Pengertian Rekayasa Genetika (Tugas)
Pengertian Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika adalah suatu teknik bioteknologi
yang digunakan untuk mentransfer gen dari suatu organisme ke organisme lain
untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA Rekombinan.
yang digunakan untuk mentransfer gen dari suatu organisme ke organisme lain
untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA Rekombinan.
DNA Rekombinan adalah DNA yang urutannya telah
direkombinasikan agar memiliki sifat- sifat atau fungsi yang kita inginkan
sehingga organisme penerimanya mengekspresikan sifat atau melakukan fungsi yang
kita inginkan. Misalnya, kita membuat DNA rekombinan yang memiliki fungsi
membuat insulin. DNA ini kemudian kita masukan ke dalam bakteri dengan harapan
bakteri tersebut dapat menghasilkan insulin. DNA rekombinan dilakukan melalui
penyisipan gen dengan plasmid sebagai vektornya/ “kendaraan pemindah”.
direkombinasikan agar memiliki sifat- sifat atau fungsi yang kita inginkan
sehingga organisme penerimanya mengekspresikan sifat atau melakukan fungsi yang
kita inginkan. Misalnya, kita membuat DNA rekombinan yang memiliki fungsi
membuat insulin. DNA ini kemudian kita masukan ke dalam bakteri dengan harapan
bakteri tersebut dapat menghasilkan insulin. DNA rekombinan dilakukan melalui
penyisipan gen dengan plasmid sebagai vektornya/ “kendaraan pemindah”.
Adapun teknik pembuatan DNA
rekombinan adalah sebagai berikut:
rekombinan adalah sebagai berikut:
§ Teknik
mengisolasi DNA;
mengisolasi DNA;
§ Teknik
memotong DNA dengan menggunakan enzim retriksi endonuklease;
memotong DNA dengan menggunakan enzim retriksi endonuklease;
§ Teknik
menggabung/ menyambung DNA dengan menggunakan enzim ligase;
menggabung/ menyambung DNA dengan menggunakan enzim ligase;
§ Teknik
memasukkan DNA kedalam sel hidup (vektor)
memasukkan DNA kedalam sel hidup (vektor)
§ Vektor
berkembang dengan sisipan DNA yang direkayasa.
berkembang dengan sisipan DNA yang direkayasa.
Dua komponen utama yang terlibat di
dalam rekayasa genetika, yaitu plasmid dan enzim.
dalam rekayasa genetika, yaitu plasmid dan enzim.
1)
Plasmid
Plasmid
Plasmid adalah molekul DNA berantai
rangkap dan berbentuk cincin. Plasmid ditemukan didalam sel bakteri dan dapat
berbiak secara bebas, lepas dari kromosom induk. Dalam rekayasa genetika,
plasmid berperan sebagai vektor (kendaraan) yang digunakan untuk mentransfer
dan memperbanyak gen asing.
rangkap dan berbentuk cincin. Plasmid ditemukan didalam sel bakteri dan dapat
berbiak secara bebas, lepas dari kromosom induk. Dalam rekayasa genetika,
plasmid berperan sebagai vektor (kendaraan) yang digunakan untuk mentransfer
dan memperbanyak gen asing.
Keuntungan penggunaan plasmid adalah
dapat di pindahkan dari satu sel ke sel yang lain, misalnya melalui cara
transformasi. Ketika satu gen “asing” (biasanya diekstrak dari satu kromosom
sel eukariotik) telah disisipkan ke dalam satu plasmid, ia akan bertindak
seperti kendaraaan yang mengangkut gen ke dalam sel bakteri. Plasmid yang
membawa gen tersebut siap di absorpsi dan di replikasikan oleh bakteri sehingga
setiap anakan sel yang dihasilkan akan mewarisi gen- gen baru. Selanjutnya,
setiap bakteri didalam kultur gen- gen akan menginstruksi, misalnya “hasilkan
hormon insulin manusia”.
