BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Berkembangnya ilmu pengetahuan di era modernisasi ini baik dalam bentuk media cetak ataupun elektronik , memungkinkan orang-orang untuk lebih giat dalam memahami ilmu tersebut. Makalah yang kami bahas ini yaitu tentang “Rekombinan DNA dan Rekayasa Genetika”.
Rekayasa genetika dapat diartikan memanipulasikan gen untuk mendapatkan galur baru dengan cara penyisipan bagian gen. Rekayasa genetika juga dinamakan “pencangkokan gen” atau “DNA rekombinan”. Peneiltian rekayasa telah dimulai awal tahun 1950-an, oleh Dr. Paul Berg dan Stanford University of California (USA). Namun hasil yang memuaskan diperoleh 20 tahun kemudian. Pada awalnya, rekayasa genetika merupakan khayalan masa depan dalam cerita ilmiah. tetapi sekarang kemampuan untuk mencangkokkan bahan genetik dan membongkar kembali informasi genetika membenikan hash yang sangat nyata dan telah terbukti sangat bermanfaat.
Rekayasa genetika dapat memberikan basil yang sangat menguntungkan. Misalnya memaksa suatu mikro orgarusme. yaitu bakteri untuk membentuk Insulin yang mirip sekali dengan insulin yang dihasilkan oleh manusia sendini. Kini para pendenta diabetes dapat rnenerima insulin manusia yang dibuat melalui bakteri. Penehitian selanjutnya dapat membuktikan bahwa insulin manusia tiruan ini bahkan lebih baik daripada Insulin hewani (insulin yang diperoleh dan hewan) dan dapat diterima lebih baik oleh tubuh manusia. Bioteknologi yang boleh dikatakan paling baru saat ini adalah rekayasa genetik. Dengan mengutak-utik gen mikroba, yaitu dengan teknik kloning (pencangkokan) DNA gen-gen mikroba, menyebabkan perubahan aspek genetik dan proses biokimia mikroba. Unsur-unsur dalam teknologi ini adalah plasmid, transformasi, dan beberapa enzim baru. Dengan rekayasa genetika juga dikembangkan tumbuhan yang kebal terhadap penyakit dan dapat menambat nitrogen dari udara secara baik.
Dengan dipelajarinya Bioteknologi modern ini yakni rekombinan DNA dan rekayasa genetika, mudah-mudahan kami selaku mahasiswa dapat memahami ilmu yang kami dapatkan yang tertuang dalam makalah ini dan mengambil manfaatnya serta bias dimanfaatkan untuk banyak orang.
Karena rekayasa genetika dapat memberikan basil yang sangat menguntungkan ini sehingga sangat menarik untuk dikaji.
1. Definisi Rekombinan DNA dan Rekayasa Genetika 2. Prinsif Rekombinan DNA dan Rekayasa Genetika 3. Langkah Rekayasa Genetika
4. Hasil Rekayasa Genetika C. Tujuan Pembuatan Makalah
Memenuhi tugas yang diberikan oleh dosen dikarenakan metode yang digunakan adalah SCL (Students Center Learning)
Menjadikan mahasiswa lebih aktif dalam setiap pembelajarannya
Berbagi ilmu dan menggali ilmu dalam pembelajaran
D. Sistematika Penulisan
BAB II
PEMBAHASAN
A. Definisi Rekombinan DNA Dan Rekayasa Genetika a. Definisi Rekombinan DNA
DNA rekombinan, atau lebih dikenal dengan istilah ‘kloning DNA’. Kloning merupakan metode yang digunakan untuk membuat replika genetik dari satu segmen DNA, sel atau organisme secara keseluruhan. Dengan demikian, kloning DNA digunakan untuk menghasilkan kopi gen atau segmen DNA. Kloning pertama kali dilakukan adalah domba Dolly di Skotlandia pada tahun 1997 yang menghasilkan domba yang identik dengan induknya.
