LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA BI-2141 PENGENALAN MUTAN DROSOPHILA MELANOGASTER
Tanggal Praktikum : 17 September 2012 Tanggal Pengumpulan : 24 September 2012 Disusun oleh : Julio Subagio 10611066 Kelompok 4
Asisten : Pande Putu Erawijantari 10610030
PROGRAM STUDI BIOLOGI SEKOLAH ILMU TEKNOLOGI HAYATI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG BANDUNG 2012
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mutasi adalah perubahan susunan nukelotida pada asam nukleat, baik DNA maupun RNA. Mutasi dapat menyebabkan ekspresi gen tertentu menjadi berubah atau tidak teraktivasi, bergantung pada perubahan sequence nukleotida tertentu. Perubahan DNA akibat mutasi dapat menyebabkan error pada urutan protein, sehingga protein menjadi tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Mutasi yang terjadi pada protein yang memegang posisi penting dapat membahayakan organisme tersebut. Jika mutasi terjadi pada germ cell , maka mutasi tersebut dapat diwariskan pada keturunan organism tersebut. Dengan kata lain, keturunan dari mutan adalah carrier atau pembawa gen termutasi dari parentalnya. Peristiwa ini disebut kelainan genetis turunan. Meskipun mutasi dapat membahayakan suatu organism, terdapat beberapa mutasi yang bersifat menguntungkan bagi organisme yang hidup di lingkungan tertentu. Sebagai contoh, Sickle cell disease, atau mutasi pada gen hemoglobin, sehingga mengakibatkan struktur eritrosit berubah sehingga mempengaruhi tingkat pengangkutan oksigen, dapat meningkatkan ketahanan organisme pembawa mutasi terhadap penyakit malaria. Studi terhadap konsep mutasi sangat penting terutama dalam disiplin ilmu biologi evolusi, karena mutasi adalah sumber dari keragaman gen. Mutasi dapat diaplikasikan pada berbagai bidang, misalnya pada ilmu patologi. Penerapan mutasi terinduksi digunakan pada bidang peternakan, perkebunan, dan pertanian dengan cara memanipulasi susunan genetis suatu organisme agar mendapatkan produk sesuai ekspektasi. Pada pembelajaran genetika, khususnya mutasi, hewan model yang umum digunakan adalah lalat buah dari genus Drosophila. Penggunaan Drosophila sebagai hewan model didukung oleh beberapa faktor, yaitu mudah didapat, jumlah kromosomnya sedikit, memiliki rentang hidup yang singkat, dan tingkat reproduksi yang tinggi.
1.2 Tujuan
1. Menentukan ciri-ciri fenotip dari Drosophila melanogaster mutan dan perbandingannya terhadap wild-type.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Struktur dan Ciri-ciri Drosophila melanogaster
Lalat buah wild-type berwarna coklat kekuningan, dan berukuran panjang 3 mm dan lebar 2 mm (Manning 1999, Patterson, et al 1943). Lalat buah memiliki kepala bulat dengan mata majemuk berwarna merah, tiga mata sederhana yang lebih kecil, dan antena pendek. Mulutnya telah dikembangkan untuk menghisap cairan (Patterson & Stone, 1952). Betina berukuran lebih besar dibandingkan jantan (Patterson, et al 1943). Terdapat garis-garis hitam pada permukaan dorsal abdomen, yang biasanya digunakan untuk menentukan jenis kelamin individu. Jantan memiliki pigmentasi hitam terkonsentrasi di ujung posterior abdomen (Patterson & Stone, 1952).
Gambar 1. Drosophila melanogaster wild-type
2.2 Mutasi dan Jenisnya
Berdasarkan skala dampaknya dan lokasi terjadinya, mutasi dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu mutasi skala kecil yang terjadi di tingkat gen dan mutasi skala besar yang terjadi di tingkat kromosom. Mutasi pada tingkat gen dibagi menjadi dua kategori, yaitu subtitusi pasangan nukleotida dan insersi-delesi pasangan nukleotida.