dapat di pindahkan dari satu sel ke sel yang lain, misalnya melalui cara
transformasi. Ketika satu gen “asing” (biasanya diekstrak dari satu kromosom
sel eukariotik) telah disisipkan ke dalam satu plasmid, ia akan bertindak
seperti kendaraaan yang mengangkut gen ke dalam sel bakteri. Plasmid yang
membawa gen tersebut siap di absorpsi dan di replikasikan oleh bakteri sehingga
setiap anakan sel yang dihasilkan akan mewarisi gen- gen baru. Selanjutnya,
setiap bakteri didalam kultur gen- gen akan menginstruksi, misalnya “hasilkan
hormon insulin manusia”.
Adapun beberapa cara pemindahan DNA
diantaranya adalah:
diantaranya adalah:
§ Konjugasi:
pemindahan DNA dalam sel bakteri melalui kontak fisik antar kedua sel.
pemindahan DNA dalam sel bakteri melalui kontak fisik antar kedua sel.
§ Transformasi:
pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan sekitarnya.
pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan sekitarnya.
§ Transduksi:
pemindahan DNA daribsatu sel ke sel lainnya melaui perantara
pemindahan DNA daribsatu sel ke sel lainnya melaui perantara
2)
Enzim
Enzim
Dalam rekayasa genetika dikenal dua
macam bahan kimia yang berperan penting. Kedua macam bahan kimia tersebut
adalah enzim pemutus (retriksi endonuklease) dan enzim perekat
(ligase).
macam bahan kimia yang berperan penting. Kedua macam bahan kimia tersebut
adalah enzim pemutus (retriksi endonuklease) dan enzim perekat
(ligase).
Enzim retriksi endonuklease merupakan enzim khusus dari bakteri
yang berguna sebagai alat pertahanan tubuh. Misalnya untuk melawan DNA asing
yang menyusup masuk, seperti yang berasal dari virus. Dalam dunia rekayasa
genetika, enzim tersebut bertindak sebagai gunting biologi yang berfungsi untuk
memotong/ menggunting rantai DNA pada tempat- tempat khusus. Enzim retriksi
endonuklease memiliki dua keutamaan. Pertama, memiliki fungsi kerja spesifik.
Dalam hal ini enzim mampu mengenal dan memotong urutan nukleotida tertentu pada
DNA. Kedua, mampu menghasilkan potongan- potongan runcingketika memotong rantai
ganda DNA. Fragmen- fragmen yang dihasilkannya adalah berupa ujung runcing
(ujung lengket) yang terdiri atas untaian tunggal. Setiap ujung dari fragmen
memiliki bagian yang menjorok dengan urutan basa yang dapat dikenali dan
dipasangi oleh basa yang terletak di ujung untaian lainnya. Misalnya, ujung
untaian tunggal dengan urutan basa AATT pada satu ujung dan TTAA pada ujung
yang lain. Kedua fragmen tersebut dapat disambungkan sehingga membentuk satu
untaian nukleotida lagi. Dalam hal ini, enzim ligase berfungsi untuk
merekatkan dan mempersatukan fragmen- fragmen/ potongan- potongan DNA.
yang berguna sebagai alat pertahanan tubuh. Misalnya untuk melawan DNA asing
yang menyusup masuk, seperti yang berasal dari virus. Dalam dunia rekayasa
genetika, enzim tersebut bertindak sebagai gunting biologi yang berfungsi untuk
memotong/ menggunting rantai DNA pada tempat- tempat khusus. Enzim retriksi
endonuklease memiliki dua keutamaan. Pertama, memiliki fungsi kerja spesifik.
