Pola-pola Hereditas: Pautan, Pindah Silang, Gagal Berpisah, & Gen Letal

INFORMASI MODUL

Modul mata pelajaran Biologi tentang pola-pola hereditas pautan dan pindah silang ini akan membekali siswa SMA/Madrasah Aliyah pada Kelas XII semester I, dengan harapan memperoleh pengalaman belajar dalam memahami berbagai konsep dan proses sains. Pada bagian kegiatan, modul ini mencoba untuk memberikan secara konseptual dari materi mengenai pola-pola hereditas pautan dan pindah silang, dan secara praktis membekali siswa untuk dapat memberikan prospek pengembangan lebih lanjut dalam menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.

A. Kompetensi Dasar3.6 Memahami pola-pola hereditas pautan dan pindah silang

B. Indikator Kompetensi3.6.1 Mendeskripsikan berbagai pola-pola hereditas seperti pautan, pindah silang, gagal berpisah, dan gen letal3.6.2 Membedakan pola hereditas yang satu dengan lainnya seperti pautan, pindah silang, gagal berpisah dan gen letal

C. Tujuan PembelajaranTujuan secara umum dari modul ini diharapkan dapat menjelaskan mengenai pola hereditas pautan, pindah silang, gagal berpisah dan gen letal. Adapun tujuan khususnya adalah agar siswa dapat:1. Menjelaskan pengertian pautan2. Menjelaskan pengertian pindah silang3. Menjelaskan pengertian gagal berpisah4. Menjelaskan pengertian gen letal5. Menjelaskan proses terjadinya pautan6. Menjelaskan proses terjadinya pindah silang7. Menjelaskan proses terjadinya gagal berpisah8. Menjelaskan proses terjadinya gen leta9. Membedakan pola hereditas yang satu dengan lainnya pada pautan, pindah silang, gagal berpisah dan gen letalUntuk membantu Anda dalam mempelajari kegiatan belajar ini, ada baiknya diperhatikan beberapa petunjuk belajar berikut ini:1. bacalah dengan cermat bagian pendahuluan sampai anda memahami secara tuntas tentang apa, untuk apa dan bagaimana mempelajari modul ini.2. tangkap konsep dasar esensial dan pengertian demi pengertian melalui pemahaman sendiri3. untuk memperluas wawasan, baca dan pelajari sumber-sumber lain yang relevan4. mantapkan pemahaman Anda dengan mengerjakan latihan5. jangan lewatkan untuk menjawab tes formatif dalam setiap akhir kegiatan belajar.

SELAMAT BELAJAR

Peta Konsep Modul

Kata Kunci: Pautan Pautan gen Pautan seks Pindah silang Gagal berpisah Gen letal

KEGIATAN BELAJAR

POLA-POLA HEREDITAS

Di sekitar kita terdapat variasi sifat yang dapat kita amati baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan. Misalnya pada manusia, dalam suatu keluarga terdapat beragam variasi sifat yang diturunkan orang tua kita kepada kita. Mungkin, ada yang berambut kriting, ada yang berambut lurus. Ada yang memiliki lesung pipit, ada yang tidak, ada yang lidahnya dapat digulung ada yang tidak. Bahkan mungkin, dalam satu keluarga, ada yang bermata cokelat, biru, atau abu-abu. Seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 1.1 Sebuah Keluarga(Sumber: https://yuditrisandi.files.wordpress.com/2010/02/keluarga.jpg)

