GENETIKA

Pewarisan sifat atau hereditas merupakan penurunan sifat dari induk (orang tua) kepada keturunannya (anak). Ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat ini disebut genetika. Sifat-sifat suatu makhluk hidup diwariskan melalui sel kelamin jantan dan sel kelamin betina. Bagian sel yang bertanggung jawab terhadap penurunan sifat ini terdapat di bagian inti sel (nukleus). Di dalam inti sel terdapat kromosom. Kromosom merupakan benang-benang halus yang berfungsi sebagai faktor pembawa sifat keturunan. Di dalam kromosom terdapat substansi pembawa sifat keturunan yang terdiri atas senyawa kimia yang disebut gen. Gen berfungsi sebagai penentu sifat-sifat suatu makhluk hidup. Kromosom dan gen inilah yang mengendalikan pewarisan sifat pada makhluk hidup.

Pahami gambar dibawah ini sebaik-baiknya ! 

sel manusia , pada bagian inti sel terdapat kromosom, kromosom mengandung gen 

Komosom  

Kromosom adalah materi genetik yang berupa benang-benang halus (kromatin) yang berfungsi sebagai pembawa informasi genetik kepada keturunannya. Setiap inti sel suatu makhluk hidup memiliki dua jenis kromosom yaitu kromosom tubuh (autosom) dan kromosom kelamin (gonosom)

• Letak : di dalam nukleus mempunyai susunan halus berbentuk batang panjang atau pendek, lurus atau bengkok. 

• Kromosom dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop biasa pada sel-sel yang sedang membelah

Jumlah dan tipe kromosom

Setiap organisme mempunyai jumlah kromosom tertentu, ada yang banyak ada pula yang hanya sedikit ,  berikut Jumlah kromosom pada berbagai jenis makhluk hidup !

Manusia mempunyai 46 kromosom dalam setiap inti selnya, 

• 23 kromosom berasal dari ibu 
• 23 kromosom berasal dari ayah. 

Manusia memulai hidupnya dari sebuah sel, yaitu sel telur yang dibuahi sel sperma. Sel telur dan sel sperma masing-masing mempunyai 23 kromosom (n). Sel telur yang telah dibuahi sel sperma akan menjadi zigot. Zigot yang terbentuk mempunyai 46 kromosom (2n). 

Pada makhluk hidup tingkat tinggi, sel tubuh mengandung dua perangkat atau 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 dibedakan menjadi dua tipe : 

• Kromosom Tubuh

Kromosom tubuh berfungsi untuk menentukan sifat-sifat tubuh suatu organisme. Kromosom tubuh dilambangkan dengan A yang berasal dari kata autosom yang terdiri dari 22 pasang atau berjumlah 44 buah. Autosom terletak pada sel tubuh dan berpasangan sehingga disebut kromosom diploid (ditulis dengan 2n).

• Kromosom Kelamin

Kromosom kelamin (gonosom) berfungsi untuk menentukan jenis kelamin suatu organisme. Gonosom berjumlah 1 pasang atau 2 buah, gonosom pada laki-laki dilambangkan dengan XY dan pada perempuan dilambangkan dengan XX. Gonosom terletak pada sel kelamin dan tidak berpasangan sehingga disebut kromosom haploid (ditulis dengan n).

Struktur kromosom

Secara garis besar, struktur kromosom terdiri atas sentromer dan lengan.

• Sentromer atau kinetokor :  bagian dari kromosom tempat melekatnya benang-benang spindel yang berperan menggerakkan kromosom selama proses pembelahan sel.Bagian ini berbentuk bulat dan tidak mengandung gen.  kromosom.
• Berdasarkan letak sentromernya,  dibedakan menjadi empat macam,

1. metasentrik        :  sentromer terletak di tengah-tengah antara kedua lengan
2. submetasentrik : sentromer terletak agak ke tengah sehingga kedua lengan tidak sama panjang; 
3. akrosentrik        :  sentromer terletak di dekat ujung
4. telesentrik         :  jika sentrometer terletak di ujung lengan kromosom.

