Gen, Kromosom dan Hukum Pewarisan Sifat Mendel – Pada kehidupan sehari-hari, kita sering mengamati mata seseorang yang mempunyai warna berbeda-beda. Kadang kita menemukan seseorang yang mempunyai mata berwarna hitam, cokelat, dan merah. Nah sebenarnya prinsip apa yang dapat menjelaskan pemindahan sifat tersebut dari orangtuanya, mari kita simak bersama ulasan berikut ini.
GEN
Genetika merupakan ilmu yang mempelajari pewarisan sifat dari induk kepada keturunannya. Sementara gen adalah faktor pembawa sifat pada makhluk hidup yang diwariskan kepada keturunannya. Semua sifat dalam makhluk hidup dikendalikan oleh adanya suatu gen. Nah gen ini terdapat di dalam ruang khusus pada kromosom.
Pengertian gen ini pertama kali muncul pada tahun 1911 dan diperkenalkan oleh Thomas Hunt Morgan, seorang ahli genetika dan embriologi dari Amerika serikat, yang menyatakan bahwa substansi hereditas yang dinamakan gen terdapat dalam lokus di dalam kromosom. Sementara menurut W. Johansen, gen merupakan unit terkecil dari suatu makhluk hidup yang mengandung substansi hereditas dan terdapat di dalam lokus gen. Gen terdiri dari protein dan asam nukleat (DNA dan RNA), yang memiliki ukuran 4 – 8 m (mikron).
Sifat dan Fungsi Gen
Sifat gen.
1. Setiap gen mempunyai fungsi dan tugas yang masing-masing, berbeda antara satu dengan yang lainnya
2. Gen mempunyai informasi genetik
3. Gen ditentukan oleh susunan kombinasi basa nitrogen
4. Pada saat melakukan pembelahan mitosis dan meiosis, gen dapat melakukan atau mengadakan duplikasi
Fungsi gen.
1. Mengatur perkembangan dan proses metabolisme
2. Sebagai penentu sifat yang diturunkan kepada keturunannya
3. Dapat menyampaikan informasi kepada generasi berikutnya
Istilah-istilah yang berkaitan dengan pewarisan sifat.
1. Gen dominan adalah gen yang menutupi (mengalahkan) sifat lain atau bisa dikatakan sifat yang kuat sehingga sifat yang dibawanya terekspresikan pada turunannya (suatu individu. Gen dominan biasanya dinyatakan dalam huruf besar, misalnya M.
2. Gen resesif adalah gen yang tertutupi oleh sifat lain atau bisa dikatakan sifat lemah sehingga sifat yang dibawanya tidak nampak pada keturunannya.
3. Gen heterozigot adalah dua gen yang disusun oleh gen-gen yang berlainan dari tiap jenis gennya. Gen heterozigot merupakan perpaduan antara sel sperma (M) dan sel telur (m), misalnya Mm.
4. Fenotipe adalah sifat yang dapat diamati, pada F1, F2, dan F3, seperti warna, ukuran, dan rasa.
5. Genotipe adalah sifat-sifat keturunan yang tidak dapat dilihat. Genotipe diberi simbol dobel, misalnya: MM, Mm dan mm (satu sifat) dan MMAA, MmMm, mmaa (dua sifat)
6. Gen homozigot resesif adalah gen yang mempunyai pasangan dua gen resesif yang merupakan hasil perpaduan dua sel kelamin, misalnya mm.
7. Gen homozigot dominan adalah gen yang mempunyai pasangan dua gen dominan yang merupakan perpaduan dari sel kelamin jantan dan sel kelamin betina, misalnya genotipe MM.
8. Kromosom homolog adalah kromosom yang berasal dari induk betina berbentuk serupa dengan kromosom yang berasal dari induk jantan.
KROMOSOM
Kromosom berasal dari kata chromos (warna) dan soma (tubuh). Kromosom merupakan benda halus yang berbentuk lurus seperti batang atau bengkok yang terdapat pada inti sel. Kromosom adalah faktor penentu pewarisan sifat.
