REKOMBINASI: PENGERTIAN, HUBUNGAN DENGAN MUTASI, PERAN

TERHADAP PROSES EVOLUSI

RESUME

Untuk Memenuhi Tugas Terstruktur Mata Kuliah Genetika II

yang diampu oleh Prof. Dr. Hj. Siti Zubaidah, S.Pd, M.Pd

Oleh :

Kelompok 3 Offering H 2012

Genetika Selasa

Allysa Khanza 120342422475

Megawati 120342422462

The Learning University

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN BIOLOGI

SEPTEMBER 2014

Tugas harian ke 9 9

BAB 7

REKOMBINASI, PENGERTIAN, HUBUNGAN DENGAN MUTASI, PERAN

TERHADAP PROSES EVOLUSI SERTA KEJADIANNYA

Dasar percobaan pesilangan pada Drosophila melanogaster, di ajukan oleh Morgan

yang dalam pengajuannya berisi interprestasi tentang pautan. T.H Morgan juga merupakan

orang pertaman yang menghubungkan pautan dan pemisahan keromosom-kromosom

homolog maupun kejadian pindah silang antara kromosom-kromosom holmolog selama

miosois. T.H Mengajukan hipotetisi bahwa selama miosis berlangsung pertukaran fisik antara

kromosom-kromosom yang berakibata terjadinya rekombinasi genetic. Bukti adanya

rekombinasi genetic dengan dasar hasil percobaan H.B Creighton dan B. Mc. Clintock pada

jagung.

Pengertian Rekombinasi Dan Hubunngannya Dengan Mutasi

Rekombinasi diartikan sebagai peristiwa pembentukan suatu asosiasi baru dari

molekul-molekul DNA atau Kromosom (Ayala, dkk, 1984). Sumbe rlain menyatakan bahwa

rekombinasi adalah proses yang berakibat terbentuknya kombinasi-kombinasi gen yang baru

pada kromosom. Antara rekombinasi dan mutasi sebernya tidak ada hubungan, terkecuali

bahwa keduaa peristiwa itu sama-ssama menimbulkan perubahan genetic dan beberpa

oeristiwa peristiwa itu sam-sama menimbulkan perubahan matei genetic fenotip yang

laszimnya merupakan dampak mutasi.

Peran Rekombinasi Terhadap Proses Evolusi

Pindah silang bersama dengan kombinasi secara bebeas merupakan mekanisme-

mekanisme yang menghasilkan kombinasi-kombinasi gen yang baru. Pada kenyataannya

rrekombinasi memeang merupakan suatu mekanisme sumebr variasi genetic. Evolusi

mekanisme-mekanisme yang mendorong perubahan genetic antar indivisu benar-benar nyata

dalam biologi seluruh organism,melai dari prokariot hinggan eukariot tinggi. Rekombinasi

juga mungkin sel untuk memperbaiki urutan-urutan nuleotida yang hilang dengan cara

mengganti baguan yang rusak dengan sepenggal DNA yang berasal dari kromosom homolog.

Daerah homolog itu urutan-urutan nukleotida sama atau sekurang-kurangnya sangat

mirip. Lebih lanjut molekul-molekul itu berjajar berdampingan, serta berinteraksi melalui

pertukaran bagian-bagian polinukleotida yang identik. Pertukaran bagian-bagian itu dikatalis

oleh enzim endonuklease. Di pihak lain terbentunya pecabangan pindah sikakng itu

menimbulkan/menghasilkan suatu heteroduplleks. Celah atau bagian yang terputus itu akan

tertutup oleh enzim ligase DNA, dan selanjutnya unting-unting ditukar melallui mirgrasi

cabang dalam hal ini titik pindaj silang migrasi sepanjang kedua molekul. Struktur yang

berperan dalam rekombinasi diseut dengan Holliday Intermediet atau recombination

intermediet atau chi from. Struktur tersebut ditemukan pada E.coli khususnys terkait dengan

plasmid ColE. Plasmid ColE berbentuk cincin.

Pembentukan Stuktur Holliday Pada Makhluk Hidup Eukariotik.

Model holyday mempertimbangkan kejadian terputusnya satu unting yang berlanjut

dengan berlangsungnnya pertukaran resiprok unting-unting tungggal. Mengakibatkan

terbentuknya DNA heteroduplex yang simestris oada ke dua pihak yang terlibat pada proses

pertukaran. Namun hanya ada satu pihak yang memiliki DNA heterodupiex, hal ini berarti

bahwa tidak terjadi pertukaran resiprok atau tidak terjadi pertukaran unting yang asimetrik.

