Sejarah serta Pemetaan Gen

Sejarah serta Pemetaan Gen Sejarah Pemetaan Gen Keterkaitan genetik pertama kali ditemukan oleh ahli genetika Inggris William Bateson dan Reginald Punnett lama setelah hukum Mendel ditemukan kembali. Pemahaman keterkaitan genetik yang diperluas oleh karya Thomas Hunt Morgan. Morgan pengamatan bahwa jumlah persimpangan di antara gen-gen terkait berbeda memunculkan ide bahwa frekuensi crossover mungkin menunjukkan jarak memisahkan gen pada kromosom. Alfred Sturtevant, seorang mahasiswa Morgan, pertama kali dikembangkan peta genetik, juga dikenal sebagai peta linkage. Sturtevant mengusulkan bahwa semakin besar jarak antara gen berhubungan, semakin besar kesempatan yang kromatid non-adik akan menyeberang di wilayah antara gen. Dengan bekerja dari jumlah rekombinan adalah mungkin untuk mendapatkan untuk mengukur jarak antara gen. Jarak ini disebut unit peta genetik (um), atau centimorgan, atau unit map dan didefinisikan sebagai jarak antara gen di mana salah satu produk meiosis di 100 adalah rekombinan. Frekuensi rekombinan (FR) sebesar 1% setara dengan 1 um. Peta linkage dibuat dengan mencari jarak peta antara sejumlah sifat yang ada pada kromosom yang sama, idealnya menghindari memiliki kesenjangan yang signifikan antara sifat-sifat untuk menghindari ketidaktepatan yang akan terjadi karena kemungkinan beberapa peristiwa rekombinasi. Pemetaan Gen Morgan mengamati dari data hasil persilangan Drosophila, bahwa proporsi turunan tipe rekombinan gen-gen yang terpaut berbeda-beda bergantung pada pasangan gen yang dipelajari. Ia berpikir bahwa keragaman ini karena frekuensi pindah silang yang kemungkinan pantulan nyata dari jarak antar gen pada kromosom. Morgan memberikan data pengamatan hasil persilangannya kepada muridnya, Alfred Stutevant, yang pada waktu itu masih mahasiswa S1, dan diminta agar data pindah silang antar gen-gen terpaut bisa mempunyai arti. Dalam waktu satu malam, Sturtevant berhasil mengembangkan metode untuk menerangkan hubungan antargen yang sampai sekarang masih digunakan. Sebagai contoh hasil uji silang berikut: pr vg/pr vg 163 tipe tetua + +/pr vg 191 tipe tetua pr +/pr vg 23 tipe rekombinan + vg/pr vg 21 tipe rekombinan Total 400 Dari 400 turunan, 44 (11%) merupakan tipe rekombinan. Sturtevant menyatakan bahwa persentase rekombinan bisa dipakai sebagai indeks kuantitatif jarak linier antar dua pasang gen pada suatu ‘peta genetik’ atau ‘peta keterpautan’. Dasar pemikirannya adalah bahwa semakin jauh letak antar dua pasang gen pada sepasang kromosom homolog maka semakin besar kemungkinan terjadinya pindah silang antar dua pasang gen tersebut, sehingga semakin besar proporsi meiosis yang menghasilkan rekombinan. Jadi, dengan menghitung frekuensi rekombinan, dapat mengukur jarak peta atau pasangan. Mengukur Kemungkinan Pemetaan Gen Akibat dari hubungan ini, jika frekuensi rekombinan antar gen A dan gen B adalah 5%, maka gen A dan gen B dipisahkan oleh 5 unit map (5 u.m). Bila diketahui gen A dan gen C dipisahkan oleh 3 u.m maka gen C dan gen B seharusnya dipisahkan oleh 8 u.m atau 2 u.m. Perlu disadari bahwa nilai jarak genetik ini adalah suatu hipotesis dan suatu nilai dugaan, sehingga tidak terlepas dari kesalahan percobaan, semakin besar proporsi yang dipakai maka semakin baik nilai dugaan. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Frekuensi Rekombinan 1. Kontrol gen Beberapa lokus gen telah diidentifikasi meningkatkan atau menurunkan frekuensi rekombinan. Beberapa lokus ini mempengaruhi pada waktu kromosom berpasangan ketika meiosis, yang lainnya sesudah kromosom berpasangan. 2. Suhu yang ekstrim Suhu tinggi atau rendah mempengaruhi meiosis dan juga mempengaruhi rekombinan. 3. Jarak antar lokus Semakin jauh jarak antar lokus, semakin tinggi frekuensi rekombinan. 4. Posisi sentromer terhadap lokus Semakin dekat lokus ke sentromer maka semakin kurang frekuensi pindah silang. 