INTERAKSI GEN
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah Hukum Mendel II menyatakan adanya pengelompokkan gen secara bebas. Seperti telah diketahui, persilangan antara dua individu dengan satu sifat beda ( monohibrid) akan menghasilkan rasio genotipe 1:2:1 dan rasio fenotipe 3:1. Sementara itu, persilangan dengan dua sifat beda ( dihibrid) menghasilkan rasio fenotipe 9:3:3:1, hanya berlaku apabila kedua pasang gen yang mewarisi kedua pasang sifat tersebut masing-masing terletak pada 2 kromosom yang berlainan, dan masing-masing mengekspresikan sifatnya sendiri. Beberapa cara penurunan tak mengikuti hukum ini, mengingat bahwa pengawasan suatu sifat kadang– kadang tidak dilakukan oleh suatu pasang gen saja, tetapi oleh dua pasang atau lebih gen yang mengadakan interaksi ( kerjasama ). Dan hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Pada 1906, W.Batenson dan R.C Punnet menemukan bahwa pada persilangan F2 dihasilkan rasio fenotipe 14 : 1 : 1 : 3. Mereka menyilangkan kacang kapri berbunga ungu yang serbuk sarinya lonjong dengan kacang kapri berbunga mearah yang serbuk sarinya bundar. Rasio fenotipe dari keturunan ini menyimpang dari hukum mendel yang seharusnya pada keturunan kedua (F2), perbandingan fenotipenya 9 : 3 : 3 : 1. Pada 1910, seorang sarjana Amerika yang bernama T.H Morgan dapat memecahkan misteri tersebut.Morgan menemukan bahwa kromosom mengandung banyak gen dan mekanisme pewarisannya menyimpang dari hukum Mendel. Hingga saat ini, telah diketahui bahwa lalat
buah memiliki kira–kira 5000 gen,padahal lalat buah hanya memiliki 4 pasang kromosom saja. Sepasang di antaranya memiliki ukuran kecil sekali, menyerupai dua buah titik. Jadi, dalam sebuah kromosom tidak terdapat sebuah gen saja melainkan puluhan,bahkan ratusan gen. Pada umumnya gen memiliki pekerjaan sendiri–sendiri untuk menumbuhkan karakter, tetapi ada beberapa genyang berinteraksi atau menumbuhkan karakter. Gen tersebut mungkin terdapat pada kromosom yang sama atau pada kromosom yang berbeda. Interaksi antar gen akan menimbulkan perbandingan fenotipe keturunan yang menyimpang dari hukum Mendel, keadaan ini disebut penyimpangan hukum Mendel. Menurut mendel, perbandingan fenotipe F2 pada persilangan dihibrid adalah 9 : 3 : 3 : 1. Apabila terjadi penyimpangan hukum Mendel, perbandingan fenotipe dapat menjadi 9 : 3 : 4, 9 : 7 atau 12 : 3 : 1. Perbandingan tersebut merupakan modifikasi dari 9 : 3 : 3 :1
B. Rumusan Masalah Adapun tujuan masalah dalam pembuatan makalah ini adalah: 1. Apakah pengertian interaksi gen-gen? 2. Apakah yang dimaksud dengan epistasis dominan dan epistasis resesif? 3. Apakah yang dimaksud dengan epistasis dominan dan epistasis resesif? 4. Apakah yang dimaksud dengan gen resesif rangkap dan gen dominan rangkap? 5. Apakah yang dimaksud dengan gen-gen rangkap yang mempunyai pengaruh komulatif serta atavisme?
C. Tujuan Adapun tujuan dalam pembuatan makalah ini adalah:
1. Mengetahui pengertian interaksi gen-gen. 2. Mengetahui epistasis dominan dan epistasis resesif? 3. Mengetahui epistasis dominan dan epistasis resesif? 4. Mengetahui gen resesif rangkap dan gen dominan rangkap? 5. Mengetahui gen-gen rangkap yang mempunyai pengaruh komulatif serta atavisme?
BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian Interaksi Gen-Gen
Interaksi gen adalah penyimpangan semu terhadap hukum Mendel yang tidak melibatkan modifikasi nisbah fenotipe, tetapi menimbulkan fenotipe-fenotipe yang merupakan hasil kerja sama atau interaksi dua pasang gen nonalelik. Selain terjadi interaksi antar alel, interaksi juga dapat terjadi secara genetik. Selain mengalami berbagai modifikasi rasio fenotipe karena adanya peristiwa aksi gen tertentu, terdapat pula penyimpangan semu terhadap hukum Mendel yang tidak melibatkan modifikasi rasio fenotipe, tetapi menimbulkan fenotipe-fenotipe yang merupakan hasil kerja sama atau interaksi dua pasang gen nonalelik. Peristiwa semacam ini dinamakan interaksi gen menurut (Suryo: 2001). Peristiwa interaksi gen pertama kali dilaporkan oleh W. Bateson dan R.C. Punnet setelah mereka mengamati pola pewarisan bentuk jengger ayam. Menurut William D. Stansfield (1991 : 56) fenotipe adalah hasil produk gen yang dibawa untuk diekspresikan ke dalam lingkungan tertentu. Lingkungan ini tidak hanya meliputi berbagai faktor eksternal seperti: temperatur dan banyaknya suatu kualitas cahaya. Sedangkan faktor internalnya meliputi: Hormon dan enzim. Gen merinci struktur protein. Semua enzim yang diketahui adalah protein. Enzim melakukan fungsi katalis, yang menyebabkanpemecahan atau penggabungan berbagai molekul. Semua reaksi kimiawi yang terjadi di dalam sel merupakan persoalan metabolisma. Reaksi – reaksi ini merupakan reaksi pengubahan bertahap satu substansi menjadi substansi lain, setiap langkah (tahap) diperantarai oleh suatu enzim spesifik. Semua langkah yang mengubah substansi pendahulu (precursor) menjadi produk akhir menyusun suatu jalur biosintesis.Interaksi gen terjadi bila dua atau lebih gen mengekspresikan protein enzim yang mengkatalis langkah – langkah dalam suatu jalur bersama.
B. Epistasis Dominan dan Epistasis Resesif
Interaksi beberapa gen, gen yang bersifat menutup disebut (epistasis) dan gen yang bersifat tertutupi (hipostasis). Epistasis-hipostasis pertama kali ditemukan oleh (Nelson dan Ehle). Interaksi gen bisa berupa gen-gen dominan (epistasis dominan), dan jika interaksi terjadi antar gen-gen resesif (epistasis resesif)
Gambar 1. Prinsip Epistasis Hipotasis Sumber: Sumber gambar : biologigonz.blogspot.com
1. Epistasis Dominan Epistasis dominan : gen dengan alel dominan yang menutupi kerja gen lain. Pada peristiwa epistasis dominan terjadi penutupan ekspresi gen oleh suatu gen dominan yang bukan alelnya. Nisbah fenotipe pada generasi F2 dengan adanya epistasis dominan adalah 12 : 3 : 1. Peristiwa epistasis dominan dapat dilihat misalnya pada pewarisan warna buah waluh besar (Cucurbita pepo). Dalam hal ini terdapat gen Y yang menyebabkan buah berwarna kuning dan alelnya y yang menyebabkan buah berwarna hijau. Selain itu, ada gen W yang menghalangi pigmentasi dan w yang tidak menghalangi pigmentasi. Persilangan antara waluh putih (WWYY) dan waluh hijau (wwyy) menghasilkan nisbah fenotipe generasi F2 sebagai berikut. P : WWYY putih F1 :
x
wwyy hijau
WwYy putih
F2 : 9 W-Y- putih 3 W-yy putih 12 : 3 : 1
putih : kuning : hijau
