BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada tahun 1941, George Beadle dan Edward Tatum mengadakan

percobaan dengan Neurospora crassa yang dikenal sebagai jamur roti merah.

George Beadle dan Edward Tatum mengarahkan sinar X ke jamur Neurospora crassa

yang menyebabkan jamur tersebut mengalami mutasi. George Beadle dan

Edward Tatum mengamati bahwa beberapa jamur kehilangan kemampuan

memproduksi senyawa organik tertentu agar bertahan hidup. George Beadle dan

Edward Tatum menambahkan senyawa yang berbeda namun serupa dan menyaksikan

bila jamur menggunakan senyawa tersebut, terjadi reaksi kimia jamur itu dapat

mensintesis bahan kimia yang diperlukan. Beadle menyimpulkan bahwa karakteristik

fungsi gen adalah mengendalikan sintesis enzim tertentu (Judd, 2010).

Dari percobaan tersebut, Beadle dan Tatum dapat menarik hipotesis bahwa

gen mengkode enzim, dan mereka menyimpulkan bahwa satu gen menyintesis satu

enzim (one gene-one enzyme theory). George Beadle dan Edward Tatum menerima

hadiah nobel fisiologi atau kedokteran pada tahun 1958 karena menyimpulkan fungsi

karakteristik gen yang mengendalikan sintesis enzim tertentu. Beberapa puluh tahun

kemudian, ditemukan bahwa gen mengkode protein yang tidak hanya berfungsi

sebagai enzim saja, dan beberapa protein tersusun dari dua atau lebih polipeptida.

Dengan adanya penemuan-penemuan tersebut, pendapat Beadle dan Tatum tentang

one gene-one enzyme theory dimodifikasi menjadi teori satu gen-satu polipeptida

(one gene-one polypetide theory) (Judd, 2010).

Manfaat percobaan yang dilakukan Beadle dan Tatum adalah mereka

membuktikan bahwa pembentukan enzim atau kelompok enzim diatur oleh gen atau

kelompok gen dalam kromosom. Mereka menemukan gen pengendali sintesis protein

dan enzim yang disimpulkan dalam suatu teori “one gene, one enzyme” yang

membuat berkembangnya ilmu genetika (Judd, 2010).

1.2 Tujuan

1. Menentukan nilai Rf dari pigmen mata Drosophila melanogaster

2. Membandingkan pigmen mata Drosophila melanogaster

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hubungan Gen, DNA, Protein dan Enzyme

Penelitian tentang gen dan enzim terus berkembang. Para ilmuwan

meneliti lebih lanjut tentang hipotesis satu gen satu enzim. Penelitian-penelitian

tersebut menghasilkan suatu pernyataan bahwa semua enzim adalah protein.

Namun tidak semua protein adalah enzim. Keratin adalah protein struktural pada

rambut hewan. Hormon insulin merupakan protein. Kedua struktur tersebut

bukanlah enzim. Namun demikian kedua protein tersebut sama-sama

diekspresikan oleh suatu gen (Campbell, 2002).

Gen merupakan bagian dari kromosom (DNA) yang dapat ditranskripsi

dan ditranslasi sehingga menghasilkan suatu protein. Diantara fungsi protein di

dalam sel adalah sebagai enzim yang mengkatalisis reaksi-reaksi yang terjadi

ataupun sebagai protein structural yang membentuk sel. Protein merupakan

bentuk utama dari suatu gen. Jika suatu gen termutasi dimana urutan nukleotida

dari gen tersebut berubah dapat mengakibatkan terjadi perubahan dari protein

yang dihasilkan. Hal tersebut dapat mengakibatkan perubahan dari aktivitas

protein dan fenotip yang kita amati. Jika mutasi yang terjadi menyebabkan suatu

protein tidak berfungsi, maka mutan yang dihasilkan bersifat resesif

(Campbell,2002)

Suatu gen merupakan bagian dari kromosom (DNA) yang dapat

ditranskripsi dan ditranslasi menjadi suatu protein. Di dalam sel, protein

dapat berfungsi sebagai protein struktural yang membentuk sel atau sebagai

enzim yang mengkatalis reaksi-reaksi yang terjadi di dalam sel. Produk utama

sutu gen adalah suatu protein, sedangkan fenotipe yang teramati merupakan

akibat dari aktivitas protein tersebut (Falk, 2009).

