[Laporan Genetika] MELAKUKAN IMITASI PAUTAN PADA PROSES PINDAH SILANG (Crossing over) UNTUK MEMBUAT PEMETAAN KROMOSOM

MELAKUKAN IMITASI PAUTAN PADA PROSES PINDAH SILANG (Crossing over) UNTUK MEMBUAT PEMETAAN KROMOSOM

ABSTRAK

Praktikum yang dilakukan di Laboratorium Pendidikan Biologi ini bertujuan untuk mendemonstrasikan proses pindah silang tunggal dan pindah silang ganda, membuat peta kromosom, serta menentukan koefisien koinsidens dan interferensi. Pada praktikum ini menggunakan bahan berupa plastisin, kertas dan simulasi test-cross gen-gen terpaut. Pada percobaan imitasi kromosom menggunakan plastisin untuk pindah silang tunggal diperoleh hasil yaitu antara lokus a pada kromosom 1 saling bertukar dengan lokus A pada kromosom 3 yang menghasilkan rekombinasi gen. Sementara pada pindah silang ganda memiliki rekombinasi gen yang jauh lebih besar dibandingkan pada pindah silang tunggal. Hal ini disebabkan rekombinasi terbesar akan terdapat pada gen-gen yang memiliki jarak yang jauh.  Untuk mengetahui frekuensi rekombinasi dilakukan pemetaan kromosom. Pemetaan kromosom merupakan skema sebuah kromosom yang dinyatakan sebagai garis lurus dimana diperlihatkan lokus setiap gen yang terletak pada kromosom itu. Dari pembuatan peta kromosom tersebut dapat ditentukan frekuensi rekombinan. Dan berdasarkan hasil perhitungan diperoleh banyaknya pindah silang ganda yaitu: KK =  = 187,24.

Kata Kunci: Pindah Silang, Pindah Silang Tunggal, Pindah Silang Ganda, Pemetaan Kromosom, Rekombinasi Gen

PENDAHULUAN

Hukum kedua Mendel menyatakan bahwa bila dua individu mempunyai dua pasang atau lebih sifat, maka diturunkannya sepasang sifat secara bebas, tidak bergantung pada pasangan sifat yang lain. Dengan kata lain, alel dengan gen sifat yang berbeda tidak saling memengaruhi. Hal ini menjelaskan bahwa gen yang menentukan tinggi tanaman dengan warna bunga suatu tanaman, tidak saling memengaruhi. Hukum Mendel II  disimpulkan dari persilangan dihibrid. Hukum ini juga dinamakan Hukum Penggabungan Bebas (the mendelian law of independent assortment). Hukum II Mendel menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet, alel-alel berbeda yang telah bersegregasi bebas (misal alel A memisah dari a, serta alel B memisah dari b) akan bergabung secara bebas membentuk genotip dengan dengan kombinasi alel yang berbeda-beda.

 Hukum Mendel II (Hukum Kebebasan Mendel = Prinsip berpasang-pasangan secara bebas), dimana:

a. Dalam peristiwa pembentukan gamet, alela-alela mengadakan kombinasi secara bebas sehingga kombinasi sifat-sifat yang muncul dalam keturunannya beraneka ragam.

b. Berlaku untuk pembastaran dengan dua sifat beda (dihibridisasi) atau lebih, baik dominansi maupun intermediet (Yatim,1986).

Tautan dapat terjadi pada kromosom tubuh maupun kromosom kelamin. Tautan pada kromosom tubuh disebut tautan autosomal atau tautan non-kelamin. Sedangkan tautan kelamin disebut juga tautan seks.

Gen-gen yang mengalami tautan pada satu kromosom tidak selalu bersama-sama pada saat pembentukan gamet melalui pembelahan meiosis. Gen-gen yang tertaut tersebut dapat mengalami pindah silang. Pindah silang (crossing over) adalah peristiwa pertukaran gen-gen suatu kromatid dengan gen-gen kromatid homolognya (Suryo,2010).