DNA rekombinan (rDNA) adalah bentuk DNA buatan yang dibuat dengan menggabungkan dua atau lebih sekuens yang tidak akan biasanya terjadi bersama-sama. Dalam hal modifikasi genetik, itu adalah diciptakan melalui pengenalan DNA yang relevan ke dalam DNA organisme yang ada, seperti plasmid bakteri, untuk kode untuk atau mengubah sifat berbeda untuk tujuan tertentu, seperti resistensi antibiotik. Ini berbeda dari rekombinasi genetika dalam hal itu tidak terjadi melalui proses alam dalam sel, tetapi direkayasa.
b. Definisi rekayasa genetika
Genetika disebut juga dengan ilmu keturunan, berasal dari kata genos (bahasa latin) yang artinya bersuku–suku bangsa atau asal-usul. Secara“etimologi” artinya asal mula kejadian. Genetika adalah ilmu yang mempelajari tentang seluk beluk alih informasi hayati dari generasi ke generasi. Rekayasa genetika merupakan salah satu teknik yang dilakukan untuk mengkombinasikan gen yang sudah ada dalam suatu makhluk hidup sehingga susunan gennya menjadi berubah.Gen yang telah direkayasa susunanya tersebut dapat menyebabkan suatu makhluk hidup menghasilkan suatu senyawa / produk tertentu yang diinginkan kita.
Dr. Paul Berg dan Stanford University of California (USA). Namun hasil yang memuaskan diperoleh 20 tahun kemudian. Pada awalnya, rekayasa genetika merupakan khayalan masa depan dalam cerita ilmiah. Tetapi sekarang kemampuan untuk mencangkokkan bahan genetik dan membongkar kembali informasi genetika memberikan hasil yang sangat nyata dan telah terbukti sangat bermanfaat.
Rekayasa genetika dapat memberikan hasil yang sangat menguntungkan. Misalnya memaksa suatu mikro organisme. yaitu bakteri untuk membentuk Insulin yang mirip sekali dengan insulin yang dihasilkan oleh manusia sendiri. Kini para penderita diabetes dapat rnenerima insulin manusia yang dibuat melalui bakteri. Penelitian selanjutnya dapat membuktikan bahwa insulin manusia tiruan ini bahkan lebih baik daripada Insulin hewani (insulin yang diperoleh dan hewan) dan dapat diterima lebih baik oleh tubuh manusia. Bioteknologi yang boleh dikatakan paling baru saat ini adalah rekayasa genetik. Dengan mengutak-utik gen mikroba, yaitu dengan teknlk kloning (pencangkokan) DNA gen-gen mikroba, menyebabkan perubahan aspek genetik dan proses biokimia mikroba. Unsur-unsur dalam teknologi ini adalah plasmid, transformasi, dan beberapa enzim baru.
B. Prinsif DNA Rekombinan dan Rekayasa Genetika
a. Prinsip DNA Rekombinan
Kloning atau DNA rekombinan dilakukan dengan menyisipkan gen dari DNA target ke dalam suatu vektor. DNA target dan vektor dipotong dengan enzim retriksi endonuklease kemudian digabungkan kembali dengan enzim ligase. DNA rekombinan kemudian dimasukkan dalam sel bakteri supaya dapat menghasilkan protein target yang diinginkan.
Tahap-tahap pembuatan DNA rekombinan:
1. Pemilihan vektor
2. Pemotongan DNA target dan vektor
3. Penyisipan DNA target pada vektor
4. Transformasi
Teknologi DNA rekombinan melibatkan bakteri atau virus sebagai perantara. Tahapannya sebagai berikut.
Mengisolasi DNA
Mengisolasi DNA untuk memilih dan memisahkan DNA maupun gen yang dikehendaki. Pemisahan gen menggunakan enzim endonuklease restriksi. Segmen DNA yang diperoleh kemudian dimasukkan dalam suatu vektor berupa plasmid. Plasmid yaitu rantai DNA melingkar di luar kromosom bakteri.
