laporan praktikum kromosom politen Indonesia

Laporan Praktikum Genetika

PENGAMATAN KROMOSOM POLITEN PADA Drosophila melanogaster

Nadia Rizki Shabrina*,

A. N. Latifah, F. M. Normasiwi, I. Nurazizah, M. Fitroh, M. Farhan, M. F. Purwanto,

R. D. Rachmawati, S. J. Sindhuarta, Y. Wulandari

,

M. N. Rohimah, M. L. Adnan, S. F. Selasih

Universitas Indonesia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Biologi

Maret 2015

Abstrak

Kromosom politen merupakan gabungan dari beberapa kromosom yang saling bersinapsis menjadi satu kromosom, bentuknya seperti kromosom normal namun memiliki banyak lengan panjang yang berukuran besar. Struktur kromosom politen memiliki pola gelap atau band dan pola terang atau interband. Kromosom politen terbentuk saat replikasi DNA tanpa diiringi oleh pembelahan sel atau disebut dengan peristiwa endoreduplikasi. Kromosom politen mempunyai lengan kromosom yang lebih banyak sehingga memiliki jumlah Salinan DNA yang lebih banyak dan dapat memproduksi protein lebih banyak sehingga membantu proses tumbuh dan berkembang dengan lebih cepat. Kromosom politen banyak ditemukan pada kelenjar saliva larva instar III Drosophila melanogaster karena larva terus berkembang dan membutuhkan energi yang banyak untuk persiapan menjadi pupa. Praktikum pengamatan kromosom politen pada larva instar III D. melanogaster dilakukan untuk memahami pengertian, fungsi, struktur, dan proses terbentuknya kromosom politen, serta mengamatinya pada larva instar III D. melanogaster dan mengetahui cara isolasi kelenjar ludah

D. melanogaster.

Kata kunci: Band; endoreduplikasi; interband; kromosom politen; larva instar III Drosophila melanogaster.

1. Pendahuluan

Kromosom politen pertama kali ditemukan saat E.G Balbiani (1881) meneliti kelenjar ludah serangga pada pada kelenjar ludah Drosophila melanogaster dan

Chironomus tentans (Passarge 2007: 289). Selanjutnya Theophillus Painter (1933-1934) adalah orang pertama yang menemukan keberadaan kromosom politen pada

kromosom dan wilayah dari gen itu sendiri. Lalu Calvin Bridges (1935-1937) segera membuat peta yang mendetail tentang kromosom politen yang terdapat pada

Drosophila melanogaster dan menghubungkannya dengan peta genetik. Lalu penelitian pemetaan kromosom politen dilanjutkan oleh Phillip Bridges (1939) hingga terus berkembang menjadi standar penelitian. Praktikum penelitian kromosom politen pada kelenjar ludah larva instar III Drosophila melanogaster

dilakukan untuk membuktikan penemuan kromosom politen pada Drosophila melanogaster.

Kromosom pada eukariotik terdiri dari untaian molekul DNA yang bergabung menjadi helaian kompleks kromatin (Solomon dkk 2005: 85). Kromosom terdiri dari berjuta juta gen. Gen ini terdapat didalam DNA. DNA memiliki struktur yang sangat panjang dan tipis yang dapat setiap saat rusak dan kusut. Setiap molekul DNA mengandung dua rantai polinukleotida yang bersusun melingkar menjadi double helix atau dua untai benang (Solomon dkk 2005: 265). DNA kemudian akan dikemas mengelilingi protein histon dan memadat. Gabungan antara DNA dan protein histon disebut dengan nukleosom (Raven dkk 2001: 88). Protein histon adalah susunan dari asam amino (arginin dan lisin) yang menempel pada sisi negatif DNA. Selanjutnya nukleosom akan bergabung menjadi kromatin. Lalu kromatin akan memadat dan bergulung membentuk kromosom (Cooper 2000: 1).

Suatu kromosom terdiri dari beberapa bagian yaitu telomer, sentromer, dan lengan kromosom. Telomer merupakan pelindung dan penutup kromosom dan tidak mengandung kode informasi genetik (Solomon dkk 2005: 275). Sentromer membagi kromosom menjadi dua lengan, yaitu lengan pendek (p) dan lengan panjang (q). Sentromer dapat terletak pada sepanjang lengan

kromosom dan berfungsi sebagai tempat melekatnya benang spindel pada saat pembelahan sel (Raven dkk 2001: 214).

