PEWARISAN
SIFAT PADA MAKHLUK HIDUP
Setiap sifat dan
karakteristik yang ada pada setiap orang adalah warisan dari orang tua yang
diwariskan melalui materi genetik yaitu deoxyribonucleic acid (DNA) dan ribonucleic
acid (RNA). Pada suatu untai DNA terdapat unit instruksi atau perintah yang
memengaruhi sifat atau yang menentukan karakteristik setiap makhluk hidup yang
disebut gen. Untai DNA yang panjang akan mengalami kondensasi atau pemintalan
sehingga menjadi struktur yang lebih padat yang disebut kromosom.
DNA memiliki
struktur seperti suatu untai ganda yang membentuk heliks. Struktur DNA yang
panjang tersusun atas satu unit kecil yang disebut dengan nukleotida. Satu unit
nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen.
Nukleotida ini dapat dibagi menjadi struktur yang lebih kecil disebut
nukleosida. Satu unit nukleosida tersusun atas gula deoksiribosa dan basa
nitrogen (tanpa gugus fosfat). Ada empat senyawa basa nitrogen yang menyusun
DNA yaitu adenin (A) yang selalu berpasangan dengan timin (T), serta guanin (G)
yang selalu berpasangan dengan sitosin (C). Basa nitrogen adenin dan guanin
dikelompokkan dalam basa purin, sedangkan timin dan sitosin dikelompokkan dalam
basa pirimidin.
Materi genetik
sangat berperan dalam pewarisan sifat atau karakter tertentu pada makhluk
hidup. Karakter yang mampu mengalahkan atau menutupi karakter yang lain disebut
karakter dominan. Karakter ini akan tampak atau muncul pada individu makhluk hidup.
Karakteristik yang kalah atau tertutupi disebut karakter resesif.
Gen-gen yang
mengode karakteristik makhluk hidup memiliki variasi. Variasi atau bentuk
alternatif dari gen-gen disebut alela, misalnya gen U (mengode warna ungu pada
bunga) dan gen u (mengode warna putih pada bunga). Contoh lain yaitu karakter cuping
yang terpisah dikode oleh gen G sedangkan karakter cuping melekat dikode gen g.
Karakterkarakter
fisik (mencakup bentuk luar, fungsi alat tubuh, dan tingkah laku yang dapat
diamati langsung) sebagai akibat perwujudan ”ekspresi” dari gen disebut fenotipe.
Sedangkan keseluruhan susunan informasi genetik dari suatu individu yang tidak
dapat dilihat secara langsung disebut genotipe.
Pada sel-sel
somatik atau sel tubuh, kromosom berada dalam keadaan berpasangan yang disebut
dengan keadaan diploid. Pada kariotipe sel gamet tiap kromosom dalam keadaan
tidak berpasangan dengan jumlah setengah dari jumlah kromosom sel tubuh (sel
somatik), keadaan ini
disebut dengan
keadaan haploid. Kromosom juga dapat dibedakan menjadi kromosom kelamin atau
gonosom yaitu X dan Y, pada kromosom ini terdapat beberapa gen yang berperan
dalam mengatur jenis kelamin pada manusia serta kromosom-kromosom tubuh atau autosom
(selain kromosom kelamin).
Istilah-istilah
dalam persilangan.
1.
P = singkatan dari kata Parental, yang
berarti induk.
2.
F = singkatan dari kata Filial, yang
berarti keturunan. F1 berarti keturunan pertama, F2 berarti keturunan kedua,
dan seterusnya.
3.
Fenotipe = karakter (sifat) yang dapat
kita amati (bentuk, ukuran, warna, golongan darah, dan sebagainya).
4.
Genotipe = susunan genetik suatu
individu (tidak dapat diamati).
5.
Simbol untuk suatu gen (istilah
pengganti untuk “factor 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.
6.
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.
7.
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).
8.
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
9. Persilangan
antara dua individu dengan satu sifat beda disebut persilangan monohibrid
10. Apabila
salah satu induknya mempunyai sifat dominan tak penuh (intermediate),
Berdasarkan
persilangan yang dilakukan Mendel terhadap kacang kapri yang memiliki satu
sifat beda, Mendel mengemukakan rumusan yang disebut hukum I Mendel atau
disebut juga hukum Segregasi. Hukum Segregasi menyatakan bahwa pada
waktu pembentukan gamet terjadi segregasi atau pemisahan alela (variasi gen)
secara bebas, dari diploid menjadi haploid. Misalnya genotipe suatu tanaman Uu,
maka gamet yang dibentuk akan membawa gen U dan gen u.
Berdasarkan
persilangan yang dilakukan Mendel terhadap kacang kapri yang memiliki dua sifat
beda, Mendel menyimpulkan bahwa pada saat pembentukan gamet, alela atau variasi
gen yang menentukan karakter-karakter berbeda dapat bergabung secara bebas satu
sama lain. Misalnya suatu induk memiliki genotipe BbKk, maka gen B dan
gen b serta gen K dan gen k akan memisah, kemudian kedua
pasangan tersebut akan bergabung secara bebas sehingga kemungkinan gamet yang
terbentuk akan memiliki susunan gen BK, Bk, bK, dan bk.
