Resume Genetika “Struktur Genetik dari Populasi” Oleh Kelompok 5
Aji Pramono Zakiyatul Miskiyah
Off H/kamis Pagi
GENETIC STRUCTURE OF POPULATIONS (Genetika Populasi)
Genetika PopulasiGenetika Populasi adalah cabang dari ilmu genetik yang terfokus pada sifat turun temurun yang muncul pada populasi (kumpulan dari individu). Populasi genetik mempelajari tentang populasi konstitusi genetika yang berubah dari generasi ke generasi berikutnya. Sifat turun-temurun berubah seiring dengan peristiwa evolusi.
Populasi dan Gene Pools
Unit yang nyata dari materi kehidupan adalah organismenya. Pada organisme uniseluler, tiap sel adalah satu individu, sedangkan pada organisme yang multiseluler terdiri atas banyak sel yang saling tergantung. Banyak yang mati dan diganti oleh sel lain sepanjang hidup dari individu tersebut. Pada evolusi, unit yang bersangkut paut adalah populasi. Populasi adalah kumpulan dari individu-individu yang sejenis (1 spesies). Populasi mendelian adalah kumpulan dari interbreeding, individu yang melakukan reproduksi secara seksual dimana populasi mendelian adalah reproduksi yang melibatkan kematangan individu.
Individu bukan merupakan unit yang relevan pada evolusi karena genotip pada individu tidak dapat berubah selama hidupnya, bahkan individu bersifat ephemeral (juga pada beberapa organisme seperti pohon konifer yang mungkin dapat hidup lebih dari beberapa ribu tahun). Populasi, dengan kata lain, telah terjadi kesinambungan dari generasi ke generasi, bahkan konstitusi genetik dari populasi mungkin berubah -berkembang- berakhirnya generasi. Kelangsungan dari populasi diatur oleh mekanisme hereditas biologi. Populasi mendelian berfokus pada spesies. Spesies adalah unit evolusi yang bebas. Perubahan genetik menempati pada populasi lokal dapat dikembangkan ke semua anggota spesies yang berbeda.
Spesies tidak selalu didistribusikan secara homogen tetapi mereka dapat lebih bertahan hidup atau kurang pada populasi lokal. Populasi lokal adalah suatu grup dari individu-individu yang memiliki spesies yang sama, bersama pada wilayah yang sama. Konsep dari “gen pools” sangat menguntungkan untuk mempelajari evolusi. “Gen
pools”’ ini adalah pengumpulan dari genotip yang semua individual di sebuah populasi untuk organisme diploid. “Gen pools” pada sebuah populasi dengan N individual terdiri dari 2N haploid genom.
Variasi Genetik Dan Evolusi
Kehadiran variasi genetik merupakan kondisi penting yang dibutuhkan untuk evolusi. Diasumsikan bahwa lokus gen tertentu pada semua individu dari suatu populasi adalah homozygous untuk alela yang sama. Evolusi tidak dapat terjadi pada lokus tersebut, karena frekuensi alela tidak dapat berubah dari generasi ke generasi. Asumsi saat ini bahwa pada populasi yang berbeda terdapat 2 alela pada lokus tertentu. Perubahan evolusioner dapat terjadi pada populasi ini, satu alela mungkin meningkat dalam hal frekuensinya pada alela yang lainnya.
Teori modern tentang evolusi didasarkan pada Charles Darwin (1809-1882) dan teori klasiknya, On The Virgin of Spesies dipublikasikan pada tahun 1859. Kehadiran dari variasi hereditas pada populasi alami merupakan titik awal dari pendapat Darwin tentang evolusi melalui suatu proses seleksi alam. Hal ini adalah proses seleksi alam yang memainkan peran utama dalam evolusi.
