Laporan Praktikum Genetika: Imitasi Perbandingan Genetis

BAB 1

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

    Seorang anak yang memiliki kemiripan dengan orang tua mereka merupakan bukti dari adanya pewarisan atau hereditas. Dalam kelompok tersebut, sifat-sifat herediter spesifik dari kedua induk atau orangtua ditemukan dalam derajat yang berbeda-beda pada anak-anaknya. Istilah yang menjelaskan mekanisme hereditas tersebut adalah genetika (Fried dan George, 2007).

    Terdapat dua komposisi pewarisan individu, yakni fenotip dan genotip. Fenotip yang muncul merupakan hasil interaksi antara faktor genotip dengan lingkungan mahluk hidup. Faktor-faktor fenotip ini dapat digunakan sebagai pembeda antara suatu individu dalam suatu spesies. Selain itu fenotip juga digunakan untuk membedakan karakteristik penampakan morfologi suatu makhluk hidup (Mas’ud dan Prelly, 2013).

    Adapun persilangan adalah perkawinan individu dari populasi yang berbeda. Persilangan tersebut dapat terjadi berdasarkan antar galur, bangsa maupun spasies. Ini merupakan metode kedua setelah seleksi untuk mengeksploitasi variasi genetika yang ada. Metode persilangan tersebut diteliti pertama kali oleh Gregor Mendel dengan menggunakan kacang ercis Pisum sativum (Nicholas, 2004).

    Oleh karena itu, perlu dilakukan sebuah praktikum untuk mengetahui kemungkinan gen-gen yang dibawa oleh gamet dari persilangan acak yang dilakukan untuk kemudian dibandingkan dengan pola perbandingan dari Mendel agar diketahui besar penyimpangannya.

I.2 Tujuan

    Adapun tujuan dari percobaan Imitasi Perbandingan Genetis adalah untuk mendapatkan gambaran tentang kemungkinan gen-gen yang dibawa oleh gamet-gamet tertentu dan akan bertemu secara acak atau random.

I.3 Waktu dan Tempat Percobaan

    Adapun percobaan ini dilaksanakan pada hari --- pukul 14.00 – 17.00 WITA bertempat di Laboratorium Genetika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Tinjauan Umum

    Konsep genetika terus berkembang dari ilmu yang membahas tentang bagaimana sifat diturunkan menjadi lebih luas lagi. Secara luas genetika membahas (Corebima, Nusantari, 2013), yakni:

1. Struktur materi genetik, meliputi: gen, kromosom, DNA, RNA, plasmid, episom dan elemen tranposabel.
2. Reproduksi materi genetik, meliputi: reproduksi sel, replikasi DNA, reverse transcription, rolling circle replication, cytoplasmic inheritance, dan Mendelian inheritance.
3. Kerja materi genetik, meliputi: ruang lingkup materi genetik, transkripsi modifikasi pasca transkripsi, kode genetik, translasi, konsep one gen one enzyme, interaksi kerja gen, kontrol kerja gen pada prokariotik, kontrol kerja gen pada eukariotik, kontrol genetik terhadap respon imun, kontrol genetik terhadap pembelahan sel, ekspresi kelamin, perubahan materi genetik.
4. Perubahan materi genetik, meliputi: mutasi, dan rekombinasi,
5. Genetika dalam populasi.

    Perekayasaan materi genetik. Menurut Susanto (2011), genetika ialah ilmu yang mempelajari seluk-beluk alih informasi hayati dari generasi ke generasi. Cara berlangsungnya alih informasi hayati tersebut mendasari adanya perbedaan dan persamaan sifat di antara individu organisme. Maka dapat dikatakan bahwa genetika merupakan ilmu tentang pewarisan sifat.

