genetika tumbuhan acara 1

I. PENDAHULUAN

A. Latar belakang

Di dalam dunia genetika, mitosis adalah proses yang menghasilkan dua sel anka yang identik. Mitosis mempertahankan pasangan kromosom yang sama melalui pembelahan inti dari sel somatis secara berturut-turut. Proses ini terjadi bersama-sama dengan pembelahan sitoplasma dan bahan-bahan. di luar inti sel (sitokinesis). Proses ini mempunyai peranan penting dalam pertumbuhan dan perkembangan hamper semua organisme.

Mitosis merupakan periode pembelahan sel yang berlangsung pada jaringan titik tumbuh (meristem), seperti pada ujung akar atau pucuk tanaman. Proses mitosis terjadi dalam empat fase, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Fase mitosis tersebut terjadi pada sel tumbuhan maupun hewan. Terdapat perbedaan mendasar antara mitosis pada hewan dan tumbuhan. Pada hewan terbentuk aster dan terbentuknya alur di ekuator pada membran sel pada saat telofase sehingga kedua sel anak menjadi terpisah.

Fase mitosis atau disingkat fase M, diikuti fase interfase yang merupakan 90% jumlah total siklus sel. Selama interfase sintesa DNA untuk menduplikasi kromosom terjadi. Selama interfase dibagi lagi menjadi ke dalam sub fase yaitu sub fase G1, yaitu fase sebelum sintesa DNA terjadi. Huruf G berasal dari kata gap. Jadi G1 berarti gap antara pembelahan sel dan sintesa DNA. Sub fase setelah G1 adalah sub fase S, yaitu ketika sintesa (replikasi) DNA terjadi. Sub fase berikutnya adalah sub fase G2, yaitu periode antara selesainya sintetis DNA ke pembelahan sel. Selama fase gap baik G1 maupun G2 adalah saat aktivitas metabolisme berlangsung.

B. Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui pembelahan sel secara mitosis dan mengetahui fase-fase yang terjadi pada pembelahan mitosis.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Unit terkecil dari makhluk hidup dinamakan sel. Semua benda hidup tersusun dari unit dasar ini, dari struktur uniselular yang sederhana seperti bakteri dan protozoa hingga struktur-struktur kompleks seperti manusia, hewan dan tumbuhan. Di dalam sel terdapat berbagai macam materi kimia yang membentuk suatu organel-organel, inti sel dan lainnya. Di dalam inti sel dari kebanyakan makhluk terdapat kromosom, yaitu benda-benda halus berbentuk batang panjang atau pendek dan berbentuk lurus atau bengkok (Suryo,1986).   

Semua sel somatik dalam suatu organisme multislular berasal dari satu sel, yaitu zigot, melalui proses pembelahan yang disebut mitosis. fungsi mitosis mula-mula membentuk salinan yang sama dari setiap kromosom dan kemudian melalui sel asal (induk), mendistribusikan suatu set kromosom yang identik kepada kedua sel anak (Stanfield, 1991).

Mitosis pada tanaman terjadi selama 30 menit sampai beberapa jam. Ini merupakan bagian dari suatu proses yang berputar dan terus menerus (Crowder, 1984).

Mitosis berlaku pada pembelahan inti sedangkan pembelahan sitoplasma disebut sitokinesis. Pembelahan inti terdapat pada embrio seluruh jaringan. Fase-fase dari pembelahan mitosis ini terdiri dari 4 fase yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase (Yatim,1983).

1. Profase, proses terjadinya fase profase ditandai dengan hilangnya nukleus dan diganti dengan mulai tampaknya pilinan-pilinan kromosom yang terlihat tebal.
2. Metafase, ciriutama fase ini adalah terbentuknya gelendong pembelahan, gelendong pembelahan ini dibentuk oleh mikrotubula. gelendong ini membentuk kutub-kutub pembelahan tempat sentromer mikrotubuls bertumpu.
3. Anafase, pada fase ini kromosom yang mengumpul ditengah sel terpisah dan mengumpul pada masing-masing kutub, sehingga terlihat ada dua kumpulan kromosom.
4. Telofase, adalah fase finishing. Dalam telofase ada dua tahapan yaitu telofase awal dan telofase akhir. Pada telofase awal terlihat mulai ada sekat yang memisahkan antara sel anak. Sedang pada telofase akhir terlihat sel-sel anak sudah benar-benar terpisah.

