Laporan Praktikum Monohibrid

Laporan Praktikum Genetika Simulasi Persilangan Monohibrida Disusun oleh: Arifah Nur Aini 4401413071 Nur Hidayati Puspita Sari 4401413056 Kelompok 1 (Weinberg) Rombel 1 Pendidikan Biologi LABORATORIUM GENETIKA JURUSAN BIOLOGI FMIPA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015 1 Kegiatan 1. Simulasi Persilangan Monohibrida A. Tujuan 1. Membuktikan adanya prinsip segregasi secara bebas. 2. Membuktikan perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida, yaitu perbandingan genotip 1 : 2 : 1 dan perbandingan fenotip 3 : 1. 3. Dapat menggunakan uji Chi-Square dalam analisis genetika Mendel. B. Latar Belakang Genetika (kata serapan dari bahasa Belanda: genetica, adaptasi dari bahasa Inggris: genetics, dibentuk dari kata bahasa Yunani: γέννω, genno yang berarti "melahirkan") adalah cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Secara singkat dapat juga dikatakan bahwa genetika adalah ilmu tentang gen dan segala aspeknya. Istilah "genetika" diperkenalkan oleh William Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam Chadwick dan ia menggunakannya pada Konferensi Internasional tentang Genetika ke-3 pada tahun 1906 (Anonim,2015). Gen Pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Hunt Morgan, ahli Genetika dan Embriologi Amerika Serikat (1911), yang mengatakan bahwa substansi hereditas yang dinamakan gen terdapat dalam lokus, di dalam kromosom. Menurut W. Johansen, gen merupakan unit terkecil dari suatu makhluk hidup yang mengandung substansi hereditas, terdapat di dalam lokus gen. Gen terdiri dari protein dan asam nukleat (DNA dan RNA), berukuran antara 4 – 8 m (mikron). Fungsi Gen Fungsi gen antara lain: a. Menyampaikan informasi kepada generasi berikutnya. 2 b. Sebagai penentu sifat yang diturunkan. c. Mengatur perkembangan dan metabolisme. Simbol-Simbol Gen 1. Gen dominan, yaitu gen yang menutupi ekspresi gen lain, sehingga sifat yang dibawanya terekspresikan pada turunannya (suatu individu) dan biasanya dinyatakan dalam huruf besar, misalnya A. 2. Gen resesif, yaitu gen yang terkalahkan (tertutupi) oleh gen lain (gen dominan) sehingga sifat yang dibawanya tidak terekspresikan pada keturunannya. 3. Gen heterozigot , yaitu dua gen yang merupakan perpaduan dari sel sperma (A) dan sel telur (a). 4. Gen homozigot, dominan, yaitu dua gen dominan yang merupakan perpaduan dari sel kelamin jantan dan sel kelamin betina, misalnya genotipe AA. 5. Gen homozigot resesif, yaitu dua gen resesif yang merupakan hasil perpaduan dua sel kelamin. Misalnya aa 6. Kromosom homolog, yaitu kromosom yang berasal dari induk betina berbentuk serupa dengan kromosom yang berasal dari induk jantan. 7. Fenotipe, yaitu sifat-sifat keturunan pada F1, F2, dan F3 yang dapat dilihat, seperti tinggi, rendah, warna, dan bentuk. 8. Genotipe, yaitu sifat-sifat keturunan yang tidak dapat dilihat, misalnya AA, Aa, dan aa. Tiap sifat makhluk hidup dikendalikan oleh sepasang faktor keturunan yang dikenal dengan nama gen. Sepasang gen ini satu berasal dari induk jantan dan yang lainnya dari induk betina. Gen yang satu pasang ini disebut sebagai gen yang satu alela. Menurut Mendel gen yang satu alela akan memisah pada waktu pembentukan gamet, yang selanjutnya dikenal dengan prinsip segregasi secara bebas dan gen akan berpasangan kembali pada waktu fertilisasi sehingga setiap individu akan diploid (Widianti, 2014). 