Dalam hal ini enzim mampu mengenal dan memotong urutan nukleotida tertentu pada
DNA. Kedua, mampu menghasilkan potongan- potongan runcingketika memotong rantai
ganda DNA. Fragmen- fragmen yang dihasilkannya adalah berupa ujung runcing
(ujung lengket) yang terdiri atas untaian tunggal. Setiap ujung dari fragmen
memiliki bagian yang menjorok dengan urutan basa yang dapat dikenali dan
dipasangi oleh basa yang terletak di ujung untaian lainnya. Misalnya, ujung
untaian tunggal dengan urutan basa AATT pada satu ujung dan TTAA pada ujung
yang lain. Kedua fragmen tersebut dapat disambungkan sehingga membentuk satu
untaian nukleotida lagi. Dalam hal ini, enzim ligase berfungsi untuk
merekatkan dan mempersatukan fragmen- fragmen/ potongan- potongan DNA.
2.
Teknik- teknik Rekayasa Genetika
Teknik- teknik Rekayasa Genetika
a)
Teknik Plasmid Rekayasa Genetika
Teknik Plasmid Rekayasa Genetika
Melalui teknk plasmid dalam rekayasa
genetika, para ahli dibidang bioteknologi dapat mengembangkan tanaman
transgenik yang resisten terhadap hama dan penyakit, adaptif kekeringan dan
kondisi tanah yang tidak subur, hewan transgenik dan lain- lain.
genetika, para ahli dibidang bioteknologi dapat mengembangkan tanaman
transgenik yang resisten terhadap hama dan penyakit, adaptif kekeringan dan
kondisi tanah yang tidak subur, hewan transgenik dan lain- lain.
|
|
|||
|
Gambar. Rekayasagenetika dengan plasmid bakteri
|
|||
b)
Teknik Hibridoma
Teknik Hibridoma
Teknik hibridoma adalah penggabungan
dua sel dari organisme yang sama ataupun dari sel organisme yang berbeda
sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hibrid (hibridoma) yang memiliki
kombinasi sifat dari kedua sel tersebut.
dua sel dari organisme yang sama ataupun dari sel organisme yang berbeda
sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hibrid (hibridoma) yang memiliki
kombinasi sifat dari kedua sel tersebut.
Contoh teknik hibridoma adalah
pembuatan antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal adalah antibodi yang
diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel klon yang hanya mengenal satu
jenis antigen.
pembuatan antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal adalah antibodi yang
diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel klon yang hanya mengenal satu
jenis antigen.
Pembentukan antibodi monoklonal
dilakukan dengan menggunakan kelinci atau tikus. Langkah pertama adalah
menginjeksikan antigen ke tubuh kelinci atau tikus percobaan, kemudian limpanya
dipisahkan. Selanjutnya dilakukan peleburan sel- sel limpa dengan sel- sel
mieloma (sel- sel kanker). Sekitar 1% dari sel limpa adalah sel plasma yang
menghasilkan antibodi. Sedangkan 10% sel hibridoma akhir terdiri dari sel yang
menghasilkan antibodi. Setiap sel hibridoma hanya menghasilkan 1 antibodi.
dilakukan dengan menggunakan kelinci atau tikus. Langkah pertama adalah
menginjeksikan antigen ke tubuh kelinci atau tikus percobaan, kemudian limpanya
dipisahkan. Selanjutnya dilakukan peleburan sel- sel limpa dengan sel- sel
mieloma (sel- sel kanker). Sekitar 1% dari sel limpa adalah sel plasma yang
menghasilkan antibodi. Sedangkan 10% sel hibridoma akhir terdiri dari sel yang
menghasilkan antibodi. Setiap sel hibridoma hanya menghasilkan 1 antibodi.