Pindah silang (crossing over) adalah peristiwa penukaran segmen dari kromatid-kromatid bukan saudara dari sepasang kromosom homolog. Peristiwa pindah silang sangat umum terjadi pada saat pembentukan gamet pada kebanyakan makhluk. Pindah silang terjadi pada akhir profase I atau awal metafase I yang terjadi pada saat kromosom telah mengganda menjadi dua kromatid. Pindah silang umumnya terjadi pada kromatid-kromatid tengah yaitu kromatid nomor dua dan tiga dari tetrad kromatid. Tetapi tidak menutup kemungkinan adanya pindah silang pada kromatid-kromatid yang lain (Campbell, 2004).

Peristiwa pindah silang diikuti oleh patah dan melekatnya kromatid pada waktu profase dalam pembelahan meiosis. Pindah silang mengakibatkan rekombinasi sehingga dihasilkan kombinasi parental dan rekombinasi pada fenotipenya. Dalam menghitung presentase tipe rekombinan di antara keturunan dapat digunakan unit peta, yaitu jarak antara gen-gen untuk menyatakan posisi relatifnya pada suatu kromosom. Untuk menentukan unit peta antara gen-gen, terlebih dahulu dihitung nilai pindah silang (NPS) =  (jumlah tipe rekombinan / jumlah individu seluruhnya) x 100%  (Suryo,2010).

Persentase pindah silang digunakan untuk menggambarkan jarak antar gen yang bertaut, dengan satuan ukuran unit peta. Satu unit sama dengan 1% pindah silang (rekombinan) dan menunjukan jarak linier antar 2 gen tersebut. Frekuensi pindah silang sangat ditentukan oleh jarak antar gen yaitu kemungkinan terjadinya pindah silang antar gen tersebut makin jauh. Jarak sentromer mempengaruhi pindah silang, demikian pula umur organisme (makin tua makin sedikit suhu, makin rendah atau lebih rendah 22^oC), nutrisi dan pengaruh zat kimia. Tempat dimana gen berada dalam kromosom (loci) berada pada analog linier di benang kromatid.

Uji silang sering juga disebut sebagai persilangan tes, persilangan tes adalah suatu persilangan untuk mengetahui apakah suatu individu itu homozigot ataukah heterozigot. Fenotip dari individu yang homozigot ataupun yang heterozigot dominan dari suatu gen yang bersifat dominan penuh adalah sama. Pada persilangan ini, maka individu yang akan diuji dikawinkan dengan individu yang sudah jelas homozigot resesif (Hardjosubroto, 1998).

Muller menegaskan bahwa suatu pindah silang yang terjadi pada suatu  tempat tentu menghambat terjadinya pindah silang lain yang berdekatan. Inilah yang dinamakan interferensi. Untuk mencari besarnya interferensi harus dicari besarnya koefisien koinsidens (KK) dahulu, yaitu perbandingan antara banyaknya pindah silang ganda yang sesungguhnya dengan banyaknya pindah silang ganda yang diharapkan (Elrod & Stansfield, 2002).

METODE

Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Pendidikan Biologi FKIP Untan pada tanggal 3 Desember 2012. Adapun bahan yang digunakan berupa plastisin, kertas dan simulasi test-cross gen-gen terpaut.

Pertama-tama dibuat kromosom homolog dengan sister chromatid (tetrad) menggunakan plastisin. Selanjutnya kertas bertuliskan A B C D E dan alelnya diletakkan pada plastisin sebagai simulasi letak gen secara random pada plastisin. Digambar dan diphoto hasil susunan gen yang terbentuk. Lalu dilakukan pindah silang ganda, yakni segmen kromatid ditukarkan dengan segmen kromatid kromosom homolognya pada dua tempat. Digambar dan diphoto hasil susunan gen-gen baru yang terbentuk. Selanjutnya diperhatikan data simulasi computer hasil test-cross berikut:

Tabel Data simulasi computer hasil uji silang (testcross)

No	Fenotip (gamet F1)	Jumlah	No	Fenotip (gamet F1)	Jumlah
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16	+++++ +B+++ ++C++ +++D+ ++++E A++++ +B++E +BC++ A+C++ ++C+E +B+D+ ++CD+ A++D+ +++DE A+++E AB+++	116 35 11 26 24 4 8 4 34 1 9 1 2 108 1 15	17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32	+B+DE +BC+E A+C+E +BCD+ A+CD+ AB+D+ ++CDE A++DE AB++E ABC++ +BCDE A+CDE AB+DE ABC+E ABCD+ ABCDE	42 1 9 3 9 1 10 3 2 98 10 36 15 24 34 104

Selanjutnya di uji apakah setiap pasang gen (dua-dua) bebas satu sama lain atau tidak (terpaut). Seandainya tidak bebas, dihitung koefisien rekombinasi dan jarak antara gen-gen tersebut. Kemudian digambar peta kromosomnya.

