PETUNJUK PRAKTIKUM

GENETIKA

Oleh :

Fitriyah, M.Si Andik Wijayanto Dr. Alvi Milliana

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG 2013

2 Panduan Praktikum Genetik

TATA TERTIB PRAKTIKUM

Dalam praktikum Genetika, saudara bekerja dengan bahan-

bahan dan peralatan yang sensitive terhadap lingkungan oleh karena

itu hendaknya berhati-hati karena seluruh bahan maupun alat-alat ini

sangat peka terhadap lingkungan. Peralatan dan bahan yang

digunakan tergolong mahal dan persediaannya terbatas.

Laksanakan dengan tertib dan seksama semua petunjuk yang

telah diberikan oleh pembimbing, serta patuhilah semua tata tertib

laboratorium sebagai berikut:

1. Letakkan tas dan benda-benda lain milik saudara yang tidak

diperlukan pada tempat yang telah disediakan. Jangan sekali-

kali meletakkan barang-barang lain diatas meja praktikum

2. Dilarang melakukan aktivitas makan dan minum didalam

laboratorium Genetika

3. Bagi praktikan laki-laki diharuskan memakai celana yang

berbahan dasar kain bukan jins, panjang rambut depan tidak

melebihi alis mata dan rambut belakang tidak melebihi kerah

baju.

4. Gunakanlah baju / jas laboratorium sebelum masuk

laboratorium dan selama praktikum masih berlangsung

karena saudara akan bekerja dengan bahan-bahan kimia dan

mikroorganisme

5. Lepaskanlah sepatu dan gunakanlah sandal khusus

laboratorium saudara, gunakanlah masker dan sarung tangan

(hands glove steril) bila perlu

6. Sebelum mulai bekerja dipelajari betul apa yang akan

dilakukan. Buatlah skema kerja yang baik sehingga saudara

dapat bekerja dengan tepat, cepat dan teliti

7. Kondisi steril penting dalam praktikum Genetika, oleh

karena itu ikutilah selalu cara kerja secara tepat dan steril.

Apabila hal ini diabaikan maka tidak menutup kemungkinan

saudara akan mengalami kegagalan

8. Jauhkan tangan saudara dari mulut, hidung, telinga selama

bekerja di laboratorium

9. Kalau terjadi kesalahan atau kecelakaan segera lapor kepada

asisten dan pembimbing

Panduan Praktikum Genetik 3

10. Setelah praktikum selesai, bersihkan semua alat-alat yang

telah digunakan menurut ketentuan laboratorium. Meja

dibersihkan dengan menggunakan desinfektan atai alcohol

setelah selesai mengerjakan praktikum

11. Setiap kali selesai praktikum DIWAJIBKAN menyerahkan

jurnal pekerjaan atau laporan sementara kepada asisten

pendamping masing-masing untuk mendapatkan persetujuan

keabsahannya

12. Buatlah laporan praktikum paling lambat 1 minggu setelah

didapatkan hasil yang telah di ACC asisten kemudian

diserahkan kepada asisten pendamping masing-masing

untuk di evaluasi

13. Sebelum meninggalkan laboratorium, matikan gas atau

kompor pemanas, lampu, air dan jangan lupa mencuci tangan

dengan desinfektan

Saya sudah membaca dan memahami semua peraturan

laboratorium Genetika. Saya yang bertanda tangan dibawah ini

bersedia mematuhi semua peraturan laboratorium Genetika, dan saya

bersedia dikenakan sanksi apabila melanggar salah satu dari

peraturan laboratorium Genetika.

Praktikan Genetika

(………………………...)

NIM…………………….

4 Panduan Praktikum Genetik

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..............................................................

PERATURAN PRAKTIKUM ..................................................

DAFTAR ISI .............................................................................

TOPIK I

Peluang dan Pewarisan Sifat ................................................. 01

TOPIK II

Penyusunan dan Analisis Kariotipe Manusia........................ 02

TOPIK III

Ekstraksi DNA Sederhana ................................................... 06

TOPIK IV

PCR (Polymerase Chain Reaction) ....................................... 12

TOPIK V

GENETIKA POPULASI

(Melalui Konsep Alel Ganda) .............................................. 16

Panduan Praktikum Genetik 5

TOPIK I

PELUANG DAN PEWARISAN SIFAT

A. Pendahuluan Anda akan mensimulasikan percobaan Mendel tentang peluang dan pewarisan sifat dengan menggunakan koin sebagai perwakilan genotipe tanaman. Kemudian Anda bandingkan apa yang Anda harapkan dan apa yang sebenarnya terjadi.

