gentum frekuensi alele dll

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

            Dalam mempelajari ilmu genetika kita tertarik pada nisbah fenoitpe dan genotipe dari keturunan yang dihasilkan dari keturunan tertentu. Hal ini meliputi persilangan antaara dua tetua murni untuk mendapatkan F₁ heterosigot. F₁ heterosigot kemudian dibuahi sendiri atau saling disilangkan (intercross) dengan F₁ yang lain untuk mendapatkan keturunan F₂ atau F₁ disilang balik dengan tetua homosigot resesif dalam suatu uji silang (testcross). Analisis nisbah F₁, F₂ danuji silang dapat digunakan untuk menetukan dominasi, jumlah gen yang mengatur suatu sifat, jarak peta dan urutan letak gen.

            Analisis genetik penting bagi pemulia tanaman dalam pengembangan varietas baru. Suatu varietas tanaman baru yang dikembangkan merupakan modifikasi dari suatu populasi. Pemulia tanaman tertarik untuk mengarahkan evolusi dari suatu populasi dengan tujuan memperbaiki sifat dari tanaman tersebut. Yang menarik bagi pemulia tanaman yaitu frekuensi gen yang mengatur ketahanan penyakit dalam populasi itu. Pengertian tentang susunan genetik populasi dan kekuatan yang mengubah frekuensi gen berguna dalam mempertahankan konsentrasi gen yang diinginkan.

B. Tujuan

            Praktikum ini bertujuan untuk menghitung frekuensi alele dan frekuensi genotipe; membuktikan hukum Hardy-Weinberg, serta mengukur sifat-sifat kualitatif dan kuantitatif.

II. TINJAUAN PUSTAKA

            Suatu populasi terdiri atas individu-individu sejenis yang saling berinteraksi. Dalam suatu poulasi menurut hukum Hardy-Weinberg adalah tetap. Menurut hukum Hardy-Weinberg jika individu-individu dalam populasi melakukan atau mengadakan persilangan secara acak dan beberapa asumsi terpenuhi, maka frekuensi alel dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan yang stabil, yaitu tidak berubah dari generasi ke generasi berikutnya. Tiap gamet yang terbentuk akan sebanding dengan frekuensi masing-masing alelnya dan frekuensi tiap tipe zigot akan sama dengan hasil kali dari frekuensi gamet-gametnya, (Stanfield, 1991).

            Beberapa asumsi yang mendasari perolehan kesimbangan genetik seperti diekspresikan dalam persamaan Hardy-Weinberg adalah:

1.      Populasi itu tidak terbatas besarnya dan melakukan secara acak (panmiktis).

2.      Tidak terdapat seleksi, yaitu setiap genotype yang dipersoalkan dapat bertahan hidup sama seperti yang lain (tidak ada kematian diferensial).

3.      Populasi itu tertutup yaitu tidak terjadi perpindahan (migrasi).

4.      Tidak ada mutasi dari satu alelik kepada yang lain. Mutasi diperbolehkan jika laju mutasi maju dan kembali adalah sama atau ekuivalen.

5.      Terjadi meiosis normal, sehingga hanya peluang yang menjadi faktor operatif dalam gametogenesis.

            Jika dalam suatu populasi terjadi perubahan dalam keseimbangan populasi tersebut maka akan terjadi pelanggaran batasan hukum Hardy-Weinberg akan menyebabkan poulasi tersebut bergerak menjauhi frekuensi keseimbangan gametik dan zigotik, (Stanfield, 1991).

             Frekuensi merupakan perbandingan antara banyaknya individu dalam suatu kelas dengan jumlah seluruh individu. Setiap individu memiliki sifat-sifat kualitatif dan kuantitatif. Timbulnya berbagai variasi dalam sifat keturunan tertentu merupakan pengaruh dari gen-gen ganda (multiple gen atau poligen). Poligen merupakan salah satu dari seri gen ganda yang  menentukan pewarisan secara kuantitatif, (Suryo, 1984).

III. BAHAN DAN ALAT

A. Bahan:

1.      Kertas lembar pengamatan.

2.      2 kantong plastik yang berisi biji kedelai.

3.      1 kantong plastik yang berisi kancing berwarna merah muda, merah dan putih.

4.      1 kantong plastik kacang tanah yang sudah dikelupas kulitnya.

