BAB I PENDAHULUAN a. Latar Belakang Pada tahun 1909 F. Janssens menyatakan bahwa kromosom-kromosom yang berpasangan di saat profase meiosis sering memperlihatkan konfigurasi yang terlihat menyilang yang ditemukan pada Amphibia. Tiap silang diinterpretasikan sebagai suatu chiasma, namun teori tersebut tidak dapat dibuktikan. Kemudian dilakukan analisis sitogenetik untuk membuktikan adanya hubungan antara jumlah pindah silang yang dideteksi secara genetik melalui observasi jumlah rekombinasi di satu pihak, dengan jumlah chiasmata yang tampak melalui pengamatan mikroskopis. Gardner dkk. (1984) dalam Corebima (1997) menyebutkan bahwa pertukaran bagian-bagian kromosom, antara kromosom yang homolog selama berlangsungnya pindah silang dilakukan pada Drosophila oleh Stern. Stern memanfaatkan kromosom yang tidak seluruhnya homolog agar mudah terdeteksi, dan pasangan kromosom yang digunakan adalah pasangan kromosom kelamin yang bersifat hemizigot. Kegiatan pindah silang melibatkan peristiwa pertukaran bagian-bagian antara kromosom-kromosom homolog dan juga menunjukkan bahwa faktor-faktor (gen) terletak pada kromosom. Menurut Ayala dkk. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
a. Latar Belakang
Pada tahun 1909 F. Janssens menyatakan bahwa kromosom-kromosom
yang berpasangan di saat profase meiosis sering memperlihatkan konfigurasi
yang terlihat menyilang yang ditemukan pada Amphibia. Tiap silang
diinterpretasikan sebagai suatu chiasma, namun teori tersebut tidak dapat
dibuktikan. Kemudian dilakukan analisis sitogenetik untuk membuktikan
adanya hubungan antara jumlah pindah silang yang dideteksi secara genetik
melalui observasi jumlah rekombinasi di satu pihak, dengan jumlah chiasmata
yang tampak melalui pengamatan mikroskopis. Gardner dkk. (1984) dalam
Corebima (1997) menyebutkan bahwa pertukaran bagian-bagian kromosom,
antara kromosom yang homolog selama berlangsungnya pindah silang
dilakukan pada Drosophila oleh Stern. Stern memanfaatkan kromosom yang
tidak seluruhnya homolog agar mudah terdeteksi, dan pasangan kromosom
yang digunakan adalah pasangan kromosom kelamin yang bersifat hemizigot.
Kegiatan pindah silang melibatkan peristiwa pertukaran bagian-bagian
antara kromosom-kromosom homolog dan juga menunjukkan bahwa faktor-
faktor (gen) terletak pada kromosom. Menurut Ayala dkk. (1984) dalam
Corebima (1997) pindah silang umumnya terjadi selama meiosis pada semua
makhluk hidup berkelamin betina maupun jantan dan antara semua pasangan
kromosom homolog.
Gardner dkk (1984) dalam Corebima (1997) menyatakan bahwa peristiwa
pindah silang terjadi selama sinapsisdari kromosom-kromosom homolog pada
zygoten dan pachyten dari profase I meiosis I, dan menyatakan pula bahwa
karena replikasi kromosom berlangsung selamma interfase, maka peristiwa
pindah silang terjadi pada tahap tetrad pascarreplikasi pada saat tiap
kromosom telah mengganda, sehingga telah terbentuk empat kromatid untuk
tiap pasang kromosom homolog.
Pindah silang terjadi pada manusia maupun tumbuhan. Pada individu
jantan dalam banyak jenis Diptera, termasuk dalam marga Drosophila,
1
peristiwa pindah silang tidak pernah terjadi (Ayala dkk, 1984 dalam
Corebima, 1997).
Penggunaan D. melanogaster sebagai bahan percobaan sangatlah sesuai
dan menguntungkan, hal tersebut dikarenakan sifat Drosophila yang mudah
dibiakkan. Dari uraian di atas, maka dilakukan penelitian untuk membuktikan
adanya fenomena pindah silang dengan cara menyilangkan ♂N><♀ bwa, ♂N
><♀ bcl beserta resiproknya.
b. Rumusan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah yang telah diuraikan di atas, maka kami
dapat membuat rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimanakah cara membuktikan adanya fenomena pindah silang yang
terjadi pada Drosophila melanogaster persilangan ♂N >< ♀bwa dan
♂N><♀bcl beserta resiproknya?
