Prinsip Herediter Mendel dan Non Mendel

Trisnawati, S.Si. M. Kes

Learning Objective:

Mahasiswa mampu menjelaskan:

1. Hukum mendel dan non mendel

2. Bagaimana suatu sifat dapat diturunkan

3. Prinsip skrining dan konseling genetik

4. Peran skrining dan konseling genetik

Pokok bahasan

A. Pendahuluan

B. Hukum Mendel• Hukum Mendel I• Hukum Mendel II

C.Hukum Non Mendel( Penyimpangan Hukum Mendel)

D. Skrining dan Konseling Genetika

A. PENDAHULUAN

Genetika asal kata dari Genos =suku bangsa/ asal-usul/ keturunan

Definisi :

Ilmu yang mempelajari sifat keturunan yang diwariskan dari generasi satu ke generasi berikutnya serta ada atau tidak variasi yang timbul di dalamnya

Terminologi 1. Genotip: Susunan genetik suatu individu.

2. Fenotip : Ekspresi dari genotip, biasanya berubah-ubah dan ada interaksi dengan lingkungan.

3. P = Parental / induk.

4. F = Filial berarti keturunan

Terminologi

5. Gen dominan :adalah gen yang ekspresinya menutupi

ekspresi alelnya.

6. Gen resesif :adalah gen yang ekspresinya ditutupi oleh

ekspresi alelnya

Terminologi

7.Homozigotik :

Suatu individu yang genotipnya terdiri dari gen-gen yang sama dari tiap jenis gen (RR,rr,AA,dll)

8. Heterozigotik:

Sifat suatu individu yang genotipnya terdiri dari gen-gen yang berlainan dari tiap jenis gen (Rr, Aa AaBb, dll )

Terminologi 9. Alel :

Anggota dari sepasang gen yang memiliki pengaruh berlawanan

Contoh : R = gen untuk warna bunga merah r = gen untuk warna bunga putih B = gen untuk biji bulat pada tanaman b = gen untuk biji keriput pada tanaman

R dan r = merupakan alel R dan b = bukan alel

Terminologi

10. Modifikasi :

Perubahan-perubahan fenotip yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan

11. Variasi :

Perubahan ukuran, namun bentuk fenotip masih dalam batas-batas normal

Terminologi 12. Adaptasi :

Usaha dari mahluk hidup untuk menyesuaikan diri dengan faktor-faktor di luar dirinya.

13. Penokopi :

Suatu modifikasi yang disebabkan bahan kimia.

14. Galur murni :

Biji-biji yang berasal dari satu batang untuk dijadikan bibit.

PERMASALAHAN DALAM GENETIKA

1. Bagaimana suatu sifat keturunan dapat diturunkan kepada generasi berikutnya?

2. Bagaimana proses tersebut dapat terjadi?

3. Faktor-faktor apa saja yang dapat menyebabkan kelainan genetik pada keturunan?

4. Usaha-usaha apa saja agar kelainan tersebut dapat dibatasi?

B. HUKUM MENDEL

Beberapa Kesimpulan konsep Mendel

1. Materi genetik yang mengikuti hukum tersebut dibawa oleh kromosom.

2. Pola-pola kebakaan ternyata teratur dan dapat diramalkan kemunculannya dengan prinsip-prinsip tertentu

3. Sifat yang diturunkan adalah gen

4. Untuk mengerti hukum pewarisan tersebut harus mengerti mengenai Variasi, Modifikasi dan Mutasi

HUKUM MENDEL I(The law of Segregation of Allelic Genes)

“Pada waktu pembentukan gamet, maka gen-gen yang menentukan suatu sifat mengadakan pemisahan, sehingga setiap gamet hanya menerima sebuah gen”

Persilangan Monohibrid

Hibrid Hasil persilangan antara dua individu yang

mempunyai sifat beda Monohibrid : suatu hibrid yang mempunyai satu

sifat beda (Aa) Dihibrid : dua sifat beda ( AaBb ) dst

Contoh Persilangan Monohibrid

P: Genotip : BB X genotip : bbFenotip : bulat fenotip : berkerut

F1: Genotip: Bb Fenotip: bulat

Jika F1 X F1: Bb X BbMaka F2: BB, Bb, Bb, bb ( buah bulat 3, berkerut 1 )