Gambar Macam kromosom menurut letak sentromernya

(1) metasentrik, (2) submetasentrik, (3) akrosentrik

Lengan atau badan kromosom adalah bagian kromosom yang mengandung kromonema (pita bentuk spiral di dalam kromosom) dan gen. Selubung pembungkus kromonema disebut matriks. Gen merupakan substansi (bahan dasar) kimia di dalam kromosom yang mengandung informasi genetik (pembawa sifat). Kromosom dibentuk oleh protein dan asam-asam nukleat. Bagian ujung kromosom yang menghalangi bersambungnya kromosom yang satu dengan lainnya disebut telomer. Untuk mengetahui struktur kromosom, perhatikan Gambar berikut !

GEN

Komposisi dan susunan gen-gen di dalam tubuh makhluk hidup disebut genotipe. Genotipe setiap makhluk hidup berbeda-beda yang dapat menentukan sifat-sifat suatu makhluk hidup tersebut. Pada dasarnya, genotipe adalah sifat pada makhkuk hidup yang tidak terlihat. Genotipe inilah yang nantinya akan memunculkan sifat fenotipe. Fenotipe adalah sifat pada makhluk hidup yang dapat terlihat. Sifat fenotipe merupakan perpaduan antara sifat genotipe dan lingkungannya. Pada umumnya, suatu gen dinyatakan dengan simbol huruf. Huruf kapital menyatakan gen yang bersifat dominan, misalnya M (merah), sedangkan huruf kecil menyatakan gen bersifat resesif, misalnya m (putih). Gen selalu berpasangan misalnya MM, Mm atau mm. Gen yang sama jenisnya seperti MM atau mm disebut homozigot, sedangkan gen yang berbeda jenisnya seperti Mm disebut heterozigot. Jika gen dominan bersama-sama dengan gen resesif, sifat yang akan tampak adalah sifat yang dibawa oleh gen dominan dan sifat yang dibawa oleh gen resesif tidak akan muncul. Sebagai contoh, sifat pendek dominan tehadap sifat tinggi. Jika gen untuk pendek muncul bersama-sama dengan gen untuk tinggi, sifat pendeklah yang akan muncul pada keturunanya.

CATATAN PENTING 

• Di dalam setiap sel terdapat faktor pembawaan sifat keturunan (materi genetis), misalnya pada sel tulang, sel darah, dan sel gamet. 
• Pembawa sifat dari induk kepada keturunannya adalah gen. 
• Gen adalah sepasang DNA yang menentukan sifat tertentu atau membawa ciri tertentu 
• Gen terletak didalam kromosom, kromosom terletak di dalam inti sel.
• 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

B. Hukum Pewarisan Sifat  (Hukum Mendel )

Penelitian pertama tentang penurunan sifat dilakukan oleh Gregor Mendel, seorang pendeta dan juga ahli botani dari Austria  Mendel mulai meneliti tentang pewarisan sifat pada tahun 1856 dan mencatat hasil temuannya  pada Natural Science Society of Brunn, Austria pada tahun 1866.

Mendel menggunakan kacang kapri sebagai objek penelitiannya karena kacang kapri memiliki ciri-ciri yang mudah dibedakan, dapat melakukan penyerbukan sendiri, mudah dilakukan penyerbukan silang, mempunyai daur hidup yang relatif pendek, dan menghasilkan keturunan dalam jumlah banyak. Mendel juga orang yang dikenal pertama kali memperkenalkan teori penurunan sifat. Teorinya dikenal dengan Hukum Mendel. Atas jasanya dalam bidang pewarisan sifat beliau dijuluki sebagai Bapak Genetika. Sebelum kita melanjutkan ke hukum mendel mari kita perhatikan beberapa Istilah-istilah genetika berikut !

Keturunan 

                -keturunan pertama (F1) = anak
                -keturunan kedua (F2) = cucu

Sifat Dominan

adalah sifat-sifat gen yang selalu nampak atau muncul, disimbolkan dengan huruf besar

Contoh: AA, BB dan CC

Sifat Resesif 

adalah sifat-sifat gen yang tidak selalu nampak, baru muncul apabila bersama-sama gen resesif lain, disimbolkan dengan huruf kecil

Contoh:aa,bb dan cc

Sifat Intermediet 

adalah sifat keturunan yang mempunyai ciri perpaduan antara kedua induknya.