Korelasi langsung di antara sejumlah variasi genetik dalam populasi dan rata-rata perubahan evolusioner oleh seleksi alam telah didemonstrasikan secara matematis dengan baik oleh Sir Ronald A. Fisher dalam Teori Fundamental Seleksi Alam (1930) : rata-rata peningkatan kemapuan populasi pada setiap waktu adalah sebanding dengan kemampuan variasi genetik pada waktu tersebut.
Teori Fundamental mengaplikasikan variasi alela pada lokus gen tunggal, dan hanya dibawah kondisi lingkungan tertentu. Akan tetapi korelasi diantara variasi genetik dan kesempatan evolusi secara intuisi telah jelas. Dengan sejumlah besar lokus variabel (berubah-ubah) dan lebih banyak alela yang ada pada masing-masing lokus variabel, maka semakin besar kemungkinan perubahan frekuensi beberapa alela kepada lainnya.
Hal ini dibutuhkan, karena akan ada seleksi untuk merubah beberapa sifat dan variasi tersebut akan sesuai dengan perubahan sifat yang terseleksi tersebut. Korelasi di antara sejumlah variasi genetik dengan rata-rata evolusi dalam populasi Drosophila serrata di laboratorium yang didedahkan pada kondisi baru.
Variasi dalam kelompok gen adalah ekspresi dalam tiap hubungan frekuensi genotip atau frekuensi fenotip. Marilah kita mempelajari tentang golongan darah M-N. Disana ada 3 golongan darah, M, N dan MN, yang mana ditentukan oleh 2 alela LM dan LN, pada satu lokus.
Tabel di bawah ini menggambarkan golongan Darah M-N dan Frekuensi Genotip di dalam Sebuah Populasi dari Orang Aborigin Australia
Golongan Darah Genotip Angka Frekuensi
M LMLM 22 0.030
MN LMLN 216 0,296
N LNLN 492 0,674
Total 730 1.000
Kita bisa menjelaskan variasi pada gen lokus M-N di dalam kelompok orang ini yang mempunyai frekuensi dari 3 genotip. Jika kita menganggap bahwa 730 individu dari sampel yang acak dari suku aborigin australia, kita dapat memperoleh frekuensi yang diamati sebagai karakteristik dari orang aborigin australia secara umum, sebuah sampel acak mewakili atau tidak bias (tidak condong pada suatu kesimpulan tertentu) dari suatu populasi.
Untuk menghitung frekuensi alel secara langsung dari jumlah genotip, kita hitung secara sederhana jumlah waktu setiap alel yang ditemukan dan membaginya dengan jumlah total gen pada sampel. Sebuah individu LMLM terdiri dua alel LM, sebuah individu LMLN terdiri dari saru alel LM. oleh karena jumlah alel LM pada sampel orang Aborigin Australia adalah (2x22) + 216 = 260. Jumlah total gen pada sampel adalah kedua jumlah individu karena setiap individu mempunyai dua gen: 2 x 730 = 1460. Frekuensi alel LM pada sampel yaitu260/1460= 0.178 Sama dengan frekuensi alel LN yaitu [(2x492) + 216] / 1460
= 0,822.
Frekuensi alel dapat juga dihitung dari frekuensi genotip dengan mengamati sebelum dua gen homozigot diberikan, sebaliknya hanya setengah gen hetrozigot yang diberikan. Frekuensi sebuah alel ini adalah frekuensi individu homozigot untuk alel tersebut ditambah setengah frekuensi heterozigot untuk alel tersebut. Antara orang aborigin australia, frekuensi LM adalah 0,030 + V
2(0,296) = 0,178, sama dengan frekuensi LN adalah 0,674 + V2(0,296) = 0,822. Tabel di bawah ini memberikan frekuensi genotip dan alela untuk lokus gen M-N pada empat populasi manusia. Kelihatan jelas bahwa populasi manusia tersebut cukup heterogen dengan melihat lokus gen ini.
