Laporan Genetika Simulasi Persilangan Monohibrid SIMULASI PERSILANGAN MONOHIBRIDA A. TUJUAN : 1. Membuktikan adanya prinsip segregasi secara bebas 2. Membuktikan perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida, yaitu perbandingan genotip genotip 1 : 2 : 1 dan perbandingan fenotip 3 : 1 3. Dapat menggunakan uji Chi-Square (khi-kuadrat) dalam analisis genetika Mendel B. PERMASALAHAN : 1. Bagaimana prinsip segregasi secara bebas pada persilangan monohibrida ? 2. Apakah perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida menghasilkan menghasilkan perbandingan genotip genotip 1 : 2 : 1 dan perbandingan fenotip 3 : 1 ? 3. Bagaimana menggunakan uji Chi – Square (Khi-kuadrat) dalam analisis genetika Mendel ? C. LANDASAN TEORI : 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. Persilangan
monohibrid
yang
menghasilkan
keturunan
dengan
perbandingan 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 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 sifat yang mdah diamati, murah dan memiliki waktu generasi yang singkat. Hasil dari percobaan mendel adalah sebagai berikut :
Persilangan monohibrid Hasil percobaan monohibrid menunjukkan bahwa pada seluruh tanaman F1 hanya ciri (sifat) dari alah 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 f aktor, yang kemudian disebut gen. Faktor tersebut kemudian diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Dalam setiap tanaman terdapat dua faktor (sepasang) untuk masingmasing 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
s eg reg asi . 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. Secara skema, percobaan Mendel dapat dilihat pada Gambar 2.1 sebagai berikut. ♀ Tinggi Pendek ♂ P: x DD dd Gamet D d F1 : Tinggi Dd Menyerbuk sendiri (Dd x Dd) F2 :
D GametG Gamet E D
d
d
DD (tinggi)
Dd (tinggi)
Dd (tinggi)
dd (pendek)
Tinggi (D-) : pendek (dd) = 3 : 1 DD : Dd : dd = 1 : 2 : 1 Gambar 2.1 Diagram persilangan monohibrid untuk sifat tinggi tanaman Individu tinggi dan pendek yang digunakan pada awal persilangan dikatakan sebagai tetua (parental), disingkat P. Hasil persilangannya merupakan keturunan (filial) generasi pertama, disingkat F 1. Persilangan sesama individu F1 menghasilkan keturunan generasi ke dua, disingkat F 2.
Commented [R1]:
Tanaman tinggi pada generasi P dilambangkan dengan DD, sedang tanaman pendek dd.
Sementara itu, tanaman tinggi yang diperoleh pada
generasi F1 dilambangkan dengan Dd. Pada diagram persilangan monohibrid tersebut di atas, nampak bahwa untuk menghasilkan individu Dd pada F 1, maka baik DD maupun dd pada generasi P membentuk gamet (sel kelamin). Individu DD membentuk gamet D, sedang individu dd membentuk gamet d. Dengan demikian, individu Dd pada F1 merupakan hasil penggabungan kedua gamet tersebut. Begitu pula halnya, ketika
sesama
individu
Dd
ini
melakukan
penyerbukan
sendiri
untuk
menghasilkan F2, maka masing-masing akan membentuk gamet terlebih dahulu. Gamet yang dihasilkan oleh individu Dd ada dua macam, yaitu D dan d. Selanjutnya, dari kombinasi gamet-gamet tersebut diperoleh individu-individu generasi F2 dengan nisbah DD : Dd : dd = 1 : 2 : 1.
