PEWARISAN BIOLOGIS: TEORI DAN KONSEP, CARA PENULARANNYA, CONTOH - BIOLOGI - 2024

The warisan biologis adalah proses dimana keturunan dari sel atau organisme menerima anugerah genetik orang tua mereka. Studi tentang gen dan bagaimana mereka ditularkan dari satu generasi ke generasi lainnya adalah bidang studi genetika keturunan.

Keturunan dapat didefinisikan sebagai kesamaan antara orang tua dan keturunannya, tetapi istilah ini juga mencakup perbedaan yang melekat pada variasi genetik yang terjadi selama reproduksi.

Seekor angsa dan anaknya (Gambar oleh Hans Benn di www.p sejati.com)

Warisan biologis adalah salah satu atribut paling penting dari sel hidup dan oleh karena itu, organisme multiseluler, yang berarti kemampuan untuk mentransmisikan sifat dan karakteristik yang ditentukan oleh generasi berikutnya, bekerja sama dengan mekanisme adaptif dan seleksi alam.

Banyak penulis berpendapat bahwa manusia telah mengenal konsep dasar pewarisan biologis selama ribuan tahun, ketika proses domestikasi tumbuhan dan hewan dimulai dan, memilih karakteristik yang dianggap paling penting, membuat persilangan ke Dapatkan keturunan yang akan mempertahankan karakteristik ini.

Namun, pemahaman kita saat ini tentang dasar fisik dan molekuler dari hereditas relatif baru, karena ini tidak dijelaskan sampai awal abad ke-20, ketika komunitas ilmiah muncul dengan teori kromosom hereditas.

Terlepas dari hal-hal di atas, prinsip-prinsip heritabilitas sifat atau karakter dianalisis secara mendalam beberapa tahun sebelumnya oleh Gregorio Mendel, yang saat ini dianggap sebagai "bapak warisan".

Penting untuk disebutkan bahwa sebelum dan sesudah perumusan teori kromosom tentang keturunan ini, banyak penemuan lain yang sangat penting bagi pemahaman modern kita tentang genetika makhluk hidup. Ini dapat mencakup antara lain isolasi dan karakterisasi asam nukleat, penemuan dan studi kromosom.

Teori pewarisan biologis

Gregor Mendel

Fondasi dasar warisan awalnya diusulkan oleh biarawan Austria Gregory Mendel (1822-1884) pada tahun 1856.

Mendel memahami dari eksperimennya dengan persilangan tanaman kacang polong bahwa persamaan dan perbedaan antara tetua dan keturunannya dapat dijelaskan dengan transmisi mekanis dari unit keturunan yang terpisah, yaitu gen.

Kacang polong Mendel dan sifat-sifatnya (Sumber: Nefronus via Wikimedia Commons)

Hal ini meletakkan dasar bagi pemahaman genetika modern, karena diketahui bahwa alasan heritabilitas suatu sifat disebabkan oleh transfer fisik gen pada kromosom melalui reproduksi (seksual atau aseksual).

Berdasarkan hasil yang diperoleh, Mendel merumuskan “hukum waris” yang berlaku saat ini untuk beberapa karakter:

- Hukum segregasi: ia menyatakan bahwa gen memiliki bentuk "alternatif" yang dikenal sebagai alel dan secara langsung mempengaruhi fenotipe (ciri-ciri yang terlihat).

- Hukum pewarisan independen: menyiratkan bahwa pewarisan satu sifat tidak bergantung pada sifat lain, meskipun hal ini tidak sepenuhnya benar untuk banyak karakteristik.

Thomas Morgan pada tahun 1908, mempelajari genetika lalat buah, Drosophila melanogaster, menunjukkan bahwa pewarisan fenotipe terjadi seperti yang dijelaskan sebelumnya oleh Mendel. Lebih lanjut, dialah yang menjelaskan bahwa unit keturunan (gen) ditularkan melalui kromosom.

Dengan demikian, dan berkat partisipasi banyak peneliti lain, saat ini kita tahu bahwa pewarisan biologis terjadi berkat transmisi unit keturunan yang terkandung dalam kromosom, baik dalam kromosom autosom, seksual, atau plastida (pada eukariota).

