Pautan, pindah silang, dan gagal berpisah merupakan
peristiwa yang terjadi ketika sel-sel mengalami pembelahan meiosis (pembelahan
sel untuk menghasilkan gamet) untuk menghasilkan gamet. Pautan dan pindah
silang umum terjadi pada pembelahan meiosis. Sedangkan gagal berpisah merupakan
kejadian langka yang dapat mengakibatkan kelainan pada gamet yang dihasilkan.
Penjelasan untuk masing-masing peristiwa adalah sebagai berikut.
Pautan
Gen-gen yang terletak pada lokus (tempat) yang berdekatan pada kromosom yang sama akan tetap bersama saat diturunkan kepada keturunannya. Sebagai contoh adalah gen untuk warna merah buah apel dan gen untuk daun berbulu. Kedua gen tersebut terletak berdekatan pada kromosom yang sama, akibatnya kedua sifat tersebut tidak akan terpisahkan dalam pembentukan gamet sehingga akan diturunkan bersama-sama pada keturunan berikutnya.
Apabila gen-gen tersebut letaknya berjauhan, semakin kecil kemungkinan terjadinya pautan karena adanya peristiwa pindah silang yang akan dijelaskan nanti.
Pada proses miosis, kromosom yang telah mengganda akan ditarik menuju kutup yang berlawanan. Apabila kedua gen terletak dalam kromosom yang sama dan berdekatan, maka kedua gen tersebut akan ditarik menuju kutup yang sama.
Perhatikanlah bagan di bawah ini.
Gen G dan L terletak pada kromosom yang sama dan letaknya berdekatan, begitu pula dengan gen g dan l. Sehingga gen G dan L tidak akan terpisah ketika terjadi meiosis, demikian juga yang terjadi pada gen g dan l.
Pindah silang merupakan peristiwa saling bertukarnya lengan kromosom homolog (memiliki bentuk dan ukuran sama) saat profase meiosis I karena letaknya yang sangat berdekatan. Saat profase meiosis I, kromosom homolog yang masing-masingnya telah mengganda akan saling menempel dan membentuk tetrad. Tetrad adalah keadaan dimana kromosom homolog yang telah mengganda saling menempel pada bagian sentromer sehingga nampak seperti empat kromosom yang bersatu.
Saat terbentuk tetrad ini, lengan-lengan kromosom akan terletak berhimpitan sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran lengan antar kromosom homolog. Pertukaran yang terjadi antar kromosom dapat mengakibatkan munculnya variasi yang berbeda pada gamet yang dihasilkan. Peristiwa pindah silang inilah yang menyebabkan pasangan suami istri tidak memiliki empat anak dengan wajah yang sama, masing-masing memiliki wajah yang berbeda dan khas.
Perhatikanlah bagan di bawah ini.
Kromosom homolog membentuk persilangan lengan sehingga dapat saling bertukar lengan. Kromosom awal yang berisi gen G dan L akan bertukar lengan dengan kromosom homolognya yang berisi gen g dan l. Hal ini menyebabkan munculnya kromosom rekombinan yang berisi gen G dan l, serta g dan L. Titik persilangan antar dua kromosom tersebut dinamakan dengan kiasma.
Saya ulangi lagi, pada pembelahan meiosis, kromosom yang telah mengganda akan ditarik menuju kutup yang berlawanan. Kromosom tersebut ditarik oleh benang spindel yang menempel pada bagian sentromer. Normalnya, kromosom akan terpisah secara merata ketika ditarik menuju kutup yang berlawanan. Satu kopian kromosom akan ditarik ke arah tertentu dan kopian yang lain akan ditarik ke arah yang berlawanan. Namun kadang kala ada kejadian dimana benang spindel tidak mampu menarik kromosom sehingga kromosom yang telah mengganda tertarik semua ke salah satu kutup. Hal ini akan menyebabkan terjadinya penambahan atau pengurangan kromosom pada gamet yang terbentuk.
