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 Dasar3.4 Menerapkan prinsip hereditas dalam mekanisme pewarisan sifat.

6. Tujuan Pembelajaran1) 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

monohibdrid3) Menemukan hipotesis yang diajukan Mendel tentang pewarisan sifat4) Menerapkan hukum Mendel II, menentukan rasio fenotip dan genotip F2 persilangan

dihibrid7. Kajian Belajar

A. Pengertian HereditasHereditas 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 masing-

masing 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, >< ♀ tanaman berbiji keriput,

Berwarna kuning berwarna hijau

Genotip : BBKK bbkk

Gamet : BK bk

F1 : 100% BbKk

Tanaman berbiji bulat, berwarna kuning

Generasi 2

P2 Fenotip : tanaman berbiji bulat, >< tanaman berbiji bulat,

Berwarna kuning berwarna kuning

Genotip : BbKk BbKk

Gamet : BK, Bk, bK, bk 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 Putih

F2 : Bb Bb bb bb

Hitam Hitam Putih Putih

50% 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

heterozigot

Macam Gamet Jumlah

Genotip F2

Jml Fenotip Jumlah

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.