MAKALAH BERANGKAI DAN PINDAH SILANG

MAKALAH

BERANGKAI DAN PINDAH SILANG

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Percobaan-percobaan persilangan pada kacang ercis yang dilakukan oleh Mendel, baik monohibrid maupun dihibrid, telah menghasilkan dua hukum Mendel, yakni hukum segegasi dan hukum pemilihan bebas.

Pindah silang adalah suatu peristiwa pertukaran segmen-segmen dari kromatid-kromatid bukan kakak beradik (non sister chromatids). Berangkai (linkage) adalah suatu peristiwa terdapatnya dua atau lebih gen dalam sebuah kromosom. Peristiwa berangkai dapat terjadi pada kromosom tubuh (autosom) maupun pada kromosom kelamin (gonosom). Gen-gen jumlahnya hingga ribuan pada tiap kromosom. Peristiwa terdapatnya dua atau lebih banyak gen pada sebuat kromosom yang sama disebut “berangkai/Linkage”. Gen-gennya dinamakan gen-gen terangkai.

Saat ini kita telah mengetahui bahwa banyaknya gen pada kacang ercis, dan juga pada setiap spesies organisme lainnya, jauh lebih banyak daripada jumlah kromosomnya. Artinya, di dalam sebuah kromosom tertentu dapat dijumpai lebih dari sebuah gen. Gen-gen yang terdapat pada kromosom yang sama dinamakan gen-gen berangkai (linked genes), sedang fenomenanya sendiri dinamakan berangkai (linkage).

B.  Rumusan Masalah

1. Apakah pengertian berangkai dan pindah silang pada alel?
2. Bagaimana mekanisme berantai dan pindah silang pada alel?

C.  Tujuan

1. Mempelajari pengertian berangkai dan pindah silang pada alel
2. Mempelajari mekanisme berangkai dan pindah silang pada alel

D.  Manfaat

1. Untuk mempelajari pengertian berangkai dan pindah silang pada alel
2. Untuk mempelajari mekanisme berangkai dan pindah silang pada alel

BAB II

PEMBAHASAN

A. BERANGKAI PADA AUTOSOM

Teori kromosom dari T. Boveri dan W.S. Sutton (1903) menyatakan bahwa kromosom adalah bagian dari sel yang membawa gen-gen dan gen-gen ini selaa meiose mempunyai  kelakuan berdasarkan prinsi-prinsip Mendel, yaitu memisah secara bebas. Akan tetapi prinsip Mendel ini hanya berlaku apabila gen-gen letaknya lepas satu sama lain dalam kromosom.

Gambar : 2.1 Gen-gen A,a,B,b letaknya lepas satu sama lain dalam kromosom (I) Gen A terangkai dengan gen B pada satu kromosom yang sama, sedangkan alelnya a dan b terangkai pada kromosom homolognya (II)

Lalat buah Drosophila sampai sekarang kira-kira telah diketahui kira-kira 5000 gen, sedangkan lalat ini hanyan memiliki 4 pasang kromosom saja, yang sepasang bahkan kecil sekali menyerupai dua buah titik. Berhubungan dengan itu, maka pada sebuah kromosom tidak terdapat sebuah gen saja, melainkan puluhan atau bahkan ratusan gen-gen. Peristiwa bahwa beberapa gen bukan alel terdapat pada satu kromosom yang sama dinamakan berangkai (linkage). Gen-gen nya dinamakan gen-gen terangkai.

            Orang ke dua yang sangat berjasa dalam ilmu genetika setelah Mendel adalah Thomas Hunt Morgan (1866-1945). Morgan dan kawan-kawan lama sekali melakukan penelitian pada lalat Drosophila dan akhirnya dinyatakan bahwa gen-gen bersama alel-alelnya pada sepasang kromosom homolog berkelompok, yang dinamakan kelompok berangkai (linkage group). Dari hasil penyelidikan pada berbagai macam makhluk lainnyadapat diambil kesimpulan bahwa banyaknya kelompok berangkai pada suatu individu itu ekuivalen dengan jumlah kromosom haploid dari individu yang bersangkutan. Misalnya pada jagung (Zea mays, n = 10) terdapat 10 kelompok berangkai, pada ercis ( Pisum satvum, n= 7) terdapat 7 kelompok berangkai, pad lalat drosophila (n = 4) terdapat 4 kelompok berangkai, pada manusia (n = 23) terdapat 23 kelompok berangkai.