2. Bagaimana fenotip F1 yang muncul dari persilangan ♂N >< ♀bwa dan
♂N><♀bcl beserta resiproknya?
3. Bagaimana fenotip F2 yang muncul dari persilangan ♀ F1 (♂N >< ♀bwa)
>< ♂bwa dan ♀ F1 (♂N><♀bcl) >< ♂ bcl beserta resiproknya?
4. Bagaimana frekuensi pindah silang dari persilangan ♂N >< ♀bwa dan
♂N><♀bcl beserta resiproknya?
c. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk membuktikan adanya fenomena pindah silang yang terjadi pada
Drosophila melanogaster persilangan ♂N >< ♀bwa dan ♂N><♀bcl
beserta resiproknya?
2. Mengetahui fenotip F1 yang muncul dari persilangan ♂N >< ♀bwa dan
♂N><♀bcl beserta resiproknya?
3. Mengetahui fenotip F2 yang muncul dari persilangan ♀ F1 (♂N >< ♀bwa)
>< ♂bwa dan ♀ F1 (♂N><♀bcl) >< ♂ bcl beserta resiproknya?
4. Mengetahui frekuensi pindah silang dari persilangan ♂N >< ♀bwa dan
♂N><♀bcl beserta resiproknya?
2
d. Manfaat Penelitian
Dengan dilakukannnya penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat
sebagai berikut.
1. Bagi Peneliti
a. Meningkatkan keterampilan dalam melakukan penelitian, terutama
dalam bidang genetika
b. Meningkatkan pemahaman dalam kaitannya dengan persilangan-
persilangan, strain, dan fenotip.
c. Mendapatkan pengetahuan lebih mengenai fenotip strain-strain
Drosiphila melanogaster yang mengalami mutasi pada gen tertentu.
d. Melatih peneliti untuk menganalisis data-data yang telah diperoleh dari
hasil penelitian
e. Melatih kemampuan penalaran dalam menghubungkan data-data hasil
analisis dengan fenomena yang terjadi dari hasil penelitian
f. Mendapatkan informasi baru tentang fenomena yang terjadi dari hasil
a. Memperoleh informasi baru mengenai fenotip, persilangan dan mutasi
strain-strain Drosophila melanogaster khususnya strain black body
(b), clot eyes (cl) dan white apricot (wa).
b. Sebagai salah satu sumber dalam memahami konsep-konsep genetika.
e. Asumsi Penelitian
Dalam melakukan penelitian ini peneliti berasumsi bahwa.
1. Faktor internal seperti umur D. melanogaster yang digunakan dalam
penelitian, khusunya saat persilangan dianggap sama
2. Faktor abiotik atau faktor lingkungan (suhu, kelembapan, intensitas,
cahaya, pH) dianggap sama dan tidak berpengaruh terhadap fenomena
yang terjadi dari hasil persilangan. Dengan kata lain, fenomena yang
terjadi benar-benar disebabkan oleh hasil persilangan strain-strain D.
melanogaster bukan diakinbatkan faktor abiotik.
3
3. Kondisi medium selama penelitian dianggap sama dan dalam kondisi baik
4. Seluruh aspek biologis setiap individu D. melanogaster yang disilangkan
dianggap sama
f. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
1. Persilangan yang dilakukan pada Drosophila melanogaster yaitu
persilangan ♂N >< ♀bwa dan ♂N >< ♀bcl beserta resiproknya untuk
P1, dan menyilangkan ♀F1 dengan induk ♂ resesif dari stok.
2. Pengamatan yang dilakukan yaitu pengamatan morfologis pada warna
mata, faset mata, warna tubuh, bentuk sayap, dan jenis kelamin.
3. Pengamatan pada fenotip F1 maupun F2 dilakukan selaman tujuh hari,
dimana hari pertama dianggap sebagai hari ke-1.
4. Pemindahan medium induk minimal hingga medium ke-4 (diberi label
D), terhitung sejak medium persilangan awal sebagai medium ke-1
(diberi label A).
5. Penelitian yang dilakukan hanya mengenai fenomena pindah silang
tunggal
g. Definisi Operasional
1. Strain adalah sekelompok intraspesifik yang memiliki hanya satu atau
sejumlah kecil ciri yang berbeda, biasanya dalam keadaan homozigot
untuk ciri-ciri tersebut atau galur murni (Corebima,2003). Pada
penelitian ini strain yang dimaksud adalah strain N, bcl dan bwa.
