ACARA VII
PENGHITUNGAN FREKUENSI ALELE, FREKUENSI GENOTIP, PENGUKURAN SIFAT-SIFAT KUALITATIF DAN KUANTITATIF
Oleh:
NAMA
NIM
ROMBONGAN
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
LABORATORIUM PEMULIAAN TANAMAN DAN BIOTEKNOLOGI
PURWOKERTO
2013
PENGHITUNGAN FREKUENSI ALELE, FREKUENSI GENOTIP, PENGUKURAN SIFAT-SIFAT KUALITATIF DAN KUANTITATIF
Judul Acara : Penghitungan Frekuensi Alele, Frekuensi Genotip, Pengukuran Sifat-sifat Kualitatif dan Kuantitatif
Hari,Tanggal praktikum :
Nama :
NIM :
Asisten :
Rekan Kerja :
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Populasi Mendel terdiri dari satu kelompok individu yang berkembang biak secara seksual dan bersilang/ berpasangan secara acak. Populasi Mendel mewariskan alelnya dari satu generasi ke generasi berikutnya menurut hukum segregasi atau pemisahan dan pengelompokan bebas dari Mendel. Populasi dapat pula didefinisikan sebagai kumpulan individu yang membentuk suatu lungkang gen (gen pool).
Lungkang gen adalah total seluruh gen yang ada dalam gamet dari suatu populasi tertentu. Individu-individu dalam populasi dapat keluar dan masuk, tetapi gen-gennya tetap ada sepanjang waktu. Gen-gen diatur kembali dari generasi ke generasi karena pemisahan dan pengelompokkan bebas dan pindah silang antara kromosom homolog. Kadang-kadang gen-gen dapat berubah karena mutasi. Frekuensi alele dapat ditentukan berdasarkan jumlah genotip yang berada dalam populasi.
Jika individu-individu dalam populasi mengadakan persilangan secara acak dan beberapa asumsi dipenuhi, maka frekuensi alel dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan yang stabil, yaitu tidak berubah dari satu generasi ke generasi berikutnya. Tiap gamet yang berbeda akan terbentuk sebanding dengan frekuensi masing-masing alelnya dan frekuensi tiap tipe zigot akan sama dengan hasil kali dari frekuensi gamet-gemetnya. Keadaan demikian disebut keseimbangan Hardy – Weinberg. Asumsi-asumsi dalam keseimbangan Hardy – Weinberg adalah: perkawinan secara rambang, tidak ada seleksi, tidak ada migrasi, tidak ada mutasi, tidak ada penghanyutan genetik rambang dan meiosis normal.
Kebanyakan sifat tanaman yang agroekonomis sangat penting dikendalikan oleh poligen, yaitu sejumlah gen yang terletak pada lokus yang berbeda, pengaruhnya kecil-kecil tetapi serupa dan kumulatif. Sifat tanaman demikian peka terhadap lingkungan, akibatnya sulit membuat klasifikasi yang tegas dari hasil segregasinya, karena variasinya kontinyu dari ekstrim kecil sampai ekstrim besar, pengamatannya diperlukan pengukuran-pengukuran.
Susunan gen di dalam individu sel disebut dengan genotip, sedangkan ekspresi genotip tersebut dinamakan dengan fenotip. Gen pengendali sifat tertentu diberi simbol huruf pertama dari sifat tersebut. Lambang huruf besar merupakan karakter dominan, sedangkan huruf kecil merupakan resesif. Contohnya gen T adalah simbol untuk sifat tinggi, sedangkan gen t untuk sifat pendek. Istilah dominan digunakan karena gen ini dapat mengalahkan ekspresi gen alel. Dalam contoh di atas, gen T mengalahkan ekspresi gen t, sehingga ekspresi tanaman yang bergenotip Tt adalah tinggi walaupun di dalam tanaman tersebut mengandung gen untuk sifat pendek.
Genotip makhluk hidup ada yang homozigot, misalnya TT atau tt ataupun heterozigot, misalnya Tt. Genotip TT dinamakan homozigot dominan, sedangkan tt dinamakan homozigot resesif. Adapun genotip Tt adalah heterozigot dominan karena gen T untuk tinggi menutupi gen t untuk pendek.
