4.0 VARIASI DAN KETURUNAN4.1 Pengenalan genetik4.2 Pembahagian Sel4.3 Hukum Pewarisan Mendel4.4 Variasi4.5 Mutasi4.6 Pengenalan kepada bioteknologi

4.1 Pengenalan genetikKromosomKromosom terdapat di dalam nukleolus selKromosom dipindahkan dari induk kepada progeninya semasa persenyawaan antara sel-sel gametKromosom wujud dalam pasangan yang dikenali sebagai kromosom homolog

Gen adalah unit pewarisan (maklumat genetik) yang terdapat pada kedudukan atau lokus tertentu pada kromosomGen juga wujud dalam pasanganPada sepasang kromosom homolog pada lokus tertentu terdapat sepasang gen yang mengawal sifat yang sama tetapi mungkin mempunyai ekpresi yang berbezaPasangan gen ini dikenali sebagai alel

Cth:Gen yg mencirikan ketinggian wujud dalam dua bentuk alel yang berbeza iaitu tinggi (alel T) dan kerdil (alel t)Dua alel yang serupa (TT atau tt) dikatakan homozigus, individu yang memilikinya dikenali sebagai homozigotDua alel yang berbeza Tt dikatakan heterozigus , individu sedemikian dipanggil heterozigot

Gen dan alel

4.1 Molekul DNA

DNA (asid deoksiribonukleik) adalah molekul kimia yg membina genNukleotida pula adalah molekul asas DNASetiap unit nukleotida mengandungi:1 Gula deoksiribosa (5-karbon)Salah 1 dari bes nitrogen(adenin (A), guanin (G), tiamina (T), sitosin (C))1 Kumpulan fosfatSatu molekul DNA boleh mengandungi 4 5 juta unit nukleotida

Struktur DNA:Dua rantai nukleotida yang panjang disambung oleh kumpulan bes masing-masing yang sepada membentuk molekul DNABebenang DNA ini berbentuk heliks ganda duaMemudahkan DNA dipenduakan semasa pembahagian selPenduaan penting supaya supaya setiap gen tidak berubah semasa pembahagian selSel anak menyerupai sel indukJumlah DNA dalam satu kromosom adalah tetap

DNA dan kromosom

Struktur DNA berbentuk heliks ganda dua

4.2 Pembahagian selJenis pembahagian sel:MitosisMeiosisTujuan pembahagian sel:Menambah bilangan sel dalam badan organismaMenghasilkan gamet-gamet untuk pembiakan seks

Mitosis Pembahagian nukleus sel untuk membentuk dua nukleus anakSetiap nukleus anak mengandungi kromosom yang serupa, gennya sama dengan nukleus induk

Mitosis

Peringkat-peringkat dalam mitosis

MeiosisTakrif:Pembahagian nukleus sel untuk membentuk empat nukleus anakSetiap nukleus anak mengandungi separuh bilangan kromosom berbanding nukleus sel induk

Peringkat-peringkat dalam meiosis

Meiosis 1Profasa 1Sinapsis kromosom homolog berpasangan stiap pasangan kromosom homolog merupakan satu bivalenPindah silang berlaku pertukaran bahan genetik antara kromosom homolog titik pada kromatid di mana pindah silang berlaku dinamakan kiasmaMembran nukleus dan nukleolus menghilangKromosom menebal

Metafasa 1

Sentriol membentuk gelendungSetiap pasangan kromosom homolog bergerak di sepanjang gentian gelendong dan menyusun diri di satah Khatulistiwa sel

Meiosis 1 Anafasa 1 setiap kromosom homolog terpisah dan ditarik ke kutub sel yang bertentangan dengan didahului oleh sentromer Penarikan kromosom homolog ke setiap kutu sel berlaku kerana pengecutan gentian gelendong

Telofasa 1 gentian gelendung menghilang pencerutan erlaku ditengah-tengah sel untuk menghasilkan dua sel anak Nukleus dan membran nukleus dibentuk semula Sel anak terhasil mempunyai separuh bilangan kromosom sel induk

Meiosis IIProfasa II

Sentriol bergerak ke kutub berlainan kromosom menebal dan memendek setiap kromasom terdiri daripada sepasang kromatid yang bercantum di sentromer nukleolus dan membran nukleus hilang

Metafasa II

gentian gelendong terbentuk setiap pasangan kromatid bergerak di sepanjang gentian gelendong dan menyusun diri di satah khatulistiwa sel

