0

PRAKTIKUM GENETIKA METODA DAN LEMBAR KERJA

Oleh : Prof. Dr. Ir. Estri Laras Arumingtyas, MSc.St

Prof. Fatchiyah, MKes., PhD Prof. Muhaimin Rifai, PhD.

Dr. Sri Widyarti, MS. Nia Kurniawan, MSi., PhD.

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA

DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG 2018

1

Daftar Isi Latihan I .............................................................................................................................. 2

Penentuan Jenis Kelamin .................................................................................................... 2

Tujuan ............................................................................................................................. 2

Bahan-bahan dan peralatan ............................................................................................. 2

Cara Kerja ....................................................................................................................... 2

Latihan II ............................................................................................................................. 4

Rangkai Kelamin ................................................................................................................ 4

Tujuan ............................................................................................................................. 4 Bahan-bahan dan peralatan ............................................................................................. 4

Cara Kerja ....................................................................................................................... 4

Latihan III ........................................................................................................................... 6

Peranan Gen yang Dipengaruhi Seks .................................................................................. 6

Tujuan ............................................................................................................................. 6

Bahan-bahan dan peralatan ............................................................................................. 6

Cara kerja ........................................................................................................................ 6

Latihan IV ........................................................................................................................... 8

Analisis Kromosom Tumbuhan .......................................................................................... 8

Tujuan ............................................................................................................................. 8

Bahan-bahan dan Peralatan ............................................................................................. 8

Cara Kerja ....................................................................................................................... 8

Latihan V .......................................................................................................................... 10

Analisis Kromosom Manusia ............................................................................................ 10

Tujuan ........................................................................................................................... 10

Bahan-bahan dan peralatan : ......................................................................................... 10

Latihan VI ......................................................................................................................... 12

Alel Ganda ........................................................................................................................ 12

Tujuan ........................................................................................................................... 12

Bahan-bahan dan peralatan ........................................................................................... 12

Cara Kerja : ................................................................................................................... 12

Latihan VII ........................................................................................................................ 16

Genetic Analysis of Flower Colour in Snapdragon .......................................................... 16

Introduction ................................................................................................................... 16

Genotype ....................................................................................................................... 17

Flower colour ................................................................................................................ 17

Test crosses ................................................................................................................... 18

2

Latihan I Penentuan Jenis Kelamin

Tujuan

1. Menetapkan jenis kelamin 2. Mengidentifikasi barr body dan drumstick dengan uji seks kromatin

Bahan-bahan dan peralatan

1. Sel epithel mukosa mulut dan sel darah perifer praktikan 2. Tusuk gigi dan gelas obyek 3. Dissposible lancet dan kapas 4. Alkohol 70 % 5. Pewarna crecyl violet (100 ml crecyl violet dilarutkan dalam methanol, kemudian

ditambahkan aquades sampai 100 ml) 6. larutan fiksatif (methanol 95 %) 7. Pewarna Giemsa dalam buffer fosfat pH 6.8 (v/v = 1:1) 8. Air mengalir 9. Mikroskop dan staining jar

Cara Kerja

a. Barr body dari sel epithel mukosa mulut 1. Ambil lapisan mukosa mulut dengan tusuk gigi, kemudian oleskan pada gelas

obyek, lalu dikering-anginkan. 2. Kemudian preparat dicelupkan ke dalam staining jar berisi larutan fiksatif

(methanol absolut) selama 5 menit, kering-anginkan. 3. Teteskan pewarna crecyl violet, biarakan selama 3-5 menit, kemudian cuci

dengan air mengalir, lalu dikering-anginkan. 4. Amati preparat menggunakan mikroskop. 5. Gambarkan sel-sel endothel dengan barr body. 6. Bandingkan antara preparat dari praktikan laki-laki dan perempuan. 7. Hitung barr body, 100 sel diulang 3 kali. Pada wanita minimal dijumpai bar body

11 sel per 100 sel yang diamati, sedang pada laki-laki kurang dari 10 sel barr body per 100 sel yang diamati.

b. Drumstick dari leukosit darah perifer 1. Ambil darah dari vena perifer dengan disposable lancet, sebelum diambil oleskan

alcohol 70 % pada kulit yang akan diambil darahnya. 2. Teteskan darah ke gelas obyek dan ratakan hingga tipis dengan gelas obyek lain.