            Peristiwa berangkai pada tumbuh-tumbuhan untuk pertama kali di ketahui oleh G.N. Collins dan J.H. Kempton dalam tahun 1911 pada tanaman jagung. Dikatakan bahwa gen (wx) untuk endosperm berlilin itu terangkai dengan gen (c) untuk warna aleuron (lapisan terluar dari endosperm). Kemudian diketahui bahwa pada makhluk lain (termasuk manusia) dapat dijumpai adanya peristiwa berangkai.

Untuk membedakan apakah gen-gen letaknya terpisah ataukah terangkai pada kromosom yang sama, maka diadakan perbedaan dalam cara penulisan genotip suatu individu. Marilah kita ambil sebagai contoh suatu dihibrid dengan menggunakan epansang gen A dengan a dan B dengan b.

Apabila gen-gen tersebut letaknya terpisah (artinya tidak terangkai) sehingga memisah secara bebas diwaktu meiose , maka genotip dihibrid itu ditulis seperti yang lazim kita kenal, yaitu AaBb.

Akan tetapi andaikan gen-gen itu terangkai, maka ada dua kemungkinan:

1.   Gen-gen dominan terangkai pada satu kromosom , sedang alel-alelnya resesif terangkai pada kromosom homologya. Ada beberapa cara untuk menulis genotipnya, ialah: (AB)(ab), AB/ab, AB:ab, . Gen-gen yang terangkai secara demikian, dikatakan bahwa gen-gen terangkai dalam keadaan “coupling phase” atau gen-gen mempunyai susunan “sis”.

2.   Gen dominan terangkai dnegan gen resesif yang bukan alelnya pada satu kromsom, sedang alel resesif dari egn pertama dsan alel dominan dari gen ke dua terangkaiu pada kromosom homolognya ada beberapa cara untuk menulis genotipnya, ialah : ( Ab) (aB), Ab/ aB, Ab : aB, ,. Gen-gen yang terangkai secara demikian, dikatakan bahwa gen-gen terangkai dalam keadaan “ repulsion phase” atau gen-gen mempunyai susunan “trans”. Sekarang yang resmi adalah cara penulisan yang terakhir .

B. Rangkaian sempurna

Apabila gen-gen yang terangkai letaknya amat berdekatan satu dengan lain, maka selama meiose gen-gen itu tidak mengalami perubahan letak, sehingga gen-gen itu Bersama-sama menuju ke gamet.

Conyoh : pada lalat Drosophilla dikenal gen-gen yang terangkai yaitu:

            Cu       = gen untuk sayap normal

            cu        = gen untuk sayap kriput ( lalat tak dapat terbang)

            Sr        = gen untuk dada polos (normal)

            sr         = gen untuk dada bergaris

lalat dihibrid dengan fenotip sayap normal dada normal ada kemungkinan mempunyai dua macam genotip, ialah :

 ( gen-gen terangkai dalam susunan iris)

 ( gen-gen terangkai dalam susunan trans)

Marilah kita tinjau dua kemungkinan itu.

1. Gen-gen terangkai sempurna dalam susunan sis

Misal lalat jantan sayap kripus dada bergaris-garis ( ) dikawinkan dengan lalat sayap normal (baik sayap maupun dadanya) teta[I heterozoik . Oleh Karena gen-genya terangkai sempurna, maka lalat dihibrit F1 ini akan membentuk dua macam gamet saja, ialah gamet (Cu Sr) dan gamet (cu sr). berhubung dengan itu, amak apabila lalat-lalat F1 ini dibiarkan kawin sesamanya akan didapatkan F2 dengan perbandingan = 3 lalat norma : 1 lalat sayap kriput dada bergaris-garis. (Gb. X-2). Perbandingan ini jelas menyimpang dari prinsip mendel, sebab andaikan gen-gen itu tidak terangkai, maka perkawinan dihibrid menghasilkan keturunan dengan perbandingan 9:3:3:1.

