5. Genetika Mendel

Benak kalian mungkin pernah bertanya-tanya ketika mendapati hasil persilangan antara bunga berwarna merah, didapatkan bunga berwarna putih? Atau kalian penasaran mengapa keturunan dari dua induk kelinci berwarna abu-abu didapatkan keturunan berwarna hitam?  Semua hal tersebut dapat kalian temukan jawabannya jika kalian telah mempelajari mekanisme pewarisan sifat (hereditas) atau genetika mendel.

HUKUM PEWARISAN SIFAT MENDEL

Jika individu dengan sifat A melakukan perkawinan dengan individu lain dengan sifat B, sifat keturunannya dapat mengikuti salah satu induknya atau merupakan hasil kombinasi dari sifat kedua induknya. Penurunan atau pewarisan sifat dari induk atau tetua kepada generasi (keturunan) berikutnya disebut Hereditas. Peristiwa pewarisan sifat tersebut mengikuti pola-pola hereditas. Hukum Mendel merupakan Hukum Hereditas yang menjelaskan prinsip-prinsip penurunan sifat pada organisme.

Untuk mengembangkan teorinya, Mendel menggunakan objek kajian berupa tanaman kacang kapri atau ercis. Mendel mengamati tujuh sifat kacang kapri (Pisum sativum) tersebut, antara lain: biji bulat dibandingkan dengan biji keriput; biji warna kuning dibandingkan dengan biji warna merah; buah warna hijau dibandingkan dengan buah warna kuning; buah mulus dibandingkan dengan buah berlekuk; bunga warna ungu dibandingkan dengan bunga warna putih; dan letak bunga diaksial (ketiak) dibandingkan bunga di terminal ujung; serta batang panjang dibandingkan dengan batang pendek.

  1. Hukum I Mendel (Hukum segregasi):

Pada waktu pembentukan gamet, gen  di dalam alel mengalami segregasi (pemisahan) secara bebas dari diploid menjadi haploid. Ingat ya, bahwa Alel itu sendiri adalah pasangan gen yang terletak di lokus yang sama pada kromosom homolog. Hukum I Mendel dijelaskan oleh Mendel dalam bentuk persilangan monohibrid (satu sifat beda). Untuk memudahkan kalian mempelajari persilangan monohibrid, berikut dijelaskan istilah-istilah yang berkaitan dengan persilangan.

  • Alel Dominan dan Alel Resesif

Setiap  individu memiliki 2 alel untuk gen yang mengendalikan suatu sifat. Alel Dominan akan diekspresikan sepenuhnya pada kenampakan individu, sedangkan ale resesif tidak diekspresikan secara jelas pada kenampakan individu. Contohnya: alel bunga ungu (P) adalah dominan dan alel bunga putih (p) adalah resesif. (Jangan lupa bedakan huruf kapital dan huruf kecil pada penulisan gen)

  • Homozigot dan Heterozigot

Suatu sifat individu disimbolkan dengan sepasang alel.Jika sepasang alel tersebut identik/sama maka disebut Homozigot, contohnya pada tanaman ercis galur murni untuk bunga ungu (PP) atau bunga putih (pp). Sebaliknya jika sepasang alel tersebut berbeda maka disebut Heterozigot, contohnya tanaman ercis bukan galur murni untuk bunga ungu (Pp).

  • Genotip dan Fenotip

Genotip adalah susunan (komposisi) genetik dari suatu sifat atau karakter individu. Genotip menunjukkan sifat dasar yang tidak tampak dan bersifat menurun atau diwariskan pada keturunannya. Contohnya: PP, Pp atau pp .

Sementara itu, Fenotip adalah hasil ekspresi dari genotip dengan lingkungannya yang berupa sifat yang tampak dari luar sehingga dapat diamati. Sebagai contoh adalah ukuran tanaman (tinggi atau pendek), warna bunga (ungu atau putih), bentuk biji (bulat atau kisut) dsb.

Gambaran tentang lokus alel, homozigot, heterozigot, genotipe dan fenotipe, dapat dilihat pada sketsa berikut:

  • Persilangan Monohibrid Pada Tanaman

Persilangan monohibrid adalah persilangan dengan satu sifat beda. Maksudnya adalah pada persilangan ini, hanya memperhatikan satu sifat saja, seperti warna bunganya saja (merah, putih, dsb) atau bentuk buahnya saja (bulat, lonjong, dsb).  Tiap-tiap persilangan diberi simbol,  tanaman induk diberi simbol P (singkatan dari parental). Keturunan I (keturunan pertama) disebut filial disingkat F1, keturunan II disebut F2 dan seterusnya. Perhatikan contoh persilangan pada siat bunga ercis yaitu bunga berwarna ungu dengan putih berikut:

Dari persilangan tersebut, dapat diketahui bahwa F1 (Keturunan pertama) semuanya berwarna ungu dengan genotip (Pp).