MEIOSIS IIAnafasa II

Sentromer terbelah duaPasangan kromatid berpisah dan bergerak ke kutub bertentanganSetiap kromatid pada peringkat ini dikenali sebagai kromosomTelofasa II

Kromatid tiba di kutub selSel mencerutdi bahagian tengah untuk menghasilkan 4 sel haploidProses dikenali sebagai sitokinesisMembran nukleus dan nukleolus terbentuk semula bg setiap sel anak

Perbezaan mitosis dan meiosis

MitosisAspekMeiosissekali dgn satu replikasi DNA

Berlaku dalam sel-sel soma

Tiada sinapsis kromosom

Bilangan pembahagian sel indukTempat berlaku

Sinapsis kromosom2 kali dgn satu replikasi DNA

Berlaku dalam sel-sel pembiakan atau gonadBerlaku dengan kromosom homolog berpasangan untuk membentu bivalen

MitosisMeiosisTiada pindah silang

2 sel anak terhasil dengan sifat genetik yang sama

Setiap sel anak adalah diploid (2n) seperti indukPindah silang

Bilangan sel anak terhasil

Bil. KromosomBerlaku pindah silang di peringkat profasa 1

4 sel anak terhasil dengan sifat genetik berlainan

Setiap anak adalah haploid (n)iaitu bilangan kromosom separuh dari induk

MitosisMeiosissatu

Semua sama

Tiada, semua sel anak sama

Daripada pkt zigot sehingga sepanjang hayat organismaBilangan sitokinesis

Kandungan genetik sel anakVariasi

Masa berlakuDua (diakhir meiosis I dan meiosis II)Mungkin berbeza

Variasi lebih kerana wujud pindah maklumat genetikHanya pada peringkat matang organisma tinggi semasa pembentukan gamet

4.3 Hukum Pewarisan Mendel

Gregor MendelPaderi Austria bernama Gregor Mendel mula membentuk hukum pewarisan pada pertengahan 1800an

Pokok kacang pea MendelHukum beliau berasaskan kajiannya ke atas pokok kacang peaPokok kacang pea menunjukkan trait yang boleh diperhatikan dengan jelas dan mudah dikenali

Ketinggian pokoktinggirendahWarna podBentuk biji benihBentuk podWarna biji benihhijaukuninghijaukuninglicinberkedutlicinmencerut

Eksperimen MendelMendel menggunakan yang tinggi. Anak rendahAnak tinggi

Eksperimen Pertama MendelMendel mengacukkan dua tumbuhan baka tulen yang berlawanan trait iaitu tinggi dan kerdil. Dia menamakan tumbuhan ini sebagai generasi pertama atau generasi P. Induk TinggiGenerasi PInduk rendahGenerasi PXAnak TinggiGenerasi F1Mendel membuat pemerhatian bahawa semua anak yang terhasil adalah tinggi. Dan tiada yang rendah . Beliau menamakan anak ini sebagai generasi ini dipanggil filial pertama atau generasi F1

Eksperimen Kedua MendelMendel kemudiannya mengacukkan dua anak yang tinggi dari generasi F1 tersebut. Biji benih yg terhasil ditanam semulaTinggiGenerasi F1X34 Tinggi dan 14 Rendah Generasi F2Mendel menamakan generasi kedua tumbuhan ini sebagai filial kedua generasi F2. Dalam generasi ini Mendel memerhatikan bahawa terdapat kombinasi tumbuhan tinggi dan rendah pada nisbah 3:1Tumbuhan indukanak

Beliau mengulangi eksperimen ini banyak kali sambil mengkaji ciri-ciri yang lain pulaSemua keputusan menunjukkan nisbah yang sama iaitu 3: 1 bagi generasi F2Kesimpulan beliau:Setiap ciri ditentukan oleh dua faktor-faktor yang tidak bercampur dan boleh berpisah semasa masuk ke dalam gamet yang berlainanKini faktor itu dikenali sebagai genBeliau telah membina Hukum-hukum Mendel dari kesimpulan yang dibuat ke atas pemerhatian2 itu.

