IMITASI PERBANDINGAN GENETIS MENURUT MENDEL
I. Imitasi Persilangan Monohibrida A. Tujuan
1. Membuktikan adanya prinsip segregasi dan berpasang secara bebas 2. Membuktikan perbandingan perbandingan Hukum Mendel Mendel I 2 : 1 (untuk ratio genotip) dan 3 : 1 (untuk ratio fenotip) 3. Mengetahui gambaran mengenai kemungkinan gen-gen yang dibawa oleh gamet akan bertemu secara acak (random) 4. Melakukan
pengujian
melalui
tes
statistik
“Chi--Square” “Chi
untuk
mengetahui baik atau tidaknya hasil percobaan yang diperoleh
B. Landasan Teori
Tiap sifat dari makhluk dikendalikan oleh sepasang faktor keturunan yang dikenal dengan nama gen. Sepasang gen ini satu berasal dari induk jantan yang lainnya lainnya dari induk betina. betina. Gen yang sepasang ini disebut se atau satu alela. Gen yang se alela akan memisah pada waktu gametogenesis (dikenal dengan prinsip segregasi secara bebas) dan akan
kembali berpasang-pasangan berpasang-pas angan pada
proses fertilisasi (dikenal dengan prinsip berpasangan secara bebas). Alel dilihat dari sudut pandang genetika klasik, alel merupakan bentuk alternatif dari gen dalam kaitan dengan ekspresi suatu sifat. Pada individu, pasangan alel menentukan genotipe dari individu yang bersangkutan. Seiring dengan perkembangan genetika, kini pengertian alel menjadi lebih luas dan umum. Alel adalah berbagai ekspresi alternatif dari gen atau seberkas DNA, tergantung tingkat ekspresi genetik yang diamati (Elvita, 2008).
Pada tingkat fenotipe, pengertian alel adalah seperti yang dikemukakan di atas.
Pada tingkat enzim (dalam analisis isoenzim), alel sama dengan isoenzim.
Pada tingkat genom, alel merupakan variasi-variasi yang diperoleh pada panjang berkas DNA.
Pada tingkat transkriptom, alel adalah bentuk-bentuk alternatif dari RNA yang dihasilkan oleh suatu oligo.
Pada tingkat proteom, alel merupakan variasi-variasi yang bisa dihasilkan dalam suatu keluarga gen. Alel merupakan sepasang gen yang terletak pada lokus yang sama
pada kromosom yang homolog, bertugas membawa suatu sifat / karakter. Misalnya T menentukan sifat tinggi pada batang, sedangkan t menentukan batang kerdil. Maka T dan t merupakan alel. Tidak semua gen mempunyai dua alel ada yang terdapat tiga alel disebut alel ganda. Terdapat alel homozigot dan alel heterozigot. Alel homozigot adalah alel dengan pasangan kedua gen pada suatu individu sama misalnya, TT, tt. Alel heterezigot adalah alel dengan pasangan kedua gen tidak sama misalnya, Tt (Elvita, 2008). Untuk membedakan apakah gen-gen letaknya terpisah ataukah terangkai pada kromosom yang sama, maka diadakan perbedaan dalam cara menulis genotip suatu individu, sebagai sebagai contoh suatu di hibrid dengan menggunakan pasangan gen A dengan a dan gen B dengan b. Akan tetapi, apabila gen-gen tersebut terangkai, maka akan terdapat 2 kemungkinan : 1. Gen-gen dominan terangkai dalam satu kromosom, sedangkan alelalelnya resesif terangkai pada kromosom homolognya. Ada beberapa cara untuk menulis genotipnya, diantaranya : (AB)(ab), AB/ab, AB:ab. Gen-gen yang terangkai demikian dikatakan dalam keadaan Coupling Phase atau gen-gen yang mempunyai susunan cis
2. Gen Dominan terangkai pada gen resesif yang bukan alelnya pada satu kromosom, sedangkan alel resesif dari gen pertama dan alel dominan dari gen kedua terangkai pada kromosom homolognya. Ada beberapa
cara untuk menulis genotipnya, diantaranya : (Ab)(aB), Ab/aB, Ab:aB (Suryo, 2010)
Hukum Mendel I
Hukum Mendel I disebut juga hukum segregasi adalah mengenai kaidah pemisahan alel pada waktu pembentukan gamet. Pembentukan gamet terjadi secara meiosis, dimana pasangan – pasangan – pasangan pasangan homolog saling berpisah dan tidak berpasangan lagi/ terjadi pemisahan alel – alel suatu gen secara bebas dari diploid menjadi haploid. Dengan demikian setiap sel gamet hanya mengandung satu gen dari alelnya Fenomena ini dapat diamati pada persilangan monohybrid, yaitu persilangan satu karakter dengan dua sifat beda (Elvita, 2008). Contoh Persilangan Monohibrid P1
UU
x
(Ungu)
uu (Putih)
G1
Uxu
F1
Uu Pada waktu pembentukan gamet betina, UU memisah menjadi U
dan U, sehingga dalam sel gamet tanaman ungu hanya mengandung satu macam alel yaitu alel U. Sebaliknya tanaman jantan berbunga putih homozigot resesif dan genotipenya uu. Alel ini memisah secara bebas menjadi u dan u, sehingga gamet – gamet jantan tanaman putih hanya mempunyai satu macam alel , yaitu alel u. Proses pembentukan gamet inilah yang menggambarkan fenomena Hukum Mendel I (Elvita, 2008).