Selanjutnya, mari kita lihat bagaimana warna bunga F2 hasil dari persilangan  F1 dengan F1 (F1 disilangkan sesamanya)!

Ternyata warna bunga pada F2 (keturunan ke-dua) ada ungu dan putih. Genotip ungu meliputi (PP) dan (Pp)

Jadi perbandingan (Rasio) Fenotip F2 = Ungu : Putih = 3 : 1

Adapun rasio Genotip F2 = PP : Pp : pp = 1 : 2 : 1

Jika dinarasikan , peristiwa segregasi yang terjadi menurut Mendel adalah sebagai berikut:

  • Pada waktu pembentukan gamet jantan, alel-alel PP ini memisah menjadi P dan P, sehingga sel gamet pada tanaman berbunga ungu hanya mengandung satu macam alel yaitu alel P saja.
  • Sebaliknya, tanaman betina berbunga putih, bersifat homozigot resesif dan genotipnya pp. Alel ini memisah menjadi p dan p pada waktu pembentukan gamet betina (ovum), sehingga gamet-gamet betina tanaman putih hanya memiliki satu macam alel p.
  1. Hukum II Mendel (Hukum Asortasi)

Hukum Mendel II dikenal sebagai Hukum Asortasi yaitu, hukum berpasangan atau penggabungan secara bebas. Hukum ini menyatakan bahwa setiap gen atau sifat, akan berpasangan secara bebas dengan gen atau sifat lain.

Berikut akan dijelaskan Hukum II Mendel pada persilangan Dihibrid (dua sifat beda). Misalnya: bentuk biji kacang kapri (bulat dan kisut) dan warna (kuning dan hijau).

Pada persilangan antara tanaman kapri berbiji bulat warna kuning homozigot (BBKK) dengan kapri berbiji kisut warna hijau (bbkk), akan menghasilkan 16 kombinasi genotip keturunan sebanyak 100% tanaman berbiji bulat dan berwarna kuning.

Selanjutnya, apabila tanam an F1 tersebut disilangkan sesamanya (sama-sama F1), ternyata pada keturunan kedua (F2), rasio F2 = 9 : 3 : 3 : 1. Untuk lebih jelasnya perhatikan persilangan dihibrid berikut!

B bersifat dominan terhadap b, K dominan terhadap k, jadi BbKk = Bulat kuning.

Dengan demikian  semua F1 bersifat Bulat Kuning

Yuk, sekarang kita temukan hasil F2 jika F1 disilangkan sesamanya!

Dengan demikian, akan diperoleh F2 = bulat kuning (B_K_), bulat hijau (B_kk), kisut kuning (bbK_), kisut hijau (bbkk).

Untuk rasio fenotipnya adalah sebagai berikut:

Rasio fenotip = bulat kuning : bulat hijau : kisut kuning : kisut hijau = 9 : 3 : 3 : 1.

Peristiwa pembentukan gamet pada persilangan dihibrid tersebut di atas, terjadi 4 macam pengelompokan gen.

Gen B mengelompok dengan gen K membentuk gamet BK;

gen B mengelompok dengan gen k membentuk gamet Bk;

gen b mengelompok dengan gen K membentuk gamet bK; dan

gen b mengelompok dengan gen k membentuk gamet bk.

Ingin mencoba menyelesaikan persilangan dihibrid? yuk simak video berikut!….

3.       Persilangan Resiprok

Pada intinya, persilangan resiprok adalah persilangan dengan sifat yang dibalik antara induk jantan dan betinanya. Misal: semula, persilangan antara ercis berbunga ungu (jantan/serbuk sari) dengan ercis berbunga putih (betina/putik), akan didapatkan semua keturunan F1nya berbunga ungu. Dan keturunan F2nya menghasilkan ercis berbunga ungu dan putih dengan perbandingan 3:1. (Lihat persilangan monohibrid pada tanaman).

