Hai, semuanya! Apakah hari ini sobat pinter sudah siap untuk belajar lagi? Karena kali ini kamu akan mempelajari mengenai materi pelajaran IPA SMP Kelas IX tentang Pewarisan Sifat pada Makhluk Hidup. Setiap perbedaan yang ada di dalam diri makhluk hidup dikontrol oleh sesuatu yang disebut dengan gen. Untuk tau lebih jelasnya seputar gen, ayo pelajari bersama melalui ringkasan artikel di bawah ini!
Daftar Isi
Molekul yang Mendasari Pewarisan Sifat
Nah, untuk pembahasan pertama kali ini akan diawali dengan molekul yang mendasari pewarisan sifat pada makhluk hidup yang terdiri dari penjelasan materi genetik, struktur DNA dan RNA, serta peranan materi genetik dalam penentuan sifat. Yuk, langsung dibahas bersama satu per satu ya!
Baca juga: Sistem Reproduksi pada Manusia
Materi Genetik
Secara definisi, materi genetik adalah suatu molekul yang berperan penting dalam urusan pewarisan sifat. Molekul ini tidak lain adalah asam nukleat yang terdiri dari dua macam yakni DNA (Deoxyribonucleic Acid) dan RNA (Ribonucleic Acid). Pada untai DNA terdapat gen yang menjadi unit dalam mentukan ciri setiap makhluk hidup.
DNA ini terletak di dalam inti sel dan ada pula yang tidak. DNA sebenarnya merupakan untaian sangat panjang yang melilit pada protein (protein histon). Keseluruhan dari untai DNA tersebut lebih dikenal dengan sebutan kromosom. Ketika sel akan membelah, kromosom akan menjadi padat sehingga dapat lebih mudah untuk diamati. Berikut contoh gambar kromosom pada sel-sel akar bawang merah.
Struktur DNA dan RNA
Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin merupakan dua penemu yang melakukan penelitian untuk mempelajari bentuk struktur dari DNA dengan menggunakan teknik kristalografi (difraksi) sinar-X pada tahun 1950-1953. Hasilnya, mereka berhasil menemukan bentuk DNA yang memiliki struktur seperti untai ganda yang membentuk heliks atau ulir, seperti pada gambar berikut.
Secara konsep, asam nukleat dari DNA dan RNA itu terdiri dari subunit nukelotida yang masing-masingnya tersusun atas gugus fosfat, gula, dan basa nitrogen. Kalau DNA gulanya disebut dengan deoksiribosa sedang pada RNA gulanya merupakan ribosa. Nukleotida tersebut dapat dibagi menjadi struktur yang lebih kecil yang dapat kamu sebut dengan nukleosida.
Untuk satu unit nukleosida itu tersusun atas gula dan basa nitrogen (tanpa gugus fosfat) dengan empat senyawa basa nitrogen yang menyusun DNA yaitu adenin (A) berpasangan dengan timin (T), serta guanin (G) yang berpasangan dengan sitosin (C). Basa nitrogen adenin dan guanin ini dikelompokkan ke dalam basa purin, tetapi untuk timin dan sitosin dimasukkan ke dalam kelompok basa pirimidin.
RNA tidak memiliki basa nitrogen timin (T) dan digantikan dengan basa nitrogen urasil (U). Struktur heliks pada DNA sejatinya terbentuk karena adanya beberapa jenis ikatan kimia yang antar untai DNAnya diikat oleh ikatan hidrogen. Sedangkan untuk nitrogen dan gula akan diikat oleh ikatan glikosida serta nukleotida akan dihubungkan dengan ikatan fosfodiester, sebagaimana dalam contoh gambar berikut.
Peranan Materi Genetik dalam Penentuan Sifat
Dalam konsep pewarisan sifat, terdapat dua istilah yang pentik yaitu sifat dominan dan resesif. Karakter yang mampu mengalahkan karakter yang lain disebut sebagai sifat dominan, sedangkan untuk karakter yang kalah akan disebut sebagai sifat resesif. Untuk gen dominan akan dituliskan dengan huruf kapital dan gen resesif ditulis dengan menggunakan huruf kecil.
Sifat atau ciri yang dapat diamati secara langsung itu dikatakan sebagai fenotipe yang merupakan perwujudan dari “ekspresi” gen. Tetapi ada juga fenotipe yang tidak dapat diamati secara langsung menggunakan mata. Bukan hanya pengamatan secara morfologi, untuk fisiologi serta tingkah laku sebenarnya juga merupakan bentuk dari fenotipe.