Boris Ephrussi dan George Beadle, dua ahli genetika yang mempelajari

pigmen warna mata Drosophila melanogaster di laboratorium Caltech Thomas

Hunt Morgan. Pada pertengahan tahun 1930 mereka menemukan bahwa gen

yang mempengaruhi warna mata tampak serial tergantung, dan bahwa mata

merah normal Drosophila merupakan hasil dari pigmen yang pergi melalui

serangkaian transformasi, mutasi gen warna mata yang berbeda terganggu oleh

transformasi pada titik yang berbeda dalam rangkaian seri. Jadi, Beadle beralasan

bahwa setiap gen bertanggung jawab untuk enzim yang bertindak dalam jalur

metabolisme sintesis pigmen (Morange, 1998).

2.2 Hubungan Kerja Protein dengan Pigmen Mata

Fungsi protein di dalam sel adalah sebagai enzim yang mengkatalisis

reaksi-reaksi yang terjadi ataupun sebagai protein struktural yang membentuk

sel. Protein merupakan bentuk utama dari suatu gen. Akibat aktivitas dari

protein dapat kita lihat fenotip-fenotip yang dapat kita amati. Jika suatu gen

termutasi dimana urutan nukleotida dari gen tersebut berubah dapat

mengakibatkan terjadi perubahan dari protein yang dihasilkan. Hal tersebut

dapat mengakibatkan perubahan dari aktivitas protein dan fenotip yang kita

amati. Di dalam pigmen mata terdapat bermacam-macam protein yang

menghasilhan warna mata yang berbeda-beda (Falk, 2009).

Pigmen mata pada Drosophila melanogaster dapat dipengaruhi oleh

aktivitas produk gen yang mempengaruhi fenotip. Yang diantaranya

menghasilkan protein didalam sel sebagai enzim yang mengkatalisis reaksi-

reaksi yang terjadi ataupun sebagai protein struktural yang membentuk sel.

Mutasi yang terjadi menyebabkan suatu protein tidak berfungsi, maka mutan

yang dihasilkan bersifat resesif. Pada pigmen mata Drosophila melanogaster

menyebabkan warna mata pada Drosophila melanogaster berwarna merah.

Pteridin yang terdapat pada lalat buah meliputi Drosopterin yang

menyebabkan warna merah pada mata, dan Ommokrom yang menyebabkan

warana coklat pada mata. Drosophila melanogaster memiliki warna pigmen

mata yang berbedabeda tergantung pada gen yang berperan dalam

pembentukan pteridin. Jika terjadi mutasi warna mata yang akan teramati akan

menjadi coklat, apabila kelompok drosopterin tidak ada. sedangkan warna

mata akan menjadi merah terang jika kelompok ommokrom yang tidak ada

(Dahmann, 2008).

2.3 Alur Sintesis Pigmen Drosopterin dan Ommokrom

Tabel1. Biosintesis pigmen mata Drosophila melanogaster

A. Sintesis ommokrom B. Sintesis Drosopterin

Triptofan

N- Formilkinurenin

Kinurenin

cn

3- Hidroksikinurenin

st

Xanthomatin

Guanosin trifosfat

Dihidroneopterin trifosfat

Dihidrobiopterin

Sepiapterin Dihidropterin

mal Drosopterin

Xantopterin Isoxanthopterin

(Strikberger, MW. 1962.)

2.4 Prinsip Dasar Kromatografi dan Rf

Kromatografi merupakan metode untuk memisahkan atau

mengidentifikasi suatu komponen kimia dari suatu campuran. Cara tersebut

digunakan oleh ilmuwan untuk mengidentifikasi suatu protein tunggal dari suatu

komponen sel atau jaringan suatu makhluk hidup. Langkah-langkah yang

dilakukan adalah menggiling jaringan tersebut agar jaringan mengalami lisis.

Selanjutnya adalah memisahkan komponen-komponen kimiawi yang ada dalam

jaringan tersebut. Cara pemisahan menggunakan prinsip interaksi molekul yang

berbeda melalui medium stasioner (fase diam) di bawah pengaruh fase gerak.

Cara pemisahan tersebut berdasarkan kecepatan migrasi tiap-tiap komponennya

melalui medium stasioner (fase diam) di bawah pengaruh fase gerak (mobile).