Homozigot adalah pasangan gen yang sifatnya sama

Contoh: AA, aa, BB, bb, CC dan cc

Heterozigot adalah pasangan gen yang tidak sama

Contoh: Aa, Bb dan Cc

Alel 

yaitu anggota dari sepasang gen, misalnya R= gen untuk bunga warna merah dan r=gen untuk bunga putih.R dan r satu sama lain merupakan alel

Hukum I Mendel

Hukum 1 Mendel 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.

Perhatikan gambar berikut : 

• Gen dominan (gen yang mengalahkan gen lain ) dinyatakan dengan huruf besar  contoh diatas adalah UU

• Gen resesif (gen yang dikalahkan gen yang lain) dinyatakan dengan huruf kecil.contoh diatas adalah uu

• Parental(P) artinya induk atau orang tua 

• Filial (F) artinya keturunan   

• Genotipe adalah sifat-sifat menurun yang tidak nampak dari luar, disimbolkan dengan pasangan huruf   Contoh: AA, Aa, aa, AABB dan AaBB 

• Fenotipe adalah sifat menurun yang tampak dari luar.                                         Contoh: buah besar, buah kecil, rasa manis, rasa asam,batang tinggi.

• Gamet adalah sel kelamin dan berasal dari genotip                                            Contoh: genotipe Aa gametnya A dan a

Cara lain untuk melakukan persilangan adalah dengan menggunakan segi empat punet . adapun langkahnya sebagai berikut :

Parental (P) / Induk   :           HH         ><        hh 

                                            (ayah)                (Ibu)   

Dalam penelitiannya, Mendel menggunakan tanaman kacang ercil atau kapri (Pisum sativum) dengan alasan:

1. Memiliki bunga sempurna sehingga dapat melakukan penyerbukan sendiri

2. Umurnya pendek sehingga cepat menghasilkan keturunan

3. Mudah dilakukan penyerbukan silang

4. Memiliki pasangan sifat yang menonjol (kontras): batang tinggi-pendek, bunga di ujung-ketiak, polong halus-keriput, warna polong hijau-kuning, warna kulit berwarna-putih, biji halus-keriput, warna biji kuning-hijau.

Persilangan Satu Sifat Beda (Monohibrid)  Genotipe adalah rangkaian gen pembawa sifat tertentu. Sedangkan fenotipe adalah sifat yang nampak. Genotipe selalu berpasangan, dilambangkan menggunakan huruf. Misal MM menentukan warna merah, maka MM merupakan simbol genotipe dan merah adalah fenotipenya.

Persilangan Dominan Sempurna ( dominan penuh) 

Persilangan ini ditandai dengan tidak munculnya sifat baru pada keturunan, Keturunan akan sama seperti induknya baik jantan maupun betina 

Contoh persilangan monohibrid dominan penuh

• 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.

• satu macam genotipe (Mm) 

• satu macam fenotipe (berbunga merah). 

Contoh 1 

Mendel menyilangkan kacang ercis berbunga merah (MM) dengan kacang ercis berbunga putih (mm) dan dihasilkan individu F1 yang seragam, yaitu

Pada waktu F2, dihasilkan tiga macam genotipe dengan perbandingan :

        25% MM: 50% Mm : 25% Mm 

atau 1 : 2 : 1 

Ada dua macam fenotipe yang dihasilkan  dengan perbandingan : 

 75% berbunga merah : 25% berbunga putih 

atau merah : putih = 3 : 1.

Jadi fenotipe keturunan yang dihasilkan sama dengan induk yaitu bunga merah atau bunga putih 

Coba kalian kerjakan contoh 1 ini dengan menggunakan segi empat punet ! 

Contoh 2

Contoh 3 

 

Kacang ercis biji bulat  ( BB)  disilangkan dengan biji keriput (bb) 

Kesimpulan 

• Dominasi dapat terjadi secara penuh atau tidak penuh (kodominan). 

• 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. 

• Contoh persilangan monohibrid dominan penuh terjadi pada persilangan antara kacang ercis berbunga merah dengan kacang ercis berbunga putih

contoh lainnya

Mendel mempersilangkan kacang ercis biji bulat dengan kacang ercis biji keriput. Setelah terbentuk biji, kacang ercis tadi dipanen menghasilkan tanaman F1 (anak) dan ternyata setelah diamati seluruh kacang ercis F1 tadi semuanya berbiji bulat. Kemudian Mendel menyilangkan sesama F1 sehingga menghasilkan F2 (keturunan kedua). Ternyata pada F2 ini ditemukan ada ercis biji bulat dan ada ercis biji keriput.