Bila terjadi pindah silang untuk dua kromosom yang berdampingan (tiga gen saling terpaut), dihitung coincidence dan interference: apakah kedua pindah silang tersebut bebas atau tidak (saling mempengaruhi: menekan/merangsang).

HASIL

Gambar 1. Kromosom homolog dan sister chromatid (tetrad)

Gambar 2. Kromosom hasil pindah silang tunggal

4

2

3

1

Pindah silang tunggal

    

Gambar 3. Kromosom hasil pindah silang ganda

PEMBAHASAN

Dalam penurunan sifat tertentu (dari tetua ke turunannya), kadang terjadi penyimpangan Hukum Mendel baik Hukum I Mendel  ataupun Hukum  II  Mendel. Hukum II Mendel atau Hukum Penggabungan Bebas (The Mendelian Law Of Independent Assortment) menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet, alel-alel berbeda yang telah bersegregasi bebas (misal alel A memisah dari a, serta alel B memisah dari b) akan bergabung secara bebas membentuk genotip dengan dengan kombinasi alel yang berbeda-beda. Artinya bahwa bila dua individu mempunyai dua pasang atau lebih sifat, maka diturunkannya sepasang sifat secara bebas, tidak bergantung pada pasangan sifat yang lain. Dengan kata lain, alel dengan gen sifat yang berbeda tidak saling memengaruhi. Hal ini menjelaskan bahwa gen yang menentukan tinggi tanaman dengan warna bunga suatu tanaman, tidak saling memengaruhi.

Penyimpangan hukum Mendel dapat disebabkan oleh tautan dan pindah silang. Hal ini disebabkan organisme memiliki jumlah gen lebih banyak daripada jumlah kromosom. Selain itu, pengamatan Mendel juga pada kromosom yang berlainan sehingga terjadi segregasi secara bebas. Namun, dalam hal ini jika sifat yang diamati pada kromosom yang sama (homolog) maka tidak akan terjadi rasio fenotip 9:3:3:1 pada F2 nya, artinya hukum pemisahan secara bebas tidak berlaku karena terjadi tautan. Tautan (linkage) merupakan 2 gen yang terletak pada kromosom yang sama tidak dapat bersegregasi secara bebas dan cenderung diturunkan bersama. Melalui pengamatan fenotip, kita mengetahui suatu sifat terpaut yaitu dengan melakukan test cross.

Selain karena tautan, penyimpangan Hukum Mendel juga terjadi karena pindah silang. Pindah silang merupakan salah satu kejadian dalam ilmu genetika dimana kromosom tidak berpasangan dengan kromosom homolognya (Yatim,1996).

Pindah silang dibedakan menjadi dua yaitu:

1.                   Pindah silang tunggal merupakan pindah silang yang terjadi pada satu tempat. Dengan terjadinya pindah silang ini akan terbentuk 4 macam gamet. Dua macam gamet memiliki gen-gen yang sama dengan gen-gen yang dimiliki induk (parental), sehingga dinamakan gamet tipe parental. Dua gamet lainnya merupakan gamet-gamet baru, yang terjadi akibat adanya pindah silang. Gamet-gamet ini dinamakan gamet rekombinasi. Gamet tipe parental dibentuk lebih banyak dibanding dengan tipe rekombinasi.

2.                  Pindah silang ganda merupakan pindah silang yang terjadi pada dua tempat. Jika pindah silang ganda (double crossing over) berlangsung diantara dua buah gen yang terangkai, maka terjadinya pindah silang ganda ini tidak akan tampak dalam fenotip, sebab gamet-gamet yang dibentuk hanya dari tipe parental saja atau dari tipe rekombinasi atau tipe parental dan tipe rekombinasi akibat pindah silang tunggal. Akan tetapi, misalkan diantara gen A dan B masih ada gen ketiga, misalnya gen C, maka terjadinya pindah silang ganda antara A dan B akan nampak (Suryo,2010).