Ekspresi atau penampilan fenotipe tertentu bergantung pada karakteristik genotipe (dominasi dan resesivitas).

Konsep dasar

Untuk memahami cara kerja mekanisme pewarisan biologis, perlu dipahami beberapa konsep fundamental.

Meskipun tidak semua sifat yang diwariskan disebabkan oleh urutan nukleotida yang menyusun DNA setiap organisme, jika kita mengacu pada pewarisan biologis, pada umumnya kita berbicara tentang transmisi informasi yang terkandung dalam gen.

Gen

Gen didefinisikan, kemudian, sebagai unit fisik fundamental dari keturunan dan itu adalah urutan DNA yang ditentukan, yang berisi semua informasi yang diperlukan untuk ekspresi suatu sifat atau karakteristik pada makhluk hidup.

Alel

Gen dapat memiliki lebih dari satu bentuk, produk dari variasi kecil dalam urutan yang mencirikannya; bentuk alternatif dari gen yang sama dikenal sebagai alel.

Alel biasanya didefinisikan menurut karakteristik fenotipik yang diberikannya dan, dalam suatu populasi, adalah umum untuk menemukan banyak alel untuk gen yang sama.

DNA, gen dan kromosom (Sumber: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Mamalia, misalnya, mewarisi dua alel tiap gen dari induknya, satu dari induknya dan satu dari ayahnya. Alel dari genotipe yang selalu diekspresikan dalam fenotipe disebut alel dominan, sedangkan alel yang tetap "diam" (yang tidak memiliki karakteristik fenotipe yang diamati) dikenal sebagai alel resesif.

Dalam beberapa kasus, mungkin terjadi bahwa kedua alel diekspresikan, menghasilkan penampilan fenotipe perantara, itulah mengapa ini disebut alel kodominan bersama-sama.

Homozigositas dan heterozigositas

Ketika seorang individu mewarisi dua alel identik dari orang tuanya, apakah mereka dominan atau resesif, ini secara genetik dikenal sebagai homozigot untuk alel-alel ini. Sebaliknya, ketika seseorang mewarisi dari orang tuanya dua alel yang berbeda, satu dominan dan yang lainnya resesif, ini disebut heterozigot untuk alel-alel ini.

Kromosom

Gen organisme prokariotik dan eukariotik ditemukan pada struktur yang dikenal sebagai kromosom. Pada prokariota, sel yang tidak memiliki nukleus, normalnya hanya ada satu kromosom; Itu terdiri dari DNA yang terkait dengan beberapa protein, berbentuk lingkaran dan sangat melingkar.

Eukariota, sel yang memiliki inti, memiliki satu atau lebih kromosom, tergantung pada spesiesnya, dan ini tersusun dari bahan yang disebut kromatin. Kromatin setiap kromosom terdiri dari molekul DNA yang terkait erat dengan empat jenis protein yang disebut histon, yang memfasilitasi pemadatannya di dalam nukleus.

Pada eukariota ada lebih dari satu jenis kromosom. Ada nuklir, mitokondria, dan kloroplastida (terbatas pada organisme fotosintetik). Kromosom inti bersifat autosom dan seksual (yang menentukan jenis kelamin).

Ploidy

Ploidy adalah seluruh jumlah "set" kromosom yang dimiliki sel. Manusia, misalnya, seperti semua mamalia dan banyak hewan, memiliki dua set kromosom, satu dari ayah dan satu lagi dari ibu, oleh karena itu, sel mereka dikatakan diploid.

Haploid dan poliploid

Individu dan / atau sel yang hanya memiliki satu set kromosom dikenal sebagai haploid, sedangkan organisme yang memiliki lebih dari dua set kromosom secara kolektif disebut poliploid (triploid, tetraploid, heksaploid, dan sebagainya).

Gamet

Dalam organisme dengan reproduksi seksual, hal ini terjadi berkat fusi dua sel khusus, yang diproduksi oleh dua individu yang berbeda: "jantan" dan "wanita". Sel-sel ini adalah gamet; laki-laki menghasilkan sperma (hewan) atau mikrospora (tumbuhan) dan perempuan menghasilkan ovula atau sel telur.