Berkenaan dengan pertukaran unting aasimetrik dikenal ada dua model yang

memperjelasnya. Penjelasan kedua model itu sama-sama menju kepada pembantukan suatu

Holliday, meskipun jalur tersebut berbeda. Kedua model yang dimaksud itu adalah Meselson

Radding sreta model pemutudsn unting ganda dan perbaikannya. Pada model Meselson-

Radding bermamfaat unyuk menjelaskan kenyankan osbervasi atas gen conversion mapun

atas segresi yang menyimpang. Sedangka untuk pemutusan unting ganda dan perbaikannya

tidak hanya menjelaskan sejumlah observasi khan yang berkenaan dengan rekombinasi pada

khamir, tetapi juga observasi yang dapat dijelaskna dengan baik melalui model Meslson-

Radding.

BAB 8

REKOMBINASI PADA MAKHLUK EUKARIOTIK.

Pada masa kini rekombinasi melalui pindah silang yang petama kali di kemukaan oleh

T.H Morgan dan para peneliti selanjutnya. Di katakana bahwa “pindah silang umumnya

terjadi salama miosis oada makhluk hidup berkelamin betina maupun jantan dan antara

semua pasangan kromosom.

Pindang Silang Pada Miosis Makhluk Hidup Eukariotik

Peristiwa pindah silang terjadi Selma sinapsis dari kromosom-kromosom homolog

pada zygote dan pachiten dari profase 1 miosis. Pindah silang yang dimaksud adalah pindah

silang pada makhluk hidup yang pembelahan reduksinya berlangsung selama miosis 1.

Peristiwa pindah silang terjadi snata keempat kromatid itu, tetapi yang terjadi antara dua

kromosom sesaudara. Pada individu jantan dalam banyak jenis dipetra termsuk dalam marga

Drosophila peristiwa pindah dilan tidak trejadi.Pindah silang pada makhluk hidup eukarotik

berlangsung Selama tahap tertad pasca replikasi.

Perstiwa ini biasnya digunakan pada hewan N. crassa, dimna memamng mempunyai

mamfaat dan sifat yang diantranya:

1. Misosi berlangsung setelah fusi kedua inti dari dua tipe kemlamin yang menyebabkan

terbentuknya satu inti diploid

2. Ascospora-ascospora (haploid) hasil miosi tersesun secara linier di dalam struktur

tabung yang disebut ascus.

3. Ascospora-ascospra haploid tumbuh dan berkemban menghasilkan miselia

multiseluler, yang seluruh selnya tetap haploid.

4. Dapat tumbuh pada suatu medium buatan sederhana yang hanya mengandun garam-

garam organic.

5. Perkembanng bikan kawin dan tak kawin dapat mempertahankan genotip strain

tertentu.

Pemetaan Kromosom

Pengkajian pindah sialng diungkapkan bawa factor-faktor gen tersusun secara linier

spanjang kromosom. Pertukuran bagian-bagian antara kromosom homolog memang

menyebabkan perubahan posisi fakor gen tertentu dari suatu kromosom pasangan

homolognya. Pada droso[hila pindah silang hanya terjadi Selma miosis pada individu

betina. Frekuensi tipe-tipe rekombinan sebesar 6.25% yang jauh dari frekuensi 50%,

batasan besar frekuensi tipe-tipe rekombinan yang menjamin berlangsungnya proses

pilihan bebas. Rekombinasi adalah jarak relative anatara dua factor (gen) pada suatu

kromosom, dalam arti bahwa posisi salah satu factor secara arbiter dipandang sebagai

posisi awal. Persilangan yang digunkan adalah minimal seca khusus memperlihtakan dua

tanda beda pada suatu kromosom, namun kedua factor gen terletak paa kromsom yang

sama. Cara perhitungan frekuensi rekombinan dapat dilihat kembali pada :

1. Pemetaan kromsom yang memamfatkan sarana persilangan trihibridisasi adalah

melibatkan 3 faktor gen yang terpaut dalam kromoom. Dimana urutan ketiga factor

ini liner pada untaian kromosom. Selain itu tipe rekombinasi tidak dapat terbentuk

sendiri-sendiri sehinggan mempertergas bahwa factor gen tersusun secara linier.

2. Inferensi genetic adalah apabila letak factor-faktor tidak terlalu jauh mana frekuensi

rekombinan dapat dipandan sebagai suatu perkiraan probalitas bahawa suatu peristiwa

rekombinan akan terjadi anatar factor. Niali inferensi dapat dihitung dengan cara I =

1-c, dimana c adalah koefesien koinsiden yang merupakan hasil bagi. Rentang niali

inferensi antara 0-1 disebut interferensi positiif, untuk lebih dari 1 disebut pindah

silang tambahan.

