STUDI INDEKS MITOSIS MERISTEM UJUNG AKAR
STUDI INDEKS MITOSIS MERISTEM UJUNG AKAR TANAMAN BAWANG UNTUK PEMBUATAN PREPARAT MITOSIS SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PADA MATERI PEMBELAHAN SEL SKRIPSI
Oleh ACHMAD ZAINAL ABIDIN NIM 08030204216 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI 2014
STUDI INDEKS MITOSIS MERISTEM UJUNG AKAR TANAMAN BAWANG UNTUK PEMBUATAN PREPARAT MITOSIS SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PADA MATERI PEMBELAHAN SEL SKRIPSI
Diajukan kepada Universitas Negeri Surabaya untuk memenuhi persyaratan penyelesaian Program Sarjana Pendidikan Biologi
Oleh ACHMAD ZAINAL ABIDIN NIM 08030204216 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI 2014
LEMBAR PERSETUJUAN
Skripsi oleh : Achmad Zainal Abidin NIM
: 08030204216 Judul
: Studi Indeks Mitosis Meristem Ujung Akar
Tanaman Bawang untuk Pembuatan Preparat Mitosis sebagai Media Pembelajaran pada Materi
Pembelahan Sel ini telah disetujui dan dinyatakan memenuhi syarat untuk diajukan dalam ujian skripsi.
Surabaya, 21 Juli 2014
Pembimbing I
Drs. Johanes Djoko Budiono, M.Si
NIP 195005151974121001
Pembimbing II Dra. Isnawati, M.Si.
NIP 196711221992032002
LEMBAR PENGESAHAN
Skripsi oleh : Achmad Zainal Abidin NIM
: 08030204216 Judul
: Studi Indeks Mitosis Meristem Ujung Akar
Tanaman Bawang untuk Pembuatan Preparat Mitosis sebagai Media Pembelajaran pada Materi
Pembelahan Sel ini telah dipertahankan di hadapan dewan penguji pada tanggal 23 Juli 2014.
Dewan Penguji Tanda Tanggal Tangan
Selesai Revisi
1. Drs. Johanes Djoko Budiono, M.Si ...................... ......................... NIP 195005151974121001
...................... ......................... NIP 196807211993032002
2. Dra. Yuliani, M.Si
...................... ......................... NIP 198003062005012003
3. Muji Sri Prastiwi, S.Pd., M.Pd.
Mengesahkan, Mengetahui,
Dekan Fakultas MIPA Ketua Jurusan Biologi
Prof. Dr. Suyono, M.Pd. Dr. Raharjo, M.Si.
NIP 196006201985031003 NIP 196503151991011001
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
Alamat : Jalan Ketintang Gedung C3 Lt. 2 Kampus Ketintang, Telp.+6231-8280009, Faks +6231-8298382
SURAT PERNYATAAN KEORISINILAN SKRIPSI
Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama
: Achmad Zainal Abidin Tempat, tanggal lahir
: Surabaya, 3 Maret 1990 NIM
Program studi/angkatan : Pendidikan Biologi 2008 Alamat
: Perum Taloon Permai Blok J/15, RT.6 RW.7 Desa Kamal, Kecamatan Kamal, Kabupaten Bangkalan
menyatakan dengan sesungguhnya bahwa: (1) skripsi yang diujikan ini benar-benar hasil karya saya sendiri
(tidak didasarkan pada data palsu dan/atau hasil plagiasi/jiplakan atau autoplagisi)
(2) apabila pada kemudian hari terbukti bahwa pernyataan saya tidak benar, saya akan menanggung resiko dan siap diperkarakan sesuai dengan aturan yang berlaku.
Demikianlah surat pernyataan yang saya buat dengan sebenar- benarnya.
Surabaya, 23 Juli 2014 Yang Menyatakan,
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Segala puji dan syukur kehadirat ALLAH SWT yang telah
melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga skripsi yang berjudul “Studi Indeks Mitosis Meristem Ujung Akar Tanaman
Bawang Untuk Pembuatan Preparat Mitosis Sebagai Media
Pembelajaran Pada Materi Pembelahan Sel” telah dapat terselesaikan dengan baik.
Skrispi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pendidikan. Dalam skripsi ini penulis meneliti indeks mitosis meristem ujung akar tanaman bawang untuk digunakan sebagia waktu acu potong pada pembuatan preparat mitosis bawang. Penulis juga mengembangkan pemanfaatan pewarna alami filtrat Syzygium cumini sebagai bahan alternatif dalam pembuatan preparat mitosis sehingga diharapkan dapat membantu siapapun menekan biaya dalam pembuatan preparat mitosis sehingga dimanfaatkan dalam proses pembelajaran di kelas.
Keberhasilan penulisan skripsi ini tidak lepas dari dukungan serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat:
1. Drs. Johanes Djoko Budiono, M.Si. dan Dra. Isnawati, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang selalu membimbing, memberi masukan, kritikan, dan motivasi dalam penulisan skripsi ini.
2. Dra. Yuliani, M.Si.; Muji Sri Prastiwi, S.Pd., M.Pd. dan Rinie Pratiwi P., M.Si. selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
3. Dr. Hj.Yuni Sri Rahayu M.Si. selaku Dosen Penasehat Akademik yang telah sabar dalam memberikan bimbingan dan motivasi dalam penulisan skripsi.
4. Dr. Raharjo, M.Si. selaku Ketua Jurusan Biologi Universitas Negeri Surabaya.
5. Prof. Dr. Suyono, M.Pd. selaku Dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Surabaya.
6. Seluruh Dosen Pengajar di lingkungan Jurusan Biologi FMIPA Unesa yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan kepada penulis.
7. RR. Herlin Wahyu Indriati, S.Pd., selaku guru Biologi SMA Negeri 1 Kamal sekaligus penelaah yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.
8. Bapak (Zaini), Ibu (Siti Amina), Kakak (Achmad Zainal Arifin & Nurul Arifah) dan Adik (Siti Sufiya) serta keluarga yang senantiasa memberikan dukungan materiil, semangat, motivasi, dan do’a dalam menyelesaikan skripsi ini.
9. Rekan-rekan Pendidikan Biologi 2008 dan Nizar Hanafi Hamdan (Alm.) yang turut memberikan saran, kritik, dan bantuan dalam menyelesaikan skripsi ini.
10. Seluruh pihak yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang terbaik kepada
semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan dalam menyelesaikan skripsi ini, amin. Harapan peneliti dengan tersusunnya skripsi ini diharapkan dapat bermanfaat bagi peneliti khususnya dan pembaca pada umumnya.
Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Surabaya, 23 Juli 2014 Achmad Zainal Abidin
NIM 08030204216
ABSTRAK STUDI INDEKS MITOSIS MERISTEM UJUNG AKAR TANAMAN BAWANG UNTUK PEMBUATAN PREPARAT MITOSIS SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PADA MATERI PEMBELAHAN SEL
Nama : Achmad Zainal Abidin NIM
: 08030204216 Program studi
: S-1 Jurusan
: Pendidikan Biologi, Biologi
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Nama Lembaga : Universitas Negeri Surabaya Pembimbing
: 1. Drs. Johanes Djoko Budiono, M.Si.
2. Dra. Isnawati, M.Si Waktu pemotongan ujung akar tanaman sangat penting
dalam membuat preparat mitosis dengan fase lengkap. Waktu pemotongan ujung akar terkait dengan indeks mitosis (IM) tanaman. Setiap tanaman memiliki waktu yang berbeda-beda dimana terjadi IM tertinggi. Terbatasnya referensi IM tanaman menjadi kendala utama dalam pembuatan preparat mitosis sehingga diperlukan studi IM tanaman. Kendala lain dalam pembuatan preparat mitosis adalah pewarna baku yang harganya cukup mahal. Penggunaan pewarna alternatif sebagai pengganti zat warna baku inti sel / kromosom dapat menekan biaya pembuatan mitosis squash.
Tujuan penelitian ini adalah 1) Menemukan tanaman alternatif yang dapat digunakan sebagai utama pembuatan preparat squash untuk pengamatan mitosis 2) Menemukan acuan waktu pemotongan ujung akar tanaman bawang untuk pembuatan preparat mitosis yang didasarkan pada nilai indeks mitosis tertinggi tanaman bawang 3) Mengembangkan pewarna alternatif dari filtrat kulit buah Syzygium cumini untuk pemulasan kromosom
preparat mitosis 4) Mendeskripsikan kelayakan media preparat mitosis tentang
dalam
pembuatan pembuatan
Metode penelitian ini adalah penelitian pengembangan dengan mengacu pada metode Research and Development (R&D) yang hanya dilakukan sampai tahap telaah desain produk. Data dikumpulkan dengan menggunakan teknik observasi dan telaah. Teknik observasi digunakan untuk memperoleh data kuantitatif tentang nilai IM Allium, sedangkan teknik telaah digunakan untuk memperoleh data kualitatif tentang kelayakan media preparat mitosis menggunakan pewarna filtrat kulit buah Syzygium cumini.
Hasil penelitian ini adalah 1) Allium sativum, A. cepa dan A. fistulosum dapat dijadikan sebagai bahan utama alternatif pembuatan preparat mitosis squash. 2) Waktu pemotongan ujung akar tanaman bawang untuk digunakan sebagai acuan dalam pembuatan preparat mitosis ditemukan dalam waktu yang berbeda-beda berdasarkan pada waktu ditemukannya nilai Indeks Mitosis (IM) tertinggi. IM A. sativum tertinggi terjadi pada jam 09.00 WIB dengan nilai 11.410%; IM A. cepa tertinggi terjadi pada jam 12.00 WIB dengan nilai 11.326%; sedangkan IM A. fistulosum tertinggi terjadi pada jam 06.00 WIB dengan nilai 12.617%. 3) Filtrat kulit buah Syzygium cumini dapat digunakan sebagai pewarna alternatif untuk mewarnai inti sel / kromosom.
4) Kelayakan media preparat mitosis squash meristem ujung akar Allium tentang indeks mitosis yang menggunakan pewarna filtrat kulit buah Syzygium cumini memperoleh nilai bervariasi antara 81%-100% dengan kategori sangat layak sehingga dapat digunakan sebagai media preparat untuk pengamatan pembelahan mitosis sel.
Kata kunci : Indeks mitosis, ujung akar, tanaman bawang, media preparat mitosis, media pembelajaran, pembelahan sel.
ABSTRACT MITOSIS INDEX STUDY OF ONION PLANT ROOT TIP TO MAKE MITOSIS SLIDES AS LEARNING MEDIA FOR MITOSIS CELL SUBJECT
Name : Achmad Zainal Abidin Number
: 08030204216 Study Program
: S-1 Department
: Pendidikan Biologi, Biologi Faculty
: Mathematic and Natural Sciences Name of Institution : The States University of Surabaya Lecturer
: 1. Drs. Johanes Djoko Budiono, M.Si.
2. Dra. Isnawati, M.Si The time of cutting root tip plant is an important thing when
making mitosis slides with complete phase of mitosis. The Time of Cutting Root Plant has concerned by Mitosis Index (MI). Each of plant has a different time for makes the highest MI. The limited reference for plant MI becomes the main problem for making the mitosis slides so it needs a literature study for plant MI. The other problem in making the mitosis slides is the standard stain that spend a high cost. The use of alternative stain as a substitution of standard nucleus (chromosome stain) to decrease the cost of making mitosis squash.
The objectives of this research are 1) finding alternative plants that can be use as main material for makes slides squash for mitosis observation. 2) finding the reference of onion root tip cutting time to make mitosis squash slides based on the highest value of onion IM. 3) developing alternative stain from skin filtrate of Syzygium cumini as chromosomes staining for mitosis squash slides. 4) Describing feasibility of mitosis slides media about MI with skin filtrate of S. cumini as a learning media.
This Research uses development research method that focus on Research and Development Method (R&D) and the steps are conducted only by stage of product design study. The data are This Research uses development research method that focus on Research and Development Method (R&D) and the steps are conducted only by stage of product design study. The data are
Result of this research are 1) Allium sativum, A. cepa and A. fistolusum can be use as an alternative main material to make mitosis squash slides. 2) The time of the root tip cutting of the onion plants to be used as a reference in making mitosis slides squash found within different based on the time of the discovery of the value of the highest MI. The Highest MI for A. sativum was observed at 09.00 WIT (11,410%); for A. cepa at 12.00 WIT (11,326%) and for A. fistulosum at 06.00 WIT (12,617%). 3) Filtrate of fruit skin Syzygium cumini can be use as alternative stain for staining the nucleus (chromosomes). 4) Feasibility of Allium root tip meristem as a mitosis squash slides media with MI that use filtrate of fruit skin S. cumini as stain have various value between 81%-100% with a viable category so that it can be used as a as a slides media for observation of mitosis cell divison.