Gambar 2.2. Diagram perkawinan pada lalat Drosophila di mana gen-gen terangkai sempurna dengan susunan sis pada dihibridnya. Berhubung dengan itu perkawinan dihibrid menghasilkan keturunan dengan perbandingan fenotip 3:0:0:1 atau disingkat 3:1

2. gen-gen terangkai sempurna dalam susunan trans

Misal lalat jantan sayap kriput dada normal homozigotik   ) dikawinkan dengan lalalt betina sayap normal homozigotik pada bergaris-garis ). lalat-lalat F1 tentunya normal (baik sayap maupun dadanya) tetapi heterozigot  ). oleh Karena itu gen-genya terangkai sempurna, maka lalat dihybrid F1 ini akan membentuk dua macam gamet saja, ialah gamet (Cu sr) dan gamet (cu Sr). bila lalat-lalat F1 ini dibiarkan.

Gambar 2.3 Diagram perkawinan pada lalat Drosophila di mana gen-gen terangkai sempurna dengan susunan trans pada dihibridnya. Berhubungan dengan itu perkawinan dihibrid menghasilkan keturunan dengan perbandingan fenotip 2:1:1:0 atau 2:1:1

kawin sesamanya akan didapatkan lalat-lalat F₂ dengan perbandingan = 2 lalat normal : 1 lalat sayap normal dada bergaris-garis : 1 lalat sayap keriput dada normal. Jadi disini terdapat tiga kelas fenotip, lalat yang dobel resesip tidak dijumpai sama sekali. Perbandingan lalat-lalat F₂ sebagai hasil perkawinan dihibrid inipun jelas menyimpang dari prinsip Mendel. Setelah kita mempelajari dua macam perkawinan tersebut di atas jelaslah bahwa pada peristiwa berangkai, keturunan dari perkawinan dihibrid ternyata menyimpang dari prinsip Mendel.

C. Rangkai Tidak Sempurna

            Gen-gen yang terangkai pada satu kromosom biasanya letaknya tidak berdekatan satu dengan lainnya, sehingga gen-gen itu dapat mengalami perubahan letak yang disebabkan karena ada penukaran segmen dari kromatid-kromatid pada sepasang kromosom homolog, peristiwa mana disebut pindah silang (dalam bahasa inggris : “crossing over”)

Contoh : Pada tanaman ercis (Pisum sativum) dikenal gen-gen terangkai ialah :

+ ( = pengganti huruf besar M ) = gen untuk warna ungu pada bunga

m = gen untuk warna merah pada bunga

+ ( = pengganti huruf besar B ) = gen untuk serbuk sari panjang

b = gen untuk serbuk sari bulat

Tanaman ercis dihibrid tentunya mempunyai dua kemungkinan genotip :

 ( gen-gen terangkai sis ) = bunga ungu, serbuk sari panjang

 ( gen-gen terangkai trans ) = bunga ungu, serbuk sari panjang

1.    Gen-gen terangkai tak sempurna dalam sususnan sis

Misalnya tanaman ercis berbunga merah, serbuk sari bulat () dikawinkan dengan tanaman berbunga ungu, serbuk sari panjang homozigotik (). Tanaman F₁ berbunga ungu, serbuk sari panjang heterozigotik ( ). Jika tanaman f₁ ini diujisilang (testcross), didapat sekumpulan tanaman f₂ yang terdiri dari (Gb. X4) :

192 Tanaman berbunga ungu, serbuk sari panjanng

23   Tanaman berbunga ungu, serbuk sari bulat

30 Tanaman berbunga merah, serbuk sari panjang

182 Tanaman berbunga merah, serbuk sari bulat

Hasil uji silang ini cukup mengherankan , karena tidak memperlihatkan perbandingan 1:1:1:1 seperti yang lazim kita peroleh pada waktu melakukan ujin silang pada dihibrid. Gamet-gamet yang melakukan pindah silang gen-gen nya ( yaitu gamet +  +  dan gamet m  b) dibentuk paling banyak, sebaliknya gamet yang gen-gennya mengalami pindah silang (yaitu gamet + b dan m + ) dibentuk sedikit, sehingga menghasilkan keturunan sedikit pula.