Dari gambar diatas, coba perhatikan bentuk hidung dan mata antara orang tua dengan anak-anaknya. Apakah bentuk hidung dan mata antara kedua orang tua dengan anaknya ada persamaan? Jika iya mengapa hal tersebut bisa terjadi? Pada dasarnya, beberapa sifat yang ada pada orang tua akan diturunkan pada keterunannya. Ada sebagian orang yang mempunyai banyak kemiripan dengan orangtuanya, tetapi sebagaian lagi tidak tampak kemiripan dengan orangtuanya. Adapula sebagian orang yang hampir tidak mempunyai kemiripan sama sekali, sehingga banyak orang yang bertanya mengapa dirinya tidak mirip dengan orang tuanya? Mengapa bisa demikian? Tidak hanya pada manusia, hal ini juga dapat terjadi pada hewan maupun tumbuhan. Pada hewan pun juga dapat dijumpai variasi sifat. Sebagai contoh, anak kucing dapat memiliki variasi warna rambut meskipun induknya sama. Pada tumbuhan juga dapat ditemukan variasi dengan mudah. Misalnya, tumbuhan yang sejenis ada yang berbatang pendek dan tinggi. Ada yang berdaun kecil ada yang berdaun besar. Dari pernyataan diatas, prinsip genetika apakah yang dapat dijelaskan mekanisme pemindahan sifat dari induk kepada keturunanya?A. Pautan GenPautan adalah peristiwa ketika gen-gen yang terletak pada kromosom yang sama dapat memisahkan diri secara bebas saat pembelahan meiosis. Peristiwa pautan pertama kali ditemukan oleh seorang ahli genetika dan embriologi dari Amerika, yaitu Thomas Hunt Morgan pada tahun 1910. Berkat penemuannya, pada tahun 1933 Morgan menerima hadiah Nobel dalam bidang Biologi dan Kedokteran. Objek penelitian Morgan adalah lalat buah (Drosophila melanogaster).Alasan digunakan lalat buah adalah sebagai berikut.1) Siklus hidupnya pendek (sekitar 10 hari untuk setiap generasi).2) Sepasang parental dapat menghasilkan beberapa ratus keturunan(seekor betina bertelur 50-70 butir per hari, dengan kemampuan bertelurmaksimum 10 hari).3) Jumlah variannya banyak.4) Mudah dipelihara dalam medium yang sederhana (tape singkong dan pisang matang dengan perbandingan 1 : 6 yang dicampurkan sampai homogen).Morgan melakukan percobaan untuk membuktikan adanya pautan pada kromosom dengan mengawinkan berbagai macam varietas yang terdapat pada lalat Drosophila melanogaster. Morgan mengawinkan lalat buah betina normal, yaitu tubuhnya berwarna kelabu (K) dan sayapnya panjang (P) dengan lalat buah jantan yang abnormal, yaitu tubuhnya berwarna hitam (k), sayapnya pendek (p). Diperoleh F1 lalat buah berwarna kelabu sayapnya panjang semua. Selanjutnya F1 di-testcross-kan dengan induk yang bergenotipe homozigot resesif. Pada F2 diperoleh lalat buah yang tubuhnya berwarna kelabu sayap panjang dan lalat buah tubuhnya berwarna hitam sayap pendek. Jadi, perbandingan fenotipe F2 adalah 1 : 1. Perbandingan itu menyimpang dari Hukum Mendel II.Penyilangan menurut MendelP1 : KKPP >< kkpp(kelabu sayap panjang) (hitam sayap pendek)G : KP kpF1 : KkPp(kelabu sayap panjang)P2 : KkPp >< kkppG : KP kpKpkPkpF2 : KkPp = kelabu sayap panjangKkpp = kelabu sayap pendekkkPp = hitam sayap panjangkkpp = hitam sayap pendekPenyilangan menurut Morgan

Menurut Mendel, persilangan lalat buah diperoleh dengan perbandingan fenotipe 1 : 1 : 1 : 1 karena gamet yang terbentuk ada 4 macam dari salah satu induknya. Hal ini disebabkan kromosom yang mengandung gen K atau k, gen P atau p pada waktu meiosis bergerak ke kutub masing-masing yang sama besarnya. Keempat alel tersebut terdapat pada kromosom yang berlainan (berbeda). Pada waktu itu Mendel sama sekali belum mengetahui tentang kromosom dan secara kebetulan kedua pasang gen yang dipakai dalam percobaan, masing-masing terletak pada kromosom yang berlainan. Dengan demikian, pada waktu pembentukan gamet akan terjadi pemisahan secara bebas (Hukum Mendel II). Akan tetapi, pada persilangan lalat buah. Menurut Morgan, bahwa gen K-k dan P-p terletak pada kromosom yang sama yang dikenal dengan berangkai pautan. Karena gen-gen tersebut terletak pada kromosom yang sama pada waktu pembentukan gamet, kedua gen tersebut tidak memisah secara bebas dan cenderung untuk diturunkan bersama.Pautan (linkage) adalah peristiwa terjadinya dua gen atau lebih terletak pada satu kromosom yang sama dan tidak dapat memisahkan diri secara bebas pada waktu meiosis. Terjadinya pautan karena gen-gen yang mengendalikan dua sifat beda atau lebih terletak pada kromosom yang sama dan lokusnya berdekatan.Hasil persilangan lalat buah menurut Mendel antara F1 dan salah satu induknya yang homozigot resesif (test cross) adalah KkPp, Kkpp, kkPp dan kkpp. Genotipe yang sama dengan induknya adalah KkPp dan kkpp disebut kombinasi parental (KP) sebanyak 50%, sedangkan genotipe Kkpp dan kkPp merupakan kombinasi baru atau rekombinasi (RK) sebanyak 50%. Menurut Morgan hasil persilangan antara F1 dan salah satu induknya yang homozigot resesif (test cross), yaitu KkPp dan kkpp merupakan kombinasi parental (KP) sebanyak 100%, pada persilangan ini tidak dihasilkan rekombinasi (RK). Dari kedua peristiwa tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa apabila KP > 50% dan RK < 50% berarti terjadi pautan dan apabila KP = RK = 50% berarti gen terletakpada kromosom yang berlainan. Persentase rekombinasi menunjukkan kuat lemahnya pautan antara gen-gen yang terdapat pada kromosom yang sama sehingga dapat menunjukkan jarak antara kedua gen tersebut.