Segiempat punnet cara mudah untuk tentukan fenotipF2Nisbah genotip PP : Pp : pp 1 : 2 : 1Nisbah fenotip Purple : white 3 : 1F1PpxPp

P p P PP Pp p Pp pp

Segiempat punnet cara mudah untuk tentukan fenotipF2Nisbah genotip TT : Tt : tt 1 : 2 : 1Nisbah fenotip Tinggi : Kerdil 3 : 1F1TtxTt

Gamet T dan t T dan t

T t T TT Tt t Tt tt

Hukum Mendel II Hukum Pengaturan bebasMendel juga telah mengkaji dua pasang ciri berlawananBelia mengacukkan baka tulen tinggi (T) dan bunga berwarna ungu (P) dengan baka tulen kerdil (t) dengan bunga putih (p)Kacukan bagi dua ciri berbeza ini dinamakan kacukan dwihibrid.

Induk (P)TT CCxtt ccFenotip(tinggi ungu -(kerdil putih-homozigus dominan)homozigus resesif)

GametTCTCtctc

F1TtCc xTtCc Semua tinggi berwarna(heterozigus dominan)Gamet F1 TC TC tC tc TC TC tC tc

Nisbah fenotip f2Tinggi berwarna : Tinggi putih : Kerdil berwarna : Kerdil putih 9 : 3 : 3 : 1

TC Tc tC tc TC1/16 TTCC1/16 TTCc1/16 TtCC1/16 TtCC Tc1/16 TTCc1/16 TTcc1/16 TtCc1/16 Ttcc tC1/16 TtCC1/16 TtCc1/16 ttCC1/16 ttCc tc1/16 TtCc1/16 Ttcc1/16 ttCc1/16 ttcc

Hukum Pewarisan Mendel

Gen-gen dominan dan resesifGen dominanMenonjolkan cirinya samada dalam bentuk homozigus atau heterozigusGen diwakili dgn huruf besarCth: ketinggian, gen dominan adalah tinggi (T), gen resesif adalah kerdil (t)Samada dalam bentuk TT (homozigus) atau Tt (heterozigus) ciri yg dipamerkan adalah tetap tingg

Gen resesifCirinya hanya akan ditonjolkan sekiranya wujud dalam homozigus iaitu tanpa kehadiran gen dominanGen diwakili dgn huruf kecilCth: Bagi ciri ketinggian sifat kerdil akan hanya ditunjukkan sekiranya pasangan alel adalah tt

Dominant AllelesMendel observed a variety of dominant alleles in pea plants other than the tall allele. For instance, hybrid plants for seed color always have yellow seeds.

Green & Yellow AlleleYellow SeedHowever, a plant that is a hybrid for pod color always displays the green allele.Green & Yellow AlleleGreen PodIn addition, round seeds are dominant over wrinkled seeds, and smooth pods are dominant over wrinkled pods.

4.4 Variasi

VariasiVariasi adalah perbezaan ciri yang terdapat pada individu suatu organisma dari spesies yang samaTerdapat dua jenis variasi:1. Variasi selanjar (continuous variation)2. Variasi tak selanjar (discontinuous variation)

Variasi SelanjarVariasi selanjar menunjukkan ciri perantaraanTidak menunjukkan perbezaan yang ketara antara ciriJuga dikenali sebagai variasi kuantitatifJuga dikenali sebagai variasi persekitaran kerana variasi ini sering dipengaruhi faktor persekitaranContoh: tinggi dan berat badan manusia

Tinggi (cm)

Variasi Tak SelanjarVariasi menunjukkan perbezaan yang ketara dan khusus Tidak mempunyai ciri perantaraanJuga dikenali sebagai variasi kualitatifVariasi tak selanjar tidak dipengaruhi oleh faktor persekitaranLebih dipengaruhi oleh faktor genetik dan jarang berubah sepanjang hayat

Contoh:

Warna kulit

Jenis cap ibu jariLekapan cuping telinga

Bentuk graf taburan diskrit Jenis darah

Perbezaan variasi selanjar dan tidak selanjar

Variasi selanjarAspekVariasi tak selanjarMenunjukkan perbezaan secara beransur-ansurJenis perbezaan bg sesuatu ciriPerbezaan yang jelas dan nyataAdaCiri perantaraanTiada

Variasi kuantitatifJenis variasiVariasi kualitatif

Taburan normalBentuk grafTaburan diskrit

Perbezaan variasi selanjar dan tidak selanjar

Variasi selanjarAspekVariasi tak selanjarMenunjukkan perbezaan secara beransur-ansurJenis perbezaan bg sesuatu ciriPerbezaan yang jelas dan nyataAdaCiri perantaraanTiada