Transplantasi Gen/ DNA
Transplantasi dilakukan dengan cara menyambung gen yang telah diisolasi kedalam DNA plasmid vektor. Setelah penyambungan ini maka vektor mengandung DNA asli dan DNA sisipan (asing)
Memasukkan DNA ke dalam sel hidup
Pemasukan DNA ke dalam vektor bakteri maupun virus dilakukan melalui pemanasan dalam larutan NaCl atau melalui elektroporasi. Selanjutnya, bakteri ini melakukan replikasi dengan cara membelah diri. Melalui proses ini, diperoleh plasmid-plasmid hsil transplantasi gen (DNA rekombinan).
b. Prinsip- prinsip Dasar Rekayasa Genetika
terhadap cekaman mahluk hidup pengganggu maupun cekaman lingkungan yang kurang menguntungkan serta memperbaiki kualitas nutrisi makanan. Rekayasa genetika adalah kelanjutan dari pemuliaan secara tradisional. Dalam arti paling luas merupakan penerapan genetika untuk kepentingan manusia akan tetapi masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik genetika molekuler untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.
Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.
Zaman rekayasa genetika dimulai ketika Dr. Paul Berg dari Stranford University di California USA dan usaha sekelompok peneliti lainnya, yaitu Dr Stanley Cohen dan Dr Annie Chang dari Stranford University serta Dr Herbert Boyer dan Dr Robert Helling dari University of California di San Fransisco menemukan bahwa bahan-bahan tertentu yang dinamakan enzim pembatas mampu bertindak sebagai “gunting biologi”, yaitu dapat mengenal dan kemudian secara kimia memotong tempat-tempat khusus sepanjang molekul DNA. Enzim-enzim yang mampu menggunting suatu gen dari DNA suatu makhluk tersebut ternyata dapat pula memotong tempat-tempat serupa dalam molekul DNA dari mahkluk berkaitan.
C. Langkah-langkah Rekayasa Genetika
Rekayasa Genetika adalah teknik yang dilakukan manusia mentransfer (memindahkan ) gen (DNA) yang dianggap menguntungkan dari satu organisme kepada susunan gen (DNA) dari organisme lain. Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam rekayasa genetika secara sederhana urutannya sebagai berikut :
1. Mengindetifikasikan gen dan mengisolasi gen yang diinginkan.
2. Membuat DNA/AND salinan dari ARN Duta.
3. Pemasangan cDNA pada cincin plasmid
4. Penyisipan DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri.
5. Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan
6. Pemanenan produk.
Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen
D. Hasil Rekayasa Genetika
a. Rekayasa Genetika dalam Aspek Pertanian
ditingkatkan sehingga secara ekonomi memberikan keuntungan yang cukup nyata. Adapun dampak positif yang sebenarnya diharapkan akan menyertai penemuan produk pangan hasil rekayasa genetika adalah terciptanya keanekaragaman hayati yang lebih tinggi.
Aplikasi teknologi DNA rekombinan di bidang pertanian berkembang pesat dengan dimungkinkannya transfer gen asing ke dalam tanaman dengan bantuan bakteri Agrobacterium tumefaciens. Melalui cara ini telah berhasil diperoleh sejumlah tanaman transgenik seperti tomat dan tembakau dengan sifat-sifat yang diinginkan, misalnya perlambatan kematangan buah dan resistensi terhadap hama dan penyakit tertentu.
Bedanya, pada zaman Mendel, kode genetik belum terungkap. Proses pemuliaan dilakukan dengan “mata tertutup” sehingga sifat-sifat yang tidak diinginkan kembali bermunculan di samping sifat yang diharapkan. Cara konvensional tidak mempunyai ketelitian pemindahan gen. Sedangkan pada new biotechnology pemindahan gen dapat dilakukan lebih presisi dengan bantuan bakteri, khususnya sekarang dengan dikembangkannya metode-metode DNA rekombinan.
2. Varietas baru
cara-cara untuk memasukkan gen-gen tersebut ke kromosom-kromosom tanaman, sehingga mereka dapat berfungsi.