B. Pautan SeksPautan seks adalah peristiwa seks dengan gen terletak pada kromosom kelamin, umumnya pada kromosom X (kromosom seks X). Seperti halnya autosom, kromosom-kromosom pun (kromosom seks) mengandung gen-gen yang disebut gen tertaut seks. Pada umumnya gen yang tertaut seks ini terdapat pada kromosom seks X. Gen ini tidak mempunyai alel pada kromosom seks Y. Jadi, hanya mempunyai alel pada kromosom seks X lagi. Karena tidak ada alel pada kromosom seks Y, gen tertaut seks dapat menunjukkan ekspresinya sekalipun dalam keadaan tunggal (tanpa pasangan) resesif maupun dominan. Percobaan pertama tentang pautan seks ini dilakukan juga oleh Thomas Hunt Morgan (1866-1945) pada tahun 1910 beriringan dengan penemuan peristiwa pautan biasa dengan objek penelitian yang sama, yaitu pada Drosophila melanogaster.Morgan mengawinkan Drosophila bermata merah dengan Drosophila bermata putih, sifat merah (W) dominan terhadap sifat putih (w). F1-nya semua Drosophila bermata merah. Selanjutnya dari F1 dikawinkan dengan F1, F2-nya terdiri atas 2 macam fenotipe, yaitu Drosophila bermata merah dan Drosophila bermata putih dengan perbandingan 3 : 1 sesuai dengan perbandingan Mendel. Namun, setelah diteliti ternyata Drosophila bermata putih semuanya jantan dan yang bermata merah terdiri atas jantan dan betina. Inilah penyimpangannya karena menurut perbandingan sifat merah atau putih memiliki kemungkinan yang sama untuk jantan maupun betina. Pada persilangan ini tidak dihasilkan betina bermata putih.Pautan seks selain pada lalat buah, juga terdapat pada manusia. Menurut V.A. Mc. Kusick (1966) gen yang tertaut pada kromosom X dan bersifat resesif pada manusia, yaitu:

a. hemofili (darah sukar membeku);b. buta warna;c. anodontia (tidak bergigi/ompong);d. amolar (tidak bergeraham);e. anenamel (gigi tidak beremail).Gen yang tertaut pada kromosom Y, karakter-karakter yang ditimbulkannya disebut Holandrik, antara lain sebagai berikut :a. Hyserix gravior = HgPertumbuhan rambut normal, alelnya hg = pertumbuhan rambut sangat kasar dan panjang sehingga mirip duri landak.b. Webbedtoes = WtPertumbuhan kulit pada jari normal, alelnya wt = menyebabkan pertumbuhan kulit pada jari tidak normal, terdapat selaput kulit di antara jari-jari, mirip jari-jari katak.c. Hypertichosis = HtPertumbuhan rambut normal, alelnya ht = menyebabkan pertumbuhan rambut yang panjang di sekitar telinga.

C. Pindah silangPindah silang adalah peristiwa bertukarnya bagian kromosom satu dengan kromosom lainnya yang homolog, ataupun dengan bagian kromosom yang berbeda (bukan homolognya). Peristiwanya kerap terjadi pada gen-gen yang tertaut, tetapi mempunyai jarak lokus yang berjauhan dan terjadi pada waktu meiosis. Jika tidak terjadi pindah silangPada pembentukan gamet, ketika terjadi peristiwa meiosis, kromosom akan menduplikasi diri (membuat duplikatnya) kemudian saling memisahkan diri sehingga dari satu sel induk terbentuk 4 gamet, tetapi macamnya hanya 2, yaitu AB dan ab.

Jika terjadi pindah silangPada pembentukan gamet, kromosom akan menduplikasi diri sehingga AB akan membentuk AB, dan AB akan membentuk ab. Namun, sebelum pemisahan kromosom, terjadi pindah silang. Satu kromosom dengan kromosom homolognya saling menyimpang dan terjadi pertukaran, berarti pula pertukaran gen-nya. Maka, untuk genotipe AaBb (AB tertaut) terbentuk 4 macam gamet, yaitu AB, Ab, aB, ab.

