Pola Pewarisan Sifat pada Hukum Mendel

Mengenal Hukum Mendel tentang Pewarisan Sifat pada Makhluk Hidup

Pernah nggak sih kamu mendengarkan komentar teman atau kerabat dekatmu mengenai kemiripan fisik atau sifat dengan anggota keluargamu yang lain? Contohnya kayak gini nih. 

“Sifat kamu mirip sekali dengan ayahmu”,

“Wah, matanya berwarna coklat, persis seperti ibunya”, 

“Rambut keritingmu sama persis ya dengan kakakmu”, dan lain sebagainya. 

Nah, persamaan dan perbedaan sifat maupun fisik dari orangtua atau induk ke anak atau keturunan, dapat terjadi karena faktor genetika. Wah, apa itu genetika? Genetika adalah ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat. 

Pada artikel sebelumnya, kita udah belajar mengenai konsep pewarisan sifat pada makhluk hidup. Kita tau kalo gen dan kromosom itu berperan penting dalam proses pewarisan sifat.

Kalo di artikel ini, kita fokus ngebahas hukum pewarisan sifat, atau yang biasa dikenal dengan Hukum Mendel. Wah, seperti apa itu, ya? Langsung aja yuk kita simak penjelasan lengkapnya berikut ini!   

Sebelumnya, manusia nggak begitu kenal dengan pasti dan benar tentang konsep pewarisan sifat. Sampai akhirnya, muncul nih seorang biarawan dan ahli botani asal Austria, bernama Gregor Johann Mendel. 

 

Ia membawa pencerahan tentang hereditas atau pewarisan sifat melalui pembuktian prinsip dasar genetika. Nah, pembuktian itu didasari lewat percobaan yang telah dilakukan. Lalu, dari hasil percobaan itu, ia rumuskan menjadi hukum pewarisan sifat, yang dikenal sampai saat ini dengan Hukum Mendel.

Terus, apa sih percobaan yang Mendel lakukan?

Jadi gini, sekitar abad ke-19 Mendel melakukan percobaannya dengan melakukan hibridisasi/persilangan menggunakan kacang polong atau ercis (Pisum Sativum). Mendel sengaja memilih beberapa kacang ercis dengan karakteristik berbeda. Ia juga melakukan percobaannya bertahun-tahun, untuk  memperoleh hasil yang akurat. 

Tapi, kenapa ya Mendel memilih kacang ercis sebagai objek percobaan? Nah, dibalik itu semua ada alasannya guys, di antaranya:

• kacang ercis memiliki siklus hidup yang cepat,
• memiliki ciri-ciri yang mudah dibedakan atau sifatnya kontras,
• mudah dilakukan penyerbukan silang,
• dapat melakukan penyerbukan sendiri, dan
• menghasilkan keturunan yang banyak.

Akhirnya, sekitar tahun 1866, Mendel melaporkan hasil percobaannya. Semua hasilnya ia tulis di dalam jurnal yang berjudul Natural Science Society of Brunn. Ternyata, kunci dalam percobaannya yang terkenal sampai sekarang ini adalah melakukan 2 jenis persilangan untuk bisa menentukan hukum pewarisan sifat, yaitu persilangan monohibrid dan persilangan dihibrid. 

Persilangan monohibrid itu ada kaitannya dengan Hukum I Mendel, sedangkan persilangan dihibrid berkaitan dengan Hukum II Mendel. Oleh karena itu, saat ini kita mengenal dua macam Hukum Mendel. 

Ohya, sebelum kita bahas lebih lanjut mengenai Hukum I Mendel dan Hukum II Mendel, kamu harus tau dulu nih beberapa istilah di hukum pewarisan sifat. Istilah ini yang nantinya banyak digunakan dalam konsep pembahasan atau soal-soal. Jadi, supaya kamu mengerti, wajib dihafalkan, ya!

 

Hukum I Mendel (Segregasi Bebas)

Hukum I Mendel disebut juga dengan hukum segregasi bebas. Ini karena pada hukum ini, gen di dalam alel mengalami pemisahan (segregasi) secara bebas saat pembentukan gamet. 

 

Hukum I Mendel ini bisa dibuktikan lewat persilangan monohibrid. Apa sih persilangan monohibrid itu? Oke, dari namanya aja “monohibrid”, mono artinya satu, jadi persilangan monohibrid adalah persilangan dua individu, tapi dengan satu sifat beda. Sifat yang dimaksud seperti warna bunga yang disilangkan, bentuk biji, tinggi tanaman, dan lainnya. 

