REKAYASA GENETIK (TEKNOLOGI DNA) Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Perkembangan bioteknologi : 1 . Era bioteknologi generasi pertama = bioteknologi sederhana. Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan. Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain. 2 . Era bioteknologi generasi kedua. Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril. Contoh: a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat b. pengolahan air limbah c. pembuatan kompos 3 Era bioteknologi generasi ketiga.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
REKAYASA GENETIK(TEKNOLOGI DNA)
Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa
genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi
kepentingan manusia. Perkembangan bioteknologi :
1
.
Era bioteknologi generasi pertama = bioteknologi sederhana.
Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan
tanaman serta pengawetan makanan.
Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.
2.Era bioteknologi generasi kedua.
Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.
Contoh: a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat
b. pengolahan air limbah
c. pembuatan kompos
3.Era bioteknologi generasi ketiga.
Proses dalam kondisi steril.
Contoh: produksi antibiotik dan hormon
4. Era bioteknologi generasi baru=bioteknologi baru=bioteknologi modern.
Contoh : produk insulin, interferon, antibodi monoklonal.
Bioteknologi berkembang sejalan dengan kemajuan ilmu pengetahuan.
Perkembangan dan kemajuan yang dicapai dalam bidang biologi molekular telah
melahirkan teknologi rekombinan DNA atau yang dikenal dengan sebutan
rekayasa genetik. Bioteknologi dengan menggunakan rekayasa genetik
digolongkan dalam bioteknologi modern.
Pengertian Rekayasa Genetik
Rekayasa genetik atau DNA rekombinan atau pencangkokan gen adalah
suatu kumpulan teknik-teknik eksperimental yang memungkinkan peneliti untuk
mengisolasi, mengidentifikasi, dan melipatgandakan suatu fragmen DNA dalam
bentuk murninya manipulasi-manipulasi tersebut dilakukan secara in vitro dengan
menggunakan material-material biologi.
Pada dasarnya rekayasa genetik memanipulasi DNA (asam
deoksiribosenuklat). Gen atau pembawa sifat yang bisa diturunkan dalam
mahkluk hidup terdiri dari rantai DNA. Rekayasa genetik menyeleksi gen DNA
dari suatu organisme ke organisme lainnya. Pada awalnya, perkembangan tersebut
hanya antara satu jenis mahkluk hidup, tetapi kini perkembangan sudah
sedemikian maju sehingga bisa dimungkinkan untuk memindahkan gen dari satu
jenis mahkluk hidup ke mahkluk hidup lainnya yang berbeda jenisnya, sebagai
contohnya adalah gen ikan yang hidup di daerah dingin dipindahkan kedalam
tomat untuk mengurangi kerusakan akibat dari pembekuan. Saat ini teknologi
“gunting tempel” gen untuk menciptakan mahkluk sama, bahkan telah mencoba
untuk menciptakan bentuk yang belum pernah ada sebelumnya.
Tahapan Dasar Rekayasa Genetik
Teknologi DNA atau rekayasa genetik berdasarkan pada mekanisme yang
terdapat dalam bekteri. Hasi percobaan Lederberg dan Tatum (1946)
menunjukkan bahwa bakteri mempunyai mekanisme seksual. Mekanisme seksual
pada bakteri ini menyebabkan terbentuknya kombinasi pada gen-gen yang berasal
dari dua sel yang berbeda. Jadi mekanisme seksual pada bakteri ini tidak
reproduktif (tidak menghasilkan anak).
Transfer DNA atau perpindahan DNA ke dalam bakteri dapat melalui tiga
cara, yaitu :
1. Konjugasi merupakan perpindahan DNA dari satu sel ke dalam sel bakteri
lainnya melalui kontak fisik antara kedua sel.
2. Transformasi merupakan pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan
di sekelilingnya.
3. Transduksi merupakan pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel
lainnya melalui perantaraan fage.