2. Fenotip merupakan karakter yang dapat diamati dalam suatu individu
yang merupakan hasil persilangan suatu interaksi genotip dengan
lingkungan tempat hidup dan berkembang (Corebima, 1997). Pada
penelitian ini fenotip meliputi warna mata, faset mata, keadaan sayap
dan warna tubuh.
3. Genotip merupakan keseluruhan jumlah informasi genetik yang
terkandung dalam suatu makhluk hidup (Corebima, 1997).
4
4. Homozigot merupakan karakter yang dikontrol oleh dua gen yang
identik (Corebima, 1997). Pada praktikum ini strain homozigot berasal
dari strain stok awal.
5. Heterozigot merupakan karakter yang dikontrol oleh dua gen yang
tidak identik (Corebima, 1997). Pada praktikum ini strain heterozigot
dapat berasal dari strain anakan hasil persilangan.
6. Pindah silang merupakan proses penukaran segmen dari kromatid-
kromatid yang bukan sesaudara dan sepasang kromosom homolog
(Corebima, 1997).
7. Rekombinan merupakan turunan yang bukan tipe parental (Corebima,
1997).
8. Chiasma merupakan pemutusan atau penyambungan kembali yang
diikuti oleh suatu pertukaran resiprok antara kedua kromatid di dalam
bentukan bivalen (satu kromatid bersifat paternal, sedangkan yang lain
bersifat maternal) (Corebima, 1997).
9. Pindah silang merupakan fenomena yang secara genetik jarang dapat
dideteksi pada kromatid sesaudara karena kromatid sesaudara biasanya
identik (Corebima, 1997).
5
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Sistematika Drosophila melanogaster
Drosophila merupakan salah satu marga dari
Drosophilidae. Menurut Bock (1976) dalam Aini (1992),
Drosophila merupakan marga yang memiliki jumlah paling
besar bila dibandingkan dengan marga yang lainnya. Anak
marga di dalam Drosophila terbagi dalam 4 anak marga,
yaitu: Drosophila, Sophopora, Hirtodrosophila, dan
Scaptodrosophila.
Pada sistematika Drosophila menurut Storer, TI, dan Usinger, RL, (1975)
dalam Aini (1992) adalah sebagai berikut:
Filum : Arthopoda
Kelas : Insecta
Anak kelas : Pterygota
Ordo : Diptera
Familia : Drosphiladae
Genus : Drosophila
Spesies : D. melanogaster
B. Ciri-ciri Morfologi Drosophila melanogaster.
Ciri-ciri morfologi D. melanogaster beranekaragam tergantung gen-gen
yang diekspresikannya sehingga dapat kita lihat dua tipe yang sering dipakai
dalam penelitain yaitu tipe liar dan tipe mutan. Dimana pada penelitian ini
yang dipakai adalah sebagai berikut :
Strain N:
a. Mata berwarna merah
b. Tubuh berwarna coklat
c. Sayap menutupi tubuh dengan sempurna
d. Faset mata halus
6
Gambar 2.1. Drosophila melanogaster
(sumber: Pierce, 2012:6).
Strain bcl:
a. Mata berwarna cokelat kehitaman
b. Tubuh berwarna hitam
c. Sayap menutupi tubuh dengan sempurna
d. Faset mata halus
Strain bw :
a. Mata berwarna orange
b. Tubuh berwarna hitam
c. Sayap menutupi tubuh dengan sempurna
d. Faset mata halus
C. Peta Gen-Gen pada Drosophila
Pada organisme seperti lalat buah, padi dan tikus beragam mutan telah
diketahui dan peta gen-gennya dapat dikonstruksi, peta gen-gen pada Drosophila
dapa dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Partial genetic map atau peta suatu bagian gen pada empat kromosom Drosophila
melanogaster . Lingkaran pada masing-masing kromosom merepresentasikan lokasi sentromer.
Kromsosm I merupakan kromosom X, dan kromosom IV tidak digambar dengan suatu skala
tertentu, melainkan menunjukkan ukuran kromosom yang reltif kecil (Klug et al, 2012:122).
7
D. Pindah Silang
Pindah silang merupakan peristiwa yang terjadi selama sinapsis dari
kromosom-kromosom homolog pada zygoten dan pacyten dari profase I
meiosis (Gardner, dkk:1984 dalam Corebima 1997) . Gardner dkk (1984)
menyatakan bahwa peristiwa pindah silang terjadi karena replikasi kromosom
berlangsung selama interfase, maka peristiwa pindah silang terjadi pada tahap
tetrad pasca replikasi pada saat tiap kromosom telah mengganda, sehingga
telah terbentuk empat kromatid untuk tiap pasang kromosom homolog.