3 wwY- kuning 1 wwyy hijau Gambar 2. Diagram persilangan epistasis dominan 2. Epistasis Resesif Epistasis resesif : gen dengan alel homozigot resesif yang mempengaruhi gen lain. Peristiwa epistasis resesif terjadi apabila suatu gen resesif menutupi ekspresi gen lain yang bukan alelnya. Akibat peristiwa ini, pada generasi F2 akan diperoleh nisbah fenotipe 9 : 3 : 4. Contoh epistasis resesif dapat dilihat pada pewarisan warna bulu mencit (Mus musculus). Ada dua pasang gen nonalelik yang mengatur warna bulu pada mencit, yaitu gen A menyebabkan bulu berwarna kelabu, gen a menyebabkan bulu berwarna hitam, gen C menyebabkan pigmentasi normal, dan gen c menyebabkan tidak ada pigmentasi. Persilangan antara mencit berbulu kelabu (AACC) dan albino (aacc) dapat digambarkan seperti pada diagram berikut ini. P : AACC x aacc kelabu albino F1 : AaCc kelabu
3 3
F2 : 9 A-C- kelabu A-cc albino kelabu : hitam : albino aaC- hitam 9 : 3 : 4 1 aacc albino Gambar 3. Diagram persilangan epistasis resesif
C. Gen Resesif Rangkap dan Gen Dominan Rangkap
1. Gen Resesif Rangkap Komplementer / epistasis resesif rangkap : interkasi beberapa gen yang slaing melengkapi. Apabila gen resesif dari suatu pasangan gen, katakanlah gen I, epistatis terhadap pasangan gen lain, katakanlah gen II, yang bukan alelnya, sementara gen resesif dari pasangan gen II ini juga epistatis terhadap pasangan gen I, maka epistasis yang terjadi dinamakan epistasis resesif ganda. Epistasis ini menghasilkan nisbah fenotipe 9 : 7 pada generasi F2. Sebagai contoh peristiwa epistasis resesif ganda dapat dikemukakan pewarisan kandungan HCN pada tanaman Trifolium repens. Terbentuknya HCN pada tanaman ini dapat dilukiskan secara skema sebagai berikut. gen L
gen H Bahan dasar enzim L
glukosida
sianogenik enzim H HCN Gen L menyebabkan terbentuknya enzim L yang mengatalisis perubahan bahan dasar menjadi bahan antara berupa glukosida sianogenik. Alelnya, l, menghalangi pembentukan enzim L. Gen H menyebabkan terbentuknya enzim H yang mengatalisis perubahan glukosida sianogenik menjadi HCN, sedangkan gen h menghalangi pembentukan enzim H. Dengan demikian, l epistatis terhadap H dan h, sementara h epistatis terhadap L dan l. Persilangan dua tanaman dengan kandungan HCN sama-sama rendah tetapi genotipenya berbeda (LLhh dengan llHH) dapat digambarkan sebagai berikut. P: LLhh x llHH HCN rendah HCN rendah F1 : LlHh HCN tinggi
F2 : 9 L-H- HCN tinggi 3 L-hh HCN rendah
HCN tinggi : HCN rendah
3 llH- HCN rendah 9 : 7 1 llhh HCN rendah Gambar 4. Diagram persilangan epistasis resesif ganda
2. Gen Dominan Rangkap Epistasis dominan rangkap : peristiwa dua gen dominan atau lebih yang bekerja untuk munculnya satu fenotip tunggal. Apabila gen dominan dari pasangan gen I epistatis terhadap pasangan gen II yang bukan alelnya, sementara gen dominan dari pasangan gen II ini juga epistatis terhadap pasangan gen I, maka epistasis yang terjadi dinamakan epistasis dominan ganda. Epistasis ini menghasilkan nisbah fenotipe 15 : 1 pada generasi F2. Contoh peristiwa epistasis dominan ganda dapat dilihat pada pewarisan bentuk buah Capsella. Ada dua macam bentuk buah Capsella, yaitu segitiga dan oval. Bentuk segitiga disebabkan oleh gen dominan C dan D, sedang bentuk oval disebabkan oleh gen resesif c dan d. Dalam hal ini C dominan terhadap D dan d, sedangkan D dominan terhadap C dan c.