Disini teknik seleksi dikembangkan
untuk mengidentifikasi sel tersebut, kemudian dilakukan pengembangan atau
pengklonan berikutnya. Klon yang diperoleh dari hibridoma berupa antibodi
monoklonal. Antibodi monoklonal dapat disimpan beku, kemudian dapat
diinjeksikan ke dalam tubuh hewan atau dibiakkan dalam suatu kultur untuk
menghasilkan antibodi dalam jumlah besar.
untuk mengidentifikasi sel tersebut, kemudian dilakukan pengembangan atau
pengklonan berikutnya. Klon yang diperoleh dari hibridoma berupa antibodi
monoklonal. Antibodi monoklonal dapat disimpan beku, kemudian dapat
diinjeksikan ke dalam tubuh hewan atau dibiakkan dalam suatu kultur untuk
menghasilkan antibodi dalam jumlah besar.
|
Gambar.Teknik pembuatan antibodi monoklonal oleh Kohler
dan Milstein |
|||||
Kegunaan antibodi monoklonal:
ü Para
ilmuwan berharap dapat menggunakan antibodi monoklonal dalam pemgobatan kanker.
ilmuwan berharap dapat menggunakan antibodi monoklonal dalam pemgobatan kanker.
ü Untuk
mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin (HCG) dalam urine wanita
hamil.
mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin (HCG) dalam urine wanita
hamil.
ü Untuk
mengikat racun dan menonaktifkannya, contohnya racun tetanus dan kelebihan obat
digoxin dapat dinonaktifkan oleh antibodi ini.
mengikat racun dan menonaktifkannya, contohnya racun tetanus dan kelebihan obat
digoxin dapat dinonaktifkan oleh antibodi ini.
ü Mencegah
penolakan jaringan terhadap sel hasil transplantasi jaringan lain.
penolakan jaringan terhadap sel hasil transplantasi jaringan lain.
c)
Teknik Terapi Genetik
Teknik Terapi Genetik
Terapi
gen diartikan sebagai upaya memperbaiki atau mengganti gen- gen yang
menyebabkan suatu penyakit. Terapi ini dilakukan dengan mengganti gen- gen yang
tidak dapat bekerja dengan salinan gen yang normal ke dalam sel. Pada
pertengahan tahun 1990, terapi genetik untuk mengobati penyakit menurun dan
kanker kulit ganas.
gen diartikan sebagai upaya memperbaiki atau mengganti gen- gen yang
menyebabkan suatu penyakit. Terapi ini dilakukan dengan mengganti gen- gen yang
tidak dapat bekerja dengan salinan gen yang normal ke dalam sel. Pada
pertengahan tahun 1990, terapi genetik untuk mengobati penyakit menurun dan
kanker kulit ganas.
Para ahli berusaha melawan gen- gen
perusak dalam inti sel itu dengan berbagai cara, upaya yang dirintis tersebut
dikenal dengan terapi genetik. Sayangnya penemuan itu tidak segera dapat
diterapkan. Dalam rekayasa genetika ada kode etik yang melarang keras percobaan
ini pada manusia. Rekayasa ini dikhawatirkan disalahgunakan untuk mengubah gen
pembawa sifat manusia, misalnya untuk membuat manusia super.
perusak dalam inti sel itu dengan berbagai cara, upaya yang dirintis tersebut
dikenal dengan terapi genetik. Sayangnya penemuan itu tidak segera dapat
diterapkan. Dalam rekayasa genetika ada kode etik yang melarang keras percobaan
ini pada manusia. Rekayasa ini dikhawatirkan disalahgunakan untuk mengubah gen
pembawa sifat manusia, misalnya untuk membuat manusia super.
Namun para ahli tidak selamanya
bersikap kaku sebab berbagai penyakit fatal memang susah disembuhkan kecuali
dengan terapi genetik. Maka munculah pendapat tentang perlu adanya dispensasi.
Dispensasi itu dikeluarkan oleh Komite Rekayasa Genetik Nasional Institut of Healt (NIH) di Amerika Serikat yang
mengizinkan penerapan terapi genetik untuk dua jenis penyakit yaitu penyakit
menurun yang sangat jarang seperti Adenosine
Deaminase Deficiency (ADD) dan sejenis kanker kulit yang ganas.
bersikap kaku sebab berbagai penyakit fatal memang susah disembuhkan kecuali
dengan terapi genetik. Maka munculah pendapat tentang perlu adanya dispensasi.