Setiap fenotipe yang ada akan dikendalikan oleh genotipe yang juga disebut sebagai keseluruhan informasi genetik dari suatu makhluk hidup. Sebagai contohnya dapat kamu lihat gambar diagram kromosom perkawinan di bawah ini! Sedikit informasi, keturunan dalam proses pewarisan sifat itu disebut filial (F). Sedangkan orang tua atau induk disebut dengan parental (P).
Hukum Pewarisan Sifat
Gregor Mendel merupakan seorang pendeta sekaligus ahli botani dari Austria yang pertama kali meneliti terkait dengan penurunan sifat pada tahun 1856. Dia mencatat hasil penelitiannya tersebut di dalam Natural Science Society of Brunn, Austria pada tahun 1866. Berkat penelitiannya tersebut, beliau dijuluki sebagai Bapak Genetika dengan teorinya yang terkenal yaitu Hukum Mendel.
Mendel menggunakan objek penelitian kacang kapri karena ciri-cirinya yang mudah untuk dibedakan, dapat melakukan penyerbukan sendiri, mudah dilakukan penyerbukan secara silang, memiliki siklus hidup yang relatif pendek, serta mampu menghasilkan keturunan dengan jumlah yang banyak. Variasi pada tanaman kapri dapat kamu amati pada gambar berikut ini.
Mendel berhasil melakukan dua jenis persilangan untuk penelitian tersebut, dimana yang pertama adalah Mendel menyilangkan kapri dengan satu sifat beda (monohibrida) dan juga dengan dua sifat beda (dihibrida). Bertahun-tahun kemudian, tepatnya pada tahun 1990 para ahli botani melakukan penelitian kembali yang sebelumnya dilakukan oleh Mendel ini dan memperoleh hasil kesimpulan yang sama.
Baca juga: Teknologi Ramah Lingkungan, Ayo Pelajari Bersama!
Persilangan Monohibrida (Satu Sifat Beda)
Pada penelitian pertama, Mendel melakukan persilangan kapri yang berbunga ungu dengan kapri yang bunganya putih, hasilnya pada keturunan pertama semuanya warna bunganya menjadi ungu. Tetapi, hal lain terjadi ketika keturunan tersebut disilangkan dengan sesamanya yang menghasilkan perbandingan 3 berbunga ungu dan 1 berbunga putih pada keturunan keduanya.
Berdasarkan pada hasil persilangan tersebut, Mendel akhirnya mengemukakan rumusan yang disebut sebagai Hukum I Mendel atau yang lebih dikenal dengan Hukum Segregasi. Hukum tersebut menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet terjadi segresi atau pemisahan alela (variasi gen) secara bebas, dari diploid menjadi haploid. Sebagai contohnya adalah genotipe suatu tanaman Uu, maka gamet yang dihasilkan akan membawa gen U dan gen u.
Persilangan Dihibrida
Untuk persilangan kedua, Mendel mengawinkan dua kacang kapri yang memiliki dua sifat yang berbeda. Salah satu kacang kapri tersebut ada yang berbiji bulat dan berwarna kuning, sedangkan kacang kapri yang lainnya memiliki biji yang kisut dengan warna hijau. Mendel menetapkan genotipe untuk kacang kapri biji bulat dan berwarna kuning adalah BBKK (dominan), sedangkan untuk kacang kapri yang bijinya kisut dengan warna hijau yaitu bbkk (resesif).
Dalam konsep Hukum Segresi, setiap variasi gen dapat berpisah secara bebas serta menghasilkan gamet (sel sperma dan sel telur). Induk (parental) dengan genotipe BBKK dan bbkk akan mampu menghasilkan gamet dengan pasangan gen BK dan bk, yang ditunjukkan dengan keturunan pertama (filial 1 ) dari induk tersebut semuanya akan bergenotipe BbKk (berbiji bulat dan berwarna kuning).
Lalu, Mendel juga melakukan persilangan kedua dengan menyilangkan antar sesama keturunan pertama (BbKk x BbKk). Apabila induk bergenotipe BbKK, maka kemungkinan gamet yang terbentuk adalah BK, Bk, bK, dan bk. Hasil dari persilangan tersebut yang juga merupakan keturunan kedua (Filial 2) meliputi BBKK, BBKk, BbKK, dan BbKk dengan sifat dominannya yaitu biji bulat dan berwarna kuning.