Gardner dkk. (1984) juga menyatakan bahwa pindah silang juga mencakup
kromatid-kromatid sesaudara (dua kromatid dari satu kromosom), tetapi
secara genetik pindah silang secara genetik jarang dapat terdeteksi karena
kromatid-kromatid sesaudara biasanya identik. Peristiwa pindah silang secara
genetik hanya dapat terdeteksi apabila berlangsung antara dua kromatid yang
bukan sesaudara. Pada marga Drosophila peristiwa pindah silang tidak pernah
terjadi pada individu jantan (Corebima, 1997).
Pada peristiwa pindah silang ini saat kromosom-kromosom hendak
memisah yaitu pada anafase I, kromatid-kromatid yang bersilang tersebut akan
melekat dan putus di bagian ciasma, kemudian tiap potongan itu akan melekat
pada kromatid yang terletak disebelahnya secara timbal balik. Berhubungan
dengan itu gen-gen yang terletak pada bagian yang pindah itu tempatnya akan
berpindah pula ke kromatid di sebelahnya (homolognya) (Corebima, 1997).
Fenomena pindah silang akan memunculkan individu baru yang sifat
fenotipnya berbeda dengan sifat parentalnya. Hal ini bertentangan dengan
hukum Mendel, akan didaptkan dua tipe keturunan yaitu jenis keturunan mirip
paternal dan yang lain mirip maternalnya. Sedangkan pada peristiwa pindah
silang didapatkan empat tipe keturunan yaitu dua tipe keturunan yang akan
mirip dengan sifat paternal dan maternalnya, sedangkan dua tipe lain akan
berbeda dengan sifat parentalnya. Tipe turunan yang bukan tipe parental
semacam ini disebut tipe rekombinan (Corebima, 1997).
8
E. Macam-Macam Pindah Silang
Pindah silang dibedakan atas :
1. Pindah silang tunggal, ialah pindah silang yang terjadi pada satu tempat.
Dengan terjadinya pindah silang itu akan terbentuk 4 macam gamet. Dua macam
gamet memiliki gen-gen yang sama dengan gen-gen yang dimiliki induk (parental),
maka dinamakan gamet-gamet tipe parental. Dua gamet lainnya merupakan
gamet-gamet baru, yang terjadi akibat adanya pindah silang. Gamet-gamet ini
dinamakan gamet-gamet rekombinasi. Gamet-gamet tipe parental dibentuk
jauh lebih banyak dibandingkan dengan gamet-gamet tipe rekombinasi.
Gambar 2.3. Pindah silang tunggal yang terjadi pada non-sister chromatids yang menghasilkan keturunan rekombinan dan keturunan parental
(sumber: Klug, 2012:112).
2. Pindah silang ganda, ialah pindah silang yang terjadi pada dua tempat. Jika
pindah silang ganda (dalam bahasa Inggris :´double crossingover´) berlangsung
di antara dua buah gen yang terangkai, maka terjadinya pindah silang ganda itu
tidak akan tampak dalam fenotip,sebab gamet-gamet yang dibentuk hanya dari
tipe parental saja atau dari tipe rekombinansi saja atau tipe parental dan tipe
rekombinasi akibat pindah silang tunggal. Akan tetapi, misalkan di antara gen
A dan B masih ada gen ke tiga, misalnya gen C, maka terjadinya pindahsilang
ganda antara gen A dan B akan nampak (Suryo, 2010).
9
Gambar 2.3. Pindah silang ganda yang terjadi memperlihatkan dua chiasmata(sumber: Klug, 2012:113).
F. Nilai Pindah Silang
Dengan percobaan Morgan dapat diketahui jarak dan lokus berbagai gen
pada kromosom. Dengan 3 macam perkawinan dengan 2 karakter berbeda akan
terlihat di mana letak salah satu gen dalam deretannya, dan diketahui pula berapa
jaraknya (Yatim, 1996). Hukum Morgan adalah jarak gen yang berangkai sebanding
dengan nilai pindah silang. Jika nilai pindah silang 1% maka jarak antara kedua
gen 1 unit (Yatim, 1996). Nilai pindah silang adalah angka persentase kombinasi baru
hasil persilangan, disingkat Nps (Yatim, 1996).