Tabel di bawah ini menggambarkan Frekuensi Genotip dan Frekuesi Alella untuk Gen Lokus M-N pada Empat Populasi Manusia. Penghitungan frekuensi gen ketika jumlah alela
pada lokus lebih besar daripada dua yang didasarkan pada aturan sama yang digunakan untuk dua alel: homozygot membawa dua kopi dari satu alel, heterozigot membawa satu dari setiap dua alel.
Populasi
Angka yang memiliki golongan
darah
Total Frekuensi Genotip
Frekuensi Alellic M MN N LMLM LMLN LNLN LM LN Australian Aborigin 22 216 492 730 0,030 0,296 0,674 0,17 8 0,82 2 Navaho Indians 305 52 4 361 0,845 0,144 0,011 0,91 7 0,08 3 U.S Caucasian s 1787 3039 1303 6129 0,292 0,496 0,213 0,53 9 0,46 1 Spaniards 726 1677 697 3100 0,234 0,541 0,225 0,50 5 0,49 5
Frekuensi genotip diperoleh dengan memisahkan/memutuskan beberapa kali masing-masing genotip yang diamati dengan jumlah total genotip. Jadi frekuensi dari 98/98 adalah 2/300=0,004. Frekuensi pembagian alel dapat diperoleh dari frekuensi genotip ditambah frekuensi dari homozigot pada alel dan sebagian dari masing-masing frekuensi heterozigot pada alel. Kemudian frekuensi dari alel 98 merupakan frekuensi dari 98/98 homozigot ditambah sebagian dari frekuensi 98/100 heterozigot dan 98/103 heterozigot, atau 0,004 + 1/2 (0,076) + ½ (0,040) = 0,006. Demikian halnya, pada frekuensi 100 dan 103 alel dijumlahkan menjadi 0,596 dan 0,342 berturut-turut. Jumlah dari 3 frekuensi ini adalah pasti 1000.
Frekuensi alel juga dapat dihitung dengan menambahkan beberapa kali masing-masing alel yang muncul dan memisahkannya dengan jumlah total gen pada sampel. 98 alel yang muncul dua kali pada 98/98 homozigot, atau (2 × 2) + 38 +20 = 62 kali, karena jumlah gen pada sampel adalah 2 × 500 = 1000, frekuensi alel 98 adalah 0,062. Frekuensi alel lebih sering muncul digunakan daripada frekuensi genotip untuk menambah variasi genetic pada lokus, karena biasanya lebih sedikit alel daripada genotip. Dengan dua alel, jumlah yang mungkin pada genotip adalah 3, 3 alel, genotip 6, 4 alel, genotip 10. Umumnya, jika jumlah dari alel yang berbeda adalah k, maka jumlah genotip yang mungkin berbeda adalah k(k+1)/2.
Dua hipotesis yang berbeda pada tahun 1940 dan 1950 mengenai struktur genetic populasi. Model klasik yang membantah itu terdapat variasi gen yang sangat kecil. Model keseimbangan itu merupakan suatu kesepakatan.
Berdasarkan model klasik, kumpulan gen dari sebuah populasi terdiri dari lokus-lokus, lokus pada alel tipe liar (normal) mempunyai frekuensi yang sangat dekat dengan 1, ditambah beberapa alela yang muncul karena mutasi tetapi tetap menjaga frekuensi rendah karena seleksi alami. Individu tipe khusus akan bersifat homozigot dengan alela tipe liar yang dekat pada tiap lokus, tetapi beberapa lokus akan heterozigot terhadap alela tipe liar dan mutan. Genotip ideal “normal” akan menjadi individu yang homozigot terhadap alel tipe liar pada setiap lokus. Evolusi akan terjadi karena pada waktu tertentu alel tertentu akan muncul oleh karena mutasi. Melalui seleksi alam mutan yang benefisial (tertentu) akan mengalami kenaikan frekuensi secara bertahap dan menjadi alel tipe liar baru, dengan pembentuk alel tipe liar akan dikurangi menjadi frekuensi yang sangat rendah.
