LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA TUMBUHAN ACARA I PENGAMATAN PERILAKU KROMOSOM

LAPORAN PRAKTIKUM

GENETIKA TUMBUHAN

ACARA I

PENGAMATAN PERILAKU KROMOSOM

 

Semester:

Ganjil 2014

Oleh:

Kuswari Silvany Fatwa

A1L013110/E

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

LABORATORIUM PEMULIAAN TANAMAN DAN BIOTEKNOLOGI

PURWOKERTO

2014

I.                   PENDAHULUAN

A.                Latar Belakang

Teori sel menyatakan bahwa setiap sel penyusun makhluk hidup berasal dari sel sebelumnya. Proses terjadinya sel baru dari sel induknya disebut dengan pembelahan sel, yang berdasarkan beberapa perbedaan pokoknya dikelompokkan menjadi mitosis dan meiosis.

Mitosis adalah peristiwa pembelahan sel yang terjadi pada sel-sel somatis (sangat aktif pada jaringan meristem) yang menghasilkan dua sel anak dengan komponen yang sama dan identik dengan komponen induknya.

Pada saat sel aktif membelah, kromosom akan relative mudah diamati dengan hanya memperlakukan sel-sel tersebut dengan metode fiksasi dan pewarnaan yang sederhana.

Bahan standar yang biasa digunakan dalam pengamatan mitosis adalah sel-sel ujung bawang merah (Allium ascalonicum), sedangkan untuk pengamatan meiosis seringkali digunakan kotak sari atau bakal biji tanaman Lily. Kelebihan dari bahan-bahan tersebut adalah selain komposisi dinding selnya yang tersusun atas lapisan senyawa-senyawa yang relatif mudah ditembus oleh larutan fiksatif dan pewarna juga jumlah kromosomnya tidak terlalu banyak, sehingga pengamatan terhadap masing-masing fase yang sedang berlangsung relatif mudah dilakukan.

Sel merupakan unit terkecil penyusun tubuh makhluk hidup yang dapat mengalami perkembangan dan pertumbuhan. Perkembangbiakan sel (reproduksi sel) ada dua macam, yaitu secara mitosis dan meiosis. Reproduksi sel merupakan salah satu ciri utama makhluk hidup. Pada makhluk hidup bersel satu atau uniseluler, proses ini bertujuan sama seperti tujuan perkembangbiakan, yaitu menghindari kepunahan. Adapun pada makhluk hidup bersel banyak atau multiseluler, reproduksi sel bertujuan untuk memperbaiki jaringan tubuh yang rusak, pertumbuhan, dan perkembangan sel. Semua aktifitas makhluk hidup termasuk reproduksi sel, selalu membutuhkan energi. Energi ini diperolehdari proses oksidasi zat-zat makanan yang akan menghasilkan adenosin tri-phosphat (ATP). ATP tersebut dihasilkan selama proses glikolisis dan daur krebs.

Setiap organisme berupaya agar jenisnya tetap lestari dengan cara melakukan reproduksi. Tubuh makhluk hidup dapat menjadi besar karena ada penambahan jumlah sel di dalam tubuhnya. Sel-sel hasil penambahan tersebut berasal dari reproduksi sel. Sel baru tersebut terbentuk dengan diawali oleh pembelahan inti lebih dahulu yang dapat dilihat dari perubahan kedudukan kromosomnya.

B.     Tujuan

Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui perilaku kromosom pada pembelahan mitosis.

II.                TINJAUAN PUSTAKA

Kromosom 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 & gen berjumlah dua buah (sepasang). Sastrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa kromosom merupakan alat transportasi materi genetik (gen atau DNA) yang sebagian besar bersegregasi menurut hukum Mendel, sedangkan Masitah (2008) 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 dalam 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 (Suprihati et.al., 2007).

Kromosom dibedakan atas autosom (kromosom pada sel somatik) dan kromosom pada sel kelamin (Suryo, 2008). Pembelahan sel yang terjadi pada sel somatik disebut mitosis dan pembelahan yang terjadi pada sel kelamin disebut meiosis. Satrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa mitosis merupakan pembelahan inti yang berhubungan dengan pembelahan sel somatik, dimana terdapat beberapa tahap didalamnya, yaitu: interfase, profase, metakinesis, metafase, anafase, dan telofase. Menurut Suryo (2008) fase pada mitosis terdiri dari interfase, profase, metafase, anafase, dan  telofase.

Proses mitosis ini terjadi bersama dengan pembelahan sitoplasma dan bahan-bahan di luar inti sel. Pada mitosis setiap induk yang diploid (2n) akan menghasilkan dua buah sel anakan yang masing-masing tetap diploid serta memiliki sifat keturunan yang sama dengan sel induknya. Proses terjadinya mitosis terbagi ke dalam 5 fase, yaitu interfase, profase, metafase, anafase dan telofase. 

