laporan praktikum simulasi persilangan monohibrid

LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA SIMULASI PERSILANGAN MONOHIBRIDA Disusun oleh Kelompok 10 Asrie Kumala Dewi (4401414005) Eri Kustiani (4401414031) Vivi Riyana (4401414022) Pendidikan Biologi Rombel 2 JURUSAN BIOLOGI FMIPA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 SIMULASI PERSILANGAN MONOHIBRID A. Tujuan Membuktikan adanya prinsip segregasi secara bebas. Membuktikan perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida yaitu perbandingan genotipe 1:2:1 dan perbandingan fenotipe 3:1. Dapat menggunakan uji Chi Square ( Khi – Kuadrat ) dalam analisis genetika mendel. B. Latar belakang Genetika merupakan konsep/materi sains yang penting untuk diajarkan di sekolah. Dinyatakan oleh Th. Dobzhansky dalam Ayala & Kinger (1984) bahwa “Nothing in biology is understandable except the lightof genetics. Genetics is the core biological science” (Roini, 2013). Genetika menjadi dasar bagi pengembangan ilmu biologi maupun ilmu lain yang terkait dengan biologi . Penurunan sifat atau hereditas mendapat perhatian banyak peneliti. Peneliti yang paling popular adalah Gregor Johann Mendel yang lahir tahun 1822 di Cekoslovakia.Pada tahun 1842, Mendel mulai mengadakan penelitian dan meletakkan dasar-dasar hereditas. Ilmuwan dan biarawan ini menemukan prinsip – prinsip dasar pewarisan melalui percobaan yang dikendalikan dengan cermat dalam pembiakan silang. Penelitian Mendel menghasilkan hukum Mendel I dan II. Mendel melakukan persilangan monohibrid atau persilangan satu sifat beda, dengan tujuan mengetahui pola pewarisan sifat dari tetua kepada generasi berikutnya. Persilangan ini untuk membuktikan hukum Mendel I yang menyatakan bahwa pasangan alel pada proses pembentukkan sel gamet dapat memisah secara bebas. Hukum Mendel I disebut juga dengan hukum segregasi. Bila individu genotipe BB atau bb dikawinkan sesamanya, maka tetap mengalami pemisahan atau mengalami Hukum Mendel I. Hanya saja hasil pemisahan adalah gamet yang sama yakni B dan B atau b dan b. Demikian juga individu heterozigot akan mengalami pemisahan menjadi B dan b. Jadi semua individu dengan genotip homozigot atau heterozigot sama-sama akan mengalami pemisahan sesuai hukum Mendel I.(Nusantari. 2013) Persilangan monohibrid yang menghasilkan keturunan dengan perbandingan genotip F2, yaitu 1 : 2 : 1 merupakan bukti berlakunya hukum Mendel I yang dikenal dengan nama Hukum Pemisahan Gen yang satu alel (The Law of Segregation of Allelic Genes). Persilangan monohibrida adalah persilangan sederhana yang hanya memperhatikan satu sifat atau tanda beda. Percobaan Mendel menggunakan kacang ercis. Digunakan kacang ercis karena dia memiliki 7 sifat yang beda yang sangat mencolok, mudah tumbuh, mudah disilangkan, memiliki umur yang pendek, memiliki bunga yang sempurna sehingga dapat melakukan persilangan sendiri. Persilangan monohibrid Hasil percobaan monohibrid menunjukkan bahwa pada seluruh tanaman F1 hanya ciri (sifat) dari salah satu tetua yang muncul. Pada generasi F2, semua ciri yang dipunyai oleh tetua (P) yang disilangkan muncul kembali.Ciri sifat tetua yang hilang pada F1 terjadi karena tertutup, kemudian disebut ciri resesif, dan yang menutupi disebut dominan. Dari seluruh percobaab monohibrid untuk 7 sifat yang diamati, pada F2 terdapat perbandingan yang mendekati 3:1 antara jumlah individu dengan ciri dominan : resesif. Sebagai salah satu kesimpulan