D. Gagal Berpisah (Non-Disjunction)Sebelum Anda mempelajari lebih lanjut tentang gagal berpisahini, ada beberapa hipotesis tentang hubungan (korelasi) pemindahankromosom dengan gen, antara lain: pertama, pada sel somatik (sel-seltubuh) terdapat 2 kelompok kromosom yang identik (homolog),yang satu berasal dari induk jantan dan satu lagi dari induk betina.Terdapatnya kromosom-kromosom dalam pasangan-pasangan kromosomyang tidak identik adalah sejajar dengan terdapatnya gen-gendalam pasangan; kedua, kromosom-kromosom tetap mempunyai sifatmorfologi yang sama sepanjang berbagai pembelahan sel. Demikianpula gen-gen akan menunjukkan kontinuitas yang sama; ketiga, setiapkromosom atau setiap pasang kromosom mempunyai peranan tertentudalam kehidupan dan perkembangan individu; dan keempat, selamameiosis, kromosom-kromosom homolog berpasangan dan kemudiananggota dari pasangan kromosom tersebut memisah secara bebas kesel-sel kelamin. Gen-gen juga memisah secara bebas sebelum terbentuknya gamet.

Gmbar 1.2a. Gagal berpisah saat meiosis I (Anafase I), b. Gagal berpisah saatmeiosis II (Anafase II)Nah, pada uraian ini, Anda akan menemukan peristiwa yang tidakmengikuti hipotesis yang terakhir tersebut. Selama pembentukanindividu keturunan, dapat terjadi beberapa kemungkinan peristiwayang tidak berjalan normal. Salah satu dari peristiwa tersebut adalahperistiwa gagalnya pemisahan kromosom pada saat meiosis (pembentukangamet) dan disebut gagal berpisah atau non-disjunction. Gagalberpisah dapat terjadi pada peristiwa meiosis yaitu pada anafase I ataupada anafase II sehingga pasangan kromatid tidak dapat memisahkandiri. Peristiwa gagal berpisah tersebut menyebabkan terjadinya perubahanjumlah kromosom pada individu keturunannya (berkurang ataubertambah), baik pada kromosom seks maupun autosom.Hal-hal apa sajakah yang menyebabkan gagal berpisah? Gagalberpisah tersebut kemungkinan dapat disebabkan oleh beberapa hal,yaitu:1. Adanya virus atau kerusakan akibat radiasi. Pengaruh ini akanmudah terlihat pada wanita yang telah berumur tua.2. Kandungan antibodi tiroid yang tinggi3. Sel telur dalam saluran telur yang tidak segera dibuahi akan mengalamikemunduran. Oleh karena itu, risiko melahirkan anak yangcacat akan dialami oleh wanita berumur lebih dari 25 tahun.E. Gen LetalIndividu baru yang dihasilkan dari perkawinan induk tidak selaluberada dalam keadaan hidup. Secara genetik, hal ini dapat disebabkanoleh adanya gen letal, yaitu gen yang jika berada dalam keadaan homozigotik,ia dapat menyebabkan kematian individu. Oleh karena itu,adanya gen letal menyebabkan perbandingan fenotip keturunan yangdihasilkan akan menyimpang dari Hukum Mendel.Dengan adanya gen letal, fungsi gen akan mengalami gangguandalam menumbuhkan sifat atau fenotip. Adanya gen letal ini dapatdisebabkan oleh mutasi (akan dibahas pada bab berikutnya). Gen letalakan berpengaruh atau dapat menyebabkan kematian saat individumasih berada dalam tahap embrio, pada saat kelahiran individu, atausetelah individu berkembang dewasa.Lalu, gen apa sajakah yang dapat menyebabkan kematian tersebut?Gen letal dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu gen dominanletal dan gen resesif.1. Gen dominan letalGen dominan letal adalah gen dominan yang dapat menyebabkankematian jika bersifat homozigotik. Contoh adanya gen dominan letalini terdapat pada ayam Creeper (ayam redep), tikus kuning, danmanusia.Jika ayam redep (ayam yang bertubuh normal, tetapi kakinyapendek) heterozigotik dikawinkan dengan sesamanya, maka akan dihasilkanketurunan ayam letal, ayam redep, dan ayam normal. Gen Csebagai penentu ayam redep dan gen c sebagai penentu ayam normal.Hal ini dapat dilihat pada persilangan berikut.P:Cc >