Modul. PEWARISAN SIFAT

PEWARISAN SIFAT
1. Pendahuluan
Dalam suatu garis keturunan sering kita jumpai adanya persamaan dan perbedaan induk
dengan keterunannya. Namun tidak semua keturunan yang dihasilkan dari induk yang
sama mempunyai ketampakan yang sama pula.
Sejak dulu manusia sudah mempraktikkan prinsip pewarisan keturunan, tanpa
menyadari dan mengenal hukum-hukumnya. Manusia mengawinsilangkan berbagai jenis
hewan ternak dan berbagai jenis tanaman untuk mendapatkan krturunan yang unggul. Padi
hibrida merupakan salah satu contoh hasil perkawinan silang yang dilakukan oleh manusia
untuk mendapatkan hasil tani yang unggul.
Tidak hanya berhubungan dengan cara yang dilakukan oleh manusia untuk
meningkatkan kualitas hidupnya, prinsip pewarisan keturunan juga telah dipraktikkan
sejak dulu dalam lingkup keluarga. Para orang tua biasanya menyelidiki latar belakang
orang yang hendak dijadikan menantu, apakah apakah orang tersebut memiliki latar
belakang keluarga yang cacat mental atau fisik. Hal tersebut dilakukan para orang tua
untuk menghindari dihasilkannya keturunan yang memiliki ciri atau sifat cacat seperti
pendahulunya.
Dahulu, semua hal tersebut dilakukan berdasarkan pengalaman atau dari pengamatan
generasi sebelumnya. Akan tetapi, para ilmuwan tidak puas dengan menunggu terjadinya
varietas baru. Mereka tentunya ingin mengetahui dengan pasti bilamana dan berapa
seringnya atau atau ciri dari induk kepada keturunannya tersebut muncul, serta bagaimana
cara penurunan sifat tersebut. Keinginan tersebut kemudian berkembang menjadi ilmu
genetika yang mempelajari mekanisme pewarisan sifat atau hereditas.
2. Petunjuk Penggunaan Modul
Bacalah modul ini dengan seksama dan pahami materinya!.
3. Standar Kompetensi Lulusan
Menahami konsep dasar hereditas, reproduksi sel, penerapan prinsip-prinsip hereditas dan
peristiwa mutasi.
4. Standar Kompetensi
3. Memahami konsep dasar dan prinsip-prinsip hereditas serta implikasinya pada saling
temas.
5. Kompetensi Dasar
3.4 Menerapkan prinsip hereditas dalam mekanisme pewarisan sifat.
6. Tujuan Pembelajaran
1) Menemukan hipotesis yang diajukan Mendel tentang pewarisan sifat Siswa
mengetahui istilah-istilah yang digunakan dalam hereditas.
2) Menerapkan hukum Mendel I, menentukan rasio fenotip dan genotip F2 persilangan
monohibdrid
3) Menemukan hipotesis yang diajukan Mendel tentang pewarisan sifat
4) Menerapkan hukum Mendel II, menentukan rasio fenotip dan genotip F2 persilangan
dihibrid
7. Kajian Belajar
A. Pengertian Hereditas
Hereditas adalah penurunan sifat dari induk kepada keturunannya. Keturunan
yang dihasilkan dari perkawinan antar individu mempunyai perbandingan fenotip
maupun genotip yang mengikuti aturan tertentu. Aturan-aturan dalam pewarisan sifat
ini disebut pola-pola hereditas.
Teori pertama tentang sistem pewarisan yang dapat diterima kebenarannya
dikemukakan oleh Gregor Mendel pada tahun 1865. Teori ini diajukan berdasarkan
penelitian persilangan berbagai varietas kacang kapri (Pisum sativum). Hasil
percobaannya, ditulis dalam makalah yang berjudul Experiment in Plant
Hybridization. Dalam makalah tersebut, Mendel mengemukakan beberapa hipotesis
mengenai pewarisan material genetik dari tetua kepada anaknya, diantaranya adalah
Hukum Segregasi dan Hukum Perpaduan Bebas. Hukum Segregasi atau Hukum
Mendel I menyatakan bahwa dalam pembentukan sel gamet, pasangan alel akan
memisah secara bebas. Sedangkan, Hukum perpaduan bebas atau Hukum Mendel II
menyatakan bahwa alel dari lokus satu akan berpadu secara bebas dengan alel-alel
dari lokus lainnya.