Demikian halnya jika dibalik, jantan/serbuk sari diambil dari tanaman ercis berbunga putih dan diserbukkan pada putik ercis berbunga ungu, hasil yang diperoleh baik pada F1 maupun F2nya tetap sama seperti semula. Persilangan yang merupakan kebalikan dari persilangan sebelumnya inilah yang disebut persilangan resiprok.

4.       Back Cross (Persilangan Balik) dan Test Cross (Uji Silang)

Back cross merupakan persilangan antara keturunan F1 yang heterozigot dengan salah satu induknya yang homozigot dominan. Perhatikan contoh berikut:

Dua individu F2 pada contoh di atas, mempunyai genotip yang berbeda (TT dan Tt) namun mempunyai fenotip yang sama (tinggi).

Simak aja nih videonya, kalau kalian ingin lebih paham lagi!


Test cross
adalah persilangan antara F1 dengan salah satu induknya yang homozigot resesif. Individu F1 tidak atau belum diketahui genotipnya. Oleh karena itu, uji silang ini bertujuan untuk menguji ketidak murnian individu dengan mengetahui perbandingan fenotip keturunannya. Dengan demikian, dapat diketahui individu yang diuji adalah heterozigot atau homozigot. Perhatikanlah contoh test cross antara bunga ercis yang letaknya diketiak daun/aksial namun belum diketahui genotipnya dengan induknya yang letak bunganya di ujung/terminal (aa) berikut ini.

F1: 50% Bunga Aksial (Aa) : 50% Bunga Terminal (aa).

Berarti genotip dari bunga aksial tersebut bersifat heterozigot (Aa)
Ingin lebih paham? coba deh simak video berikut!

5.       Sifat Intermediet

Pada tanaman bunga pukul empat (Mirabilis jalapa), persilangan antara tanaman bunga pukul empat berwarna merah dengan bunga berwarna putih,ternyata menghasilkan individu keturunan dengan bunga berwarna merah muda yang bersifat intermediet. Warna merah muda merupakan warna antara merah dan putih yang disebabkan oleh ekspresi dari alel penentu warna merah dengan ekspresi dari alel warna putih. Oleh karena itu, kedua alel penentu sifat beda tersebut dikatakan mempunyai kekuatan yang sama dalam memengaruhi munculnya sifat. Sifat antara yang diturunkan dari sifat induk pertama dengan sifat induk ke-2 inilah yang disebut sebagai sifat intermediet. Perhatikan bagan persilangan berikut!

Lebih mantul lagi kalau kalian mau simak video berikut!

B. PENYIMPANGAN SEMU HUKUM MENDEL

Ingat-ingat ya…. ternyata, tidak semua persilangan monohibrida menghasilkan perbandingan fenotip F1 = 3 : 1 atau perbandingan genotip F1 = 1 : 2 : 1, dan persilangan dihibrida menghasilkan perbandingan genotip F1 = 9 : 3 : 3 : 1.

Dalam prakteknya, hasil persilangan dihibrida, dapat menghasilkan  perbandingan yang merupakan variasi dari perbandingan 9 : 3 : 3 : 1 yaitu 12 : 3 : 1 atau 9 : 7 atau juga 15 : 1. Meskipun demikian, perbandingan tersebut tetap mengikuti aturan Hukum Mendel. Oleh karena itu, hasil perbandingan tersebut dikatakan sebagai penyimpangan semu Hukum Mendel.

Simak baik-baik ya, macam penyimpangan semu Hukum Mendel berikut!

a. Atavisme

Pada interaksi gen ini, suatu sifat ditentukan oleh alel-alel dari gen yang berbeda yangt berinteraksi atau saling memengaruhi dalam memunculkan sifat fenotip, sehingga menghasilkan keturunan yang berbeda dengan induknya.

Misalnya, pada ayam dijumpai empat macam bentuk pial (jengger), antara lain:  sumpel (walnut) dengan genotip R-P-, gerigi (rose) dengan genotip R-pp, biji (pea) dengan genotip rrP-; dan belah (single) dengan genotip rrpp. Perhatikan Gambar 5.1. Empat macam pial ayam!

Jika ayam berpial rose disilangkan dengan pea (biji), semua keturunan F1nya berpial walnut. Perhatikanlah diagram persilangan berikut!

Ternyata dari persilangan ayam berpial rose dan pea, dihasilkan fenotip baru yaitu walnut. Apa yang menyebabkan terbentuknya pial walnut? Pial walnut muncul karena interaksi 2 pasang alel (gen) yang dominan.