Apabila peristiwa gagal berpisah ini hanya terjadi pada satu atau sedikit kromosom saja, akan menghasilkan kelainan yang disebut aneuploidi, yaitu penambahan atau pengurangan jumlah kromosom. Gamet manusia yang normalnya berjumlah 23 dapat bertambah menjadi 24, dan bisa berkurang hanya 22 pada gamet lainnya.
Namun apabila peristiwa ini erjadi pada seluruh set kromosom, akan menghasilkan kelainan yang disebut euploid, yaitu penambahan set kromosom. Gamet yang terbentuk dapat memiliki 46 kromosom karena semua kromosom yang telah mengganda tidak berpisah. Pembahasan tentang aneuploidi dan euploidi akan saya jelaskan lebih lanjut dalam artikel tentang mutasi.
Perhatikanlah bagan di bawah ini, untuk gambaran tentang gagal berpisah.
Peristiwa gagal berpisah dapat menghasilkan keadaan yang menguntungkan atau merugikan. Gagal berpisah pada kromosom nomor 21 pada manusia dapat menyebabkan kelainan sindrom down, yaitu keterbelakangan mental yang dicirikan dengan wajah yang khas. Gagal berpisah dimanfaatkan dalam dunia pertanian untuk menghasilkan buah-buah tanpa biji.
Pada proses pembentukan gamet, petani memberikan zat kimia kolkisin untuk memicu peristiwa gagal berpisah. Gagal berpisah akan menyebabkan gamet yang terbentuk bersifat diploid (2n). Apabila gamet diploid ini dikawinkan (disatukan) dengan gamet haploid (1n) akan menghasilkan keturunan triploid (3n). Individu triploid pada tumbuhan biasanya memiliki buah besar dan tidak berbiji yang sangat diminati oleh pasar. Buah semangka tanpa biji merupakan hasil rekayasa dengan kolkisin yang telah banyak beredar dipasaran.
Halo Sobat, kali ini gue ajak elo belajar tentang materi pola-pola hereditas kelas 12, mulai dari macamnya hingga contoh soalnya. Baca terus ya!
Pernah gak kelo memperhatikan antara anak dan orang tuanya pasti memiliki beberapa kesamaan fisik? Misalnya punya hidung mancung mirip ibu, tetapi rambut ikal mirip ayah.
Terus elo melihat adik, dia memiliki rambut yang lurus mirip ibu, dan hidungnya pun mancung mirip ibu.
Atau elo bertanya-tanya kalau ada orang Korea yang berkulit putih dan bermata sipit menikah dengan orang Afrika yang memiliki warna kulit hitam.
Kira-kira keturunanya seperti apa ya? Nah, hal tersebut ada ilmunya lho, guys.
Ingat nggak dengan materi pewarisan sifat? Hal di atas ada hubungannya lho dengan pewarisan sifat.
Setiap makhluk hidup baik itu tanaman, tumbuhan, maupun hewan, akan mewarisi gen orang tuanya.
Dari campuran gen orang tua itulah diturunkan sifat fisik seperti hidung mancung dan rambut ikal. Sifat-sifat tersebut akan elo pelajari di materi hereditas kelas 12.
Apa Itu Hereditas?
Tentu elo sudah belajar tentang pewarisan sifat, bukan? Hereditas adalah pewarisan sifat dari orang tua kepada anak/keturunannya, yang tentu saja melalui DNA.
Pewarisan sifat tersebut tidak serta merta diturunkan begitu saja. Ada pola-pola tertentu sehingga muncullah sifat-sifat fisik pada anak yang mirip dengan orang tuanya.
Sebelum mempelajari pola-pola hereditas, kita perlu ketahui terlebih dahulu apa saja faktor-faktor hereditas.
Faktor Hereditas
Faktor hereditas atau materi genetik merupakan informasi yang pasti dimiliki oleh setiap sel makhluk hidup. Nah, materi genetik itulah yang dapat diwariskan kepada anaknya.