dari percobaan monohibridnya, Mendel menyatakan bahwa setiap sifat organisme ditentukan oleh faktor, yang kemudian disebut gen. Faktor tersebut kemudian diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Dalam setiap tanaman terdapat dua faktor (sepasang) untuk masing-masing sifat, yang kemudian dikenal dengan istilah 2 alel; satu faktor berasal dari tetua jantan dan satu lagi berasal dari tetua betina. Dalam penggabungan tersebut setiap faktor tetap utuh dan selalu mempertahankan identitasnya. Pada saat pembentukkan gamet, setiap faktor dapat dipisah kembali secara bebas. Peristiwa ini kemudian dikenal sebagai Hukum Mendel I, yaitu hukum segregasi. Perbandingan pada F2 untuk ciri dominan : resesif = 3 : 1, terjadi karena adanya proses penggabungan secara acak gamet-gamet betina dan jantan dari tanaman F1. Bukti-bukti Mendel untuk menjelaskan teori partikulat mengenai pewarisan: (a)  Persilangan tanaman tinggi dan pendek; Pada generasi F1 semua keturunan (zuriat) berbatang tinggi; Pada generasi F2 26% berbatang pendek dan 74% berbatang tinggi. Hukum segregasi Mendel mengikuti proses miosis. (b)  Individu heterozigot untuk alel tinggi (T) dan alel pendek (t). Setelah kromosom mengganda, melalui miosis I dan II menghasilkan sel-sel haploid. Tiap-tiap sel memiliki alel tunggal untuk gen tinggi tanaman , baik T atau t, maka alel T dan t bersegregai bebas satu sama lain. (c)  Selama fertilisasi alel bergabung secara acak. Keturunan memiliki rasio genotipe: 1 TT : 2 Tt : 1 tt dan rasio fenotipe  3 tinggi : 1 pendek.  Mendel menggunakan ukuran sampel yang sangat besar dan mencatat hasilnya dengan akurat. Mendel mendeskripsikan empat konsep terkait yang menyusun model Mendel, yaitu: 1. Versi alternatif gen menyebabkan variasi dalam karakter yang diwarisi. 2. Untuk setiap karakter, organisme mewarisi dua alel, satu dari masing-masing 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 gamet-gamet 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 chi-square test(χ2) (Suryo, 2008). Uji Chi-Square (χ²) Uji Chi Kuadrat adalah pengujian hipotesis mengenai perbandingan antara frekuensi observasi yang benar-benar terjadi/aktual dengan frekuensi harapan atau ekspektasi.   frekuensi observasi → nilainya didapat dari hasil percobaan (o)   frekuensi harapan → nilainya dapat dihitung secara teoritis (e) Nilai χ² adalah nilai kuadrat karena itu nilai χ² selalu positif. Bentuk distribusi χ² tergantung dari derajat bebas (db) / degree of freedom. Uji χ² dapat digunakan untuk : a. Uji Kecocokan = Uji kebaikan-suai = Goodness of fit test b. Uji Kebebasan c. Uji beberapa proporsi Rumus fo : frekuensi observasi untuk kategori ke-i i fe : frekuensi ekspektasi untuk kategori ke-i i Dalam genetika chi-square (chi-kuadrat) sering kali kita digunakan untuk menguji apakah data yang diperoleh dari suatu percobaan itu sesuai dengan ratio yang kita harapkan atau tidak.Di dalam suatu percobaan jarang sekali kkita memperoleh data yang sesuai dengan yang kita harapkan (secara teoritis).Hampir selalu terjadi penyimpangan.Penyimpangan yang kecil relatif lebih dapat diterima pada penyimpangan yang besar.Selain itu apabila penyimpangan tersebut semakin sering terjadinya dapat dikatakan semakin normal dan cendrung lebih dapat diterima dari pada penyimpangan yang jarang terjadi.Sekarang yang menjadi pertanyaan adalah seberapa besar penyimpangan itu dapat kita terima dan seberapa sering terjadinya atau