    Jauh sebelum genetika dapat dianggap sebagai suatu cabang ilmu pengetahuan, berbagai kegiatan manusia dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya tanpa disadari telah menerapkan prinsip-prinsip genetika. Sebagai contoh, bangsa Sumeria dan Mesir kuno telah berusaha untuk memperbaiki tanaman gandum sementara bangsa Cina mengupayakan sifat-sifat unggul pada tanaman padi. Adapun bangsa Suriah telah menyeleksi tanaman kurma dan demikian pula di benua Amerika telah dilakukan persilangan-persilangan pada gandum dan jagung yang berasal dari rerumputan liar (Susanto, 2011).

    Dewasa ini sudah jelas diketahui bahwa semua faktor (berapa pun jumlahnya) yang terdapat pada satu kromosom yang sama akan cenderung terpaut satu sama lain selama pembelahan reduksi pada meiosis. Faktor-faktor itu dikatakan membentuk satu pautan. Dengan demikian, pautan (linkage) sesungguhnya merupakan keadaan yang normal, yaitu faktor-faktor yang terdapat pada satu kromosom memang terangkai satu sama lain (melalui ikatan kimia). Dalam hubungan ini pula jelas terlihat bahwa jumah pautan pada makhluk hidup diploid adalah sebanyak jumlah pasangan kromosom (Natsir, 2013).

    Temuan tentang adanya pautan ini pun pada dasarnya mempertegas lagi konsepsi kita bahwa faktor-faktor, yaitu gen, adalah bagian dari kromosom. Dalam rumusan lain, temuan ini juga memperkokoh teori pewarisan kromosom. Fenomena pautan yang disadari oleh kenyataan bahwa faktor-faktor (gen) adalah bagian dari kromosom, yang merupakan perangkat alat evaluasi kita terhadap hukum pemisahan Mendel (Hukum I Mendel) dan hukum pilihan bebas Mendel (Hukum II Mendel) yang mula-mula (Corebima, Natsir, 2013).

    Hibridisasi genetik sangat menyokong dalam memperoleh jenis tanaman unggul. Sifat unggul tersebut tercenminkan dari sifat tanaman yang tahan penyakit dan dapat memberikan hasil lebih baik dan tinggi. Penyakit-penyakit keturunan pada manusia juga mulai diketahui cara pewarisannya (Suryo, 2008).

    Terdapat dua komposisi pewarisan individu, yakni fenotip dan genotip. Fenotip yang muncul merupakan hasil interaksi antara faktor genotip dengan lingkungan mahluk hidup. Faktor-faktor fenotip ini dapat digunakan sebagai pembeda antara satu individu dalam suatu spesies. Selain itu dapat digunakan untuk membedakan karakteristik penampakan morfologi suatu mahluk hidup (Mas’ud dan Prelly, 2013).

II.2 Pewarisan Sifat

    Pewarisan sifat sangat tergantung pada perilaku kromosom. Perilaku kromosom tersebut sangat berkaitan dengan tahap-tahap pembelahan sel. Adapun tahap pembelasan sel tersebut terbagi atas dua jenis, yakni mitosis dan meiosis (Susanto, 2011).

    Pada mitosis, bahan inti sel terbagi sedemikian rupa. Sehingga dari satu sel dihasilkan dua buah sel anakan yang masing-masing memiliki sifat-sifat genetik yang sama. Mitosis berlangsung pada semua sel, kecuali pada sel-sel yang akan menjadi sel kelamin. Mitosis dibedakan atas lima fase (Suryo, 2008), yakni:

1. Interfase, ialah fase di mana ADN telah berlipat dua dan tiap kromosom masih terikat oleh sebuah sentromer bersamaan. Belahan kromosom ini disebut kromatid.
2. Profase, ialah fase di mana kromosom-kromosom menjadi lebih pendek dan tebal. Sedangkan pada akhir fase ini mulai terbentuk benang-benang gelendong inti pada masing-masing kutub sel yang letaknya berlawanan.
3. Metafase, ialah fase di mana semua kromosom bergerak menempatkan diri di bidang ekuatorial dari sel. Dinding inti sel kemudian menghilang. Pada akhir fase ini, sentromer membelah dan ujung benang gelendong inti mencapai kromosom dan memegang sentromer.
4. Anafase, ialah fase di mana benang gelendong inti memendek sehingga belahan sentromer masing-masing bergerak ke kutub yang berlawanan dengan membawa kromatid.
5. Telofase, ialah fase di mana pembelahan telah selesai sehingga terbentuklah dinding inti. Sel telah terbagi menjadi dua sel anakan, masing-masing memiliki inti yang mengandung empat kromosom dengan bahan genetik yang sama dengan asalnya.

