BAB I dalam tubuh manusia digunakan sebagai sumber energi. Glukosa yang tidak digunakan akan menyebabkan kandungan gula dalam darah akan meningkat dan menyebabkan kadar gula tinggi atau biasa disebut sebagai penyakit diabetes mellitus. Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah.
Teknologi yang berkembang saat ini memanfaatkan Escherichia coli untuk memproduksi insulin. Teknologi rekayasa genetika dalam proses ini menggunakan teknik plasmid, adapun langkah-langkahnya yaitu : Mengisolasi plasmid dari bakteri E.coli lalu memotong plasmid yang telah diisolir dengan enzim restriksi, DNA yang dari sel pankreas dipotong pada suatu segmen pengkodean insulin, DNA rekombinan yang terbentuk lalu disisipkan ke bakteri E.coli sehingga bakteri membawa gen DNA insulin yang selanjutnya disisipkan ke dalam bakteri Agrobacterium tumefaciens yang digunakan sebagai vektor. Bioteknologi pertanian merupakan salah satu cabang ilmu yang penting dalam pengembangan bioteknologi yang diarahkan untuk pemenuhan kebutuhan manusia akan pangan. Salah satunya adalah melalui rekayasa genetika yang merekombinasi gen Escherichia coli dengan gen tanaman padi sehingga dihasilkan varietas baru berupa beras berinsulin. Bakteri Agrobacterium tumefaciens digunakan sebagai vektor untuk disisipkan pada tanaman padi sehingga menghasilkan padi berinsulin.
B. Rumusan Masalah
1. Apakah rekayasa genetika ?
2. Bagaimana teknik plasmid dalam rekayasa beras-insulin ?
3. Bagaimana penerapan rekayasa genetika dalam pembuatan beras insulin ? 4. Bagaimana proses seleksi klon padi unggul ?
1. Mengetahui rekayasa genetika.
2. Mengetaui teknik plasmid dalam rekayasa beras-insulin.
3. Mengetahui penerapan rekayasa genetika dalam pembuatan beras insulin. 4. Mengetahui proses seleksi klon padi unggul.
BAB II
A. Rekayasa Genetika
Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Misalnya, gen dari bakteri bisa diselipkan di kromosom tanaman. Teknologi yang dikenal sebagai teknologi DNA rekombinan, atau dengan istilah yang lebih populer rekayasa genetika, ini melibatkan upaya perbanyakan gen tertentu di dalam suatu sel yang bukan sel alaminya. Banyak definisi telah diberikan untuk mendeskripsikan pengertian teknologi DNA rekombinan. Salah satunya yang mungkin paling representatif, menyebutkan bahwa teknologi DNA rekombinan adalah pembentukan kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang (Budiyanto, 2001).
Pada dasarnya upaya untuk mendapatkan suatu produk yang diinginkan melalui teknologi DNA rekombinan melibatkan beberapa tahapan tertentu. Tahapan-tahapan tersebut adalah isolasi DNA kromosom yang akan diklon, pemotongan molekul DNA menjadi sejumlah fragmen dengan berbagai ukuran, isolasi DNA vektor, penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor untuk menghasilkan molekul DNA rekombinan, transformasi sel inang menggunakan molekul DNA rekombinan, reisolasi molekul DNA rekombinan dari sel inang, dan analisis DNA rekombinan (Witarto, 2005).
B. Bakteri Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Secara alami, Agrobacterium tumefaciens dapat menginfeksi tanaman melalui bagian tanaman yang terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor). Sebagian besar genus Agrobacterium tumefaciens menyebabkan tumor pada tanaman dikotil dan bisa perna diterapkan pada monokotil.
µm, dalam bentuk tunggal atau berpasangan. Agrobacterium tumefaciens merupakan bakteri yang mudah bergerak (motile) dan memiliki 1-6 flagela peritrichous serta merupakan bakteri tak berspora.Suhu optimal pertumbuhan bakteri ini adalah 25-28°C. Kumpulan bakteri ini biasanya berbentuk cembung, bulat, lembut, dan tak berpigmen. Agrobacterium diisolasi dari tanaman yang terinfeksi Crown Gall. Tumor Crown Gall adalah jaringan tanaman yang pertumbuhannya tidak terdiferensiasi akibat adanya interaksi antara tanaman-tanaman yang rentan dengan strain virulen Agrobacterium tumefaciens.
Gambar1. Pembentukan tumor pada tanaman. Sumber : http://aguskrisnoblog.wordpress.com/page/
Gen yang diinginkan dimasukkan kedalam sel tanaman dengan cara menitipkannya (menyisipkan) padaT-DNA. Agrobacterium yang digunakan untuk menginfeksi sel tanaman adalah Agrobacterium yang sudah tidak patogen (Smith, 2004).
C. Insulin
Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hormon glukagon. Kekurangan insulin karena cacat genetik pada pankreas, menyebabkan Sebelum ditemukan teknik sintesis insulin, hormon ini hanya bisa diperoleh dari ekstraksi pankreas babi atau sapi, dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh. Setelah ditemukan teknik sintesis insulin di bidang bioteknologi inilah, harga insulin bisa ditekan dengan sangat drastis sehingga bisa membantu para penderita diabetes mellitus (Jawet, 2001).
Insulin adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (ka-dar gula darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kalenjar pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh, dapat berupa obat buatan manusia atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen. Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe 1).
