Mitosis pada Akar Bawang Merah (Allium cepa)
LAPORAN PRAKTIKUM UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH Genetika 1 yang dibimbing oleh Prof. Dr. Hj. Siti Zubaidah, M.Pd dan Andik Wijayanto, S.Si, M.Si
Oleh: Kelompok 11 Offering C Iqbal Bilgrami B.
(150341606676)
Nurul Ma’rifah
(150341601660)
The Learning University
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI Maret 2017
A. JUDUL Mitosis pada Akar Bawang Merah (Allium cepa) B. TUJUAN 1. Mengamati tahap-tahap proses pembelahan sel secara mitosis pada sel-sel ujung akar bawang merah (Allium cepa ) C. RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana proses pembelahan sel secara mitosis pada sel-sel ujung akar bawang merah (Allium cepa )? D. DASAR TEORI Organisme pada umumnya mengenal 3 macam reproduksi sel yaitu amitosis, mitosis dan meiosis. Pembelahan secara amitosis hanya terjadi pada organisme prokariotik dan uniseluler seperti Amoeba, bakteri dan ganggang. Pada pembelahan tersebut tidak tampak adanya kromosom (Sastrosumardjo, 2006).Pembelahan sel secara
Mitosis
dan
Meiosis
pada
umumnya berlangsung pada organisme eukariotik dan multiseluler yang meliputi pembagian inti sel (kariokinesis) dan pembagian sitoplasma (sitokinesis). Setiap kali pembelahan memiliki tahapan-tahapan yang didasarkan pada perubahan letak kromosom selama berlangsungnya proses pembelahan. Setiap tahap pembelahan mempunyai ciri-ciri tertentu yang dapat diamati proses-prosesnya melalui teknik atau perlakuan tertentu yang diberikan pada kromosom tersebut (Sumadi dan Aditya Marianti, 2007). Pada mitosis terdapat beberapa tahapan-tahapan yaitu: a. Interfase: kromosom tidak dapat dibedakan antara satu dengan yang lainnya, dan nukleus terlihat sebagai gumpalan padat. Ini merupakan tahap kromosom yang saling aktif dalam fungsi mikanisme fisiologis. Selama tahap ini, informasi gen dibaca dan ditransisikan untuk mikanisme biokimia organisme. Kromosom dikelilingi oleh membran nukleus (selaput inti) yang memisahkan nukleus dari bagian isi sel yang lain (sitoplasma). b. Profase: kromosom mempersiapkan diri untuk proses pembelahan sel, dengan jalan melakukan penebalan dan pemendekan kromosom. Kromatid (yang merupakan duplikasi setengah bagian memanjang kromosom, yang terjadi dari duplikasi), mulai terlihat. Pada tahap ini nokleolus (anak inti) yang bundar dan berwarna gelap juga terlihat. Pada titik-titik tertentu kromosom tersebut saling berpasangan. Proses ini
sangat penting dalam mikanisme pembelahan sel dan penyusun kromosom yang baru. c. Metafase: ditandai dengan munculnya gelendong pembelahan. Kromosom menyusun diri secara acak pada satu bidang ekuator atau tengah-tengah sel. Pada awal fase ini, membran
nukleus dan nukleolus lenyap. Sentromer, suatu daerah vital bagi
pergerakan kromosom, melekat pada serabut gelendong yang bertanggung jawab terhadap arah pembelahan kromosom selama pembelahan. d. Anafase: sentromer membelah mengikuti panjang kromosom dan kromatid mulai bergerak pada serabut gelendong menuju ke kutub-kutub sel terdekat. Setiap kromatid sekarang dipandang sebagai kromosom-kromosom yang baru. e. Telofase: kromosom baru telah menyelesaikan pergerakannya menuju kutub dan di dalam membran nukleus. Selama tahap ini berlangsung suatu dinding sel baru mulai terbentuk diantara dua nukleus baru.