Alela atau alel merupakan gen-gen yang terletak pada lokus yang sama pada suatu kromosom dengan tugas berlawanan. Sebagai contoh, gen T yang sealel dengan gen t bertanggung jawab terhadap tinggi tanaman dan gen t justru bertanggung jawab terhadap pendeknya tanaman. Namun, jika suatu tanaman mengandung genotip Tt, sifat yang muncul adalah tanaman yang tinggi karena gen T dominan terhadap gen t. Alel terbagi menjadi 2 jenis :
a. Alel tunggal
Suatu alel dikatakan alel tunggal jika suatu genotip hanya membentuk suatu variasi gen sealel sehingga hanya muncul satu sifat.
b. Alel ganda
Suatu alel dikatakan alel ganda, jika suatu genotip membentuk lebih dari 2 variasi gen atau lebih dari 2 alel. Hal ini dapat terjadi akibat mutasi. Contoh sifat yang dikontrol alel ganda adalah golongan darah manusia sistem ABO dan warna bulu kelinci.
B. TUJUAN
Praktikum ini bertujuan untuk menghitung frekuensi alel dan frekuensi genotip; membuktikan hukum Hardy – Weinberg, serta mengukur sifat-sifat kualitatif dan kuantitatif.
II. BAHAN DAN ALAT
A. Bahan
− Kedelai putih dan kedelai hitam
− Kancing baju warna coklat, kuning, putih
− Kacang tanah
B. Alat
− Timbangan
− Kalkulator
− Alat tulis
III. PROSEDUR KERJA
1. Percobaan pengambilan sampel pada kedelai
a. Disiapkan 2 kantong yang setiap kantongnya berisi kedelai hitam dan kedelai putih.
b. Diambil secara acak sebanyak 100 individu.
c. Dicatat genotip masing-masing individu.
d. Dihitung frekuensi genotip dan frekuensi alel.
e. Dianalisa dengan menggunakan uji X2.
2. Percobaan pengambilan sampel pada kancing baju
a. Disiapkan 1 kantong yang berisi kancing baju berwarna coklat, kuning dan putih.
b. Diambil secara acak dari setiap kantong dan dicatat genotipnya.
c. Pengambilan diulang sebanyak 200 kali.
d. Dihitung frekuensi genotip dan frekuensi alelnya.
e. Data dimasukkan dalam tabel yang tersedia.
f. Dianalisa dengan uji X2
3. Mengetahui bobot kacang tanah
a. Diambil individu secara acak dari populasi kacang tanah yang tersedia dan ditimbang.
b. Diulangi pekerjaan tersebut sebanyak 200 kali.
c. Diamati bobotnya dan dibuat grafik.
IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
1. Pengambilan kancing 200 x
GG : Gg : gg = 1 : 2 : 1
Karakteristik yang diamati | ||||
C ( GG) | K (Gg) | P (gg) | Σ | |
O | 58 | 104 | 38 | 200 |
E | 50 | 100 | 50 | 200 |
O – E | 8 | 4 | - 12 | 0 |
(O – E)2 E | 1,28 | 0,16 | 2,88 | 4,32 |
X2 hit | 1,28 | 0,16 | 2,88 | 4,32 |
X2 tabel = 5,99
X2 hitung = 4,32
X2 hitung < X2tabel = 4,32 < 5,99
Maka hipotesis diterima.