5. Penggunaan bahan kimia atau radiasi dapat meningkatkan pindah silang Percobaan dasar genetika pindah silang (crossing over) Percobaan dasar genetika pindah silang (crossing over)- Pindah silang adalah proses yang menyebabkan bagian kromosom homolog saling bertukar, menghasilkan rekombinasi baru gen-gen pada kromosom yang sama. Pindah silang dan asortasi bebas merupakan mekanisme untuk menghasilkan kombinasi baru gen. Seleksi alam kemudian bertindak untuk melestarikan kombinasi baru tersebut yang menghasilkan mahluk hidup dengan kesesuaian maksimum, yaitu peluang maksimum pelestarian genotipe tersebut. Pindah silang terjadi sewaktu sinapsis kromosom homolog pada profase I (zigoten dan pakhiten) meiosis. Sebelumnya kita harus memahami bahwa lokasi gen pada kromosom disebut lokus yang tersusun dalam sekuen linier. Lokus juga berarti lokasi serangkaian gen yang berurutan dengan fungsi yang berkaitan. Kedua alel pada suatu gen heterozigot menempati posisi yang sama dalam kromosom homolog, yaitu alel A pada kromosom homolog yang satu dan alel a menempati posisi yang sama pada kromosomhomolog yang lainnya. Pindah silang terjadi pada tahap tedtrad sesudah replikasi kromosom sewaktu interfase, yaitu sesudah kromosom mengganda sehingga terdapat empat kromatid untuk setiap kromosom homolog. Pindah silang melibatkan pematahan masing-masing kedua kromosom homolog (kromatid) dan patahan tersebut saling bertukaran. Peluang terjadinya pindah silang diantara dua lokus meningkat dengan meningkatnya jarak antara dua lokus tersebut pada kromosom. Pindah silang tunggal Pindah silang melibatkan hanya dua dari empat kromatid pada pasanngan kromosom homolog. Kedua kromatid ini bertukaran segmen yang sama melalui mekanisme pemetahan dan pertukaran.Hasil kejadian meiosis ini dari keempat kromatid hanya dua yang mengandung kombinasi baru alel dari kedua gen. Sedangkan kedua kromatid lainnya membawa kombinasi tetua. Pindah silang dua gen terpaut Kombinasi rekombinan dari alel dua gen terpaut dihasilkan oleh pindah silang pada interval diantara dua lokus yang bersegregasi. Peluang suatu pindah silang yang terjadi diantara dua lokus adalah fungsi panjangnya interval yang memisahkan lokus tersebut. Dengan demikian terdapat peluang yang lebih besar untuk terjadinya pindah silang pada lokus yang terpisah cukup jauh dibandingkan dengan lokus yang terpaut. Pindah silang ganda dua faktor 1. Pindah silang ganda dua strand terjadi bila kedua pindah silang melibatkan dua kromatid yang sama 2. Pindah silang ganda tiga strand terjadi bila pindah silang yang kedua melibatkan satu kromatid yang sama dengan pindah silang yang pertama dan kromatid tersebut berpindah silang dengan kromatid ketiga. 3. Pindah silang ganda empat strand terjadi bila pindah silang pertama dan pindah silang kedua melibatkan pasangan kromatid yang berbeda. Pindah silang ganda tiga faktor Pada pindah silang ganda dua faktor yang melibatkan dua kromatid sering terjadi pindah silang yang tidak terpantau yang menghasilkan 100% genotipe tipe tetua, walaupun terdapat segmen kromosom homolog yang terpatah dan bertukar pada dua kromatid. Untuk memantau pindah silang ganda dua faktor dua strand seperti ini diperlukan lokus ketiga dintara dua lokus. Dengan menggunakan tiga lokus sebagai marka genetik, dimungkinkan melakukan pemetaan gen berdasarkan letak urutan marka tersebut. Tujuan 1. Memahami dasar genetika pindah silang (crossing over)sebagai mekanisme penting dalam kombinasi baru gen, 2. Melakukan simulasi berbagai bentuk pindah silang Percobaan Alat dan Bahan Lilin plastisin dengan dua warna yang berbeda, penggaris plastik dan pensil berwarna. Cara Kerja 1. Buatlah kromosom homolog pada fase sesudah interfase atau pada saat sinapsis dengan dua kromatid kembar lengkap dengan marka dan sentromernya menggunakan lilin yang berbeda warna. Simulasikan fenomena sinapsis pada pasangan kromosom homolog tersebut. 2. Kemudian simulasikan proses pindah silang yang terjadi pada tahap pakhiten (pindah silang tunggal, ganda dengan dua faktor dan ganda dengan tiga faktor) dan produk akhir pindah silangnya pada tahap diakinesis. 3. Untuk memotong segmen pada plastisin tersebut gunakan penggaris plastik agar diperoleh potongan rapi dan tegas.