Menurut model keseimbangan, sering tidak ada alel tipe liar tunggal. Sebagian besar lokus terdiri dari kesatuan alel dengan frekuensi yang beraneka ragam.Oleh karena itu, beberapa individu bersifat heterozigot pada sebuah proporsi besar lokus-lokus tersebut. Di dalamnya tidak ada genotip tunggal atau ideal, populasi terdiri dari kesatuan genotip yang berbeda dari setiap lokus tetapi diadaptasi pada sebagian besar lingkungan populasi.
Model seimbang menunjukkan evolusi sebagai proses perubahan bertahap pada frekuensi dan berbagai jenis alel pada banyak lokus. Alel tidak berpindah ketika diisolasi. Kemampuan suatu alela tergantung pada eksistensi alella yang lain dalam suatu genotip. Sejumlah sekumpulan alella pada berbagai lokus yang diadaptasikan dengan sekumpulan alella pada lokus lain karena itu perubahan alella pada suatu lokus diikuti perubahan alella pada lokus lainnya. Bagaimanapun seperti halnya model klasik, model keseimbangan menerima bahwa banyak mutan yang tidak terkondisikan berbahaya ke karier mereka. Alella yang hilang ini tereliminasi atau tetap tersimpan pada frekuensi rendah melalui seleksi alam, tetapi hanya terjadi pada yang kedua, yaitu arah evolusi yang negatif.
Variasi yang Tampak
Variasi individu adalah suatu fenomena yang menyolok mata ketika organisme dari spesies yang sama diuji coba secara hati-hati. Populasi manusia contohnya, menunjukkan variasi pada bentuk wajah, pigmen kulit, warna rambut, dan bentuk tubuh, tinggi dan berat badan, golongan darah dan hal lainnya. Tanaman biasanya berbeda pada bunga dan warna biji dan juga pada bentuknya, begitu juga pada pertumbuhannya. Sesuatu hal yang sulit adalah
tidak dapat didapatkan secara jelas berapa banyak variasi morfologi yang sesuai dengan variasi genetic dan berapa banyak efek dari lingkungan.
Masalah Pengukuran Variasi Genetik
Fakta menyebutkan dalam bagian sebelumnya bahwa variasi genetik menyatu di dalam populasi-populasi alami, oleh sebab itu ada banyak kesempatan untuk perubahan evolusioner.
Sesuai dengan apa yang kita butuhkan untuk dapat melakukan tujuan menemukan proporsi ukuran dari gen polimorf dari populasi kita dapat mempelajari setiap lokus gen dari organisme, karena kita pernah tahu berapa banyaknya lokus di sana dan karena itu merupakan tugas yang besar, solusinya kemudian lihat hanya sebuah contoh dari lokus gen jika contohnya acak, yaitu tidak bias dan ion kebenaran yang bersifat representatif dari populasi sejumlah penelitian dalam contoh ini dapat dieksplorasi dalam populasi.
Pemecahan dari permasalahan ini menjadi mungkin dengan adanya penemuan pada molekuler genetik. Sekarang ini dikenal bahwa informasi pengkode genetik dalam rangkaian nukleotida. Pada DNA dalam struktur gen diterjemahkan dalam sebuah rangkuman dari asam amino yang membentuk sebuah polipeptida. Kita dapat memilih untuk mempelajari rentetan protein tanpa mengetahui apakah tidak mereka berbeda dalam sebuah populasi sebelumnya. Rangakain protein dengan berbagai variasi mengambarkan sample netral dari semua struktur gen dalam organisme. Jika sebuah protein ditemukan sama diantara individu, ini berarti bahwa pengkodean gen untuk protein juga sama, jika proteinnnya berbeda kita mengetahui bahwa gen ini berbeda dan kita dapat mengukur bagaimana perbedaannya, berapa banyak bentuk protein yang ada dan dalam frekuensi apa.