Pemetaan Gen pada Neurospora crassa, Khamir, dan Chlamydomonas reinhardii

Pemetaan gen atas dasar frekuensi pindah silang sebagaimana yang diterapkan pada

mahkluk hidup eukariotik diploid juga dapat diterapkan pada yang sedang berada dalam

siklus hidup haploid (Russel, 1992). Dalam hal ini pemetaan gen seperti tersebut memang

dapat diteapkan pada Neurospora crassa, Khamir, dan Chlamydomonas reinhardii yang

sedang berada pada siklus hidup haploid, bahkan pelaksanaan pemetan itu lebih sederhana.

Secara teknis spora N crassa dan khamir dapat diinduksi untuk tumbuh, sehingga individu

haploid yang dihasilkan itu dpat di analisis. demikian pula produk miosis yang

bekemampuaan bergerak leluasa dalam air, dapat dianalisis secara langsung.

Rekombinasi Somatik

Pada mamalia ditemukna lima kelas protein antibody atau immunoglobin (Ig) yaitu Ig

A, Ig D, Ig E, Ig G, dan Ig M. Masing-masing kelomok antibody itu mempunyai rantai H

(Heavy) yang berbeda yaitu alpha, delta, epsilon, gamma serta lamda. Di lain pihak diketahui

ada dua tipe rantai L (light) yaitu K (kappa) serta lamda. Kedua tipe rantai itu ditemukan

pada seluruh kelas Ig, tetapi molekul antibody tertentu memiliki dua rantai K yang identik

ataupun rantai lamda yang identik (Russel, 1992).

Produksi molekul protein antibodi mencakup sintetis rantai polipeptida yang konstan

dan yang bervariasi pada tiap molekul. Diperkirakan bahwa suatu individu mamalia dapat

menghasilkan 106 – 108 antibodi yang brbeda. Pada rekombinasi genetik terjadi penataan

kembali molekul DNA, yang meliputi penyambungan berbagai segmen gen membentuk suatu

gen, yang kemudian ditranskripsikan mnghasilkan suatu rantai Ig. Proses rekombinasi genetik

itu sudah berlangsung selama perkembangan sel B.

Rekombinasi Mitosis

Pada beberapa organisme pindah silang dapat terjadi selama mitosis, contohnya pada

persilangan strain Drosophilla yang memberikan keturunan sebagian besar betina berfenotip

wild-type. Pindah silang pada mitosis terjadi pada suatu tahap yang serupa atau mirip dengan

tahap tetrad meiosis. Dalam hal ini dinyatakan bahwa (sangat jarang) sesudah tiap kromosom

mengalami replikasi, mendahului metaphase, du kromatid yang berasal dari tiap kromosom

induk jantan maupun betina berkumpul membentuk suatu tertrad yang analog dengan

bentukan tetrad meiosis, dan pada tahap itulah pindah silang dapat terjadi.

Rekombinasi pada Organel

Rekombinasi tidak hanya terbatas pada gen-gen kromosom dalam inti, tapi juga

melibatkan gen sitoplasmik yang ada dalam organela-organela semacam mitokondria dan

sebagainya. Indikasi pertama tentang adanya rekombinasi antara gen-gen sitoplasmik

dilaporkan pada Clamydomonas yang peka terhadap antibiotic neamin dan streptomisin

dengan strain yang resisten, hasil persilangannya berupa 1200 turunan dengan 20%

diantaranya merupakan tipe rekombinan padahal gen yang terkait terletak pada genom

kloroplas yang sirkuler.

BAB 9

ENZIM-ENZIM PADA PROSES REKOMBINASI

Enzim-enzim yang di Kode Gen rec A, rec B, dan rec C

Protein reca merupakan suatu enzim yang berperan pada rekombinasi umum (lazim)

maupun perbaikan DNA. Protein-protein reca memiliki fungsi antara lain: Berikatan pada

molekul DNA unting ganda maupun unting tunggal; Menggunakan energi yang diperoleh

dari hidrolisis ATP, untuk membuka DNA unting ganda, sehingga memungkinkan terjadinya

perpasangan dengan suatu DNA unting tunggal. Hal ini memungkinkan terjadinya sinapsis

molekul DNA yang memiliki urutan-urutan pasangan nukleotida yang mirip; Mengkatalisasi

suatu transfer unting berikutnya sehingga terbentuklah suatu jembatan silang (struktur

Holiday) yang selanjutnya diikuti dengan migrasi jembatan silang tadi; Memegang peran

utama pada perbaikan DNA. Protein reca memiliki suatu aktivitas proteolitik yang memotong

sekurang-kurangnya dua macam molekul repressor. Ke dua represor itu adalah repressor

profag lamda dan suatu produk dari gen lex A. Represor kedua ini mengatur tingkat ekspresi

gen reca maupun sejumlah gen yang terlibat pada mekanisme perbaikan DNA serta fungsi

survival yang disebut sebagai fungsi SOS.