Elo udah tau belum materi genetik itu ada apa aja? Yap, betul sekali! Materi genetik itu terdiri atas kromosom, gen, DNA dan RNA. Kita bahas satu-satu yuk!
Kromosom
Faktor pertama hereditas adalah kromosom, yaitu benda-benda halus seperti benang yang memiliki sifat mudah menyerap warna.
Nah, kromosom ini fungsinya sebagai pembawa sifat dari orang tua kepada keturunannya.
Dari sini, elo akan bertemu dengan banyak istilah dalam kromosom, sebagai berikut:
- Kariotipe: tampilan kromosom dalam inti sel suatu individu. Dari kariotipe ini kamu bisa melihat kromosom suatu individu seperti apa, sehingga bisa diketahui jumlah dan kelainannya.
- Autosom: Dilihat dari gambar di atas, nomor 1-22 adalah autosom atau sel tubuh. Kromosom tersebut bisa dimiliki oleh laki-laki dan perempuan, jadi tidak ada perbedaan.
- Gonosom: ini biasa disebut kromosom sex. Nah, pada pasangan kromosom terakhir ini (nomor 23) terdapat perbedaan antara laki-laki dan perempuan. Kalau laki-laki memiliki kromosom XY, sedangkan perempuan XX.
- Haploid: jika jumlah kromosom tidak berpasangan (n).
- Diploid: kromosom (2n) berpasangan.
- Homolog: kromosom yang memiliki bentuk, ukuran , dan urutan gen yang sama. Nah, kalau dalam satu pasanh kromosom tampak berbeda disebut kromosom nonhomolog.
Sekarang kita ambil contoh kromosom pada manusia:
Manusia memiliki kromosom sebanyak 23 pasang (haploid) atau 46 buah (diploid). Dengan begitu, kromosom tersebut terdiri dari 22 pasang/44 buah kromosom tubuh (autosom) dan 1 pasang/2 buah kromosom kelamin (gonosom).
Nah, elo udah tau belum bahwa kromosom juga memiliki bagian-bagiannya? Setiap satu kromosom terdiri dari sentromer, lengan kromosom, matriks, kromomer dan lokus, benang kromonema, kromatid, dan satelit.
Biar lebih jelas, elo bisa lihat gambar di bawah ini.
Gen dan Alel
Udah gak asing kan sama yang namanya gen? Gen adalah unit terkecil yang menyusun materi genetik, tentu saja fungsinya untuk mengendalikan sifat hereditas makhluk hidup. Gen ini tersusun dari DNA yang terpintal oleh protein histon.
Gen terletak di mana sih? Tadi kita udah bahas tentang kromosom, nah gen ini letaknya ada di dalam lokus-lokus kromosom.
Kalau tadi kromosom itu berpasangan, gen berpasangan juga gak ya? Iya, gen juga punya pasangan lho, namanya alel.
DNA
DNA (deoxyribonucleic acid) adalah asam nukleat penyusun gen di inti sel yang beruntai ganda. DNA ini tersusu atas basa nitrogen Adenin, Guanin, Timin, dan Sitosin.
Pernah dengar tentang tes DNA untuk memastikan anak kandung atau bukan? Itu karena di dalam DNA menyimpan berbagai informasi biologis dari suatu makhluk hidup.
Jadi, sudah pasti hasilnya akan akurat. Elo bisa baca artikel tentang analisis DNA pada prinsip dasar bioteknologi di sini.
RNA
RNA (ribonucleic acid) adalah asam nukleat beruntai tunggal yang tidak berpilin. Susunan RNA adalah monomer-monomer nukleotida dengan gula ribosa.
RNA sendiri banyak ditemukan di sitoplasma atau ribosom. Elo masih ingat bagian-bagian sel, kan?
Macam-macam Pola Hereditas
Sekarang, kita masuk ke pembahasan pola-pola hereditas. Kira-kira ada berapa macam ya? Yuk, kita pelajari macam-macamnya di bawah ini!