Key Words: Mitosis index, root tip, onion plant, mitosis slides media, learning media, cell division
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
2.1 Kesalahan yang Banyak Terjadi dalam Pengamatan Mitosis Sel dan Penyebabnya............................................... 31
3.1 Kriteria interpretasi skor berdasarkan skala likert ............ 76
4.1 Daftar tanaman koleksi, media tanam dan referensi ........ 78
4.2 Hasil pengamatan tanaman koleksi .................................... 79
4.3 Rata-rata Indeks Mitosis (IM) meristem ujung akar genus Allium setiap jam selama 24 jam berturut-turut ..... 81
4.4 Hasil uji normalitas data Indeks Mitosis Allium................ 83
4.5 Hasil uji homogenitas data Indeks Mitosis Allium ............ 83
4.6 Hasil perhitungan Anava untuk indeks mitosis meristem ujung akar Allium sativum setiap jam berturut-turut selama 24 jam ................................................ 84
4.7 Hasil perhitungan Anava untuk indeks mitosis meristem ujung akar Allium cepa setiap jam berturut-
turut selama 24 jam ................................................................ 87
4.8 Hasil perhitungan Anava untuk indeks mitosis meristem ujung akar Allium fistulosum setiap jam
berturut-turut selama 24 jam ................................................ 90
4.9 Daftar media preparat mitosis squash yang telah dibuat menggunakan pewarna hematoksilin dan pewarna
filtrat kulit buah Syzygium cumini yang dinilai kelayakannya .......................................................................... 95
4.10 Perbandingan hasil pewarnaan sel Allium
menggunakan pewarna hematoksilin dan pewarna filtrat kulit buah Syzygium cumin ......................................... 96
4.11 Hasil telaah penyerapan warna dan kejelasan waran
Hematoksilin (Preparat 1-3) dan filtrat kulit buah
beberapa saat setelah ditambahkan dengan iron alum berwarna ungu tua yang siap digunakan untuk pewarnaan kromosom........................................................... 94
4.2 Tampilan fisik media preparat mitosis squash................... 95
4.3 Foto obyek preparat mitosis squash meristem ujung akar Allium sativum dengan pewarna hematoksilin
(preparat 1-3) maupun pewarna filtrat kulit buah Syzygium cumini (preparat 10-12) perbesaran 640 X......... 97
4.4 Foto obyek preparat mitosis squash meristem ujung akar Allium cepa dengan pewarna hematoksilin (preparat 4-6) maupun pewarna filtrat kulit buah
Syzygium cumini (preparat 13-15) perbesaran 640 X......... 103
4.5 Foto obyek preparat mitosis squash meristem ujung akar Allium fistulosum dengan pewarna hematoksilin (preparat 7-9) maupun pewarna filtrat kulit buah Syzygium cumini (preparat 16-18) perbesaran 640 X ........ 108
4.6 Struktur kimia molekul antosianidin dalam Syzygium cumini, sianidin, sianidin anion ........................................... 120
4.7 Mekanisme reaksi antara pewarna cyanidin (CyFe) 2+ dengan fosfat anion ............................................................... 122
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran Lampiran 1
1 Gambar Tanaman yang Digunakan sebagai Bahan Utama Preparat Mitosis ......................................................... 141
Lampiran 2
2A Prosedur Pembuatan Preparat Mitosis Squash Willey ......142 2B Tahapan Pembuatan Preparat Squash Willey ..................... 143
Lampiran 3
3A Hasil Pra-Lab Pewranaan Sel Meristem Ujung Akar Menggunakan Berbagai Tanaman .......................................147
3B Kandungan Metabolit Sekunder Tanaman ........................ 150 3C Foto Hasil Uji Penerapan Filtrat Tanaman
Menggunakan Pewarna Alami ............................................ 154
Lampiran 4
4A Prosedur Pembuatan Preparat Mitosis Squash Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 155 4B Tahapan Pembuatan Filtrat Syzygium cumini ..................... 159 4C Tahapan Pembuatan Preparat Mitosis Squash
Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 160
Lampiran 5
5 Intrumen A Lembar Data Pengamatan Indeks Mitosis Sel Ujung Akar Allium ........................................................... 161
Lampiran 6
6A Intrumen B Lembar Telaah Penyerapan Warna Hematoksilin ........................................................................... 162 6B Intrumen C Lembar Telaah Tampilan Umum Media Preparat Semi Permanen Mitosis Allium Menggunakan Pewarna Hematoksilin ............................... 164
11C Hasil Telaah Penelaah 1 : Telaah Tampilan Manfaat Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Hematoksilin ............................... 230
11D Hasil Telaah Penelaah 1 : Telaah Penyerapan Warna
Filtrat Syzygium cumini Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium ............................................................. 239
11E Hasil Telaah Penelaah 1 : Telaah Tampilan Umum
Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 249
11F Hasil Telaah Penelaah 1 : Telaah Tampilan Manfaat Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 255
Lampiran 12
12A Hasil Telaah Penelaah 2 : Telaah Penyerapan Warna
Hematoksilin Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium ........................................................................... 264
12B Hasil Telaah Penelaah 2 : Telaah Tampilan Umum
Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Hematoksilin ............................... 274
12C Hasil Telaah Penelaah 2 : Telaah Tampilan Manfaat Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Hematoksilin ............................... 280
12D Hasil Telaah Penelaah 2 : Telaah Penyerapan Warna
Filtrat Syzygium cumini Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium ............................................................. 289
12E Hasil Telaah Penelaah 2 : Telaah Tampilan Umum
Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 299
12F Hasil Telaah Penelaah 2 : Telaah Tampilan Manfaat Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium
Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 305
Lampiran 13
13A Hasil Telaah Penelaah 3 : Telaah Penyerapan Warna
Hematoksilin Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium ........................................................................... 314
13B Hasil Telaah Penelaah 3 : Telaah Tampilan Umum
Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Hematoksilin ............................... 324
13C Hasil Telaah Penelaah 3 : Telaah Tampilan Manfaat Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Hematoksilin ............................... 330
13D Hasil Telaah Penelaah 3 : Telaah Penyerapan Warna
Filtrat Syzygium cumini Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium ............................................................. 339
13E Hasil Telaah Penelaah 3 : Telaah Tampilan Umum
Pada Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 349
13F Hasil Telaah Penelaah 3 : Telaah Tampilan Manfaat Preparat Semi Permanen Mitosis Squash Allium Menggunakan Pewarna Filtrat Syzygium cumini ............... 355
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Salah satu materi pelajaran biologi adalah proses pembelahan mitosis sel. Materi tersebut mengacu pada Kompetensi Inti (KI) 3 yaitu “Memahami, menerapkan,
menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah” dan Kompetensi Dasar (KD) 3.8 yaitu “Mendeskripsikan keterkaitan antara proses pembelahan mitosis dan meiosis dengan pewarisan sifat” (Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Nomor 69 Tahun 2013). KI dan 3 dan KD 3.8 merujuk pada materi pembelajaran pembelahan mitosis sel. Pada pembahasan materi ini menuntut peserta siswa untuk dapat memahami serta membedakan tahapan-tahapan pembelahan mitosis sel. Materi pembelajaran pembelahan mitosis sel merupakan kumpulan konsep konkret yang dapat dipahami
melakukan kegiatan pengamatan pembelahan mitosis sel secara langsung melalui media preparat mitosis akar tanaman. Kegiatan pengamatan sel-sel yang bermitosis secara langsung melalui media preparat mitosis dapat memotivasi belajar siswa, melatih keterampilan proses siswa serta meningkatkan pemahaman terhadap materi pembelahan mitosis sel (Agustin, 2009).
siswa dengan
cara
Wilson (1962) menjelaskan, pada pengamatan preparat mitosis yang diamati adalah pola kromosom di dalam inti saat proses pembelahan sel. Kromosom merupakan materi genetik yang berperan dalam pewarisan sifat suatu individu. Kualitas preparat yang digunakan selama kegiatan pengamatan memengaruhi pemahaman siswa dalam mempelajari pembelahan mitosis sel (Jones dan Rickards, 1991). Fakta di lapangan menunjukkan penggunaan preparat kualitas rendah dapat menyebabkan siswa sulit memahami konsep pembelahan mitosis sel.