Sumber : Campbel et al, 2010 E. ALAT & BAHAN 1. Alat : a. Mikroskop cahaya b. Kaca Benda c. Kaca Penutup d. Silet dan jarum pentul e. Pipet tetes f. Kertas hisap/Tissue
2. Bahan : a. Akar bawang merah (Allium cepa) b. Alkohol 70% c. HCl 1N d. Asetocarmin e. Larutan FAA
F. PROSEDUR KERJA
G. DATA HASIL PENGAMATAN No.
Fase Pembelahan
Gambar
Perbesaran
1
Profase
10x10
Sumber : Reece, 2014
2
Metafase
-
Sumber : Reece, 2014
-
3
Anafase
Perbesaran 10x10
Sumber : Reece, 2014
4
Telofase
Perbesaran 10x10
Sumber : Reece, 2014
H. ANALISIS DATA Pada praktikum kali ini, dilakukan pemotongan tudung akar bawang yang bertujuan untuk mengetahui fase-fase pembelahan mitosisnya. Praktikum ini dimulai dengan perendaman selama 3-4 hari dengan menggunakan aquades, kemudian pada hari ke 3 dilakukan pemotongan akar bawang tepat pukul 12 malam, kemudian direndam dalam larutan FAA, untuk keesokan harinya di bawa ke laboratorium untuk dilihat fase-fase pembelahan mitosisnya. Akar yang telah dipotong diletakkan di kaca benda dan kemudian ditetesi alkohol 70%, ditunggu selama 4 menit. Setelah itu sisa Alkohol dihisap dengan kertas hisap dan
kemudian ditetesi HCl 1 N secukupnya, dan ditunggu selama 4 menit. Selanjutnya, sisa HCl 1 N dihsap dengan kertas hisap dan potong ujung akar yang nampak paling putih. Tudung akar yang nampak paling putih tersebut kemudian di tetesi dengan Asetocarmin 1-2 tetes, dan dicacah dengan jarum pentul/ silet yang tumpul. Tutup dengan kaca benda kemudian diamati di bawah mikroskop untuk mencarai fase-fase pembelahan mitosisnya. Dari hasil pengamatan diperoleh data berbagai macam fase pembelahan mitosis yaitu fase profaae yang ditandai dengan warna gelap di tengah sel, tahap anafase terlihat kromosom telah menuju ke kutub yang berlawanan, sedangkan pada tahap telofase sel telah terbelah dengan sempurna. I. PEMBAHASAN Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui tahapan mitosis pada akar bawang merah (Allium cepa). Bagian akar dipilih karena menurut Novel dkk (2010) Proses mitosis terjadi di dalam sel somatik yang bersifat meristematik, yaitu sel-sel yang hidup terutama sel-sel yang sedang tumbuh (ujung akar dan ujung batang). Sebelumnya, akar bawang ditumbuhkan selama satu minggu kemudian akar dipotong tepat pukul 00.00 WIB yakni pada saat sel melakukan pembelahan. Menurut Rindyastuti dan Daryono (2009), lama fase mitosis secara khusus diatur oleh gen dan bervariasi antara spesies yang satu dengan spesies lainnya, antara organ yang satu dengan organ yang lainnya dalam satu spesies, bahkan antara tipe sel satu dengan tipe sel yang lainnya. Kemudian akar difiksasi menggunakan larutan FAA agar sel tetap terjaga kondisinya dan tidak lisis, penggunaan alkohol untuk membersihkan sisa FAA dan HCl digunakan untuk melisiskan lamella tengah (Muhlisyah dkk, 2014). Metode yang digunakan dalam praktikum ini adalah metode squash yaitu suatu metode untuk mendapatkan suatu preparat dengan cara meremas suatu potongan jaringan atau suatu organisme secara keseluruhan, sehingga didapatkan suatu sediaan yang tipis yang dapat diamati di bawah mikroskop (Susanto, 2011). Siklus sel adalah periode dari permulaan satu pembelahan menuju ke permulaan yang lainnya, sedangkan reproduksi seluler adalah proses perputaran dari pertumbuhan mitosis dan pembelahan sel. Siklus sel terdiri dari interfase dan mitosis. Interfase itu sendiri terdiri dari tiga fase (G1, S, dan G2). Sedangkan mitosis terdiri dari 5 fase yaitu profase, prometafase, metafase, anafase dan telofase (Suryo, 2007). Mitosis adalah proses pembagian genom yang telah digandakan oleh sel ke dua sel identik yang dihasilkan oleh pembelahan sel. Mitosis umumnya diikuti oleh sitokinesis yang membagi sitoplasma dan membran sel. Proses ini