Karena gen B dominan penuh, maka: F2: Fenotipnya 3 : 1 Genotipnya 1 : 2 : 1. Suatu individu dapat memiliki fenotip sama , genotip

berbeda

Persilangan resiprok P: Betina hh X Jantan HH

kuning hijau

F1: Hh hijauserbuk sari H dan hsel telur H dan h

F2: HH = hijauHh = hijauHh = hijauhh = kuning

Persilangan resiprokP: betina HH X jantan hh

hijau kuning

F1: Hh hijau serbuk sari H dan h sel telur H dan h

F2: Hh = hijau Hh = hijau

Hh = hijau hh = kuning

Diagram Persilangan Resiprok F1 dan F2 sama

Persilangan kembali (backcross)

P: jantan BB X betina bb hitam putihF1: Bb hitamBackcross: jantan BB X betina Bb hitam hitam

F2: BB, Bb, BB, Bb (semua hitam)

Diagram Persilangan backcross F1 >< induk jantan homozigotik

Sifat intermedier

sifat diantara yang dimiliki oleh kedua induk.

Contoh : Warna bunga Mirabilis jalapa.

Contoh Mirabilis jalapa

P:

F1:

F2:

Contoh perkawinan Monohibrid pada manusia

1. Polydactyli (jari lebih)

2. Test pengecap terhadap Phenyl thiocarbamide (PTC)

3. Warna mata biru

4. Rambut ikal

5. Celah langit-langit & celah bibir

6. Epilepsi

7. Diabetes Mellitus.

8. dll

HUKUM MENDEL II(The Law of Independent Assortment of Genes)

“Anggota sepasang gen memisah sacara bebas.” Persilangan Dihibrid

Persilangan dua individu yang mempunyai dua sifat beda

Contoh :

Persilangan biji berkerut, hijau bbkk (homozigot)

dengan biji bulat, kuning BBKK (homozigot)

B= gen biji bulat

b = biji berkerut

K = biji warna kuning

k = biji warna hijau

Persilangan dihibrid

P. BBKK X bbkk

Bulat kuning berkerut hijau

Genotip betina:BK Genotip jantan: bk

F1: BbKk

Fenotip : bulat kuning

Genotip: jantan BK,Bk, bK, bk

betina BK, Bk, bK, bk

F2: Bulat kuning : bulat hijau : berkerut kuning : berkerut hijau

Perbandingan fenotip 9 : 3 : 3 : 1

Formulasi matematika pada berbagai jenis persilangan

F1 pada persilangan monohibrid, misalnya Aa dua macam gamet, yaitu A dan a.

F2 empat individu, yang dapat dikelompokkan menjadi dua macam fenotipe (A- dan aa) atau tiga macam genotipe (AA, Aa, dan aa).

Formulasi matematika pada berbagai jenis persilangan

F1 pada persilangan dihibrid, misalnya AaBb empat macam gamet: AB,Ab, aB, dan ab.

F2 16 individu yang terdiri atas empat macam fenotip (A-B-, A-bb, aaB-, dan aabb) atau sembilan macam genotip (AABB, AABb, Aabb, AaBB, AaBb, Aabb, aaBB, aaBb, dan aabb).

Formulasi matematika pada berbagai jenis persilangan

Dari angka-angka tersebut hubungan matematika antara:

jenis persilangan (banyaknya pasangan gen) macam gamet F1 jumlah individu F2 serta macam fenotipe dan genotipe F2.