1.     Interfase

Inti sel Nampak keruh dan tampak benang- benang kromatin yang halus.

2.      Profase

Benang-benang kromatin memendek dan menebal. Terbentuklah kromosam. Tiap kromosom membelah dan memanjang membentuk kromatid, membrane inti mulai menghilang

3.      Metaphase

Kromosom- kromosom menempatkan diri di bidang tengah dari sel. Ciri utama fase ini adalah terbentuknya gelendong pembelahan, gelendong pembelahan ini dibentuk oleh mikrotubula. Gelendong ini membentuk kutub-kutub pembelahan tempat sentromer mikrotubula bertumpu.

4.      Anafase

Sentromer membelah dan kedua kromatid memisahkan diri dan bergerak menuju kutub dari sel yang berlawanan. Tiap kromatid hasil pembelahan itu memiliki sifat yang sama dengan sel induknya, sejak saat itu kromatid-kromatid tersebut menjadi kromosom baru.

5.      Telofase

Di tiap kutub sel terbentuk stel kromosom yang identik. Selaput gelendong inti lenyap dan dinding inti terbentuk lagi. Kemudian plasma sel terbagi lagi menjadi dua bagian, proses tersebut dikenal sebagai sitokinesis. Pada sel tumbuhan sitokinesis ditandai dengan terbentuknya dinding pemisah di tengah- tengah sel.

III.             METODE PRAKTIKUM

A.                Bahan dan Alat

Bahan yag digunakan dalam praktikum pengamatan perilaku kromosom antara lain akar bawang merah, larutan 45% CH₃COOH, larutan HCl dan larutan aceto orcein/ carmin. Alat yang digunakan dalam praktikum pengamtan perilaku krmosom yaitu kaca preparat, cover glass, beker glass, penangas air, pembakar bunsen, mikroskop, dan jarum.

B.                 Posedur Kerja

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

2.      Akar bawang merah dicuci dengan air sampai bersih

3.      Ujung akar bawang merah dipotong +  1 cm dan dimasukkan ke dalam larutan 0.002 M Hydroxylchinolin, disimpan di runag gelap dengan suhu 20^oC selama 1 jam

4.      Ujung akar bawang merah difiksasi dengan menggunakan larutan 45% CH₃COOH selama + 3 menit

5.      Bahan dimaserasi dengan campuran larutan HCl dan CH₃COOH dengan perbandingan 3 : 1 pada suhu 60^o C selama + 3 menit

6.      Satu mm bagian ujung bawang merah diambil dan diletkkan di atas gelas preparat

7.      Pewanaan dilakukan dengan aceto orcein atau aceto carmin (larutan straining)

8.      Ditutup dengan gelas penutup (cover glass) dan ujung akar bawang merah dihancurkan dengan ditekan.

9.      Dilewaatkan di atas nyala api bunsen

10.  Preparat diamati di bawh mikroskop

                          

IV.              HASIL DAN PEMBAHASAN

A.                Hasil

Tabel 1. Tabel pengamatan

No.	Fase	Gambar	Keterangan
1.	Profase	3   2   1	1.    Dinding sel 2.    Membran inti sel yang mulai memudar 3.    Kromosom Perbesaran 40x Jumlah kromosom bawang merah 16
2.	Metafase	3   1   2	1.    Dinding sel 2.    Kromosom 3.    Sentriol Perbesaran 40x Jumlah kromosom bawang merah 16
3.	Anafase	3   2   1	1.      Dinding sel 2.      Kromosom 3.    Sentriol Perbesaran 40x Jumlah kromosom bawang merah 16
4.	Telofase	3	1.      Dinding sel 2.    Kromosom 3.    Membran inti Perbesaran 40x Jumlah kromosom bawang merah 16

B.                 Pembahasan

Kromosom 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 & gen berjumlah dua buah (sepasang). Sastrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa kromosom merupakan alat transportasi materi genetik (gen atau DNA) yang sebagian besar bersegregasi menurut hukum Mendel, sedangkan Masitah (2008) 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 dalam 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 (Suprihati et.al., 2007).

Kromosom dibedakan atas autosom (kromosom pada sel somatik) dan kromosom pada sel kelamin (Suryo, 2008). Pembelahan sel yang terjadi pada sel somatik disebut mitosis dan pembelahan yang terjadi pada sel kelamin disebut meiosis. Satrosumarjo (2006) menjelaskan bahwa mitosis merupakan pembelahan inti yang berhubungan dengan pembelahan sel somatik, dimana terdapat beberapa tahap didalamnya, yaitu: interfase, profase, metakinesis, metafase, anafase, dan telofase. Menurut Suryo (2008) fase pada mitosis terdiri dari interfase, profase, metafase, anafase, dan  telofase.