Pada awalnya rekayasa genetik dimulai kira-kira pada tahun 1953 melalui
penelitian Dr. Paul Berg dari Stanford University di California, USA, dan usaha
sekelompok peneliti lainnya, yaitu Dr. Stanley Cohen dan Dr. Annie Chang dari
Stanford University, serta Dr. Herbert Boyer dan Dr. Robert Helling dari
University of California di San Fransisco.
Mereka menemukan bahwa bahan-bahan kimia tertentu yang disebut enzim
restriksi endonuklease mampu berfungsi sebagai “gunting molekular”, yaitu dapat
mengenal dan kemudian memotong secara kimiawi tempat-tempat khusus di
sepanjang sebuah molekul DNA. Enzim-enzim yang mampu menggunting gen
dari DNA suatu makhluk tersebutternyata mempu memotong tempat-tempat
serupa dalam molekul DNA dari makhluk yang berkaitan.
Penemuan penting lainnya adalah bahwa suatu enzim yang disebut ligase,
dapat menggabungkan potongan DNAyang digunting dari suatu gen dengan
potongan DNA gen lain dari makhluk yang tidak berkaitan. Hibrid yang terbentuk
dengan cara ini disebut DNA rekombinan.
Selama ini, lebih dari 200 enzim restriksi endonuklease telah ditemukan.
Dengan demikian tersedialah beraneka ragam gunting mulekular untuk memotong
gen-gen yang diinginkan dan mencangkokkannya di tempat yang diinginkan. Para
ahli genetika kini dapat membongkar sel-sel bakteri, virus, hewan, dan tanaman
guna mengambil DNA-nya dan memasukkannya ke dalam makhluk lain. Namun
pekerjaan tersebut bukanlah sekedar memotong dan menempel. Sebuah gen harus
diangkut oleh suatu materi genetik khusus yang disebut vektor. Salah satu jenis
vektor yang bermanfaat adalah plasmid. Plasmid adalah molekul DNA sirkuler
kecil yang terdapat di luar kromosom sel bakteri.
Sebuah plasmid berasal dari bakteri. Untaian DNA plasmid yang sirkuler
dipotong dengan enzim restriksi, kemudian fragmen DNA baru disisipkan ke
dalamnya, dan plasmid dikembalikan ke dalam bakteri. Selanjutnya, setiap kali
bakteri tersebut membelah diri menjadi dua, plasmid rekombinan tersebut juga
membelah diri. Oleh karenanya, DNA rekombinan terus membuat klon
(duplikasi) DNA dari dirinya.
1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral DNA virus.
Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen
2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan
bakteri.
Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriksi
3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/DNA) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan DNA)
Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika
Pemanfaatan Teknologi DNA Rekombinan
Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika telah melahirkan
revolusi baru dalam berbagai bidang kehidupan manusia, yang dikenal sebagai
revolusi gen. Beberapa contoh dari revolusi gen antara lain adalah kloning, bayi
tabung, kultur jaringan dan organisme transgenik.
1. Kloning
Kloning merupakan teknik penggandaan gen yang menghasilkan turunan
yang sifatnya sama, baik dari segi hereditas maupun penampakannya.
Sekitar satu abad lalu, Gregor Mandel merumuskan aturan-aturan
menerangkan pewarisan sifat-sifat biologis. Sifat-sifat organisme yang dapat
diwariskan diatur oleh suatu faktor yang disebut gen, yaitu suatu partikel yang
berada di suatu di dalam sel, tepatnya di dalam kromosom. Gen menjadi dasar
dalam pengembangan penelitian genetika meliputi pemetaan gen, menganalisis
posisi gen pada kromosom. Hasil penelitian telah berkembang baik diketahuinya
DNA sebagai material genetik beserta strukturnya, kode-kode genetik, serta
proses transkripsi dan translasi dapat dijabarkan. Suatu penelitian yang merupakan
revolusi dalam biologi modern adalah setelah munculnya metode teknologi DNA
rekombinasi atau rekayasa genetika yang inti prosesnya adalah kloning gen, yaitu
suatu prosedur untuk memperoleh replika yang dapat sama dari sel atau organisme
tunggal.