B. Alat:

1.      Neraca atau timbangan elektrik (mikro)

2.      Kalkulator

3.      Lembar pengamatan

4.      Kantong plastik

5.      Alat tulis

     

IV. PROSEDUR KERJA

1.      Dimisalkan suatu populasi yang sudah dalam keadaan setimbang, tersusun dari individu-individu dengan warna merah (GG), putih (gg), dan merah muda (Gg).

a.       Individu sebanyak 200 buah diambil secara acak

b.      Warna individu yang terpilih dicatat

c.       Frekuensi genotip dan frekuensi alele G dan alele g dihitung.

2.      Kantong plastik sebanyak 2 buah dengan ukuran yang sama disiapkan

a.       Setiap kantong diisi dengan 2 macam warna kancing baju dengan perbandingan seperti hasil perhitungan point 1. Kedua kantong isinya sama banyak.

b.      Secara acak kancing dari setiap kantong diambil dan warna keduanya dicatat.

c.       Pengambilan diulang sebanyak 100 kali.

d.      Frekuensi genotip dan ferkuensi alele dihitung.

e.       Data dimasukkan dalam tabel yang tersedia.

f.       Dianalisa dengan uji x².

3.      Pengambilan 100 kali  biji kedelai

a.       Secara acak biji kedelai diambil dari dalam kantong plastik dan catat warnanya (genotip HH, HP, PP).

b.      Pengambilan dilakukan sebanyak 100 kali.

c.       Hitung frekuensi gehotipe dan alel H serta alel P.

d.      Dianalisa dengan uji x².

4.      Pengamatan karakter kuantitatif dan kualitatif menggunakan kacang tanah:

a.       Secara acak individu dari populasi kacang tanah yang tersedia diambil dan ditimbang.

b.      Pekerjaan tersebut diulang sebanyak 200 kali.

c.       Bobotnya diamati dan dibuat grafiknya.

V. HASIL PENGAMATAN

Pengambilan kancing (Chi-square), X table 5,99 Perbandingan 1:2:1

	P	MJ	M	å
Observasi (O) Harapan (E) (O – E)2	52 50 2 0,08	98 100 -2 0,04	50 50 0 0	200 200 0 0, 12
X2	0,08+0,04+0=0,12

p² =             ∑P                 =   52   =  0,26x100% = 26%

        Banyak pengamatan       200

p = 0,509

2pq =              ∑MJ             =  98  =  0,49x100% = 49%

         Banyak pengamatan      200

q² =             ∑M                 =   50   =  0,25x100% = 25%

        Banyak pengamatan       200

q = 0,5

p²+2pq+q² = 1

0,26+0,49+0,25 = 1

Frekuensi alele:

q = 1-p

   = 1-0,509

   = 0,491

 p² : 2pq : q²

= 26% :49% :25%

= 1,04 : 1,96 : 1

= 1 : 2 : 1

Kesimpulan: Hasil pengamatan sesuai dengan asumsi Hardy-Weinberg

Kesimpulan X²: X² tabel= 5,99

                           X² hitung= 0,12

                         X² hitung < X² tabel

                         Hipotesis diterima karena X² hitung lebih kecil.

Pengambilan kacang kedelai (Chi-square) X tabel= 5,99

	HH	HP	PP	å
Observasi (O) Harapan (E) (O – E)2	19 25 -6 1,44	53 50 3 0,18	28 25 3 0,36	100 100 0 1,98
X2	1,44+0,18+0,36=1,98

p² =             ∑P                 =   19   =  0,19x100% = 19%

        Banyak pengamatan       200

p = 0,435

2pq =              ∑HP             =  53  =  0,53x100% = 53%

         Banyak pengamatan      200

q² =             ∑H                =   28   =  0,28x100% = 28%

        Banyak pengamatan       200

q = 1-p

   = 1-0,435

   = 0,565

p²+pq+q²= 1

0,19+0,53+0,28= 1

p²:pq:q²= 1

19%:53%:28%

1:2,8:1,5

1:3:2

Pengambilan kacang tanah

x	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
å	9	75	98	16	2

VI. PEMBAHASAN

            Populasi Mendel dapat dipandang sebagai suatu kelompok organisme yang bereproduksi secara seksual dengan derajat hubungan keluarga yang relatif dekat yang berada di dalam batas-batas geografis dimana terjadi antar-perkawinan (interbreeding). Jika semua gamet yang dihasilkan oleh suatu populasi Mendel ditetapkan sebagai campuran hipotesis unit-unit genetik yang akan menimbulkan generasi berikutnya, kita mempunyai konsep suatu kelompok gen (gen pool).