3 Hukum pewarisan Mendel adalah hukum yang mengatur pewarisan sifat secara genetik dari satu organisme kepada keturunannya. Hukum ini didapat dari hasil penelitian Gregor Johann Mendel, seorang biarawan Austria. Hukum tersebut terdiri dari dua bagian : 1. Hukum Pertama Mendel (hukum pemisahan atau segregation) Isi dari hukum segregasi : Pada waktu berlangsung pembentukan gamet, setiap pasang gen akan disegregasi ke dalam masing-masing gamet yang terbentuk. 2. Hukum Kedua Mendel (hukum berpasangan secara bebas atau independent assortment) Isi dari hukum pasangan bebas : 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. Hukum Mendel adalah salah satu hukum terpenting dalam perkembangan ilmu genetika di dunia. Namun, tidak banyak orang yang menyadari bahwa penelitian Mendel didasari pada ilmu Matematika Diskrit (Fransisca:2010). Hukum Segregasi Jika model percampuran dari pewarisan sifat adlah benar, hibrid F1 dari persilangan antara ercis berbunga ungu dan berbunga putih seharusnya memiliki bunga ungu pucat, sifat intermediet antara sifat-sifat pada generasi P. Namun ternyata semua keturunan F1 memiliki bunga yang seungu induk berbunga ungu. Ketika Mendel membiarkan tanaman F1 menyerbuk sendiri dan menanam biji yang dihasilkan, siat bunga putih muncul kembali pada generasi F2. Mendel menggunakan ukuran sampel yang sangat besar dan mencatat hasilnya dengan akurat. Mendel mendeskripsikan empat konsep terkait yang menyusun model Mendel. 4 1. Versi alternatif gen menyebabkan variasi dalam karakter yang diwarisi. 2. Untuk setiap karakter, organisme mewarisi dua alel, satu dari masingmasing induk. 3. Jika dua alel pada suatu lokus berbeda, maka slah satunya, alel dominan, menentukan kenampakan organisme; yang satu lagi, alel resesif, tidak memiliki efek pada kenampakan organisme. 4. Hukum segregasi, dua alel untuk suatu karakter terwariskan bersegregasi (memisah) selama pembentukan gamet dan akhirnya berada dalam gametgamet yang berbeda (Campbell, 2010). Perbandingan fenotip yang ditemukan dalam persilangan monohibrid tidak sepenuhnya merupakan perbandingan yang pasti. Dalam kejadian nyata terdapat penyimpangan atau deviasi. Perbandingan hasil persilangan di dalam kenyataan berbeda atau memiliki selisih dengan perhitungan. Maka dari itu perlu diadakan evaluasi. Cara evaluasi tersebut adalah dengan mengadakan chisquare test(χ2) (Suryo, 1990). C. Alat dan Bahan Kancing genetika dua macam warna masing-masing berjumlah 50. D. Cara Kerja 1. Mengambil dua warna kancing, masing-masing sebanyak 50, menentukan simbol-simbol gen dan sifat yang diwakili oleh setiap warna kancing. 2. Memisahkan 50 kancing merah (bunga Mirabilis jalapa warna merah) membagi menjadi 2, 25 jantan dan 25 betina dan memisahkan 50 kancing putih (bunga Mirabilis jalapa warna putih) membagi menjadi 2, 25 jantan dan 25 betina. 3. Memasukkan 25 kancing merah + 25 kancing putih sebagai gamet jantan kedalam satu kantong, dan sisanya kedalam kantong lain sebagai gamet betina. 