Dispensasi itu dikeluarkan oleh Komite Rekayasa Genetik Nasional Institut of Healt (NIH) di Amerika Serikat yang
mengizinkan penerapan terapi genetik untuk dua jenis penyakit yaitu penyakit
menurun yang sangat jarang seperti Adenosine
Deaminase Deficiency (ADD) dan sejenis kanker kulit yang ganas.
ADD adalah kelainan yang menyebabkan
penderitanya tidak memiliki daya tahan tubuh sama sekali. Kontak dengan kuman
apapun akan menyebabkan kematian. Rusaknya kekebalan pada ADD terjadi akibat
sel- sel darah tidak mampu memproduksi enzim Adenosine Deaminase (AD) yang
diperlukan untuk membangun daya tahan tubuh.
penderitanya tidak memiliki daya tahan tubuh sama sekali. Kontak dengan kuman
apapun akan menyebabkan kematian. Rusaknya kekebalan pada ADD terjadi akibat
sel- sel darah tidak mampu memproduksi enzim Adenosine Deaminase (AD) yang
diperlukan untuk membangun daya tahan tubuh.
d) Teknik Kloning
Kloning berasal dari kata Yunani kuno, clone yang berarti
ranting atau cangkokan. Dalam bahasa Inggris, clone (klona) digunakan
untuk menyebut sekelompok makhluk hidup yang dilahirkan tanpa proses seksual.
Istilah clone (klona) pertama diusulkan oleh Herbert Webber pada tahun 1903. Kloning dapat dilakukan
dengan transfer gen, transfer embrio dan transfer inti. Organisme hasil kloning
akan memiliki salinan genetika yang sama persis dengan makhluk hidup yang lain.
ranting atau cangkokan. Dalam bahasa Inggris, clone (klona) digunakan
untuk menyebut sekelompok makhluk hidup yang dilahirkan tanpa proses seksual.
Istilah clone (klona) pertama diusulkan oleh Herbert Webber pada tahun 1903. Kloning dapat dilakukan
dengan transfer gen, transfer embrio dan transfer inti. Organisme hasil kloning
akan memiliki salinan genetika yang sama persis dengan makhluk hidup yang lain.
1.
Transfer Gen
Transfer Gen
Kloning
ini dilakukan dengan menyisipkan potongan gen yang dikehendaki dari suatu
spesies lain sehingga spesies ke spesies lain sehingga spesies yang di klon
tadi akan memiliki sifat tambahan sesuai dengan gen yang telah di sisipkan ke
dalam sel tubuhnya.
ini dilakukan dengan menyisipkan potongan gen yang dikehendaki dari suatu
spesies lain sehingga spesies ke spesies lain sehingga spesies yang di klon
tadi akan memiliki sifat tambahan sesuai dengan gen yang telah di sisipkan ke
dalam sel tubuhnya.
2.
Transfer Embrio
Transfer Embrio
Transfer
embrio ini dilakukan dengan jalan mengambil ovum kemudian membuahinya dengan
sperma, setelah terjadi zigot yang akan berkembang menjadi embrio, embrio-
embrio ini di transfer atau ditanam
dalam rahim individu betina sampai lahir menjadi individu dewasa.
embrio ini dilakukan dengan jalan mengambil ovum kemudian membuahinya dengan
sperma, setelah terjadi zigot yang akan berkembang menjadi embrio, embrio-
embrio ini di transfer atau ditanam
dalam rahim individu betina sampai lahir menjadi individu dewasa.
3.
Transfer Inti
Transfer Inti
Prinsip
dari transfer inti yaitu dengan memasukkan inti sel (nukleus) dari satu spesies
ke dalam sel spesies lain yang sebelumnya inti selnya telah dibuang atau
dikosongkan.
dari transfer inti yaitu dengan memasukkan inti sel (nukleus) dari satu spesies
ke dalam sel spesies lain yang sebelumnya inti selnya telah dibuang atau
dikosongkan.
