifat
resesif. Apabila dilanjutkan dengan menyilangkan individu sesama F1, akan
menghasilkan keturunan (individu F2) dengan tiga macam genotipe dan dua macam fenotipe.
Sebaliknya, apabila salah satu induknya mempunyai sifat dominan tak penuh (intermediate), maka persilangan individu sesama F1 akan menghasilkan tiga macam genotipe dan tiga macam fenotipe.
Sebaliknya, apabila salah satu induknya mempunyai sifat dominan tak penuh (intermediate), maka persilangan individu sesama F1 akan menghasilkan tiga macam genotipe dan tiga macam fenotipe.
Contoh
persilangan monohibrid dominan penuh terjadi pada persilangan antara kacang
ercis berbunga merah dengan kacang ercis berbunga putih. Mendel menyilangkan
kacang ercis berbunga merah (MM) dengan kacang ercis berbunga putih (mm) dan
dihasilkan individu F1 yang seragam, yaitu satu macam genotipe (Mm) dan satu macam
fenotipe (berbunga merah). Pada waktu F2, dihasilkan tiga macam genotipe dengan
perbandingan 25% MM: 50% Mm : 25% Mm atau 1 : 2 : 1 dan dua macam fenotipe
dengan perbandingan 75% berbunga merah : 25% berbunga putih atau merah : putih
= 3 : 1. Pada individu F2 ini, yang berfenotipe merah dapat dibedakan menjadi
dua kelompok, yaitu 2/3 bergenotipe heterozigot (Mm) dan 1/3 homozigot dominan
(MM). Persilangan antara kacang ercis berbunga merah dominan dengan kacang
ercis berwarna putih resesif dapat dibuat bagan sebagai berikut.
Contoh
persilangan monohibrid (intermediet) adalah persilangan antara tanaman bunga
pukul empat berbunga merah dengan tanaman bunga pukul empat berbunga putih.
Mendel
menyilangkan tanaman bunga pukul empat berbunga merah (MM) dengan putih (mm)
menghasilkan individu F1 yang seragam, yaitu satu macam genotipe (Mm) dan satu
macam fenotipe (berbunga merah muda). Pada individu F2 dihasilkan tiga macam
genotipe dengan perbandingan 25% MM : 50% Mm : 25% mm atau 1 : 2 : 1 dan 3
macam fenotipe dengan perbandingan 25% berbunga merah : 50% berbunga merah muda
: 25% berbunga putih atau merah :
merah muda : putih = 1 : 2 : 1. Pada individu F2 ini yang berfenotipe merah dan putih selalu homozigot, yaitu MM dan mm. Persilangan antara tanaman bunga pukul empat berbunga merah dominan dengan bunga pukal empat berbunga putih resesif dapat dibuat bagan sebagai berikut.
merah muda : putih = 1 : 2 : 1. Pada individu F2 ini yang berfenotipe merah dan putih selalu homozigot, yaitu MM dan mm. Persilangan antara tanaman bunga pukul empat berbunga merah dominan dengan bunga pukal empat berbunga putih resesif dapat dibuat bagan sebagai berikut.
Jika
kita perhatikan kedua contoh persilangan di atas, pada saat pembentukan gamet
terjadi pemisahan gen-gen yang sealel, sehingga setiap gamet hanya menerima
sebuah gen saja. Misalnya pada tanaman yang bergenotipe Mm, pada saat
pembentukan gamet, gen M memisahkan diri dengan gen m, sehingga gamet yang terbentuk
memiliki gen M atau gen m saja. Prinsip ini dirumuskan sebagai Hukum Mendel
I (Hukum Pemisahan Gen yang Sealel) yang menyatakan bahwa “Selama meiosis,
terjadi pemisahan pasangan gen secara bebas sehingga setiap gamet memperoleh
satu gen dari alelnya.”
3.
Persilangan antara Dua Individu dengan Dua Sifat Beda
Persilangan
antara dua individu dengan dua sifat beda disebut juga persilangan dihibrid.
Pada persilangan tersebut Mendel menyilangkan tanaman ercis dengan biji yang
mempunyai dua sifat beda, yaitu bentuk dan warna biji. Kedua sifat beda
tersebut ditentukan oleh gen-gen sebagai berikut.
B =
gen yang menentukan biji bulat.
b =
gen yang menentukan biji keriput.
K =
gen yang menentukan biji berwarna kuning.
k =
gen yang menentukan biji berwarna hijau.
Jika
tanaman kapri yang berbiji bulat kuning (BBKK) disilangkan dengan kapri yang
berbiji keriput hijau (bbkk), semua tanaman F1 berbiji bulat kuning. Jika
tanaman F1 dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri, F2 memperlihatkan 16
kombinasi yang terdiri atas empat macam fenotipe, yaitu tanaman berbiji bulat
kuning, bulat hijau, keriput kuning, dan keriput hijau. Dalam percobaan ini
Mendel mendapatkan 315 tananman berbiji bulat kuning, 100 tanaman berbiji bulat
hijau, 101 tanaman berbiji keriput kuning, dan 32 tanaman keriput hijau.