Gambar 2.4 uji silang pada tanaman ercis dihibrid, dimana gen-gen terangkai tidak sempurna dan tersusun dalam keadaan sis. Hasil ujisilang memperlihatkan perbandingan n:1:1:n

Apabila kita perhatikan baik-baik, maka hasil uji silang yang jumlahnya banyak, mempunyai fenotip seperti tanaman parental karena itu hasil yang jumlahnya banyak dinamakan tipe parental.

Tanaman-tanaman yang jumlahnya sedikit adalah hasil adanya pindah silang gen-gen dan tanaman ini mempunyai fenotip yang baru sekali,artinya fenotip ini tidak terdapat pada tanaman parental maupun tanaman dihibrid, berhubung dengan itu hasil uji silang gen dinamakan tipe rekombinasi. Besarnya prosentasi rekombinasi  pada contoh di atas =  = 12,41 %.  Jadi tipe parentalnya  = 100% - 12,41 % = 87,59%.

Jika hasil uji silang yang jumlahnya banyak dinyatakan denhgan n, sedasng yang jumlahnya sedikit dinyatakan dengan 1, aka hassil uji silang pada dihibrid dimana gen-gen nya terangkai tak sempurna dan berada dalam keadaan sis akan memperlihatkan perbandingan n : 1 : 1 : n

2. Gen-gen terangkai tak sempurna dalam susunan trans

Misalnya tanaman  ercis berbunga merah,  serbuk  sari panjang homozigotik  ( ) dikawinkan dengan tanaman berbunga ungu homozaigotik, serbuk sari bulat  ( ) . tanaman berbunga f₁ berbunga ungu , sebuk sari panjang heterozigotik  ( ). Jika tanaman F₁ ini diujisulang, didapatkan sekumpulan tanaman F₂ yang terdiri dari (Gb. X-5 )

14 tanaman berbunga ungu, serbuk sari  panjang

178 tanaman berbunga ungu, serbuk sari bulat

160 tanaman berbunga merah, serbuk sari panjang

18 tanaman berbunga merah, serbuk sari bulat

Hasil uji silang ini pun tidak memperlihatkan perbandingan 1:1:1:1 seperti yang lazim kita peroleh pada waktu melakukan ujisilang pada dihibrid, melainkan menunjukkan perbandingan 1: n : n : 1.

Prosentase rekombinasi pada contoh ini adalah  = 8,65 %.

 

Gambar 2.5 ujisilang pada tanaman ercis dihibrid, dimana gen-gen terangkai tidak sempurna dan tersusun dalam keadaan trans. Hasil uji silang memperlihatkan perbandingan 1:n:n:1

Ringkasan

1.    Gen-gen tidak terangkai :

a.    Perkawinan dihibrid (AaBb  X AaBb), keturunan 9:3:3:1

b.    Uji silang dihibrid ( AaBb X aabb), keturunan 1:1:1:1

2.    Gen-gen terangkai sempurna :

a.    Perkawinan dihibrid, gen-gen terangkai sis   x   keturunan 3:0:0:1 atau 3:1

b.    Perkawinan dihibrid , gen-gen terangkai trans   x  keturunan 2:1:1:0 atau 2:1:1

3.    Gen- gen terangkai tak sempurna :

a.       Uji silang dihibrid , gen-gen terangkai sis   x  keturunan  n:1:1:n

b.      Uji silang dihibrid, gen-gen terangkai trans  x  keturunan 1:n:n:1

D. PINDAH SILANG

Yang dimaksud dengan pindah silang ( bahasa Inggris : “ crossing over) ialah proses penumpukan sekmen dari kromatid-kromatid bukan kakak beradik (bahasa inggris : nonsister cromatids”) dari sepasang kromosom homolog ( gambar X-6)  peristiwa pindah silang ini umum tejadi pada setiap gametogene pada kebanyakan makhluk hidup seperti tumbuh-tumbuhan, hewan dan manusia. Peristiwa Pindah silang terjadi ketika meiose 1 (akhir rofase atau permulaan metafase 1), yaitu saat kromosom telah mengganda menjadi dua kromatid.