Kromosom dibedakan atas kromosom tubuh dan kromosom kelamin. Kromosom tubuh terdapat dalam sel tubuh (sel somatis) maupun sel kelamin (sel gamet). Kromosom tubuh berfungsi mengendalikan tubuh seperti bentuk hidung, warna rambut, dan sebagainya. Pada manusia, jumlah kromosom sel tubuhnya 46 buah, terdiri dari 44 buah autosom dan 2 kromosom kelamin. Autosom disimbulkan dengan A.
Kromosom kelamin adalah kromosom yang menentukan jenis kelamin jantan atau betina. Kromosom ini terdapat dalam sel tubuh maupun sel kelamin. Pada manusia, kromosom kelamin dibedakan menjadi 2 yaitu kromosom X dan kromosom Y. Penemu dari kromosom kelamin ini adalah seorang ahli sel kebangsaan Jerman yaitu H. Heriking (1891).
Sel tubuh mempunyai kromosom yang selalu berpasangan sehingga dinamakan diploid (2n). Akan tetapi sel kelamin mempunyai kromosom separuh dari kromosom sel tubuh sehingga dinamakan haploid (1n). Sepasang kromosom pada tubuh setengahnya berasal dari sel telur dan setengahnya lagi dari sel sperma. Satu stel kromosom haploid dari satu spesies dinamakan genom.
Struktur kromosom dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sentromer (titik tempat melekatnya kromatin) dan lengan atau badan kromosom.
Ukuran dan bentuk kromosom
1. Ukuran kromosom setiap bentuk bervariasi, namun panjang kromosomnya berkisar 0,2 – 50 mikron dengan diameter 0,2 – 20 mikron.
2. Bentuk kromosom berdasarkan letak sentromernya dibedakan menjadi 4, yaitu sebagai berikut.
a. Metasentris, letak sentromer di tengah sehingga kromosom terbelah menjadi dua lengan sama panjang seperti huruf V.
b. Submetasentris, letak sentromer mengarah ke salah satu ujungnya sehingga kromosom terbagi menjadi dua lengan yang tidak sama panjang seperti huruf J.
c. Akrosentris, letak kromosom di dekat ujung kromosom, sehingga kromosom terbagi menjadi dua lengan yang satu pendek yang satu panjang dengan bentuk lurus seperti batang.
d. Telosentris, letak sentromer di ujung sehingga kromosom hanya terdiri dari satu lengan dengan bentuk lurus seperti batang.
Hukum Pewarisan Sifat Mendel
Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang gen dan kromosom. Pada topik ini, kalian masih akan belajar tentang sifat-sifat yang berkaitan dengan gen, yaitu hukum pewarisan sifat. Hukum pewarisan sifat ini penting untuk dasar persilangan baik manusia, hewan dan tumbuhan.
Pewarisan sifat biologis telah memunculkan banyak persepsi selama ribuan tahun. Penelitian pertama mengenai mekanisme pewarisan sifat dilakukan oleh Gregor Johann Mendel (1822 – 1884), yaitu seorang biarawan berkebangsaan Austria. Penemuan ini membawa pengaruh yang cukup signifikan pada perkembangan ilmu genetika, sehingga Mendel dikukuhkan sebagai bapak genetika.
Mendel berhasil merumuskan hukum-hukum pewarisan sifat karena ketekunannya dalam penelitian. Hasil penelitiannya yang paling dikenal dunia adalah persilangan kacang ercis (Pisum sativum). Tanaman ercis dipilih Mendel untuk penelitiannya karena hal-hal berikut.
a. Kacang ercis mempunyai banyak varietas. Sebagai contohnya varietas bunga ungu dan bunga putih. Ahli genetika menggunakan istilah kaakter untuk menjelaskan sifat yang dapat diturunkan seperti warna bunga ungu.
b. Kacang ercis ini memiliki daur hidup yang tidak lama (merupakan tanaman setahun), sehingga mudah tumbuh dan mudah disilangkan.
c. Mempunyai bunga sempurna. Artinya, bunga itu memiliki benang sari dan putik, sehingga biasanya terjadi penyerbukan sendiri. Perkawinan silang dapat terjadi jika adanya bantuan orang. Penyerbukan sendiri yang berlangsung terus-menerus akan menghasilkan galur murni, yaitu keturunan yang mempunyai sifat keturunan sama dengan induknya.
d. Tanaman ini memiliki tujuh sifat dengan perbedaan yang mencolok, seperti batang tinggi dan kerdil, buah polong warna hijau dan kuning, bunga berwarna putih dan ungu, bunganya terletak aksial dan terminal, biji yang masak hijau dan kuning, permukaan biji licin dan berkerut, dan warna kulit biji putih dan abu-abu.