    Adapun pembelahan sel secara meiosis mengurangi jumlah kromosom dari 46 (dua pasang) menjadi 23 (satu pasang). Fertilisasi menggabungkan dua buah gamet secara bersama-sama dan mengembalikan jumlah kromosom. Meiosis berlangsung dalam dua tingkatan, yakni meiosis I dan meiosis II (46 kromosom) (Campbell, dkk., 2017).

II.3 Hukum Mendel

    Penurunan gen dari satu generasi ke generasi berikutnya dinamakan pewarisan (inheritance). Satu dari terobosan utama dalam ilmu pengetahuan adalah kesadaran bahwa hasil pewarisan dapat diprediksi. Orang pertama yang memformulasikan prediksi itu adalah pendeta Augustinian, Gregor Mendel, yang melakukan penelitiannya di Brün (sekarang Brno di Republik Czech) pada pertengahan abad lalu (Nicholas, 2004).

    Objek utama Mendel adalah untuk mengetahui jenis lingkungan yang dapat memberikan pengaruh untuk berbagai tipe persilangan, dan apakah persilangan itu bersifat konstan. Penelitian Gregor Mendel yang membahas tentang pewarisan dari persilangan Pisum menjadi dasar studi genetika modern. Awalnya Mendel berpikir bahwa hukum yang dicetuskannya hanya berlaku untuk spesies tertentu saja seperti pada persilangan Pisum, tidak pada spesies lainnya. Namun, Bateson kemudian mengungkap istilah baru, yakni genetik, gen dan alel yang mendeskripsikan banyak sifat (Singh, dkk., 2010).

    Mendel dapat memberi beberapa kesimpulan penting dari hasil penelitiannya (Suryo, 2008), yaitu:

1. Hibrid (ialah hasil persilangan dua individu dengan tanda beda), memiliki sifat yang mirip dengan induknya dan setiap hibrid mempunyai sifat yang sama dengan hibrid yang lain dari spesies yang sama.
2. Karakter dari keturunan suatu hibrid selalu timbul kembali secara teratur dan inilah yang memberi petunjuk kepada Mendel bahwa tentu ada faktor-faktor tertentu yang mengambil peranan dalam pemindahan sifat dari satu generasi ke generasi berikutnya.
3. Mendel merasa bahwa apabila faktor-faktor keturunan itu mengikuti distribusi yang logis, maka suatu hukum atau pola akan dapat diketahui dengan cara mengadakan banyak persilangan dan menghitung bentuk-bentuk yang berbeda seperti yang tampak dalam keturunan.

    Dari penelitian yang dilakukan oleh Mendel, lahirlah dua hukum Mendel (Susanto, 2011), yakni:

1. Hukum Segregasi, menyatakan bahwa “pada waktu berlangsung pembentukan gamet, tiap pasang gen akan disegregasi ke dalam masing-masing gamet yang terbentuk.” Sebelum melakukan suatu persilangan, setiap individu menghasilkan gamet-gamet yang kandungan gennya separuh dari kandungan gen pada individu. Sebagai contoh, individu DD akan membentuk gamet D, dan individu dd akan membentuk gamet d. Pada individu Dd, yang menghasilkan gamet D dan gamet d, akan terlihat bahwa gen D dan gen d akan dipisahkan (disegregasi) ke dalam gamet-gamet yang terbentuk tersebut. Prinsip inilah yang kemudian dikenal sebagai hukum segregasi atau hukum Mendel I.
2. Hukum Pemilihan Bebas, menyatakan bahwa “segregasi suatu pasangan gen tidak bergantung kepada segregasi pasangan gen lainnya, sehingga di dalam gamet-gamet yang terbentuk akan terjadi pemilihan kombinasi gen-gen secara bebas.” Jika gamet bergenotip GGWW disilangkan dengan gamet bergenotip ggww, maka diagram persilangan dihibrid akan memperoleh fenotipe F2 dengan nisbah 9:3:3:1 sebagai akibat terjadinya segregasi gen secara independen. Dengan demikian, gamet yang terbentuk dapat mengandung kombinasi gen dominan dengan gen domnian (GW), gen dominan dengan gen resesif (Gw) serta gen resesif dengan gen resesif (gw). Hal inilah yang kemudian dikenal sebagai hukum pemilihan bebas (the law independent assortment) atau hukum Mendel II.

