Laporan Praktikum Genetika Tumbuhan

LAPORAN PRAKTIKUM

GENETIKA TUMBUHAN

ACARA I

PENGAMATAN PERILAKU KROMOSOM

Semester :

Ganjil 2015

Oleh :

Rifa Azzahro

A1L014184/8

                                                        

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

LABORATORIUM PEMULIAAN TANAMAN DAN BIOTEKNOLOGI

PURWOKERTO

2015

I.    PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Semua organisme mengalami reproduksi baik dalam perkembangan ataupun dalam pertumbuhannya. Reproduksi sel dapat terjadi karena peristiwa pembelahan sel. Pembelahan sel ini diawali dengan adanya pembelahan kromosom dalam beberapa tahap pembelahan. Pada setiap tahap pembelahan mempunyai ciri-ciri tertentu yang dapat diamati prosesnya melalui teknik atau perlakuan tertentu yang diberikan pada kromosom dalam sel tersebut. Adapun pembelahan sel dibedakan menjadi dua macam, yaitu mitosis dan meiosis.

Proses pertumbuhan sangat bergantung pada proses pembelahan mitosis. Umumnya pembelahan ini terjadi pada sel-sel somatis. Pembelahan mitosis mengahasilkan dua sel anakan yang identik dari segi bentuk dan sifatnya. Maka dari itu, pembelahan ini nantinya akan berdampak pada perbanyakan jumlah sel yang memiliki fungsi sama. Seperti halnya manusia yang awalnya terbentuk hanya dari satu sel indukan saja. Sel tersebut kemudian aktif membelah secara mitosis sehingga embrio tumbuh menjadi besar. Beberapa sel yang memiliki kegunaan yang sama kemudian membentuk suatu jaringan terdeferensiasi dan menjalankan fungsi tertentu di dalam tubuh manusia.

Pembelahan mitosis sendiri terdiri dari 4 tahapan dasar yakni profase, metafase, anafase, dan telofase. Setiap tahapan saling berkesinambungan antara satu dengan yang lain. Hal tersebut membuat tiap tahapan menjadi penting. Meski demikian, masing-masing tahapan memiliki karakteristik tersendiri. Maka pada praktikum kali ini akan dilakukan pengamatan terhadap perilaku kromosom saat melakukan pembelahan mitosis. Sel-sel pada suatu organisme melakukan pembelahan pada waktu yang hampir bersamaan. Keadaan tersebut memungkinkan pengamat untuk menemukan keempat tahapan sekaligus dalam waktu yang bersamaan pada preparat yang digunakan.  

B.  Tujuan

Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui perilaku kromosom pada pembelahan mitosis.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Sel adalah satuan kehidupan terkecil yang tidak dapat diperkecil lagi. Sel untuk pertama kali ditemukan lebih dari 300 tahun yang lalu, tidak lama setelah mikroskop pertama dibuat oleh Antonio van Leeuwenhoek. Umumnya sel itu sangat kecil dengan diameter jauh lebih kecil 1 mm, sehingga tidak terlihat oleh mata telanjang. Sel yang paling sederhana, yaitu bakteri dimana sebuah dinding sel mengelilingi suatu membrane (plasma) sangat tipis dan mengandung asam lemak, yang mengelilingi permukaan daerah dalam yang tidak berstruktur. Sifat terpenting sel adalah kemampuannya untuk tumbuh dan membelah diri untuk menghasilkan molekul-molekul seluler baru dan memperbanyak dirinya. Untuk menjalankan fungsi-fungsi ini, sel itu secara kimia pasti bersifat secara canggih, memang sel yang paling sederhana sekalipun mengandung hamper 1000 molekul yang berbeda. Jadi, pada hakikatnya sel merupakan pabrik kecil yang tumbuh dengan memasukkan unsur-unsur pembangun, berupa molekul-molekul sederhana seperti glukosa, dan karbondioksida dan dengan car tertentu mengubahnya menjadi berbagai molekul yang mengandung karbon, yang dibutuhkan untuk berfungsinya sel-sel (Watson, 1988).

Sel mempunyai kemampuan untuk memperbanyak diri dengan melakukan pembelahan. Tanaman menggunakan cara ini untuk memperbanyak sel somatik pada pertumbuhan dan pada sel gamet pada proses pewarisan sifat hingga akhirnya membentuk individu baru. Ada dua macam pembelahan sel tanaman, yaitu pembelahan mitosis dan meiosis. Pembelahan mitosis menghasilkan sel baru yang jumlah kromosom dan kandungan genetiknya identik dengan sel asal. Sedangkan pembelahan meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel anak yang mempunyai jumlah kromosom setengahnya dari jumlah kromosom sel asalnya (Sobir dan Syukur, 2015).