Penghitungan Variasi Genetik
Mulai awal tahun 1950 ahli biokimia telah mengetahui bagaimana cara memperoleh rantai asam amino dari protein. Satu cara yang memungkinkan digunakan untuk mengukur variasi genetik dalam sebuah populasi alami memilih sejumlah protein yang cocok, kira-kira dua puluh, tanpa melihat apakah diketahui atau tidak variabelnya dalam populasi, jadi mereka akan mewakili sebuah sampel yang tidak diketahui. Kemudian masing-masing dari 20 protein akan dirangkai dalam individu, kira-kira 100 (pilih secara acak) untuk mengetahhui barapa banyak variasi, jika ada beberapa untuk masing-masing protein. Jumlah rata-rata variasi protein yang ditemukan dalam 100 individu untuk 20 protein akan ditaksirkan sebagai jumlah variasi dalam genom dari populasi.
Hal yang sulit adalah memperoleh rantai asam amino dari single protein karena akan membutuhkan waktu beberapa bulan bahkan beberapa tahun untuk mengerjakannya. Oleh karena itu, butuh kerja keras untuk specimen 2000 rantai protein dalam menaksirkan variasi genetik bagi masing-masing populasi yang masih dipelajari. Untungnya, ada sebuah teknik gel elektroforesis sehingga memungkinkan untuk mempelajari variasi protein dengan hanya mengetahui investasi dari waktu dan ruang. Sejak tahun 1960, diperoleh taksiran untuk variasi genetik pada suatu populasi alami untuk bebarapa organisme dengan menggunakan gel elektroforesis.
Teknik elektroforesis menunjukkan genotip dari individu, misalnya berapa yang homozigot, berapa yang heterozigot dan bagaimana untuk alelanya. Untuk memperoleh perkiraan jumlah variasi dalam suatu populasi, kira-kira 20 lokus gen atau lebih biasanya dipelajari. Hal ini diperlukan untuk meringkas informasi yang dibutuhkan untuk semua lokus dengan cara yang simple yang akan mengekpresikan tingkat perbedaan dari populasi dan akan dibandingkan dari satu populasi dengan populasi lainnya. Hal ini dapat diselesaikan dengan berbagai cara tapi dua langkah dari variasi genetic yang umum digunakan: polimorfisme dan heterozigositas.
Polimorfisme Dan Heterozigositas
Polimorfisme populasi merupakan ketidaktepatan kadar variasi genetik yang disebabkan sedikitnya jumlah lokus polimorfik yang tidak sebanyak pada lokus lainnya. Pada lokus yang tepat ada 2 alel dengan frekuensi 0,95 dan 0,05, terhadap variasi lokus lain dengan 20 alel masing-masing frekuensinya 0,05, ternyata lebih banyak variasi genetic ada pada lokus yang kedua daripada yang pertama sebelum dihitung di bawah kriteria polimorfisme 0,95.
Kadar yang lebih baik dari variasi genetic yang tidak berubah dan tepat adalah frekuensi rata-rata individu yang heterozigot pada tiap lokus atau heterozigositas dari populasi. Hal ini dihitung melalui frekuensi pertama yang dihasilkan dari individu heterozigot pada tiap lokusnya dan diambil rata-rata frekuensi dari semua lokus. Kita kaji 4 lokus dari suatu populasi dan diperoleh frekuensi heterozigot sebagai berikut: 0,25; 0,42; 0,09 dan 0. Maka heterozigositas populasi berdasarkan 4 lokus tersebut yaitu (0,25+0,42+0,09+0)/4=0,19. Maka dapat disimpulkan bahwa heterozigositas populasi adalah 19%. Perkiraan heterozigositas harus valid dan harus berdasar pada sampel yang lebih dari 4 lokus dengan prosedur yang sama. Jika beberapa populasi dari spesies yang sama diuji, maka yang pertama dihitung adalah heterozigositas dari masing-masing populasi dan rata-ratanya.
