PEWARISAN SIFAT SITOPLASMIK | GENETIKA

PEWARISAN SIFAT SITOPLASMIK

Sumber Gambar: https://www.spectator.com.au/2018/10/heredity-is-only-half-the-story/

A. Definisi Pewarisan Sitoplasmik

Pewarisan sitoplasmik adalah pewarisan sifat yang disebabkan oleh bagian eksternal dari nukleus, yaitu dengan adanya protein Histon yang dipilin oleh DNA di dalam kromosom yang berada di daerah sitoplasma. Pewarisan sitoplasmik dapat juga merupakan pewarisan sifat di mana sifat-sifat tersebut tidak diatur oleh materi genetik di dalam kromosom melainkan di dalam sitoplasma.

B.Kriteria Peewarisan Sitoplasmik

1. Perbedaan hasil perkawinan resiprok merupakan penyimpangan dari pola Mendel.
2. Sel kelamin betina biasanya membawa sitoplasma dan organel sitoplasmik dalam jumlah lebih besar daripada sel kelamin jantan. Organel dan simbion di dalam sitoplasma dimungkinkan untuk diisolasi dan dianalisis untuk mendukung pembuktian tentang adanya transmisi maternal dalam pewarisan sifat. Jika materi sitoplasmik terbukti berkaitan dengan pewarisan sifat tertentu, maka dapat dipastikan bahwa pewarisan sifat tersebut merupakan pewarisan sitoplasmik.
3. Gen-gen kromosomal menempati loki tertentu dengan jarak satu sama lain yang tertentu pula sehingga dapat membentuk kelompok berangkai. Oleh karena itu, jika ada suatu materi penentu sifat tidak dapat dipetakan ke dalam kelompok-kelompok berangkai yang ada, sangat dimungkinkan bahwa materi genetik tersebut terdapat di dalam sitoplasma.
4. Tidak adanya nisbah segregasi Mendel menunjukkan bahwa pewarisan sifat tidak diatur oleh gen-gen kromosomal tetapi oleh materi sitoplasmik.
5. Substitusi nukleus dapat memperjelas pengaruh relatif nukleus dan sitoplasma. Jika pewarisan suatu sifat berlangsung tanpa adanya pewarisan gen-gen kromosomal, maka pewarisan tersebut terjadi karena pengaruh materi sitoplasmik.

C. Organel Sitoplasmik Pembawa Materi Genetik

Di dalam sitoplasma antara lain terdapat organel-organel seperti mitokondria dan kloroplas, yang memiliki molekul DNA (lihat Bab IX) dan dapat melakukan replikasi subseluler sendiri. Oleh karena itu, kedua organel ini sering kali disebut sebagai organel otonom.

Mutan Mitokondria

Pada suatu penelitian menggunakan khamir Saccharomyces cerevisae B. Ephrusi menemukan sejumlah koloni berukuran sangat kecil yang kadang-kadang terlihat ketika sel ditumbuhkan pada medium padat. Koloni-koloni ini dinamakan mutan petit(petite mutant). Hasil pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa sel-sel pada koloni tersebut berukuran normal. Namun, hasil studi fisiologi menunjukkan bahwa sel-sel tersebut mengalami petumbuhan yang sangat lambat karena adanya kelainan dalam metabolisme senyawa karbon. Mutan petit melakukan metabolisme karbon bukan dengan respirasi menggunakan oksigen, melainkan melalui fermentasi glukosa secara anaerob yang jelas jauh kurang efisien bila dibandingkan dengan respirasi aerob.

3 Tipe Mutan Petit

1. Petit Segresional

Petit segregasional memperlihatkan segregasi Mendel seperti biasanya sehingga dinamakan petit segregasional. Persilangan dengan tipe liarnya menghasilkan zigot diploid yang normal. Jika zigot ini mengalami pembelahan meiosis, akan diperoleh empat askopora haploid dengan nisbah fenotipe 2 normal : 2 petit. 

2. Petit Netral

Petit netral, berbeda dengan tipe segregasional jika dilihat dari keempat askopora hasil pembelahan meiosis zigot diploid. Keempat askospora ini semuanya normal. Hasil yang sama akan diperoleh apabila zigot diploid disilang balik dengan tetua petitnya. Jadi, fenotipe keturunan hanya ditentukan oleh tetua normalnya.

3. Petit Supresif

Petit supresif, yang hingga kini belum dapat dijelaskan dengan baik. Pada persilangannya dengan tipe liar dihasilkan zigot diploid dengan fenotipe petit. Selanjutnya, hasil meiosis zigot petit ini adalah empat askospora yang semuanya mempunyai fenotipe petit.