4. Mengambil secara acak 1 kancing dari kantong pertama dan 1 kancing dari kantong kedua, mepertemukan dan mentabulasi hasilnya. 5. Melakukan terus cara yang sama hingga kancing yang berfungsi sebagai gen habis. 5 6. Menghitung perbandingan genotip dan fenotip yang diperoleh. 7. Menguji perbandingan yang diperoleh dengan Chi-Square. E. Hasil 1. Data kelompok Misalkan menyilangkan Mirabilis jalapa berbunga merah dengan Mirabilis jalapa berbunga putih. M = bunga merah m = bunga putih Kombinasi Merahmerah (MM) Fenotip Tally Frekuensi 15 1 : IIIII IIIII IIIII Merah 2 : IIIII IIIII I 11 14 3 : IIIII IIIII IIII 20 1 : IIIII IIIII IIIII IIIII MerahMerah 2 : IIIII IIIII IIIII IIIII IIIII III 28 putih (Mm) 22 3 : IIIII IIIII IIIII IIIII II 1 : IIIII IIIII IIIII 15 Putih-putih Putih 2 : IIIII IIIII I 11 (mm) 14 3 : IIIII IIIII IIII Bunga Mirabilis jalapa Merah >< Bunga Mirabilis jalapa Putih P MM >< mm F1 >< F1 Mm >< Mm F2 MM Mm mm Genotip 40 : 70 : 40 ∑ 40 70 40 1 : 1,75 : 1 Fenotip Merah : Putih 110 : 40 2,75 : 1 2. Data kelas Kelompok 1 2 Persilangan Bunga Merah (MM) >< Bunga Putih (mm) Tinggi (TT) >< Fenotip Merah Putih 110 40 2,75 : 1 Tinggi Pendek 107 43 Genotip MM Mm mm 40 70 40 1 : 1,75 : 1 TT Tt tt 44 63 43 6 3 4 5 6 7 8 9 Pendek (tt) Rambut Hitam (PP) >< Rambut Putih (pp) Biji Bulat (KK) >< Biji Kisut (kk) Mangga Manis (MM) >< Mangga Asam (mm) Bunga Merah (MM) >< Bunga Putih (mm) Batang Tinggi (TT) >< Batang Pendek (tt) Kulit Hitam (HH) >< Kulit Putih (hh) Biji Bulat (KK) >< Biji Kisut (kk) 2,41 : 1 Hitam Putih 114 36 3,16 : 1 Bulat Kisut 109 41 2,61 : 1 Manis Asam 110 40 2,75 : 1 Merah Putih 110 40 2,75 : 1 Tinggi Pendek 116 34 3,4 : 1 Hitam Putih 112 38 2,95 : 1 Bulat Kisut 112 38 2,95 : 1 1,02 : 1,47 : 1 PP Pp pp 36 78 36 1 : 2,16 : 1 KK Kk kk 42 67 41 1,02 : 1,63 : 1 MM Mm mm 41 69 40 1,02 : 1,72 : 1 MM Mm mm 40 70 40 1 : 1,75 : 1 TT Tt tt 34 82 34 1 : 2,4 : 1 HH Hh hh 38 74 38 1 : 1,95 : 1 KK Kk kk 38 74 38 1 : 1,95 : 1 F. Analisis Data 1. Data kelompok Uji Chi-Square Genotip Ho = Percobaan sesuai dengan hukum Mendel 1 Ha = Percobaan tidak sesuai hukum Mendel 1 Genotip MM Mm mm � � ∑ 37,5 75 37,5 150 α = 0,05 � � � � 2,5 -5 2,5 � � � � 40 70 40 � ;� �� ∑ 6,25 25 6,25 37,5  5,99 99 7 � � � � ; � �� � Jadi percobaan yang dilakukan sesuai dengan Hukum Mendel 1. Uji Chi-Square Fenotip Ho = Percobaan sesuai dengan hukum Mendel 1 Ha = Percobaan tidak sesuai hukum Mendel 1 Fenotip Merah Putih 110 40 -2,5 2,5 ∑ 6,25 6,25 12,5 α = 0,05 � � � � � � � ∑ 112,5 37,5 150 � � � � � � ; � �� � � ;� ��  3,84 4 � Jadi percobaan yang dilakukan sesuai dengan Hukum Mendel 1. 2. Data kelas Uji Chi-Square Genotip Genotip Homozigot dominan Heterozigot 1 40 70 2 44 63 3 36 78 4 42 67 5 41 69 6 40 70 7 34 82 8 38 74 9 38 74 ∑ 353 647 Ho = Percobaan sesuai dengan hukum Mendel 1 Kelompok Homozigot resesif 40 43 36 41 40 40 34 38 38 350 Ha = Percobaan tidak sesuai hukum Mendel 1 8 Genotip Homo-dominan Hetero Homo-resesif 353 647 350 ∑ � 337,5 675 337,5 1350 α = 0,05 � � � � � � � � � � � � ; � � �� 15,5 -28 12,5 � ;� �� ∑ 240,25 784 156,25 1180,5  5,99 99 � Jadi percobaan yang