Kromosom dari kebanyakan makhluk terdapat di dalam inti sel. Kromosom sendiri menurut Suryo (1995) yaitu benda-benda halus berbentuk panjang atau pendek dan lurus atau bengkok. Kromosom pada dasarnya merupakan pembawa bahan keturunan. Benda inilah yang nantinya akan mengekspresikan sifat anakan yang mengikuti sifat induknya.

Komosom dibedakan atas autosom (kromosom tubuh) dan genosom (kromosom sex). Istilah sentromer sering dikaitkan dengan kromosom. Sentromer sendiri yaitu bagian yang membagi kromosom menjadi dua lengan. Sel somatik pada makhluk tingkat tinggi mengandung satu stel kromosom yang diterima dari kedua induk. Sepasang kromosom disebut sebagai kromosom homolog karena kromosom dari induk betina serupa dengan kromosom induk jantan. Oleh karena itu kromosom dalam sel tubuh dinamakan diploid (2n). Sedangkan kromosom sex berjumlah setengah dari kromosom sel somatik/haploid (n). Sepasang kromosom haploid dinamakan genom (Suryo, 2008).

Semua sel somatik dalam suatu organisme multiselular berasal dari satu sel, yaitu zigot, melalui proses pembelahan yang disebut mitosis. Fungsi mitosis mula-mula membentuk salinan yang sama dari tiap kromosom. Masing-masing salinan kemudian melalui pembelahan sel induk (asal) dan mendistribusikan suatu set kromosom yang identik kepada kedua sel anak ( Stansfield, 1991).

Berbagai kejadian yang terdapat selama mitosis dibagi dalam empat tahap/fase yang berurutan, yakni : profase, metafase, anafase, dan telofase. Masa di antara pembelahan-pembelahan disebut interfase. Pembelahan mitosis  yang terjadi pada sel somatik menghasilkan jumlah kromosom yang sama persis dengan induknya. Penting untuk menyadari fase-fase ini hanyalah cara yang mudah untuk memberikan pengertian atau bentuk mitosis. Proses sebenarnya meliputi urutan kejadian yang berkesinambungan yang melebur sesamanya dengan rapi dan teratur (Kimball, 1983).

III.   METODE PRAKTIKUM

A. Bahan dan Alat

Alat-alat yang digunakan pada praktikum kali ini antara lain kaca preparat, gelas penutup, gelas beker, penangas air, pembakar bunsen, mikroskop dan jarum. Sedangkan bahan yang dibutuhkan pada praktikum pengamatan perilaku kromosom yakni akar bawang merah, larutan 0,002 M hidroxychinolin, larutan 45% CH3COOH, larutan HCl dan larutan aceto carmin.

B.  Prosedur Kerja

1.      Umbi bawang merah yang bagus dan sehat dikecambahkan di air sampai muncul akar.

2.      Setelah itu akar bawang merah dicuci dengan air sampai bersih.

3.      Pada ujung akar dipotong sepanjang 1 cm dan dimasukkan ke dalam larutan 0,002 M hidroxychinolin. Kemudian disimpan di ruang gelap dengan suhu 20 selama 1 jam.

4.      Tahap selanjutnya akar bawang merah difiksasi menggunakan larutan 45% CH3COOH selama 10 menit.

5.      Lalu akar bawang dimaserasi menggunakan campuran larutan HCl dan CH3COOH dengan perbandingan 3:1 pada suhu 60 selama 3 menit.

6.      Kemudian salah satu akar diambil dan diletakkan di atas kaca preparat. Akar dipotong 1 mm pada bagian ujungnya yang terlihat berwarna lebih putih.

7.      Bagian akar yang telah dipotong kemudian ditetesi larutan aceto carmin secukupnya.

8.      Setelah didiamkan selama beberapa detik, preparat ditutup menggunakan gelas penutup.

9.      Preparat akar bawang dihancurkan dengan cara ditekan secara perlahan.

10.  Preparat kemudian dilewatkan di atas nyala api bunsen.

11.  Preparat yang sudah jadi kemudian diamati di bawah mikroskop. Pada saat pengamatan, mula-mula digunakan perbesaran yang terkecil.