Kering-anginkan. 3. Kemudian preparat dicelupkan ke dalam staining jar berisi larutan fiksatif

(methanol absolut) selama 5 menit, kering-anginkan. 4. Teteskan pewarna Giemsa dalam buffer fosfat pH6.8, biarkan selama 15-30

menit, cuci preparat dengan air mengalir dan kering-anginkan.

3

5. Amati menggunakan mikroskop dan gambarkan sel yang mengandung inti dengan bentuk drumstick.

Laporan sementara Latihan I (sah hanya bila ada tanda tangan asisten) a. Barr body dari sel epithel mukosa mulut 1. Gambar Barr body (♀ dan ♂) 2. Jumlah Barr body per 100 sel epithel b. Drumstick dari leukosit darah perifer c. 1. Gambar drumstick (♀ dan ♂)

4

Latihan II Rangkai Kelamin

Tujuan

1. Mempelajari rangkai kelamin dengan uji butawarna 2. Mempelajari cara pengujian butawarna secara individu

Bahan-bahan dan peralatan

1. Buku standar internasional untuk uji butawarna

Cara Kerja

1. Setiap praktikan akan diuji secara bergantian oleh asisten dengan menggunakan buku uji standar internasional

2. Baik praktikan maupun asisten mencatat hasil uji, terutama yang tidak bisa atau keliru diterjemahkan oleh praktikan untuk dicocokkan dengan buku uji standar

3. Sebutkan berapa persentase kesalahan pembacaan 4. Prediksikan genotip orangtua setiap praktikan 5. Bahas secara individu dan populasi kelas dalam laporan

5

Laporan sementara Latihan II (sah hanya bila ada tanda tangan asisten) 1. Prosentase kesalahan : pada gambar nomor: 2. Genotip praktikan : 3. Kemungkinan genotip parental dari praktikan : 4. Populasi kelas : (tanpa ditentukan jenis kelamin)

No. Homozigot dominan Heterozigot Homozigot resesif

5. Isilah tabel berikut dengan benar berdasarkan populasi kelas

Individu Homozigot dominan Heterozigot Homozigot resesif Perempuan Laki-laki

Uji frekuensi genotip : Uji frekuensi fenotip :

6

Latihan III Peranan Gen yang Dipengaruhi Seks

Tujuan

1. Mempelajari peranan gen yang dipengaruhi seks 2. Menentukan genotip dirinya sendiri berdasarkan ukuran jari telunjuk dan kepala

botak

Bahan-bahan dan peralatan

1. Jari-jari tangan praktikan 2. Silsilah keluarga praktikan 3. Kertas, penggaris dan pensil

Cara kerja

1. Gambarlah dua garis lurus horisontal dengan jelas pada halaman laporan sementara saudara

2. Letakkan ujung jari tengah saudara tepat di garis yang atas 3. Gambarkan posisi jari telunjuk dan jari tengah saudara 4. Tentukan genotip saudara dan bagaimana populasi kelas secara keseluruhan 5. Hitung frekuensi gen untuk populasi kelas, gen apa yang mendominasi populasi

kelas 6. Untuk kepala botak, tuliskan secara jujur dari silsilah keluarga saudara adakah

yang berkepala botak, sehingga saudara bisa memprediksi kebotakana yang akan terjadi kemudian.

7. Dan tuliskan genotip silsilah dari keluarga saudara, bahas dalam laporan saudara.

7

Laporan sementara latihan III (sah hanya bila ada tanda tangan asisten) a. Untuk panjang jari telunjuk 1. Gambar jari tangan praktikan

2. Genotip praktikan

3. Genotip populasi kelas

No. Laki-laki Perempuan

TT/Tt tt TT Tt/tt

4. Hitung frekuensi gen pada populasi kelas b. Kepala Botak 1. Genotip praktikan 2. Genotip silsilah keluarga

8

Latihan IV Analisis Kromosom Tumbuhan

Tujuan

1. Menganalisis kromosom tumbuhan dengan metoda squash 2. Mengamati kromosom akar Allium cepa

Bahan-bahan dan Peralatan

1. Alkohol 70 % 2. HCl 1N 3. Acetocarmine 4. Larutan Carnoy (Ethanol absolute : As. Asetat glacial 3:1) 5. Gelas obyek dan gelas penutup 6. Mikroskop 7. Cawan petri 8. Pipet tetes 9. Akar Allium cepa