P:
CCDD
F1 :
x ccdd segitiga CcDd segitiga
oval
F2 : 9 C-D- segitiga 3 C-dd segitiga segitiga : oval = 15 : 1 3 ccDsegitiga 1 ccdd oval Gambar 5. Diagram persilangan epistasis dominan ganda
D. Gen-gen Rangkap Yang Mempunyai Pengaruh Komulatif Atavisme : Interaksi gen dapat menyebabkan tersembunyi sifat keturunan untuk beberapa generasi. Atavisme adalah interaksi dari beberapa gen yang menyebabkan munculnya suatu sifat yang berbeda Atavisme
dengan pertama
karakter
kali
ditemukan
oleh
Bateson
induknya dan
Punnet.
ada 4 macam bentuk pial/jengger ayam yaitu: Interaksi antar gen-gen yang menentukan bentuk dari pial (jengger ayam). Hasil temuan: karakter pial/jengger ayam tidak hanya diatur oleh satu gen, tetapi oleh dua gen yang berinteraksi. Pada Cucurbita pepo dikenal tiga macam bentuk buah, yaitu cakram, bulat, dan lonjong. Gen yang mengatur pemunculan fenotipe tersebut ada dua pasang, masing-masing B dan b serta L dan l. Apabila pada suatu individu terdapat sebuah atau dua buah gen dominan dari salah satu pasangan gen tersebut, maka fenotipe yang muncul adalah bentuk buah bulat (B-ll atau bbL-). Sementara itu, apabila sebuah atau dua buah gen dominan dari kedua pasangan gen tersebut berada pada suatu individu, maka fenotipe yang dihasilkan adalah bentuk buah cakram (B-L-). Adapun fenotipe tanpa gen dominan (bbll) akan berupa buah berbentuk lonjong.
Pewarisan sifat semacam ini dinamakan epistasis gen duplikat dengan efek kumulatif. P:
BBLL cakram
x
bbll lonjong
F1 :
BbLl cakram
F2 : 9 B-L- cakram 3 B-ll bulat cakram : bulat : lonjong = 9 : 6 : 1 3 bbL- bulat 1 bbll lonjong Gambar 6. Diagram persilangan epistasis gen duplikat dengan efek kumulatif
BAB III PENUTUP
1. Kesimpulan Beberapa cara penurunan sifat tidak mengikuti hukum Mendel II dengan rasio klasik F2 9 : 3 : 3 : 1. Akan tetapi kedua pasang gen ini akan mengadakan interaksi (kerjasama) yang menghasilkan fenotip baru, atau adapula terjadi penutupan ekspresi oleh pasangan gen lain yang disebut epistasis. Ada beberapa macam epistasis yaitu :
1. Epistasis dominan (perbandingan 12 :3 :1 ). 2. Epistasis resesif ( modifying gen ) ( perbandingan 9 : 3 : 4 ). 3. Epistasis dominan resesif ( Inhibiting gen ) ( perbandingan 13 : 3). 4. Epistasis dominan duplikat ( polimeri ) ( perbandingan 15 : 1 ). 5. Epistasis resesif duplikat ( complementary factor ) ( perbandingan 9 :7 ). 6. Gen duplikat dengan efek kumulatif ( 9 : 6 : 1 ).
2. Saran Kami mengucapkan terima kasih kepada dosen pengampun serta pihak-pihak yang membantu terselesainya makalah ini, semoga bermanfaat bagi para pembaca dan kami mengharapkan kritik dan saran demi sempurnanya makalah ini
DAFTAR PUSTAKA
Suryo. 2008. Genetika Strata 1. Yogyakarta: UGM. Yatim, Wildan.1986. genetika. Bandung: Tarsito. Ritonga.2012. Interaksi Gen.(online) http://erwitaritonga.blogspot.com. Diakses pada jumat 03 Mei 2013 pukul 16:55. http://books.google.co.id/books?id=2bPXe2S4gxoC&pg
