Keterpautan (Linkage) KETERPAUTAN DAN PEMETAAN KROMOSOM Oleh: Dr. Dirvamena Boer 081 385 065 359 Universitas Haluoleo, Kendari dirvamenaboer@yahoo.com http://dirvamenaboer.tripod.com AaBb x AaBb 9:3:3:1 Kita harapkan nisbah fenotipe Bridges menemukan kejadian tak berpisah kekecualian dari harapan Mendelian sederhana penemuan baru Penemuan Keterpautan Gen Penemuan Keterpautan Gen William Bateson dan R. C. Punnett (1905) menemukan keterpautan gen pada tanaman sweet pea. Persilangan dihibrid antara tanaman berbunga ungu (P) tepungsari panjang (L) dengan tanaman berbunga merah (p) tepungsari bulat (l), sebagai berikut: P: PPLL ppll (ungu, panjang) (merah, bulat) F1: PpLl (ungu, panjang) F2: Fenotipe Genotipe Diamati Diharapkan (9:3:3:1) Ungu, panjang P_L_ 284 215 Merah, bulat P_ll 21 71 Merah, panjang ppl_ 21 71 Merah, bulat Ppll 55 24 381 381 Hasil tersebut menyimpang dari 9:3:3:1 Uji Khi-Kuadrat?
Penemuan Keterpautan Gen Hasil tersebut menyimpang dari 9:3:3:1. Apa yang terjadi? Tidak bisa dijelaskan sebagai nisbah mendelian yang dimodifikasi (13:3, 9:7, 12:3:1, 15:1 dst.) Spekulasi Bateson dan Punett Dua kelas fenotipe yang lebih banyak disebabkan oleh adanya 2 tipe gamet PL dan pl yang asalnya dari tipe gamet tetua Terjadi koupling secara fisik antara gen dominan (P dan L) dan gen resesif (p dan l) yang mungkin telah menghalangi perpaduan bebas pada F1 Tapi mereka tidak tahu kodrat dari koupling tersebut. Penjelasannya harus menunggu berkembangnya Drosophila sebagai alat genetik Penemuan Keterpautan Gen Morgan menemukan penyimpangan serupa dari Hukum Mendel II ketika mempelajari 2 pasang gen autosom pada Drosophila. Warna mata ungu (pr) dan merah (pr + ) serta panjang sayap yaitu sayap pendek atau vestigial (vg) dan sayap normal (vg + ) Penemuan Keterpautan Gen Penemuan Keterpautan Gen P: pr pr vg vg pr pr vg vg (ungu, pendek) (merah, normal) Uji silang F1 pr pr vg vg pr pr vg vg F2: pr vg : 1339 pr vg : 1195 + pr vg : 151 + pr vg : 154 2839 menyimpang dari nisbah 1:1:1:1 Hal ini disebabkan kopling gen dimana kelas kombinasi gen terbesar adalah pr + vg + dan pr vg yang berasal dari tetua akibat kopling gen. P: pr pr vgvg prpr vg vg (merah, pendek) (ungu, normal) Uji silang F1 pr pr vg vg prpr vgvg F2: pr vg : 157 prvg : 146 + pr vg : 965 + prvg : 1067 2335 menyimpang dari nisbah 1:1:1:1 Bateson dan Punnet pada awal studinya tentang koupling telah menggunakan istilah repulsion untuk bentuk pr + vg dan prvg +
Hipotesis Morgan Untuk menjelaskan koupling dan repulsion, maka Morgan menyusun hipotesis. Kedua pasang gen pada koupling ada pada pasangan kromosom homolog, hal yang sama juga pada repulsion Hipotesis Morgan Bagaimana menerangkan adanya kombinasi bukan tetua? Morgan menghipotesiskan bahwa ketika kromosom homolog berpasangan pada meiosis terjadi pertukaran fisik antara potongan kromosom yang disebut pindah silang. Kombinasi baru ini disebut: Tipe pindah silang Hasil pertukaran Rekombinasi intra kromosomal atau secara singkat disebut rekombinan Coupling dan Repulsion Pasangan gen yang berada pada pasangan kromosom disebut terpaut AaBb: A mungkin terpaut b dan a akan harus terpaut B Rekombinasi Genotipe Haploid
Rekombinasi Genotipe Diploid Rekombinasi Rekombinasi interkromosomal Rekombinasi Meiosis tanpa dan dengan pindah silang antar lokus Rekombinasi Rekombinasi intrakromosomal
Lambang Keterpautan pr vg / pr + vg + atau pr vg / Lambang Keterpautan Lambang Keterpautan Gen pada Kromosom X y w + y w + y + w Pada Drosophila: y tubuh kuning dan y + tubuh coklat w mata putih dan w + mata merah P: atau + y w /y w y w / Y y + / y + + w / Y Peta Keterpautan (peta genetik) Alfred Sturtevant 1 P P 1 2 Uji silang F: pr+vg+/prvg prvg/prvg prvg/prvg 165 ++/prvg 191 pr+/pr vg 23 + vg/pr vg 21 400 }Tipe Tetua }Tipe PS Peta Keterpautan (peta genetik) 1 µm (unit map) genetik = 1% = RF atau atau Dari jarak genetik menduga frekuensi zuriat dalam kelas berbeda Contoh: Hasil uji silang pr vg/++ Zuriatnya: 5,5% akan pr+/pr vg dan 5,5% akan +vg/pr vg Zuriat dari uji silang heterozigot pr+/+vg 5,5% akan pr vg/pr vg dan 5,5% akan ++/pr vg 23 21 RF 100% 11% Rekombinan 400