Cara Kerja

1. Semaikan bawang merah selama 2-3 hari di air, sehingga diperoleh akar Allium cepa.

2. Potong akar bawang , masukkan ke dalam botol flakon yang berisi larutan Carnoy , inkubasi 24 jam (dimulai pukul 9.00, 10.00, dan 11.00 pagi)

3. Buang larutan Carnoy , dan ganti dengan alkohol:HCl 1N (1:1), inkubasi 15 menit.

4. Buang larutan sebelumnya, ganti dengan alkohol 70 % inkubasi jaringan pada oven 60 oC selama 15 menit

5. Kemudian ganti larutan dengan pewarna acetocarmine, inkubasi sampai ujung akar berubah warna menjadi merah

6. Ambil akar, letakkan pada gelas obyek, potong ujung akar kira-kira 1-2 mm. 7. Kemudian tutup ujung akar tsb dengan gelas penutup, pencet hati-hati sehingga

jaringan terlihat menipis dan menyebar. 8. Amati bentuk, struktur dan jumlah kromosom setiap sel.

9

Laporan sementara latihan IV (sah hanya bila ada tanda tangan asisten)

1. Apakah ada perbedaan antara akar yang difiksasi pukul 9.00, 10.00 dan 11.00 dalam hal kejelasan preparat?

2. Bagaimana saudara membedakan bentuk kromosom berdasarkan letak sentromer?

3. Ada berapa macam bentuk kromosom yang dapat saudara amati? Tipe Metasentris Submetasentris Akrosentris Telosentris Jumlah

4. Berapa jumlah kromosom dalam setiap selnya?

5. Gambarkan kromosom dalam preparat yang saudara amati.

6. Fase mitosis apa saja yang dapat saudara kenali dalam preparat saudara?

10

Latihan V Analisis Kromosom Manusia

Tujuan

1. Menganalisis kromosom manusia 2. Menyusun kariotipe kromosm

Bahan-bahan dan peralatan :

1. Kertas berisikan gambar kromosom dalam keadaan teracak 2. Gunting 3. Lem 4. Kertas A4 putih 5. Penggaris

Tabel 1. Pengelompokan kayotipe kromosom manusia

No. Kelompok Urutan nomor, bentuk kromosom 1. A 1 & 3 besar dan metasentris; 2 besar dan submetasentris 2. B 4 & 5 sedang dan submetasentris 3. C 6 s/d 12 sedang & lebih kecil dari B, merata ukurannya,

submetasentris; dan kromosom X 4. D 13, 14, 15 kecil dan akrosentris 5. E 16, kecil dan metasentris; 17 & 18 kecil dan

submetasentris 6. F 19, 20 kecil dan metasentris 7. G 21,22 kecil dan akrosentris; dan kromosom Y

11

Laporan sementara latihan V (sah hanya bila ada tanda tangan asisten) 1. Gambar kromosom yang diperoleh (lampirkan hasil karyotiping) 2. Jumlah autosom 3. Abnormalitas bentuk dan struktur yang teramati, beri penjelasan singkat.

12

Latihan VI Alel Ganda

Tujuan

1. Mempelajari beberapa sifat keturunan pada manusia yang ditentukan oleh pengaruh alel ganda

2. Menganalisis frekuensi gen pada suatu populasi 3. Mempelajari pengertian tentang antigen, antibodi dan reaksi aglutinasi

Bahan-bahan dan peralatan

1. Jari tangan dan darah praktikan 2. Obyek gelas dan pengaduk 3. Lancet dan kaca pembesar 4. Serum anti-A, anti-B, dan anti-Rh 5. Alkohol 70 %

Cara Kerja :

a. Gen beralel ganda pada rambut jari tangan 1. Amati jari-jari tangan saudara dengan kaca pembesar 2. Tentukan dengan seksama apakah dijumpai rambut di antara segmen digitalis

bagian tengah jari saudara 3. Tentukan genotip saudara 4. Hitung frekuensi genotip populasi kelas, apakah tampak adanya ciri populasi

etnik, coba bedakan antara berbagai variasi etnik dalam populasi kelas. b. Gen beralel ganda golongan darah sistem ABO dan Rh 1. Siapkan gelas obyek yang bersih dan buatlah tiga lingkaran dan beri tanda A, B

dan R 2. Pengambilan darah dari jari tangan yang tidak digunakan untuk menulis/bekerja :

- Ayunkan dengan keras tangan saudara beberapa kali - Bersihkan jari tangan saudara dengan kapas yang telah dicelupkan dalam

alkohol 70 %, biarkan mengering sejenak dan jaga agar tidak terkontaminasi

- Tusuk jari saudara dengan lancet steril dengan kuat dan cepat. Usaplah tetesan darah pertama yang keluar dengan kapas beralkohol.