B. Percobaan Mendel
Gregor Johann Mendel (1822-1884) disepakati sebagai Bapak Pendiri
Genetika. Mendel tinggal di Brno (Brunn), Austria (sekarang bagian dari Republik
Cekoslowakia). Rasa ingin tahunya yang tinggi menuntun dia melakukan pekerjaan
persilangan dan pemurnian tanaman kacang kapri (Pisum sativum). Melalui
kegiatannya tersebut, iya menyimpylkan sejumlah aturan mengenai pewarisan sifat
yang dikenal dengan nama Hukum Pewarisan Mendel.
Dalam percobaan untuk meneliti kinerja pewarisan sifat, Mendel memilih
tanaman yang memiliki sifat biologi yang mudah diamati. Berbagai alasan dan
keuntungan menggunkan tanaman kapri adalah sebagai berikut.
a. Mudah melakukan penyerbukan silang.
b. Mudah didapat.
c. Mudah hidup atau mudah dipelihara.
d. Cepat berubah atau berumur pendek.
e. Dapat terjadi penyerbukan sendiri.
f. Terdapat jenis-jenis yang memiliki sifat beda yang mencolok, misalnya:
1) Warna bunga: ungu atau putih
2) Warna biji: hijau atau kuning
3) Warna buah: hijau atau kuning
4) Bentuk biji: bulat atau kisut
5) Sifat kulit: halus atau kasar
6) Letak bunga: aksial atau terminal; aksial artinya terletak disepanjang batang,
terminal artinya terletak pada ujung batang.
7) Ukuran batang tinggi atau pendek
Mendel mempelajari beberapa pasang pasang sifat pada tanaman kapri yang
masing-masing bersifat dominan dan tidak dominan (resesif).
Masing-masing sifat yang dipelajari adalah:
a. Bentuk biji (bulat x keriput)
b. Bentuk polong masak (menggembung x mengerut)
c. Panjang batang [tinggi (2-2,5 m) x pendek (0,25-0,5)]
d. Letak bunga [diketiak daun (aksial) x diujung batang (terminal)]
e. Warna biji (kuning x hijau)
f. Warna polong (hijau x kuning)
g. Warna bunga (ungu x putih)
Mula-mula Mendel mengamati dan menganalisis data untuk satu sifat, dikenal
dengan monohibrid, seperti sifat tinggi tanaman saja, warna bunga saja, atau jenis biji
saja. Selain itu, Mendel juga mengamati data kombinasi antar sifat, dua sifat
(dihibrid), tiga sifat (trihibrid), dan banyak sifat (polihibrid).
Varietas-varietas yang disilangkan disebut tetua, induk atau parental (P). Biji-biji
hasil persilangan anatar parental disebut biji filial pertama (F1). Ciri-ciri F1 dicatat
dan bijinya ditanam kembali. Tanaman yang tumbuh dari biji F1 dibiarkan menyerbuk
sendiri untuk menghasilkan biji generasi berikutnya (F2). Dalam percobaannya,
Mendel mengamati sampai generasi F7, juga melakukan persilangan antara F1 dengan
salah satu tetuanya (testcross).
Hasil percobaan monohibrid menunjukkan
bahwa pada seluruh tanaman F1 hanya sifat (ciri)
dari salah satu tetua yang muncul. Pada generasi
F2, semua sifat yang dimiliki oleh tetua (P) yang
disilangkan muncul kembali. Sifat tetua yang
hilang pada F1 terjadi karena tertutup, kemudian
disebut sifat resesif, dan yang menutupi disebut
dominan. Sifat dominan bisa diberi simbol dengan
huruf besar, sedangkan sifat resesif diberi simbol
dengan huruf kecil. Misalnya mengenai tinggi
tanaman kapri, tumbuhan tinggi dominan terhadap
tumbuhan pendek. Jadi, gen untuk sifat tinggi diberi simbol “T” dan sifat pendek
diberi simbol “t”.