Pada tahun 1952, Robert Brigs dan Thomas J. King (AS) mencoba teknik kloning pada katak. Sepuluh
tahun kemudian (1962), John B. Gurdon juga mencoba teknik kloning
pada katak, namun prcobaannya menghasilkan banyak katak yang abnormal atau
cacat. Gurdon kemudian menyempurnakan percobaannya sehingga menghasilkan banyak
katak yang tumbuh normal dan berkembang menjadi dewasa.
tahun kemudian (1962), John B. Gurdon juga mencoba teknik kloning
pada katak, namun prcobaannya menghasilkan banyak katak yang abnormal atau
cacat. Gurdon kemudian menyempurnakan percobaannya sehingga menghasilkan banyak
katak yang tumbuh normal dan berkembang menjadi dewasa.
Pada
tahun 1986, Steen Wikkadsen (Inggris) mengklona sapi dengan
tujuan komersial dengan metode transfer inti. Ia bekerja sama dengan Lembaga
Grenada Genetics.
tahun 1986, Steen Wikkadsen (Inggris) mengklona sapi dengan
tujuan komersial dengan metode transfer inti. Ia bekerja sama dengan Lembaga
Grenada Genetics.
Pada
tahun 1996, Ian Wilmut mengklona domba. Ia menggunakan sel kelenjar susu
domba finn dorset sebagai donor inti dan sel telur domba blackface
sebagai resipien. Sel telur domba blackface dihilangkan intinya dengan
cara mengisap nukleusnya keluar dari sel menggunakan pipet mikro. Kemudian, sel
kelenjar susu domba finn dorset difusikan dengan sel telur blackface
yang tanpa nukleus. Hasil fusi ini kemudian berkembang menjadi embrio dalam
tabung percobaan dan kemudian dipindahkan ke rahim domba blackface.
Kemudian embrio berkembang dan lahir dengan ciri- ciri sama dengan finn
dorset. Domba hasil kloning ini diberi nama Dolly. Dolly disuntik
mati pada tanggal 14 februari 2003 karena menderita penyakit yang sulit
disembuhkan.
tahun 1996, Ian Wilmut mengklona domba. Ia menggunakan sel kelenjar susu
domba finn dorset sebagai donor inti dan sel telur domba blackface
sebagai resipien. Sel telur domba blackface dihilangkan intinya dengan
cara mengisap nukleusnya keluar dari sel menggunakan pipet mikro. Kemudian, sel
kelenjar susu domba finn dorset difusikan dengan sel telur blackface
yang tanpa nukleus. Hasil fusi ini kemudian berkembang menjadi embrio dalam
tabung percobaan dan kemudian dipindahkan ke rahim domba blackface.
Kemudian embrio berkembang dan lahir dengan ciri- ciri sama dengan finn
dorset. Domba hasil kloning ini diberi nama Dolly. Dolly disuntik
mati pada tanggal 14 februari 2003 karena menderita penyakit yang sulit
disembuhkan.
Perlu
diperhatikan bahwa Wilmut melakukan 277 percobaan kloning dan dari sekian
banyak percobaan, hanya 29 yang berhasil menjadi embrio domba yang dapat
ditransplantasikan ke rahim domba, dan hanya satu yang menjadi domba normal.
Dengan demikian, tingkatkeberhasilan kloning domba masih sangat rendah (Purves et
al. 2004)
diperhatikan bahwa Wilmut melakukan 277 percobaan kloning dan dari sekian
banyak percobaan, hanya 29 yang berhasil menjadi embrio domba yang dapat
ditransplantasikan ke rahim domba, dan hanya satu yang menjadi domba normal.
Dengan demikian, tingkatkeberhasilan kloning domba masih sangat rendah (Purves et
al. 2004)