- Kemudian teteskan darah berikutnya pada ketiga lingkaran pada gelas obyek yang telah dipersiapkan.

- Teteskan serum anti-A pada lingkaran A, serum anti-B pada lingkaran B dan anti-Rh pada lingkaran R, dan campurkan dengan cepat menggunakan spatula yang berbeda, agar tidak terkontaminasi.

- Amati lingkaran yang mengalami aglutinasi dan yang tidak. 3. Tentukan genotip saudara

13

4. Hitung frekuensi genotip populasi kelas, apakah tampak adanya ciri populasi etnik, coba bedakan antara berbagai variasi etnik yang ada dalam populasi kelas. Bahas dalam laporan saudara.

Laporan sementara latihan VI (sah hanya bila ada tanda tangan asisten) a. Gen beralel ganda pada rambut jari tangan

1. Genotip praktikan :

2. Genotip populasi kelas : H1 H2 H3 H4 H5

3. Hitung frekuensi genotip populasi kelas

b. Gen beralel ganda golongan darah sistem ABO dan Rh

1. Genotip praktikan :

2. Genotip populasi kelas A B ABO O Rh+ Rh-

3. Hitung frekuensi genotip populasi kelas

14

Lampiran Tabel 1. Gen beralel ganda pada jari jari manusia

Genotip Fenotip H1 Rambut yang dijumpai pada semua jari H2 Rambut dijumpai pada jari kelingking, manis

dan tengah H3 Rambut hanya pada jari manis dan tengah H4 Rambut hanya pada jari manis saja H5 Tak ada rambut pada keempat jari

Tabel 2. Golongan darah sistem ABO

Golongan darah (Fenotip)

Antigen dalam eritrosit

Alel dalam kromosom

Genotip

O - i ii A A IA IA IA atau IAi B B IB IB IB atau IBi

AB A dan B IA, IA IAIB Rumus frekuensi alel dan genotip

a. Rumus frekuensi genotip Jumlah = p2(AA) + 2 pq(Aa) + q2 (aa)

(p+q) 2 = 1 p + q = 1 dengan : p = frekuensi alel dominan (A) q = frekuensi alel resesif (a)

b. Rumus frekuensi genotip untuk alel ganda Jumlah = p2(IAIA) + q2 (IBIB) + r2(ii) + 2 pq(IAIB)+ 2pr (IAi) + 2qr(IBi)

P + q + r = 1 Dengan : p = frekuensi alel IA

q = frekuensi alel IB r = frekuensi alel i

c. Rumus frekuensi genotip gen terangkai kromosom X Untuk laki-laki : Jumlah = p (A-) + q (a-) Untuk perempuan : Jumlah = p2(AA) + 2 pq(Aa) + q2 (aa)

15

Gambar 1. Barr body

Gambar 2. Drumstick

Gambar 3. Karyotipe kromosom manusia (laki-laki)

16

Latihan VII Genetic Analysis of Flower Colour in Snapdragon No need to learn the precise gene symbols and pigment names for flower colour in snapdragon. Rather you should understand the principle of epistasy, the strategy of making a test cross to identify the genotype of a parent, and how to determine linkage.

Introduction

The genetics of flower colour in snapdragon (Antirrhinum majus) is a nice example of

epistasy. Various genes, each responsible for different pigments and modifications of

pigments, together determine the colour of the flowers. The pigments responsible for

flower colour, indicated as flavonoids, are water-soluble and present in the cell fluids.

Anthocyanins are among the most important and widespread representatives of

flavonoids. Anthocyanins are all based on a single aromatic structure, namely that of

cyanidin. Very simple chemical changes, such as hydroxylation, methylation and

glycosylation lead to alterations of the colour of cyanidin. Several of these modifications

are controlled by single gene substitutions (Harborne 1967).

In a very simplified scheme the following four genes are under study here:

niv Flavonoid synthesis is started when niv+. (niv in dominant condition) is present.