Jika DD dan dd
dikelompokkan menjadi satu (karena sama-sama melambangkan individu tinggi), maka nisbah tersebut menjadi D- : dd = 3 : 1. 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
o : frekuensi observasi untuk kategori ke-i i e : 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. D. ALAT dan BAHAN : Kancing genetika dua macam warna, masing – masing berjumlah 50 E. METODE KERJA : 1. Mengambil dua warna kancing, masing – masing sebanyak 50, menentukan simbol – simbol gen sifat yang diwakili oleh setiap warna kancing 2. Memindahkan 50 kancing (misal warna merah) menjadi dua bagian, masing – masing terdiri dari 25 buah sebagai gamet jantan dan 25 buah sebagian gamet betina. Demikian pula 50 kancing warna yang lebih (misal kancing putih) dibagi menjadi dua, 25 buah sebagai gamet jantan dan 25 buah sebagian gamet betina. 3. 25 kancing merah dan 25 kancing putih sebagai gamet jantan dimaasukkan dalam satu kantong, demikian pula sisanya 25 kancing merah dan 25 kancing putih sebagai gamet betina dimasukkan dalam kantong yang lain. 4. Mengambil secara acak satu kantong pertama dan 1 kancing dari kantong ke dua pertemukan dan ditabulasi. 5. Melakukan cara yang sama secara terus menerus sampai kancing – kancing yang berfungsi sebagi gen ini habis 6. Menghitung perbandingan yang diperoleh baik perbandingan genotip maupun fenotip 7. Menguji hasil perbandingan yang diperoleh dengan khi-kuadrat F. HASIL Tabel Data Kelas
No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Total
Homozygot Dominan (Mm) 13 11.5 13.5 13 12 12.5 12 13.5 12.5 14.5 12.5 140.5
Heterozygot (Mm) 24 27 23 24 25 25 25.5 23 25 21 25 267.5
Tabel Analisis data kelas
Homozygot Resesif (Mm) 13 11.5 13.5 13 13 12.5 12.5 13.5 12.5 14.5 12.5 142
Perbandingan Genotip
Perbandingan Fenotip
1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1 1 : 2 :1
3:1 3:1 3:1 3:1 3:1 3:1 3:1 3:1 3:1 3:1 3:1
Uji chi square
f 0 - f h
(f 0 - f h)2
140.5 137.5
3
9
Mm
267.5 275
-7.5
56.25
mm
142
4.5
20.25
Genotip
f 0
MM
f h
137.5
X2 = 0.065 0.204 0.147 X2 hitung = 0.416
H0 = percobaan sesuai dengan hukum mendel, tidak ada perbedaan yang signifikan antara f 0 dan f h Ha = perbedaan tidak sesuai hukum mendel X2 tabel > X2 hitung = H 0 diterima X2 tabel < X2 hitung = H 0 ditolak Tabel Data kelompok
Percobaan Homozygot Dominan (Mm) 1 10 2 13 Rata- rata 11.5 Analisis data chi square
Heterozygot Homozygot Perbandingan Perbandingan (Mm) resesif Genotip Fenotip (mm) 30 10 24 13 27 11.5 1 : 2,33 : 1 3.35 : 1
Genotip
f 0
f h
f 0 - f h
(f 0 - f h)2
MM
11.5
12.5
-1
1
Mm
27
25
2
4
mm
11.5
12.5
-1
1
X2 0.08 0.16 0.08 X2 hitung
X 2 tabel = .... ? Db = h-1 = 3-1 = 2 P = 5 % = 0.05 X2 tabel = 5.99 X2 tabel > X2 hitung , h0 diterima.
Fenotip
f 0
f h
f 0 - f h
(f 0 - f h)2
X2
= 0.32
Merah
38.5
37.5
1
1
Putih
11.5
12.5
-1
1
= 0.026 0.08 X2 hitung = 0.106
X 2 tabel = .... ? Db = h-1 = 2-1 = 1 P = 5 % = 0.05 X2 tabel = 3.84 X2 tabel > X2 hitung , h0 diterima. G. PEMBAHASAN Pada praktikum genetika kali ini yaitu Simulasi Persilangan Monohibrid dengan tujuan untuk membuktikan Hukum Mendel 1 tentang persilangan monohybrid. Percobaan persilangan monohibrid adalah perkawinan yang menghasilkan pewarisan satu karakter dengan dua sifat beda. Pada percobaan ini menggunakan kancing yang berwarna merah dan putih yang dimasukkan ke dalam polibag yang berbeda yang kemudian mengambil masing masing 25X dari masing-masing polibag sebanyak 2x. Dilakukan pengulangan sebanyak dua kali agar hasil yang di dapatkan mendekati kebenaran dan dapat diterima sesuai hukum mendel 1. Hasilnya dapat terlihat di tabel hasil pengamatan, dalam Hukum Mendel 1 persilangan monohybrid didapat hasil dengan rasio fenotip 3 : 1. Hal ini dikarenakan gen-gen yang sealel memisah. Setelah melakukan sebuah percobaan pada praktikum simulasi persilangan monohibrida perbandingan genetis
pada
kancing
maka
ada
beberapa
yang
perlu
diberitahukan.