Aliran (gerakan) fase gerak tersebut menyebabkan perbedaan migrasi campuran,

sehingga dapat terpisahkan (Pai & Apandi 1999: 210—211).

Kromatografi adalah metode analisis yang digunakan secara luas untuk

memisahkan, mengidentifikasikan, dan menentukan komponen kimia dalam

suatu campuran. Metode kromatografi ada 2 yaitu: column chromatography dan

planar chromatography. Termasuk didalam kromatografi planar adalah

kromatografi lapisan tipis (TLC), kromatografi kertas (PC), dan

elektrokromatografi. Kromatografi merupakan cara pemisahan campuran ke

dalam komponen-komponennya berdasarkan kecepatan migrasi tiap-tiap

komponennya melalui medium stasioner (fasa diam) di bawah pengaruh fasa

gerak. Fase gerak pada metode kromatografi kertas bergerak melewati fase diam

karena pengaruh kapilaritas, gravitasi, atau terkadang karena pengaruh potensial

listrik (Skoog, West & Holler 1996: 660-721).

Kromatogram yang dihasilkan diuraikan dan zona-zona dicirikan oleh

nilai-nilai Rf. Nilai Rf didefinisikan dengan hubungan:

Rf = Jarak (cm) dari garis awal ke pusat zona

Jarak (cm) dari garis awal ke garis depan pelarut

Harga Rf mengukur kecepatan bergeraknya zona relatif terhadap garis

depan pengembang. Nilai Rf menunjukkan identitas-identitas asam amino dan

intensitas zona itu dapat digunakan sebagai ukuran konsentrasi (Basset 1998:

226).

BAB III

METODE KERJA

3.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:

Tabel 3.1 Alat dan Bahan Praktikum Siklus Hidup Lalat Buah

Alat Bahan

Gunting Lalat buah normal

Penggaris Mutan white

Pensil Mutan mata gelap

Jarum pentul Mutan mata terang

Alat penjepit Kertas saring

Bejana kromatografi dengan tutup kaca Larutan NBA

Pengering rambut atau oven Vaselin

3.2 Metode Kerja

1. Pengguntingan Kertas Kromatografi

  Kertas saring digunting dengan ukuran 16 x 20 cm. Lalu dibuatkan 2

garis lurus dengan pensil sejajar sisi yang 16 cm sepanjajang 2 cm dan yang

kedua 10cm dari garis pertama. Kemudian diberi tanda bulat dengan pensil pada

garis pertama dengan jarak masing – masing 2 cm. Dituliskan nama disebelah

atas kertas menggunakan pensil. Kertas kromatografi siap digunakan.

2. Kromatografi

Bejana diisi dengan larutan NBA setinggi 1 cm dan diberi vaselin pada

mulut bejana. Kemudian ditutup dengan tutup kaca sehingga bejana siap

digunakan. Setelah itu lalat buah diambil 3 buah dari 3 fenotip yang berbeda.

Dipotong kepalanya dengan jarum pentul. Diletakan setiap potongan kepalanya

diatas tanda bulat pada kertas saring, kemudian ditekan kepalanya. Diletakan

dan ditekan kepalanya dengan cara yang sama untuk lalat berikutnya.Diambil

fenotip lain dan dipelakukan sama seperti sebelumnya sehingga kepala lalat

buah siap untuk digunakan. Setelah itu sediakan kertas saring dan digulung

sehingga letak sisi kiri dan kanan bersebelahan. Di beri hekter dua kali di

sebelah atas dan bawah sua kali. Dimasukan secara tegak di kolam bejana.

Kemudian bejana ditutup dan diberi vaselin sehingga tertutup rapat. Didiamkan

beberapa jam samapi eluen bergerak melalui garis kedua. Setelah bejana selesai

diamati, kertas saring diambil kembali dan dibuat garis dengan pensil pada batas

pergerakan eluen lalu dikeringkan. Setelah itu diamati dibawah sinar UV. Diberi

tanda dengan pensil disekeliling bercak yang terlihat pada kertas saring. Dicatat

warnanya dan warna fikorosensinya. Warna pada kertas siap dibandingkan.