Pautan atau Linkage adalah gen-gen yang letaknya ada di kromosom yang sama (pada kromosom homolog) dan saling berdekatan.
Karena letaknya yang berdekatan, maka gen-gen tersebut akan selalu bersama sampai pembentukan sel kelamin (gamet).
Contoh kasus untuk pautan gen ini bisa elo lihat pada persilangan tanaman ercis. Tanaman ercis galur murni dengan warna bunga ungu (P) dominan terhadap tanaman dengan warna bunga merah (p). Selain itu, tanaman ercis dengan polen lonjong (L) dominan terhadap polen bulat (l).
Jika dilakukan persilangan antara tanaman ercis bunga ungu polen lonjong (PPLL) dengan tanaman ercis bunga merah polen bulat (ppll), maka akan menghasilkan F1 tanaman ercis bunga ungu polen lonjong (PpLl).
Selanjutnya, antar F1 disilangkan, maka akan menghasilkan F2 dengan perbandingan fenotip 3:1. Elo bisa lihat ilustrasinya di bawah ini:
Kenapa kok bisa perbandingan fenotipnya 3:1? Karena, ada pautan antara gen P dan L, serta gen p dan l. Maka dari itu, pada keturunan F2 hanya terbentuk dua macam gamet, yaitu PL dan pl.
Pindah Silang (Crossing Over)
Dalam pola-pola hereditas ada yang disebut pindah silang atau crossing over. Pindah silang merupakan suatu keadaan di mana pada pembelahan meiosis I, kromosom homolog saling berpasangan membentuk tetrad.
Pada keadaan tersebut terjadilah pertukaran materi genetik antara kromosom dan pasangan homolognya. Selanjutnya, kromatid akan membelah menjadi dua.
Nah, kalau elo pernah bertanya-tanya kenapa sih ada anak beda banget dari orang tuanya, inilah jawabannya. Pindah silang ini akan menghasilkan keturunan dengan sifat yang baru¸guys.
Kenapa bisa begitu? Karena ada rekombinasi gen, bukan pengelompokan secara bebas seperti pada Hukum Asortasi Mendel.
Waduh apa lagi itu? Jadi, rekombinasi gen itu terjadi ketika ada sebagian gen pejantan/laki-laki bergabung dengan sebagian gen betina/perempuan pada saat fertilisasi, sehingga keturunan yang dihasilkan akan berbeda dari gen-gen induknya.
Jadi, jangan langsung curiga dan memberikan cap “anak pungut” kalau ada anak yang beda dari orang tuanya. Hehehe.
Oh iya, kita juga bisa menghitung nilai persentase rekombinasi dari peristiwa pindah silang ini lho, guys! Begini rumus mencari nilai pindah silang (NPS):
Nah, setelah kamu tau rumusnya, kamu juga harus tau makna dari nilai NPS itu sendiri.
- NPS = 0% berarti tidak terjadi peristiwa pindah silang, hanya terjadi pautan gen saja.
- 0% < NPS < 50% berarti terjadi pautan yang disertai dengan pindah silang.
- NPS > 50% berarti tidak terjadi pautan maupun pindah silang, di sini Hukum Asortasi Mendel berlaku.
Biar lebih jelas lagi, kita langsung latihan soal aja yuk!
Jarak antara gen P dan gen H adalah 8%. Gen P mengatur sayap panjang dan gen H mengatur warna tubuh hitam, sedangkan gen h mengatur warna tubuh abu dan gen p mengatur sayap pendek.
Tentukan rasio fenotipe hasil test cross genotipe PpHh yang mengalami pindah silang. Tentukan pula nilai pindah silang!
Pembahasan:
Gagal Berpisah (Nondisjunction)
Pembahasan selanjutnya di materi hereditas kelas 12 adalah gagal berpisah. Wah, kok namanya unik banget ya. Apa yang dimaksud dengan gagal berpisah?