II.4 Uji Chi-Square

    Pada kenyataannya, perbandingan teoritis yang merupakan peluang diperolehnya suatu hasil percobaan persilangan tidak akan selalu terpenuhi. Penyimpangan (deviasi) yang terjadi bukanlah sekadar modifikasi terhadap perbandingan Mendel, melainkan sesuatu yang ada kalanya tidak dapat diterangkan secara teori. Berhubungan dengan itu, adanya penyimpangan antara hasil yang didapat dengan hasil yang diharapkan secara teoritis sangat perlu untuk dilakukan evaluasi. Suatu cara untuk mengadakan evaluasi itu adalah dengan melakukan tes X2 (chi-square test).

Rumus yang digunakan, (Suryo, 2008), yakni:

dengan,

d = deviasi/penyimpangan, yakni selisih antara hasil yang diperoleh dan hasil yang diramal.

e = hasil yang diramal/diharapkan.

∑ = sigma

Tabel 1.1 Chi-square (Campbell, dkk., 2017)

    Kalau nilai X2 yang didapat berada di dalam kolom nilai kemungkinan 0,01, maka hal tersebut menunjukkan bahwa data yang diperoleh dari percobaan buruk sekali. Nilai X2 itu disebut sangat berarti (highly significant). Ini disebabkan karena angka penyimpangan sangat berarti dan kemungkinan besar terdapat faktor di luar faktor yang berpengaruh pada hasil nisbah yang diperoleh. Maka data hasil percobaan dapat dianggap baik apabila nilai X2 yang didapat berada di dalam kolom nilai kemungkinan 0,05 atau di dalam kolom sebelah kirinya (Suryo, 2008).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat dan Bahan

III.1.1 Alat

    Alat-alat yang digunakan dalam melakukan percobaan ini adalah alat tulis dan kalkulator.

III.1.2 Bahan

    Bahan-bahan yang digunakan dalam melakukan percobaan ini adalah 40 biji genetik berbagai warna.

III.2 Prosedur Kerja

III. 2.1 Dominansi Penuh

Adapun prosedur kerja dominansi penuh percobaan Imitasi Perbandingan Genetis adalah sebagai berikut.

1. Diterima 40 biji genetik dan dimasukkan pada 2 kantong. Masing-masing kantong berisi 20 biji genetik, terdiri dari 5 kuning hijau, 5 kuning hitam, 5 merah hijau dan 5 merah hitam.
2. Diambil satu biji genetik dari kantong kanan dengan tangan kanan dan satu biji genetik dari kantong kiri dengan tangan kiri pada waktu yang bersamaan dan akan menghasilkan sebuah kombinasi genetik. Dicatat hasil yang diperoleh.
3. Dikembalikan kombinasi biji genetik itu ke kantong asalnya kemudian dikocok agar tercampur kembali.
4. Diulangi pengambilan biji genetik sampai 16 kali pengambilan kemudian dibuat tabel dari hasil percobaan yang dilakukan.

III. 2.2 Uji Chi-Square

Adapun prosedur uji chi-square adalah sebagai berikut.