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

Pada praktikum kali ini, kertas kromatografi dilihat tanpa menggunakan

bantuan cahaya lain dan dilihat menggunakan sinar UV dan sinar putih. Perbedaan

keduanya akan dijelaskan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Foto Hasil Pengamatan

Foto Tanpa Bantuan Cahaya Lain Foto dengan Bantuan Cahaya Lain

Gambar 4.1 KLT tanpa bantuan

cahaya (Dokumentasi Pribadi, 2015)

Gambar 4.2 KLT dengan bantuan cahaya

UV (Dokumentasi Pribadi,2015)

4.1.1 Perhitungan Rf

Jarak eluen, pada:

- Wild Type : 3.4 cm

- White : tidak teramati

- Sephia : 3,2 cm

- Claret : 3.5 cm

a. Rf pada fasa I

Nilai Rf Wild Type : 0.5 cm4.6 cm

=0 , 186

Nilai Rf Sephia : 1.7 cm4.3 cm

=0 ,406

Nilai Rf Claret : 0.7 cm4.6 cm

=0.1521

b. Rf pada fasa II

Nilai Rf Wild Type : 2.1 cm4.6 cm

=0.4565

Nilai Rf Sephia : 2.9 cm4.3 cm

=0.6744

Nilai Rf Claret : 2.1 cm4.6 cm

=0 .4565

4.2 Pembahasan

Pada praktikum kali ini, dilakukan percobaan untuk mengamati pigmen

warna pada Drosophila melanogaster dengan menggunakan kromatografi

kertas. Pigmen pada mata Drosophila melanogaster disebabkan oleh

kehadiran pteridin. Pteridin pada Drosophila melanogaster wildtype memiliki

dua jenis pteridin, yaitu drosopterin yang menyebabkan warna mata menjadi

merah dan ommokrom yang menyebabkan warna mata menjadi coklat.

Pigmen mata pada Drosophila melanogaster tidak dapat terlihat

menggunakan cahaya putih (lampu neon), maka digunakanlah sinar ultraviolet

untuk membantu pemendaran cahaya.

Fluoresensi merupakan pemancaran sinar oleh atom atau molekul

setelah terlebih dahulu disinari sinar UV. Sinar UV menujukkan adanya

perbedaan warna pigmen mata pada Drosophila melanogaster jenis wildtype,

sephia, claret, dan white. Pada lalat buah wildtype, terlihat warna orange yang

panjang, yaitu drosopterin. Terlihat juga warna- warna lainnya, seperti violet

blue yang menujukkan adanya isoxantherin, warna green blue menunjukkan

adanya xanthopterin. Pada mutan sephia, setelah diamati dengan sinar UV

terlihat warna violet blue yang menunjukkan adanya isoxanthopterin, warna

green blue merupakan xantoptherin dan warna yellow green yaitu sepraterin.

Pada mutan white, tidak muncul warna apapun. Hal tersebut terjadi karena

mutasi yang menyebabkan terhambatnya ekspresi suatu gen/enzim pada saat

proses sintesi protein yang berperan dalam pewarnaan mata Drosophila

melanogaster. Pada mutan claret terlihat warna green blue (Heftmann, 2004).

Nilai Rf yang didapatkan pada percobaan setelah penyinaran sinar uv

adalah sebagai berikut: pada fasa I: 1. Wildtype (Rf = 0.1086), 2. Sephia ( Rf

= 0.3953), dan 3. Claret (Rf = 0.1521), pada fasa II: 1. Wildtype (Rf =

0.4565), 2. Sephia ( Rf = 0.6744), dan 3. Claret (Rf = 0.4565) Sedangkan

berdasarkan literature, nilai Rf yang didapatkan sebagai berikut: : 1. Wildtype

(Rf = 0.483), 2. White (Rf = 0), 3. Sephia ( Rf = 0.385), dan 4. Claret (Rf =

0.229). Oleh sebab itu dapat dipastikan bahwa tidak teramatinya nilai Rf pada

pigmen mata white dikarenakan pigmen mata white bernilai 0. Selain itu, dari

data 2 fasa yang didapatkan pada saat disinari oleh sinar UV, dapat dipastikan

bahwa fasa kedua menunjukan nilai Rf pigmen mata yang sesungguhnya

karena nilai Rf pada fasa kedua merupakan nilai yang paling sedikit selisihnya

bila dibandingkan dengan nilai Rf pada pigmen mata lalat sliteratur.