Subtitusi pasangan nukleotida adalah penggantian pasangan nukleotida dengan pasangan lain, sedangkan insersi-delesi adalah penambahan atau penghilangan pasangan nukleotida pada gen. Mutasi pada tingkat kromosom umumnya dibagi menjadi empat kategori, yaitu delesi, duplikasi, inverse, dan translokasi. Delesi terjadi ketika sebuah fragmen kromosom hilang. Fragmen yang hilang tersebut menempel pada sister chromatid , sehingga menyebabkan duplikasi. Dalam kasus lain, fragmen tersebut dapat menempel pada nonsister chromatid dari kromosom homolog, sehingga fragmen yang terduplikasi dapat bersifat tidak identik karena homolognya kemungkinan membawa alel lain dari gen tertentu. Sebuah fragmen kromosom juga dapat menempel kembali ke kromosom asalnya, namun dengan orientasi berlawanan, sehingga terjadi inversi. Fragmen kromosom juga memiliki kemungkinan untuk menempel pada kromosom non homolog, sehingga terjadi translokasi (Campbell, 2008).
2.3 Efek Mutasi pada Gen dan DNA
Mutasi memiliki efek yang berbeda bergantung pada jenis mutasi yang terjadi. Beberapa kasus subtitusi tidak memiliki dampak pada pengkodean protein, atau hanya merubah sebuah kodon ke kodon lain namun ditranslasikan menjadi asam amino yang sama. Mutasi ini disebut silent mutation, dan tidak memiliki dampak pada fenotip yang dapat diamati. Subtitusi yang mengubah asam amino disebut missense mutation. Asam amino baru bisa jadi memiliki sifat yang serupa dengan asam amino yang digantikannya, atau terjadi pada bagian protein dimana urutan sebenarnya tidak berpengaruh pada fungsi protein. Jika perubahan terjadi pada asam amino terjadi pada area krusial protein, maka akan mengurangi keaktifan protein secara signifikan. Point mutation juga dapat merubah sebuah kodon menjadi stop kodon, sehingga proses translasi terhenti secara prematur dan mengakibatkan polipeptida yang dihasilkan menjadi lebih pendek dari polipeptida normal. Mutasi ini disebut nonsense mutation, dan dapat mengakibatkan protein tidak berfungsi sama sekali. Pada mutasi kromosomal, mutasi dapat bersifat letal. Sebagai contoh, pada translokasi resiprok, dimana terjadi pertukaran segmen antara kromosom non homolog, dan inversi, ekspresi gen berubah karena lokasi gen yang berdekatan juga ikut berubah,
sehingga menyebabkan perubahan fenotip yang merugikan bagi organisme tersebut (Campbell, 2008).
2.4 Jenis-jenis Mutan Drosophila melanogaster
Terdapat banyak jenis mutan pada Drosophila melanogaster, namun pada
percobaan kali ini, jenis mutan yang akan diamati adalah white, black, ebony, dumpy, miniature, taxi, curled, eye missing, clot, sepia, dan claret. Mutasi yang diamati umumnya terjadi pada warna dan bentuk mata, bentuk sayap, dan warna tubuh. Mutan tipe white memiliki warna tubuh putih dan tanpa pigmen, termasuk pada bagian mata. Mutan tipe black dan ebony memiliki warna tubuh hitam, namun pada ebony, permukaan tubuh tampak licin dan mengkilap dibandingkan black . Mutan black memiliki warna hitam hingga urat sayap, dan warna semakin pekat seiring pertambahan usia. Mutan dumpy memiliki sayap yang berukuran dua pertiga dari ukuran sayap normal. Pada mutan miniature, ukuran sayap berkurang, hanya sedikit lebih panjang dari abdomen dan memiliki proporsi yang normal. Mutan taxi memiliki sayap membentuk sudut sekitar 75 derajat dari sumbu tubuh, seringkali tampak melengkung atau bergelombang, agak sempit dan gelap. Mutan curled memiliki sayap melengkung ke atas secara keseluruhan. Mutan eye missing memiliki mata yang tereduksi menjadi tiga-perempat hingga setengah area normal, tapi bervariasi mulai dari tidak tampak sama sekali hingga meluas seperti wild type. Mutan jenis clot memiliki warna mata merah kecoklatan. Mutan jenis claret memiliki warna mata merah terang, dan dapat dengan mudah dikenali. Mutan jenis sepia memiliki warna coklat pada eclosion, tanpak gelap dan menjadi menghitam seiring pertambahan usia. Pigmentasi ocelli normal (Morgan, et al , 1923)
BAB III METODOLOGI KERJA
3.1
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut.