v p2 = Jumlah C = 58 = 0,29
∑ 200
2pq = Jumlah P = 38 = 0,19
∑ 200
q2 = Jumlah K = 104 = 0,52
∑ 200
v p = √ 0,58 = 0,76
q = 1 – p = 1 – 0,76 = 0,24
p2 + 2 pq + q2 = 1
v p2 = 0,29 x 100% = 29%
2pq = 0,52 x 100% = 52%
q2 = 0,19 x 100% = 19%
v C(GG) : K(Gg) : P(gg) = 29% : 52% : 19%
= 1 : 2 : 1
2. Pengambilan kedelai 100 x
HH : HP : PP = 1 : 2 : 1
Karakteristik yang diamati | ||||
HH | HP | PP | Σ | |
O | 13 | 41 | 46 | 100 |
E | 25 | 50 | 25 | 100 |
O – E | - 12 | - 9 | 21 | 0 |
(O – E)2 E | 5,76 | 1,62 | 17,64 | 25,02 |
X2 hit | 5,76 | 1,62 | 17,64 | 25,02 |
X2 tabel = 5,99
X2 hitung = 25,02
X2 hitung > X2tabel = 25,02 > 5,99
Maka hipotesis ditolak.
v p2 = Jumlah HH = 13 = 0,13
∑ 100
2pq = Jumlah HP = 41 = 0,41
∑ 100
q2 = Jumlah PP = 46 = 0,46
∑ 100
v p = √ 0,13 = 0,36
q = 1 – p = 1 – 0,36 = 0,64
p2 + 2 pq + q2 = 1
v p2 = 0,13 x 100% = 13%
2pq = 0,41 x 100% = 41%
q2 = 0,46 x 100% = 46%
v HH : HP : PP = 13% : 41% : 46%
= 1 : 2 : 2
3. Tabel Populasi Kacang Tanah
Bobot (dalam gram) | Frekuensi |
0,2 | 2 |
0,3 | 35 |
0,4 | 64 |
0,5 | 70 |
0,6 | 22 |
0,7 | 5 |
0,8 | 2 |
∑ | 200 |
Seringkali percobaan perkawinan yang kita lakukan menghasilkan keturunan yang tidak sesuai benar dengan hukum Mendel. Hal ini bisa saja terjadi karena ada penyimpangan. Sehingga perlu diadakan evaluasi terhadap benar atau tidaknya hasil percobaan yang kita lakukan dibandingkan dengan keadaan secara teoritis.
Alel diperkenalkan oleh W. Bateson dan E. R. Saunders pada tahun 1902. Alel berasal dari kata latin allelon, berarti bentuk lain, dan merupakan singkatan dari kata allelomorph. Jika ada gen A berperan menumbuhkan karakter pigmentasi kulit secara normal, kemudian gen ini mengalami mutasi sehingga tidak mampu menumbuhkan pigmentasi kulit secara normal atau tidak bisa sama sekali, dan hewan atau orang seperti ini yang mengalami hal seperti ini disebut bule (albino).
Gen A yang bermutasi itu diberi simbol dengan a. Karena karakter yang ditumbuhkan bersifat resesif, artinya pada suatu sel tubuh terdapat gen A yang menutupi gen a, sehingga gen A disebut dominan terhadap a. Kedua gen tersebut terletak pada lokus yang sama pada suatu kromosom. Gen-gen yang terletak pada lokus yang sama pada suatu kromosom dan mempunyai fungsi yang berbeda tetapi pada suatu tugas tertentu disebut dengan alel, dan kata sifatnya sealel. A sealel dengan a, A disebut alel dominan sedangkan a disebut alel resesif. Gen sealel harus diberi simbol dengan huruf sama tapi harus dibedakan.
Suatu cara untuk mengadakan evaluasi itu adalah dengan uji X2 (chi- square test). Dalam perhitungan diperhatikan besarnya derajat kebebasan, yang nilainya sama dengan jumlah kelas fenotip dikurangi satu.
Dari hasil pengamatan percobaan pengambilan sampel pada kedelai diperoleh bahwa jumlah kedelai hitam (HH) = 13 ; kedelai hitam (HP) = 41 ; dan kedelai putih = 46. Perbandingan genotip yang diperoleh yaitu 1 : 2 : 2. Dengan menggunakan uji X2, didapat X2 hitung sebesar 25,02. Penyimpangan yang terjadi ini cukup besar, karena X2 tabelnya sebesar 5,99. penyimpangan ini terjadi karena disebabkan oleh pengambilan sampel yang kurang acak.