1. Dicari nilai derajat kebebasan.
2. Berdasarkan nilai yang telah diperoleh, nilai disubtitusikan ke dalam rumus chi-square (X2).
3. Setelah X2 diperoleh, nilai dikonversi ke dalam tabel chi-square dengan diperhatikan derajat kebebasan.
4. Hasil dimasukkan ke dalam data laporan.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil

IV.1.1 Data Kelompok

a. Tabel Data Kelompok

Perc. Ke-	KB (Kuning- Bernas)	K-bb (Kuning- Kisut)	kk-B (Putih-Bernas)	kk-bb (Putih- Kisut)
1.	√
2.	√
3.	√
4.		√
5.	√
6.			√
7.	√
8.	√
9.	√
10.	√
11.	√
12.	√
13.			√
14.	√
15.	√
16.				√
∑	12	1	2	1

b. Tabel Chi-Square

	KB (Kuning- Bernas)	K-bb (Kuning- Kisut)	kk-B (Putih-Bernas)	kk-bb (Putih- Kisut)
o	12	1	2	1
E	9	3	3	1
d	-3	2	1	0
d2/e	1	1,33	0,33	0
X2	2,66

Keterangan:

X2                          = ∑(d2/e) = 2,66
Derajat kebebasan  = n – 1 = 4 – 1 = 3
Probabilitas             = 0,50 – 0,30

Jadi, hipotesis diterima.

IV.1.2 Data Kelas
a. Tabel Data Kelas

Perc. Ke-	KB (Kuning- Bernas)	K-bb (Kuning- Kisut)	kk-B (Putih-Bernas)	kk-bb (Putih- Kisut)
1.	10	3	2	1
2.	7	4	5	-
3.	11	1	2	2
4.	12	1	2	1
∑	40	9	11	4

b. Tabel Chi-Square

	KB (Kuning- Bernas)	K-bb (Kuning- Kisut)	kk-B (Putih-Bernas)	kk-bb (Putih- Kisut)
o	40	9	11	4
E	36	12	12	4
d	4	-3	-1	0
d2/e	0,44	0,75	0,08	0
X2	1,27

Keterangan:

X2                          = ∑(d2/e) = 1,27
Derajat kebebasan  = n – 1 = 4 – 1 = 3
Probabilitas             = 0,80 – 0,70
Jadi, hipotesis diterima.

IV.2 Pembahasan

    Percobaan Imitasi Perbandingan Genetis adalah percobaan yang didasarkan pada teori Mendel mengenai hukum persilangan dihibrid. Dalam praktikum, dilakukan pengambilan secara acak dari 40 biji genetik berbagai warna. Untuk mengevaluasi kebenaran data, maka dilakukan uji chi-square berdasarkan perbandingan yang diperoleh dengan perbandingan yang didapatkan secara teoritis.

    Dalam tabel data kelompok, diperoleh nisbah o untuk genotip KB, K-bb, kk-B, dan kk-bb adalah 12:1:2:1. Sedangkan untuk e, yakni nisbah teoritis berdasarkan Hukum Mendel II, memiliki perbandingan 9:3:3:1. Dari kedua nisbah, maka nisbah o dikurangkan dengan nisbah e untuk mendapatkan nilai d. Dari nilai d yang diperoleh, disubtitusikan ke rumus d2/e. Untuk pendapatkan nilai chi-square, keempat nilai diakumulasikan dan diperoleh 2,66. Nilai kemudian dikonversi ke dalam tabel chi-square dengan memperhatikan derajat kebebasan. Derajat kebebasan adalah hasil dari jumlah fenotip dikurang 1, maka didapatkan derajat kebebasan 3. Dengan menarik garis chi-square 2,66 dengan derajat kebebasan 3, maka nilai tersebut berada di antara nilai kemungkinan 0,50 – 0,30.

    Dalam tabel data kelompok, diperoleh nisbah o untuk genotip yang sama adalah 40:9:11:4. Nisbah o merupakan hasil akumulasi nilai yang didapatkan dari keempat kelompok. Sedangkan untuk memiliki perbandingan 36:12:12:4. Nilai d yang didapatkan dari pengurangan o dan e, disubtitusikan ke rumus d2/e untuk kemudian diakumulasikan sehingga diperoleh 1,27. Nilai kemudian dikonversi ke dalam tabel chi-square. Dengan menarik garis chi-square 1,27 dengan derajat kebebasan 3, maka tampak bahwa nilai tersebut berada di antara nilai kemungkinan 0,80 – 0,70.