Mendel melakukan penyerbukan silang terhadap dua varietas ercis galur murni yang kontras. Perkawinan atau persilangan dua varietas biasa disebut dengan hibridisasi. Induk galur murni disebut dengan generasi P (parental) dan keturunan hibridnya adalah generasi F1 (keturunan pertama). Kemudian hibrid F1 melakukan penyerbukan sendiri menghasilkan generasi F2 (Filial ke 2). Pada hukum pewarisan sifatnya, Mendel mengikuti sifat-sifat bawaan paling sedikit untuk tiga generasi, yaitu P, F1, dan F2. Analisis kuantitatif Mendel pada tanaman F2 menghasilkan prinsip dasar hereditas yang sekarang dikenal dengan hukum Mendel I (segregasi) dan hukum Mendel II (pemilahan bebas).
Hukum Mendel I (Hukum Segregasi)
Hukum segregasi menyatakan bahwa, pada pembentukan gamet (sel kelamin), kedua gen induk (parental) merupakan pasangan alel yang akan memisah, sehingga setiap gamet akan menerima satu gen induknya (kedua alel untuk suatu karakter dikemas ke dalam gamet yang terpisah). Hukum Mendel I merumuskan adanyan persilangan monohibrid. Pada penelitiannya, Mendel menyatakan bahwa, jika dominansinya penuh, maka persilangan ini merupakan persilangan monohibrid yang mempunyai fenotif 3 : 1. Pemisahan alel menjadi gamet-gamet yang terpisah melatar belakangi adanya hukum segregasi Mendel.
Diagram diatas mengilustrasikan model Mendel untuk penurunan sifat monohibrid. Alel bunga ungu dominan (P) terhadap bunga putih (p) yang bersifat resesif. Sebuah tanaman dengan galur murni dari generasi parental mempunyai alel yang cocok, yaitu parental bunga ungu (PP) atau parental bunga putih (pp). Gabungan gamet parental menghasilkan hibrid F1 yang menghasilkan alel kombinasi Pp. Kombinasi acak dari gamet-gamet tersebut menghasilkan rasio 3 : 1. Rasio tersebut diperoleh Mendel pada Generasi F2. Masing-masing segi empat mewakili hasil fertilisasi dengan probabilitas yang sama, sebagai contoh, kotak pojok kanan dari segi empat punnet menunjukkan hasil kombinasi genetik dari sperma (p) yang membuahi ovum (P).
Hukum Mendel II (Hukum Pemilahan Bebas)
Hukum Mendel II biasa dikenal sebagai hukum Asortasi. Hukum ini menyatakan bahwa “bila dua individu mempunyai dua pasang atau lebih sifat, maka diturunkannya sepasang sifat secara bebas dan tidak bergantung pada pasangan yang lain”, dengan kata lain alel dengan gen sifat yang berbeda tidak saling mempengaruhi.
Perhatikan analisis papan catur di bawah ini tentang persilangan buncis dengan dua sifat berbeda (dihibrid). Buncis biji bulat warna jingga disilangkan dengan biji segilima hijau, artinya sifat bulat dominan terhadap sifat segilima dan jingga dominan terhadap warna hijau.
Keterangan gambar di atas adalah persilangan antara tanaman induk galur murni yang berbeda dalam dua karakter menghasilkan hibrid F1 yang heterozigot untuk kedua karakter. Dua karakter tersebut adalah warna biji dan bentuk biji, warna jingga (Y) , bentuk bulat (y) dan bentuk bulat (R) adalah dominan. Jika kedua karakter memisah secara dependen satu sama lain, maka hibrid F1 hanya menghasilkan 2 kelas gamet yang sama yang diterima dari induknya dan keturunan F2 akan menunjukkan hasil fenotif 3 : 1.
Jika kedua karakter memisah secara independen, maka 4 kelas gamet akan diproduksi oleh generasi F1. Percobaan ini menghasilkan perbandingan antara tanaman bulat jingga : bulat hijau : segilima jingga : segilima hijau adalah 9 : 3 : 3 : 1 pada generasi F2.