Misalnya gini, kamu ingin menyilangkan dua bunga mawar sejenis, cuma warnanya aja yang beda. Mawar satu berwarna merah dan satunya lagi berwarna putih. Nah, karena dua mawar yang kamu silangkan itu cuma memiliki satu sifat beda, yaitu warnanya, maka itu disebut persilangan monohibrid.

Supaya lebih kebayang, kita ambil contoh dari percobaan Mendel tentang persilangan tanaman ercis bunga ungu dan putih ya. Jadi, awalnya ia memotong serbuk sari dari ercis bunga ungu dan menyisakan putiknya. Sebaliknya, pada ercis bunga putih, yang dipotong putiknya aja. Nah, ercis bunga ungu dan ercis bunga putih yang disilangkan ini disebut induk atau parental 1 (P1) ya. 

Ternyata, hasil dari persilangan tersebut menghasilkan keturunan pertama atau filial 1 (F1) berwarna ungu semua. Kemudian, Mendel membiarkan F1 melakukan penyerbukan sendiri, sehingga F1 ini jadi parental 2 (P2). Nah, keturunan yang didapat ternyata berbeda guys, karena yang ia peroleh ercis bunga ungu dan ercis bunga putih. Hasil keturunan tadi disebut sebagai filial 2 atau F2 ya. Karena ercis bunga ungu tiga kali lebih banyak dibanding ercis bunga putih maka rasionya 3:1. 

Kalo aku gambarin jadi kayak gini ya!

 

Hukum II Mendel (Asortasi Bebas)

Hukum II Mendel disebut juga dengan hukum asortasi bebas. Hal ini disebabkan karena gen di dalam gamet mengalami penggabungan (asortasi) secara bebas saat pembentukan individu baru. 

 

Nah asortasi itu artinya berpasangan. Hukum II Mendel bisa diamati pada persilangan dihibrid ya. Persilangan dihibrid adalah persilangan dengan 2 sifat beda. Tujuannya, supaya bisa tau nih pewarisan 2 sifat beda ini selalu menghasilkan sifat anakan yang sama kayak induknya atau tidak. 

Maksudnya kayak gini, kamu mau menyilangkan dua kacang ercis. Kacang ercis pertama bentuk bijinya bulat dan berwarna hijau. Sedangkan, kacang ercis kedua bentuk bijinya kisut dan warna nya kuning. Karena, ada dua sifat beda disini yaitu bentuk biji dan warna biji, maka disebutnya persilangan dihibrid.

Oke, sekarang kita bahas nih percobaan mendel dengan dua sifat beda. Jadi, ia menyilangkan biji bulat kuning dengan biji kisut hijau. Biji bulat kuning dan biji kisut hijau ini disebut parental 1 (P1). Ia mengamati bahwa semua keturunan pertamanya (F1) menghasilkan biji bulat warna kuning. Artinya, sifat yang dominan dari 2 biji induk tersebut adalah biji bulat kuning.

Terus, Mendel melakukan penyerbukan sendiri pada keturunan F1. Jadi, untuk parental 2 (P2) semuanya merupakan hasil F1 yaitu biji bulat kuning. Ternyata F2 yang didapatkan bervariasi, ia memperoleh 4 sifat yang berbeda. Yaitu biji kisut kuning, biji bulat kuning, biji kisut hijau, dan biji bulat hijau, dengan rasio 9:3:3:1. Jadi, gitu ya guys maksud dari Hukum I Mendel dan Hukum II Mendel. 

 

Nah, sampai disini kamu udah belajar tentang hukum pewarisan sifat termasuk konsep dasar dari persilangan monohibrid dan dihibrid. Gimana nih, dengan percobaan yang udah dijelasin dengan singkat ini, jadi lebih kebayang kan?

Referensi:

Gregor Mendel. [Daring]. Tautan: https://www.britannica.com/biography/Gregor-Mendel (diakses pada tanggal 9 September 2021).

Johann Gregor Mendel Father of Genetics. [Daring]. Tautan: http://www.dnaftb.org/1/bio.html (diakses pada tanggal 9 September 2021). 