Biasanya, beban kromosom sel kelamin (gamet) adalah haploid, yaitu sel-sel ini diproduksi melalui pembelahan sel yang melibatkan pengurangan jumlah kromosom.

Genotip

Dalam organisme hidup, genotipe menggambarkan sekumpulan gen (dengan alelnya masing-masing) yang mengkode beberapa sifat atau karakteristik tertentu dan yang dibedakan dari yang lain dengan fungsi atau urutan tertentu. Jadi genotipe mewakili konstitusi alelik individu.

Meskipun secara umum dikatakan bahwa genotipe lah yang menimbulkan fenotipe, namun perlu diingat bahwa terdapat banyak faktor lingkungan dan epigenetik yang dapat mengkondisikan kemunculan suatu fenotipe.

Fenotipe

Fenotipe secara harfiah berarti "bentuk yang ditunjukkan". Banyak teks mendefinisikannya sebagai serangkaian karakteristik yang terlihat dari suatu organisme yang dihasilkan baik dari ekspresi gennya (genotipe) dan dari interaksinya dengan lingkungan sekitarnya.

Kebanyakan fenotipe adalah produk dari aksi bersama lebih dari satu gen dan gen yang sama dapat berpartisipasi dalam pembentukan lebih dari satu fenotipe spesifik.

Bagaimana pewarisan genetik diturunkan?

Transmisi gen dari orang tua ke keturunannya terjadi dalam siklus sel melalui mitosis dan meiosis.

Pada prokariota, di mana reproduksi terjadi terutama dengan bipartisi atau pembelahan biner, gen dipindahkan dari satu sel ke keturunannya melalui salinan persis kromosomnya, yang disekresikan ke dalam sel anak sebelum terjadi pembelahan.

Eukariota multiseluler yang secara umum dicirikan memiliki dua jenis sel (somatik dan seksual), memiliki dua mekanisme transmisi atau pewarisan gen.

Sel somatik, serta organisme uniseluler yang lebih sederhana, saat membelah melakukannya dengan mitosis, yang berarti bahwa mereka menggandakan konten kromosomnya dan mengeluarkan salinannya ke sel anak mereka. Salinan ini umumnya sama persis, jadi karakteristik sel-sel baru itu setara dengan "nenek moyang".

Sel kelamin memainkan peran mendasar dalam reproduksi seksual organisme multisel. Sel-sel ini, juga dikenal sebagai gamet, diproduksi oleh meiosis, yang melibatkan pembelahan sel dengan pengurangan beban kromosom secara bersamaan (mereka adalah sel haploid).

Melalui reproduksi seksual, dua individu meneruskan gen mereka dari satu generasi ke generasi berikutnya dengan menggabungkan sel gametik haploid mereka dan membentuk individu diploid baru yang memiliki karakteristik yang sama dari kedua orang tuanya.

Contoh warisan

Contoh klasik warisan biologis yang digunakan dalam teks pengajaran untuk menjelaskan proses ini didasarkan pada organisme "model" yang berbeda.

Lalat buah (D. melanogaster) misalnya, salah satu model penelitian hewan yang digunakan Thomas Morgan, seringkali memiliki mata merah. Namun, selama eksperimennya, Morgan menemukan seekor jantan bermata putih dan menyilangkannya dengan betina bermata merah.

Lalat buah. Drosophila melanogaster. Diambil dan diedit dari: Sanjay Acharya

Mengingat fenotipe “mata merah” dominan pada spesies ini, maka generasi pertama persilangan ini terdiri dari individu-individu bermata merah. Persilangan berikutnya antara individu-individu generasi pertama (F1) menghasilkan generasi F2 di mana kedua fenotipe tersebut muncul.

Karena mata putih hanya muncul di F2 pada hampir 50% pria, Morgan berasumsi bahwa itu adalah "warisan terkait kromosom seks."

Referensi

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Kepala Sekolah Genetik. Edisi 8 '". John Wiley dan Sons.
2. Henderson, M. (2009). 50 ide genetika yang benar-benar perlu Anda ketahui. Buku Quercus.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Belajar: USA.
4. Suzuki, DT, & Griffiths, AJ (1976). Pengantar analisis genetik. WH Freeman dan Perusahaan.
5. Watson, JD (2004). Biologi molekuler dari gen. Pearson Education India