D. Materi Genetik di Luar Kromosom

1. Plasmid

Plasmid merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu, ukuranya kira kira 1/1000 kali kromosom (DNA) bakteri. Plasmid dapat memperbanyak diri melalui proses replikasi. Dengan demikian terjadi pengklonaan DNA yang menghasilkan plasmid dalam jumlah banyak. Satu sel dapat berisi banyak plasmid. Plasmid dapat berpindah ke sel bakteri lain. Perpindahan plasmid dapat dipercepat dengan member ion CsCl (sesium klorida). Dengan demikian plasmid dapat dikeluarkan dan dimasukan ke dalam sel bakteri atau ragi. Sifat bakteri pada keturunan sama dengan induknya, karena plasmid terikat dengan kromosaom inti.

2. Vektor

Plasmid yang digunakan dalam rekayasa genetika disebut vektor.

Agar dapat digunakan sebagai vektor kloning, plasmid harus memenuhi syarat-syarat berikut ini:

a. Mempunyai ukuran relatif kecil bila dibandingkan dengan pori dinding sel inang sehingga dapat dengan mudah melintasinya.

b. Mempunyai sekurang-kurangnya dua gen marker yang dapat menandai masuk tidaknya plasmid ke dalam sel inang.

c. Mempunyai tempat pengenalan restriksi sekurang-kurangnya di dalam salah satu marker yang dapat digunakan sebagai tempat penyisipan fragmen DNA.

d. Mempunyai titik awal replikasi original sehingga dapat melakukan replikasi di dalam sel inang.

3. Isolasi DNA Plasmid

DNA plasmid merupakan wadah yang digunakan untuk kloning gen, sehingga DNA plasmid harus di pisahkan dari DNA kromosom. DNA plasmid mempunyai ukuran yang jauh lebih kecil daripada DNA kromosom.

Langkah isolasi DNA Plasmid:

Pertama, membran sel dilisis dengan penambahan detergen. Proses ini membebaskan DNA kromosom, DNA plasmid, RNA, protein dan komponen lain. DNA kromosom dan protein diendapkan dengan penambahan potasium. DNA + protein + potasium yang mengendap dipisahkan dengan cara sentrifugasi. Supernatan yang mengandung DNA plasmid, RNA dan protein yang tersisa dipisahkan. Kemudian ditambahkan RNase dan protese untuk mendegradasi RNA dan protein. Akhirnya DNA plasmid dapat dipresipitasi menggunakan etanol.

4. Transfer Plasmid

Langkah transfer plasmid:

• Pilus seks yang disandi plasmid berinteraksi dengan reseptor pada permukaan sel resipien.
• Terangsang oleh kontak itu, pilus menarik diri ke dalam sel donor, dengan menarik resipien ke dalam kontak yang erat. Terbentuklah suatu jembatan konjugasi antara kedua sel dan melalui jembatan itu DNA ditransfer.
• Tergerak pula oleh proses sintesis nuklease yang disandi gen tra, yang membelah satu benang DNA plasmid pada suatu tempat yang khas yang disebut asal transfer.
• Ujung bebas benang plasmid yang dilekukan kemudian dijulurkan melalui jembatan konjugasi.
• Disalin oleh DNA polimerase sel inang, dengan menghasilkan salinan melingkar benang ganda dalam kedua sel.

Rekombinasi DNA

Semua organisme mengandung DNA dari bahan yang sama, yaitu gula, asam fosfat, dan basa Nitrogen. DNA dapat disambungkan dengan DNA lain dari organisme yang berbeda. Proses penyambungan DNA itu disebut rekombinasi DNA. Tujuanya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalam DNA. Oleh karena itu rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen.

Dalam rekombinasi DNA dilakukan pemotongan DNA. Proses pemotongan dan penyambungan itu menggunakan enzim pemotong dan enzim penyambung. Hasil sambungan disebut rekombinan. Enzim pemotong disebut enzim retriksi endonuklease. Secara alami, enzim ini dikeluarkan oleh bakteri untuk memutuskan DNA virus yang tersambung pada DNA bakteri tanpa merusak DNA bakteri

Komponen yang diperlukan dalam rekombinasi DNA antara lain:

1. Enzim pemotong dan penyambung

2. Pembawa gen atau vektor

3. Sel target

Kloning DNA

Kemampuan molekul DNA membentuk rekombinan dan menjaganya dalam sel disebut kloning DNA. Proses ini melibatkan vektor yang menjadi sarana DNA untuk memperbanyak klon DNA dalam sel yang disisipkan di dalam vektor. Kunci untuk menghasilkan molekul DNA rekombinan adalah enzim restriksi yang memotong DNA pada tempat spesifik. Dengan menghasilkan molekul DNA rekombinan yang dapat diperbanyak pada organisme inang, fragmen DNA tertentu dapat dimurnikan dan diamplifikasi untuk menghasilkan produk dalam jumlah besar.