Sebagai salah satu kesimpulan dari percobaan monohibridnya, Mendel
menyatakan bahwa setiap sifat organisme ditentukan oleh faktor, yang kemudian
disebut gen. Faktor tersebut kemudian diwariskan dari satu generasi ke generasi
berikutnya. Dalam setiap tanaman terdapat dua faktor (sepasang) untuk masingmasing sifat, yang kemudian dikenal dengan istilah alel; satu faktor berasal dari tetua
janatan dan satu lagi berasal dari tetua betina.
Dalam kaitannya dengan gen yang dimiliki oleh individu, diketahui bahwa alel
gen atau genotip yang dimiliki individu dapat berupa homozigot dominan, homozigot
resesif, atau heterozigot. Homozigot dominan artinya suatu individu memiliki alel
gen dominan. Misalnya, pasangan alel gen tinggi diberi simbol TT (artinya dua gen T
yang dominan saling berpasangan). Penampakan atau Fenotipe individu beralel TT
adalah individu bertubuh tinggi.
Homozigit resesif artinya suatu individu memiliki alel gen resesif. Misalnya,
pasangan alel gen pendek atau tt (artinya memiliki dua gen t yang resesif saling
berpasangan). Fenotipe individu beralel tt adalah individu bertubuh pendek.
Makhluk hidup homozigot disebut juga sebagai galur murni. Individu-individu
yang memiliki pasangan gen berbeda dikatakan heterozigot. Heterozigot dinyatakan
dengan huruf gen dominan terlebih dahulu. Contohnya, individu heterozigot untuk
sifat tinggi tanman adalah individu dengan alel Tt (artinya gen T yang dominan
berpasangan dengan gen t yang resesif). Heterozigot memperlihatkan sifat dari gen
yang dominan. Oleh karena itu, penampakan individu heterozigot adalah adalah
bertubuh tinggi. Ide tersebut kemudian dikenal sebagai Hukum Dominansi.
Kemudian, pada saat pembentukan gamet, setiap faktor atau gen dapat dipisah
kembali secara bebas. Peristiwa tersebut kemudian dikenal sebagai Hukum Mendel I,
yaitu Hukum Segregasi yang berbunyi: “Pada pembentukan gamet, gen yang
merupakan pasangan akan disegregasikan ke dalam dua sel anak”.
Jadi sehubungan dengan sifat tinggi dan pendek pada tanaman kapri, pasangan
gen homozigot dominan (TT), homozigot resesif (tt), maupun heterozigot (Tt) akan
didistribusikan ke sel anak sehingga setiap sel gamet akan kembali berpasangan
dengan homolognya ketika perkawinan terjadi dan menghasilkan keturunan dengan
perbandingan jumlah sifat yang dapat dihitung. Hasil dari seluruh percobaan
monohibrid untuk tujuh sifat yang diamati, pada F2, terdapat perbandingan yang
mendekati 3:1 antara jumlah individu dominan dengan individu resesif.
Tabel Hasil Percobaan Monohibrid Mendel
C. Berbagai Pola Pesilangan
1. Persilangan Monohibrid
Pesilangan dengan pengamatan satu sifat beda disebut sebagai persilangan
monohibrid. Misalnya, persilangan antara tanamn berbunga merah dengan berbunga
putih, kacang kapri berbiji halus dengan kisut (keriput), dan tanaman tinggi dengan
tanaman pendek. Berdasarkan sifat keturunan yang dihasilkan, persilangan
monohibrid dapat dikelompokkan menjadi monohibrid dominan penuh dan dan
monohibrid dominan tidak penuh (intermediet).
a) Persilangan Monohibrid Dominan Penuh
Pada persilangan monohibrid dominan penuh, sifat yang dominan akan menutup
sempurna sifat resesif. Dengan demikian, pesilangan monohibrid penuh menghasilkan
generasi F1 yang 100% mirip parental Bergen dominan, serta F2 dengan
perbandingan fenotipe dominan dan resesif sama dengan 3:1.
