Definisi Genetika. Genetika Sebelum Mendel. GENETIKA DASAR Pendahuluan dan Genetika Mendel

Transkripsi

1 Definisi Genetika GENETIKA DASAR Pendahuluan dan Genetika Mendel Oleh: Dr. Ir. Dirvamena Boer, M.Sc.Agr. HP: Fakultas Pertanian, Universitas Haluoleo, Kendari Dipublikasi di tanggal 17 Desember 2009 Johan Gregor Mendel ( ) Father of Genetics Ilmu genetika, yaitu suatu cabang ilmu dari biologi yang mempelajari tentang keturunan, atau ilmu yang mempelajari tentang gen. 1 2 Genetika Sebelum Mendel 1. Teori Lamarck (biologiwan Perancis) Sifat atau karakter yang diperoleh tetua (parents) selama hidupnya akan diwariskan ke zuriatnya (keturunan atau anaknya). Contoh: Jerapah berleher panjang tersebut berkembang perlahan-lahan sebagai akibat generasi jerapah mengulurkan lehernya untuk mencapai daun yang tinggi sehingga lehernya menjadi panjang dan ini diwariskan. Teori ini gugur oleh percobaan ekor tikus, dimana setiap generasi ekornya selalu dipotong namun anaknya selalu berekor panjang terus. 3 4

2 Genetika Sebelum Mendel Genetika Sebelum Mendel 2. Teori Weismann (biologiwan Jerman) Teori kesinambungan plasmanutfah Organisme hidup terdiri dari plasmatubuh (somaplasm) dan plasmanutfah (germplasm). Plasmanutfah menghasilkan gamet-gamet jantan (sperma) dan betina (sel telur) yang kemudian melebur membentuk zigot yang kemudian menjadi organisme dan seterusnya. Bukti teori Weismann diperagakan oleh W.E Castel dan John C. Phillips, 1909 (biologiwan Amerika) yaitu dengan percobaan mengeluarkan ovarium marmot albino dan ditukarkan dengan marmor hitam. Kemudian marmot albino tersebut dikawinkan dengan marmot jantan albino dan ternyata anak-anaknya hitam. 3. Teori pewarisan percampuran (teori blending) Sifat atau karakter yang dimiliki oleh zuriat merupakan hasil pencampuran sifat-sifat tetua 1 dan tetua 2 (seperti membuat kopi susu, sari buah) Alasan Mendel memilih kacang kapri Pisum sativum sebagai obyek penelitiannya yaitu: Mudah dibedakan (bentuk, warna, dan seterusnya) Menyerbuk sendiri (self pollinate) Murah, tanamannya kecil, waktu generasi singkat, keturunan banyak 2. Kejeniusan Mendel Sebelum melakukan persilangan Mendel memeriksa apakah tanaman tersebut galur murni? Dia menyilangkan hanya satu tanda beda (monohibrid) saja misal: Kuning x Hijau Licin x Keriput, dan seterusnya. Mendel melakukan juga persilangan resipokal, ternyata memberi hasil yang sama dimana ratio perbandingan fenotipe pada F2 selalu mendekati 3:1 7 8

3 3. Prosedur Persilangan Mendel 9 10 No Fenotipe Tetua F 1 F 2 F 2 Ratio 1 Biji bulat x keriput semua bulat 5474 bulat : 1850 keriput 2.96 : 1 2 Biji kuning x hijau semua kuning 6022 kuning : 2001 hijau 3.01 : 1 3 Petal ungu x putih semua ungu 705 ungu : 224 putih 3.15 : 1 4 Polong gembung x bersekat gembung 882 gembung : 299 sekat 2.95 : 1 5 Polong hijau x kuning semua hijau 428 hijau : 158 kuning 2.82 : 1 6 Bunga aksial x terminal semua aksial 651 aksial : 207 terminal 3.14 : 1 7 Batang panjang x pendek, semua panjang 787 panjang : 277 pendek, 2.84 : 1 4. Mendel tidak setuju teori pewarisan pencampuran karena warna ungu di F 1 persis bunga ungu di P 1, bukan ungu muda (ungu + putih dicampur), sebagai gantinya ia mengemukakan teori pewaris terpisah (partikulat) karena di F 2 warna ungu dan putih seperti tetua ditemukan kembali Penjelasan Mendel 1. Ada suatu faktor yang menentukan penampilan suatu sifat (fenotipe) yang diwariskan, (sekarang faktor itu disebut gen) 2. Setiap tanaman kacang kapri mempunyai 2 gen (sepasang gen) dalam setiap sel untuk sifat yang dipelajari. Misal: bunga (ungu dan putih), biji (kuning, hijau). Gen-gen tersebut sifatnya terpisah, bukan tercampur. Sebagai contoh pada tanaman F1 harus ada 1 gen penentu fenotipe dominan yang disebut gen dominan dan 1 lagi gen resesif. 3. Ketika sedang membentuk gamet setiap gen berpisah atau bersegregasi ke dalam sel seks 4. Akibatnya setiap sel seks (tepungsari/sel telur) membawa hanya satu gen untuk setiap sifat 5. Pengabungan sel-sel seks (sel telur + tepungsari) pada waktu pembentukan sel pertama (zigot) individu baru (zuriat) bersifat acak untuk gen yang dibawanya. 12