Pada waktu kromosom-kromosom hendak memisah (yaitu pada anafase 1), kromatid –kromatid yang yang bersilang itu melekat dan putus dibagian kiasma, kemudian tiap potongan itu melekat pada kromatid sebelahnya secara timbal balik. Berhubung dengan itu  gen-gen yang terletak pada bagan yang pindah itu akan berpindah pula tempat ke kromatid sebelahnya .

Pindah silang dibedakan menjadi:

1.    Pindah silang tunggal, ialah pindah silang yang terjadi pada suatu tempat. Dengan terjadinya pindah silang itu akan terbentuk 4 macam gamet. Dua macam gamet memiliki gen-gen yang sama dengan gen-gen yang memiliki induk (paental) maka dinamakan gamet-gamet tipe parental. Dua gamet lainnya merupakan gamet-gamet baru,  yang terjadi sebagai akibat adanya pindah silang gamet-gamet ini dinamakan tipe rekombinasi. Gamet-gamet tipe parental dibentuk jauh lebih banyak dibangdngkan dengan gamet-gamet rekombinasi

Gambar 2.6 terjadinya pindah silang tunggal dan gamet-gamet yang dihasilkan .

2.    Pindah silang ganda, ialah pindah silang yang terjadi pada dua tempat jika pindah silang ganda ( dalam bahasa Inggris : “ duoble crossing over” ) berlangsung diantara dua buah gen yang terangkai maka terjadi pindah silang ganda itu tidak akan nampak dalam fenotip sebab gamet-gamet yang dibentuk hanya dari tipe parental saja atau dari tipe rekombinasi saja dan tipe rekombinasi akibat pindah silang tunggal( gambar x 7)

Beberapa faktor yang mempengaruhi pendah silang

Kemungkinan terjadi pindah silang ternyata dipengaruhi oleh beberpa faktor seperti :

1.    Temperatur

Temperatur yang melebihi atau kurang dari temperatur bisa dapat memperbesar kemungkinan terjadi pindah silang

Gambar 2.7 akibat dari berbagai macam pindah silang ganda antara gen Adan B diperhatikan macam-macamnya gamet, maka terjadinya pindah silang ganda tidak Nampak.

Gambar 2.8 pindah silang ganda yang terjadi pada 3 buah gen yang terangkai, yaitu gen A,B, dan C

2. Umur. Makin tua suatu individu, makin kurang mengalami pindah silang.

3. Zat kimia tertentu dapat memperbesar kemungkinan pindah silanh.

4. Penyinaran dengan sinar-X dapat memperbesar kemungkinan pindah silang.

5. Jarak antara gen-gen yang terangkai. Makin jauh letak satu gen dengan gen lainnya, makin besar kemungkinan terjadinya pindah silang.

6. Jenis kelamin. Pada umumnya pindah silang dijumpai pada makhluk betina maupun jantan. Namun demikian ada perkecualian, yaitu pada ulat sutera (Bombix mori) yang betina tidak pernah terjadi pindah silang, demikian pula pada lalat drosophila yang jantan. Yang terakhir dibuktikan oleh T.H. Morgan dan C.B. Bridges sebagai berikut:

+ = gen dominan untuk mata merah (normal)

p = gen resesif untuk mata ungu (jenis mutan)

+ = gen dominan untuk sayap panjang (normal)

v =gen resesif untuk sayap kisut (gen mutan)

Gen-gen tersebut terangkai pada autosom. Symbol + merupakan pengganti dari huruf besar.