Berdasarkan hasil wawancara yang dilakukan peneliti dengan dua guru biologi di dua Sekolah Menengah Atas (SMA) diantaranya SMA Negeri 8 Surabaya dan SMA Negeri
1 Kamal, preparat mitosis di laboratorium sekolah yang digunakan sebagai bahan praktikum pengamatan mitosis memiliki kelemahan yaitu sebagian besar fase-fase pembelahan sel pada preparat tidak dapat dilihat dengan jelas. Kelemahan preparat menyebabkan guru tidak dapat menjelaskan secara konkret fase pembelahan sel dan bentuk sebenarnya kromosom kepada siswa. Pada dasarnya preparat mitosis dapat dibuat sendiri oleh guru dengan menggunakan bahan dan metode yang sederhana.
Metode yang umum digunakan dalam membuat preparat mitosis yaitu dengan squash. Metode squash yaitu suatu metode untuk mendapatkan suatu preparat dengan cara meremas suatu potongan jaringan atau suatu organisme secara keseluruhan, sehingga didapatkan suatu sediaan yang tipis yang dapat diamati di bawah mikroskop (Suntoro, 1983). Secara umum tahapan dalam pembuatan preparat mitosis dengan metode squash yaitu diawali dengan pemilihan bahan, kemudian memfiksasi, hidrolisis, pemulasan, dan yang terakhir pembuatan preparat dengan meremas (squashing) (Jones dan Rickards, 1990).
Bahan utama pembuatan preparat mitosis adalah sel yang melakukan pembelahan mitosis. Sel-sel yang sedang melakukan mitosis ditemukan pada bagian tanaman yang aktif mengalami pertumbuhan (meristematis), paling mudah ditemukan pada bagian ujung akar (Loveless, 1983). Akar mudah tumbuh dan seragam,sel akar tidak berklorofil serta mudah dipulas oleh pewarna (Fukui,1996).
Ujung akar beberapa spesies dari genus Allium diantaranya adalah bawang putih (Allium sativum), bawang bombay (A. cepa) dan bawang prei (A. fistulosum) merupakan bahan yang baik untuk diproses menjadi preparat mitosis karena kromosom ketiga spesies tersebut termasuk bertipe besar serta memiliki jumlah autosom sedikit yaitu 16 kromosom sehingga kromosom mudah diamati (Fukui, 1996). Selain itu, tanaman tersebut mudah didapat dan murah.
Jones (1990) menjelaskan, preparat mitosis yang digunakan dalam pembelajaran di sekolah harus memiliki fase-fase lengkap pembelahan mitosis dan tampak jelas. Untuk membuat preparat dengan fase-fase lengkap mitosis di dalamnya, maka yang sangat perlu diperhatikan pada saat proses awal pembuatan adalah waktu pemotongan akar. Hal ini merupakan faktor kritis dalam menentukan hasil akhir preparat. Waktu pembelahan sel tiap tanaman berbeda-beda dan tidak konstan sepanjang hari. Waktu pemotongan ini terkait dengan durasi mitosis dan indeks mitosis. Perbedaan durasi mitosis pada setiap spesies bergantung pada kondisi lingkungan. Temperatur dan nutrisi, merupakan faktor utama dalam durasi mitosis (Yadav, 2007). Beberapa spesies tanaman memerlukan suhu tertentu dan lama penyinaran yang berbeda, sehingga untuk mendapatkan waktu potong yang tepat diperlukan pengamatan yang berulang-ulang pada waktu yang berbeda (Jurcak, 1999).
pembuatan mitosis umumnya menggunakan pewarna basa. Kromosom terdiri dari benang-benang kromatin, tersusun dari untaian basa nukleotida yang membentuk untaian DNA. Pada fase pembelahan sel bagian kromatin yang bersifat asam akan terkondensasi, menebal akan dapat terpulas dengan hematoksilin sebagai pewarna basa (Suntoro, 1983). Pemulasan akan mengontraskan kromosom dari organel sel yang lain sehingga dapat diamati serta dikenali dengan bantuan mikroskop. Hematoksilin merupakan pewarna alami hasil ekstrak batang tanaman Haematoxylum campechianum.
Pemulasan kromosom
pada
Hematoksilin sendiri sebenarnya bukanlah zat warna, karena tidak dapat memberikan warna (Kiernan, 2010). Untuk dapat berfungsi sebagai pewarna, hematoksilin harus dioksidasi terlebih dahulu menjadi hematein melalui proses ripening yang membutuhkan waktu selama berbulan-bulan. Pada penggunaannya, hematein harus dilarutkan dengan larutan tertentu dan bila disimpan dalam waktu lama akan rusak. Harga
hematein yang relatif mahal yaitu Rp7,798,000/25 gram ( http://www.merckmillipore.com ) juga menjadi keluhan sekolah dalam memperoleh pewarna hematein. Untuk mengatasi keterbatasan sekolah dalam memperoleh hematein dan kelemahan lain maka dibutuhkan pewarna alternatif yang memiliki fungsi sama sebagai pemulas kromosom yaitu menggunakan filtrat kulit buah tanaman Syzygium cumini.
Tanaman Syzygium cumini mudah ditemui di wilayah Indonesia yang beriklim tropis, tumbuh di dataran rendah, banyak ditanam di pinggir jalan, di pematang sawah dan pagar rumah. Berbunga sekitar bulan April-Oktober (Steenis, et al., 2008). Buah yang matang berwana merah tua keunguan akan dipanen dan biasa dikonsunsumsi segar. Buah yang Tanaman Syzygium cumini mudah ditemui di wilayah Indonesia yang beriklim tropis, tumbuh di dataran rendah, banyak ditanam di pinggir jalan, di pematang sawah dan pagar rumah. Berbunga sekitar bulan April-Oktober (Steenis, et al., 2008). Buah yang matang berwana merah tua keunguan akan dipanen dan biasa dikonsunsumsi segar. Buah yang
Warna merah tua keunguan buah S. Cumini merupakan ekspresi dari pigmen sianidin yang terkandung didalam kulit buah (Sah dan Verma, 2011). Sianidin adalah glukosida dari antosianidin yang tergolong senyawa flavonoid. Senyawa flavonoid merupakan contoh senyawa metabolit sekunder yang banyak ditemukan pada tanaman (Manitto, 1992; Harborne, 2006) .