Tabel 1. Alat & Bahan Alat Mikroskop Botol pembius (etherizer )
Bahan Drosophila melanogaster wild-type Mutan Drosophila melanogaster : white, clot, sepia, claret, eyemissing, dumpy, miniature,
taxi, black, dan ebony Cawan petri dengan kapas di bagian tutup Eter (reretherizer ) Kuas
3.2
Cara Kerja
Drosophila melanogaster mutan dan wild-type yang akan diamati mula mula dibius dengan eter. Pembiusan dilakukan dengan hati-hati agar lalat tidak mati. Setelah pingsan, lalat dipindahkan ke cawan petri, kemudian diamati di bawah mikroskop. Kuas digunakan untuk mengatur posisi lalat. Pengamatan terutama dilakukan pada warna dan bentuk mata, bentuk sayap, dan warna tubuh. Jika ada lalat yang bergerak ketika diamati, lalat tersebut dibius kembali dengan cara menutup cawan petri yang pada tutupnya telah diteteskan eter terlebih dahulu.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN & PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
4.1.1
Foto Drosophila Melanogaster Mutan dan Wild-type
Tabel 2. Perbandingan foto pengamatan dan literatur.
Gambar 2. Drosophila wild-type dan mutan
Gambar 3. Mutan tipe black berdasarkan literatur
tipe black
Sumber: drosophila phenotypes. http://cgslab.com/phenotypes/
Gambar 4. Drosophila mutan tipe curled
Gambar 5. Mutan tipe curled berdasarkan literatur Sumber: drosophila phenotypes. http://cgslab.com/phenotypes/
Gambar 7. Mutan tipe dumpy berdasarkan Gambar 6. Mutan tipe dumpy(kiri) dan
miniature(kanan) dengan wild-type(tengah) sebagai pembanding.
literatur
Gambar 8. Mutan tipe miniature berdasarkan literatur Sumber: drosophila phenotypes. http://cgslab.com/phenotypes/
Gambar 9. Drosophila mutan tipe ebony
Gambar 10. Mutan tipe ebony berdasarkan literatur Sumber: drosophila phenotypes. http://cgslab.com/phenotypes/
Gambar 11. Drosophila mutan tipe taxi Gambar 12. Mutan tipe taxi berdasarkan literatur Sumber: drosophila phenotypes. http://cgslab.com/phenotypes/
Gambar 13. Drosophila mutan tipe white Gambar 14. Mutan tipe white berdasarkan literatur Sumber: drosophila phenotypes. http://cgslab.com/phenotypes/
Gambar 16. Mutan tipe claret berdasarkan literatur Gambar 15. Mutan tipe clot (kiri), claret (atas)
dan sepia(kanan) dengan wild-type(tengah) sebagai pembanding.
Gambar 17. Mutan tipe sepia berdasarkan literatur Sumber: drosophila phenotypes. http://cgslab.com/phenotypes/
4.2 Pembahasan
Jenis mutasi pada Drosophila melanogaster dikategorikan berdasarkan sifat sifat tertentu. Pada percobaan kali ini, mutasi yang diamati terjadi pada warna dan bentuk mata, bentuk sayap, serta warna tubuh. Pada mutan tipe white, pigmen tidak terekspresi, sehingga menyebabkan warna lalat menjadi putih. Mutasi terjadi pada kromosom 1 lokus 1,5. Tidak terekspresinya pigmen menyebabkan mutan white kurang peka terhadap cahaya. Mutan tipe black memiliki tubuh berwarna hitam hingga urat sayap, dan menghitam seiring pertambahan usia akibat mutasi pada kromosom 2 lokus 4,85. Pada masa pupa, mutan black tampak normal, namun pada masa dewasa, tubuhnya menghitam akibat pembentukan tyrosinase. Mutan tipe ebony memiliki tubuh berwarna hitam mengkilap akibat mutasi pada kromosom 3 lokus 70,7. Pada masa larva, mutan ebony dapat dikenali lewat spirakelnya yang lebih gelap. Mutan tipe dumpy memiliki sayap beukuran dua pertiga dari ukuran sayap normal akibat mutasi yang terjadi pada kromosom 2 lokus 13, sehingga terjadi mutasi misssense dan protein yang bertanggung jawab atas perkembangan sayap tidak terekspresikan secara normal. Mutan tipe miniature memiliki ukuran sayap sedikit lebih panjang dari abdomen akibat adanya mutasi pada kromosom 1 lokus 3,6 akibat terhambatnya pertumbuhan sayap pada masa prepupa. Sayap pada mutan jenis taxi membentuk sudut 75 derajat terhadap sumbu tubuh akibat terjadi mutasi pada kromosom 3 lokus 91. Pada mutan tipe curled , sayap membengkok bahkan