a. Materi Genetik
Setiap sifat dan karakteristik yang ada pada setiap orang adalah warisan dari orang tua yang diwariskan melalui materi genetik yaitu deoxyribonucleic acid (DNA) dan ribonucleic acid (RNA). Pada suatu untai DNA terdapat unit instruksi atau perintah yang mempengaruhi sifat atau yang menentukan karakteristik setiap makhluk hidup yang disebut gen. Untai DNA yang panjang akan mengalami kondensasi atau pemintalan sehingga menjadi struktur yang lebih padat yang disebut kromosom.
b. Struktur DNA
DNA memiliki struktur seperti suatu untai ganda yang membentuk heliks. Struktur DNA yang panjang tersusun atas satu unit kecil yang disebut dengan nukleotida. Satu unit nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Nukleotida ini dapat dibagi menjadi struktur yang lebih kecil disebut nukleosida. Satu unit nukleosida tersusun atas gula deoksiribosa dan basa nitrogen (tanpa gugus fosfat). Ada empat senyawa basa nitrogen yang menyusun DNA yaitu adenin (A) yang selalu berpasangan dengan timin (T), serta guanin (G) yang selalu berpasangan dengan sitosin (C). Basa nitrogen adenin dan guanin dikelompokkan dalam basa purin, sedangkan timin dan sitosin dikelompokkan dalam basa pirimidin.
c. Peranan Materi Genetik dalam Penentuan Sifat
Materi genetik sangat berperan dalam pewarisan sifat atau karakterkarakter tertentu pada makhluk hidup. Karakter yang mampu mengalahkan atau menutupi karakter yang lain disebut karakter dominan. Karakter ini akan tampak atau muncul pada individu makhluk hidup. Karakteristik yang kalah atau tertutupi disebut karakter resesif. Gen-gen yang mengkode karakteristik makhluk hidup memiliki variasi. Variasi atau bentuk alternatif dari gen-gen disebut allel, misalnya gen U (mengkode warna ungu pada bunga) dan gen u (mengkode warna putih pada bunga). Contoh lain yaitu karakter cuping yang terpisah dikode oleh gen G sedangkan karakter cuping melekat di kode gen g. Karakter-karakter fisik (mencangkup bentuk luar, fungsi alat tubuh,
dan tingkah laku yang dapat diamati langsung) sebagai akibat perwujudan “expresi” dari gen disebut fenotip. Sedangkan keseluruhan susunan informasi genetik dari suatu individu yang tidak dapat dilihat secara langsung disebut genotip.
Pada sel-sel somatik atau sel tubuh kromosom berada dalam keadaan berpasangan yang disebut dengan keadaan diploid. Pada kariotipe sel gamet tiap kromosom dalam keadaan tidak berpasangan dengan jumlah setengah dari jumlah kromosom sel tubuh (sel somatik), keadaan ini disebut dengan keadaan haploid. Kromosom juga dapat dibedakan menjadi kromosom kelamin atau gonosom yaitu X dan Y , pada kromosom ini terdapat beberapa gen yang berperan dalam mengatur jenis kelamin pada manusia serta kromosom kromosom tubuh atau autosom (selain kromosom kelamin).
d. Hukum Pewarisan Sifat
(1) Hukum Mendel IBerdasar persilangan yang dilakukan Mendel terhadap ercis yang memiliki satu sifat beda, Mendel menyatakan suatu hukum yang berbunyi “pada waktu pembentukan gamet terjadi pemisahan alternatif gen atau variasi gen yang disebut juga alel secara bebas”. Hukum ini dikenal dengan Hukum I Mendel atau Hukum Pemisahan Bebas (Segregasi) Mendel.(2) Hukum Mendel IIBerdasar persilangan yang dilakukan Mendel terhadap ercis yang memiliki dua sifat beda, Mendel menyatakan bahwa saat pembentukan gamet faktor-faktor yang menentukan karakter-karakter berbeda yaitu gen diwariskan secara bebas satu sama lain. Kesimpulan ini selanjutnya dikenal dengan hukum pilihan bebas Mendel atau hukum II Mendel
e. Pewarisan Sifat-sifat pada Manusia
Banyak karakteristik pada tubuh manusia yang dapat dapat diamati secara langsung dan dijelaskan melalui pewarisan sifat, misalnya warna kulit yang diakibatkan oleh gen-gen yang sifatnya kumulatif; bentuk pertumbuhan rambut pada dahi ada yang berbentuk “V” yang dikode oleh gen W (dominan); tipe perlekatan cuping telinga apakah melekat (gg) atau terpisah (GG atau Gg); dan bentuk rambut, dimana rambut keriting dikode oleh gen C (dominan), lurus oleh gen s (resesif terhadap C), dan rambut bergelombang oleh gen Cs.
f. Pewarisan Kelainan Sifat-Sifat Pada Manusia
Kelainan yang dimiliki seseorang dapat diakibatkan akibat gangguan saat perkembangan dalam rahim atau memang diwariskan dari kedua orang tua. Contoh kelainan-kelainan yang diwariskan dari orang tua misalnya: albino yang merupakan kelainan yang memiliki karakteristik tidak adanya semua atau sebagian pigmen pada kulit, disebabkan oleh adanya gen resesif dalam keadaan homozigot (aa); buta warna disebabkan adanya gen buta warna yang terpaut atau terletak pada kromosom X, dinotasikan dengan Xcb, orang perempuan yang buta warna memiliki genotip Xcb Xcb, sedangkan orang laki-laki yang buta warna memiliki genotip XcbY; kanker terjadi karena adanya mutasi atau kerusakan pada gen pengontrol pembelahan sel sehingga sel membelah diluar kendali, kerusakan ini dapat disebabkan oleh sinar X, sinar UV, sinar gamma, zat kimia berbahaya atau akibat infeksi virus; Hemofilia adalah kelainan dimana darah sulit untuk menggumpal saat terjadi luka pada bagian tubuh tertentu yang disebabkan tidak dihasilkannya faktor penggumpalan darah dalam tubuh seseorang. Gen hemofilia terletak pada kromosom X dan sering ditandai dengan lambang Xh, orang laki-laki yang menderita hemofilia adalah laki-laki yang memiliki kromosom X yang mengandung gen hemofilia (XhY), wanita yang menderita hemofilia memiliki genotip XhXh namun ia akan meninggal saat dilahirkan bahkan dalam
kandungan.
g. Penerapan Pewarisan Sifat dalam Pemuliaan Makhluk Hidup
Konsep pewarisan sifat telah diterapkan dalam pemuliaan makhluk hidup, yaitu suatu usaha untuk mendapatkan bibit yang unggul. Contoh pemuliaan tumbuhan yang telah dikembangkan yaitu usaha untuk mendapatkan bibit padi yang unggul misalnya varietas Arize, Intani, PPH, Bernas Prima, dan varietas IPB 4S. Varietas unggul ini diperoleh dengan cara persilangan beberapa varietas padi yang memiliki sifat menguntungkan. Selain padi juga ada jagung misalnya Hibrida C 1, Hibrida CP 1 dan CPI 2, Hibrida IPB 4, Hibrida Pioneer 2, Malin, Metro, dan Varietas Bima. Pewarisan sifat juga berperan penting dalam pemuliaan hewan, yaitu dalam rangka untuk menghasilkan hewan ternak berkualitas tinggi, misalnya unggas yang mampu menghasilkan banyak telur atau sapi dengan kualitas susu dan daging yang baik. Selain dengan melalui persilangan pemuliaan makhluk hidup dapat dilakukan melalui rekayasa genetika, yaitu dengan mengubah susunan gen pada suatu organisme.