Penelitian penggunaan preparat mitosis sebagai media pembelajaran telah pernah dilakukan oleh Agustin (2009). Pada proses pembuatan preparat mitosis, Agustin (2009) melakukan pemotongan ujung akar pada tiga spesies dari genus Allium yaitu Allium ascalonicum, A. sativum dan A. cepa pada waktu yang sama yaitu pukul 09.00 WIB. Hasil peparat yang layak dan terpilih adalah preparat mitosis ujung akar spesies A. ascalonicum karena memiliki fase-fase mitosis lengkap. Sedangkan pada preparat mitosis ujung akar A. sativum didapatkan empat fase mitosis dan pada preparat mitosis ujung akar A. cepa hanya ditemukan satu fase saja yaitu
fase-fase mitosis disebabkan karena waktu pemotongan akar yang sama sedangkan setiap spesies memiliki jam biologi yang mengatur waktu optimum pembelahan mitosis berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh faktor-faktor endogen dari setiap spesies dan juga faktor eksogen (lingkungan). Kelengkapan fase
interfase.
Ketidaklengkapan Ketidaklengkapan
Penelitian lain tentang pemanfaatan media preparat dalam pembelajaran juga pernah dilakukan oleh Kusumawati (2008). Pemanfaatan media preparat stomata dan foto stomata daun sebagai media pembelajaran menunjukkan rata-rata hasil belajar siswa sebesar 78,01 dengan ketuntasan klasikal 92,5%; rata-rata aktivitas siswa yang positif sebesar 78,23%; rata-rata persentase tanggapan siswa terhadap media pembelajaran sebesar 82,38% sehingga awetan stomata dan foto stomata daun efektif digunakan dalam kegiatan pembelajaran konsep struktur dan fungsi organ tanaman. Penelitian yang dilakukan oleh Zaini (2011) yaitu mengembangkan media kromosom untuk membantu siswa dalam memahami konsep kromosom mendapat respon positif siswa sebesar 95%.
Peneliti-peneliti di atas membuat media preparat dengan metode baku dan menggunakan bahan pewarna yang sudah umum digunakan. Harga pewarna umum yang relatif mahal dapat diatasi dengan mengganti pewarna alami yang memiliki fungsi sama sehingga dapat menekan biaya pembuatan preparat. Beberapa pewarna alami banyak tersedia di alam dan dapat digunakan dalam pewarnaan preparat diantaranya ekstrak Breynia sp., Curcuma domestica, daun Tectona grandis, daun Annacardium occidentale, Morus nigra untuk pewarna inti sel (Dewi, 2010; Wahyuni, 2010; Shikara, et al., 2009); ekstrak Bixa orellana, Curcuma domestica,
Lonchocarpus cyanescens, Pterocarpus osun untuk pewarna jaringan tanaman (Akinloye, et al., 2010); ekstrak Lawsonia inermis, Hibiscus sabdariffa untuk pewarna jaringan hewan (Wiam, et al., 2006); filtrat Punica Granatum untuk pewarna atrosit dan neuron (Gharravi, et al., 2006).
Berkaitan dengan latar belakang di atas, maka penulis berniat untuk melakukan penelitian dengan judul “Studi Indeks Mitosis Meristem Ujung Akar Tanaman Bawang untuk Pembuatan
Preparat Mitosis sebagai Media Pembelajaran pada Materi Pembelahan Sel”.
B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan dapat
dirumuskan permasalahan:
1. Apa saja tanaman alternatif yang dapat digunakan sebagai bahan utama pembuatan preparat squash untuk pengamatan mitosis?
2. Bagaimana waktu pemotongan ujung akar tanaman bawang untuk digunakan sebagai acuan dalam pembuatan preparat mitosis?
3. Bagaimana kelayakan pemanfaatan filtrat Syzygium cumini sebagai pewarna alternatif untuk pembuatan preparat mitosis squash?
4. Bagaimana kelayakan media preparat mitosis tentang indeks mitosis yang menggunakan pewarna filtrat kulit buah Syzygium cumini?
C. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian yang ingin dicapai dalam penelitian ini
adalah untuk:
1. Menemukan tanaman alternatif yang dapat digunakan sebagai utama pembuatan preparat squash untuk pengamatan mitosis.
2. Menemukan acuan waktu pemotongan ujung akar tanaman bawang untuk pembuatan preparat mitosis yang didasarkan pada nilai indeks mitosis tertinggi tanaman bawang.
3. Mengembangkan pewarna alternatif dari filtrat kulit buah Syzygium cumini untuk pemulasan kromosom dalam pembuatan preparat mitosis.
4. Mendeskripsikan kelayakan media preparat mitosis tentang indeks mitosis yang menggunakan pewarna filtrat kulit buah Syzygium cumini.
D. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat
diantaranya:
1. Memberikan informasi bagi guru dan peneliti lain tentang waktu potong ujung akar yang tepat dalam membuat preparat mitosis, alternatif pemilihan bahan utama serta penggunaan pewarna alternatif filtrat Syzygium cumini untuk menekan biaya pembuatan preparat mitosis.
2. Menyediakan media preparat mitosis sebagai sumber belajar bagi siswa untuk mendukung kegiatan praktikum.
3. Memberikan pengalaman bagi peneliti dalam membuat preparat mitosis yang berguna sebagai bekal dalam mengajarkan konsep-konsep pembelahan sel.
E. Batasan Penelitian Supaya penelitian ini mengenai sasaran dan tidak meluas, maka diberi batasan-batasan masalah sebagai berikut:
1. Media pembelajaran berupa preparat mitosis berasal dari meristem ujung akar Allium sativum, A. cepa dan A. fistulosum karena murah, mudah didapat, sama-sama memiliki autosom 16 dengan kromosom bertipe besar dan dapat diproses dengan metode squash.