B. Tujuan Tujuan dari praktikum ini adalah untuk memahami hukum Mendel tentang peluang dan pewarisan sifat

C. Alat dan Bahan Bahan yang digunakan berupa 2 buah Koin

D. Cara Kerja 1. Dibagi menjadi beberapa kelompok dengan satu

kelompok beranggotakan 2 orang. 2. Satu orang melempar 2 koin bersamaan dan satu

orang lagi mencatat hasilnya.

E. Diskusi 1. Berapa rasio AA:AB:BB pada 4 kali lemparan? 50 kali

lemparan? 100 kali lemparan? 2. Apakah persis sama atau mendekati hukum Mendel?

Jelaskan 3. Apa yang dapat Anda pelajari pada praktikum Peluang

dan Pewarisan Sifat kali ini?

6 Panduan Praktikum Genetik

TOPIK II

PENYUSUNAN DAN ANALISIS KARIOTIPE MANUSIA

A. Pendahuluan Kromosom ialah struktur pembawa gen yang mirip

benang yang terdapat di dalam nukleus. Masing-masing kromosom terdiri atas molekul DNA yang sangat panjang dan protein terkaitnya.

Kariotipe ialah metode atau cara untuk pengorganisasian kromosom suatu sel dalam kaitanya dengan jumlah, ukuran dan jenis. Kariotipe bermanfaat untuk mengidentifikasi abnormalitas tertentu dari kromosom. Teknisi medis biasanya mempersiapkan kariotipe dengan menggunakan komponen darah berupa Leukosit (sel darah putih). Selain itu, pengambilan sampel untuk analisa karyotiping bias diambil dari beberapa sumber berikut : a. Bayi yang sudah lahir / manusia dewasa

1. Darah 2. Bone marrow 3. Jaringan kulit atau jaringan tubuh lainnya

b. Bayi yang belum lahir 1. Cairan amniotic 2. Extra-Embrionic cells (dari Chorionic villi)

Pada praktikum ini akan dilakukan analisa kromosom

manusia dengan menyusun gambar kariotipe-kariotipe kromosom yang telah diacak, dengan harapan praktikan dapat memahami macam-macam bentuk kromosom manusia dan perananya dalam sel manusia. B. Tujuan

1. Menyusun kariotipe kromosom 2. Belajar menganalisa hasil kariotipe

Panduan Praktikum Genetik 7

C. Alat dan Bahan 1. Kertas berisikan gambar kromosom dalam keadaan acak 2. Gunting 3. Lem 4. Kertas A4 putih 5. Alat tulis termasuk penggaris

D. Cara Kerja Masing-masing lembar kerja dikerjakan dengan cara sebagai berikut; 1. Baca bagian studi kasus yang terdapat pada lembar

lampiran! 2. Persiapkan kertas pada bagian lampiran yang berisikan

gambar kromosom dalam keadaan acak! 3. Gunting masing-masing gambar kromosom menggunakan

gunting 4. Pasangkan masing-masing kromosom dengan kromosom

homolognya 5. Tempelkan pengelompokan kariotipe kromosom sesuai

dengan bentuk kromosom dan urutan nomor 6. Buat analisa dari hasil kariotipe tersebut

Table 1. pengelompokan karyotipe 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 dan 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

8 Panduan Praktikum Genetik

Lampiran Studi Kasus Riwayat Pasien Pasien A

Pasien A adalah janin yang berusia hampir genap 40 minggu dari seorang ibu berusia 40an tahun. Kromosom diperoleh dari cel epitel janin yang diambil melalui proses amniocentesis. Pasien B

Pasien B adalah seorang laki-laki berusia 28 tahun. Pasien tersebut sedang berusaha mengetahui penyebab mengapa dia belum memiliki anak. Kromosom diperoleh dari sel-sel yang memiliki nukleus dari darah pasien. Pasien C

Pasien C adalah bayi yang meninggal sesaat setelah dilahirkan dengan beberapa kelainan termasuk polidactili dan bibir sumbing. Kromosom diperoleh dari sampel jaringan.

Membaca kariotipe

Teknisi laboratorium akan mengkompilasi kariotipe, kemudian dengan menggunakann notasi atau penulisan spesifik mengkarakterisasi kariotipe.

