Laporan Praktikum Genetika

PENGAMATAN KROMOSOM POLITEN (KROMOSOM RAKSASA) Drosophila melanogaster

Widya Setyaningtyas*, Haniyya, I. Sobari, K.S. Juarna, N. Restiana, Nuruliawati, M. Fauzi, S. Purnadanti

Universitas Indonesia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Departemen Biologi

Maret 2012

Abstrak

Kromosom politen adalah kromosom raksasa yang ukurannya dapat mencapai 100 kali dari kromosom biasa akibat

peristiwa endoreduplikasi. Endoreduplikasi adalah peristiwa duplikasi kromosom tanpa disertai pembelahan sel pada fase

mitotic. Kromosom politen salah satunya dapat ditemukan pada kelenjar ludah larva instar III Drosophila melanogaster.

Penggunaan larva instar III Drosophila melanogaster karena beberapa alasan yaitu tubuhnya transparan sehingga mudah

diisolasi, organ tubuh lengkap, dan banyak memiliki kromosom politen. Pengamatan kromosom politen dilakukan dengan

memisahkan kelenjar ludah dari tubuh larva instar III Drosophila melanogaster. Hasil praktikum didapatkan adanya

kromosom politen yang memiliki banyak lengan pada kelenjar ludah larva instar III Drosophila melanogaster.

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

1. Pendahuluan

Kromatin adalah penyusun kromosom yang terdiri

dari kompleks DNA yang berasosiasi dengan protein

histon. Kromatin berbentuk panjang, tipis, dan terurai

sehingga tidak terlihat di bawah mikroskop cahaya

(Campbell dkk. 2010: 245). Kromosom adalah struktur

pembawa materi genetik yang tersusun atas kromatin

yang memendek dan menebal (Rittner & McCabe 2004:

65). Kromosom terkondensasi disuatu bagian dan tidak

terkondensasi di bagian lainnya. Bagian yang

terkondensasi memiliki banyak salinan sekuen DNA,

namun karena berada dalam kondisi terpadatkan, salinan

sekuen DNA ini tidak ikut bertanggung jawab untuk

mengekspresikan informasi genetik, bagian ini disebut

dengan heterokromatin. Heterokromatin tidak

*) Kelompok 2A 1

mengandung gen-gen yang aktif sehingga tidak

melakukan transkripsi (Klug & Cummings 1994: 321).

Bagian yang tidak terkondensasi dan berwarna terang

akibat tidak mengalami pemadatan disebut dengan

eukromatin. Eukromatin mengandung gen-gen yang

aktif dan hampir mengandung semua gen yang

ditranskripsi, sehingga bagian tersebut menjadi bagian

yang aktif melakukan replikasi (Passarge 2007: 280).

Kromosom secara umum terdiri dari dua bagian utama

yaitu sentromer dan lengan kromosom. Sentromer

merupakan bagian yang berfungsi untuk

menghubungkan lengan-lengan kromosom (Fairbanks &

Andersen 1999: 309).

Berdasarkan letak sentromer, kromosom dibedakan

menjadi empat macam, yaitu metasentris,

submetasentris, akrosentris, dan telosentris. Metasentris

adalah kromosom dengan posisi sentromer tepat

ditengah-tengah, sehingga dua lengan terlihat sama

panjang. Submetasentris adalah kromosom yang letak

sentromernya sedikit menjauhi salah satu lengan

kromosom. Akrosentris adalah kromosom yang letak

sentromernya berada pada bagian subterminal (di dekat

ujung kromosom), sehingga salah satu lengan kromosom

terlihat sangat pendek sedangkan lengan yang lain

sangat panjang. Telosentris adalah kromosom dengan

posisi sentromer pada ujung kromosom, sehingga

kromosom hanya terdiri dari satu lengan (Suryo 1994:

10).

Drosophila melanogaster adalah organisme yang

memiliki jumlah kromosom sedikit, yaitu hanya empat

pasang kromosom. Kromosom-kromosom tersebut

terdiri dari tiga pasang kromosom autosom dan satu

pasang kromosom gonosom (kromosom seks).

Kromosom politen adalah kromosom raksasa yang

ukurannya mencapai 100 kali kromosom biasa pada

tubuh Drosophila melanogaster atau sekitar 200-600

mikron. Panjang kromosom politen bisa mencapai 2000

mikron, karena ukurannya yang besar kromosom politen

dapat langsung diamati di bawah mikroskop cahaya

(Wolfe 1993: 727). Kromosom politen merupakan hasil

dari proses endomitosis dan endoreduplikasi.