2. Faktor endogen dan eksogen tidak termasuk dalam penelitian ini.
3. Indeks mitosis tertinggi setiap spesies dijadikan sebagai waktu potong acuan dalam pembuatan preparat.
4. Kriteria buah Syzygium cumini yang digunakan sebagai pewarna alternatif yaitu buah berwarna ungu tua dan telah jatuh dari pohon
5. Materi biologi yang akan dibahas adalah pembelahan mitosis sel.
6. Pengembangan hanya sampai pada tahap telaah, tidak pada keterpakaian oleh guru dan siswa.
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN
BAB II KAJIAN PUSTAKA
A. Media Pembelajaran
Media adalah salah satu komponen komunikasi, yaitu sebagai pembawa pesan dari komunikator menuju komunikan. Media pembelajaran merupakan sarana atau alat yang membawa pesan-pesan atau informasi yang bertujuan instruksional
pengajaran untuk mengefektifkan komunikasi dan interaksi antara guru (komunikator) dan siswa (komunikan) dalam proses pembelajaran sehingga mendorong terjadinya proses belajar pada siswa yang dapat meningkatkan pemahaman siswa mengenai informasi yang disampaikan sehingga dapat meningkatkan efektivitas (tepat guna) dan efisiensi (daya guna) pencapaian tujuan pembelajaran. Media pembelajaran merupakan bagian integral dari proses pembelajaran dan bertumpu pada tujuan, materi, pendekatan, metode, dan evaluasi pembelajaran termasuk juga ke dalam kriteria ini yaitu tingkat perkembangan intelektual siswa (Arsyad, 2011). Penggunaan media pembelajaran memegang peranan penting
atau
megandung
dalam proses pembelajaran IPA untuk mengembangkan
keterampilan proses sains siswa diantaranya keterampilan melakukan observasi, mengukur, mengelompokkan, menafsirkan, memprediksi dan membuat kesimpulan.
Penggunaan media pembelajaran dapat mempertinggi proses hasil belajar berkenaan dengan taraf berfikir siswa. Taraf berfikir siswa mengikuti tahap perkembangan dimulai dari berfikir konkret menuju berfikir abstrak, dimulai dari berfikir sederhana menuju ke berfikir kompleks. Penggunaan Penggunaan media pembelajaran dapat mempertinggi proses hasil belajar berkenaan dengan taraf berfikir siswa. Taraf berfikir siswa mengikuti tahap perkembangan dimulai dari berfikir konkret menuju berfikir abstrak, dimulai dari berfikir sederhana menuju ke berfikir kompleks. Penggunaan
Gambar 2.1 Kerucut pengalaman Edgar Dale yang dikaitkan dengan tahap pengalaman dari Bruner (Arsyad 2011).
Dale’s Cone of Experience (Kerucut Pengalaman Dale) pada gambar 2.1 menjelaskan siswa sebagai partisipan dalam mendapatkan pengalaman sesungguhnya yaitu pengalaman Dale’s Cone of Experience (Kerucut Pengalaman Dale) pada gambar 2.1 menjelaskan siswa sebagai partisipan dalam mendapatkan pengalaman sesungguhnya yaitu pengalaman
Arsyad (2011) mengemukakan tiga ciri media:
1. Ciri Fiksatif (Fixative Property), media mampu merekam, menyimpan, melestarikan, dan merekonstruksi suatu peristiwa atau objek sehingga memungkinkan suatu rekaman kejadian atau objek yang terjadi pada satu waktu tertentu ditransportasikan tanpa mengenal waktu.
2. Ciri manipulatif (Manipulative Property), media mampu menransformasi suatu objek atau kejadian sehingga konsistensi informasi objek atau kejadian terjamin sama atau hampir sama dengan aslinya.
3. Ciri distributif
Property), media memungkinkan
(Distributive
atau kejadian ditransportasikan melalui ruang, dan secara bersamaan kejadian tersebut disajikan kepada sejumlah besar siswa dengan dengan stimulus pengalaman yang relatif sama mengenai kejadian itu. Arsyad (2011) mengemukakan beberapa jenis media
suatu
objek
pembelajaran diantaranya:
1. Media cetak/teks, meliputi: buku, brosur, leaflet dan handout. Bahan grafis juga tergolong media cetak yang memuat informasi dan pengetahuan spesifik misalnya: gambar, diagram, chart, grafik, poster, dan kartun;
2. Media pameran/display, variasian media meliputi: realia (benda asli), model, diorama, dan kit;
3. Media audio, misalnya kaset, compact disk (CD);
4. Gambar bergerak/motion pictures, media yang mampu memperlihatkan gambar bergerak yag diintegrasikan dengan unsur suara;
5. Multimedia, media ini dapat menampilkan pesan dan pengetahuan dalam bentuk gabungan antara beberapa unsur seperti: teks, audio, grafis, video, dan animasi;
6. Media berbasis web atau internet. Adapun untuk memilih jenis media yang tepat saat akan digunakan pada proses pembelajaran, maka Arsyad (2011) menjelaskan beberapa kriteria pemilihan media diantaranya:
1. Sesuai dengan tujuan yang dicapai media dipilih berdasarkan tujuan instruksional yang telah ditetapkan dan mengacu kepada salah satu atau gabungan dari dua atau tiga ranah kognitif, afektif dan psikomotor;
2. Tepat untuk mendukung isi pelajaran yang sifatnya fakta, konsep, prinsip atau generalisasi;
3. Praktis, luwes, dan bertahan lama;
4. Keterampilan guru untuk menggunakannya artinya apapun jenis media yang diperlukan maka guru harus dapat menggunakannya dalam proses pengajaran. Nilai dan manfaat bukan pada medianya tetapi dampak penggunaannya oleh guru pada saat terjadinya interaksi belajar siswa dengan lingkunganya;
5. Pengelompokan sasaran, kesesuaian dengan sarana belajar yaitu karakteristik atau kondisi anak dan tujuan pembelajaran;
6. Mutu teknis yaitu kesesuaian antara situasi dan kondisi anak. Arsyad (2011) menyebutkan manfaat penggunaan media
pembelajaran:
1. Memperjelas penyajian pesan dan informasi sehingga
dapat meningkatkan proses dan hasil belajar serta kegiatan pembelajaran menarik;
2. Meningkatkan dan mengarahkan perhatian siswa
sehingga menimbulkan motivasi belajar siswa,
membantu siswa berinteraksi dengan lingkungannya;
3. Mengatasi keterbatasan indera, ruang dan waktu;
4. Memberikan kesamaan pengalaman kepada siswa.
B. Media Preparat Sebagai Media Pembelajaran
Preparat adalah tindakan atau proses pembuatan maupun penyiapan sesuatu menjadi tersedia, spesimen patologi maupun anatomi yang siap dan diawetkan untuk penelitian dan pemeriksaan (Dorland, 2010). Preparat terdiri atas berbagai contoh hewan dan tanaman, potongan struktur anatomis maupun histologis hewan, tanaman dan lain-lain. Karakteristik, bentuk maupun ukuran dari preparat tersebut sangat beragam. Dari segi ukuran ada preparat yang berukuran sangat besar tetapi ada juga preparat yang berukuran sangat kecil (mikroskopis) yang tidak dapat diamati dengan mata telanjang. Salah satu contohnya adalah pada kegiatan laboratorium pengamatan pembelahan sel (mitosis). Untuk preparat yang berukuran besar mungkin tidak terlalu sulit untuk diamati, tetapi untuk preparat yang berukuran sangat kecil (mikroskopis)
selain harus menggunakan alat khusus seperti mikroskop juga dalam pembuatannya diperlukan teknik maupun langkah-langkah pembuatan yang prosedural, sehingga dapat dihasilkan preparat yang berkualitas dan dapat digunakan dalam tempo yang lebih lama (awet). Disamping itu dibutuhkan alat-alat khusus seperti mikrotom yang diperlukan untuk mengiris objek setipis mungkin sehingga diperoleh preparat yang lebih jelas bila diamati di bawah mikroskop (Kardi dan Budipramana, 1992).