The double recessive niv niv-condition leads to all-white flowers and acts epistatically over the three following genes. Niv+. produces a yellow pigment.

inc When homozygous or heterozygous dominant inc+., this gene leads to synthesis

of red and purple pigments (red = inc+.eos eos; purple = inc+. eos+.). When double recessive (inc inc), the gene acts epistatically over eos+ (see below). As a consequence, the different genotypes inc inc eos+. and inc inc eos eos, cannot be distinguished by eye.

eos The effect of the eos-gene is only visually expressed in inc+. plants. Eos+. turns

the red pigment pelargonidin (inc+. eos eos) into the purple pigment cyanidin (inc+. eos+.).

sulf This is a factor for colour-intensity. When double recessive (sulf sulf), the gene

gives a more intense coloration.

17

The following table (Table 1) presents a list of niv+ genotypes and phenotypes used in the

practicals. Note: only the homozygous genotypes are given. Actually plants may be

heterozygous for one or more loci.

1. Fill out the expected flower colours for each of the genotypes in Table 1. Table 1. Phenotypes in snapdragon and matching genotypes.

Genotype

Flower colour

inc+inc+eos+eos+sulf+sulf+

inc+inc+eos+eos+sulf sulf

inc+inc+eos eos sulf+sulf+

inc+inc+eos eos sulf sulf

inc inc eos+eos+sulf+sulf+

inc inc eos eos sulf+sulf+ inc inc eos+eos+sulf sulf

inc inc eos eos sulf sulf

niv+

sulf+

eos+

sulf+

inc+

sulf+

white

yellow

pink magenta

bronze carmine

ivory

sulf - white

18

Test crosses

From the above table it can be concluded that identical looking yellow (as well as ivory)

plants may be genotypically different. Test crosses, which incorporate the factor inc+,

enable us to distinguish between plants, which carry eos+. and plants which are eos eos.

a) To investigate which of the possible genotypes of yellow is involved, the flowers of

F1-plants resulting from the cross: yellow (to be tested) x bronze/scarlet (carrying

inc+) are studied. The spectrum of flower colours present in the F1 (provided that

enough plants are studied) reflects the genotype of the yellow parent involved.

2. Which genotypes can yellow–flowering plants have? 3. Could we use for the test cross also pink-flowering plants? Why? Or why not? b) In the same way, the spectrum of flower colours in the F1, resulting from the cross

ivory (three genotypes) x pink (carrying inc+) reflects the genotype of the ivory parent

involved.

In snapdragon, early testing for the presence of anthocyanins is possible, as far as the

flavonoids for red and purple colours are concerned. This enables early elimination of

unwanted genotypes. Early testing takes place by studying red or purple colouration (in

different intensities, depending on the genotype) in the lower stem parts, the tips of

(mainly) side shoots and the lower side of the leaves.

Assignment

4. Enter in table 2 the expected F1 genotypes and phenotypes for the crosses "yellow x

bronze" and "ivory x pink".

19

Table 2 Possible genotypic combinations, expected F1 genotypes and expected F1 phenotypes for the crosses "yellow x bronze" and "ivory x pink". Pollinator assumed to be homozygous.

"yellow x bronze"

possible genotypic combinations

1 inc inc eos+ eos+ sulf sulf x inc+ inc+ eos eos sulf sulf

2 inc inc eos+ eos sulf sulf x inc+ inc+ eos eos sulf sulf

3 inc inc eos eos sulf sulf x inc+ inc+ eos eos sulf sulf

combination

F1 genotype(s)

F1 phenotype (s)

1 2 3

"ivory x pink"

possible genotypic combinations

1 inc inc eos+ eos+ sulf+ sulf+ x inc+ inc+ eos eos sulf+ sulf+

2 inc inc eos+ eos sulf+ sulf + x inc+ inc+ eos eos sulf+ sulf+

3 inc inc eos eos sulf+ sulf+ x inc+ inc+ eos eos sulf+ sulf+

combination

F1 genotype(s)

F1 phenotype (s)

1 2 3

20

5. Below you see some “virtual plots” of hybrids from the above test crosses with

bronze (inc+ inc+ eos eos sulf sulf) and pink (inc+ inc+ eos eos sulf+ sulf+) genotypes, in order to know the genotypes of the yellow and ivory flowering plants, respectively.

1

2

3

45

67

89

21

Yellow White Bronze

Carmine

Ivory

Pink

Magenta