Endomitosis merupakan replikasi yang menghasilkan

banyak kromosom yang bergabung, tidak terpisah satu

sama lain. Endoreduplikasi merupakan suatu keadaan

duplikasi kromosom terus menerus tanpa disertai

pembelahan sel pada fase mitotic (Hartl & Jones 2005:

272--273).

Siklus sel normal berlangsung melalui fase G1, S,

G2, dan fase mitosis. Fase G1 merupakan fase

pertumbuhan. Fase S merupakan fase replikasi DNA.

Fase G2 merupakan fase persiapan menuju fase mitotic

(Campbell dkk. 2010: 247). Terjadi pengecualian pada

siklus sel kromosom politen yaitu fase mitotic tidak

dilalui setelah fase S, sehingga menyebabkan terjadinya

replikasi DNA secara terus menerus. Hal tersebut

menyebabkan penggandaan rantai untai kromosom

homolog yang saling bersinapsis dan membentuk

kromosom politen dengan ukuran yang sangat besar

disertai lengan kromosom yang banyak (Wilkins dkk.

1993: 736).

Kromosom politen memiliki lima lengan panjang

dan satu lengan pendek. Lengan tersebut terdiri atas

lengan terpanjang yaitu kromosom X, sepasang lengan

2, sepasang lengan 3, dan satu lengan 4. Lengan 2 diberi

notasi 2R (right arm) dan 2L (left arm). Lengan 3 diberi

notasi 3R (right arm) dan 3L (left arm). Kromosom X,

2R, 2L, 3R, dan 3L mengalami duplikasi sebanyak 20

kali. Kromosom 4 sulit dibedakan karena ukurannya

sangat kecil (Suryo 1995: 90--91).

2

Kromosom politen memiliki bagian-bagian khusus,

yaitu band, interband, puff, kromonemata, dan

kromosenter. Bagian yang berbentuk pita spiral

dinamakan kromonemata. Kromonemata merupakan

untaian DNA dengan RNA korespondennya serta

protein histon (Suryo 1994: 80). Kromosenter adalah

tempat bersatunya lima lengan panjang. Bagian yang

terlihat menggembung dan tidak menggulung adalah

daerah yang aktif melakukan transkripsi disebut dengan

puff. Band merupakan bagian yang disebut pita gelap,

mengandung heterokromatin, sedikit mengandung gen,

dan tidak aktif melakukan transkripsi. Interband

merupakan bagian yang disebut pita terang, mengandung

eukromatin, banyak mengandung gen, dan aktif

melakukan transkripsi (Wolfe 1993: 737).

Kromosom politen dapat ditemukan pada larva

serangga diptera contohnya Drosophila melanogaster,

yaitu pada bagian kelenjar saliva, pertengahan lambung,

proventrikulus, tubulus malphigi, dan rektum.

Tumbuhan tertentu juga memiliki kromosom politen,

seperti Pisum sativum (Klug & Cummings 1994: 41).

Beberapa lalat dewasa juga memiliki kromosom politen

pada sel-sel di telapak kakinya. Dua kelompok serangga

seperti Collembola dan jangkrik memiliki sel yang

mengandung kromosom dengan ukuran besar seperti

kromosom politen. Kromosom dengan penampilan

serupa juga terjadi pada tahap pengembangan

makronukleus protozoa dan di embrio tangkai pada

tanaman berbunga (Wolfe 1993: 736).

Drosophila melanogaster memiliki kromosom

politen untuk memenuhi kebetuhan sel pada larva yang

membutuhkan banyak protein (Fairbanks & Andersen

1999: 308). Protein tersebut digunakan untuk

melanjutkan pertumbuhan Drosophila melanogaster

menjadi lalat dewasa (Suryo 1995: 78). Kromosom

politen mengandung banyak sekali salinan molekul

DNA yang telah direplikasi beberapa kali sehingga

memberikan salinan tambahan DNA untuk transkripsi

dan produksi protein semakin banyak (Fairbanks &

Andersen 1999: 308).

Kromosom politen digunakan sebagai model dalam

berbagai penelitian kromosom. Kromosom politen juga

dapat diaplikasikan untuk mengidentifikasi perubahan

struktur kromosom, mengetahui perbedaan evolusi antar

spesies, mengetahui peristiwa transkripsi akibat adanya

ekspresi gen, dan mengetahui perubahan lingkungan

terhadap kromosom (Klug & Cummings 1994: 41).