Faktor – faktor yang mempengaruhi pembelahan sel :

• Penempelan (sel bertumpu) : sel membelah setelah sel bertumpu/menempel.
• Kerapatan sel : sel berhenti membelah setelah seluruh permukaan dilapisi satu lapis sel.
• Faktor pertumbuhan (growth factors) : walau seluruh permukaan telah penuh sel, bila ditambahi sel maka pembelahan sel berlangsung mengakibatkan penumpukan sel.

Fungsi mitosis untuk pertumbuhan, pengganti sel yang rusak, dan reproduksi aseksual. (pai,1987)

Pembelahan sel yang lengkap dibedakan atas dua proses, yaitu pembelahan inti sel (disebut karyokinesis) dan pembelahan sitoplasma (disebut sitokinesis).(suryo,1986)

III. ALAT DAN BAHAN

A. Bahan

1. Akar bawang merah (Allium ascalonicum).
2. 0,002 M Hydroxychinolin.
3. Larutan asam asetat (CH3COOH) 45%.
4. Aseto orcein atau arseto carmin (larutan staining).
5. Larutan HCl.
6. Aquades.

B. Alat

1. Cutter.
2. Pipet.
3. Pinset.
4. Coverglass.
5. Botol maserasi.
6. Korek api.
7. Jarum.
8. Beker glass.
9. Thermometer.
10. Alat tulis.
11. Petridish.
12. Kaca preparat.
13. Tabung reaksi.
14. Kertas penutup (buram).
15. Tissue.
16. Bunsen.
17. Mikroskop.

IV. PROSEDUR KERJA

1. Pilih umbi bawang merah yang bagus dan sehat dan dikecambahkan di air sampai muncul akar.
2. Cuci akar bawang merah dengan air sampai bersih.
3. Potong ujung akar bawang merah sepanjang + 1 cm dan masukkan kedalam larutan 0,002 M Hydroxychinolin, simpan diruang gelap dengan suhu 20 0 C selama + 1 jam.
4. Fiksasi ujung akar bawang merah dilakukan dengan menggunakan larutan 45 % CH3COOH selama + 10 menit.
5. Maserasi bahan dengan menggunakan campuran larutan HCI dan CH3COOH dengan perbandingan 3 : 1 pada suhu 60 0C selama + 3 menit.
6. Ambil 1mm bagian ujung akar bawang merah dan diletakkan diatas gelas preparat.
7. Lakukan pewarnaan dengan aseto orcein atau aseto carmin (larutan staining).
8. Tutup dengan gelas penutup (cover glass) dan hancurkan ujung akar bawang merah dengan cara ditekan.
9. Lewatkan diatas nyala api bunsen.
10. Amati preparat dibawah mikroskop.
1. Cari dan amati fase-fase dalam mitosis pada preparat yang dibuat.
2. Hitunglah fase manakah yang jumlahnya paling banyak.
3. Gambarlah fase-fase yang ada pada preparat yang dibuat.
4. Catat perbesaran yang digunakan.

V. HASIL PENGAMATAN

preparat : Akar bawang merah (Allium ascalonicum).

VI. PEMBAHASAN

•  
• Mitosis merupakan proses pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anakan yang identik. Mitosis mempertahankan pasangan kromosom yang sama melalui pembelahan inti dari sel somatis secara berturut – turut. Proses ini terjadi bersama – sama dengan proses pembelahan sitoplasma dan bahan – bahan di luar inti sel (sitokinesis). Proses ini mempunyai peranan penting dalam pertumbuhan dan perkembangan hampir semua organisme. Kromosom homolog adalah kromosom yang membentuk pasangan dengan struktur, ukuran, bentuk, posisi sentromer dan pola pewarnaan yang sama (Campbell 2002:244)

• Pada praktikum pengamatan mitosis kali ini menggunakan ujung akar bawang merah sebagai bahan yang diamati. Jaringan yang mudah untuk diamati pada mitosis adalah meristem pada titik tumbuh akar bawang. Jumlah sel akar bawang merah yang baru terbentuk adalah 16 kromosom, delapan diantaranya disumbangkan oleh gamet jantan, dan sisa yang delapan lagi adalah dari gamet betina yang menghasilkan telur (Kimball, 1987).

Penggunaan akar bawang merah karena bawang merah memiliki jumlah kromosom yang sedikit yaitu 16 kromosom selain itu, komposisi dinding selnya relatif mudah ditembus oleh larutan fiksatif dan bahan pewarna seperti HCl, asam asetat, aseto orcein.