Variasi kuantitatifJenis variasiVariasi kualitatif

Taburan normalBentuk grafTaburan diskrit

Variasi selanjarAspekVariasi tak selanjarFaktor-faktor genetik dan persekitaranPunca-punca variasiFaktor genetik sahajaciri dipengaruhi persekitaran, tidak boleh diwarisiCiri-ciri pewarisanBoleh diwarisiDikawal oleh beberapa gendgn beberapa pasang alelBilangan gen terlibatDikawal oleh hanya satu gen dengan dua atau lebih alel

Variasi dan Kemandirian spesiesSpesies yang bervariasi mempunyai kebolehan untuk meneruskan kesinambungan generasinya dengan lebih baik Tahan serangan penyakit atau bencanaSekiranya tiada variasi sesuatu penyakit yg boleh membunuh satu individu boleh menghapuskan semua individu yg lain

Penyesuaian dengan perubahan persekitaranPenting terutamanya dalam penyamaranCth. Rama-rama Biston betularia Dlm persekitaran yg tidak tercemar lebih byk rama-rama berwarna kelabu kerana menyamar dengan liken pada batang pokok. Tetapi di kawasan yg tercemar batang pokok menjadi gelap jadi rama-rama yang gelap / hitam lebih banyak didapati. Ini untuk melindungi mereka dari dikesan oleh pemangsa

Punca VariasiDua punca utama menyebabkan variasi:1. Faktor Persekitaran2. Faktor genetik

Variasi yang disebabkan persekitaran tidak boleh diwarisi

2. Faktor genetikVariasi yang disebabkan oleh faktor genetik melibatkan kromosom dan genMaka ciri-ciri yang terhasil boleh diwarisiProses seperti pindah silang, penggabungan semula dan mutasi memainkan peranan penting

Pindah silang dan penyusunan semulaBerlaku apabila segmen-segmen kromosom homolog bertukar tempat antara satu sama lain

Berlaku semasa profasa 1 MEIOSISTitik persentuhan antara kromosom homolog ini dipanggil kiasmaPertukaran antara segmen ini menyebabkan berlakunya rombakan genRombakan gen melibatkan perubahan dari segi susunan gen-genRombakan ini dipanggil penyusunan semula/penggabungan semula/rekombinasiMengakibatkan penggabungan baru terhadap ciri-ciri yang diturunkanLebih banyak variasi diperoleh

4.5 Mutasi

MutasiMutasi ialah perubahan bahan genetik yang berlaku secara mendadak, rawak dan spontanPerubahan ini akan diwarisi oleh generasi seterusnya

Dua jenis mutasi

Gen yang telah mengalami mutasi dipanggil mutanOrganisma atau ciri yang telah mengalami mutasi juga dipanggil mutanMutasi boleh berlaku secara semula jadi, atau dicetuskan oleh bahan kimia dalam makanan atau alam sekitarBahan atau faktor yang menyebabkan mutasi dikenali sebagai mutagen

Contoh-contoh mutagenBahan pengawet makanan seperti natrium nitrit, benzena, formaldehidBahan kimia seperti racun kulat theotepa (dlm industri tekstil), pewarna metanil kuning, nitrosamin (dalam industri petroleum dan dalam makanan)Bahan semulajadi seperti aflotoksin yang dihasilkan oleh sesetengah racun kulatSinar-x dan sinar gamma dalam alam sekitar, sinar radioaktif, sinar uv

4.6 Pengenalan kepada bioteknologi

PembiakbakaanProses pemilihan buatanCiri-ciri baik (berkualiti) dipilih dari suatu populasi haiwan atau tumbuhanTanaman atau haiwan dgn ciri baik ini dikacukkan dgn yg lain yang mempunyai ciri baik yg lain pula

Contoh-contohLembu Freisian (susu banyak tetapi kurang bolah sesuaikan diri dgn cuaca tempatan) dengan lembu tempatan Kedah-Kelantan (kurang susu tetapi tahan lasak)Kacukan kelapa sawit, Pisifera (buah mudah gugur dan tempurung nipis, tetapi banyak minyak) dengan Dura (tempurung tebal, tidak mudah gugur tetapi minyak sedikit) menghasilkan Tenera (minyak banyak tempurung tebal dan tidak muadah gugur)

****************************************************************************