Pembelahan mitosis bekerja dengan 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 (sitokinesis). Proses ini mempunyai peranan penting dalam  pertumbuhan dan perkembangan pada hampir semua organisme (Crowder, 1993).

Pada fase profase, aktivitas pembelahan sel ditandai dengan berubahnya kromatin menjadi kromosom. Sementara itu terjadi penggandaan tiap kromosom menjadi dua yang disebut kromatid. Tiap kromatid masih melekat, berarti sentromer induk masih satu. Nukleolus hilang, karyoteheca hilang, sentriol diselimuti serat-serat radial pendek, berpisah dan pergi ke kutub bersebrangan menjadi bintang kutub. Terbentuknya serat gelendong di antara kedua bintang kutub. Pada fase metaphase, tiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatid yang masih melekat pergi ke bidang ekuator. Kromatid akan menggantung pada serat gelendong lewat sentromernya. Fase anafase ditandai dengan membelahnya sentromer, kromatid dalam satu kromosom induk berpisah menjadi kromosom anak, lalu pergi ke kutub yang bersebrangan. Fase telofase adalah fase yang ditandai dengan kromosom berubah menjadi kromatin. Serat gelendong menghilang, terbentuk kariotheca. Nucleus muncul, bintang kutub kembali menjadi sentriol. Gentingan pada bidang ekuator, sampai ke tengah, putus, terbentuk dua sel anak, masing-masing mengandung kromosom 2n (Yatim, 1980). Selesai pembelahan mitosis jika konstruksi dari sel telah terbentuk lengkap dan dihasilkan dua sel anak yang serupa atau identik dengan induknya. Kromosom yang dimiliki kedua sel anak identik. Membran inti dan nukleolus telah timbul kembali di setiap sel anak dan kromosom telah kembali menjadi kromatin (Pai, 1985).

Pembelahan sel pada tumbuhan bertujuan untuk menghasilkan keturunan yang identik, menambah jumlah sel, atau mengganti sel-sel yang rusak. Memalui genetika tumbuhan kita dapat mempelajari pembelahan sel yang terjadi pada tumbuhan secara detail. Melalui genetika tumbuhan juga kita bisa mengetahui sifat-sifat yang diwariskan pada keturunannya dalam pembelahan sel.

Sebelum diamati, akar bawang merah dimasukkan ke dalam larutan 0,002 M 8-Hydroxychinolin dan disimpan pada tempat gelap. Tujuan pemberian 8-Hydroxychinolin adalah untuk meluruhkan organel sel. Selain itu juga karena sifatnya yang sangat peka terhadap cahaya (akan rusak jika terkena cahaya).

Proses selanjutnya yaitu dilakukan fiksasi akar bawang dengan asam asetat yang bertujuan menghentikan aktifitas pembelahan sel tersebut (melarutkan tudung akar). Setelah itu dimaserasi dengan menggunakan canpuran KCl dengan asam asetat 45% (perbandingan 3:1) yang bertujuan untuk melunakkan jaringan. Selanjutnya dilakukan perwarnaan dengan arseno carmin agar mudah dalam pengamatan.

Pemberian aceto carmin/aceno orcein adalah sebagai pewarna, untuk memberi pigmen kepada sel-sel akar bawang sehingga mudah untuk diamati. Tidak cukup dengan itu agar penyerapan warna lebih cepat maka perlu dilewatkan pada api bunsen beberapa kali.

Bawang merah memiliki jumlah kromosom 16 sehingga mudah dihitung, ukuran kromosom besar sehingga mudah diamati, telah diketahui rentang waktu mitosisnya (Listiawan, 2009), suatu hasil  penelitian menunjukkan bahwa rentang waktu mitosis bawang merah  berlangsung antara pukul 08.00-09.00 WIB dan tahap prometafase banyak ditemukan pukul 08.15 WIB (Swastika, 2009). Hal inilah yang melatarbelakangi digunakannya akar bawang merah pada praktikum pembelahan mitosis ini. 

1.                  Profase

Profase Merupakan tahapan pembelahan sel yang paling lama dan membutuhkan energi yang cukup  besar, serta merupakan permulaan dari mitosis yang ditandai dengan beberapa perubahan.  Nukleolus mulai menghilang sedangkan kromosomnya mulai timbul. Untaian kromosom yang semula meluas menjadi pilinan (heliks). Dengan demikian untaian itu lebih  pendek dan menebal sehingga tampak lebih nyata. Pada tahapan ini, membran nukleus mulai menghilang (Crowder, 1993). Pembelahan kromosom membentuk kromatid. Selain itu sentriol juga ikut membelah. Hampir semua sel yang nampak  pada preparat menunjukan tahapan profase.