Siti Zubaidah, dkk. (2018). Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas IX Semester 1. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Read More

Pembelahan Sel : Mitosis dan Miosis

Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi

Setelah mempelajari modul ini diharapkan peserta didik memiliki kompetensi dasar sebagai berikut :

    3.4 Menganalisis proses pembelahan sel sebagai dasar penurunan sifat dari induk kepada               keturunannya.

    4.4 Menyajikan hasil pengamatan pembelahan sel pada sel hewan maupun tumbuhan.

Untuk mengetahui apakah kalian sudah mencapai kompetensi yang diharapkan dari modul ini atau belum, maka kalian harus dapat :

1. Membedakan pembelahan amitosis, mitosis, dan meiosis

2. Menjelaskan tahapan pembelahan mitosis

3. Menjelaskan tahapan meiosis

4. Membedakan pembelahan mitosis dan meiosis.

Materi 1: Pembelahan Mitosis

Pernahkah kamu mengamati persamaan ciri atau sifat antara kamu dengan orang tuamu? Entah itu bentuk mata, hidung, rambut, atau warna kulit. Kalau kamu perhatikan, setidaknya ada satu ciri atau sifat yang sama, loh. Kenapa bisa begitu?

Setiap anak atau individu pasti memiliki ciri atau sifat yang mirip, bahkan sama dengan orang tuanya. Hal ini karena adanya ciri-ciri atau sifat-sifat yang diwariskan dari orang tua kepada anak-anaknya. Nah, pewarisan sifat dari orang tua kepada keturunannya ini disebut dengan istilah hereditas.  

Proses pewarisan sifat tidak terlepas dari peran dua macam peristiwa pembelahan sel, yaitu mitosis dan meiosis. Sel-sel anak hasil pembelahan mitosis dan meiosis akan mempunyai DNA yang di dalamnya terdapat materi genetik dari sel induk, bisa sama persis atau gabungan dari kedua sifat sel induknya.

Nah, kali ini, kita akan bahas lebih dulu mengenai pembelahan mitosis beserta tahapannya. 

Mitosis adalah peristiwa pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak dengan jumlah kromosom yang sama seperti sel induknya. Pembelahan mitosis hanya terjadi pada sel eukariotik, sedangkan sel prokariotik tidak dapat melakukannya. Kenapa? Alasannya karena sel prokariotik tidak memiliki nukleus (inti sel), membran inti sel, dan mitokondria, sedangkan mitosis memerlukan organel-organel tersebut. 

Proses pembelahan mitosis terjadi di semua sel-sel tubuh (somatis), kecuali sel-sel kelamin (gamet). Pada tumbuhan, pembelahan mitosis terjadi di jaringan meristem, seperti ujung akar dan ujung tunas batang. Pembelahan mitosis berfungsi untuk pertumbuhan sel tubuh, mengganti sel-sel tubuh yang rusak (regenerasi), dan mempertahankan jumlah kromosom.  

Terdapat empat fase (tahap) pembelahan mitosis, di antaranya profase, metafase, anafase, dan telofase. Tapi, sebelum keempat fase ini dimulai, ada yang namanya fase pendahuluan atau interfase. Interfase ini juga sering disebut dengan persiapan pembelahan. Nah, supaya kamu semakin paham, langsung aja yuk kita simak pembahasannya berikut ini!

Interfase

Pada interfase, terjadi proses persiapan dan penimbunan energi oleh sel untuk melakukan pembelahan. Kamu tahu nggak nih, proses ini memerlukan waktu yang sangat lama dibanding fase lainnya, loh. Selama interfase, inti sel (nukleus) dan anak inti sel (nukleolus) tampak terlihat jelas. Namun, kromosom pada sel tidak terlihat karena masih dalam bentuk kromatin, yaitu benang-benang halus yang tersusun atas molekul DNA, RNA, dan protein.

Di bagian luar inti sel terdapat sentrosom, yaitu organel sel yang berfungsi untuk mempertahankan jumlah kromosom antara sel induk dan sel anak agar tetap sama selama pembelahan sel. Nah, kalau pada sel hewan, setiap sentrosom akan mengandung sepasang sentriol yang berbentuk seperti badan silindris kecil.

Tahap interfase terbagi menjadi tiga, yaitu fase G1 (gap pertama), fase S (sintesis), dan fase G2 (gap kedua).  