Ketika tanaman kapri berbunga ungu (PP) dikawinkan dengan tanaman kapri
berbunga putih (pp), akan dihasilkan generasi F1 yang 100% bertubuh tinggi,
walaupun genitipenya heterozigot (Pp). Jika F1 (Pp) disilangkan dengan sesamanya,
akan dihasilkan perbandingan jumlah keturunan antara kacang kapri berbunga ungu
dengan kacang kapri berbunga putih sama dengan 3:1.
b) Persilangan Monohibrid Intermediet
Tidak semua gen dominan dapat menutup dengan sempurna alel yang resesif. Pada
kondisi tersebut, fenotipe yang diekspresikan (muncul) pada individu ialah antara sifat
dominan dengan resesif. Sifat antara tersebut dinamakan sifat intermediet. Contohnya
adalah pada bunga pukul empat dan bunga anyelir. Bunga merah disilangkan dengan
putih menghasilkan generasi F1 yang 100% bunganya berwarna merah muda. Apabila
F1 disilangkan dengan sesame F1 lagi, akan dihasilkan keturunan F2 dengan
perbandingan antara individu berbunga merah, berbunga merah muda, dan berbunga
putih sama dengan 1:2:1.
2. Persilangan Dihibrid
Hukum Mendel II, atau dinamakan hukum penggabungan bebas mengenai
ketentuan penggabungan bebas yang harus menyertai terbentuknya gamet pada
perkawinan dihibrid. Hukum Mendel II dapat dipelajari pada persilangan dihibrid.
Pada perkawinan dihibrid, misalnya suatu individu memiliki genotip AaBb maka A
dan a serta B dan b akan memisah kemudian kedua pasangan tersebut akan bergabung
secara bebas sehingga kemungkinan gamet yang terbentuk akan memiliki sifat AB,
Ab, aB, ab.
Persilangan dihibrid adalah perkawinan yang melibatkan dua sifat beda.
Misalnya persilangan antara tanaman kacang kapri berbiji bulat dan berwarna kuning
dengan tanaman kacang kapri berbiji keriput dan berwarna hijau. Ternyata, hasil
persilangan adalah 100% anakan berbiji bulat dan berwarna kuning.
Selanjutnya, jika tanaman hasil persilangan ini dikawinkan sesamanya, terjadilah
hasil perkawinan sebagai berikut: 9/16 bagian = biji bulat kuning, 3/16 bagian = biji
bulat hijau, 3/16 bagian = biji keriput kuning, 1/16 bagian = biji keriput hijau. Atau
dapat ditulis dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1.
Persilangan Dihibrid
Generasi 1
P1
Fenotip : ♂ tanaman berbiji bulat, ><
Berwarna kuning
F1
Genotip :
BBKK
Gamet :
BK
:
♀ tanaman berbiji keriput,
berwarna hijau
bbkk
bk
100% BbKk
Tanaman berbiji bulat, berwarna kuning
Generasi 2
P2
Fenotip : tanaman berbiji bulat, ><
Berwarna kuning
Genotip :
BbKk
Gamet : BK, Bk, bK, bk
tanaman berbiji bulat,
berwarna kuning
BbKk
BK, Bk, bK, bk
Berdasarkan diagram perkawinan dihibrid tersebut, dapat disimpulakan bahwa
perbandingan fenotif anakan F2 dari persilangan dihibrid adalah sebagai berikut:
 9/16 bagian dari populasi anakan berfenotip biji bulat kuning (genotip B*K*)
 3/16 bagian dari populasi anakan berfenotip biji bulat hijau (genotip B*kk)
 3/16 bagian dari populasi anakan berfenotip biji keriput kuning (genotip bbK*)
 1/16 bagaian dari populasi anakan berfenotip biji keriput hijau (genotip bbkk)
Keterangan:
Tanda * : pada B* menunjukkan kemungkinan genotip BB atau Bb
Pada K* menunjukkan kemungkinan genotip KK atau Kk
3. Persilangan Testcross, Backcross, dan Resiprok
a. Testcross
Testcross (uji silang) ialah perkawinan F1 yang tidak diketahui fenotipnya dengan
salah satu induknya yang resesif. Testcross dilakukan untuk mengetahui apakah
F1 bergenotif homozigot (galur murni) atau heterozigot. Jika hasil testcross
menunjukkan perbandingan fenotipe 1:1, dapat disimpulkan bahwa F1
heterozigot. Sedangkan jika hasil testcross 100% berfenotip sama, berarti F1
homozigot (galur murni).