Tabel 1. Formulasi matematika pada berbagai persilangan

Persilangan Macam gamet

F1

Jumlah individu

F2

Macam fenotipe

F2

Macam fenotipe

F2

Nisbah fenotipe F2

monohibrid 2 4 2 3 3 : 1

dihibrid 4 16 4 9 9 : 3 : 3 : 1

trihibrid 8 64 8 27 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1

n hibrid 2n 4n 2n 3n ( 3 : 1 )n

C. PENYIMPANGAN HUKUM MENDEL

1. KRIPTOMERI

2. EPISTASIS DAN HIPOSTASIS

3. POLIMERI

4. KOMPLEMENTER

5. MULTIPEL ALEL

6. MUTASI

KRIPTOMERI

Bagian yang tersembunyi dari faktor dominan

Contoh : Penyilangan bunga Lanaria Maroccana Merah dan Putih (Eksperimen Correns 1912)Pada F1 : bunga ungu,Pada F2 : Muncul bunga ungu,merah, putih, (9:3:4)pigmen dan Ph basa

mengandung sifat dominan

Contoh pada manusia : a. warna mata

b. Penyakit Thalasemia c. Sickle cell anemia d. Cystine Urea

EPISTASIS & HIPOSTASIS

Epistasis : Penutupan sifat oleh gen-gen yang bukan se-alel

Eksperimen : Nielson Ehle biji gandumGandum Bateson (1902) pada Unggas

Ayam berbulu putih disilangkan dengan ayam berbulu hitam/coklat

F1: ayam berbulu putih

F1 x F1 F2 : ayam berbulu putih : coklat : pirang 12 : 3

: 1

EPISTASIS & HIPOSTASIS

Dua macam gen yang berbeda dengan alelnya masing-masing, di mana kedua gen ini membawa sifat dominan dengan derajat yang berbeda. (warna putih lebih dominan dari warna hitam/coklat)

EPISTASIS & HIPOSTASISContoh: Gen warna putih: W alelnya w

Gen warna hitam/coklat: B alelnya b

Jadi genotip untuk ayam: putih: WWbb, Wwbb hitam/coklat: wwBB

pirang: wwbb

P: WWbb X wwBB putih Hitam F1: WwBb putih

F2: Ratio Putih : hitam/coklat : pirang ( 12: 3 :1)

Jadi W dan B adalah dominan tetapi W lebih dominan dari BSehingga bila kedua gen ini berada bersamaan maka sifat B tidak

dapat muncul karena ditutupi oleh W

EPISTASIS & HIPOSTASIS

Sifat W Epistasis (dapat menutupi sifat yang lain),W disebut gen inhibitor untuk B.

Sifat B hipostasis (sifat yang ditutupi oleh sifat lain).

Bila hasil di atas disilangkan kembali dengan Parental berwarna putih di dapat F1 putih, kemudian F1 X F1 F2 (13 : 3 )

POLIMERI

Fenotip yang diwujudkan oleh beberapa gen yang interaksinya bersifat saling menambah ( potensiasi kumulatif ).

Pada manusia : multiple gen (beda dengan multiple alel )

Ditemukan: CB Davenport: Warna kulit ditentukan oleh 2 macam gen dengan

alelnya masing-masing Gennya dengan simbol: - P dan Q keduanya

dominan

- Alelnya p dan q

Polimeri Sehingga genotip warna kulit:

4 unsur dominan PPQQ 3 unsur dominan PpQQ, PPQq 2 unsur dominan PpQq, PPqq, ppQQ 1 unsur dominan ppQq, Ppqq 0 unsur dominan ppqq

Menurut T.Dobzhansky: warna kulit pada manusia ditentukan 3 pasang gen. ketiga macam gen ini akibat mutasi dari 1 macam gen

P1P1, P2P2,P3P3 : Berasal dar Pp. P1, P2, P3 : Kemampuannya hampir sama disebut aditif positif P1, p2, p3: disebut aditif negatif

KOMPLEMENTER GEN Interaksi yang saling melengkapi, tetapi bila salah satu

gen tidak hadir maka sifat yang muncul menjadi tidak sempurna

W.beteson & R.C. Punnet : Pembentukan warna bunga kacang Lathyrus odoratusP: CCPP X ccpp ungu putih F1: CcPp ungu

F2: Ratio Ungu : Putih 9 : 7

Pada manusia Bisu Tuli turunanan

MULTIPLE ALLEL/Alel ganda.