Notasi tersebut mencakup jumlah total kromosom, kromosom seks dan kromosom yang lebih atau hilang. Contoh: 47, XY, +18 menunjukkan bahwa paseien tersebut memiliki 47 kromosom, seorang laki-laki dan memiliki kromosom autosomal ekstra pada kromosom 18. 46, XX menunjukkan bahwa pasien adalah seorang wanita dengan jumlah kromosom normal 47, XXY menunjukka bahwa pasien memiliki kromosom seks ekstra. Membuat diagnosa

Langkah setelah pembuatan notasi dari kariotipe adalah membuat diagnosa dari abnormalitas yang ada pada

Panduan Praktikum Genetik 9

kromosom. Pada pasien dengan jumlah kromosom normal, setiap pasang hanya akan berisi 2 buah kromosom. Keberadaan kromosom ekstra atau adanya kromosom yang hilang pada umumnya mengakibatkan janin tidak berkembang atau keguguran. Pada kasus janin tetap bertahan dan berkembang, maka akan terdapat kelainan unik secara klinis tergantung pada kromosom penyebabnya. Pada daftar berikut terdapat beberapa sindrom yang disebabkan oleh kelainan pada jumlah kromosom.

Diagnosa Kelainan Kromosom

Jumlah kromosom normal

Penyebab masalah pada pasien tidak disebabkan oleh kelainan jumlah kromosom tapi disebabkan oleh hal lain.

Klinefelter's Syndrome

Terdapat satu atau lebih ekstra kromosom seks (misal, XXY)

Down's Syndrome Trisomy 21, kromosom ekstra pada kromosom 21

Trisomy 13 Syndrome

Kromosom ekstra pada kromosom 13

Laporan Sementara 1. Susunan kariotipe normal yang diperoleh, tulis notasinya 2. Pasien A, B dan C Jumlah autosom, kromosom seks dan

kelainannya jika ada (tuliskan dalam bentuk notasi) 3. Abnormalitas bentuk dan struktur yang teramati, beri penjelasan singkat 4. Hasil diagnosa dan penjelasannya disertai referensinya.

10 Panduan Praktikum Genetik

TOPIK III

EKSTRAKSI DNA SEDERHANA A. Pendahuluan

Asam nukleat berupa asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), umumnya terletak di dalam inti sel. Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme.

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida. Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA dapat diisolasi, baik dari sel manusia maupun sel tumbuhan. DNA manusia dapat diisolasi dari cairan darah. Darah manusia terdiri atas plasma darah, globulus lemak, substansi kimia (karbohidrat, protein dan hormon), dan gas (oksigen, nitrogen dan karbon dioksida). Plasma darah terdiri atas eritrosit (sel darah merah), leukosit (sel darah putih) dan trombosit (platelet). Komponen darah yang diisolasi yaitu sel darah putih. Sel darah putih dijadikan pilihan karena memiliki nukleus, di mana terdapat DNA di dalamnya.

Proses isolasi DNA diawali dengan proses ekstraksi DNA. Hal ini bertujuan untuk memisahkan DNA denagn partikel lain yang tidak diinginkan. Proses ini harus dilakukan dengan berhati-hati, sehingga tidak menyebabkan kerusakan pada DNA. Untuk mengeluarkan DNA dari sel, dapat

Panduan Praktikum Genetik 11

dilakukan dengan memecahkan dinding sel baik dengan cara mekanik maupun dengan cara kimiawi. Dengan cara mekanik dapat dilakkan melalui penggerusan atau pemblenderan dengan menggunakan morta dan pistil, sedangkan secara kimiawi dapat dilakukan dengan menambahkan detergen.

Pada praktikum ini akan dilakukan isolasi DNA dengan metode sederhana dengan menggunakan sampel daging buah untuk mendapatkan DNA. B. Tujuan 1. Dapat mengetahui proses isolasi DNA dari sel-sel buah 2. Dapat memahami gambaran umum DNA hasil isolasi

sebagai unit hereditas

C. Alat dan Bahan: Alat-alat yang digunakan terdiri dari : mortar, pisau,

beaker glass 50 ml, gelas ukur, penyaring, waterbath, sendok pengaduk, pipet tetes, timbangan.

