Kapas-Bt
Kapas
b
iasa
Teknologi
DNA Rekombinan
Tomat-Bt Tahan hama Tomat biasa
Tidak tahan hama
►Tanaman kapas-Bt dan tomat-Bt tahan terhadap serangan hama karena menghasilkan toksin yang dapat membunuh hamanya.
►Toksin pada kapas-Bt dan tomat-Bt disandikan oleh gen yang berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt = Bacillus thuringiensis)
Organisme transgenik: organisme yang membawa gen yang berasal dari jenis organisme lainnya.
Organisme transgenik dihasilkan melalui Rekayasa Genetika
Rekayasa Genetika menggunakan Teknologi DNA Rekombinan
Teknologi DNA Rekombinan : kumpulan teknik atau metoda yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen secara buatan.
(Proses: rekombinasi; Hasil: rekombinan)
Teknologi DNA Rekombinan meliputi: - Teknik untuk mengisolasi DNA.
- Teknik untuk memotong DNA.
- Teknik untuk menggabung atau menyambung DNA.
- menyebabkan terbentuknya kombinasi gen-gen yang
berasal dari dua sel yang berbeda.
- merupakan pertukaran DNA atau gen dari satu sel ke sel
lainnya. Mekanisme seksual pada bakteri ini tidak
bersifat reproduktif (tidak menghasilkan anak atau zuriat).
Lihat konjugasi !
Percobaan Lederberg dan Tatum (1946) menunjukkan:
bakteri mempunyai mekanisme seksual:
DNA dapat masuk ke dalam sel bakteri melalui 3 cara:
1. Konjugasi
2. Transformasi
DNA sel resipien DNA sel donor
Pili seks
Sel donor (sel jantan)
Sel resipien (sel betina)
1. Konjugasi : perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel.
2. Transformasi : pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya.
DNA asing Kromosom bakteri
3. Transduksi : cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan fage.
DNA yang masuk ke dalam sel bakteri：
a. dapat berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk DNA rekombinan atau kromosom rekombinan.
Kromosom bakteri
Perangkat utama yang digunakan pada pembentukan
DNA rekombinan:
• plasmid
• enzim restriksi
• DNA ligase
• bakteri
¾Plasmid:
Terdapat pada bakteri
DNA selain kromosom
Berbentuk sirkuler
Umumnya berukuran kecil (lebih kecil dari ukuran kromosom bakteri)
¾Enzim Restriksi untuk memotong DNA:
Contoh: Enzim EcoRI telah diisolasi pertama kali oleh Herbert Boyer pada tahun 1969 dari E.coli.
Enzim EcoRI memotong pada bagian antara basa G dan A pada sekuens GAATTC.
Setiap enzim restriksi (endonuklease restriksi) mengenal
sekuen pemotongan yang khas dan memotong DNA pada
situs pemotongan yang khas.
Nama Enzim Sekuens Pengenal Organisme asal
EcoRI G↓AATTC Escherichia coli
HindIII A↓AGCTT Haemophilus influenzae
HhaI GCG↓C Haemophilus haemolyticus
TaqI T↓CGA Thermus aquaticus
BsuRI GG↓CC Bacillus subtilis
BalI TGG↓CCA Brevibacterium albidum
NotI GC↓GGCCGC Nocardia otidiscaviarum BamHI G↓GATCC Bacillus amyloliquefaciens
Bagaimana menyisipkan, memperbanyak dan
mengekspresikan informasi genetik dengan menggunakan
teknologi DNA rekombinan?
Isolasi gen
Bakteri
Bakteri
rekombinan
Perbanyakan sel bakteri
Klon bakteri rekombinan Copy gen
Protein untuk melarutkan gumpalan darah dalam terapi serangan jantung
Protein untuk membuat salju
Gen untuk mengubah bakteri agar dapat membersihkan limbah
Plasmid
Gen di-sisipkan pada tanaman
Sel berisi gen yang diinginkan
Penyisipan gen
Kromosom bakteri
Gen yang diinginkan
Memasukkan plasmid ke dalam sel bakteri
Copy protein
Isolasi Plasmid
Fungsi Plasmid pada pembentukan DNA rekombinan:
a. digunakan sebagai vektor untuk mengklonkan gen
atau mengklonkan fragmen DNA atau
mengubah sifat bakteri.
b. untuk memperbanyak gen (
copy gene
) yang
¾
Bagaimana menyimpan seluruh informasi genetik dari suatu
organisme??
Pustaka Genom
digunakan untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang
telah diklonkan.