Secara detailnya, kacang kapri berbiji bulat berwarna kuning (BBKK, BBKk, BbKK, BbKk) jumlahnya ada 9 buah. Sedangkan untuk kacang kapri dengan biji bulat dan berwarna hijau (BBkk dan Bbkk) sebanyak 3 buah, yang berbiji keriput berwarna kuning (bbKK dan bbKk) ada 3 buah, serta berbiji keriput berwarna hijau (bbkk) ada sebanyak 1 buah.Sehingga, diperoleh perbandingan fenotipe untuk bulat kuning : keriput kuning : bulat hijau : keriput hijau sebesar 9 : 3 : 3 : 1.
Berdasarkan hal tersebut, kemudian Mendel membuat kesimpulan bahwa pada saat pembentukan gamet, alela atau variasi gen itu ikut menentukan karakter-karakter berbeda yang dapat bergabung secara bebas satu sama lainnya.
Misal, suatu induk bergenotipe BbKk maka gen B dan gen b serta gen K dan gen k akan melakukan pemisahan sehingga kedua pasangan tersebut akan bergabung secara bebas membuat kemungkinan gamet yang terbentuk akan memiliki susunan gen BK, Bk, bK, dan bk. Nah, kesimpulan tersebutlah yang kemudian disebut sebagai Hukum II Mendel atau Hukum Penggabungan Bebas.
Pewarisan Sifat pada Makhluk Hidup dan Kelainan Sifat yang Diturunkan
Terdapat banyak contoh untuk pewarisan sifat serta kelainan sifat yang diturunkan oleh gen dari orang tua ke anaknya pada makhluk hidup. Seperti halnya pewarisan warna kulit, tipe perlekatan cuping telinga, bentuk rambut, bentuk pertumbuhan rambut pada dahi, serta beberapa kelainan misalnya buta warna dan hemofilia. Ayo, kamu pelajari pada ringkasan yang ada di bawah ini!
Pewarisan Warna Kulit
Ada alasan penting yang mendasari terjadinya perbedaan warna kulit pada makhluk hidup terutama manusia. Warna kulit tersebut dikode oleh banyak gen seperti gen A, B, C. Gen tersebut mengode pembentukan dari pigmen kulit yang disebut dengan pigmen melanin yang mampu menyebabkan kulit berwarna gelap.
Orang yang memiliki gen AABBCC ini disimbolkan sebagai orang pemilik kulit sangat gelap, sedangkan untuk orang dengan kulit yang sangat terang gennya adalah aabbcc. Ada juga orang yang memiliki gen AaBbCc yang mewakili orang pemilik warna kulit sawo matang (tengah-tengah antara sangat gelap dan sangat cerah). Selain disebabkan oleh gen, faktor eksternal seperti paparan sinar matahari juga memiliki pengaruh terhadap fenotipe warna kulit kamu.
Jika berbicara mengenai warna kulit, pasti juga berhubungan dengan istilah albino yang merupakan suatu kelainan karena tidak memiliki pigmen (melanin) yang berfungsi untuk melindungi kulit dari sinar UV yang dapat mengakibatkan kulit menjadi iritasi bahkan kanker kulit. Sehingga, orang-orang albino ini memiliki ciri fotofobia atau takut dengan cahaya.
Gen penyebab albino bersifat resesif (gen a). Jadi, orang yang mengalami kelainan tersebut mempunyai genotipe homozigot yang resesif (aa). Sedang untuk orang normal akan memiliki genotipe dominan (AA) dan yang menjadi carrier punya genotipe heterozigot (Aa).
Pewarisan Tipe Perlekatan Cuping Telinga
Tipe perlekatan cuping telinga ini dikontrol oleh gen, dimana gen G untuk cuping telinga yang terpisah sedangkan gen g diperuntukkan bagi cuping telinga yang melekat. Sehingga, orang yang memiliki gen G (baik dengan genotipe GG maupun Gg) tentu akan mempunyai tipe perlekatan cuping telinga yang terpisah, serta yang memiliki gen gg akan mempunyai tipe perlekatan cuping melekat.
Baca juga: Tanah dan Keberlangsungan Kehidupan, Yuk Belajar Bersama!