Kesimpulan ini selanjutnya dikenal dengan hukum II Mendel atau disebut
juga hukum Penggabungan Bebas.
Persilangan
antara dua individu dengan satu sifat beda disebut persilangan monohibrid..
Persilangan
monohibrid apabila salah satu induk mempunyai sifat dominan penuh dan induk
yang lain bersifat resesif, akan menghasilkan individu F1 yang seragam,.
Apabila dilanjutkan dengan menyilangkan individu sesama F1, akan menghasilkan
keturunan (individu F2) dengan tiga macam genotipe dan dua macam fenotipe.
Persilangan
antara kacang ercis berbiji bulat dominan dengan kacang ercis berbiji keriput
resesif dapat dibuat bagan sebagai berikut.
Jika disilangkan dengan sesama keturunan pertama, maka diperoleh
P2 Fenotipe bulat >< bulat
Genotipe Bb >< Bb
Gamet B , b B , b
F2
|
|
B |
b |
|
B |
BB (bulat) |
Bb (bulat) |
|
b |
Bb (bulat) |
bb (keriput) |
Perbandingan genotipe pada F2
BB : Bb : bb = 1 : 2 : 1 =
25% : 50% : 25%
Perbandingan fenotipe pada F2
Bulat : keriput = 3 : 1 = 75% :25%
Intermediet
adalah sifat dominan yang tidak mampu menutupi sifat resesif tetapi menampakkan
sifat antara keduanya
Contoh:
Jika
disilangkan dengan sesama keturunan pertama, maka diperoleh
P2 Fenotipe merah muda >< merah muda
Genotipe Mm >< Mm
Gamet M , m M , m
F2
|
|
M |
m |
|
M |
MM (merah) |
Mm (merah
muda) |
|
m |
Mm (merah
muda) |
mm (putih) |
Perbandingan genotipe pada F2
MM : Mm : mm = 1 : 2 : 1 = 25% : 50% : 25%
Perbandingan fenotipe pada F2
merah : merah muda : putih = 1 : 2
: 1 = 25% : 50% : 25%
Dihibrid = persilangan antara 2 individu dg 2 sifat beda
Contoh:
Kacang
ercis biji bulat (B) warna kuning (K) dominan terhadap kacang ercis biji
keriput (k) warna hijau (k)
Jika disilangkan dengan sesama keturunan pertama, maka diperoleh
P2 Fenotipe bulat kuning >< bulat kuning
Genotipe BbKk >< BbKk
Gamet BK , Bk , BK , Bk ,
bK, bk bK, bk
F2
|
|
BK |
Bk |
bK |
bk |
|
BK |
BBKK (bulat kuning) |
BBKk (bulat kuning) |
BbKK (bulat kuning) |
BbKk (bulat kuning) |
|
Bk |
BBKk (bulat kuning) |
BBkk (bulat hijau) |
BbKk (bulat kuning) |
Bbkk (bulat hijau) |
|
bK |
BbKK (bulat kuning) |
BbKk (bulat kuning) |
bbKK (keriput
kuning) |
bbKk (keriput
kuning) |
|
bk |
BbKk (bulat kuning) |
Bbkk (bulat hijau) |
bbKk (keriput
kuning) |
bbkk (keriput
hijau) |
Perbandingan genotipe pada F2
BBKK : BBKk : BBkk : BbKK : BbKk : Bbkk : bbKK : bbKk : bbkk
= 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1
Perbandingan fenotipe pada F2
bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau
= 9 : 3 : 3 : 1
Pada
F2 diperoleh 4 × 4 = 16 kombinasi, terdiri atas empat macam fenotipe yaitu
tanaman berbiji bulat - kuning (9/16), berbiji bulat-hijau (3/16 bagian),
berbiji keriput - kuning (3/16 bagian), dan berbiji keriput - hijau (1/16
bagian).
Jadi, pada persilangan dihibrid dapat disimpulkan bahwa pada F2 diperoleh:
a. jumlah kombinasi : 16 macam
b. jumlah genotipe : 9 macam
c. jumlah fenotipe : 4 macam
d. rasio perbandingan fenotipe antara biji bulat - kuning : biji bulat - hijau
: biji keriput - kuning : biji keriput - hijau adalah 9 : 3 : 3 : 1.
Penerapan
pewarisan sifat dalam kehidupan (usaha memperoleh bibit unggul) contohnya
adalah jagung hibrida, kelapa hibrida, sapi lemusin dll
Banyak
karakteristik pada tubuh manusia yang dapat diamati secara langsung dan
dijelaskan melalui pewarisan sifat, misalnya warna kulit yang diakibatkan oleh
gen-gen yang sifatnya kumulatif; bentuk pertumbuhan rambut pada dahi ada yang
berbentuk ”V” yang dikode oleh gen W (dominan); tipe perlekatan cuping telinga
apakah melekat (gg) atau terpisah (GG atau Gg); dan bentuk rambut, di mana
rambut keriting dikode oleh gen C (dominan), lurus oleh gen s (resesif terhadap
C), dan rambut bergelombang oleh gen Cs.