Hukum Mendel II
Hukum Mendel II disebut juga hukum asortasi. Menurut hukum ini, setiap gen / sifat dapat berpasangan secara bebas dengan gen / sifat
lain. Hukum ini berlaku ketika pembentukan gamet pada persilangan dihibrid (Elvita, 2008). Contoh Persilangan Dihibrid P1
BBKK
x
(Biji bulat berwarna kuning)
bbkk (Biji keriput Hijau)
G1
BK x bk
F1
BbKk
P2
BbKk
G2
x
BbKk
BK, Bk, bK,bk BK, Bk, bK,bk Pada
waktu
pembentukan
gamet
parental
ke-2,
terjadi
penggabungan bebas (lebih tepatnya kombinasi bebas) antara B dan b dengan K dan k. Asortasi bebas ini menghasilkan empat macam kombinasi gamet, yaitu BK, Bk, bK, bk. Proses pembentukan gamet inilah yang menggambarkan menggambarkan fenomena hukum mendel II (Elvita, ( Elvita, 2008). Persilangan dihibrid (perkawinan (perkawinan dua individu dengan dua dua tanda beda) dapat membuktikan kebenaran hukum hukum Mendell II yaitu yaitu bahwa gengen yang
terletak terlet ak pada kromosom yang berlainan berlai nan akan bersegregasi bersegre gasi
secara bebas dan dihasilkan empat empat macam fenotipe dengan dengan perbandingan perbandingan 9:3:3:1. Penyimpangan Semu Hukum Mendel
Pada kenyataannya, seringkali terjadi penyimpangan atau hasil yang jauh dari harapan yang mungkin disebabkan oleh beberapa hal seperti adanya interaksi gen, gen yang bersifat homozigot letal, dan sebagainya (Elvita, 2008). Penyimpangan Penyimpangan semu Hukum Mendel adalah peristiwa munculnya perbandingan yang tidak sesuai dengan Hukum Mendel. Disebut
penyimpangan semu karena sebenarnya prinsip segregasi bebas tetap berlaku, tetapi karena gen-gen yang membawakan sifat memiliki ciri tertentu maka perbandingan yang dihasilkan menyimpang dari Hukum Mendel (Ardiawan, 2009). Penyimpangan
terjadi
karena
ada
beberapa
gen
saling
mempengaruhi dalam menunjukkan fenotipe. Perbandingan f enotipe dapat berubah, tetapi prinsip dasar dari cara pewarisan, tetap sesuai dengan prinsip-prinsip Mendel. Beberapa cara penurunan sifat tidak mengikuti Hukum Mendel II dengan dengan rasio klasik Filial Filial 2 yaitu 9:3:3:1. Kedua pasang gen tersebut akan mengadakan interaksi yang menghasilkan fenotipe baru, atau adapula terjadi penutupan ekspresi oleh pasangan gen lain yang disebut Epistasis (Ardiawan, 2009). Terdapat macam-macam epistasis: a. Epistasis dominan (perbandingan 12:3:1) b. Epistasis resesif (modifying gen) (perbandingan 9:3:4) c.
Epistasis dominan resesif (Inhibiting gen) (perbandingan 13:3)
d.
Epistasis dominan duplikat (polimeri) (perbandingan 15:1)
e. Epistasis resesif duplikat (Complementary factor) (perbandingan 9:7) f.
Gen duplikat dengan efek kumulatif (perbandingan 9:6:1) Selain epistasis, ada beberapa peristiwa penyimpangan Hukum Mendel
yang lain, yaitu: 1. Kriptomeri 2. Hipostasis yang merupekan lawan dari epistasis 3.
Gen komplementer
Uji Statistik “Chi“Chi-Square” dalam Percobaan Persilangan
Di dalam suatu percobaan jarang sekali kita memperoleh data yang sesuai dengan yang kita harapkan (secara teoritis). Hampir selalu menjadi penyimpangan. Untuk dapat menentukan apakah suatu fenomena yang
diamati sesuai atau tidak dengan teori tertentu, perlu dilakukan suatu pengujian dengan melihat besarnya penyimpangan nilai pengamatan terhadap nilai harapan (Noor, 1996). Penyimpangan Penyimpangan yang yang kecil relatif
lebih dapat diterima pada
penyimpangan yang besar. Selain itu, apabila penyimpangan tersebut semakin sering terjadinya dapat dikatakan semakin normal dan cenderung lebih dapat diterima daripada penyimpangan yang jarang terjadi. Sekarang yang menjadi pertanyaan adalah seberapa besar penyimpangan itu dapat diterima dan seberapa sering terjadinya atau berapa besar peluang 2
2
terjadinya, dan jawabannya dapat dicari dengan uji X . Rumus X adalah :
∑[ ] Keterangan : O (Observed) = hasil pengamatan pengamatan E (Expected) = data yang diharapkan secara teoritis 2
∑
= jumlah dari dari nilai X untuk setiap kategori.