Pewarisan Bentuk Rambut
Dua macam gen yang bertugas untuk melakukan pengodean dalam mengendalikan bentuk rambut yaitu gen C (dominan) bagi rambut keriting dan gen s (resesif) diperuntukkan bagi rambut yang lurus. Bentuk rambut adalah jenis kasus menarik yang biasanya disebut sebagai dominansi tidak sempurna yang berarti apabila memiliki salah satu dari kedua jenis gen C dan s, hasil bentuk rambutnya akan menjadi Cs (berombak).
Sehingga, untuk orang yang memiliki rambut keriting dengan genotipe CC. Sedangkan bagi orang yang rambutnya berombak memiliki genotipe Cs, dan pemilik rambut lurus akan bergenotipe ss.
Pewarisan Bentuk Pertumbuhan Rambut pada Dahi
Jika sebelumnya menyinggung mengenai bentuk rambut, sekarang saatnya untuk pembahasan bentuk pertumbuhan rambut pada dahi. Tumbuhnya rambut seperti huruf V dikontrol oleh gen W yang diambil dari istilah widow’s pick.
Gen W tersebut bersifat dominan artinya orang yang memiliki pertumbuhan rambut pada dahi akan mempunyai gen WW (homozigot dominan) atau gen Ww (heterozigot). Berbeda halnya dengan gen ww (homozigot resesif) yang disimbolkan bagi orang yang tidak memiliki bentuk pertumbuhan rambut seperti huruf V.
Pewarisan Kelainan Buta Warna
Buta warna merupakan salah satu kelainan pewarisan sifat gen dari seseorang yang tidak mampu membedakan beberapa warna dengan baik, umumnya untuk perbedaan warna merah, oranye, biru, dan hijau. Kelainan tersebut disebabkan oleh gen yang berada pada kromosom kelamin X.
Seorang perempuan yang menderita buta warna, kedua kromosom X nya mengandung gen buta warna (XcbXcb). Tetapi, apabila hanya salah satu kromosom X yang emngandung gen buta warna (XcbX) dapat dipastikan perempuan itu akan menjadi seorang carrier. Bagi laki-laki yang memiliki kromosom X yang mengandung gen buta warna maka akan langsung menjadi penderita buta warna (XcbY)
Pewarisan Kelainan Hemofilia
Hemofilia adalah kelainan pewarisan sifat gen yang memiliki ciri penderita dengan darah yang sulit untuk menggumpal ketika terjadi luka pada bagian tubuh tertentu, yang diakibatkan karena tidak dihasilkannya faktor penggumpalan darah dalam tubuh seseorang tersebut. Maknanya, darah akan terus mengalir keluar karena sukar membeku sehingga penderita dapat mengalami kekurangan darah yang berpotensi menyebabkan kematian.
Gen hemofilia terletak pada kromosok X yang sering ditandai dengan lambang Xh (huruf X sebagai penanda jenis kromosom dan huruf h sebagai penanda gen hemofilia). Untuk wanita yang memiliki salah satu kromosom X yang mengadung gen hemofilia akan bergenotipe XhX, maka akan menjadi carrier. Berbeda dengan wanita yang memiliki genotipe XhXh yang akan meninggal (letal) pada saat lahir.
Bagi seorang laki-laki yang hanya memiliki satu kromosom X, ketika genotipe dari kromosom X nya mengandung gen hemofilia yang disimbolkan dengan XhY maka laki-laki tersebut akan langsung menjadi penderita hemofilia.
Baca juga: Partikel Penyusun Benda dan Makhluk Hidup, Ayo Cari Tahu!
Penerapan Pewarisan Sifat dalam Pemuliaan Makhluk Hidup
Aplikasi penerapan pewarisan sifat dalam pemuliaan makhluk hidup akan dibagi ke dalam dua bahasan yakni pada tanaman dan hewan. Semua informasi tersebut akan diulas dalam ringkasan yang ada di bawah ini. Jadi, perhatikan dan cermati dengan baik ya!
Pewarisan Sifat dalam Pemuliaan Tanaman
Manusia memanfaatkan pengetahuan yang dimiliki untuk pengoptimalan hasil di berbagai bidang, termasuk dalam bidang agrikultural yang berupa penyiapan bibit unggul melalui metode pembuatan varietas hibrida. Varietas ini adalah jenis tanaman yang menjadi hasil persilangan yang dilakukan antara dua atau lebih jenis tanaman yang mempunyai ciri-ciri genetik yang berbeda dengan dasar hukum pewarisan sifat oleh Mendel.