Misalnya 4 populasi dengan hasil 0,19; 0,15; 0,15; 0,17 maka rata-rata heterozigositas adalah 0,16.
Heterozigositas populasi merupakan kadar variasi genetik yang lebih dominan oleh sebagian besar populasi secara genetik. Suatu kadar variasi yang baik jika diperkirakan dari dua alel diambil secara acak dari populasi yang berbeda. Masing-masing gamet dari individu yang berbeda membawa alel dari tiap lokus yang dapat dipertimbangkan sebagai sampel acak dari populasi.
Box 22. Elektroforesis Gel
Teknik yang digunakan untuk mengukur variasi genetik pada populasi alami. Sampel jaringan dari setiap organisme homogen untuk melepaskan enzim dan protein lain dari sel sampel. Cairan homogen tersebut kemudian di letakkan pada gel yang terbuat dari agar, polyacrylamide atau jelly lain. Kemudian dihubungkan pada arus listrik. Setiap Enzim dan beberapa protein pada sampel bermigrasi searah dan bergantung pada muatan listrik dan ukuran molekularnya
Setelah gel menghilang dari daerah elektrikal, maka diberlakukan solusi kimiawi khusus untuk membuka posisi pada enzim yang berpindah dan larutan garam akan bereaksi dengan produk yang yang dikatalisis oleh enzim. Reaksi enzim yang berpindah bisa dilihat sebagai berikut :
Substrat Produk+salt+Colored spot
Kegunaan dari metode ini menunjukkan fakta bahwa genotip dari lokus gen mengkode enzim spesifik yang dapat menentukan setiap individual dalam sampel melalui jumlah dan posisi titik yang diamati dalam gel. Misalkan pada gel yang menunjukkan posisi dari enzim phosphoglukomutase; gel berisi homogenasi dari 12 Drosophila . lokus gen yang mengkode enzim ini dapat disingkat menjadi pgm. Individu pertama dan ketiga dalam gel dimulai dari sebelah kiri, mempunyai enzim dengan mobilitas elektroforesis yang berbeda, dan berbeda juga urutan asam amimonya, ini menunjukkan bahwa asam aminonya dikode oleh alel yang berbeda. Gambarannya alel yang mengkode enzim pada individu pertama adalah pgm100 dan individu ketiga pgm108. Enzim yang dikode oleh alel pgm108 bermigrasi 8 mm lebih jauh pada gel daripada enzim yang dikode oeh pgm100.
Varian protein dikontrol oleh varian alel pada lokus gen tunggal dan dideteksi oleh elektroforesis yang disebut dengan allozymes atau elektromorphs. Elektromophs dengan migrasi yang sama dalam gel mungkin merupakan produk dari lebih dari satu alel, karena (1) triplet yang sinonim kerana mengkode asam amino yang sama dan (2) beberapa asam amino substitusi tidak megubah gerakan elektroforesis dari protein. Oleh karena itu gel elektroforesis masih memperkirakan secara rendah banyaknya variasi genetik, meskipun tidak secara tepat diketahui berapa banyaknya variasi genetik itu.
VARIASI ESTIMASI ELEKTROFORESIS
Teknik ini Pertamakali di aplikasikan untuk variasi estimasi genetik pada populasi alami pada tahun 1966. Sejumlah populasi beberapa mahluk hidup sudah disurvei sejak saat itu. Pada buku ini hanya akan dijabarkan dua kajian saja. Pertama, variasi loci pada populasi Europeans. Memiliki 20 variabel loci dari 71 sampel loci. Heterozigozitas pada populasi ini sebesar 0,067.