Untuk menentukan gen-gen yang terletak diantara gen lainnya adalah dengan melakukan penghitungan frekuensi rekombinasi. Rekombinasi terbesar akan terdapat pada gen-gen yang memiliki jarak yang jauh. Untuk mengetahui frekuensi rekombinasi dilakukan pemetaan kromosom. Pemetaan kromosom merupakan skema sebuah kromosom yang dinyatakan sebagai garis lurus dimana diperlihatkan lokus setiap gen yang terletak pada kromosom itu. Dari pembuatan peta kromosom tersebut dapat ditentukan frekuensi rekombinan.

Interferensi adalah suatu pindah silang yang terjadi pada suatu tempat tertentu menghambat terjadinya pindah silang yang berdekatan. Untuk mencari besarnya interferensi, terlebih dahulu dicari koefisien koinsidens (KK), yaitu perbandingan antara banyaknya pindah silang yang sesungguhnya dengan banyaknya pindah silang ganda yang diharapkan. Setelah koefisien koinsidens didapat, maka koefisien interferensi dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan 1-KK.

Pada praktikum ini menggunakan plastisin untuk dijadikan model kromosomnya. Hal ini dikarenakan sifat plastisin yang praktis untuk dibentuk. Imitasi kromosom dari plastisin ini nantinya ditempeli dengan potongan kertas bertuliskan A B C D E yang dimisalkan sebagai lokus pada kromosom.

Selanjutnya imitasi kromosom dipindahsilangkan dimana seperti yang terlihat pada gambar 2, antara kromosom 1 dan kromosom 3, antara lokus a pada kromosom 1 saling bertukar dengan lokus A pada kromosom 3. Peristiwa ini menghasilkan rekombinasi gen. Sementara peristiwa ini sendiri disebut sebagai pindah silang tunggal.

Selanjutnya dilakukan pindah silang ganda yang hasilnya seperti pada gambar 3, dimana memiliki rekombinasi gen yang jauh lebih besar dibandingkan pada pindah silang tunggal.

Apabila proses pindah silang telah selesai, maka dilakukan pengukuran jarak antar gen yang ada.

Berdasarkan hasil perhitungan , diperoleh data berikut:

Jarak A – C = 234:800 x 100 = 29,25

Jarak A – B = 86:800x100 = 10,75

Jarak B – C = 124:800x100 = 15,50

Jarak B – D = 382:800x100 = 47,75

Jarak C – D = 178:800x100 = 22,25

Jarak C – E = 459:800x100 = 57,38

Jarak D – E = 155:800x100 = 19,38

Selanjutnya dibuat urutan gen berikut:

 

Dari percobaan yang dilakukan melalui perhitungan, diketahui pindah silang ganda yang sesungguhnya terjadi yaitu: 367/800 = 0,459. Pindah silang ganda yang diharapkan yaitu:

0,19275 x 0,4775 x 0,2625 x 0,1015 = 0,00245. Jadi banyaknya pindah silang ganda adalah : KK =  = 187,24

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan imitasi kromosom dengan menggunakan bahan berupa plastisin diperoleh hasil untuk pindah silang tunggal yaitu antara lokus a pada kromosom 1 saling bertukar dengan lokus A pada kromosom 3 yang menghasilkan rekombinasi gen. Sementara pada pindah silang ganda memiliki rekombinasi gen yang jauh lebih besar dibandingkan pada pindah silang tunggal. Dan berdasarkan hasil perhitungan diperoleh banyaknya pindah silang ganda yaitu: KK =  = 187,24.

REFERENSI

Campbell NA, dkk, 2004. Biologi. Edisi Kelima. Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Elrod & Stansfield. 2002. Schaum’s Outline Teori dan Soal-Soal Genetika. Jakarta: Erlangga.

Hardjosubroto, Wartomo. 1998. Pengantar Genetika Hewan. Yogyakarta: Fakultas Peternakan UGM.

Suryo. 2010. Genetika untuk Strata1. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Yatim, Wildan. 1986. Genetika. Bandung: Transito.