Telah diketahui bahwa dengan adanya peritiwa pindah silang,dalam
keturunan dibedakan tipe parental (tipe orang tua) dan tipere kombinasi (tipe
kombinasi baru). Adapun yang dimaksud dengan nilai pindah silang (nps) ialah angka
yang menunujukkan besarnya persentase kombinasi baru yang dihasilkan akibat
terjadinya pindah silang (Suryo,2010).
Tentunya nilai pindah silang tidak akan melebihi 50%, biasanya bahkan
kurang dari 50%, karena:
a. Hanya dua dari empat kromatid saja ikut mengambil bagian pada peristiwa
pindah silang.
b. Pindah silang ganda akan mengurangi banyaknya tipe rekombinasi yang
dihasilkan.
(Suryo, 2010).
10
G. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pindah Silang
Kemungkinan terjadinya pindah silang ternyata dipengaruhi oleh beberapa
faktor, seperti :
1. Temperatur. Temperatur yang melebihi atau kurang dari temperatur biasa
dapat memperbesar kemungkinan terjadinya pindah silang.
2. Umur. Makin tua suatu individu, makin kurang mengalami pindah silang.
3. Zat kimia. Zat kimia tertentu dapat memperbesar kemungkinan pindah silang.
4. Penyinaran dengan sinar X. Dapat memperbesar kemungkinan pindahsilang.
5. Jarak antara gen-gen terangkai. Makin jauh letak suatu gen dengan gen lain,
makin besar kemungkinan terjadinya pindah silang.
Jenis kelamin. Pada umumnya pindah silang dijumpai pada makhluk hidup
betina maupun jantan. Namun demikian ada perkecualian, yaitu pada ulat
sutera (Bombix mori) yang betina tidak pernah terjadi pindah silang, demikian
pula dengan Drosophila yang jantan.
11
BAB III
KERANGKA KONSEPTUAL DAN HIPOTESIS
A. Kerangka Konseptual
12
Peristiwa pindah silang ditandai dengan adanya turunan selain tipe parental yaitu tipe rekombinan, terjadi pada kromatid-kromatid bukan kakak beradik dari sepasang
kromosom homolog.
Peristiwa pindah silang terjadi pada tetrad pasca replikasi yaitu saat profase meiosis, dan hanya terjadi
pada sepasang kromosom homolog
Drosophila melanogaster memiliki 4 pasang kromosom homolog. Kromosom-kromosom ini dibedakan atas 3
pasang kromosom tubuh (autosom) dan sepasang kromosom kelamin (genosom)
Rasio hasil F2 tidak
menyimpang dengan
rasio pindah silang
Rasio hasil F2
menyimpang dengan
rasio pindah silang
Persilangan D. melanogaster ♂N><♀bcl dan ♂N >< ♀bwa beserta resiproknya, lalu testcross persilangan betina hasil keturunan F1 dengan induk resesifnya
Nilai pindah silang dapat ditentukan dari perbandingan jumlah individu rekombinan dengan semua individu
turunan dikali 100%. Frekuensi keturunan yang rekombinan tidak akan
melebihi 50%, atau bahkan kurang dari 50%
B. Hipotesis
Hipotesis dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Ho : tidak ada fenomena pindah silang yang muncul pada persilangan ♂N
>< ♀bwa dan ♂N >< ♀bcl beserta resiproknya.
2. Ha : ada fenomena pindah silang yang muncul pada persilangan ♂N ><
♀bwa dan ♂N >< ♀bcl beserta resiproknya.
13
BAB IV
METODE PENELITIAN
A. Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian ini merupakan rancangan deskriptif kuantitatif, dimana
pengamatan dilakukan dengan pengamatan melalui penghitungan jumlah
keturunan (F2) pada masing-masing persilangan antara strain N, bcl dan bwa
dilakukan sebanyak tujuh kali ulangan. Turunan antara strain N, bcl dan bwᵃ ini
diamati dan kemudian diambil datanya. Setelah itu pengamatan dapat
dideskripsikan secara sistematik.
B. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Genetika gedung O5 lantai III ruang
310 Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Malang mulai tanggal 12 Januari 2013 sampai 16 April 2013.
C. Populasi dan Sampel
Pada penelitian ini, populasi yang digunakan adalah seluruh D. melanogaster
yang ada di Laboratorium Genetika Jurusan Biologi Universitas Negeri Malang.
Sedangkan sampel yang digunakan adalah D. Melanogaster strain N, bcl dan bwᵃ.
D. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada pengamatan ini adalah mikroskop stereo, panci,