12.  Preparat yang diamati kemudian diidentifikasi fase-fasenya.

13.  Penampang sel pada preparat kemudian digambar pada selembar kertas dan dicatat perbesaran yang digunakan.

IV.   HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Tabel 1. Fase-Fase pada Pembelahan Mitosis

No.	Fase	Gambar	Keterangan
1.	Profase	2 1	1 : Nukleus 2 : Kromosom Perbesaran : 40 x 10 Jumlah kromosom : 16 buah (2n)
2.	Metafase	4\4 3 1 2	1 : Garis equator 2 : Benang spindel 3 : Kromosom 4 : Sentriol Perbesaran : 40 x 10 Jumlah kromosom : 16 buah (2n)
3.	Anafase	2 1	1 : Benang spindel 2 : Sentriol Perbesaran : 40 x 10 Jumlah kromosom : 16 buah (2n)
4.	Telofase	1	1 : Nukleus Perbesaran : 40 x 10 Jumlah kromosom : 16 buah (2n)

B.  Pembahasan

Sebuah sel memiliki kromosom di dalamnya. Kromosom sendiri adalah suatu struktur makromolekul yang berisi DNA di mana informasi genetik dalam sel disimpan. Kata kromosom berasal dari kata khroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan. Kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer/ kinekthor yang merupakan pusat kromosom berbentuk bulat dan lengan kromosom yang mengandung kromonema dan gen berjumlah dua buah (sepasang). Kromosom merupakan alat transportasi materi genetik (gen atau DNA) yang sebagian besar bersegregasi menurut hukum Mendel. Pengertian lain menjelaskan bahwa kromosom adalah susunan beraturan yang mengandung DNA yang  berbentuk seperti rantai panjang. Setiap kromosom dalam genom biasanya dapat dibedakan satu dengan yang lainnya oleh beberapa kriteria,    termasuk panjang relatif kromosom, posisi suatu struktur yang disebut sentromer yang memberi kromosom dua tangan yang panjangnya berbeda-beda, kehadiran dan posisi bidang (area) yang membesar yang disebut knot (tombol) atau kromomer. Selain itu, adanya perpanjangan arus pada terminal dan material kromatin yang disebut satelit, dan sebagainya juga digunakan untuk mengetahui kriteria tiap kromosom (Campbell dkk, 2009).

Menurut Suryo (1995), kromosom merupakan benda-benda halus berbentuk panjang atau pendek dan lurus atau bengkok. Kromosom pada dasarnya merupakan pembawa bahan keturunan. Benda inilah yang nantinya akan mengekspresikan sifat anakan yang mengikuti sifat induknya.

Pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme tak lepas dari adanya proses pembelahan mitosis dan meiosis. Kedua pembelahan  tersebut membuat keturunan dari dua buah individu yang mengalami perkawinan memiliki keturunan yang sifatnya mirip dengan sifat induknya. Sel-sel somatis mengalami proses pembelahan mitosis, dimana pembelahan ini memperbanyak jumlah sel yang ada. Indikator terjadinya pembelahan ini dapat kita lihat secara kasat mata seperti adanya pertumbuhan panjang maupun lebar. Sedangkan pembelahan meiosis terjadi pada sel gamet yang nantinya berfungsi menjadi alat reproduksi bagi dua buah organisme yang melakukan persilangan untuk memperbanyak keturunan.

Praktikum ini akan melakukan pengamatan terhadap akar bawang merah untuk mengetahui proses pembelahan mitosis. Berdasarkan bidang genetika, mitosis adalah proses yang menghasilkan dua sel anak yang identik. Mitosis mempertahankan pasangan kromosom yang sama melalui pembelahan inti dari sel somatis secara berturut-turut. Proses ini terjadi bersama-sama dengan pembelahan sitoplasma dan bahan-bahan di luar inti sel (Crowder, 2006). Kromosom sendiri menurut Suryo (1995), yaitu benda-benda halus berbentuk batang panjang atau pendek dan lurus atau bengkok. Kromosom inilah yang nantinya berfungsi sebagai pembawa bahan keturunan.

Sobir dan Syukur (2015) melaporkan bahwasannya pembelahan mitosis terjadi pada sel somatik yang bersifat meristematik, yaitu sel-sel yang sedang tumbuh (ujung akar dan ujung batang). Selain itu, mitosis juga terjadi pada sel yang rusak, mati, atau sudah tua. Proses mitosis terjadi secara kontinyu yang tahapan-tahapannya berkesinambungan. Secara garis besar, mitosis terbagi menjadi 4 tahap, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Periode antar mitosis disebut  interfase yang mencakup periode G1 (Gap-1), S (Sintesis), dan G2 (Gap-2).