2.                  Metafase

Metafase Tahapan metafase membutuhkan waktu sekitar 2-6 menit. Ditandai dengan munculnya gelendong. Sentromer setiap duplet mulai terikat  pada sekumpulan mikrotubula dan berpindah ke suatu titik ditengah-tengah antara kutub-kutub. Ujung kromosom dapat secara acak arahnya, tetapi semua sentromer terletak persis dalam suatu bidang di equator. Terdapat gelondong pembelahan (benang-benang spindel) yang menghubungkan sentromer dengan kutub pembelahan(Crowder, 1993). Sangat sulit ditemukan fase metafase ini, namun ada sel yang ditemukan terlihat bahwa kromatidnya seperti berada  pada bidang ekuator, sehingga disimpulkan sel tersebut sedang mengalami tahapan metaphase.

3.                  Anafase

Anafase Tahapan anafase membutuhkan waktu sekitar 3-15 menit. Tahapan anafase dimulai ketika kromosom yang terduplikasi dari setiap duplet saling berpisahan. Kini bergerak memisah, masih pada gelondong dan bergerak kekutub yang berlawanan. Jika dilihat dengan menggunakan mikroskop, tiap-tiap belahan tampak mempunyai bagian yang menggenting dan kurang menyerap warna. Bagian ini disebut sentromer. Masing-masing kromatid yang berpasangan terpisah bersama sentromernya. Benang spindel memendek, setiap kromatid bergerak menuju kutub yang berbeda dan  berlaku sebagai kromosom baru yang memiliki sifat keturunan yang sama. Tertariknya sentromer kearah kutub yang berbeda dikarena adanya kontraksi dari  benang gelendong. Fase anafase adalah fase yang terjadi paling singkat pada  proses pembelahan (Crowder,1993). Pada beberapa sel terlihat tahapan ini, kromosom mulai menuju kutub masing-masing.

4.                  Telofase

Telofase Tahapan telofase membutuhkan waktu sekitar 30-60 menit. Di tiap kutub terbentuk stel kromosom yang identik. Serabut gelondong inti menghilang dan membran inti terbentuk kembali. Setelah terbentuk dua inti pada kutub yang berlawanan aster menghilang dan terjadi penebalan sitoplasma yang diikuti pembagian sitoplasma (sitokinesis). Sitokinesis ini di tandai dengan terbentuknya dinding  pemisah ditengah-tengah sel (pada tumbuhan) dan pada hewan ditandai dengan melekuknya sel ke dalam(Crowder, 1993).

V.                KESIMPULAN DAN SARAN

A.                Kesimpulan

1.      Mitosis adalah peristiwa pembelahan sel yang terjadi pada sel-sel somatik (sangat aktif pada jaringan meristem) yang menghasilkan dua sel anakan, memiliki genotype yang sama dan identik dengan sel induknya.

2.      Tahapan yang terjadi pada pembelahan mitosis yaitu profase, ,metafase, anaphase, telofase.

3.      Rentang waktu mitosis bawang merah  berlangsung antara pukul 08.00-09.00 WIB dan tahap prometafase banyak ditemukan pukul 08.15 WIB.

B.                 Saran

Praktikum sudah berjalan dengan baik, hanya saja asisten perlu menjelaskan lebih detail lagi sebelum melaksanakan praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

Crowder L.V. 1993. Genetika Tumbuhan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Listiawan, Dwi Andi. dkk. 2009. Potensi Ekstrak Etanolik Daun Tapak Dara (Catharanthus roseus (l.) G. Don.) Sebagai Alternatif Pengganti Kolkhisin Dalam Poliploidisasi Tanaman. Litbang News: Departemen Penelitian dan pengembangan. Edisi Januari-Maret 2009.

Pai, Anna C. 1985. Foundations Of Genetics: A Science Society. McGraw-Hill Book. Singapore.

Sastrosumarjo, S. 2006. Panduan laboratorium, hal. 38 – 63. Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.) Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor.

Suprihati, D., Elimasni, E. Sabri. 2007. Identifikasi karyotipe terung belanda (Solanum betaceum Cav). kultivar Brastagi Sumatera Utara. Jurnal Biologi Sumatera Utara. 2(1): 7 – 11.

Swastika, Anak Agung Gde Raka Ardian dan Tuty Arisuryanti. 2009. Karakterisasi Kromosom Bawang Merah Kultivar Samas (Allium ascalonicum L. cv. Samas). Genetics News: Karyotype Organisme Indonesia. Departemen Penelitian dan Pengembangan.

Yatim, Wildan. 1983. Genetika. Tarsito. Bandung.