Sedangkan bahan yang digunakan : 100 gram buah berdaging lunak seperti kiwi, strawberi, papaya atau tomat, 5 gram detergen (bubuk / cair), aquades/ air biasa, spiritus atau ethanol absolute dingin. D. Cara Kerja : 1. Larutkan detergen sebanyak 5 gram kedalam 50 ml air

dan aduk secara perlahan sampai homogen 2. Haluskan 100 gram daging buah menggunakan mortar 3. Pindahkan daging buah yang telah halus kedalam beaker

glass yang berisi cairan detergen yang telah homogen 4. Aduk campuran Saring larutan menggunakan saringan

dan ditempatkan pada beakerglas baru yang bersih 5. Tetesi hasil saringan (alikot) dengan spiritus dingin secara

perlahan melalui dinding gelas. 6. Amati perubahan yang terjadi, dan cacatlah hasil

pengamatan.

12 Panduan Praktikum Genetik

E. DISKUSI 1. Bagaimanakah hasil praktikum kali ini? Struktur apakah

yang tampak pada hasil praktikum? 2. Apakah fungsi mengunakan detergen dalam praktikum

ini? Bagiamanakah hal ini dapat dijelaskan berdasarkan konsep penusun membrane sel?

Panduan Praktikum Genetik 13

TOPIK IV

PCR (POLYMERASE CHAIN REACTION)

A. Pendahuluan 1. Prinsip Dasar PCR

PCR merupakan teknik amplifikasi DNA selektif in vitro yang meniru fenomena replikasi DNA in vivo. Komponen reaksi yang diperlukan dalam teknik ini adalah untai tunggal DNA sebagai cetakan, primer (sekuens oligonukleotida yang mengkomplementeri akhiran sekuens cetakan DNA yang sudah ditentukan), dNTPs (deoxynucleotide triphosphates), dan enzim polimerase DNA.

2. Reaksi PCR

Secara umum prinsip reaksi PCR membutuhkan tiga tahap, yaitu: 1. Denaturasi

Prinsipnya adalah memisahkan DNA untai ganda menjadi komponen untai tunggal, sehingga memungkinkan terjadinya hibridisasi primer .

2. Annealing Pada tahap ini terjadi hibridisasi primer PCR pada sekuens targetnya.

3. Elongasi (ekstensi rantai DNA) Tahap ini penting untuk mengamplifikasi daerah yang sudah dihibridisasi oleh primer, dari 5'end ke 3'end. Sebagian besar enzym polimerase membutuhkan suhu elongasi 72 0C. Catatan: Secara detail, protokol suatu PCR tergantung dari tujuan, enzim polimerase, primer, bahkan kit yang digunakan.

B. Tujuan 1. Untuk mengetahui dan memahami teknik PCR 2. Untuk mengamplifikasi DNA

I

14 Panduan Praktikum Genetik

C. Alat dan Bahan

1. Mesin Thermal Cycler untuk proses PCR 2. Tabung Eppendorf 3. Blue, yellow, white tip 4. Mikropipet 5. Vortex 6. Mesin Centrifuge 7. Rak tabung 8. Sarung tangan 9. Enzim Taq Polymerase 10. dNTP 11. Buffer PCR 12. Primer 13. DNA Template 14. Aquades steril

D. Cara Kerja 1. Tentukan jumlah sampel untuk analisis PCR 2. Siapkan tabung PCR 0.2 ml atau 0.5 ml yang sudah steril.

Jumlah tabung tergantung pada jumlah sampel 3. Beri label pada setiap tabung PCR 4. Tambahkan DNA template ke dalam setiap tabung PCR 5. Buat “master mix” dan tambahka sejumah tertentu ke

dalam tabung yang berisi DNA template 6. Masukkan tabung PCR ke Thermal Cycler mechine dan

jalankan mesin tersebut dengan menekan START sesuai program yang diinginkan

Panduan Praktikum Genetik 15

Contoh : Campuran larutan dalam PCR untuk setiap reaksi

Komponen Konsentrasi Stock Soluion

Konsentrasi dalam reaksi

Volume / diambil dari stock (μl)

PCR buffer 10 x 1 x 5.0

dNTP 2.5 mM 0.2 mM 4

Primer Forward

2.5 pmol/ μl 12.5 pmol 5.0

Primer Reverse

2.5 pmol/ μl 12.5 pmol 5.0

Taq Polymerase

5 Unit / μl 1.25 Unit / μl

0.25

Sampel DNA Air Total

X

Y

50.0

Keterangan : X: tergantung konsenrasi sampel DNA Y: diisi aqudes steril hingga volume total = 50 μl

Contoh : Perhitungan cara membuat “master mix” larutan PCR untuk 11 tabung PCR

Komponen Volume yang dibutuhkan (μl)