• Fase G1 disebut juga dengan fase pertumbuhan dan perkembangan sel. Hal ini ditandai dengan berkembangnya sitoplasma (cairan sel), organel sel, serta sintesis bahan-bahan yang akan digunakan untuk fase berikutnya, yaitu fase S. 
• Pada fase S, terjadi replikasi atau duplikasi DNA sebagai materi genetik yang akan diturunkan kepada sel anak, sehingga nantinya akan dihasilkan dua salinan DNA.    
• Fase terakhir, yaitu fase G2, replikasi DNA telah selesai. Terjadi peningkatan sintesis protein sebagai tahap akhir persiapan sel untuk melakukan pembelahan.  

Profase

Selanjutnya, kita masuk ke tahap awal pembelahan sel, yaitu tahap profase. Pada awal profase, sentrosom mengalami replikasi, sehingga menghasilkan dua sentrosom. Kemudian, setiap sentrosom akan bergerak ke kutub-kutub inti sel yang letaknya berlawanan. 

Di saat yang bersamaan, mikrotubulus mulai terlihat di antara dua sentrosom. Mikrotubulus ini merupakan serat protein panjang yang memanjang dari sentriol ke segala arah. Lama-kelamaan, mikrotubulus akan membentuk seperti gulungan benang yang bisa kita sebut dengan benang-benang spindel.  

Di tahap ini juga, benang-benang kromatin mulai mengalami penebalan yang kemudian membentuk kromosom. Nah, kromosom ini terdiri dari dua kromatid identik yang terikat pada sentromer (kepala kromosom). Setiap sentromer memiliki dua kinetokor yang merupakan formasi protein dan menjadi tempat melekatnya benang-benang spindel nantinya.  

Di akhir tahap profase, nukleus dan membran inti sel mulai menghilang. Selain itu, sentrosom telah sampai di kutubnya masing-masing. Benang-benang spindel pun akan membentang dari kutub satu ke kutub yang lain. Benang spindel ini nantinya akan berperan untuk menarik kromosom ke bagian tengah inti sel di tahap selanjutnya.   

Metafase

Pada tahap ini, nukleus dan membran inti sel sudah tidak terlihat. Masing-masing kinetokor pada sentromer dihubungkan ke satu sentrosom oleh benang-benang spindel. Kemudian, pasangan kromatid bergerak ke bagian tengah inti sel (bidang ekuator) dan membentuk lempeng metafase.  

Posisi kromosom yang terletak pada bagian tengah inti sel ini membuat jumlah kromosom dapat dihitung dengan tepat dan bentuk kromosom juga dapat diamati dengan jelas.

 

Anafase

Tahap anafase ditandai dengan pemisahan kromatid dari bagian sentromer yang kemudian membentuk kromosom baru. Masing-masing kromosom ditarik oleh benang-benang spindel menuju kutub yang berlawanan. Jumlah kromosom yang menuju ke kutub yang satu akan sama dengan jumlah kromosom yang menuju ke kutub lainnya.

Nah, pada tahap akhir anafase, kromosom hampir sampai ke kutubnya masing-masing. Selain itu, sitokinesis juga mulai terjadi. Apa itu sitokinesis? Sitokinesis merupakan fase pembelahan atau pemisahan sitoplasma, organel, dan membran selular. Pembelahan ini dimulai dari pinggir sel (membran sel) menuju ke bagian tengah sel, sehingga akan menghasilkan dua sel yang disebut sel anak.  

 

Telofase

Selanjutnya, kita sudah masuk ke tahap akhir pembelahan mitosis, nih, yaitu tahap telofase. Pada tahap ini, kromosom telah sampai di kutubnya masing-masing. Benang-benang spindel mulai menghilang dan membran inti sel juga mulai terbentuk di antara dua kelompok kromosom yang terpisah. Kromosom semakin lama akan menipis dan berubah menjadi benang-benang kromatin kembali.  

Kemudian, sitokinesis telah selesai. Sel telah membelah dan menghasilkan dua sel anak dengan kromosom diploid (2n). Nah, kalau kita lihat proses pembelahan mitosis ini secara keseluruhan, maka akan seperti ini, nih.