Tujuan praktikum pengamatan kromosom politen

Drosophila melanogaster adalah untuk mengetahui dan

memahami struktur kromosom politen Drosophila

melanogaster, mengetahui dan memahami bagian-

bagian kromosom politen Drosophila melanogaster,

serta mengetahui dan memahami perbedaan kromosom

politen dengan kromosom biasa.

2. Metodologi

Alat yang digunakan dalam praktikum pengamatan

kromosom politen Drosophila melanogaster adalah

mikroskop cahaya, mikroskop stereo, object glass, cover

glass, jarum sonde, kertas penghisap (tisu), pipet dan

cawan petri.

Bahan yang digunakan dalam praktikum pengamatan

kromosom politen Drosophila melanogaster adalah

larva instar III Drosophila melanogaster, pewarna

asetokarmin, dan larutan ringer NaCl.

Cara kerja pada praktikum pengamatan

kromosom politen Drosophila melanogaster yaitu

pertama larva instar III Drosophila melanogaster

diambil dari botol medium. Kedua, object glass

3

ditetesi dengan larutan ringer. Ketiga, larva instar

III yang telah diambil dari botol medium ditaruh di

atas object glass yang telah ditetesi larutan ringer.

Keempat, larva instar III yang terdapat di object

glass diletakkan di bawah mikroskop stereo untuk

diisolasi kelenjar ludahnya. Kelima, larva instar III

ditusuk dengan menggunakan jarum sonde pada

bagian kepala dan badan, kemudian masing-masing

bagian ditarik dengan arah yang berlawanan.

Keenam, kelenjar ludah yang telah diisolasi

dibersihkan dari lemak dan sisa bagian tubuh

lainnya. Ketujuh, kelenjar ludah yang sudah

dibersihkan diberi pewarna asetokarmin dan

didiamkan selama 10-15 menit. Kedelapan, cover

glass diletakkan di atas kelenjar ludah dengan hati-

hati, kemudian ditekan dengan menggunakan ibu

jari agar kelenjar ludah hancur dan sel-selnya

tersebar merata. Kesembilan, sisa pewarna

asetokarmin yang berlebihan diatas object glass

dibersihkan dengan menggunakan tisu. Kesepuluh,

preparat kelenjar ludah larva instar III Drosophila

melanogaster diamati di bawah mikroskop cahaya.

3. Hasil dan Pembahasan

Kelenjar saliva atau kelenjar ludah Drosophila

melanogaster digunakan dalam praktikum pengamatan

kromosom politen karena mengandung seribu kali DNA

lebih banyak dari kromosom biasa dan setiap kromosom

politen dibuat dari banyak untai DNA. Tidak semua

DNA bereplikasi bersamaan saat pembentukan

kromosom politen, beberapa masih tetap pada tahap

diploid. Kromosom politen pada kelenjar saliva

mengalami replikasi sebanyak 10 kali, sedangkan pada

tubulus malphigi bereplikasi sebanyak 6 kali, dan pada

lambung mengalami replikasi sebanyak 9 kali (Wolfe

1993: 736--737).

Praktikum pengamatan kromosom politen

menggunakan larva instar III Drosophila melanogaster

karena beberapa alasan. Alasan pertama adalah tubuh

larva instar III Drosophila melanogaster transparan

sehingga mudah untuk diisolasi. Alasan kedua organ

tubuh larva instar III Drosophila melanogaster telah

lengkap. Alasan ketiga adalah larva instar III Drosophila

melanogaster memiliki banyak kromosom politen

(Wilkins 1993: 85--86).

Berdasarkan literatur, kromosom politen terdiri

dari 4 lengan yang sama panjang, 1 lengan pendek,

kromosenter, band, interband, dan puff (Wolfe 1993:

737). Hasil yang kelompok kami dapatkan adalah hanya

terlihat kromosom politen dengan beberapa lengan,

sedangkan struktur dan bagian dari kromosom politen

tidak terlihat jelas. Hal tersebut dikarenakan

kekurangtelitian dalam melakukan isolasi kelenjar ludah.

Hasil pengamatan yang kami dapat dari kelompok 4A

memperlihatkan bagian-bagian seperti kromosenter,

puff, band, interband, 4 lengan panjang, dan 1 lengan

pendek. Bagian puff terlihat lebih menggembung dan

tidak menggulung (Wolfe 1993: 738). Kromosenter

terletak di tengah dan merupakan tempat melekatnya

kelima lengan kromosom (Hartl & Jones 2005: 272).