Tujuannya tentu saja agar dapat mengambil manfaat dari lahirnya kombinasi yang bersifat baik dari induk-induk yang berhasil disilangkan. Sebagai permisalan, lahirnya padi hibrida yang mampu menghasilkan beras 3% lebih banyak jika dibandingkan dengan padi pada umumnya, serta dirancang juga dapat lebih tahan, lebih wangi, dan lebih cepat dapat dilakukan pemanenan.
Contoh dari padi hibrida tersebut salah satunya adalah IPB 4S yang dikembangkan dengan maksud membantu pemerintah dalam mencegah krisis pangan. Jenis padi itu dapat dipanen setelah sekitar 112 hari penanaman, memiliki tekstur yang pulen, tahan terhadap hama tungro, serta mampu menghasilkan hasil panen yang melimpah sebesar 10,5 ton/Ha.
Pewarisan Sifat dalam Pemuliaan Hewan
Dalam rangka mampu menghasilkan hewan yang berkualitas tinggi, manusia juga terus melakukan pemanfaatan pengetahuan dengan penelitian dalam bidang peternakan. Sebagai contoh, hewan unggas atau sapi yang memiliki kualitas susu serta daging yang baik.
Dimulai dengan penemuan ayam potong yang sebenarnya merupakan hasil persilangan dari beberapa jenis ayam. Ayam broiler atau yang lebih dikenal dengan ayam potong tersebut dikelompokkan berdasarkan asal daerahnya seperti Amerika, Mediterania, Inggris, dan Asia.
Ayam broiler dari Asia merupakan jenis Brahma yang berasal dari India. Sedangkan ayam broiler dari Inggris, diambil dari jenis Cornish salah satunya yang memiliki tubuh pendek namun menghasilkan banyak daging.
Ada juga ayam broiler dari Amerika dengan jenis Playmouth Rock yang mempunyai bulu berwarna putih keabuan, tubuh yang besar, daging lezat, serta mampu menghasilkan telur dengan baik yang merupakan hasil persilangan antara ayam Dominique dengan ayam yang berjenis Black Cochin.
Pemahaman Akhir
Kita mempelajari mengenai pewarisan sifat pada makhluk hidup, yang dikendalikan oleh gen-gen yang terdapat dalam materi genetik seperti DNA dan RNA. Materi genetik ini berperan penting dalam mentransfer ciri-ciri dari satu generasi ke generasi berikutnya. Struktur DNA dan RNA dijelaskan, termasuk bagaimana molekul ini membentuk kromosom dan bagaimana gen-gen terkandung di dalamnya.
Konsep-konsep penting seperti sifat dominan dan resesif juga dibahas. Sifat-sifat yang diamati pada makhluk hidup, yang disebut fenotipe, terkait erat dengan genotipe atau informasi genetik yang ada dalam suatu individu. Penjelasan tentang hukum pewarisan sifat menurut Gregor Mendel juga diberikan, termasuk persilangan monohibrida dan dihibrida yang mengungkapkan bagaimana alela-gen-gen yang berbeda berkombinasi dalam pembentukan keturunan.
Berbagai contoh pewarisan sifat pada manusia, seperti warna kulit, tipe perlekatan cuping telinga, bentuk rambut, serta kelainan seperti buta warna dan hemofilia, disajikan dengan baik. Kita juga mengetahui bahwa pewarisan sifat ini dapat digunakan dalam pemuliaan tanaman dan hewan, menciptakan varietas-varietas yang lebih unggul dan berkualitas.
Dengan memahami pewarisan sifat pada makhluk hidup, kita dapat lebih baik dalam mengelola sumber daya genetik untuk kepentingan pertanian, peternakan, dan kesejahteraan manusia secara umum. Genetika memberikan wawasan penting tentang bagaimana warisan genetik dapat mempengaruhi penampilan, karakteristik, dan kesehatan makhluk hidup.
Sobat pinter, seru sekali kan pembahasan mengenai pewarisan sifat pada makhluk hidupnya kali ini? Pasti banyak pembelajaran baru yang dapat menjadi sumber informasi kamu sekarang dari uraian artikel di atas. Kamu harus tetap belajar yang rajin supaya kamu semakin pinter ya! Sampai jumpa di pembelajaran berikutnya!
Sumber :
Arsal, Andi Faridah. Genetika I Arif Memahami Kehidupan. Makassar: Badan Penerbit UNM. 2018
Zubaedah, Siti dkk. Ilmu Pengetahuan Alam Edisi Revisi untuk SMP/ MTs Kelas IX. Jakarta: Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan. 2018