Sementara itu, persilangan antara sesama ayam berpial walnut dihasilkan 4 macam pial yaitu walnut, rose, pea, dan 1 pial yang baru yaitu single dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Pial singlel terjadi karena adanya 2 pasang alel (gen) yang resesif.

Berikut video latihan soal atavisme, simak ya…

b. Kriptomeri

Kriptomeri berasal dari kata Kriptos (Yunani) berarti tersembunyi, sehingga kriptomeri dikatakan sebagai gen dominan yang seolah-olah tersembunyi jika berdiri sendiri dan akan tampak pengaruhnya apabila bersama-sama dengan gen dominan yang lainnya. Peristiwa kriptomeri ini terjadi pada persilangan bunga Linaria marocanna berwarna merah (AAbb), dengan bunga Linaria maroccana berwarna putih (aaBB).

A = ada pigmen antosianin

a = tidak ada pigmen antosianin

B = plasma basa

b = plasma asam

Warna merah disebabkan oleh adanya pigmen antosianin dalam lingkungan asam (AAbb/Aabb).

Warna ungu disebabkan oleh adanya pigmen antosianin dalam lingkungan basa (AABB/AaBB).

Jika di dalam plasma tidak terdapat pigmen antosianin, baik di dalam lingkungan asam atau basa, maka akan terbentuk warna putih (aaBB/aaBb/aabb). 

Yuk, disimak saja, bagaimana hasilnya jika  Linaria maroccana  merah disilangkan dengan  Linaria maroccana putih!

c. Polimeri

Polimeri adalah sifat yang muncul pada persilangan heterozigot dengan banyak sifat beda yang berdiri sendiri, tetapi memengaruhi bagian yang sama dari suatu organisme. Contohnya adalah gandum berbiji merah yang memiliki dua gen yaitu M1 dan M2, sehingga apabila kedua gen tersebut bertemu maka ekspresi warna akan semakin kuat.

Coba sekarang, lakukan persilangan gandum berbiji merah (M1M1M2M2) dengan gandum berbiji putih (m1m1m2m2), nantinya yang menghasilkan keturunan F2 dengan perbandingan merah : putih = 15 : 1. Ini dapat dilihat pada bagan persilangan di bawah ini!

d. Epistasis-Hipostasis

Epistasis adalah sebuah atau sepasang gen yang menutupi atau mengalahkan ekspresi gen lain yang tidak selokus (sealel). Sedangkan Hipostasis adalah gen yang tertutupi oleh sebuah atau sepasang gen lain yang tidak selokus (yang bukan alelnya).

Misalnya, gandum bersekam hitam (HHkk) disilangkan dengan gandum bersekam kuning (hhKK) menghasilkan F1 gandum bersekam hitam. Jika F1 disilangkan sesamanya, akan menghasilkan F2 dengan perbandingan fenotip 12 hitam : 3 kuning : 1 putih. Hal ini terjadi karena faktor H menutup faktor K. Faktor H disebut epistasis dan faktor K adalah hipostasis  Agar kalian lebih mengerti, perhatikan bagan epistasis-hipostasis berikut!

Untuk latihan soal kriptomeri, polimeri dan epistasis/hipostasis, simak video berikut ya…

e.  Gen-gen Komplementer.

Gen-gen komplementer merupakan interaksi antara gen-gen dominan yang berbeda namun jika muncul bersama akan saling melengkapi, sehingga  akan saling membantu dalam menentukan fenotip. Jika salah satu gen tidak ada, maka pemunculan fenotip menjadi terhalang.

Contoh komplementer dapat ditemukan pada kasus persilangan bunga Lathyrus odoratus yang terdiri dari gen:

C = membentuk pigmen warna

c = tidak membentuk pigmen warna

P = membentuk enzim pengaktif

p = tidak membentuk enzim pengaktif

Persilangan antara bunga Lathyrus odoratus berwarna putih dengan bunga Lathyrus odoratus berwarna putih pula, akan memperoleh keturunan F1 dengan fenotip ungu, kemudian F1 disilangkan dengan sesamanya, maka generasi atau keturunan F2 ada yang ungu dan putih. Untuk lebih jelasnya perhatikan bagan persilangan berikut!

 

Berdasarkan hasil persilangan dapat  dilihat bahwa gen C dan P tidak akan menunjukkan warna (ungu) apabila keduanya tidak terdapat bersama-sama dalam satu genotip.

Jika ingin lebih jelas, klik dan simak video berikut!

==================================================================