Dalam praktikum ini digunakan 0,002 M Hydroxychinolin sebagai larutan fiksasi karena HCl mempunyai fungsi menghentikan kegiatan sel akar bawang merah. Sebelum preparat dibuat, kegiatan pembelahan pada akar bawang merah harus dihentikan agar fase – fase mitosis mudah diamati. Penggunaan 45% asam asetat untuk meluruhkan organel – organel dalam sel akar bawang merah. Sedangkan maserasi dilakukan dalam larutan HCl dan CH3COOH (asam asetat ) agar bagian – bagian dari sel menjadi lunak. Suhu yang digunakan 60 0C untuk mengoptimalkan kerja dari asam asetat.

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). Proses pembelahan secara mitosis menghasilkan dua sel anak yang identik dan bertujuan untuk mempertahankan pasangan kromosom yang sama melalui pembelahan inti secara berturut-turut.

Proses mitosis ini terjadi bersama dengan pembelahan sitoplasma dan bahan-bahan diluar inti sel. Pada mitosis setiap induk yang diploid (2n) akan menghasilkan dua buah sel anakan yang masing-masing tetap diploid serta memiliki sifat keturunan yang sama dengan sel induknya.

Pada proses mitosis terdapat lima fase, yaitu:

1. Interfase, adalah periode antara daur-daur pembelahan. Bila sel itu siap untuk memulai mitosis, tiap molekul DNA bereplikasi. Proses replikasi ini menghasilkan suatu kromosom dengan dua benang fungsional identik yang disebut kromatid, keduanya diletakkan pada satu sentromer yang sama. Pada tahap ini kromosom-kromosom berada dalam keadaan yang sangat halus dan tampak hanya sebagai butiran-butiran kromatin dibawah mikroskop cahaya.

Gambar 1.

Interfase

2. Profase, pada tahap ini kromosom menjadi terlihat di bawah mikroskop cahaya, mungkin karena bergulung, memendek dan menebal, dan karena penambahan matriks protein kepada massanya selagi proses berlangsung. Pada profase akhir, kedua kromatid identik atau sister chromatids dapat terlihat. Benang-benang spindel terlihat memanjang dari sentromer.

Gambar 2.

Profase

1. Metafase. Pada waktu kromosom mencapai ekuator gelendong sel berada dalam tahap metafase dari mitosis. Metafase merupakan fase dimana kromosom berkumpul pada bidang ekuator. Pada permulan fase ini benang – benang gelendong mulai jelas dan teratur seperti kumparan. Benang – benang terdiri dari serabut protein halus yang terbuat dari mikrotubulus yang sangat kecil. Benang gelendong ini penting untuk penyebaran kromosom secara teratur. Masing – masing kromosom terletak berbaris pada bidang ekuator. Disini kromosom adalah paling pendek dan paling tebal serta mudah menghitung banyaknya kromosom atau mempelajari morfologinya. Sentromer melekat pada benang gelendong mencapai kutub tanpa melekat pada sentromer. Kemudian sentromer akan membelah dan masing – masing kromatid menjadi kromosom tunggal.

Gambar 3.

Meatafase

3. Anafase adalah fase yang terpendek dari fase-fase mitotik. Pada fase ini tiap kromatid hasil pembelahan memiliki sifat yang sama dan mulai saat ini kromatid–kromatid itu berlaku sebagai kromosom baru serta penyebaran kromosom dan ADN seragam dalam sel. Pada akhir anafase sekat sel mulai terbentuk dekat bidang ekuator.

Gambar 4.

Anafase

1. Telofase merupakan tahap terakhir dari mitosis. Kromosom – kromosom menuju ke kutub masing – masing dan benang-benang gelendong mulai hilang. Selaput inti dan nukleolus terbentuk kembali. Sekat sel terbentuk kembali dan sel membelah menjadi dua sel anak. Terjadi pula sitokinesis; semua benda-benda dalam sitoplasma membelah dan pindah ke dalam sel anak. Telofase merupakan fase pembentukan sel anak. Pada fase ini struktur kromosom istirahat dan proses dianggap selesai.

Gambar 5.

Telofase

Selama fase akhir pembelahan mitosis terjadi proses sitokinesis. Sitokinesis adalah munculnya lekukan membran sel dan lekukan makin dalam yang akhirnya membagi sel tetua menjadi dua sel anak. Sitokinesis terjadi karena dibantu oleh protein aktin dan myosin.

• Pada praktikum pengamatan kromosom pada ujung akar bawang merah kali ini tidak semua fase – fase yang terjadi dalam pembelahan mitosis dapat diamati dengan jelas, praktikan hanya menemukan sel-sel yang berada dalam fase profase, anafase dan telofase. Waktu pengamatan yang kurang tepat mungkin menjadi faktor penyebabnya. Persiapan preparat yang kurang baik juga dapat menyebabkan tidak semua fase pembelahan dapat diamati. Praktikum pengamatan kromosomi, akar bawang merah (Allium ascalonicum) yang dijadikan objek pengamatan adalah dengan rentangan 5 menit sebelum dan sesudah pukul 24.00, karena pada waktu ini sel-sel akar bawang merah sedang aktif membelah (Margono, 1973 dalam www.biology.arizona.edu).