Ada beberapa langkah dasar dalam kloning gen yaitu sebagai berikut:
Suatu fragmen DNA yang mengandung gen yang akan di-klon
diinsersikan pada molekul DNA sirkular yang disebut sektor untuk
menghasilkan chimoera atau molekul DNA rekombiner.
Vektor bertindak sebagai wahana yang membawa gen masuk kedalam sel
tuan rumah (host) yang biasanya berupa bakteri, walau pun sel-sel jenis
lain dapat digunakan.
Elemen di dalam sel host, vektor mengadakan replikasi menghasilkan
banyak turunan identik, baik vektornya sendiri maupun gen yang
dibawanya.
Elemen ketika sel host membelah, duplikasi molekul DNA rekombinasi
diwariskan pada progeni dan terjadi replikasi vektor selanjutnya.
Elemen setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka dihasilkan
koloni atau klonsel host yang identik. Tiap-tiap sel dalam klon
mengandung satu duplikat atau lebih molekul DNA rekombinasi dengan
demikian dikatakan bahwa gen yang dibawa oleh molekul rekombinasi
telah diklon.
Komponen penting dalam eksperimen kloning gen adalah wahana yang
membawa gen masuk sel tuan rumah dan bertanggung jawab atas replikasinya.
Untuk dapat bertindak sebagai wahana suatu molekul DNA harus mampu
memasuki sel tuan rumah serta dapat mengadakan replikasi untuk menghasilkan
kopi dalam jumlah besar. Dua jenis molekul DNA alamiah yang memenuhi
persyaratan tersebut adalah:
Plasmid, merupakan molekul DNA sirkuler yang terdapat dalam bakteri
dan berbagai organisme lain. Plasmid dapat melakukan replikasi dengan
tidak tergantung pada kromosom sel tuan rumah.
Krimosom virus, terutama bakteriofog, yaitu virus yang harus menginfeksi
bakteri pada waktu infeksi molekul DNA bakteriofog diinfeksikan ke
dalam sel tuan rumah, dan kemudian DNA ini mengalami replikasi.
Molekul DNA plasmid dan bakteriofog mempunyai sifat-sifat dasar yang
ditentukan sebagai wahana kloning, namun sifat ini tidak berguna tanpa adanya
tehnik-tehnik eksperimen untuk manipulasi molekul DNA di dalam laboratorium.
Ketrampilan dasar untuk melakukan kloning secara sederhana adalah:
Preperasi sampel DNA murni
Pemotongan DNA murni
Analisis ukuran fragmen DNA
Penggolongan molekul DNA
Memasukan molekul DNA ke dalam sel tuan rumah
Identifikasi sel yang mengandung molekul DNA rekombinasi.
2. Bayi Tabung
Bayi tabung atau pembuahan in vitro (bahasa Inggris: in vitro fertilisation)
adalah sebuah teknik pembuahan dimana sel telur (ovum) dibuahi di luar tubuh
wanita. Bayi tabung adalah salah satu metode untuk mengatasi masalah kesuburan
ketika metode lainnya tidak berhasil. Prosesnya terdiri dari mengendalikan proses
ovulasi secara hormonal, pemindahan sel telur dari ovarium dan pembuahan oleh
sel sperma dalam sebuah medium cair.
Bayi tabung merupakan bayi hasil konsepsinya (dari pertemuan antara sel
telur dan sperma) yang dilakukan dalam sebuah tabung yang dipersiapkan
sedemikian rupa di laboratorium.
Didalam laboratorium tabung tersebut dibuat sedemikian rupa sehingga
menyerupai dengan tempat pembuahannya yang asli yaitu rahim ibu atau wanita.
Dibuat sedemikian rupa sehingga temperatur dan situasinya persis sama dengan