menghasilkan dua sel anak yang identik, yang memiliki distribusi organel dan komponen sel yang sama, serta bertujuan untuk mempertahankan pasangan kromosom yang sama melalui pembelahan inti secara berturut-turut (Loveless, 1983). Pada praktikum ini ditemukan sel-sel ujung akar bawang merah pada tahap profase, anaphase dan telofase yang berwarna merah muda dengan pewarnaan acetokarmin. Pada tahap prophase karakteristik dari selnya menurut Tamarin (2001) adalah pembentukan spindle mitosis serta pemendekan dan penebalan kromosom sehingga kromosom individu dapat teramati. Pada tahap ini, membrane nucleus terdisintegrasi dan nucleolus semakin menghilang (Tamarin, 2001). Pada praktikum, terlihat kromosom yang padat dan ukuran dari nucleus yang besar dan membrane inti yang semakin menghilang. Snustad (2012) menambahkan bahwa Pembentukan spindle mitosis disertai dengan fragmentasi banyak organel intraseluler misalnya, retikulum endoplasma dan Kompleks Golgi. Namun, organel lain seperti mitokondria dan kloroplas tetap utuh. Seiring dengan fragmentasi retikulum endoplasma, membran inti memecah menjadi banyak kecil vesikel, dan mikrotubulus terbentuk dalam sitoplasma. Beberapa mikrotubulus ini mulai muncul merupakan tanda dari tahap profase akhir. Pada praktikum, tidak dapat ditemukan fase mitosis selanjutnya yakni fase metafase. Hal ini dikarenakan karena ketidaktelitian praktikan dalam proses pengamatan maupun karena disebabkan pada saat jam pengamatan sel belum memasuki fase metafase. Fase ini sendiri ditandai dengan kromosom yang tersusun secara acak pada bidang ekuator atau bagian tengah sel (Tamarin, 2001). Pada pengamatan sel pada tahap anaphase, kromatid terlihat mendekati kutub sel anaknya masing-masing. Menurut Snustad (2012), proses pemisahan dari sister chromatids akan berakhir ketika microtubul menempel di kinetokor, yang merupakan struktur protein terkait dengan sentromer kromosom diduplikasi, dan memisah materi yang menyatukan sister chromatid tersebut,. Suryo (2007) menambahkan bahwa kinetokor berfungsi dalam pergerakan kromosom sewaktu pembelahan sel. Pada praktikum, tidak dapat ditemukan fase mitosis selanjutnya yakni fase metafase. Hal ini dikarenakan karena ketidaktelitian praktikan dalam proses pengamatan maupun karena disebabkan pada saat jam pengamatan sel belum memasuki fase metafase. Fase ini sendiri ditandai dengan kromosom yang tersusun secara acak pada bidang ekuator atau bagian tengah sel (Tamarin, 2001). Tamarin (2001) menambahkan dalam anafase ada dua tahap anafase A, kromosom bergerak ke arah kutub. Selama proses ini, kinetokor sendiri bertindak sebagai motor mikrotubulus, pembongkaran mikrotubulus karena bergerak ke
bawah mereka, menarik kromosom bersama. Dengan demikian, kromosom metasentrik muncul V-berbentuk subtelocentrics muncul J-berbentuk, dan telocentrics muncul berbentuk batang. Di anafase B, poros itu sendiri memanjang interpolar sebagai tumpang tindih mikrotubulus geser. Proses elongasi poros menarik kromosom terpisah. Pada pengamatan berikutnya ditemukan sel dalam fase telofase pada tahap ini, ditandai dengan pembentukan membran inti yang mulai terlihat. Menurut Novel, dkk (2010) pada fase ini kromosom baru telah menyelesaikan pergerakannya menuju kutub dan mulai menyebar di dalam membran nukleus. Selama tahap ini berlangsung suatu dinding sel baru mulai terbentuk diantara dua nukleus baru. Menurut Reece et al. (2014), pada tanaman, proses sitokinesis tidak diikuti dengan pembelahan alur melainkan terbentuk vesikula yang merupakan derivat kompleks golgi di sepanjang microtubul pada bagian tengah sel, , dimana mereka berlekatan dan membentuk cell plate. Materi dari dinding sel yang dihimpun dalam vesikula tersebut bersama dengan pertumbuhan