2
Semakin kecil nilai X menunjukan bahwa data yang diamati semakin tipis perbedaannya dengan yang diharapkan. Sebaliknya semakin besar X
2
menunjuka semakin besar pula penyimpangannya. Batas penyimpangan yang diterima atau besar peluang terjadinya nilai penyimpangan yang dapat diterima hanya satu satu kali dalam 20 percobaan percobaan (peluang 1/20 = 0,05) maka pada P = 0,05 adalah atau ditolaknya data percobaan (Noor, 1996).
C. Alat
Kancing genetika dua warna, masing-masing berjumlah 50.
D. Langkah Kerja
Pisahkan 50 kancing (misal warna merah) menjadi dua bagian masingmasing terdiri dari 25 buah sebagai gamet gamet betina dan 25 buah sebagai gamet jantan.
Pisahkan 50 kancing kancing warna lain (misal warna putih) menjadi dua dua bagian masing-masing terdiri dari 25 buah sebagai gamet betina dan 25 buah sebagai gamet jantan.
Masukkan 25 kancing merah + 25 kancing putih ke dalam kotak I sebagai gamet jantan
Masukkan 25 kancing merah + 25 kancing putih ke dalam kotak II sebagai gamet betina
Ambil secara acak 1 kancing dari kotak I dan 1 kancing dari kotak II lalu pertemukan dan catat hasilnya dalam tabulasi
Dengan cara yang sama lakukan terus sampai kancing-kancing yang berfungsi sebagai gen ini habis
Hitung perbandingan yg diperoleh, baik perbandingan genotip maupun perbandingan perbandingan fenotip setelah sebelumnya sebelumnya ditentukan terlebih dahulu lambang gen dari setiap kancing dan fenotip yang dikendalikannya
E. Hasil Percobaan Pasangan Gen
Tabulasi
Frekuensi
Merah-Merah (MM)
IIII IIII I
11
Merah- Putih (Mm)
IIII IIII IIII IIII IIII III
28
Putih-Putih (mm)
IIII IIII I
11
Pertanyaan
1. Berapa perbandingan perbandingan genotip dan fenotip yang saudara peroleh ? 2. Bagaimana hasil hasil saudara dibandingkan dibandingkan dengan dengan hasil dalam kelompok kelompok lain ? 3. Kesimpulan apa yang saudara dapat tentukan dari percobaan ini ? Diketahui : df
= n-1 = 2-1 = 1
α
= 5%
χ² tabel = 3,841
Kriteria Hipotesis χ² hitung > χ² tabel = tolak Ho (ada perbedaan perbedaan dengan dengan hukum Mendel) χ² hitung < χ² tabel = terima Ho (tidak ada perbedaan signifikan dengan hukum mendel
Fenotip
Merah
Putih
(MM dan Mm)
(mm)
Total
Hasil (o)
39
11
50
Harapan (e)
¾ x 50 = 37,5
¼ x 50 = 12,5
50
(o – (o – e) e)
39-37,5 = 1,5
11-12,5 = -1,5
0
2,25
2,25
4,50
2,25/37,5 = 0,06
2,25/12,5 = 0,18
0,24
2
(o – (o – e) e)
II. Imitasi Persilangan Dihibrida A. Tujuan
1. Membuktikan
perbandingan Mendel (perbandingan fenotip F2)
9:3:3:1 2. Melakukan pengujian melalui tes statistik “Chi “Chi--Square” untuk
mengetahui baik atau tidaknya hasil percobaan yang diperoleh
B. Alat
Kancing genetika 4 macam warna masing-masing 50 buah C. Prosedur
Pisahkan tiap-tiap warna menjadi 2 bagian warna yang sama, satu bagian sebagai gamet jantan dan satu bagian yang lain sebagai gamet betina.
Kancingkan/tangkupkan dua kancing menjadi satu dengan kombinasi warna yang berbeda-beda. Misalkan warna kancing adalah Merah (M), Putih (m), Hijau (H), Kuning (h) maka kombinasi kancing yang yang harus dibuat adalah Merah-Hijau (MH), Merah-Kuning (Mh), Putih Hijau (mH) dan Putih-Kuning (mh)
Tempatkan gamet jantan dan betina dalam kotak yang berbeda kemudian ambil satu persatu dari setiap kotak, dipertemukan dan dicatat dalam tabel yang telah tersedia.
D. Hasil Percobaan Kombinasi model gen
1. Merah-Hijau
Genotip
+ MMHh
Merah-Kuning 2. Merah-Hijau Merah-Hijau
+ MMHH
Fenotip
Tabulasi
Frekuesi
3. Merah-Kuning +
Mmhh
Putih-Kuning
E. Pertanyaan
1. Berapa perbandingan genotip yang saudara peroleh ? 2. Bagaimana hasil saudara jika dibandingkan dengan hasil kelompok lain ? 3. Beri kesimpulan atas percobaan yang saudara lakukan