Dari persilangan monohibrid tersebut menunjukkan bahwa sifat bulat dominan terhadap keriput. Walaupun F1 membawa gen penentu keriput (b) namun fenotipe yang muncul tetap berbiji bulat. Gen keriput (b) akan tampak pada fenotipe jika bertemu sesamanya. Persilangan monohibrid menghasilkan; gen dominan bertemu sesamanya (homozigot dominan) yaitu BB berfenotipe bulat. Dominan bertemu dengan resesif (heterozigot)Bb tetap berfenotipe bulat. Sedangkan jika gen resesif bertemu sesamanya (homozigot resesif) yaitu bb akan berfenotif keriput.

Ratio F2 pada persilangan satu sifat beda (monohibrid) adalah:

- Ratio genotipe F2 adalah BB : Bb : bb = 1 : 2 : 1

- Ratio fenotipe F2 adalah Bulat : Keriput = 3 : 1

Contoh persilangan monohibrid dominan tak penuh (intermediet )  

adalah persilangan antara tanaman bunga pukul empat berbunga merah dengan tanaman bunga pukul empat berbunga putih. 

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.”

contoh lainnya :

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:

a. setiap gen dapat berpasangan secara bebas dengan gen lain membentuk alela,

b. keturunan pertama menunjukkan sifat fenotipe dominan,

c. 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

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.

 Manfaat Ilmu pewarisan sifat

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. Misalnya 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. Di bidang peternakan, melalui persilangan dapat ditemukan bibit hewan ternak seperti ayam, sapi, dan kuda. 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.

Latihan soal untuk kelas IX SMP Negeri 3  tahun 2018 /2019

1. Persentase fenotipe pada keturunan pertama hasil persilangan antara kacang berbiji bulat (BB) dengan kacang berbiji kisut (bb) adalah  (biji bulat dominan terhadap biji kisut ) ….

A.    25 % kisut                                                                          

B.     50 % bulat                                                      

 C.  75 % bulat     
D.  100 % bulat

2.   Perhatikan beberapa pernyataan berikut !

1. gen menentukan sifat pada suatu individu yang  diwariskan pada keturunannya

2. kromosom menentukan sifat yang diwariskan pada keturunannya

3. gen merupakan satuan-satuan kecil penyusun kromosom

4. gen merupakan kumpulan kromosom-kromosom

Pernyataan di atas yang merupakan pengertian gen adalah ...

A.    1 dan 3                                                          

B.    2 dan 4        
C. 1 dan 4     
    D. 3 dan 4                                         

3. Tumbuhan Mirabilis jalapa berbunga merah (MM) disilangkan dengan yang berbunga putih (mm).  Hasil fenotipe keturunan pertamanya (F1) adalah

A.    100%  merah                                                  

B.     75% merah      
 C. 50% putih     
 D. 25% putih
                                      

                  

4. Perhatikan bagan persilangan tumbuhan  dibawah ini ( Untuk mengerjakan soal ini .. pahami persilangan intermediet  atau dominan tak penuh )

Jika antara sesama F1 disilangkan,Maka rasio fenotip F 2adalah .....

A.  50 % merah : 50 % putih

B.  75 % merah : 25 % putih

C.  75 % merah muda : 25 % putih

D.  25 % merah : 50 % merah muda : 25 % putih

5. Berdasarkan hasil persilangan yang tampak pada tabel macam gamet yang terbentuk adalah....

A.    2 macam, Mm dan mm

B.     2 macam Mm dan MM

C.     2 macam mm dan MM

D.    3 macam mm, Mm dan Mm

6 Hasil persilangan bunga pukul empat merah dengan putih yang memiliki sifat intermediet, maka perbandingan fenotip pada F2-nya ...

A.    1 : 2 : 1                                                           

B.     9 : 3 : 3 : 1
C.    3 : 1        
D.    9 : 1                                                     

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.

• Sebagian Foto, bagan persilangan  di capture ulang oleh penulis dari multimedia interaktif grade IX PUSTEKKOMDIKNAS dengan menggunakan aplikasi MS. office paint