Kromosom dapat diamati pada saat pembelahan mitosis. Struktur kromosom terlihat berpola gelap-terang, pola tersebut bergantung pada kepadatan kromatin penyusun kromosom yang disebut dengan eukromatin dan heterokromatin (Passarge 2007: 180) Eukromatin adalah pola terang pada kromosom, yang mengandung konsentrasi gen yang padat. Eukromatin mengandung paling banyak jumlah genom dalam sel hingga 92% (Yale University 2015: 1). Heterokromatin adalah segmen dari kromosom yang amat padat sehingga membentuk warna hitam pada lengan kromosom (Huret 2015: 1). Eukromatin mengandung satu salinan DNA yang aktif secara genetik, sedangkan heterokromatin mengandung sekuens repetitif yang tidak aktif secara genetik karena daerah tersebut mengandung gen non-koding yang tidak bisa diterjemahkan menjadi protein (McClean 1997: 1)

Struktur kromatin dapat mengalami modifikasi atau perubaha secara alami dalam segi bentuk, seperti contohnya adalah kromosom politen. Kromosom politen adalah kromosom raksasa yang biasanya ditemukan didalam organ Drosophila melanogaster dan organ hewan lainnya. Kromosom politen memiliki struktur kromosenter, band, interband dan puff. Kromosenter merupakan pengganti sentromer pada kromosom politen yaitu bagian dimana lengan-lengan kromosom saling menempel pada satu titik (King, dkk 2013: 82). Band

dan interband adalah pola pita gelap dan terang yang berselang-seling atau disebut dengan kromomer. Band

2001: 174). Kromatin yang berada pada pita gelap atau

band, terkondensasi lebih besar daripada kromatin di daerah interband. Hal ini yang menyebabkan lebih banyak kromosom yang berlipat-lipat di daerah band,

sehingga terlihat gelap jika diamati (Passarge 2001: 174). Pola pita ini dapat terlihat jika kromosom diberi pewarna (Pierce dkk 2002: 297). Dalam beberapa situasi, kromosom mengalami kondisi puff atau disebut dengan pembengkakan atau penonjolan beberapa daerah pada lengan kromosom. Puffing terjadi ketika beberapa bagian dari kromatin mengalami relaksasi sehigga legan kromosom terbuka sedikit. Puffing mengindikasikan bahwa ada beberapa daerah pada lengan kromosom yang sedang aktif mentranskripsikan DNAnya (Pierce dkk 2002: 297).

Kromosom politen ini terjadi akibat pengulangan berulang dari replikasi DNA namun tidak melalui tahap pembelahan sel yang disebut dengan peristiwa endoreduplikasi, sehingga menyebabkan banyak terdapat DNA berganda yang saling bersinapsis (Pierce dkk 2002: 297). Kromosom politen memiliki fungsi untuk mengontrol perubahan fisiologi suatu organisme karena mengandung gen dalam kromosomnya, pertukaran antara heterokromatin dan eukromatin disebut dengan position effects yang dapat menyebabkan mutasi pada hewan (Jain 2013: 1).

Peran penting kromosom politen adalah untuk mengakumulasi mRNA dalam jumlah besar yang nantinya akan diperlukan pada tahap embrionik (Muhlenberg College 2013: 1). Kromosom politen memproduksi banyak protein dikarenakan Kromosom politen memiliki lebih banyak DNA berganda pada lengannya dibandingkan kromosom pada umumnya. Protein sangat diperlukan oleh tubuh untuk proses pertumbuhan dan perkembangan.

Kromosom politen ditemukan di jaringan seperti esofagus, kelenjar ludah, usus, gastric ceca, tubulus malphigi, jaringan lemak, sel dinding trakea, otot, dan beberapa tipe sel pada saraf ganglia. (D’Amato 1997: 130). Kromosom politen lebih sering ditemukan di

salivary gland dari larva, karena kelenjar ludah lebih mudah untuk dibelah dan kromosom politen yang ditemukan berukuran cukup besar (Sullivan dkk: 126).

Kromosom politen banyak ditemukan pada kelenjar ludah larva instar III D. melanogaster karena pada kelenjar ludah larva ini, kromosom mengalami replikasi lebih banyak daripada kromosom di jaringan lainnya. Jumlah kromosom politen bergantung pada kondisi pertumbuhan larva (Goldstein & Fyrberg 1995: 335).