Tahapan-tahapan pada proses mitosis dijabarkan oleh Suryo (1995) adalah sebagai berikut :

a.       Interfase

Sel siap untuk mulai membelah, tetapi belum memperlihatkan kegiatan membelah. Inti sel nampak keruh, lambat laun nampak benang-benang kromatin yang halus.

b.      Profase

Benang-benang kromatin menjadi pendek, sehingga menjadi tebal. Terbentuklah kromosom-kromosom. Tiap kromosom lalu membelah memanjang dan anakan kromosom anakan kromosom ini dinamakan kromatid. Dinding inti pun mulai menghilang dan sentriol juga membelah.

c.       Metafase

Kromosom-kromosom menempatkan diri di bidang tengah dari sel.

d.      Anafase

Sentromer membelah dan kedua buah kromatid memisahkan diri dan bergerak menuju ke kutub sel yang berlawanan. Tiap kromatid hasil pembelahan itu memiliki sifat keturunanyang sama. Mulai saat ini kromatid-kromatid itu berlaku sebagai kromosom baru.

e.       Telofase

Pada tiap kutub sel terbentuk stel kromosom yang identik. Serabut gelendong inti lenyap dan dinding inti terbentuk lagi. Kemudian plasma sel terbagi menjadi dua bagian yang mana disebut dengan proses sitokinase. Pada tumbuhan, sitokinase ditandai dengan terbentuknya dinding pemisah di tengah-tengah sel.

Setelah melalui pembelahan sel secara mitosis, sel-sel dalam tubuh suatu organisme akan bertambah jumlahnya. Pertambahan jumlah sel ini akan mempengaruhi pertambahan volume, panjang serta lebar dari suatu organisme. Adanya ilmu genetika tumbuhan kemudian mendukung pendalaman serta penjabaran masing-masing fase dalam pembelahan mitosis. Tidak hanya pada pembelahan mitosis saja, pada pembelahan meiosis pun ilmu ini sangat besar peranannya. Ilmu genetika tumbuhan dapat digunakan sebagi tolak ukur dalam menduga pewarisan sifat anakan dari kedua individu yang melakukan persilangan. Untuk mengaplikasikan ilmu genetika tumbuhan tersebut, maka kita perlu melakukan pengamatan perilaku kromosom.

Pengamatan perilaku kromosom yang membelah secara mitosis dilakukan menggunakan preparat akar bawang merah. Hal pertama yang dilakukan untuk membuat preparat akar bawang merah yakni mengecambahkan umbi bawang merah di air sampai muncul akar. Umbi yang dipilih yaitu umbi yang baik dan sehat. Setelah itu akar bawang merah dicuci dengan air sampai bersih. Pada ujung akar dipotong sepanjang 1 cm dan dimasukkan ke dalam larutan 0,002 M hidroxychinolin. Kemudian disimpan di ruang gelap dengan suhu 20 selama 1 jam. Fungsi dari perendaman dengan larutan hidroxychinolin yaitu agar kromosom tidak saling tumpang tindih. Tahap selanjutnya akar bawang merah difiksasi menggunakan larutan 45% CH3COOH selama 10 menit. Larutan fiksatif ini berfungsi untuk memperlambat proses mitosis dan memperkuat pewarnaan. Lalu akar bawang dimaserasi menggunakan campuran larutan HCl dan CH3COOH dengan perbandingan 3:1 pada suhu 60 selama 3 menit. Maserasi ini berfungsi untuk melunakkan dinding sel yang keras. Kesemua hal tersebut dilakukan pada pra praktikum.

Kemudian pada saat praktikum, untuk membuat preparat yang akan diamati di bawah mikroskop, salah satu akar diambil dan diletakkan di atas kaca preparat. Akar dipotong 1 mm pada bagian ujungnya yang terlihat berwarna lebih putih. Bagian tersebut merupakan bagian meristem dari akar bawang merah yang sedang aktif membelah. Bagian akar yang telah dipotong kemudian ditetesi larutan aceto carmin secukupnya. Larutan ini fungsinya memberikan warna merah pada preparat sehingga nantinya mudah diamati. Setelah didiamkan selama beberapa detik, preparat ditutup menggunakan cover glass. Preparat akar bawang dihancurkan dengan cara ditekan secara perlahan (metode squash). Preparat kemudian dilewatkan di atas nyala api bunsen. Pemanasan ini bertujuan untuk memperkuat pewarnaan aceto carmin pada preparat akar bawang merah. Preparat yang sudah jadi kemudian diamati di bawah mikroskop. Pada saat pengamatan, mula-mula digunakan perbesaran yang terkecil.