Sebuah gen dapat memiliki lebih dari sebuah alel Contoh gen yang berperan dalam pembentukan :

Warna bulu Warna mata Drosophila sp Golongan darah ABO, MN, Rh, Lewis Type.

Golongan Darah Pada manusia:

K. Lansteiner (1900 dan 1901): Tidak semua darah orang dapat dicampur dengan darah orang lain, kemungkinana akan terjadi penggumpalan atau tidak bereaksi

Golongan darah Hubungan antara golongan darah dengan

antigen dan zat anti

Gol. Darah Antigen zat anti (dalam serum

(Fenotip) (dalam eritrosit) /plasma darah)

O - anti A dan anti B A A anti A

B B anti B AB A dan B -

Golongan darah

Menurut F. Bernstein (1925) ; Antigen A &antigen B, diwariskan oleh 3 alel dari sebuah gen. Gen ini disebut gen I, alel-alel nya I° , I , I A , I B.

Alel Iº : resesif terhadap IA dan IB

IA dan IB merupakan alel kodominan ( bila sifat dominan tidak mampu menutupi sifat resesif secara keseluruhan ) IA tidak dominan terhadap IB,

demikian sebaliknya.

Golongan darah Interaksi antara alel-alel I°, IA , IB menyebabkan

terjadinya 4 fenotip golongnan darah A, B, AB dan O.

Fenotip dan Genotip golongan darah

Genotip Fenotip

IA IA , IA I° A

IB IB , IB I° B

IA,IB` AB

I°I° O

Perkawinan antara kemungkinan golongan yanggol. Darah gol. Darah anak tidak mungkin

O X O O A, B, AB

O X A O,A B , AB

A X A O,A B,AB

O X B O, B A, AB

B X B O, B A, AB

O X AB A, B O, AB

A X AB A, B, AB O

B X AB A, B, AB O

AB X AB A, B, AB O

Mutasi

keadaan yangtelah berubah / menyimpang dari seharusnya terjadi baik dipandang dari segi biologis, maupuun dari segi kegunaannya

Rumus P = G + E Mutasi terjadi apabila ada perubahan

lingkungan (E).

Mutasi

Perubahan lingkungan oleh karena ilmu manusia lingkungan baru perubahan tingkah laku mahluk hidup, merubah karakter pada tingkat fenotip atau genotip.

Mutan : Individu hasil seleksi alam.

Pembagian mutasi gen

1. Lokasi pada kromosom

a. Mutasi kecil (poin mutasi) Perubahan hanya terjadi pada susunan molekul

DNA sehari-hari Frekuensi pada manusia sekitar 5% lahir hidup

b. Mutasi besar ( Gross mutasi) Perubahan pd struktur dan susunan

kromosom disebut aberasi frekuensi 1% x Lahir hidup

2. Berdasarkan cara kejadian

a. Mutasi spontan, terjadi secara alamiah

contoh: sinar kosmis, UV, Radiasi, Ionisasi internal melalui makanan dan minuman dll

b. Mutasi Induksi Terjadi akibat manipulasi manusia Contoh pemakaian radioaktif untuk diagnosa dan

terapi, senjata nuklir.dll

3. berdasarkan etiologi.:

a. Bahan Kimia : - Insektisida

- zat warna makanan

- vetsin, dll

b. Bahan fisika : proses ionisasi ( panas radiasi, sinar kosmis )

c. Bahan Biologi : sampai sekarang sekitar 20 virus sebagai mutagen

Penyimpangan yang terjadi pada gen S. Benzer (1957) Gen terdiri dari :.

Muton: Bagian yang mengalami mutasi, Satu/beberap nukleotida yang mengalami perubahan.

Rekon : Bagian yang mengalami rekombinasi, bagian gen yang dapat mengadakan pindah silang setelah terjadi chiasma pada saat meiosis.