Peristiwa ini merupakan keadaan di mana kromosom gagal berpisah saat pembelahan sel. Gagal berpisah dapat terjadi pada pembelahan sel fase anafase.
Pada saat anafase, kromosom yang telah mengganda harusnya ditarik menuju kutub sel oleh benang-benang spindel yang menempel pada kromosom.
Selanjutnya, kromosom tersebut akan berpisah menuju kutub-kutub yang berlawanan. Nah, pada peristiwa gagal berpisah ini, kromosom yang tertarik ke kutub sel hanya sebagiannya saja.
Sedangkan kromosom yang tidak tertarik akan mengalami penambahan atau pengurangan jumlah kromosom. Peristiwa gagal berpisah itu dapat menyebabkan mutasi pada tingkat kromosom. Berikut ini contoh kelainannya:
- Aneuploidi: terjadi perubahan jumlah kromosom, bisa berkurang atau bertambah. Aneuploidi bisa dibedakan menjadi monosomi (2n-1), nulisomi (2n-2), trisomi (2n+1), dan tetrasomi (2n+2). Nah, kamu bisa lihat kasus kelainan aneuploidi pada manusia adalah kasus trisomi 13 atau sindrom Patau.
- Euploidi: terjadi perubahan jumlah kromosom yang senilai dengan kelipatan kromosom haploidnya. Euploidi bisa dibedakan menjadi trploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n), dst.
Gen Letal
Penyimpangan yang terakhir adalah gen letal. Gen ini dapat menyebabkan kematian bagi individu yang memilikinya dalam keadaan homozigot, sedangka dalam keadaan heterozigot bisa bersifat normal maupun subletal.
Kok bisa menyebabkan kematian, memangnya kenapa?
Karena, gen letal itu dapat mengganggu fungsi bagian-bagian tubuh yang penting. Jadi, bagian tubuh tersebut tidak bisa menjalankan fungsinya dengan baik.
Gen letal juga ada macam-macamnya nih, yaitu gen letal dominan dan gen letal resesif.
Gen ini bisa menyebabkan kematian dalam keadaan homozigot dominan. Nah, kalau dalam keadaan heterozigot, individu akan mengalami kelainan karena bersifat subletal.
Contohnya apa ya? Contoh kasusnya pada manusia itu ruas-ruas tulang jari mengalami pemendekan, pada hewan contohnya ayam redep yang di mana ayam tersebut memiliki sayap pendek.
Gen letal resesif menyebabkan kematian individu pada keadaan homozigot resesif. Sedangkan pada keadaan heterozigot, individu tersebut bersifat carrier (pembawa sifat), dan bisa diwariskan kepada keturunannya.
Contohnya apa, guys? Pernah lihat jagung albino gak? Nah, jagung albino merupakan salah satu contoh dari gen letal resesif.
Nah, itu dia materi hereditas kelas 12. Gimana nih, guys? Elo udah paham belum? Seru banget kan belajar genetik dan pola-pola hereditas?
Semoga pembahasan di atas bisa dengan mudah kamu pahami yaa. Oh iya, kalau mau lanjut belajar di video materi Zenius bareng tutor yang asik, elo bisa klik banner di bawah ini, ya. Oh iya, tinggal ketik di kolom pencarian ya untuk materi belajar lainnya.
Semangat belajar, Sobat Zenius!
Baca Juga Artikel Biologi Lainnya
Mengapa Anak Bisa Mirip dengan Orang Tuanya?
Sejarah Penemuan DNA
Teori Evolusi
Oh iya, sebagai persiapan menghadapi UTBK SBMPTN, Zenius juga memfasilitasi kamu dengan kelas gratis persiapan UTBK lho, salah satunya mata pelajaran Biologi.
Kalau mau tau, bahas apa aja. Langsung tonton videonya di sini ya:
Originally published: December 29, 2020
Updated by: Silvia Dwi