4 6. Model Mendel untuk percobaan persilangan dimana: A/A (atau AA) dan a/a (atau aa) disebut genotipe suatu sifat Gen A dominan terhadap gen a Gen a resesif terhadap gen A Gen A disebut alel dari gen a Genotipe AA dan aa adalah homozigot Genotipe Aa adalah heterozigot Pengunaan Simbolik: Karakter Fenotipe Genotipe Alel Gen Warna Ungu AA Homozigot dominan) A (dominan) Gen bunga (dominan) Aa (heterozigot) warna Putih (resesif) aa (homozigot resesif) a (resesif) bunga 7. Percobaan persilangan monohibrid sekarang dikenal dengan HUKUM MENDEL I (Hukum Segregasi) yaitu: "Pada waktu pembentukan gamet, gen-gen dari sepasang gen suatu sifat bersegregasi" 15

5 Dihibrid 1. Mendel melakukan persilangan dengan memperhatikan 2 tanda beda atau 2 pasang sifat yaitu Dihibrid 2. Model persilangan dihibrid P : hijau - licin kuning -keriput F : kuning -licin 1 F : 315 kuning - licin (9 /) kuning - keriput (3 /) 108 hijau - licin (3 /) 32 hijau keriput (1/) 556 biji Dihibrid 2. Model persilangan dihibrid Dihibrid 3. Percobaan persilangan Dihibrid, sekarang dikenal sebagai HUKUM MENDEL II (Hukum Berpadu bebas atau Independent Assortment), yaitu: "Pada waktu pembentukan gamet F1, masing-masing gen dari sifat pertama (kuning, hijau) berpadu bebas dengan masing-masing gen dari sifat kedua (licin, keriput) 19 20

6 Penyimpangan Dari Hasil 1. Dominan tidak penuh (Incomplete Dominace) Pada bunga pukul empat P : merah putih MM mm F1 : Mm merah jambu F2 : 1 MM : 2 Mm : 1mm 1 merah : 2 merah jambu : 1 putih 21 Penyimpangan Dari Hasil 2. Kodominan Kodominan karena kedua sifat dari orang tuanya muncul (dari segi fenotipenya) P : golongan A golongan B ( fenotipe A) ( fenotipe B) F1 : golongan AB ( fenotipe AB) 22 Penyimpangan Dari Hasil Gen yang mengendalikan golongan darah ABO terdiri dari 3 alel yaitu: A, B, dan i (I A, I B dan i). Genotipe I A I A, I A i I B I B,, I B i I A I B ii Fenotipe Golongan darah A Golongan darah B Golongan darah AB Golongan darah O Alel I A dan I B bersifat kodominan, tetapi dominan terhadap alel i 23 Penyimpangan Dari Hasil 3. Letal Homozigot resesif pada tikus Y A A kuning 1 normal : 2 Y A A kuning kuning Gamet A Y A Y tidak pernah dijumpai, untuk mengetahui maka tikus-tikus yang hamil dibedah ternyata ditemukan tikus warna kuning tetapi telah mati sebelum dilahirkan 24