Contoh persilangan testcross
P :
♂ BB
♀ bb
><
Hitam
Putih
F1 :
Bb
Hitam
Uji silang :
♂ Bb
♀ bb
><
Hitam
F2 : Bb
Hitam
50%
Putih
Bb
bb
bb
Hitam
Putih
Putih
50%
b. Backcross
Backcross ialah persilangan antara individu F1 yang heterozigot dengan salah satu
induknya (induk dominan atau resesif). Tujuan Backcross adalah mencari
genotype tetua. Jika hasil backcross menunjukkan perbandingan fenotip 1:1,
genotip parental adalah homozigot resesif. Sebaliknya jika hasil backcross
menunjukkan fenotip yang 100% sama, genotip parental adalah homozigot
dominan.
c. Persilangan Resiprok
Persilangan resiprok (perkawinan kebalikan) adalah persilangan ulang dengan
jenis kelamin yang dipertukarkan. Misalnya pada perkawinan monohibrid
tanaman jantnnya berbunga merah dengan tanaman betina berbunga putih, maka
resiproknya adalah tanaman betina berbunga merah disilangkan dengan tanamn
jantan berbunga putih. Persilangan resiprok bertujuan untuk menunjukkan
bahwa dalam suatu persilangan berlaku sama pada jenis kelamin jantan dan betina,
yang berarti baik jantan maupun betina mendapatkan kesempatan sama dalam
pewarisan sifat.
4. Persilangan Trihibrid
Persilangan trihibrid adalah persilangan antara dua individu dengan melibatkan
tifa sifat beda. Untuk mencari generasi F2 pada pesrsilangan lebih dari dua sifat
beda akan menyulitkan jika digunakan diagram Punnet. Untuk itu, dapat
diguankan sistem bracket untuk mengamati persilangan lebih dari dua sifat beda
(polihibrid).
5. Menghitung Jumlah Genotip dengan Tabel
Selain melalui diagram Punnet dan Bracket, kita juga dapat mengetahui macam
gamet, jumlah genotip, dan jumlah individu melalui rumus matematika yang mudah.
Angka yang digunakan dalam rumus adalah jumlah heterozigot. Sebagai contoh, pada
genotip AABbCcDDEeFF. Pada individu tersebut, berarti terdapat tiga pasang
heerozigot (n = 3). Nilai n kemudian dimasukkan ke dalam tabel.
Tabel Menghitung Jumlah Genotip
Jumlah
Macam Gamet
Jumlah
heterozigot
Jml Fenotip
Jumlah
Genotip F2
Individu
1 pasang
2
3
2
4
2 pasang
22 = 4
32 = 9
22 = 4
42 = 16
3 pasang
23 = 8
33 = 27
23 = 8
43 = 64
4 pasang
24 = 16
34 = 81
24 = 16
44 = 256
n pasang
2n
3n
2n
4n
Berdasarkan tabel di atas diketahui bahwa untuk genotip AABbCcDDEeFF,
terdapat 8 jenis gamet atau gen, 27 macam genotip, dan 8 fenotip untuk 64
individu.