Cistron : Unit fungsional suatu gen, satu cistron dapat mensintesis 1 polinukleotida

Penyimpangan:

1. Penyimpangan dalam jumlah gen

a. Defisiensi/delesi

b. Duplikasi

2. Penyimpangan dalam urutan gen

a. Inversi

b. Translokasi

c. Catenisasi

3. Penyimpangan dalam jumlah kromosom:

a. Kehilangan 1 atau beberapa kromosom Nullisomi (kehilangan 1 pasang kromosom) Monosomi

b. Kelebihan 1 atau beberapa kromosom Trisomi Tetra somi

c. susunan kromosom telah berubah

TUGAS:

MACAM-MACAM MUTASI DISERTAKAN CONTOH

Skriining dan konseling genetik:

Skriining genetik: Populasi Mengidentifikasi seseorang genotip Penyakit genetik Predisposisi penyakit genetik Penting dalam suatu populasi

Screening of newborns:Criteria:

Treatment is available Early institution of treatment before symptoms

become Routine observation a tests is required A rapid and economical laboratory test is

available highly sensitive Sreening is cost effective The societal infrastructure

Adult screening:

Konsep newborn screening Population screening of adults for

hemochromatosis autosomal resesif

Heterozygote screening:

Screening for carriers Autosomal recessive X-linked

Criteria:

High frequency of carriers Inexpensive and dependeable test very low

false-negative and false-positive rates For coupels identified as heterozygotes Prenatal diagnosis Population targeted

Konseling genetik: Manajemen secara medis, soaial dan psikologi

pada penyakit menurun Bukan hanya terfokus pada pasien, namun pada

semua keluarga pasien Kejadian yang telah muncul atau yang akan

datang Membantu individu agar dapat beradaptasi

dalam lingkungannya

Prevention of recurrence in families:

Genetic laboratory test : karyotyping, biochemical analysis or DNA analysis.

Contraception or sterilization.

Adoption.

Artificial insemination.

DNA analysis of embryos in the preimplantation

Genetic counseling helps the family or individual to:

Comprehend the medical facts: diagnosis, probable course, etc

Understand the way heredity contributes Understand to option for dealing with the risk or

recurrence Identify those values, beliefs, goals and relationships

affected Choose the course of action: family goals, ethical and

religious standdards Make the best possible adjustment

Genetic counseling case management:

Collection of information: Family history (questionnaire) Medical history Test and/or additional assessments

Assessment: Physical examination Validation or establishment of diagnosis– if

posible

Counseling: Nature and consequence of disorders Recurrence risk Availability of further or future testing Decision making Referral to other specialists, health agencies, support

groups

Follow up: Continuing clinical assessment, especially if no

diagnosis Psychosocial support

Pedigree dan dermatoglifi:

Analisis Pedigree:Probabilitas Keturunan Banyaknya macam gamet 2n

Banyaknya kombinasi (2n)2

Banyak individu homozygotik ½n

Banyaknya kombinasi :1X3 2: 2X31 : 1X30

Konstanta, Pascal, beda sifat Probabilitas P(X +Y) = P (X) X P(Y) Binomial : (a + b) n a/b = peristiwa

Bisu-Tuli Genetik:

Dermatoglifi:• Analisis Sidik Jari• Galton; Pola : Arch, loop dan whorl• Lipatan germinal epidermis• Herediter• Terbentuk 12-19 minggu setelah konsepsi• Dipengaruhi gen, diterminasi kromosom besar• Dapat dipengaruhi penyakit (Rubella)• Diagnosa kelainan genetik :

» Mutasi gen» Kelainan struktur kromosom» Embryopati (selama kehamilan)

Pola : Arch : simple, tented Loop : ulnar, radial, pheripheral dan centralWhorl : konsentris, double loop, spiral, komplek,

lateral pocket, central pocket

Referensi: Suryo. 2010. Genetika Manusia.

Yogyakarta :Gajahmada University Press.

Harper PS, 2001. Practical Genetic Counselling, 5th ed., Butterworth Heinemann Ltd.London, England.

Thompson & Thompson, Genetics in Medicine, 6th rev.ed/Robert L. Nussbaum, Roderick R. Mclnnes, Huntington F. Williard. 2004. Saunders. Philadelphia, Pennsylvania.