Volume yang dibutuhkan untuk cocktail PCR (di x 11)

Buffer PCR 5.0 55.0

dNTP 5.0 55.0

Primer F 5.0 55.0

Primer R 5.0 55.0

Taq Polymerase 0.5 5.5

Aquades Steril 26.5 291.5

Total 47.0 517.5

Sampel DNA 3.0 -

16 Panduan Praktikum Genetik

TOPIK V

GENETIKA POPULASI (MELALUI KONSEP ALEL GANDA)

A. Pendahuluan

Alel adalah gen-gen berlainan yang menempati lokus-lokus yang sama pada kromosom homolog. Bila sebuah lokus dalam sebuah kromosom ditempati oleh beberapa atau suatu seri alel maka alel demikian disebut Alel Ganda (=”multiple alleles”), atau jika terdapat dua/lebih alel yang mengontrol/mempengaruhi suatu sifat maka sifat tersebut dikatakan dikontrol oleh alel ganda. Peristiwanya disebut multiple allelomorfi. Alel ganda dapat dijumpai dalam golongan darah manusia yang terdiri dari alel IA, IB. dan i.

Sebagian besar gen yang ada dalam populasi sebenarnya hadir dalam lebih dari dua bentuk alel. Golongan darah ABO pada manusia merupakan satu contoh dari alel berganda dari sebuah gen tunggal. Ada empat kemungkinan fenotip untuk karakter ini: Golongan darah seseorang mungkin A, B, AB atau O. Huruf-huruf ini menunjukkan dua karbohidrat, substansi A dan substansi B, yang mungkin ditemukan pada permukaan sel darah merah. Sel darah seseorang mungkin mempunyai sebuah substansi (tipe A atau B), kedua-duanya (tipe AB), atau tidak sama sekali (tipe O). kesesuaian golongan darah sangatlah penting dalam transfusi darah. Jika darah donor mempunyai faktor (A atau B) yang dianggap asing oleh resipien, protein spesifik yang disebut antibodi yang diproduksi oleh resipien akan mengikatkan diri pada molekul asing tersebut sehingga menyebabkan sel-sel darah yang disumbangkan menggumpal. Penggumpalan ini dapat membunuh resipien. B. Tujuan

1. Mengetahui golongan darah tiap-tiap anggota populasi (populasi = kelas)

2. Menganalisa frekuensi gen pada suatu populasi

Panduan Praktikum Genetik 17

C. Alat dan Bahan 1. Jari tangan 2. Obyek glass dan spatula 3. Lancet steril 4. Serum anti-A, anti-B 5. Alkhohol 70% dan kapas

D. Cara Kerja

1. Gen alel ganda golongan darah sisitem ABO a) Siapkan obyek glass yang bersih dan buatlah dua

lingkaran dan beri tanda A dan B b) 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 ke larutan alkhohol 70%, biarkan mengering sejenak dan jaga agar tidak terkontaminasi

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

- Kemudian teteskan darah berikutnya pada kedua lingkaran pada glass obyek yang telah dipersiapkan

- Teteskan serum anti-A pada lingkaran A dan serum anti-B pada lingkaran B, campurkan dengan cepat menggunakan spatula yang berbeda.

- Amatilah reaksi yang terjadi antara tetesan cairan darah dan serum tersebut. Apakah terjadi penggumpalan/reaksi aglutinasi atau tidak?

2. Tentukan genotip saudara 3. Hitung frekuensi genotip populasi kelas, apakah

tampak adanya ciri populasi etnik, coba bedakan

18 Panduan Praktikum Genetik

antara berbagai variasi etnik yang ada dalam populasi kelas. Bahas dalam laporan saudara

Laporan sementara 1. Fenotip dan Genotip praktikan : 2. Genotip populasi kelas :

A B AB O

3. Hitung frekuensi gen populasi kelas Lampiran Tabel 1. Golongan darah sistem ABO

Golongan darah

(fenotip)

Antigen dalam

eritrosit

Alel dalam kromosom

Genotip

O - I Ii

A A IA IAIB atau IAi

B B IB IBIB atau IBi

AB A dan B IA , IB IAIB

Rumus Frekuensi Gen

a. Rumus frekuensi gen alel ganda Jumlah = p2IAIA + 2prIAi + q2IBIB + 2qrIBi + 2pqIAIB + r2ii……………….(2) (p+q+r ) = 1 Dengan : P = frekuensi alel IA

q = frekuensi alel IB

r = frekuensi alel i