sel. J. KESIMPULAN Tahap mitosis antara lain:(1) Profase: kromosom mempersiapkan diri untuk proses pembelahan sel, dengan jalan melakukan penebalan dan pemendekan kromosom. (2) Metafase: ditandai dengan munculnya gelendong pembelahan. Kromosom menyusun diri secara acak pada satu bidang ekuator atau tengah-tengah sel. (3) Anafase: sentromer membelah mengikuti panjang kromosom dan kromatid mulai bergerak pada serabut gelendong menuju ke kutub-kutub sel terdekat. Serta (4)Telofase: kromosom baru telah menyelesaikan pergerakannya menuju kutub dan di dalam membran nukleus. Selama tahap ini berlangsung suatu dinding sel baru mulai terbentuk diantara dua nukleus baru. Pada praktikum ini hanya ditemukan tahap profase, anafase, dan telofase. K. SARAN Dalam praktikum selanjutnya, praktikan harus memahami konsep sehingga tidak ada kebingungan dalam membedakan tahap-tahap mitosis pada akar bawang merah. Selain itu, prosedur harus dilakukan dengan cermat sehingga tidak ada kemungkinan yang besar dalam membuat kesalahan pada waktu praktikum L. DISKUSI Pertanyaan 1. Berikut ini adalah kemikalia yang dipakai dalam praktikum mitosis akar bawang merah: - FAA - Alkohol 70% - HCl 1N
- Acetocarmin a. Jelaskan fungsi kemikalia di atas! b. Bagaimana proses biologis kerja dari kemikalia diatas sehingga dapat menjelaskan fungsi tersebut? c. Mengapa konsentrasi alkohol yang dipakai adalah 70%? Jelaskan! 2. Mengapa dalam pencacahan akar bawang merah digunakan silet berkarat? Jelaskan! 3. a. Mengapa pada praktikum mitosis akar bawang merah yang dipakai adalah tudung akar? Kemukakanlah pendapat saudara! b. Apabila bagian akar yang dipakai selain bagian tudung akar, bagaimana hasilnya? 4. Jika ditemukan permasalahan-permasalahan berikut, jelaskan kemungkinan penyebabnya dan berikan solusi yang tepat! a. pada pengamatan dibawah mikroskop, sel-sel penyebarannya banyak yang bertumpuk-tumpuk! b. warna sel terlalu pucat setelah diwarnai dengan acetokarmin! c. warna sel terlalu pekat setelah diwarnai dengan acetokarmin! d. pada preparat hanya ditemukan beberapa fase saja dari keseluruhan fase mitosis! 5. Jelaskan alasan dilakukan pemotongan tudung akar pada pukul 00.00! 6. Terkait dengan ilmu genetika, jelaskan tujuan peristiwa mitosis pada Makhluk Hidup! Jawaban 1. A. Tujuan pemberian FAA adalah untuk memfiksasi sel-sel ujung akar bawang merah sehingga dalam proses pengamatan nanti masih terlihat utuh dan mencegah plasmolisis sel. Alkohol 70% digunakan sebagai penyegar sediaan sel serta pembersih sisa larutan FAA, HCl 1 N digunakan sebaggai faktor pelisis lamela tengah serta penyedia kondisi asam bagi pewarnaan acetokarmin. Acetokarmin digunakan untuk pewarnaan kromosom pada ujung akar bawang merah B. Larutan FAA : Pada saat pemotongan dilakukan pada jam 00.00 WIB, larutan FAA akan menghambat atau menahan sel dan mencegah kondisi sel dari lisis, plasmolisis, dan sebagainya. Alkohol 70% : Pada saat akar bawang merah direndam dalam alkohol 70% selama 4 menit, alkohol akan menetralkan kandungan FAA yang terdapat dalam akar serta mengembalikan kesegaran sel, selain itu selama perendaman, alkohol juga mensterilkan mikroba yang mungkin ada dalam akar bawang merah.HCl 1 N akan memperjelas bagian putih pada tudung akar dan akar bawang yang direndam dengan HCl akan menjadi lunak. Selain itu, melisiskan lamela tengah. Acetocarmin : warna merah pada acetocarmin akan diserap oleh sel-sel akar bawang merah sehingga sel-sel akar bawang merah yang semula putih akan menjadi berwarna. C. digunakan alkohol 70% karena alkohol dalam konsentrasi ini merupakan larutan desinfektan terbaik atau sebagai larutan yang berfungsi membunuh bakteri/ mikroba yang mungkin ada di dalam akar bawang sehingga nantinya didapatkan bahan amatan yang steril.