Pada tahun 1908, ahli matematika Inggris, G. H. Hardy dan dokter Jerman, W. Weinberg, secara terpisah menemukan prinsip frekuensi alel suatu gen pada penduduk. Kemudian ini disebut dengan hukum Hardy – Weinberg, dan menjadi dasar apa yang disebut “genetika masyarakat” (population genetics). Kemudian hukum ini menjadi pemula perkembangan ilmu biometrika dalam genetika, yang ditumbuhkan sejak tahun 1920 oleh R. A. Fisher dan Sewall Wright. Dengan cara ini perhitungan frekuensi genetik bukan lagi diambil dari contoh (sampel) yang didapat dari eksperimen di laboratorium atau kebun percobaan, tapi dari masyarakat. Bukan pula terbatas pada keluarga atau individuil.
Perbandingan sederhana 3 : 1, 1: 2 : 1, 1 : 1, 9 : 3 : 3 : 1, dsb. Menurut hukum Mendel, sesungguhnya didapat dari persilangan yang diatur. Padahal di tengah masyarakat sendiri sesungguhnya terjadi persilangan atau perkawinan yang acak (random). Karena itu bisa terjadi ada perbedaan frekuensi suatu alel pada hasil eksperimen di masyarakat. Jika suatu gen terdiri atas 2 alel (alel A dan alel a) terdapat pada suatu penduduk, alel A menyebabkan pigmentasi normal, sedangkan alel a tidak normal (albino). Setiap individu di masyarakat itu tentulah memiliki salah satu atau kedua alel itu yang kita tahu adalah homozigot atau heterozigot.
Pada hukum Hardy – Weinberg yang merumuskan perimbangan alel pada masyarakat yang panmixis. Persentase masing-masing alel tetap di masyarakat, dan jumlah persentasenya selalu 100%. Sedangkan kalau persentase itu kita ubah menjadi frekuensi, maka jumlah frekuensi semua alel dari satu gen tetaplah satu. Sesuai dengan perhitungan dengan skema itu pada suatu rumus aljabar yang disebut hukum Hardy – Weinberg : (pA + qa)2. Dalam masyarakat panmixis, kalau frekuensi alel A(p) dan frekuensi alel a (q), maka frekuensi individu dari kedua alel itu berupa persamaan kuadrat.
Hukum Hardy – Weinberg hanya berlaku jika tidak terjadi perubahan frekuensi suatu gen di dalam masyarakat. Sesungguhnya perubahan itu jarang terjadi, namun harus terjadi karena makhluk hidup terus mengalami evolusi demi mempertahankan kehadiran spesiesnya di alam. Perubahan frekuensi gen itu disebabkan oleh seleksi, mutasi, genetic drift, meiotic drift, dan migrasi.
Hukum Hardy – Weinberg memudahkan kita untuk menentukan apakah suatu populasi berada pada keseimbangan yang stabil frekuensi alelnya. Dengan membandingkan frekuensi alel dalam populasi pada lokasi yang berbeda, kita dapat menentukan apakah terjadinya penyimpangan dari keseimbangan. Hardy – Weinberg sadar bahwa keseimbangan alel dalam suatu populasi dapat digambarkan dengan rumus sederhana, penjabaran binomial.
1. Dengan dua alel yaitu (p+q)2
2. Penggunaan rumus ini untuk melukiskan keseimbangan, dapat ditunjukkan dengan mengamati persilangan antara gamet dari genotip yang berbeda.
Ciri-ciri keseimbangan Hardy – Weinberg, yaitu jumlah frekuensi genotip harus sama dengan 1, yaitu : p2 + 2 pq + q2. Hubungan tersebut tetap, tidak peduli besarnya frekuensi alel permukaan, yaitu frekuensi genotip pada saat keseimbangan hanya tergantung pada frekuensi alel permulaan dan tidak tergantung dari frekuensi genotip dari populasi asal. Keseimbangan dapat tercapai dalam satu generasi ; kemudian frekuensi alel dan genotip tidak berubah dari satu generasi ke generasi asal syarat-syarat keseimbangan Hardy – Weinberg terpenuhi.
Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa frekuensi gen sama dengan 1. hal ini sesuai dengan hukum Hardy – Weinberg, sehingga dapat dikatakan tidak ada penyimpangan. Pada percobaan kancing baju diperoleh X2 hitung sebesar 4,32. Oleh karena X2hitung < X2 tabel, maka hipotesis diterima.
Banyak sifat tanaman dan hewan lebih memperlihatkan perbedaan tingkatan fenotip kontinu daripada perbedaan fenotip yang jelas dan tegas seperti yang dijumpai pada segregasi sifat Mendel. Sifat kuantitatif, seperti berat badan, tinggi tanaman, ketahanan terhadap penyakit, diatur oleh beberapa gen dan masing-masing gen pengaruhnya kecil.
Perbedaan utama antara genetika kualitatif dan sifat kuantitatif, yaitu :
Kualitatif | Kuantitatif |
1. Sifat-sifat macam : Kualitas individual - warna, ukuran | 1. Sifat-sifat berderajat : Kuantitas yang dapat diukur - tinggi, berat, hasil |
2. Ragamnya tidak kontinyu Kelas-kelas fenotip yang berbeda jelas. | 2. Ragam kontinyu : fenotip membentuk spektrum, bila populasi cukup besar sering membentuk kurva normal. |
3. Pengaruh gen tunggal, kontribusi utama. | 3. Pengaruh gen ganda, kontribusi kecil. |
4. Persilangan individual dan keturunannya. | 4. Populasi organisme dengan sejumlah persilangan-persilangan. |
5. Dianalisis dengan hitungan dan nisbah. | 5. Dianalisis dengan menduga data populasi (parameter) seperti rerata, varian dan simpangan baku. |
Perbedaan-perbedaan sifat kualitatif dan sifat kuantitatif diukur dengan tingkat-tingkatnya, bukan macamnya.
Pada percobaan penimbangan bobot kacang tanah seperti pada hasil pengamatan di atas, bobot kacang tanah berkisar antara 0,2 sampa 0,8 dengan grafik mendekati kurva normal. Hal ini menunjukkan penyimpangan yang sangat kecil.
Dalam mempelajari pewarisan kuantitatif digunakan populasi besar. Dengan banyak gen yang memberikan kontribusi kecil pada penampakan suatu sifat, dan karena pengaruh dari satu gen tunggal tidak bisa ditentukan maka perlu dibuat banyak pengukuran-pengukuran. Pengukuran yang dibuat dalam suatu populasi tertentu dianggap mewakili contoh rambang dari populasi itu dan data dapat digunakan untuk menduga hasil yang diharapkan dari populasi yang besar.
V. SIMPULAN DAN SARAN
1. Simpulan
Dari hasil percobaan praktikum maka dapat diambil simbulan sebagai berikut :
a. Pada penghitungan frekuensi alel dan frekuensi genotip pada kedelai, diperoleh p (PP) = 0,36 ; q (HH) = 0,64 ; p + q = 1, dengan X2 hitung sebesar 25,02. Sedangkan pada kancing baju diperoleh p (GG) = 0,76 ; q = 0,24 ; p + q = 1, dengan X2hitung sebesar 4,32. Percobaan ini telah membuktikan hukum keseimbangan Hardy – Weinberg.
b. Penyimpangan pada hasil X2hitung disebabkan oleh pengambilan sampel yang kurang acak.
c. Penimbangan bobot kacang tanah berdasarkan sifat kuantitatif. Hasil pengamatan menunjukkan kurva mendekati normal, sehingga sesuai dengan genetika sifat kuantitatif.
2. Saran
a. Pada praktikum ini sebaiknya praktikan lebih teliti dalam pengambilan sampel, yaitu dilakukan dengan acak.
b. Sebaiknya untuk bahan dan alat diperbanyak lagi sehingga praktikum bisa dilakukan dengan lebih efektif dan efisien.
DAFTAR PUSTAKA
Crowder, L.V. 1986. Genetika Tumbuhan. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Pai, C. Anna. 1987. Dasar-Dasar Genetika. Jakarta : Erlangga.
Suryo.1984. Genetika. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Yatim, Wildan. 1980. Genetika. Bandung : Tarsito.