            Jika kita memperhatikan sepasang alel (A dan a), kita akan menemukan bahwa persentase gamet-gamet pada pusat gen yang mengandung A atau a akan bergantung pada frekuensi-frekuensi genotipe dari generasi parental yang gamet-gametnya membentuk pusat gen ini. Misalnya, jika sebagian besar populasi itu bergenotipe resesif aa, maka frekuensi alele resesif dalam pusat gen itu akan relatif tinggi, dan persentase gamet-gamet yang mengandung alele dominan A secara bersesuaian akan rendah. Perkawinan antar anggota dalam suatu populasi yang terjadi secara acak maka frekuensi zigotik yang diharapkan pada generasi berikutnya dapat diramalkan dari pengetahuan tentang frekuensi gen (alelik) dalam pusat gen dari populasi parental,  (Stanfield, 1991).

            Bahwa p + q = 1, yaitu persentase gamet-gamet A dan a harus menjadi 100% umtuk memperhitumgkan semua gamet dalam pusat gen. Frekuensi-frekuensi genotipe (zigotik) yang diharapkan pada generasi berikutnya dapat diringkas seperti berikut:

(p + q)² = p² + 2pq + q² = 1,0

    AA     Aa    aa

Jadi p² adalah fraksi generasi berikutnya yang diharapkan menjadi homozigot dominan (AA), 2pq adalah fraksi yang diharapkan heterozigot (Aa), dan q² adalah fraksi yang diharapkan resesif (aa). Semua fraksi genotipe ini harus menjadi satu unit untuk memperhitungkan semua genotipe dalam populasi keturunan.

            Rumus ini, yang mengekspresikan harapan-harapan genotipe dari keturunan yang berkenaan dengan frekuensi-frekuensi gametik (alelik) dari pusat gen parental, disebut hukum Hardy-Weinberg, (Stanfield, 1991).

            No 2: Apabila perkawinan terjadi secara rambang dan apabila beberapa asumsi terpenuhi maka frekuensi alele dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan yang stabil, yaitu tidak berubah dari satu generasi ke generasi berikutnya. Tipe gamet yang berbeda (gamet dengan alele berbeda) akan terbentuk sebanding dengan frekuensi masing-masing alelenya dan frekuensi tiap tipe zigot akan sama dengan hasil kali dari frekuensi gamet-gametnya.

            Asumsi untuk keseimbangan Hardy-Weinberg:

1.      Perkawinan secara rambang. Dalam perkawinan rambang fenotipe individu tidak mempengaruhi pilihan pasangannya. Perkawinan rambang lebih banyak terjadi diantara tanaman diantara manusia dan hewan.

2.      Tidak ada seleksi. Semua gamet mempunyai kesempatan sama untuk membentuk zigot dan semua zigot mempunyai viabilitas (daya hidup) dan fertilitas sama.

3.      Tidak ada migrasi, yaitu tidak ada introduksi alele dari populasi lain.

4.      Tidak ada mutasi. Mutasi adalah proses yang lambat dan perubahan frekuensi alele biasanya minimal.

5.      Tidak ada penghanyutan genetik rambang (random genetic drift). Penghanyutan terjadi dalam populasi kecil karena contoh alele yang kecil bila dibandingkan suatu populasi besar.

6.      Meiosis normal sehingga hanya faktor kebetulan yang berlaku dalam gametogenesis.

           

            No 3 :  Sifat kualitatif merupakan sifat-sifat yang mudah digolongkan kedalam kategori fenotipe yang jelas. Fenotipe-fenotipe yang jelas ini berada dibawah kendali genetik dari hanya satu atau beberapa gen dengan sedikit atau tanpa modifikasi-modifikasi lingkungan yang mengaburkan pengaruh-pengaruh gennya. Pigmentasi normal atau albino, penggunaan tangan kanan atau kiri, dan rambut lurus (normal) atau keriting merupakan salah satu contoh dari sifat kualitatif.

         Banyak sifat tanaman dan hewan lebih memperlihatkan perbedaan tingkatan fenotipe kontinu daripada perbedaan tingkatan fenotipe yang jelas dan tegas seperti yang dijumpai dalam segregasi sifat Mendel. Sifat-sifat ekonomis penting seperti hasil tanaman, produksi telur dan susu, pertambahan berat badan, tinggi tanaman, ketahanan terhadap penyakit dan lain-lain, menunjukan pola yang seolah-olah tercampur dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sifat-sifat ini sering disebut sifat-sifat kuantitatif yang dibedakan dari sifat kualitatif yang kategorinya berbeda jelas, (Crowder, 1986).