2. Dalam penggunaan silet berkarat karena untuk mencacah sel bawang hingga tipis namun tidak sampai merusak bentuk sel. Selain itu juga mampu mengefektifan proses penyerapan warna. Seperti kita ketahui dalam karat besi terdapat Fe Cl 2 yang mampu mengoksidasi sehingga mampu menyerap air pada saat pencacahan dan acetocarmin 3.
dapat akan mudah diserap oleh sel-sel akar bawang merah. a. Akar bawang digunakan untuk mempelajari mitosis dengan alasan karena akar bawang memiliki kromosom yang besar, jumlah kromosomnya tidak terlalu banyak, sehingga lebih memungkinkan untuk mendapatkan hasil percobaan yang lebih baik, mudah didapatkan, dan mudah dilakukan (membuat preparat dan meneliti jaringannya) dan karena akar merupakan salah satu jaringan yang sel-sel penyusunnya adalah sel-sel somatik, khusus pada ujung akar terdiri dari sel-sel yang bersifat meristematik, yaitu sel-selnya selalu aktif membelah, sehingga diharapkan fase-fase mitosis dapat diamati secara lengkap. b. Apabila yang dipakai bukan bagian tudung akar melainkan bagian jaringan yang
sudah dewasa maka tidak akan nampak peristiwa mitosis terjadi. 4. a. Penyebabnya adalah ketidaksesuaian dalam proses mencacah atau menggunakan metode squash dengan penjetan yang pelan sehingga jaringan belum sepenuhnya rusak. Solusi yang tepat adalah dengan memperhatian apakah cacahan atau sediaan yang dipencet susunan selnya sudah tipis atau masih terlalu tebal. B. sel menjadi terlalu pucat karena pada saat penggerusan, kaca penutup ditekan terlalu kuat sehingga acetocarmine banyak yang keluar dari kaca penutup, akibatnya hanya sedikit acetocarmine yang diserap oleh sel akar bawang merah. c. sel menjadi terlalu pekat karena pada saat penggerusan, kaca penutup ditekan terlalu lemah sehingga acetocarmine banyak terkumpul di preparat, bisa juga karena pemberian acetocarmine yang terlalu banyak sehingga warna merah yang diserap sel akar bawang merah juga menjadi banyak. 5. Pemotongan akar bawang merah dilakukan pada pukul 00.00 WIB, karena pada waktu ini sel-sel pada daerah meristem titik tumbuh akar sedang aktif membelah. Hal ini dikarenakan pada ujung akar bawang merah banyak sel yang mengalami aktivitas pembelahan dengan rentangan 5 menit sebelum dan sesudah pukul 00.00 WIB.
6. Fungsi mitosis adalah untuk menduplikasi kromosom sel; langkah penting selama pembelahan sel dan replikasi. Agar suatu organisme dapat
memperbaiki
dan
tumbuh,
sel-sel
yang
harus
mampu
menduplikasi, terkait pada penggadaan jumlah sel yang berguna dalam pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup.
M. DAFTAR RUJUKAN Campbell et al. Biology 8th Edition. USA : Pearson Education, Inc Loveless A.R, 1983. Prinsip-prinsip Biologi Tumbuhan untuk Daerah Tropik I. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama Muhlisyah, Cut Muthiadin, Baiq Farhatu, Wahidah, Isna Rasdianah Aziz. 2014. Preparasi Kromosom Fase Mitosis Markisa Ungu (Passiflora edulis) Varietas Edulis Sulawesi Selatan. Biogenesis Volume 2 2014 Novel SS, Nuswantara S, Syarif S. 2010. Genetika Laboratorium. Jakarta: Trans Info Media. Reece et al. 2010.Campbell Biology Tenth Edition. USA : Pearson Education, Inc Rindyastuti R dan Daryono BS. 2009. Identifikasi Papasan (Coccinia grandis (L.) voigt) di Tiga Populasi di Yogyakarta. Jurnal Biologi Indonesia. vol 6 (1): 131- 142 Sastrosumardjo, dkk. 2006. Panduan Laboratorium Sitogenetika Tumbuhan. Bogor: IPB Press. Snustad. 2012. Principles of Genetics 6th ed. USA: John Wiley and Sons publishing Sumadi dan Aditya Marianti. 2007. Biologi Sel .Yogyakarta : Graha Ilmu. Suryo. 2007. Sitogenetika. Yogyakarta: Gadjah mada University Press. Susanto HA. 2011. Genetika. Yogyakarta: Graha Ilmu. Tamarin. 2001. Principles of Genetics, Seventh Edition.USA : The McGraw−Hill Companies