Langkah yang pertama bukan lagi menjadi masalah. Dengan teknik DNA rekombinan sekarang, ada kemungkinan untuk menumbuhkan setiap segmen dari setiap DNA pada bakteri. Tidak mudah untuk mengidentifikasi segmen khusus yang bersangkutan di antara koleksi klon. Khususnya untuk mengidentifikasi segmen tertentu yang bersangkutan di antara koleksi klon, apalagi untuk mengidentifikasi gen-gen yang berpengaruh pada sifat-sifat seperti hasil produksi tanaman.
Langkah kedua, memasukkan kembali gen-gen klon ke dalam tanaman juga bukan sesuatu yang mudah. Peneliti menggunakan bakteri Agrobacterium yang dapat menginfeksi tumbuhan dengan lengkungan kecil DNA yang disebut plasmid Ti yang kemudian menempatkan diri sendiri ke dalam kromosom tumbuhan. Agrobacterium merupakan vektor yang siap pakai. Tambahkan saja beberapa gen ke plasmid, oleskan pada sehelai daun, tunggu sampai infeksi terjadi, setelah itu tumbuhkan sebuah tumbuhan baru dari sel-sel daun tadi. Selanjutnya tumbuhan itu akan mewariskan gen baru kepada benih-benihnya.
Rekayasa genetika pada tanaman tumbuh lebih cepat dibandingkan dunia kedokteran. Alasan pertama karena tumbuhan mempunyai sifat totipotensi (setiap potongan organ tumbuhan dapat menjadi tumbuhan yang sempurna). Hal ini tidak dapat terjadi pada hewan, kita tidak dapat menumbuhkan seekor tikus dari potongan kepala atau ekornya. Alasan kedua karena petani merupakan potensi besar bagi varietas-varietas baru yang lebih unggul, sehingga mengundang para pebisnis untuk masuk ke area ini.
b. Rekayasa Genetika dalam Aspek Kesehatan
1. Sebagai alat penelitian sikuensi generasi DNA dan RNA
mutasi genetik mampu mengkonstruksi mutan yang secara praktis tidak dapat dibuat dengan berbagai cara.
Perkembangan teknik gene cloning pada tahun 1970-an memberikan motivasi kuat bagi dunia riset untuk mempelajari gen dan aktivitasnya dengan teknik atau prosedur kedua terjadi pada akhir tahun 1980-an dengan ditemukannya teknologi PCR (Polymerase Chain Reaction. Dengan teknik ini kita dapat memperbanyak DNA dalam tabung reaksi sehinga memberikan kemudahan aplikasi di berbagai bidang, mialnya mengamplifikasi gen tertentu untuk sequencing, cloning, fingerprinting dan mendeteksi pathogen. Ditemukannya enzim Taq polymerase pada bakteri termofilik (Thermus aquaticus) yang dapat bekerja pada suhu tinggi (960C) merupakan dasar teknik PCR karena enzim ini dapat mensintesis molekul DNA dalam tabung reaksi dengan cara mengatur temperature dari alat yang disebut thermocycler.
Salah satu aplikasi PCR yang mencengangkan adalah dalam bidang kedokteran forensik. Teknik PCR dapat digunakan untuk mengamplifikais DNA dari suatu sampel yang jumlahnya sangat sedikit, misalnya sehelai rambut, cairan tubuh seperti sperma atau darah bahkan dari tulang manusia yang sudah berumur ratusan tahun. Hasil amplifikasi tersebut selanjutnya dapat dianalisis dengan DNA fingerprinting (sidik jari DNA) sehingga dapat dijadikan sebagai bukti dalam menentukan pelaku kejahatan, misalnya perkosaan.