Pengamatan sel akar bawang merah pada praktikum ini dapat dilakukan menggunakan perbesaran 40 × 10. Pada penampang preparat, terlihat sel-sel yang terhenti proses mitosisnya. Fase yang paling banyak ditemukan pada penampang yakni profase sedangkan fase yang lainnya berjumlah sedikit.  Pengamatan pembelahan mitosis menggunakan akar bawang merah dikarenakan akar bawang merah memiliki beberapa karakteristik, antara lain :

·         Komposisi dinding selnya yang tersusun atas lapisan senyawa-senyawa yang relatif mudah ditembus oleh larutan fiksatif dan pewarna.

·         Jumlah kromosomnya tidak terlalu banyak, sehingga pengamatan terhadap masing-masing fase yang sedang berlangsung relatif mudah dilakukan.

·         Pengamatan terhadap pembelahan mitosis dilakukan pada jaringan meristem pada suatu tanaman. Dipilihnya jaringan meristem karena pada jaringan ini sel aktif melakukan pembelahan untuk pertumbuhan.

Praktikum pada saat itu dilakukan pada pagi hari, yakni antara pukul 07.00-09.00 WIB. Waktu tersebut merupakan waktu yang tepat untuk memulai pembuatan preparat akar bawang merah. Sebab menurut Suminah, et. al. (2002), setiap tumbuhan memiliki waktu optimum pembelahan mitosis yang khas. Begitu juga dengan bawang merah yang memiliki waktu pembelahan mitosis optimum metafase antara pukul 08.00 - 09.00 WIB.

Preparat yang telah dibuat oleh praktikan menampilkan gambar sel-sel pada akar bawang. Kebanyakan dari sel-sel tersebut sedang mengalami tahap interfase dan profase. Sedangkan untuk metafase, anafase dan telofase pada akar bawang hanya terjadi pada satu hingga dua sel. Hal ini dikarenakan tahapan mitosis pada siklus pembelahan sel memang berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan tahapan lainnya. Menurut Sobir dan Syukur (2015), siklus sel pada tahap interfase pada umumnya merupakan tahapan yang berlangsung paling lama pada tiap spesies. Fase tersebut sering dikatakan fase istirahat. Padahal dalam kenyataannya pada tahap ini, sel sedang aktif melakukan metabolisme sel. Interfase terbagi dalam tiga periode yaitu gap-1 (G1), sintesis (S), dan gap-2 (G2).

V.                KESIMPULAN DAN SARAN

A.    Kesimpulan

1.      Mitosis yakni pembelahan sel somatis menjadi dua anakan sel yang identik baik dari segi bentuk, isi, maupun sifatnya.

2.      Proses pada pembelahan mitosis meliputi 4 tahapan yakni : profase, metafase, anafase, dan telofase.

3.      Profase yaitu tahap awal pada pembelahan, dimana dinding inti mulai lenyap dan sentriol membelah menjadi dua. Masing-masing bergerak ke arah kutub yang berlawanan.

4.      Metafase adalah tahap dimana pasangan kromosom terletak sejajar pada bidang equator sel.

5.      Anafase yaitu tahap dimana masing-masing kromosom yang telah bereplikasi tertari ke arah kutub-kutub yang berlawanan.

6.      Telofase adalah tahap terakhir pada mitosis dimana dinding inti mulai terbentuk dan organel pada sitoplasma mulai membelah atau sitokinesis.

B.     Saran

Sebaiknya sebelum melakukan pengamatan, praktikan melihat contoh-contoh penampang pembelahan sel pada literatur agar dapat lebih memahami bentuk  tiap fase pada pembelahan mitosis.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., J.B. Reece, L.G. Mitchell. 2009. Biology, Eight Edition. San Francisco : Pearson Benjamin Cummings.

Crowder, L.V. 2006. Genetika Tumbuhan. Yogyakarta : UGM Press.

Kimball, J. W. 1983. Biologi. Jakarta : Erlangga.

Suryo, H. 1995. Sitogenetika. Yogyakarta : UGM Press.

               . 2008. Genetika. Yogyakarta : UGM Press.

Sobir dan M. Syukur. 2015. Genetika Tanaman. Bogor : IPB Press.

Stansfield, W.D. 1991. Genetika Edisi Kedua. Jakarta : Erlangga.

Suminah, Sutarno, dan Ahmad D. Setyawan. Induksi Poliploidi Bawang merah (Allium ascalonicum L.) dengan Pemberian Kolkisin. Biodiversitas. Vol. 3. No. 1. Hlm. 174-18.

Watson, James. 1988. DNA Rekombinan Suatu Pelajaran Singkat. Jakarta : Erlangga.