Ketika sebuah sel membelah, kedua sel anakan masing-masing harus memiliki jumlah molekul DNA dan sitoplasma yang dibutuhkan untuk membelah diri. Fungsi utama dari siklus sel adalah menduplikat sejumlah DNA di dalam kromosom dengan tepat, kemudian membelah menjadi dua sel anak yang identik. Proses ini merupakan dua fase utama dari siklus sel. Proses duplikasi DNA terjadi pada fase S (S= sintesis), yang menghabiskan 10-12 jam dan  merupakan separuh waktu siklus sel pada tipe sel mamalia. Setelah fase S, terjadi pemisahan kromosom dan pembelahan sel pada fase M (M=Mitotik), yang membutuhkan waktu lebih sedikit ( kurang dari satu jam pada sel mamalia). Mitosis terjadi pada fase M yang dimulai dengan kromosom yang mengalami berkondensasi (Alberts, 2002)

Kebanyakan sel membutuhkan waktu lebih lama untuk tumbuh dan menggandakan massa protein dan organel-organelnya daripada untuk mereplikasi DNA dan mengalami pembelahan. fase G adalah fase yang didalamnya terjadi proses-proses diatas. Fase G dibagi menjadi dua, yaitu fase G1 yang terjadi diantara fase M dan fase S dan fase G2 yang terjadi diantara fase S dan mitosis. Jadi, eukariotik mengalami siklus sel yang dibagi menjadi empat fase, yaitu G1, S, G2 dan M (gambar 1). Gabungan dari fase G1, S dan G2 merupakan interfase. Pada sel manusia interfase terjadi sekitar 23 jam dari siklus sel (24 jam), dan satu jamnya adalah mitosis. (Alberts,2002).

Setelah diamati ternyata ada perbedaan antara hasil pengamatan sendiri dengan hasil yang ditemukan diinternet yaitu : Pada tahap profase gambar diinternet menunjukan adanya benang-benang spindel sedangkan hasil pengamatan tidak terdapat benang spindel. Hal ini karena perbesaran yang digunakan mungkin kurang, sedangkan benag spindel sangat halus sehingga tidak terlihat.Pada tahap anafase kromosom terlihat melekat dibidang ekuator dan menempel satu dengan yang lainnya, tetapi pada hasil pengamatan tidak terlihat menempel.Hal ini karena pada pengamatan kurang teliti sehingga tidak terlihat menempel.

VII. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Pembelahan mitosis dapat diamati dengan terlihatnya tahap profase, metafase, anafase dan telofase.
2. Pembelahan secara mitosis banyak terjadi pada jaringan meristematik.
3. Pada pembelahan mitosis terdapat 4 fase yaitu: profase, metafase, anafase, telofase. Dan satu fase istirahat yaitu interfase.
4. Proses pembelahan secara mitosis menghasilkan dua sel anakan dan identik dengan induknya.
5. Kromosom homolog adalah kromosom yang membentuk pasangan dengan struktur, ukuran, bentuk, posisi sentromer dan pola pewarnaan yang sama.

B. Saran

Sudah cukup baik dalam pelaksanaan hanya untuk selanjutnya, diusahakan agar preparat menunjukkan semua fase pembelahan mitosis.

•  

DAFTAR PUSTAKA

Alberts, B. dkk. 2002. Glossary. 95 hlm.  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.glossary.4754#5215,29 mei 2009, jam 16.35 wib.

Biocell. 2007. The Cell Cycle and Mitosis Tutorial. Diakses dari     www.biology.arizona.edu pada tanggal 29 mei 2009,jam 16.45 wib.

Crowder, L. V. 1986. Genetika Tumbuhan. Gadjah Mada University     Press:Yogyakarta.

Kimball, J. W. 1992. Biologi Jilid 1. Penerbit Erlangga:Jakarta.

Pai, C. Anna. 1987. Dasar-dasar Genetika. Jakarta : Erlangga

Suryo. 1984. Genetika. Gadjah Mada University Press:Yogyakarta.

Standfield, W. D.1991.Genetika: Teori dan Soal-Soal.Erlangga:Jakarta

Sticberger, Monroe. W. 1985. Genetics. Macmillan Publishing Company: New     York.

Yatim, W. 1991. Genetika. Tarsito. Bandung