Tujuan dilakukannya praktikum adalah agar praktikan dapat mengetahui definisi, struktur, fungsi, dan proses terbentuknya kromosom politen. Praktikan juga diharapkan dapat mengetahui cara isolasi kelenjar ludah Drosophila melanogaster dan mengamati kromosom politen secara langsung.

2. Metodologi

dan diletakkan pada kaca objek yang sebelumnya ditetesi larutan ringer agar larva tidak kekeringan. Kemudian larva instar III D. melanogaster diamati dan diisolasi kelenjar ludahnya dibawah mikroskop stereo. Larva instar III D. melanogaster terus ditetesi dengan larutan ringer. Dalam pengisolasian kelenjar ludah, bagian kepala dan tubuh larva harus dipisahkan dengan jarum sonde secara perlahan dan hati-hati. Setelah kepala dan badan telah terpisah, dilakukan pengisolasian kelenjar ludah dan dibersihkan dari lemak serta kotoran yang berada di sekitarnya.

Langkah berikutnya adalah diberikan pewarna asetokarmin pada kelenjar ludah yang telah berhasil diisolasi, kemudian didiamkan selama 10—15 menit. Setelah 10—15 menit, seka sisa asetokarmin menggunakan tisu. Selanjutnya preparat pada kaca objek ditutup dengan kaca penutup serta dilakukan metode squashing, yaitu ditekan menggunakan jarum sonde agar sel pada jaringan tidak saling tertumpuk dan tersebar secara merata sehingga memudahkan pegamatan. Kemudian preparat diamati di bawah mikroskop cahaya sampai ditemukan kromosom politen.

3. Hasil dan Pembahasan

Gambar 1. Kromosom politen larva instar III

Drosophila melanogaster. Perbesaran 4x10

[Sumber: Dokumentasi pribadi.]

Gambar 2. Kromosom politen larva instar III

Drosophila melanogaster.

[Sumber: Microscope imaging station.]

Praktikum kali ini merupakan pengamatan kromosom politen larva instar III Drosophila melanogaster atau lalat buah sebagai model penelitian genetika. Praktikum menggunakan sampel Drosophila melanogaster tahap larva instar III karena pada tahap tersebut Drosophila melanogaster memiliki 1024 (210₎ kromatid yang identik dan saling bersinapsis. Ada 80% DNA di kromosom politen yang berlokasi di band dan 15% nya berada di interband. Satu band mengandung 3000-300.000 pasangan basa nukleotida. Drosophila melanogaster memiliki 5000 bands dan 5000 interbands

(Passarge 2001: 174). Pada tahap ini, larva mengalami pertumbuhan dan perkembangan sampai dengan 200 kali lipat berat awalnya karena disebabkan proses endoreplikasi (Dahmann 2008: 28).

kromosom mengalami replikasi hingga mencapai 1000 kopi. Kelenjar ludah juga mengandung banyak enzim untuk proses pencernaan makanan, karena mempersiapkan memasuki tahap pupa. Hal ini menyebabkan massa dan volum sel bertambah, sehingga ukuran jaringan besar. (Clark 2013: 1)

Praktikum ini menggunakan dua macam mikroskop yaitu mikroskop stereo dan mikroskop cahaya. Mikroskop stereo digunakan untuk meneliti objek yang relatif besar seperti larva instar III

Drosophila melanogaster, sedangkan mikroskop cahaya digunakan untuk mengamati kromosom politen pada kelenjar ludah yang sudah diisolasi dan dibersihkan.

Beberapa larutan digunakan untuk membuat preparat kromosom Drosophila melanogaster yang antara lain adalah larutan ringer (larutan NaCl) dan larutan Asetokarmin. Larutan ringer atau bisa disebut sebagai larutan fisiologis, digunakan untuk mencegah larva mongering pada saat diteliti, pemberian larutan ringer juga tidak boleh terlalu banyak karena dapat menyebabkan larva bergerak terlalu bebas. Larutan Asetokarmin diberikan pada kelenjar ludah yang sudah dibersihkan dan berfungsi sebagai pewarna kromosom. Pastikan jaringan sudah tertutupi dengan larutan asetokarmin dan membutuhkan waktu sekitar 20 menit agar kromosom terwarnai sempurna (Frankhauser 2010: 1).