Berdasarkan data yang telah didapat, nilai Rf yang tertinggi didapat pada

pigmen mata sephia. Hal ini menunjukkan bahwa pigmen mata sephia paling

non-polar jika dibandingkan dengan pigmen mata white, clarett, serta

wildtype. Sementara itu, pigmen white bersifat paling polar karena nilai Rf

yang dimilikinya paling kecil (Warianto, 2011).

Pada praktikum yang telah dilakukan, fasa stasioner yang digunakan

adalah kertas kertas saring dengan larutan NBA yang merupakan campuran

dari bahan  N-butanol, asam asetat dan aquades dengan perbandingan 20 : 3 :

7, sehingga pigmen mata yang akan kita pisahkan komponen pigmennya akan

larut sesuai kelarutannya pada fasa bergerak. Larutan NBA memiliki tingkat

kepolaran rendah yang mampu memisahkan pigmen-pigmen mata lalat buah

yang memiliki tingkat kepolaran yang sama. Vaselin digunakan untuk

mencegah terjadinya penguapan larutan NBA ketika proses pemisahan

pigmen warna mata menggunakan kromatografi.

Hasil pemendaran cahaya mata dari Drosophila melanogaster beserta

mutannya yang didapatkan pada praktikum ini didapatkan hasil yang berbeda.

Hal ini disebabkan oleh sebuah peristiwa fluorosensi. Fluorosensi merupakan

pemancaran sinar oleh atom atau molekul setelah terlebih dahulu disinari.

Sinar tersebut dapat berupa sinar UV. Ketika sinar UV menyinari kertas

saring, komponen pigmen mata akan mengabsorbsi cahaya UV dengan

panjang gelombang tertentu dan memendarkan warna yang lebih kontras

sesuai dengan warna asli senyawa tersebut (Strickberger, 1962).

BAB V

KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum kali ini adalah sebagai berikut:

1. Berdasarkan percobaan dan pengamatan yang telah dilakukan, telah

ditentukan nilai Rf dari masing-masing pigmen mata Drosophila

melanogaster yang didapat sebagai berikut : Rf Wild Type = 0.4565 ; Rf

White = 0; Rf Sephia = 0.6744 ; dan Rf Claret = 0.4565.

2. Setelah melakukan pemberian sinar UV pada kertas saring, kita dapat

menentukan kelompok pigmen mata pada tiap jenis mutan maupun pada

Drosophila wildtype. Drosophila melanogaster wild type tergolong dalam

kelompok pigmen mata drosopterin dan ommokrom. Mutan white tergolong

dalam kelompok pigmen mata yang tidak memiliki pteridin dan

ommokrom. Mutan sephia tergolong dalam kelompok pigmen mata yang

memiliki sepiapterin. Mutan claret tergolong dalam kelompok pigmen mata

yang memiliki drosopterin

DAFTAR PUSTAKA

Heftmann.E. 2004. Chromatography 6th Edition. Elsevier : San Diego

Campbell, N. A., J. B. Reece, L. G. Mitchel. 2002. Biologi. Terj dari Biology.

Oleh Lestari, R., E. I. M. Adil, N. Anita, Andri, W. F. Wibowo & W.

Manalu. Erlangga, Jakarta: xxi + 438 hlm.

Falk, Raphael. 2009. Genetic Analysis: A History of Genetic Thinking. England

: Cambridge University Press.

Inc. Morange, M. 1998. A History of Molecular Biology. Cambridge: Harvard

University Press.

Judd, Sandra. 2010. Genetic disorders sourcebook. United States :

Omnigraphics, Inc. Morange, M. 1998. A History of Molecular Biology.

Cambridge: Harvard University Press.

Inc. Morange, M. 1998. A History of Molecular Biology. Cambridge: Harvard

University Press.

Pai, A. C. 1992. Dasar-dasar genetika. Terj dari Fundamentals of genetics. Oleh

Apandi, M. Erlangga, Jakarta: x + 438 hlm.

Skoog, D.A., D.M. West & F.J. Holler. 1996. Fundamental of analytical

chemistry. 7th ed. Saunders College Publishing, Fort Worth: xviii + 870

hlm.

Strikberger, MW. 1962. Experiments in genetics with Drosophila, John Willey

and Sons, Inc.,New York.

Warianto, Chaidar. 2011. Mutasi. http://skp.unair.ac.id/repository/Guru-

Indonesia/Mutasi_ChaidarWarianto_17.pdf (diakses pada 5 Oktober

2015).