Penyajian preparat sebagai media pembelajaran biologi merupakan salah satu media dalam komunikasi edukatif yang dapat mengembangkan keterampilan proses siswa sehingga tidak dapat dipisahkan dari suatu proses belajar mengajar. Budiono (1992) menjelaskan manfaat penggunaan preparat sebagai media pembelajaran dalam kegiatan belajar mengajar antara lain:
1. Mengatasi perbedaan pengalaman siswa, preparat membantu guru dalam menjelaskan bentukan sebenarnya dari objek mikroskopis melalui pengamatan dengan bantuan mikroskop membuat siswa mendapatkan pengalaman dan persepsi yang sama mengenai objek yang mereka amati;
2. Mengatasi keterbatasan ruang, waktu dan daya indera, preparat mikroskopis dapat mengatasi objek yang sangat kecil untuk dilihat dengan mata telanjang melalui pengamatan menggunakan mikroskop;
3. Menimbulkan interaksi siswa dengan lingkungan, dalam kegiatan praktikum menggunakan bahan preparat mikroskopis akan terjadi interaksi antara siswa dengan siswa, guru ataupun dengan preparat sebagai objek nyata;
4. Menanamkan konsep dasar yang benar dan konkrit, preparat mikroskopis menyajikan objek yang nyata kepada siswa;
5. Membangkitkan minat dan keinginan siswa dalam belajar, preparat mikroskopis menampilkan sel-sel maupun jaringan yang tak tampak oleh mata telanjang maka dengan bantuan mikroskop siswa dapat mengamati sel- sel maupun jaringan membuat minat dan keinginan siswa dalam ingin tahu hal-hal yang baru akan selalu timbul;
6. Mempertinggi retensi dan efektivitas belajar, melalui kegiatan belajar secara visual melalui kegiatan pengamatan preparat mikroskopis akan menjadikan pembelajaran lebih efektif;
7. Memfokuskan pengajaran dan meningkatkan kualitas pengajaran, tampilan sel-sel maupun jaringan pada preparat mikroskopis dapat memfokuskan pandangan dan mengarahkan perhatian para siswa kepada objek yang mereka amati. Hal ini berdampak positif dalam pengaruh terhadap penguasaan materi pelajaran yang lebih baik oleh siswa.
C. Zat Warna
Zat warna merupakan suatu senyawa kompleks yang memiliki warna dan kemampuan afinitas yang selektif dengan materi yang diwarnainya. Suatu zat warna memiliki gugus chromophore yaitu gugus senyawa radikal yang terdiri dari ikatan rangkap terkonjugasi yang mengandung elektron terdelokalisasi dan auxochrome (Suntoro, 1983). Gugus
chromophore biasanya meliputi gugus nitro (-NO 2 atau =NO- OH), karbonil (-C=O-), karbon (-C=C-), azo (-N=N-), karbon- nitrogen (-CH=N-), nitroso (-O=N-O-), dan sulfur (C=S).
Struktur senyawa yang mengandung chromophore disebut sebagai kromogen. Kromogen umumnya ditemukan dalam senyawa aromatis cincin benzena, naftalena, atau antrasena yang didalamnya terdapat gugus auxochrome. Gugus chromophore berfungsi menyerap radiasi elektromagnetik di daerah panjang gelombang ultraviolet. Adanya gugus auxochrome di dalam gugus chromophore akan memengaruhi pergeseran batokromik - pergeseran panjang gelombang yang lebih panjang (λ max ) sehingga memberikan peningkatan absorpsi dan kekuatan ikatan pada suatu senyawa. Beberapa
gugus auxochrome adalah –NH 2 , -NH-, -OH, -O- (Mehta dan Mehta, 2005). Zat warna dapat digolongkan menurut sumber diperolehnya yaitu zat warna alam dan zat warna sintetik. Suntoro (1983) menggolongkan zat warna berdasarkan cara gugus auxochrome adalah –NH 2 , -NH-, -OH, -O- (Mehta dan Mehta, 2005). Zat warna dapat digolongkan menurut sumber diperolehnya yaitu zat warna alam dan zat warna sintetik. Suntoro (1983) menggolongkan zat warna berdasarkan cara
D. Pulasan (Pewarnaan) Kromosom dengan Hematoksilin dan Filtrat Syzygium cumini Linn
Pulasan (pewarnaan) adalah proses pemberian warna pada jaringan yang telah dipotong sehingga unsur jaringan menjadi kontras dan dapat diamati serta dikenali dengan bantuan mikroskop. Zat warna yang umum digunakan untuk pulasan dalam pemeriksaan histologi bersifat seperti senyawa asam atau basa yang mempunyai kecenderungan untuk membentuk ikatan elektrostatik dengan gugus-gugus jaringan yang dapat berionisasi. Komponen jaringan yang lebih mudah diwarnai dengan zat warna basa disebut basofilik sedangkan yang menpunyai afinitas terhadap zat warna asam disebut asidofilik (Suntoro, 1983).
Pada pengamatan mitosis yang diamati adalah pola kromosom di dalam nukleus. Subtansi penyusun kromosom yang begitu mudah terpulas adalah asam nukleat. Suntoro (1983) menjelaskan, asam nukleat terdiri dari equimolekuler: pentose, phosphoric acid dan basa nitrogen. Bila gugusan OH dan pentose diganti dengan H, maka asam nukleat yang mengandung gula disebut Deoxyribo Nucleic Acid (DNA). Kromatin merupakan benang-benang yang tersusun atas DNA dan protein yang membentuk nukleo protein yang secara keseluruhan bersifat asam. Sifat keasaman dari nukleo protein akan memberikan reaksi yang kuat terhadap zat warna basa.
Pada pewarnaan inti sel / kromosom diperlukan suatu ion logam sebagai pengikat antara zat warna dengan jaringan kromosom. Zat warna dan jaringan terdiri dari ligan yang akan mengikat ion logam sehingga terbentuk senyawa kompleks. Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari suatu ion logam pusat dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebasnya kepada ion logam pusat dalam formasi kelat.
Ligan adalah suatu ion atau molekul yang memiliki sepasang elektron atau lebih yang dapat disumbangkan. Ligan akan bertindak sebagai agen kelating terhadap ion logam sehingga terbentuk kelat. Ligan merupakan basa lewis yang dapat terkoordinasi pada ion logam atau sebagai asam lewis membentuk senyawa kompleks. Jika suatu logam transisi berikatan secara kovalen koordinasi dengan satu atau lebih ligan maka akan membentuk suatu senyawa kompleks, dimana logam transisi tersebut berfungsi sebagai atom pusat (Day dan Underwood, 1998). Ion logam yang biasa digunakan dalam pewarnaan disebut mordant. Mordant yang umum digunakan dalam pewarnaan histologi berupa garam elektrolit dari potassium alum, ammonium alum, iron alum, dan chrome alum.