cenderung melipat ke atas akibat mutasi pada kromosom 3 lokus 50, yang disebabkan suhu tinggi pada hari terakhir masa pupa. Mutan tipe curled tidak dapat terbang. Mutan tipe eye missing memiliki mata berupa titik kecil akibat mutasi pada kromosom 3 lokus 67,9 yang menyebabkan mutasi pada gen pembentuk mata. Mutan eye missing tidak dapat melihat sama sekali. Mutan tipe claret memiliki mata sangat terang, akibat mutasi pada kromosom 3 lokus 100,7 sehingga memiliki tingkat drosopterin yang tinggi. Mutan tipe clot memiliki warna mata coklat terang, akibat mutasi pada kromosom 2 lokus 16,5 , sehingga brown gene mengalami kerusakan yang mempengaruhi sintesis drosopterin. Mutan tipe sepia memiliki mata berwarna coklat padam akibat mutasi pada kromosom 3 lokus 26, sehingga sintesis sepiapterin menjadi berlebihan namun tidak terjadi sintesis drosopterin. Mutan jenis sepia tidak memiliki pigmen merah. (Morgan, et al , 1923)
BAB V KESIMPULAN
1. Mutasi pada Drosophila melanogaster terjadi pada bagian tubuh tertentu, terutama sayap, mata, dan tubuh. Ciri-ciri yang diamati selama percobaan kali ini adalah warna dan bentuk mata, warna tubuh, dan bentuk sayap. Berikut adalah perbandingan ciri fisik lalat mutan dan wild-type hasil pengamatan. Pada mutan tipe black , tubuh dan urat sayap yang berwarna hitam menjadi ciri pembeda terhadap wild-type. Mutan tipe ebony berwarna hitam, namun cenderung lebih mengkilap dibandingkan black . Pada bagian sayap, mutan dumpy memiliki sayap berukuran 2/3 dari ukuran normal, sedangkan pada mutan miniature, sayap cenderung lebih ramping dan berukuran sepanjang abdomen. Pada mutan taxi, sayap membentuk sudut sekitar 75 derajat terhadap sumbu tubuh, sedangkan pada mutan curled , sayap melengkung ke bagian atas. Untuk mutasi pada mata, mutan eye missing memiliki mata berupa titik kecil yang tidak tampak jelas. Berdasarkan perbedaan warna mata, mutan clot memiliki mata berwarna merah kecoklatan, sedangkan pada mutan sepia, mata berwarna coklat padam. Pada mutan claret , mata berwarna merah mencolok jika dibandingkan dengan wild-type.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim 1, An Introduction to Drosophila Melanogaster. http://biology.arizona.edu/sciconn/lessons2/Geiger/intro.htm (Diakses pada tanggal 23 September 2012)
Anonim 2, Drosophila Phenotype. http://cgslab.com/phenotypes/ (Diakses pada tanggal 23 September 2012)
Anonim 3, Drosophila Melanogaster. http://eol.org/pages/733739/details (Diakses pada tanggal 23 September 2012)
Bridges, C. B., Morgan, T. H., 1923. The Third Chromosome Group of Mutant of Drosophila Melanogaster . Washington. D.C. Carnegie Institution of Washington
Campbell, Neil A. 2008. Biology. San Francisco. Pearson Education, Inc.
Demerac, M., Kaufman, B. P. 1996. Drosophila Guide, Inroduction to the Genetics dan Cytology of Drosophila melanogaster. Washington. D.C. Carnegie Institution of Washington
Lindsley, Dan L., Grell, E.H. 1972. Genetics variation of Drosophila melanogaster. Washington. D.C. Carnegie Institution of Washington
Manning, Gerrard. 1999. "The Drosophila Virtual Library" http://ceolas.org/fly/. (Diakses pada tanggal 23 September 2012)
Miller, Conrad. 2000. Drosophila Melanogaster. Animal Diversity Web. http://animaldiversity.ummz.umich.edu/accounts/Drosophila_melanogaster/ (Diakses pada tanggal 23 September 2012)
Patterson, J., W. Stone. 1952. Evolution in the Genus Drosophila. New York: Macmillan Co.. Tompkins, L., Cardosa, M. J., White, F. V., Sanders, T. G. 1978. ”Isolation and analysis od chemosensory behavior mutants in Drosophila melanogaster.” Princeton U niversity. http://www.pnas.org/content/76/2/884.full.pdf (Diakses pada tanggal 23 September 2012)
Warianto, Chaidar. 2011. Mutasi. http://skp.unair.ac.id/repository/Guru-Indonesia/Mutasi_ChaidarWarianto_17.pdf (Diakses pada tanggal 23 September 2012)