Angka-angka tersebut menujukkan suatu perbandingan fenotipe yang mendekati 9 :
3 : 3 : 1.
Pada
saat pembentukan gamet (pembelahan meiosis) anggota dari sepasang gen memisah
secara bebas (tidak saling memengaruhi). Oleh karena itu, pada persilangan
dihibrid tersebut terjadi empat macam pengelompokan dari dua pasang gen, yaitu:
a.
gen B mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet BK;
b. gen B mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet Bk;
c. gen b mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet bK;
d. gen b mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet bk;
Prinsip tersebut di atas dirumuskan sebagai Hukum Mendel II (Hukum Pengelompokkan Gen secara Bebas) yang menyatakan bahwa:
b. gen B mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet Bk;
c. gen b mengelompok dengan gen K, terdapat dalam gamet bK;
d. gen b mengelompok dengan gen k, terdapat dalam gamet bk;
Prinsip tersebut di atas dirumuskan sebagai Hukum Mendel II (Hukum Pengelompokkan Gen secara Bebas) yang menyatakan bahwa:
ü setiap
gen dapat berpasangan secara bebas dengan gen lain membentuk alela,
ü keturunan
pertama menunjukkan sifat fenotipe dominan,
ü keturunan
kedua menunjukkan fenotipe dominan dan resesif dengan perbandingan tertentu,
misalnya pada persilangan monohibrid 3 : 1 dan pada persilangan dihibrid 9 : 3
: 3 : 1.
Untuk memperjelas pemahamanmu tentang
persilangan dihibrid, perhatikan bagan persilangan antara kapri (ercis) biji
bulat warna kuning dengan kapri biji keriput warna hijau yang menghasilkan F1
berupa kapri berbiji bulat warna kuning.
Perbandingan
genotipe F2
= BBKK : BBKk : BkKK : BbKk : BBkk : Bbkk : bbKK : bbKk : bbkk
= 1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1
Perbandingan fenotipe F2
= bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau
= 9 : 3 : 3 :1
= BBKK : BBKk : BkKK : BbKk : BBkk : Bbkk : bbKK : bbKk : bbkk
= 1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1
Perbandingan fenotipe F2
= bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau
= 9 : 3 : 3 :1
4.
Beberapa Rumus untuk Memprediksi Mengenai Keturunan
Dari
berbagai contoh persilangan di atas dapat disusun rumus-rumus untuk memprediksi
beberapa hal yang ada hubungannya dengan keturunan, seperti banyaknya macam
gamet yang dibentuk oleh suatu individu, jumlah kombinasi F2, banyaknya macam
genotipe F2, dan banyaknya macam fenotipe F2. Perhatikan Tabel 5.2 berikut.
Dalam
kehidupan modern seperti sekarang ini, teknologi banyak dimanfaatkan agar
kehidupan sehari-hari menjadi lebih mudah dan nyaman. Ilmu pewarisan sifat atau dalam biologi dinamakan
Genetika, dimanfaatkan khususnya dalam usaha untuk mengembangbiakkan
hewan atau tumbuhan yang memiliki sifat-sifat unggul.Sifat unggul hewan atau
tumbuhan bisa diperoleh dengan jalan persilangan diantara hewan atau tumbuhan
yang ingin kita dapatkan bibit unggulnya.
ü di
bidang pertanian, para ilmuwan berhasil menyilangkan berbagai jenis padi
sehingga akhirnya ditemukan bibit padi yang memiliki sifat unggul berdaya hasil
tinggi, umur pendek, dan rasanya enak. Ditemukan pula bibit kelapa hibrida dan
jagung hibrida yang berdaya hasil tinggi.
ü Di
bidang peternakan, melalui persilangan dapat ditemukan bibit hewan ternak
seperti ayam, sapi, dan kuda.
ü Di
bidang kedokteran, dapat ditemukan cara untuk mencegah agar keturunan seseorang
tidak memiliki penyakit atau cacat bawaan.Teknik yang biasa dipakai untuk
menghasilkan hal-hal seperti di atas adalah rekayasa genetika. Rekayasa
genetika adalah suatu teknik untuk mengubah gen makhluk hidup agar makhluk
hidup tersebut memiliki sifat unggul. Dengan rekayasa genetika bisa juga untuk
menghilangkan sifat jelek pada induk sehingga tidak diturunkan kepada
keturunannya.
Sumber:
Sukis Wariyono, Yani Muharomah. Mari belajar ilmu alam sekitar 3: Panduan Belajar IPA terpadu untuk kelas IX SMP/MTs. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.
MATERI POWER POINT.
VIDEO PEWARISAN SIFAT.
Materi Diskusi :
Apakah Gen resesif yang bersifat Letal itu selalu merugikan..? Coba analisa cari jawaban yang tepat !
EmoticonEmoticon