    Menurut teori, jika nilai X2 yang diperoleh berada di bawah kolom nilai kemungkinan 0,05, maka data yang diperoleh dari percobaan itu buruk. Sedangkan apabila nilai X2 yang diperoleh berada di dalam kolom nilai kemungkinan 0,01 berarti data yang diperoleh dari percobaan buruk sekali. Data hasil percobaan dapat dianggap baik apabila nilai X2 yang didapat berada di dalam kolom nilai kemungkinan 0,05 atau di dalam kolom sebelah kirinya. Dari percobaan, diperoleh nilai kemungkinan data kelompok adalah di antara 0,50 – 0,30 sementara nilai kemungkinan data kelas adalah di antara 0,80 – 0,70. Kedua nilai tersebut lebih besar daripada nilai 0,05 sehingga dapat dikatakan bahwa hasil yang diperoleh sudah baik atau signifikan. Deviasi yang didapatkan dari nisbah merupakan angka tidak berarti, maka nisbah teoritis 9:3:3:1 telah terpenuhi.

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

    Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan Imitasi Perbandingan Genetis adalah bahwa nisbah yang diperoleh, yakni 12:1:2:1 untuk data kelompok dengan probabilitas 0,50 – 0,30 dan 40:9:11:4 untuk data kelas dengan probabilitas 0,80 – 0,70. Karena kedua nilai probabilitas yang didapatkan berada di bawah kolom 0,50, maka hipotesis diterima.

V.2 Saran
V.2.1 Saran untuk Laboratorium

Sebaiknya fasilitas laboratorium dapat terpelihara dan dilakukan perbaikan untuk fasilitas yang rusak.

V.2.2 Saran untuk Asisten

Asisten telah baik dalam menjelaskan percobaan maka sebaiknya kinerjanya dapat dipertahankan.

V.2.3 Saran untuk Praktikan

Praktikan perlu untuk cermat dan teliti dalam melakukan percobaan agar didapatkan nilai yang akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., Jane, B.R., Lisa, A.U., Michael, L.C., Steven, A.W., Peter, V.M. dan Robert, B.J., 2017. Biology Eleventh Edition. Pearson Education Inc., New York.

Fried, G.H. dan George, J.H., 2007. Biologi Edisi Kedua. Erlangga, Jakarta.

Mas'ud, A. dan Prelly M.J.T., 2013. Studi Peristiwa Epistasis Resesif pada Persilangan Drosophila melanogaster Strain Sepia (se) >< Rough (ro) dan Strain Vestigial (vg) >< Dumphi (dp). Jurnal Bioedikuasi. Vol.1(2):85-93.

Nicholas, F.W., 2004. Pengantar ke Genetika Veteriner. Pustaka Wirausaha Muda, Bogor.

Nusantari, E., 2013. Jenis Miskonsepsi Genetika yang Ditemukan pada Buku Ajar di Sekolah Menengah Atas. Jurnal Pendidikan Sains. Vol.1(1):52-64.

Natsir, N.A., 2013. Fenomena Pautan Kelamin pada Persilangan Drosophila melanogaster Strain N♂ x w♀ dan N♂ x b♀ beserta resiproknya. Jurnal Biology Science & Education. Vol.1(1):79-89.

Singh, G., Khalid, S. dan Mankiran, S., 2010. Modeling Mendel’s Laws on Inheritance in Computational Biology and Medical Sciences. Journal of Educational Technology Systems. Vol.39(1):1-14.

Suryo, 2008. Genetika Manusia. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Susanto, A.H., 2011. Genetika. Graha Ilmu, Yogyakarta.

Tidak untuk disalin! 

Artikel ini dibagikan untuk memberi contoh dan menginspirasi:)