berapa besar peluang terjadinya, jawabnya dapat dicari dengan uji chi square. Hasil uji chi-square menggambarkan model segregasi gen pada penyilangan monohibrid yang dikemukakan oleh Mendel (Pardal, dkk.2014). C. Alat dan Bahan Kancing genetika 2 macam masing-masing berjumlah 50 D. Cara Kerja Mengambil 2 warna kancing masing-masing 50. Menentukan simbol-simbol gen dan sifat yang diwakili oleh setiap warna kancing. Memisahkan 50 kancing ( misal warna merah ) menjadi 2 bagian, masing-masing terdiri dari 25 buah gamet betina dan 25 buah sebagai gamet jantan. Demikian pula 50 kancing warna yang lain (misal kancing putih) dibagi menjadi 2, 25 sebagai gamet betina dan 25 sebagai gamet jantan. Memasukkan dua puluh lima kancing merah + dua puluh lima sebagai gamet jantan kedalam satu kantong.Kemudian memasukkan dua puluh lima kancing merah + dua puluh lima sebagai gamet betina kedalam satu kantong yang lain. Mengambil secara acak satu kancing dari kantong pertama dan satu kancing dari kantong kedua, kemudian mempertemukannya serta mentabulasi. Dengan cara yang sama melakukan terus menerus sebagai kancing yang berfungsi sebagai gen ini habis. Menghitung perbandingan yang diperoleh baik perbandingan genotipe maupun fenotipe. Menguji hasil perbandingan yang diperoleh dengan khi-kuadrat. E. Hasil dan Analisis Data Kelompok Jambu biji berwarna merah (MM) disilangkan dengan jambu biji berwarna putih (mm), jambu biji berwarna merah dominan terhadap putih. Persilangan P1 Jambu Biji Merah Jambu Biji Putih (MM) X (mm) M m F1 Mm (Jambu Biji Merah) P2 Mm X Mm M M m m F2 MM, Mm, Mm, mm Genotip MM : Mm : mm 1 : 2 : 1 Fenotip Jambu biji merah : Jambu buji putih 3 : 1 Kombinasi Gen Fenotip Talis Frekuensi Merah-merah (MM) Merah IIIII IIIII III 13 24 IIIII IIIII I 11 Merah-putih (Mm) Merah IIIII IIIIIIIIIIIIIII IIII 24 52 IIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIII III 28 Putih-putih (mm) Putih IIIII IIIII III 13 24 IIIII IIIII I 11 Data Kelas No. Homozigot dominan Heterozigot Homozigotresesif 1 25 49 26 2 26 48 26 3 25 50 25 4 24 52 24 5 26 47 27 6 27 46 27 7 26 48 26 8 25 50 25 9 29 42 29 10 24 52 24 11 28 47 25 12 21 58 21 13 29 45 26 = 335 = 634 = 331 Analisis Data Analisa data kelompok Tabelanalisagenotip Genotip Fh Fo fo-fh 2 2 Fh DD 25 24 -1 1 0,04 Dd 50 52 -2 4 0,08 Dd 25 24 -1 1 0,04 2 0,16 Db = n – 1 = 3 – 1 = 2 Ketelitian: 95 % x2 tabel = 5,99 H0 = Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori Hi = Ada perbedaan x2 hitung ≤ x2 tabel 0,16 ≤ 5,99 H0 diterima, Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori Tabel analisa fenotip Fenotip Fh Fo fo-fh 2 2 Fh Dominan 75 76 1 1 0,0133 Resesif 25 24 -1 1 0,04 2 0,0533 Db = n – 1 = 2 – 1 = 1 Ketelitian: 95 % x2 tabel = 5,99 H0 = Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori Hi = Ada perbedaan x2 hitung ≤ x2 tabel 0,0533 ≤ 3,84 H0 diterima, Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori Analisa data kelas Tabel analisa genotip Genotip Fh Fo fo-fh 2 2 Fh DD 325 335 -10 100 0,308 Dd 650 634 16 256 0,394 Dd 325 331 -6 36 0,111 2 0,813 Db = n – 1 = 3 – 1 = 2 Ketelitian: 95 % X2 tabel = 5,99 H0 = Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori Hi = Ada perbedaan X2 hitung ≤ X2 tabel 0,813 ≤ 5,99 H0 diterima, Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori Tabel analisa fenotip Fenotip Fh Fo fo-fh 2 2 Fh Dominan 975 969 -6 36 0,037 Resesif 325 331 6 36 0,111 2 0,148 Db = n – 1 = 2 – 1 = 1 Ketelitian: 95 % X2 tabel = 5,99 H0 = Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori Hi = Ada perbedaan X2 hitung ≤ X2 tabel 0,148 ≤ 3,84 H0 diterima, Tidak ada perbedaan antara praktikum dan teori. F. Pembahasan Praktikum Genetika mengenai Simulasi Persilangan Monohibrid bertujuan untuk membuktikan Hukum Mendel 1, diantaranya membuktikan adanya prinsip segregasi secara bebas, membuktikan perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida yaitu perbandingan genotipe 1:2:1 dan perbandingan fenotipe 3:1 dan dapat menggunakan uji Chi Square ( Khi – Kuadrat ) dalam analisis genetika mendel. Dalam simulasi persilangan monohibrid, disilangkan Jambu biji berwarna merah (MM) disilangkan dengan jambu biji berwarna putih (mm), jambu biji berwarna merah dominan terhadap putih. Percobaan kali ini menggunakan masing-masing 50 kancing genetika yang berwarna merah dan putih sebagai model gen. Kancing berwarna merah diumpamakan sebagai gen jambu biji merah dengan genotip MM dan putih diumpamakan sebagai gen jambu biji putih dengan genotip mm yang disilangkan.Dari 50 kancing merah dan 50 kancing putih, masing-masing dibagi menjadi 2, kemudian 25 kancing warna merah dan 25 kancing warna putih dimasukkan kedalam kantong sebagai gamet ♀, serta 25 kancing warna merah dan 25 kancing warna putih dimasukkan kedalam kantong yang lain sebagai gamet ♂. Gamet jantan dan betina dipertemukan secara acak. Persilangan yang terjadi adalah sebagai berikut: Persilangan P1 Jambu Biji Merah Jambu Biji Putih (MM) X (mm) M m F1 Mm (Jambu Biji Merah) P2 Mm X Mm M M m m F2 MM, Mm, Mm, mm Genotip MM : Mm : mm 1 : 2 : 1 Fenotip Jambu biji merah : Jambu buji putih 3 : 1 Pengambilan secara acak dan mempertemukannya membuktikan adanya 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 (Campbell, 2010). Setiap individu bersifat haploid, yakni ditandai dengan memiliki sepasang alel untuk satu sifat. Buah jambu berwarna merah dominan terhadap buah jambu berwarna putih. Percobaan ini diulang sebanyak 2 kali agar hasil yang diperoleh lebih akurat.Percobaan persilangan monohibrid adalah perkawinan yang menghasilkan pewarisan satu karakter dengan satu sifat beda. 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 chi-square test(χ2) (Suryo, 2008). Simulasi persilangan monohibrid kelompok 10 Hasil yang diperoleh pada percobaan kelompok kami dari 100 sampel dan 2 kali pengulangan, yaitu frekuensi kombinasi gen F2 (MM:Mm:mm) sebanyak 13:24:13 dan 11:28:11. Sehingga rasio genotip yang diperoleh 0,96 : 2,08 : 0,96 sedangkan rasio fenotipnya yaitu 3,04: 0,96 sedangkan menurut Hukum Mendel 1 diperoleh rasio genotip 1:2:1 dan rasio fenotip 3: 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. x2 hitung yang kami dapatkan sebesar 0,16 sedangkan tabel dengan α 0,05 dan d = 1 adalah 5,99. Karena x2 hitung lebih kecil dari tabel maka H0 diterima. Jadi kami menarik kesimpulan bahwa persilangan yang kami lakukan sesuai dengan hukum Mendel. Kami juga melakukan uji Chi-square untuk fenotip sehingga mendapatkan kesimpulan yang sama yaitu persilangan sesuai dengan hukum Mendel 1. x2 hitung yang kami dapatkan sebesar 0,0533 sedangkan tabel dengan α 0,05 dan d = 2 adalah 3,84. Karena x2 hitung lebih kecil dari tabel maka H0 diterima. Perbandingan yang kami dapatkan memang tidak sama persis dengan perbandingan Mendel disebabkan oleh berbagai hal, salah satunya kurang homogennya kancing dalam kantong saat melakukan