Menurut Watson (1987), jika enzim recA dan recB tidak ada, maka hasil rekombinan

berkurang hingga ratusan kali lebih sedikit. Dikatakan pula bahwa kompleks ke dua enzim itu

(recBC) mempunyai berat molekul sekitar 300.000 dalton, serta memiliki aktivitas membuka

DNA maupun aktivitas nuklease. Kombinasi ke dua aktivitas itu memunculkan DNA unting

tunggal yang mempunyai suatu ujung bebas dan kondisi inilah yang mendorong enzim recA

mulai melaksanakan reaksi perpasangan. Enzim recBC mulai melakukan pembukaan lilitan

hanya pada DNA yang mengandung/memiliki suatu ujung dupleks yang bebas.

Disamping recA, recB dan recC ada juga beberapa gen lain yang produknya

dibutuhkan untuk terjadinya rekombinasi yang efisien, sekalipun fungsi khususnya belum

diketahui. Misalnya enzim nuklease yang bereran pada proses rekombinasi homoloh. Enzim

nuklease memotong sambungan Holiday sehingga memisahkan molekul DNA rekombinan.

Berkenaan dengan fungsi enzim nuklease, dinyatakan bahwa enzim recBC diduga juga

melaksanakan fungsi enzim tersebut. Contoh protein pada sintesis DNA antara lain protein

SSB yang membantu fungsi protein enzim recA.

Enzim Pada Insersi λ ke dalam Genom E. coli yang Terjadi Melalui Rekombinasi

Fag λ mengkode enzim integrase yang berperan pada saat insersi DNA fag ke dalam

genom E.coli. Insersi tersebut terjadi melalui rekombinasi pada tapak-tapak spesifik di ke dua

genom DNA dan hasil insersi melalui rekombinasi itu adalah terbentuknya satu molekul

sirkuler baru yang lebih besar.

Selain enzim integrase, insersi genom fag λ ke dalam genom E.coli juga

membutuhkan protein IHF (Integration Host Factor) serta ion-ion magnesium. Tapak-tapak

yang menjadi tempat berlangsungnya rekombinasi dalam rangka insersi itu adalah attP (pada

genom fag λ) dan attB (pada genom E.coli). Enzim integrase juga dapat berperan sebagai

suatu enzim topoisomerase. Enzim topoisomerase ini membuat suatu pemutusan dalam posisi

menyamping.

Enzim integrase membutuhkan suatu homologi urut-urutan pada daerah inti meskipun

belum diketahui bagaimana enzim integrase mendeteksi homologi ini antara unting-unting

ganda sebelum dipotong dan dibuka. Selain itu, ketika suatu profag λ diinduksi untuk

tumbuh, maka keadaannya yang terintegrasi akan beralih dan peristiwa itu disebut eksisi,

DNA fag maupun bakteri terlepas dan bebas satu sama lain. Profag λ memulai eksisi dengan

cara mengekspresikan suatu protein yang disebut eksionase.

Pertanyaan

1. Mengapa factor gen harus berada dalam keadaan linier pada kromosom homolog ?

Jawaban : karena setiap factor tidak dapat berdiri sendiri-sendiri,dimana rekombinan

tidak dapat terjadi ketika factor gen tersebut tidak berada satu garis lurus pada

kromosom. Walaupun gen tersebut sepertinya berbeda namun mereka berada stu

kromosom naun hanya allele yang berbeda. Gen-gen yang tidak berada stu kromosom

tidak akn mengalami rekombinasi.

2. Mengapa peristiwa pindah silang terjadi selama miosis 1

Jawaban ; karena pada saat miosis 1 terjadi sinapsis dari kromsom-kromosom

homolog dan didalm miosis 1 terjadinya pembelahan reduksi pada saat pindah silang,

dan pindah silang sendiri akan terjadi padaat Selma interfase pada saat pasca tetrad

pasca replikasi yang mana kromosom sudah mengalami penggandaan dan membentuk

empat kromatid untuk tiap pasang kromosom homolog yang terjadi antara kromsom

homolog yang sesaudara atau identik.

3. Pada kenyataannya enzim integrase juga dapat berperan sebagai suatu enzim

topoisomerase, jelaskan!

Enzim topoisomerase ini membuat suatu pemutusan dalam posisi menyamping.

Enzim integrase membutuhkan suatu homologi urut-urutan pada daerah inti meskipun

belum diketahui bagaimana enzim integrase mendeteksi homologi ini antara unting-

unting ganda sebelum dipotong dan dibuka. Selain itu, ketika suatu profag λ diinduksi

untuk tumbuh, maka keadaannya yang terintegrasi akan beralih dan peristiwa itu

disebut eksisi, DNA fag maupun bakteri terlepas dan bebas satu sama lain. Profag λ

memulai eksisi dengan cara mengekspresikan suatu protein yang disebut eksionase.