Menggunakan kancing agar lebih mudah dalam memahami persilangan pada suatu mahluk hidup. Fenotipe dan genotipe yang didapatpun sama dengan mahluk hidup yang sesungguhnya. Untuk memudahkan ditentukanlah dominan dan resesif pada kedua kancing tersebut. Hukum Mendel I atau hukum segregasi, alel memisah (segregasi) satu dari yang lain selama pembentukan gamet dan diwariskan secara seimbang kedalam gamet yang sama jumlahnya. Sebagai dasar segregasi atau pasang alel terletak pada lokus yang sama dari kromosom homolog. Kromosom homolog ini memisah secara bebas pada anafase I dari meiosis dan tersebar kedalam gamet-gamet yang berbeda. Hukum Mendel I dikenal sebagai hukum Segregasi. Selama proses meiosis berlangsung, pasangan-pasangan kromosom homolog saling berpisah dan tidak berpasangan lagi. Setiap set kromosom itu terkandung di dalam satu sel gamet. Proses pemisahan gen secara bebas dikenal sebagai segregasi bebas. Hukum Mendel I dikaji dari persilangan monohibrid. (Syamsuri, 2004:101) Berdasarkan percobaan yang dilakukan mengenai hukum Mendel I atau persilangan monohibrid yang diambil secara acak berdasarkan data di atas
sesuai dengan hukum Mendel I. Genotif (MM) ini merupakan hasil interaksi dari dua faktor dominan yang berdiri sendiri-sendiri, sedangkan genotif (mm) merupakan hasil dari interaksi dua faktor resesif. Dan (M) digunakan untuk menandakan warna merah dan (m) untuk menandakan warna putih. Hukum segregasi Mendel mengikuti proses miosis. Individu heterozigot untuk alel Merah(M) dan alel putih (m).Setelah kromosom mengganda, melalui miosis 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 bersegregai 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. Persilangan monohibrid memiliki ciri-ciri antara lain adalah semua individu F1 seragam atau sama, lalu pada waktu individu F1 yang heterozigot membentuk gamet, terjadi pemisahan alel sehingga gamet memiliki salah satu alel saja, kemudian jika dominasi tampak sepenuhnya, maka individu F1 memiliki fenotif seperti induk yang dominan. Selain itu dalam perumpamaan, ketika dominasi nampak sepenuhnya maka perkawinan monohibrid (Mm >< Mm) menghasilkan keturunan yang menghasilkan perbandingan fenotif 3 : 1 (¾ Merah : ¼ Putih), dan menghasilkan perbandingan genotif 1 : 2 : 1 (¼ MM :
2/ 4
Mm : ¼ mm).
H. KESIMPULAN Dari praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Hukum Mendel I (hukum segregasi atau hukum pemisahan alel-alel dari satu gen yang berpasangan) dalam peristiwa pembentukan sel kelamin (gamet), pasangan-pasangan alel memisah secara bebas. Hukum ini berlaku untuk persilangan dengan satu sifat beda (monohibrid). 2. Perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida yaitu perbandingan genotip 1:2:1 dan perbandingan fenotip 3:1 3. Metode Chi-Square adalah cara yang dapat dipakai untuk membandingkan data percobaan yang diperoleh dari persilangan-persilangan dengan hasil yang diharapkan berdasarkan hipotesis secara teoritis. Rumus Chi-Square test (x2) : Keterangan : O
= hasil pengamatan
E
= harapan
LAMPIRAN Ganbar hasil persilangan monohibrida
Gamet Merah
Gamet Merah Muda
Gamet Putih
Jawanan permasalahan : 1. Perbandingan yang diperoleh kelompok genotip adalah 1 : 2,33 : 1 dan perbandingan fenotip adalah 3.35 : 1 2. Hasil dari perbandingan dengan hasil kelompok lain yaitu hampir sama dengan kelompok lain, hasil mendekati perbandingan genotip 1:2:1 dan fenotip 3:1 karena didalam percobaan terbukti kebenaran prinsip segregasi bebas. 3. Hasil yang kelompok peroleh dapat dipercaya kebenarannya, tidak menyimpang dari yang diharapkan. Karena hasil yang diperoleh telah dianalisis menggunakan analisis Chi-square pada hipotesis awal dapat diterima. 4. Diagram persilangan
♀ Merah P: x Putih ♂ MM mm Gamet M m F1 : Merah Mm Menyerbuk sendiri (Mm x Mm)
F2 :
Gamet♂ M Gamet ♀ M
m
m
MM (Merah)
Mm (Merah)
Mm (Merah)
mm (Putih)
Merah (M) : Putih (mm) = 3 : 1 MM : Mm : mm = 1 : 2 : 1 Gambar Diagram persilangan monohibrid untuk sifat tinggi tanaman Kesimpulan yang dapat ditarik yaitu Dari praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : Hukum Mendel I (hukum segregasi atau hukum pemisahan alel-alel dari satu gen yang berpasangan) dalam peristiwa pembentukan sel kelamin (gamet), pasangan-pasangan alel memisah secara bebas. Hukum ini berlaku untuk persilangan dengan satu sifat beda (monohibrid). Perbandingan Mendel pada F2 persilangan monohibrida yaitu perbandingan genotip 1:2:1 dan perbandingan fenotip 3:1 Metode Chi-Square adalah cara yang dapat dipakai untuk membandingkan data percobaan yang diperoleh dari persilangan-persilangan dengan hasil yang diharapkan berdasarkan hipotesis secara teoritis. Rumus Chi-Square test (x2) : Keterangan : O
= hasil pengamatan
E
= harapan
DAFTAR PUSTAKA Campbell, Neil A. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta: Erlangga Elrod, S. dan W illiam Stansfield. 2010. Genetika Edisi Keempat . Jakarta:Erlangga. Sofro, A.S.M. 1994. Keanekaragaman Genetik . Yogyakarta: Andi Offset. Suryo. 2008.Genetika Strata 1. Yogyakarta: Gadjah Mada University Pres. Widianti,Tuti.Aini H,Noor. 2014. PETUNJUK Praktikum Genetika. Semarang: Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Semarang.