persilangan. Genotipe (MM) ini merupakan hasil interaksi dari dua faktor dominan yang berdiri sendiri-sendiri, sedangkan genotipe (mm) merupakan hasil dari interaksi dua faktor resesif. Hukum segregasi Mendel mengikuti proses meiosis. Individu heterozigot untuk alel Merah(M) dan alel putih (m).Setelah kromosom mengganda, melalui meiosis I dan II menghasilkan sel-sel haploid. Tiap-tiap sel memiliki alel tunggal untuk gen warna merah, baik M atau m, maka alel M dan m bersegregasi bebas satu sama lain. Selama fertilisasi, alel bergabung secara acak. Keturunan memiliki rasio genotipe: 1 MM : 2 Mm : 1 mm dan rasio fenotipe 3 Merah : 1 putih. Simulasi persilangan monohibrid seluruh kelompok Hasil yang diperoleh pada percobaan kelas dari 1300 sampel , yaitu rata rata frekuensi kombinasi gen F2 (MM:Mm:mm) sebanyak 335:634:331 Sehingga rasio genotip yang diperoleh 1,03 :1,95 : 1,01 sedangkan rasio fenotipnya yaitu 2,98 : 1,01 sedangkan menurut Hukum Mendel 1 diperoleh rasio genotip 1:2:1 dan rasio fenotip 3: 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. x2 hitung yang kami dapatkan sebesar 0,813 sedangkan tabel dengan α 0,05 dan d = 2 adalah 5,99. Karena x2 hitung lebih kecil dari tabel maka H0 diterima. Jadi kami menarik kesimpulan bahwa persilangan yang kami lakukan sesuai dengan hukum Mendel 1. Kami juga melakukan uji Chi-square untuk fenotip sehingga mendapatkan kesimpulan yang sama yaitu persilangan sesuai dengan hukum Mendel 1. x2 hitung yang kami dapatkan sebesar 0,148 sedangkan tabel dengan α 0,05 dan d = 1 adalah 3,84. Karena x2 hitung lebih kecil dari tabel maka H0 diterima. Perbandingan yang kami dapatkan memang tidak persis sama dengan perbandingan Mendel disebabkan oleh berbagai hal, salah satunya kurang homogennya kancing dalam kantong saat melakukan persilangan. G. Kesimpulan Kesimpulan dalam simulasi persilangan monohibrid adalah sebagai berikut: Pengambilan dan mempertemukannya secara acak membuktikan adanya prinsip dari segregasi (Hukum Mendel 1) Berdasarkan hasil dari uji Chi Square ( Khi – Kuadrat ) dalam analisis genetika mendel, diperoleh perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida yaitu perbandingan genotipe 1:2:1 dan perbandingan fenotipe 3:1. H. Daftar Pustaka Campbell, Neil A. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga Nusantari, Elya.2013.Jenis Miskonsepsi Genetika yang Ditemukan pada Buku Ajar di Sekolah Menengah Atas.Jurnal Pendidikan Sains.2(1).Hlm 52-64 Pardal.S.J,dkk.2014. Insertion Patern of Partenocarpy, DefH9-iaaM on Transgenic Tomato Lines. Berita Biologi. 13(2) Roini,C.2013.Organisasi Konsep Genetika Pada Buku Biologi Sma Kelas Xii.Jurnal EduBio Tropika.Vol 1, No 1 hlm. 1-60 Suryo. 2008.Genetika Strata 1. Yogyakarta: Gadjah Mada University Pres. Widianti,T dan Noor,A.H.2016.Petunjuk Praktikum Genetika.Semarang:Unnes Pres. Jawaban Pertanyaan Isi hukum Mendel 1 yaitu pada saat pembentukan gamet akan terjadi segregasi alel-alel. Berdasarkan analisis genetika mendel dengan uji Chi Square ( Khi – Kuadrat ) diperoleh hasil bahwa percobaan yang kami lakukan sesuai dengan hukum Mendel 1. Derajat bebas pada Chi-Kuadrat yang kami kerjakan untuk percobaan simulasi persilangan monobibrid adalah Derajat bebas analisis genotip : Dominan dan resesif. Derajat bebas analisis fenotip : MM, Mm dan mm. Dokumentasi MASING-MASING KEDUA WARNA KANCING DISATUKAN PROSES PENGAMBILAN KANCING HASIL PERHITUNGAN I HASIL PERHITUNGAN II