Materi 2: Pembelahan Miosis

Meiosis disebut juga sebagai pembelahan reduksi, karena menghasilkan keturunan dengan jumlah kromosom separuh dari kromosom induk. Meiosis ini banyak prosesnya, lho! Wah, proses apa saja, tuh? Prosesnya pembelahan meiosisnya sendiri terdiri dari meiosis I dan II, dengan hasil akhir 4 sel. Tahapan proses meiosis ini terdiri dari profase 1, metafase 1, anafase 1, telofase 1, lalu profase 2, metafase 2, anafase 2, dan telofase 2. Banyak, nggak? Banyaak kan ya. Oh iya, sebelum pembelahan meiosis ini berlangsung, ada yang namanya persiapan pembelahan atau interfase. Sekarang yuk belajar lebih lanjut tentang tahapan meiosis! 

Profase 1 ini terdiri dari 5 fase yang berbeda-beda. Fase yang pertama disebut dengan leptoten. Pada fase leptoten, kromatin berubah menjadi kromosom. Kromosom tersebut terdiri dari 2 kromatid. Setelah fase leptoten ini selesai, fase selanjutnya, yait fase zigoten, dimulai. Pada fase zigoten, kromosom tersebut kemudian saling berpasangan dengan homolognya. Homolog tersebut disebut sinapsis.

Fase selanjutnya disebut dengan pakiten. Di fase pakiten, ada duplikasi kromosom. Fase pakiten juga membentuk kromosom tetrad.  Setelah fase pakiten, ada yang namanya fase diploten. Di fase diploten ini terjadi pindah silang pada kiasma. Setelah proses pindah silang ini terjadi, fase selanjutnya, yaitu fase diakinesis, terjadi. Pada fase diakinesis ini membran inti menghilang. Dengan berakhirnya fase diakinesis, maka profase 1 selesai. 

Proses setelah profase 1 disebut dengan metafase 1. Pada metafase 1, kromosom homolog mulai tersusun rapi di bagian ekuator. Di dalam metafase 1, kromosom tersusun di atas lempeng metafase. Selain itu, serat spindle menempel pada dua sentromer di masing-masing kromosom homolog. 

Proses selanjutnya bernama anafase 1. Pada anafase 1, kromosom homolog akan bergerak menuju kutub yang berlawanan akibat tarikan dari benang gelendong. Selain itu, juga akan terjadi reduksi kromosom. 

Proses selanjutnya setelah anafase 1 adalah telofase 1. Pada telofase 1, membran inti mulai terbentuk kembali dan terjadi yang disebut dengan sitokinesis. Sitokinesis merupakan kondisi ketika sitoplasma dari satu eukariotik sel membelah menjadi dua sel anak. Oh iya, pada telofase 1, selnya membelah 2 dengan kromosom haploid (n). Ingat ya, haploid. 

Nah, kalian memperhatikan nggak, sih kalau setiap fase ini ada tahap pertama dan tahap kedua? Misalnya telofase 1 dan telofase 2. Hal itu dikarenakan ada yang namanya interkinesis, yang menandai batas akhir tahap pertama dan batas awal tahap kedua. Sekarang kamu bisa menebak nggak, apa proses selanjutnya setelah telofase 1? Yap! Profase 2.

Pada tahap profase 2 ini, sentrosom membelah menjadi 2 sentriol yang akan bergerak ke kutub sel yang berlawanan. Kemudian, kromosom akan mulai memendek dan menebal serta membran inti sel mulai menghilang. Akan tetapi, pada tahap ini pula mulai terbentuk benang-benang spindel. Benang-benang spindel ini adalah bagian kromosom yang berfungsi menggerakan kromosom pada saat sel mulai membelah. 

Di fase metafase 2 ini, kromosom mulai tersusun rapi pada bidang ekuator. Mulai tersusun benang-benang spindel yang salah satu ujungnya melekat pada sentromer, sedangkan ujung lainnya melekat pada kutub pembelahan yang arahnya berlawanan. 

Proses selanjutnya bernama anafase 2. Pada fase anafase 2, terjadi pemisahan kromatid dengan cara ditarik menuju kutub yang berlawanan. Kemudian, kromatid yang sudah dipisah ini resmi disebut sebagai kromosom.

Wah, sekarang kita sudah sampai di fase terakhir nih. Fase terakhir ini namanya telofase 2. Pada telofase 2, benang-benang spindel menghilang dan membran inti mulai terlihat. Pada fase ini juga terjadi proses yang namanya sitokinesis atau pembelahan sitoplasma. Karena sudah tahap akhir, pasti ada hasilnya, dong? Hasilnya adalah 4 sel anak.

Referensi: 

Irnaningtyas. (2018). Biologi untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Blog Ruang Guru

Read More