Isolasi gen menggunakan pendekatan “shotgun” dapat menghasilkan ribuan potongan DNA (fragmen DNA)
(+)
Bagaimana mendeteksi DNA atau fragmen DNA? Teknik Elektroforesis digunakan untuk memisahkan fragmen-fragmen DNA berdasarkan ukurannya.
Sumber listrik
Campuran molekul
DNA dengan berbagai ukuran
Gel
Ｍｏ ｅ ｕ berukur
besar
Ｍｏ ｅ ｕ berukur
Agrobacterium
¾ Bagaimana membuat dan menyisipkan DNA rekombinan pada tanaman: Bakteri Agrobacterium tumefaciens untuk
menyisipkan gen ke dalam genom tanaman. Prinsip:
9 Agrobacterium tumefaciens strain liar (galur alami) memiliki
plasmid Ti. Pada plasmid Ti terdapat T-DNA yang mengandung gen penyebab tumor.
Agrobacterium
DNA mengandung gen yang diinginkan
Penyisipan gen
Plasmid-Ti
Situs restriksi
T-DNA Plasmid-Ti rekombinan
Introduksi ke dalam sel tumbuhan
T-DNA membawa gen baru pada
Regenerasi tanaman
Tanaman 9 Gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam sel tanaman dengan
cara menitipkannya (menyisipkan) pada T-DNA.
Manfaat
Teknologi DNA rekombinan telah memberikan manfaat di bidang ilmu pengetahuan maupun di bidang terapan.
Contoh:
A. Bidang Kesehatan:
A1. Insulin manusia telah diproduksi secara massal menggunakan bakteri E.coli dan telah diperdagangkan untuk mengobati penyakit diabetis.
Merek dagang: HumulinR
A3. Hormon tumbuh manusia (GH) diproduksi
menggunakan E.coli dan digunakan untuk mengobati kelainan pertumbuhan (misal: cebol).
A2. Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksi virus hepatitis. Telah diproduksi secara komersial
A4. Therapi gen untuk penyakit
dilakukan dengan menggantikan gen yang mengalami kerusakan dengan gen yang normal, digunakan untuk mengobati
penyakit-penyakit keturunan (genetic disorders) dan penyakit lain yang
disebabkan oleh kerusakan gen (misal: kanker)
Klon gen
(alel normal) Penyisipan normalgen pada vektor
DNA rekombinan
Vektor retrovirus
Infeksi sel bone marrow
DNA rekombinan menyisip ke
kromosom
Sel Bone marrow mengandung stem sel
B1. Bakteri Ice- (ice minus): bakteri yang telah
direkayasa sehingga tidak membeku pada suhu rendah.
Digunakan (disemprotkan) pada tanaman agar tanaman tidak membeku di musim dingin.
Telah diperdagangkan dengan merek FrostbanR. B. Bidang Pertanian:
B2. mikroba pendegradasi limbah.
B3. Tanaman tahan hama, misal kapas Bt, tomat Bt
Tanaman Penambahan
nutrisi Keuntungan
Rice Provitamin Vitamin A supplement
Tomato Flavonoid Antioxidant
Sugar beet Fructants Low calori
Rice Iron Iron
Bioteknologi Kelautan
Pelaku kejahatan dapat diidentifikasi dengan menggunakan analisis Sidik Jari DNA
misalnya: kasus perkosaan C. Bidang Hukum:
• pola pita DNA pada darah pelaku ke 2 sama dengan pola pita yang diperoleh dari tempat kejadian-Æ orang ke 2 adalah pelaku kajahatannya
Penanda (marker) Tersangka 1 vagina korban Tersangka 2 Penanda (marker
Hubungan keluarga berdasarkan DNA Fingerprint
-DNA mitokondriaÆ diwariskan melalui ibu
Perbedaan pada urutan DNA dapat diketahui dengan teknik RFLP
(restriction fragment length polymorfism)
- untuk menentukan keturunan,
-perbedaan antar satu organisme dengan yang lain.
D. Bidang pengembangan ilmu pengetahuan:
D1. Membantu upaya memahami terjadinya kelainan pada manusia
(penyakit genetik) misalnya kanker payudara, Huntington’s disease.
Huntington’s disease disebabkan oleh gen dominan • Gejala sakit mulai terlihat setelah usia pertengahan
• Gejalanya antara lain: kemunduran mental, gerakan tubuh tak terkontrol, kesulitan bicara. Biasanya meninggal 10 – 20 tahun setelah timbul gejala.
D2. Kemajuan Teknologi DNA telah mendorong para ilmuwan
(konsorsium ilmuwan internasional) untuk mewujudkan proyek genom manusia dan genom organisme lainnya