Waktu lalat jantan mata merah sayap noral homozigotik dikawinkan dengan lalat betina mata ungu sayap kisut, didapatkan lalat-lalat F₁ yang semuanya normal (mata merah sayap normal). Kemudian dilakukan dua macam uji silang (testcross) pada lalat F1 dihibrid ini, yaitu:

1.   Lalat F1 betina dikawinkan dengan lalat jantan yang dbel resesif (mata ungu sayap kisut). Uji silang ini menghasilkan lalat-lalat F2 sebagai berikut:

389 lalat bermata merah, sayap normal

16   lalat bermata merah, sayap kisut

22   lalat bermata ungu, sayap normal

353 lalat bermata ungu, sayap kisut

2.   Lalat F1 jantan dikawinkan dengan lalat betina yang dobel resesif (mata ungu sayap kisut). Uji silang ini ternyata hanya menghasilkan dua macam lalat F2 yaitu:

74 lalat bermata merah, sayap normal

72 lalat bermata ungu, sayap kisut

Perbedaan pada keturunan F2 dari kedua macam ujisilang tadi menunjukkan bahwa pada alat betina terjad pindah silang, sehingga didapatkan perbandingan n:1:1:n (sebab gen-gen pada dihibrid terangkai pada susunan sis, yaitu ), sedangkan pada lalat jantan tidak terjadi pindah silang.

Gambar : 2.9 percobaan Morgan dan Bridges pada lalat Drosophila, yang membuktikan tidak adanya pindah silang pada lalat jantan. Jika pada ujisilang digunakan lalat dihibrid yang jantan, hanya dihasilkan 2 macam kelas fenotip saja yang mirip lalat-lalat tipe parental. Jika digunakan lalat dihibrid yang betina, dihasilkan lalat-lalat parental dan tipe rekombinasi.

E. Nilai (persentase) pindah silang

Telah diketahui dengan adanya peristiwa pindah silang dalam keturunan dibedakan tipe parental (tipe orangtua) dan tipe rekombinasi (tipe kombinasi baru). Adapun yang dimaksud dengan nilai pindah silang (nps) ialah angka yang menunjukkan besarnya persentase kombinasi baru yang dihasilkan akibat terjadinya pindah silang.

Nps =

Nps pada contoh di muka =

Ini berarti bahwa kekuatan pindah silang antara gen-gen yang terangkai itu adalah 4,90%. Tipe parental banyaknya 100% - 4,90% = 95,10%.

            Tentunya nilai pindah tidak akan melebihi 50%, biasanya bahkan kurang dari 50%, karena:

a)  Hanya dua dari empat kromatid saja ikut mengambil bagian pada peristiwa pidah silang

b)  Pindah slang ganda akan mengurangi banyaknya tipe rekomendasi yang dihasilkan.

BAB III

KESIMPULAN

A. Kesimpulan

1.    Berangkai adalah suatu peristiwa terdapatnya dua atau lebih gen dalam sebuah kromosom, Berangkai ada 2 macam yaitu berangkai sempurna dan berangkai tidak sempurna. Berangkai sempurna terjadi apabila tidak ada pindah antara gen-gen pada satu kromom dalam satu kromosom. Dua gen dikatakan saling terangkai apabila kedua gen tersebut terletak didalam satu kromosom dan dalam proses pembelahan meiosis. Kedua gen tersebut tidak sepenuhnya terpisah secara bebas mengikuti hokum mendel. Hal ini disebabkan Karena kedua gen tersebut menunjukan tendensi saling menempel satu sama lain. Tergantung dari lokasinya, dapat dibedakan atas

a. Gen terangkai pada autosom

b. Gen terangkai pada kromosom sex

2.    Pindah silang dibedakan menjadi dua, yaitu pindah silang tunggal dimana pindah silang terjadi pada satu tempat dan pindah silang ganda dimana pindah silang terjadi didua tempat atau lebih. Dari hasil pindah silang akan terbentuk 4 gamet dengan tipe parental dana tau rekombinasi Gen terangkai (linkage)

DAFTAR PUSTAKA

Suryo.2013.Genetika untuk Strata 1.Yogyakarta:Gadjah mada university pres s.