Contoh penerapan
hukum mendel dalam menentukan golongan darah manusia
Definisi Umum GEN Golongan
Darah : Sepasang Kode Gen DNA
yang selalu berdampingan
Dominan = 2 Kode DNA yang
sama,
Kecuali “ kode O “ (Pembawa)
Pembawa = 2 Kode DNA yang
berbeda,
“ kode O “
(Pembawa)
A
= IA IA (
Dominan
)
B = IB IB
( Dominan )
IA IO ( Pembawa
)
IB IO (
Pembawa )
AB = IA IB (
Pembawa
)
O = IO IO
( Pembawa )
Contoh:
11. Golongan darah A >< Golongan darah
A mempunyai kemungkinan
A (dominan) ><
A (dominan)
|
|
IA |
IA |
|
IA |
IA
IA |
IA
IA |
|
IA |
IA
IA |
IA
IA |
A (dominan) >< A (pembawa)
|
|
IA |
IO |
|
IA |
IA
IA |
IA
IO |
|
IA |
IA
IA |
IA
IO |
A (pembawa) >< A (pembawa)
|
|
IA |
IO |
|
IA |
IA
IA |
IA
IO |
|
IO |
IA
IO |
IO
IO |
Kemungkinan keturunannya
A (dominan) : A
(pembawa) : O (pembawa) = 7 : 4 : 1 = 58% : 33% : 9%
2. Golongan darah A >< Golongan darah B mempunyai kemungkinan
A (dominan) ><
B (dominan)
|
|
IB |
IB |
|
IA |
IA
IB |
IA
IB |
|
IA |
IA
IB |
IA
IB |
A (dominan) >< B (pembawa)
|
|
IB |
IO |
|
IA |
IA
IB |
IA
IO |
|
IA |
IA
IB |
IA
IO |
A (pembawa) >< B (dominan)
|
|
IB |
IB |
|
IA |
IA
IB |
IA
IB |
|
IO |
IB
IO |
IB
IO |
A (pembawa) >< B (pembawa)
|
|
IB |
IO |
|
IA |
IA
IB |
IA
IO |
|
IO |
IB
IO |
IO
IO |
Kemungkinan keturunannya
AB : A (pembawa)
: B (pembawa) : O = 9 : 3 : 3 : 1 = 56% : 19% : 19% : 6%
Kelainan yang
dimiliki seseorang dapat disebabkan oleh gangguan pada saat perkembangan dalam
rahim atau memang diwariskan dari kedua orang tua. Contoh kelainan-kelainan
yang diwariskan
dari orang tua
yaitu:
1.
albino yang merupakan kelainan yang
memiliki karakteristik tidak adanya semua atau sebagian pigmen pada kulit, disebabkan
oleh adanya gen resesif dalam keadaan homozigot (aa);
2.
buta warna disebabkan adanya gen buta
warna yang terpaut atau terletak pada kromosom X, dinotasikan dengan Xcb,
perempuan yang buta warna memiliki genotipe Xcb Xcb, sedangkan laki-laki yang
buta warna memiliki genotipe XcbY;
3.
Hemofilia adalah kelainan di mana darah
sulit untuk menggumpal saat terjadi luka pada bagian tubuh tertentu yang disebabkan
tidak dihasilkannya faktor penggumpalan darah dalam tubuh seseorang. Gen
hemofilia terletak pada kromosom X dan sering ditandai dengan lambang Xh,
laki-laki yang menderita hemofilia adalah laki-laki yang memiliki kromosom X
yang mengandung gen hemofilia (XhY), wanita yang menderita hemofilia memiliki
genotipe XhXh namun akan meninggal saat dilahirkan bahkan dalam kandungan.
Konsep pewarisan
sifat telah diterapkan dalam pemuliaan makhluk hidup, yaitu suatu usaha untuk
mendapatkan bibit yang unggul. Contoh pemuliaan tanaman yang telah dikembangkan
adalah usaha untuk mendapatkan bibit padi yang unggul, misalnya varietas Arize,
Intani, PPH, Bernas Prima, dan varietas IPB 4S. Varietas unggul ini diperoleh dengan
cara persilangan beberapa varietas padi yang memiliki sifat menguntungkan.
Selain padi juga ada jagung, misalnya Hibrida C1, Hibrida CP 1 dan CPI 2,
Hibrida IPB 4, Hibrida Pioneer 2, Malin, Metro, dan varietas Bima. Pewarisan
sifat juga berperan penting dalam pemuliaan hewan, yaitu dalam rangka untuk
menghasilkan hewan ternak berkualitas tinggi, misalnya unggas yang mampu
menghasilkan banyak telur, sapi dengan kualitas susu dan daging yang baik.
Selain dengan melalui persilangan, pemuliaan makhluk hidup dapat pula dilakukan
melalui rekayasa genetika, yaitu dengan mengubah susunan gen pada suatu
organisme.