Berdasarkan hasil pengamatan, pada sel larva instar III didapatkan gambar kromosom politen dengan mikroskop cahaya dengan perbesaran 10x40. Hal tersebut sesuai dengan kajian literatur yang menyatakan bahwa pada kelenjar ludah terdapat banyak kromosom politen (Frankhauser 2010: 1). Namun, struktur kromosom tidak terlihat jelas karena pemberian asetokarin yang kurang lama sehingga warna belum

menyerap sempurna kedalam jaringan. Kesulitan lain yang dialami pada saat praktikum adalah pengisolasian kelenjar ludah, yaitu memisahkan kepala dan badan, yang mana beberapa kali gagal karena perlakuan salah yang menyebabkan kelenjar ludah robek.

4. Kesimpulan

Kromosom politen merupakan gabungan dari beberapa kromosom yang saling bersinapsis menjadi satu kromosom, bentuknya seperti kromosom normal namun memiliki banyak lengan panjang yang berukuran besar

.

Terjadi akibat peristiwa endoreduplikasi, yaitu replikasi berulang tanpa diiringi pembelahan sel atau pembelahan mitotik. Struktur pada kromosom politen terdiri atas lengan-lengan kromosom yang saling bersinapsis dan berpusat pada kromosenter, pola pita gelap-terang yaitu band (gelap) dan interband (terang), serta puff, yaitu bagian kromosom yang menggembung sehingga DNA terekspos dan aktif melakukan proses transkripsi.

Fungsi kromosom politen adalah untuk petumbuhan dan perkembangan karena kromosom politen memproduksi sejumlah protein dalam jumlah besar. Pengisolasian kelenjar ludah Drosophila melanogaster dilakukan dengan memisahkan bagian tubuh dan kepala larva secara perlahan hingga didapatkan kelenjar ludah yang utuh. Kelenjar ludah kemudian dibersihkan dan dijadikan preparat. Kemudian kromosom politen diamati dengan menggunakan mikroskop cahaya.

Clark, Jonathan. 2013. Polythene Chromosomes in Development. Syndics of the Cambridge University Press. Cambridge: 291 hlm.

Frankhauser, D. B. 2010. DROSOPHILA SALIVARY GLAND CHROMOSOME.

http://biology.clc.uc.edu/fankhauser/labs/Genetics/ Drosophila_chromosomes/

Drosophila_Chromosomes.htm. 26 Maret 2015 pk 22.24

Goldstein, L. S. B. & E. A. Fyrberg. 1995. Methods in Cell Biology Vol. 44, Drosophila melanogaster: Practical Uses in Cell and Molecular Biology. Academic Press, California: xx + 757 hlm.

Huret, Jean-Loup. 2015. Heterochromatin, from chromosome to protein. 1 hlm.

http://atlasgeneticsoncology.org/Educ/Heterochro

mEng.html 22 Maret 2015 pk 02.47

Jain, Kritika. 2013. Kinds of chromosomes: lampbrush, polytene, and supernumery. 1 hlm. http://www.biologydiscussion.com/chromosomes/ kinds-of-chromosomes-lampbrush-polytene-and-supernumery/569. 25 Maret 2015 22.10

Khan, Rehana. 2007. A Textbook of Biotechnology (Volume I). Laxmi Publications, New Delhi: 335 hlm.

King, R. C., P. K. Mulligan, w. D. Stansfield. 2013. A Dictionary of Genetics, Eight Edition. Oxford University Press, New York: 641 hlm.

McClean, Phillip. 1997. Eucaryotic Chromosome lery.php. 26 Maret 2015 ok. 21.47

Muhlenberg College (=MU). 2013. Polytene chromosome of drosophila. 1 hlm.

http://www.muhlenberg.edu/main/academics/biol

ogy/courses/bio240/polytene.html. 24 Maret 2015

pk 22.20

Passarge, Eberhard. 2001. Color atlas of genetics. 2nd _ed. Thieme Stuttgart, New York: 468 hlm.

Passarge, Eberhard. 2007. Color atlas of genetics. 3rd _ed. Thieme Stuttgart, New York: 497 hlm.

Pierce, B. A. 2002. Genetics a conceptual approach.

W.H.Freeman Publishing, New York:709 hlm Raven, P. H, & G. B. Johnson. 2001. Biology. 6th ed.

McGraw-Hill Corporation: 1344 hlm.

Solomon, E. P., D. W. Martin, & L. R. Berg. 2005.

Biology. 8th ed. Thomson Corporation, Belmont, USA: 1379 hlm.

Sullivan, W., M. Ashburner, R. S. Hawley. 2000.

Drosophila protocols. Cold spring harbor laboratory press, New York: 712 hlm.

Yale University (=YU). 2015. Euchromatin. 1 hlm.