7 Penyimpangan Dari Hasil 4. Epistasi Warna kulit bawang bombay ditentukan oleh gen A dominan terhadap alel a (tidak berwarna), dan gen B (warna merah) yang dominan terhadap alel b (warna kuning). Kedua gen tersebut (A dan B) saling berinteraksi yang disebut epistasis Genotipe Fenotipe Nisbah F 2 A_B_ Merah 9 A-bb Kuning 3 aa Putih 4 Hukum Peluang dan Uji Statistika untuk 1. Pengertian peluang yaitu besarnya kemungkinan muncul suatu kejadian (bernilai dari 0 sampai 1), didefinisikan: frekuensi munculnya A Peluang A frekuensi total kejadian 2. Kaidah perkalian. Jika A dan B merupakan dua buah kejadian yang bebas (independent) maka p( AB) p( A) p( B) Nisbah fenotipe F2 dihibrid akibat epistasis lainya yaitu (13:3), (9:7), (15:1), (9:3:4), (12:3:1), (7:6:3) Hukum Peluang dan Uji Statistika untuk 3. Kaidah penjumlahan. Jika A dan B merupakan dua buah kejadian yang mutually exclusive (yaitu dua buah kejadian yang tidak mungkin terjadi serentak), maka: p( Aatau B) p( A) p( B) 4. Sebaran Binom (Binomial Distribusion) Suatu populasi n, diambil dengan mata tertutup, diharapkan (+) sebanyak s dan (-) sebanyak t maka peluangnya: n! p s t ( ) p ( ) st!! 27 Hukum Peluang dan Uji Statistika untuk 5. Uji Statistika Khi-Kuadrat n 2 2 ( O E) hitung i1 E Dimana: O = nilai observasi E = nilai harapan Kaidah Keputusan yang harus diambil yaitu: 2 2 a. Bila hitung tabel, maka sebaran pengamatan (observasi) tidak berbeda nyata dengan sebaran harapan. Hipotesis diterima 2 2 b. Bila hitung tabel, maka sebaran pengamatan berbeda nyata/sangat nyata dengan nilai sebaran harapan. Hipotesis ditolak 28

8 Beberapa Teladan 1. Bila individu bergenotipe AaBbCcDdEE dikawinkan dengan AabbCCDdee. Berapa bagian keturunannya akan bergenotipe: aabbccddee AABBccddEe = 0 AaBbCcDdEe AabbCcDDEe 1 aabbccddee A_ B_ ccddee A _ bbccd _ Ee Beberapa Teladan 2. Persilangan kapri biji licin kuning (LLKK) dengan keriput hijau (llkk), menghasilkan 24 tanaman F 2. Berapa peluang 12 tanaman licin kuning? Jawab: p( licin, kuning) p( L _ K _) peluang bukan p( L _ K _) p ( sisa) 1 - Jadi peluang untuk mendapatkan 12 dari 24 tanaman tersebut licin kuning adalah: 24! ! p( L _ K _) p( sisa) p( ) p( ) % 12!12! 12!12! Beberapa Teladan 3. Berapa peluang paling sedikit satu (rrii) dari 50 tanaman Jawab: RRII rrii F F : 9 : 3 : 3 : 1 2 p( rrii) 1 p( bukan rrii) ( ) % Beberapa Teladan 4. Berapa tanaman agar pasti dengan peluang 99 % paling sedikit 1 rrii Jawab: p( paling sedikit1 rrii) n ( ) n log( ) log 0.01 n

9 Beberapa Teladan 5. Data segregasi F2 adalah sebagai berikut: Fenotipe Hipotesis Observasi Harapan X hitung Coklat bintik Coklat tua Coklat muda Total Tentukan genotipe kedua tetua dan F1 nya (Tetua adalah galur murni) Jawab: Fenotipe Hipotesis Observasi Harapan X hitung Coklat bintik 3/ Coklat tua 9/ Coklat muda 4/ Total Karena 2 2 hitung tabel Beberapa Teladan maka hipotesis diterima artinya fenotipe dikendalikan oleh 2 pasang gen dengan 2 lokus dan setiap lokus 2 alelnya mempunyai hubungan dominan resesif. A _ B _ A _ bb aab _ aabb 9 / 3/ 4 / coklat tua coklat bintik coklat muda Gen B menentukan warna coklat tua b menentukan warna coklat muda A timbul bintik coklat a tidak ada bintik coklat Catatan : Pada A _ B _ tidak tampak bintik karena warnanya yang Jadi Genotipe tetuanya (galur murni adalah): tetua1 tetua2 F : 1 ( AABB) ( aabb) AaBb 34 SELAMAT BELAJAR Slide ini dapat digunakan dan disebarkan secara bebas, baik sebagian maupun seluruhnya, untuk tujuan non-komersial dengan syarat mencantumkan nama penulis dan sumbernya. Di luar tujuan itu, pengguna harus memperoleh izin tertulis dari penulis. 35