dilakukan sesuai dengan Hukum Mendel 1. Uji Chi-Square Fenotip Fenotip Dominan Resesif 1 110 40 2 107 43 3 114 36 4 109 41 5 110 40 6 110 40 7 116 34 8 112 38 9 112 38 ∑ 1000 350 Ho = Percobaan sesuai dengan hukum Mendel 1 Kelompok Ha = Percobaan tidak sesuai hukum Mendel 1 Fenotip Dominan Resesif � -12,5 12,5 � � � � ∑ 1012,5 337,5 ∑ 156,25 156,25 312,5 α = 0,05 � � 1000 350 � � � � ;� ��  3,84 4 9 � � � � ; � �� � Jadi percobaan yang dilakukan sesuai dengan Hukum Mendel 1. G. Pembahasan Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana gen-gen berpasangan dalam persilangan. Persilangan ini hanya melihat satu sifat beda atau disebut monohibrid. Kancing – kancing genetika digunakan sebagai pengganti gen. Kancing yang digunakan ada dua warna, misalnya dalam percobaan ini kelompok kami menggunakan kancing berwarna merah dan putih. Kancing merah melambangkan gen warna merah pada bunga Mirabilis jalapa dan kancing putih menggambarkan gen warna putih. Dimana gen bunga berwarna merah dominan terhadap gen bunga berwarna putih. Banyaknya kancing yang digunakan ada 100 buah. 50 kancing berwarna merah dan 50 kancing berwarna putih. 25 kancing merah + 25 kancing putih melambangkan gamet jantan dan sisanya gamet betina. Gamet jantan dan betina dipertemukan secara acak. Persilangan yang terjadi adalah sebagai berikut: P ♀MM >< ♂ mm (Merah) ↓ (Putih) F1 Mm (Merah) F1>< F1 ♀ Mm >< ♂ Mm (Merah) ↓ (Merah) G F2 M, m M, m Fenotip (Genotip) Merah (M) Putih (m) Merah (M) MM Mm Putih (p) Mm mm 10 1. Data kelompok Kami melakukan persilangan dengan cara meletakkan kancingkancing gamet jantan di satu kantong dan kancing gamet betina di kantong lainnya. Sebelum diambil, kancing-kancing dihomogenkan terlebih dahulu agar warna merah dan putih menyebar. Lalu satu kancing dari masingmasing kantong diambil secara acak dan dipertemukan. Pengambilan secara acak dan mempertemukannya merupakan prinsip dari segregasi (Hukum Mendel 1) yang menyatakan bahwa dua alel untuk suatu sifat terwariskan bersegregasi (memisah) selama pembentukan gamet dan akhirnya berada dalam gamet gamet yang berbeda. Setiap individu bersifat haploid, yakni ditandai dengan memiliki sepasang alel untuk satu sifat. Misalnya dalam hal ini bunga Mirabilis jalapa yang memiliki sepasang alel untuk sifat warna bunga. Alel itu ada yang dominan (Merah-M) dan ada yang resesif (Putih-m). Ketika proses pembentukan gamet, dua alel ini memisah. Masing-masing alel berada pada gamet yang berbeda. Karena gamet bersifat haploid maka gamet hanya memiliki satu alel untuk warna bunga (M-saja atau m-saja). Ketika gamet jantan dan betina bersatu dalam proses fertilisasi akan membentuk individu baru yang bersifat diploid. Individu ini mewarisi sifat warna bunga dengan alel yang diwariskan dari induknya. Dari hasil persilangan parental Mirabilis jalapa merah homozigot dominan dengan bunga Mirabilis jalapa putih yang hmozigot resesif akan menghasilkan F1 heterozigot dengan fenotip warna merah. Ketika persilangan sesama F1 dilakukan maka kami mendapatkan perbandingan fenotip F2 merah : putih sebesar 110 : 40 atau bila disederhanakan menjadi 2,75 : 1. Sedangkan perbandingan genotipnya MM : Mm : mm adalah 40 : 70 : 40 atau bila disederhanakan menjadi 1 : 1,75 : 1. Persilangan ini menggunakan 50 kancing untuk masing-masing warna dan dilakukan 3 kali penglangan. Sehingga jumlah individu F2 yang kami dapatkan adalah 150 individu. Bila dilihat perbandingan yang kami dapatkan mendekati perbandingan Mendel meskipun tidak tepat sama. Untuk perbandingan 11 fenotip kami mendapatkan 2,75 : 1 sedangkan Mendel 3 : 1. Untuk perbandingan genotip kami mendapatkan 1 : 1,75 : 1 sedangkan Mendel 1 : 2 : 1. Maka kami melakukan uji Chi-Square untuk mengetahui kevalidan data yang kami peroleh. Dari uji Chi-Square untuk genotip kami mendapatkan kesimpulan bahwa percobaan yang dilakukan sesuai dengan Hukum Mendel 1. � hitung yang kami dapatkan sebesar 0,25 sedangkan � tabel dengan α 0,05 dan d = 2 adalah 5,99. Karena � hitung lebih kecil dari � tabel maka H0diterima. Jadi kami menarik kesimpulan bahwa persilangan yang kami lakukan sesuai dengan hukum Mendel 1. Kami juga melakukan uji Chi-square untuk fenotip dan kami mendapatkan kesimpulan yang sama yaitu persilangan sesuai dengan hukum Mendel 1. Perbandingan yang kami dapatkan memang tidak persis sama dengan perbandingan Mendel. Hal ini disebabkan oleh berbagai hal, salah satunya adalah kemungkinan kurang homogennya kancing dalam kantong saat melakukan persilangan. 2. Data kelas Kami juga menghimpun data dari 9 kelompok. Dari data ini kami melakukan analisis dengan uji Chi-Square. Kami menguji dengan menghitung Chi-Square untuk genotip dan fenotip. Dari hasil Chi-Square genotip kami mendapatkan � hitung sebesar 0,87. Jika dibandingkan � hitung lebih kecil dari � tabel dengan α 0,05 dan d = 2 yakni 5,59. Maka kami menarik kesimpulan bahwa perbandingan dari data hasil persilangan dalam 1 kelas sesuai dengan hukum Mendel 1. Meskipun untuk � hitung genotip data kelas lebih besar dari � hitung data kelompok. Namun karena keduanya masih lebih keil dari � tabel maka kesimpulan yang kami dapatkan sama. 12 H. Simpulan 1. Prinsip segregasi secara bebas memang benar adanya dengan dilakukannya percobaan pemisahan 25 pasang kancing dengan jumlah sama besar dan di silangkan dengan 25 buah kancing berbeda warna yang lainnya kemudian disilangkan kembali secara acak yang kemudian menghasilkan keturunan F1 dan F2 dengan adanya perbandingan tertentu yang cenderung stabil. 2. Terbukti bahwa perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida, yaitu perbandingan genotip 1 : 2 : 1 dan perbandingan fenotip 3 : 1 atau hampir mendekati yang dibuktikan dengan uji Chi-Square dan hasilnya Ho diterima. 3. Uji Chi Square dalam analisis genetika Mendel dapat digunakan secara efektif untuk membuktikan kebenaran dari perbandingan hasil percobaan sehingga data dan hasil yang didapat semakin valid dan akurat. I. Daftar Pustaka Anonim. 2015. Genetika. Dalam https://www.wikipedia.com/genetika/. Diakses pada 12 September 2015 pukul 13.00 WIB. Campbell, dkk. 2010. Biologi Jilid 1. Alih bahasa oleh Damaring Tyas W. Jakarta: Erlangga. Fransisca C. 2010. Kombinatorial Dalam Hukum Pewarisan Mendel. Makalah II2092 Probabilitas dan Statistik – Sem. I Tahun 2010/2011. Suryo. 1984. Genetika. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. Widianti, Tuti dan Noor Aini H. 2015. Buku Ajar Genetika. Semarang: Jurusan Biologi FMIPA Unnes. Widianti, Tuti dan Noor Aini H. 2015. Petunjuk Praktikum Genetika. Semarang: Jurusan Biologi FMIPA Unnes. 13 J. Dokumentasi Pengulangan 1 Pengulangan 2 Pengulangan 3 14 K. Jawaban Pertanyaan 1. Perbandingan genotip dan fenotip yang saya peroleh adalah Perbandingan Genotip = Mm : Mm : mm = 40 : 70 : 40 = 1 : 1,75 : 1 Perbandingan Fenotip = Merah : Putih = 110 : 40 = 2,75 : 1 2. Hasil kelompok kami dibandingkan kelompok lain hampir sama karena setelah uji Chi-Square yang dilakukan baik uji Chi-Square enotip maupun fenotip, didapatkan hasil yang sama yaitu Ho diterima. Hasil yang kami peroleh untuk genotip yaitu X2hitung X 2 (0,05;1 ) = 0,083 X 2 (0,05;2 ) = 0,25 5,99 dan X2hitung 3,84. 3. Hasil perbandingan yang kami peroleh dapat dipercaya kebenarannya dan sesuai dari yang diharapkan karena dengan Uji Chi-Square, hasil data kelompok kami Ho diterima yang mana hal ini membuktikan kebenaran dan keberhasilan kami dalam membuktikan Hukum Mendel I. 4. Diagram Persilangan P: ♀MM >< ♂ mm (Merah) ↓ (Putih) F1: Mm (Merah) F1>< F1: ♀ Mm >< ♂ Mm (Merah) ↓ (Merah) G: K,k K, k F2 : Fenotip (Genotip) Merah (M) Putih (m) Merah (M) MM Mm Putih (m) Mm mm 15 5. Kesimpulan dari kegiatan : 1. Prinsip segregasi secara bebas memang benar adanya dengan dilakukannya percobaan pemisahan 25 pasang kancing dengan jumlah sama besar dan di silangkan dengan 25 buah kancing berbeda warna yang lainnya kemudian disilangkan kembali secara acak yang kemudian menghasilkan keturunan F1 dan F2 dengan adanya perbandingan tertentu yang cenderung stabil. 2. Terbukti bahwa perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida, yaitu perbandingan genotip 1 : 2 : 1 dan perbandingan fenotip 3 : 1 atau hampir mendekati yang dibuktikan dengan uji Chi-Square dan hasilnya Ho diterima. 3. Uji Chi Square dalam analisis genetika Mendel dapat digunakan secara efektif untuk membuktikan kebenaran dari perbandingan hasil percobaan sehingga data dan hasil yang didapat semakin valid dan akurat. 6. Misalkan menyilangkan Mangifera indica berbuah Manis dengan Mangifera indica berbuah asam. Yang digunakan adalah uang logam Rp500,-. Gambar burung garuda = M = buah manis Angka = m = buah asam Kombinasi Gambar – gambar (MM) Gambar angka (Mm) Fenotip Tally 1 : IIIII III 2 : IIIII IIIII III 3 : IIIII IIIII III 1 : IIIII IIIII IIIII IIIII IIIII IIIII I Manis 2 : IIIII IIIII IIIII IIIII IIIII 3 : IIIII IIIII IIIII IIIII IIIII 1 : IIIII IIIII I Angka Asam 2 : IIIII IIIII II angka (mm) 3 : IIIII IIIII II Mangifera indica Manis >< Mangifera indica Asam Manis P MM >< mm F1 >< F1 Mm >< Mm F2 MM Mm mm Genotip Frekuensi 8 13 13 31 25 25 11 12 12 ∑ 34 81 35 34 : 81 : 35 1 : 2,3 : 1,02 16 Fenotip Manis : Asam 115 : 35 3,28 : 1 Uji Chi-Square Genotip Ho = Percobaan sesuai dengan hukum Mendel 1 Ha = Percobaan tidak sesuai hukum Mendel 1 Genotip MM Mm mm � 34 81 35 � 4 � � � � � � � � ; � -3,5 6 -2,5 � � � � ∑ 37,5 75 37,5 150 α = 0,05 � ;� �� ∑ 12,25 36 6,25 54,5  5,99 99 �� � Jadi percobaan yang dilakukan sesuai dengan Hukum Mendel 1. 17