         Hasil pengamatan menunjukkan  pada pengambilan 200 kali kancing memberikan hasil X² _{hitung (0,12)} > X² _{tabel (5,99)} hal ini menunjukkan hipotesis diterima dan keseimbangan Hardy-Weinberg juga terpenuhi dengan  perbandingan yang menunjukkan 1:2:1. Hal tersebut berbeda dengan pengambilan 100 kali kacang kedelai. Hipotesis diterima dengan hasil X² _{hitung (1,98)} > X² _{tabel (5,99)} , sedangkan kesimbangan Hardy-Weinberg tidak terpenuhi karena perbandingan menunjukkan 1:3:2. Banyak faktor yang mempengaruhi ketidaksesuaian hasil pengamatan dengan perhitungan dasar mungkin kesalahan praktikan dalam membaca dan mencatat warna kedelai. Ataupun tidak terjadinya homogenitas (perkawinan acak) dalam populasi hal ini ditunjukkan dengan biji kedelai yang tidak homogen sehingga warna yang sama masih mengumpul pada suatu tempat. Pada pengamatan karakter kuantitatif dan kualitatif  yang menggunakan kacang tanah tidak menunjukkan grafik distribusi normal seperti yang diharapkan:

Grafik Hubungan Berat Kacang Tanah dengan Frekuensi

        

         No 4 : Penelitian suatu sifat kuantitatif dalam suatu populasi besar biasanya membuktikan bahwa sedikit sekali individu yang mempunyai fenotipe-fenotipe ekstrem dan yang secara progresif lebih banyak individu ditemukan lebih mendekati nilai rata-rata bagi populasi itu. Tipe distribusi simetris ini khas berbentuk lonceng dan disebut suatu distribusi normal. Ini mendekati distribusi (p + q)ⁿ apabila pangkat dari binomial itu sangat besar dan p dan q keduanya 1/n atau lebih besar.     

Suatu Distribusi Normal

      Dalam praktikum ini praktikan menemukan keadaan di mana perbandingan genotipe yang dihasilkan dari persilangan monohibrid tidak sama dengan perbandingan pada saat kondisi ekuilibrium yaitu 1 : 2 : 1. Jika diuji dengan menggunakan metode chi square (x²) akan didapatkan hasil dengan X² tabel lebih besar dari X² hitung yang menyebabkan hipotesis diterima. Tidak samanya perbandingan genotipe yang dihasilkan dari persilangan monohibrid ini dikarenakan adanya suatu keadaan di mana hukum Hardy-Weinberg tidak dapat diterapkan yaitu pada saat terjadi mutasi, penyimpangan genetik (Genetic Drift), migrasi gen, Perkawinan tak acak, Reproduksi Diferensial, (Kimball, 1994).

VII. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1.      Faktor-faktor lingkungan, seperti seleksi, mempunyai kecenderungan untuk merubah frekuensi gen dan dengan demikian akan menyebabkan perubahan dalam populasi.

2.      Dari hasil praktikum dengan penghitungan terhadap persilangan kedelai putih dan kedelai hitam didapatkan perbandingan 1:3:2.

3.      Dari hasil praktikum dengan penghitungan terhadap pengambilan kancing didapatkan pernadingan genotipe 1:2:1.

4.      Pada percobaan terhadap sifat kuantitatif (kacng tanah) didapatkan 0,4 sebagai berat yang paling dominan dari 200 buah kacang tanah.

5.      Hukum Keseimbangan Hardy-Weinberg tidak dapat diterapkan pada saat terjadi mutasi, penyimpangan genetik (Genetic Drift), migrasi gen, Perkawinan tak acak, Reproduksi Diferensial.

B. Saran

         Praktikum kali ini sudah berjalan cukup baik, hanya alat dan bahan praktikum perlu ditambah lagi terutamatimbangan analitik agar praktikum dapat berjalan lancar.

DAFTAR PUSTAKA

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

Kimball, John W. 1994. Biologi Edisi Kelima. Erlangga: Jakarta.

Stanfield, W. D. 1991. Genetika Edisi Kedua. Erlangga:Jakarta.

Suryo. 1983 Genetika. Gadjah Mada University Press:Yogyakarta.

Yatim, Wildan. 1983. Genetika. Tarsito: Bandung.