Bagian band dan interband tidak dapat terlihat dengan

jelas. Hal tersebut terjadi karena pada saat penambahan

perbesaran bagian kromosom jadi membias.

Bagian yang banyak terkondensasi pada

kromosom politen memiliki banyak salinan sekuen DNA

4

Gambar 1. Kromosom politen pada kelenjar ludah larva instar III Drosophila melanogaster (a) Kromosenter (b) Puff (c) Lengan X (d) Lengan 4 (e) Lengan 3R (f) Lengan 3L (g) Lengan 2L (h) Lengan 2R

[Sumber : Dokumentasi Kelompok 4A]

tetapi karena berada dalam kondisi terpadatkan, DNA

tidak bisa diakses oleh sel yang bertanggung jawab

untuk mengekspresikan informasi genetik yang

dikodekan dalam DNA, bagian tersebut bernama

heterokromatin. Heterokromatin berwarna gelap karena

berada dalam kondisi yang terpadatkan. Heterokromatin

tidak aktif dalam melakukan transkripsi karena tidak

mengandung gen-gen yang aktif (Klug & Cummings

1994: 321). Eukromatin adalah bagian yang tidak

terkondensasi dan terlihat berwarna terang. Hal tersebut

terjadi karena eukromatin tidak mengalami pemadatan.

Eukromatin mengandung gen-gen yang aktif dan hampir

mengandung semua gen yang ditranskripsi sehingga

menjadi bagian yang aktif dalam melakukan replikasi

(Wolfe 1993: 553).

4. Kesimpulan

Kromosom politen adalah kromosom raksasa

yang ukurannya bisa mencapai 100 kali dari kromosom

biasa. Berdasarkan hasil praktikum kromosom politen

ditemukan pada kelenjar ludah larva instar III

Drosophila melanogaster. Berdasarkan hasil praktikum

yang didapatkan dari kelompok 4A struktur kromosom

politen Drosophila melanogaster terdiri dari kromosom

2 lengan kanan, kromosom 2 lengan kiri, kromosom 3

lengan kanan, kromosom 3 lengan kiri, kromosom X,

dan kromosom 4 yang memiliki lengan sangat pendek

daripada lengan kromosom yang lain. Bagian

kromosom politen Drosophila melanogaster terdiri dari

kromosenter, puff, band, dan interband. Kromosenter

adalah tempat bersatunya kelima lengan kromosom.

Puff adalah bagian pada kromosom politen yang tidak

menggulung dan terlihat menggembung. Perbedaan

antara kromosom politen dan kromosom biasa terletak

pada ukuran dan struktur kromosom.

5. Daftar Pustaka

5

b

a

Campbell, N.A., J.B. Reece & L.A. Urry. 2010. Biologi.

Ter. dari Biology oleh Wulandari, D.T., Erlangga,

Jakarta: xi + 486 hlm.

Fairbanks, D.J. & W.R. Andersen. 1999. Genetics:

The Continuity of Life. Brooks/Cole

Publishing Company, California: xix + 820

hlm.

Hartl, D.L., E.W. Jones. 2005. Genetics: Analysis of

Gene and Genomes, 6th ed. Jones and Bartlett

Publishers, Inc., USA: xxv + 854 hlm.

Klug, W.S. & M.R. Cummings. 1994. Concepts of

Genetics. 4th ed. Prentice Hall Inc., Engelwood

Cliffs: xvi + 779 hlm.

Passarge, E. 2007. Color Atlas of Genetics. Appl Aprinta

Inc., Germany: x + 497 hlm.

Rittner, D. & McCabe, T. L. 2004. Encyclopedia of

Biology. Facts On File, Inc., New York: xiv +

400 hlm.

Suryo, H. 1995. Sitogenetika. Gadjah Mada University

Press, Yogyakarta: xiv + 446 hlm.

Suryo. 1995. Sitogenetika. Gadjah Mada University

Press, Yogyakarta: xvi + 446 hlm.

Wilkins, Adam. 1993. Genetic Analysis of Animal

Development, 2nd ed. Willey-Liss, Inc., New York:

xv + 546 hlm.

Wolfe, S.L. 1993. Molecular and Cellular Biology.

Wadsworth, Inc., California: xviii + 1145 hlm.

6

7

8