Teknik PCR juga dapat digunakan untuk mengungkap keanekaragaman genetik mikrobia tanpa harus melakukan kultivasi terlebih dahulu. Hal ini membawa konsekuensi yang penting dalam ekologi mikrobia karena aktivitas populasi mikrobia dalam suatu habitat dapat dipantau melalui DNA fingerprinting dan sequencing terhadap DNA amplikon yang diperoleh dari sample tanah atau air.
Mempercepat Produksi Zat anti Kanker. Teknik kultivasi bioreaktor ini juga telah berhasil dilakukan untuk memproduksi zat anti kanker dari beberapa spesies tanaman Taxus.
lainnya. Anti-bodi pada umumnya diperoleh dari darah binatang, tetapi sekarang dapat dibuat melalui cara melebur sel-sel tumor yang potensial menghasilkan antibodi dengan sel-sel yang benar-benar bisa membuat sebuah antibodi yang penting. Sel hibrida kemudian melanjutkan pembelahan dan membentuk sebuah klona sel-sel yang berkembang cepat (seperti layaknya sel-sel tumor) menghasilkan antibodi yang dibutuhkan. Teknik hibrida ini menghasilkan antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal ini sangat berguna untuk mengembangkan produk diagnostik, immunoterapetik dan uji kehamilan
Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika
mempengaruhi segi-segi metabolisme sel yaitu dari replikasi DNA sampai kepada pembentukan protein. Sekurangnya ada tiga saluran penerapan DNA rekombinan dalam produksi antibiotik: melalui penyempurnaan produk, modifikasi invivo, dan anti- biotik hibrida
Penyediaan Vaksin. Vaksin juga adalah suatu produk dalam bidang kesehatan yang bisa didekati dengan rekayasa genetik. Kegiatan penelitian terhadap hepatitis B adalah sebuah contoh. Melalui rekayasa genetik gen dari virus hepatitis B telah diklonakan, dan strukturnya telah diketahui pada tingkat nukleotida, kendatipun virusnya belum dapat dikembangkan di dalam sel jaringan biakan. Antigen permukaan yang diperlukan untuk memproduksi vaksin ini adalah suatu masalah yang sulit untuk dipecahkan, dalam arti sulit mencapai modifikasi yang cocok dari antigen, dan itu tidak akan terjadi pada pembawa prokariotik. Jalan untuk mengelakkan diri dari masalah yang muncul akibat penggunaan sistem pembawa eukariotik, adalah dengan menggunakan ragi atau sel binatang sebagai pembawa, yang dalam beberapa segi lebih menguntungkan.
BAB III
SIMPULAN
Rekombinan DNA merupakan metode yang digunakan untuk membuat replika genetik dari satu segmen DNA, sel atau organism secara keseluruhan. Dengan demikian, kloning DNA digunakan untuk menghasilkan kopi gen atau segmen DNA. Kloning pertama kali dilakukan adalah domba Dolly di Skotlandia pada tahun 1997 yang menghasilkan domba yang identik dengan induknya.
Rekayasa genetika adalah suatu penerapan teknik-teknik genetika molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kebermanfaatan tertentu. Rekayasa genetika pertama kali ditemukan oleh Crick dan Watson pada tahun 1953. Pada tahun 1973 Stanley Cohen dan Herbert Boyer menciptakan bakteri melalui rekayasa genetika untuk pertama kalinya. Prinsip rekayasa genetika dapat dijelaskan sebagai suatu proses penyematan segmen DNA dari organisme apapun ke dalam genom plasmid atau replikon virus untuk membentuk rekombinan DNA baru. Aplikasi rekayasa genetika dalam berbagai aspek kehidupan adalah sebagai berikut.
1. Dalam Aspek Pertanian, memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan (unggul) yang diinginkan.
2. Dalam Aspek Kesehatan, rekayasa genetika dapat digunakan sebagai alat penelitian sikuensi generasi DNA dan RNA dan koreksi kelainan genetik yang potensial pada hewan dan terapi gen.
3. Dalam Aspek Industri, rekayasa genetika dapat digunakan dalam pembuatan sel yang mampu mensintesis molekul yang penting secara ekonomi.