Dari total 39 gen loci untuk enzim tela dipelajari pada populasi cacing laut (Phronopsis viridis) dari California. Pada tabelnya menunujukkan adanya pemberian simbol untuk menunjukkan 27 loci yang manapada akir 2 allel yang ditemukan. Tabelnya juga menunjukkan adanya heterozigositas hasil observasi dan ekspektasi . Hasilnya menunjukkan heterizigositas yang diobservasi lebih rendah dari yang diharapkan yang mungkin disebabkan karena adanya pembelahan tunggal karenaPhronopsis viridis sendiri merupakan hewan hermaprodit. Percobaan dengan kajian elektroforesis mengindikasikan bahwa biasanya sampel 20 gen loci cukup, estimasi heterozigositas biasanya merubah sebagian kecil sampel loci melebihi 20.
Variasi genetik dalam populasi alami
Variasi genetik yang cukup besar terdapat di populasi alami. Hasil survei elektroforesis diperoleh dari 69 spesies tanaman dan 125 spesies hewan di mana cukup banyak lokus pada sampel. Antara hewan tampaknya, invertebrata memiliki variasi genetik yang lebih dari vertebrata, meskipun ada pengecualian. Tanaman menunjukkan heterozigot rata-rata 12,1%, dengan keluar melintasi tanaman menunjukkan variasi genetik yang lebih daripada yang mereproduksi terutama oleh individu itu sendiri.
Salah satu cara untuk mengetahui sejumlah besar variasi generik yang ditemukan dalam populasi alami adalah sebagai berikut. Pertimbangan manusia, dengan heterozigot 6,7% terdeteksi oleh elektroforesis. Jika kita mengasumsikan bahwa terdapat 30.000 lokus gen struktural dalam seorang manusia, yang mungkin meremehkan, seseorang akan heterozigot pada 30.000 x 0,067 = 2.010 lokus. Seperti individu-individu secara teoritis dapat menghasilkan ≈ 22010 10605 jenis gamet. (Seorang individu heterozigot pada salah satu lokus bisa menghasilkan dua macam gamet, alel satu dengan masing-masing;. Suatu heterozigot individu pada lokus gen n memiliki potensi menghasilkan 2 "gamet yang berbeda) ini jumlah gamet tidak akan pernah diproduksi oleh setiap individu, Namun, juga oleh seluruh manusia jenis, jumlah perkiraan total proton dan neutron di alam semesta, 1076, adalah sangat kecil dengan perbandingan. Perhitungan menunjukkan bahwa tidak ada dua gamet manusia independen cenderung identik dan bahwa tidak ada dua individu manusia (kecuali yang berasal dari zigot yang sama, seperti kembar identik) yang ada sekarang,
Teknik elektroforesis telah memungkinkan untuk mendapatkan perkiraan variasi genetik dalam populasi alami. Dua kondisi yang diperlukan untuk membuat perkiraan yang tepat dari variasi genetik: (1) bahwa suatu sampel acak dari semua lokus gen diperoleh dan (2) bahwa semua alel pada lokus dideteksi setiap. Elektroforesis memisahkan protein berdasarkan diferensial mereka mil-Gration dalam medan listrik. Beberapa metode telah digunakan untuk mendeteksi perbedaan protein samar tidak dapat dibedakan dengan teknik elektroforesis standar. Salah satu metode adalah elektroforesis sekuensial, yang terdiri dari melakukan elektroforesis sampel yang sama di bawah kondisi yang beragam-misalnya, dengan menggunakan buffer berbeda atau konsentrasi gel yang berbeda. Metode lain memperlihatkan contoh jaringan atau enzim untuk suhu tinggi atau beberapa agen denaturing
lain seperti urea. Dua protein dengan mobilitas elektroforesis identik mungkin menjadi dibedakan karena satu tetapi tidak yang lain didenaturasi dengan pengobatan.