Peta Keterpautan (peta genetik) Contoh pada jagung Biji berwarna A, keriput atau shrunken sh Biji tidak berwarna a, licin Sh A Sh/a sh a sh/a sh A Sh/a sh 5020 }TT a sh/a sh 4960 A sh/a sh 12 a Sh/a sh 8}TR 10000 Jarak genetik A-Sh 12 8 RF 100% 0.2% 10000 Peta Keterpautan (peta genetik) Peta genetik adalah suatu contoh hipotetik berdasarkan analisis genetik, pembuatannya tanpa mengenal/berdasarkan struktur kromosom Peta Keterpautan (peta genetik) Uji silang 3 titik untuk melacak keterpautan melibatkan lebih dari 2 pasang gen heterozigot Teladan 1 sc ec vg/sc ec vg +/ + F 1: sc ec vg/ + sc ec vg/sc ec vg sc ec vg 235 + 241 sc ec + 243 vg 233 sc + vg 12 + ec + 14 + ec vg 16 sc 14 1008 Peta Genetik Jarak sc ec abaikan vg sc ec 235+243 241+233 }Tipe Tetua sc + 12+14 + ec 14+16 12+14+14+16 Jarak sc ec = 100% 5.5% 1008 Jarak ec vg abaikan sc ec vg 235 241 ec + 243 + vg 233 }Tipe Rekombinan 1:1:1:1 ec vg berpadu bebas 1:1:1:1 Terpaut
Teladan 2 sc ec cv 417 + 430 sc 25 + ec cv 29 sc ec + 44 cv 37 Peta Genetik Jarak sc - ec abaikan cv sc ec 417 430 }Tipe Tetua sc + 25 + ec 29 }Tipe Rekombinan sc ec 44 37 }Tipe Tetua 54 RF 100% 5.5% Jarak ec - cv abaikan sc ec cv 417 430 Tipe Tetua 25 ec cv 29 ec + 44 + cv 37 Peta Genetik }Tipe Rekombinan ec 5.5 sc cv + 8.2 44 37 RF 100% 8.2% ec 8.2 cv Peta genetik ada 2 kemungkinan sc 5.5 ec 8.2 cv +? Jarak sc - cv abaikan ec sc cv sc + 25 + cv 29 sc + 44 + cv 37 Peta Genetik 25 29 44 37 RF 100% 13.7% sc 5.5 ec 8.2 cv + 13.7 Pindah Silang Ganda Teladan 3 Jarak cv - ct abaikan v cv ct v 580 cv ct + 592 cv 45 cv + 45 + ct v 40 + ct 40 cv ct + 89 cv ct v 94 cv + v 3 cv + 3 + ct + 5 + ct 5 45 40 3 5 RF 100% 6.4%
Pindah Silang Ganda Jarak ct - v abaikan cv ct v Jarak cv - v abaikan ct cv + 45 ct v + v 40 ct + 89 cv + 89 + v 94 + v 94 + v 3 ct + 5 89 94 3 5 45 40 89 94 RF 100% 13.2% RF 100% 18.5% Pindah Silang Ganda cv 6.4 ct 13.2 v + 18.5 6.4 + 13.2 = 19.6 Terjadi pindah silang ganda Pindah Silang Ganda Jarak cv - ct abaikan v cv ct cv + 45 + ct 40 cv ct cv + 3 + ct 5 Jarak ct - v abaikan cv ct v ct v ct + 89 + v 94 + v 3 ct + 5 Jarak cv - v abaikan ct cv + 45 + v 40 cv + 89 + v 94 cv 6.4 ct 13.2 v + 18.5 6.4 + 13.2 = 19.6 Pindah silang ganda pada ct v dan cv ct tetapi pada cv v + v cv + ct ct Rekombinan akibat PS ganda Bukan Rekombinan akibat PS ganda Ada PS ganda
Pindah Silang Ganda Jadi untuk jarak genetik cv v harus ditambah 2 kali tipe rekombinan ganda = 8 x 2= 16 45 40 89 94 16 RF 100% 19.6% Interferensi Efek PS di suatu daerah mempengaruhi PS di daerah lainnya disebut interferensi cv 6.4 ct 13.2 v + Bebas frek rekombinan ganda = 0.064 x 0.132 = 0.0084 = 0.84% Dari ada 0.84% atau 12 PS ganda (=0.0084 x ) padahal yang diamati 8 (lebih sedikit) Ini berarti PS di cv ct tidak bebas dari PS di ct v Koefisien Coincidence Dua kejadian PS pada ruas-ruas yang berdampingan dapat saling mempengaruhi PS pada satu ruas dapat merangsang atau menekan PS pada ruas yang disebelahnya. Jadi besarnya pengaruh pindah silang satu ruas terhadap ruas yang lain dilukiskan dengan dua jenis koefisien yaitu: Koefisien kebersamaan C (Coincidence) dan Koefisien penekanan I (Interference) Koefisien Coincidence Untuk kejadian pindah silang yang melibatkan tiga gen (misal A, B, dan C) pada satu kromosom dengan nilai koefisien rekombinan AB dan BC masing-masing sebesar rab dan rbc, maka koefisien kebersamaan adalah frekuensi pindah silang ganda C rab rbc I 1C Bila C = 1 PS di ruas AB bebas dari PS diruas BC C > 1 PS ganda lebih sering terjadi dari pada semestinya. Hal ini terjadi karena PS pada satu ruas merangsang terjadinya PS pada ruas lain sebaliknya C < 1 kebalikannya
Koefisien Coincidence cv 6.4 ct 13.2 v + frekuensi pindah silang ganda C rab rbc (8 /) 0.654 0.0640.132 I 1C 10.54 0.346 Karena C < 1 maka PS ganda jarang terjadi dari pada semestinya. Hal ini terjadi karena PS pada satu ruas menekan terjadinya PS pada ruas lain 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. 38 Dirvamena Boer Universitas Haluoleo, Kendari