Zat warna yang banyak tersedia di alam adalah golongan senyawa flavonoid. Kerangka dasar flavonoid terdiri dari beberapa rantai atom karbon yang berikatan rangkap (-C=C-) dan tunggal (=C-C=) berselang-seling (terkonjugasi) yang dihubungkan oleh rantai alifatik tak jenuh tiga karbon (Robinson, 1991). Sistem konjugasi membentuk chromophore yang dapat menyerap radiasi elektromagnetik di daerah panjang gelombang ultraviolet. Semakin panjang ikatan rangkap terkonjugasi maka warna yang tampak akan semakin jelas sehingga menyebabkan senyawa flavonoid Zat warna yang banyak tersedia di alam adalah golongan senyawa flavonoid. Kerangka dasar flavonoid terdiri dari beberapa rantai atom karbon yang berikatan rangkap (-C=C-) dan tunggal (=C-C=) berselang-seling (terkonjugasi) yang dihubungkan oleh rantai alifatik tak jenuh tiga karbon (Robinson, 1991). Sistem konjugasi membentuk chromophore yang dapat menyerap radiasi elektromagnetik di daerah panjang gelombang ultraviolet. Semakin panjang ikatan rangkap terkonjugasi maka warna yang tampak akan semakin jelas sehingga menyebabkan senyawa flavonoid
Auxochrome Chromophore
Gambar 2.2 Struktur kimia gugus chromophore dan auxchrome pada molekul sianidin (A) dan hematein (B) (Sumber: Robinson, 1991)
1. Hematoksilin
Hematoksilin adalah senyawa falvonoid rumit hasil ekstraksi dari pohon Haematoxylum campechianum yang merupakan contoh pewarnaan alami. Baker (1958) dan Kiernan (2010) menjelaskan hematoksilin
sendiri sebenarnya bukanlah zat warna, karena tidak dapat memberikan warna. Struktur hematoksilin (C 16 H 14 O 6 ) seperti pada gambar 2.3.1 terdiri atas dua gugus orto- hidrokuinon (katekol) yang dihubungkan oleh rantai alifatik tak jenuh empat karbon. Molekul hematoksilin harus dioksidasi menjadi hematein dengan melepas dua atom hidrogen sehingga berubah menjadi hematein
(C 16 H 12 O 6 ) seperti pada gambar 2.3.2. Proses oksidasi senyawa hematoksilin dikenal sebagai ripening yang membutuhkan
waktu berbulan-bulan dan dapat dipercepat prosesnya dengan menambahkan senyawaan yang bertindak sebagai oksidator seperti merkuri oksida, hidrogen peroksida, potassium permanganat dan sodium iodat.
Hematein merupakan pewarna merah kekuningan (reddish yellow) dalam bentuk terlarut. Struktur hematein memiliki ikatan katekol dan 1-hidro-2-oksi-quinon. Pada larutan asam, gugus katekol melepaskan satu atom H dalam bentuk ion H + , sehingga menyebabkan oksigen bermuatan negatif disebut hematein anion (Gambar 2.3.3). Hematein anion merupakan pewarna keunguan (violet) yang bermuatan negatif dalam bentuk terlarut. Hematein anion memulas inti sel ataupun jaringan secara lemah, kecuali bila ditambahkan senyawaan lainnya sebagai mordant . Penambahan mordant yang berfungsi sebagai pengikat pewarna akan membuat pulasan menjadi lebih efektif (Kiernan, 2010).
Gambar 232.3 Molekul Hematoksilin
Gambar 2.3.1
Gambar 2.3.2
Molekul Hematein (C 16 H 14 O 6 )
Molekul Hematein
Anion dalam bentuk serbuk
(C 16 H 12 O 6 )
dalam bentuk terlarut dalam bentuk terlarut berwarna kuning (berwarna berwarna merah kekuningan berwarna keunguan putih bila tanpa oksigen)
pada pH 5 (λ max = 445 nm) (violet) pada pH <7 (λ max = 556 nm)
Gambar 2.3 Struktur kimia molekul hematoksilin, hematein, hematein anion (Sumber: Kiernan, 2010)
Hematein yang dilarutkan dengan menambahkan mordant
[Fe(NH 4 )(SO 4 ) 2 ·12H 2 O], akan membentuk iron hematein yaitu ikatan antara hematein dengan iron. Campuran pewarna dan mordant membentuk ikatan kompleks yang terbentuk oleh pewarna hematein dan ion logam iron. Campuran ini disebut lake (Baker, 1958)
iron
alum
Gambar 2.4.1 (HmFe) 2+ Gambar 2.4.2 (HmFe 2 ) 2+
Gambar 2.4 Kompleks hematein-mordant iron (HmFe) (Sumber: Kiernan, 2010)
Iron alum yang larut akan membebaskan kation besi (III) (Fe 3+ ). Hematein anion akan mengikat Fe 3+ menjadi senyawa kompleks melalui proses pengkelatan sesuai reaksi asam-basa lewis. Ikatan terjadi diawali dengan terdelokalisasinya kation H + pada 1-hidro-2-oksi-quinon akibat ion Fe 3+ yang terikat menggantikan posisi H + . Delokalisasi
orto-hidrokuinon bermuatan negatif berubah menjadi orto-hidroquinon (katekol). Kompleks yang terbentuk adalah hematein dan satu logam iron ((HmFe) 2+ ) dengan dua elektron bebas pada atom Fe (Gambar 2.4.1). Iron hematein (HmFe) 2+ memiliki isomer yang sama-sama menghasilkan warna merah pada bentuk larutan. Elektron yang tidak dipakai bersama pada ikatan rangkap atom O akan didonorkan pada Fe 3+ dan Fe 3+ juga mendonorkan satu elektron pada ikatan tunggal atom O, karena itu membentuk cincin beranggota lima. Dua ion Fe 3+ yang bebas bertindak sebagai elektron donor kepada atom O pada ikatan anion fosfat seperti pada gambar 2.4.1. (Kiernan, 2010). Banyaknya ion Fe 3+ bebas dalam bentuk larutan dapat bereaksi dengan gugus orto-hidrokuinon (katekol) pada
menyebabkan
kompleks (HmFe 2+ ) sehingga membentuk (HmFe 2 ) 2+ . Perubahan kompleks (HmFe) 2+ menjadi (HmFe 2 ) 2+ (Gambar 2.4.2) diawali dengan tereduksinya ion Fe 3+ yang menempel menjadi ion Fe 2+ oleh gugus orto- hidrokuinon (katekol) dan pada saat bersamaan dua atom