BOX 22.2 Efektif Jumlah Alel
Dua ukurane dari variasi genetik telah diperkenalkan sebelumnya. frekuensi dari lokus polimorfik per penduduk, atau polimorfisme, dan H, frekuensi rata-rata lokus heterozigot per individu, atau heterozigositas. Parameter lain digunakan untuk mengukur variasi genetik adalah jumlah alel efektif, ne, yang mana berkaitan dengan H oleh hubungan yang sederhana
Ne= 1/(1 - H)
n, adalah kebalikan dari frekuensi homozigot. Salah satu cara berpikir tentang n, adalah mempertimbangkan sebagai jumlah alel bahwa, jika mereka semua terjadi pada frekuensi yang sama, akan memberikan nilai heterozigositas bawah acak. Jika ne=1 maka H=0, jika ne=2 maka H=0,50
Peningkatan variasi genetik yang lebih baik diukur dengan n, daripada oleh H. Perhatikan perubahan dari dua alel, masing-masing dengan frekuensi 0,5, sampai empat alel, masing-masing dengan frekuensi 0,25. Peningkatan heterozigositas adalah 0,50-0,75, dan perbedaannya adalah H '- H = 0,25, atau meningkat 50% dari nilai asli (juga, H' / H = 0.75/0.50 = 1,50).
Polimorfisme DNA
Hanya beberapa dari perbedaan urutan DNA tercermin dalam variasi protein. Perbedaan antara kodon identik tidak mengubah asam amino dikodekan; dan 90% atau lebih dari DNA tidak menjadi translasi menjadi protein. DNA diterjemahkan mencakup seintervensi sequences (intron) antara daerah pengkode (ekson) serta antar-urutan yang memisahkan satu gen dari setelanya. Banyak variasi genetik (perbedaan dalam urutan DNA) yang ada di luar mempengaruhi urutan asam amino dari protein (meskipun banyak dari variasi DNA tambahan mungkin memiliki arti kurang adaptif daripada variasi yang mengubah urutan protein). Restriksi endonuklease analisis dan sekuensing DNA telah membuka penyelidikan masalah ini.
Ada 13 substitusi nukleotida satu dengan yang lain dan tiga segmen dihapus di salah satu alel (atau dimasukkan ke dalam yang lain). Tidak ada substitusi terjadi pada ekson; yang paling (sembilan) terkonsentrasi di setengah 5'dari intron panjang. Dua penghapusan masing-masing 4 np panjang (741-744 dan 791-794 posisi urutan), yang ketiga terdiri dari 18 pasang nukleotida bersebelahan (mulai pada posisi 1080).
Soal
1. Bagaimanakan cara melakukan teknik elektroforesis Gel
Jawab : elektroforesis el dapat dilakukan dengan mengunakan sampel jaringan yang telah homogen untuk mengeluarkan enzim dan protein lain dari sel-sel. Cairan homogen tersebut kemudian di letakkan pada gel yang terbuat dari agar, polyacrylamide atau jelly lain. Kemudian dihubungkan pada arus listrik. Setiap Enzim dan beberapa protein pada sampel bermigrasi searah dan bergantung pada muatan listrik dan ukuran moleulnya. Setelah gel
menghilang dari daerah elektrikal, maka diberlakukan solusi kimiawi khusus untuk membuka posisi pada enzim yang berpindah dan larutan garam akan bereaksi dengan produk yang yang dikatalisis oleh enzim
2. Cara menghitung heterozigosita ?
Jawab : Kita kaji 4 lokus dari suatu populasi dan diperoleh frekuensi heterozigot sebagai berikut: 0,25; 0,42; 0,09 dan 0. Maka heterozigositas populasi berdasarkan 4 lokus tersebut yaitu (0,25+0,42+0,09+0)/4=0,19. Maka dapat disimpulkan bahwa heterozigositas populasi adalah 19%. Perkiraan heterozigositas harus valid dan harus berdasar pada sampel yang lebih dari 4 lokus dengan prosedur yang sama. Jika beberapa populasi dari spesies yang sama diuji, maka yang pertama dihitung adalah heterozigositas dari masing-masing populasi dan rata-ratanya. Misalnya 4 populasi dengan hasil 0,19; 0,15; 0,15; 0,17 maka rata-rata heterozigositas adalah 0,16.