Padi (Oriza sativa) Merupakan salah satu tanaman budidaya terpenting dalam peradaban. Meskipun terutama mengacu pada jenis tanaman budidaya, padi juga digunakan untuk mengacu pada beberapa jenis dari marga (genus) yang sama, yang biasa disebut sebagai padi liar. Padi diduga berasal dari India atau Indocina dan masuk ke Indonesia dibawa oleh nenek moyang yang migrasi dari daratan Asia sekitar 1500 SM.
D. Teknik Plasmid
Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target. Plasmid bakteri secara umum berada di dalam sel sebagai molekul DNA sirkular dengan penyesuaian yang sangat rapi, berkaitan dengan bentuk supercoil dari DNA. Teknik plasmid bertujuan untuk membuat hormone dan antibody Misal untuk membuat hormon insulin dengan teknik plasmid Gen / DNA digunting dengan Enzim Endonuklease Restriksi (Moeslichan, 2005).
Proses rekombinasi DNA dengan menggunakan teknik plasmid diawali dengan enzim endonuklease restriksi yang memotong susunan DNA. Potongan DNA tersebut biasanya mengandung beberapa gen dari kromosom tipe apapun (Tumbuhan, hewan, bakteri ataupun virus).
Dengan cara ini, fragmen-fragmen yang diperoleh dari kromosom sel apapun atau virion dapat disambungkan ke plasmid atau genom fage dengan bantuan enzim lain, seperti polinukleotide ligase. Intinya sel-sel bakteri seperti itu telah menerima gen asing dan merupakan organisme batu yang sifatnya dapat amat berbeda dengan inang maupun donornya. Sehingga saat mereka memperbayak diri, komponen DNA tersebut ikut juga tereplikasi. Perangkat yang dibutuhkan dalam teknik plasmid adalah yang pertama, Enzim endonuklease restriksi : Untuk memotong DNA dengan sangat spesifik sehingga sekuennya disebut molindrom (MOM). Dapat memotong DNA dari 6ector biologi apapun apabila mempunyai sekuens yang sama, yang kedua, Enzim ligase : Enzim yang menggabungkan potongan DNA, beberapa diantaranya dapat menggabungkan fragmen-fragmen DNA yang berbeda, yang ketiga, Plasmid : sebagai 6ector untuk mengklonkan gen atau fragmen DNA, dan juga untuk mengubah sifat bakteri, yang keempat, pustaka genom : untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan (Zambrysky, 1989).
E. Penerapan Rekayasa Genetika dalam Pembuatan Beras Insulin
insulin dari E.coli ke bakteri Agrobacterium tumefaciens. Kemajuan di bidang bioteknologi yang lain diantaranya adalah sintesis insulin dengan bantuan bakteri yang biasa terdapat di usus besar, yaitu Escherichia coli. Teknologi dasar proses ini disebut dengan teknologi plasmid (Stainer, 1986).
Bidang lain yang menarik pada aplikasi bidang teknologi DNA Rekombinan bagi tujuan praktis adalah manipulasi genetika pada tanaman. Para ilmuwan mengetahui adanya potensial bagi pengembangan strain-starin tanaman baru dengan penyisipan gen-gen yang diinginkan yang dapat memecahkan berbagai masalah yang dihadapi sekarang ini dalam bidang pertanian. Tujuan dari riset DNA rekombinasi tanaman adalah untuk menyisipkan atau merekayasa mutasi, sehingga tanaman mempunyai berbagai karakteristik.
Jadi dalam pembentukan beras insulin ini, membutuhkan suatu proses yang panjang dan harus mutar-mutar dalam menyisipkan gen insulin ke bakteri yang digunakan sebagai vector yaitu Agrobacterium tumefaciens. Alasannya yaitu : Bakteri E.coli hanya digunakan sebagai penghasil Gen Insulin, yang mana, bisa digandakan Gen insulin tadi menjadi Banyak jadi tidak lagi mengambil Gen insulin tadi ke Pankreas (cukup sekali) karena E.coli sudah dapat dipakai untuk menggandakannya. Jadi peran E.coli sebagai suplier Gen insulin yang ada dalam pancreas manusia. Bakteri Agrobacterium tumefaciens kurang efektif dalam menghasilkan Insulin termasuk dalam penggandaannya, sehingga E.coli sangat berperan, Bakteri Agrobacterium tumefaciens hanya sebagai vector untuk dapat menyisipkan gen insulin ke dalam tumbuhan karena terdapat plasmid Ti. Yang memungkinkan Agrobacterium tumefaciens bisa dengan baik kerjanya untuk menghasilkan suatu produk yaitu beras insulin. Dalam memproduksi beras berinsulin terdapat 3 proses yaitu sebagai berikut :
1. Proses pembuatan insulin pada E.coli dengan menggunakan teknologi DNA Rekombinan Sebagai suplaer insulin dari bakteri E.coli :
isolasi dari sel pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin. Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama yaitu enzim retriksi. Langkah ketiga, DNA kode insulin dari pankreas tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzim DNA ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan. Langkah keepat, Plasmid yang sudah mengandung DNA insulin disisipkan kembali ke sel bakteri. Bakteri E. coli mengandung insulin dari teknik plasmid yang menggunakan teknologi DNA rekombinan.
2. Proses penyisipan gen bakteri E.coli (pembawa gen insulin) ke bakteri Agrobacterium tumefaciens (sebagai vektor).
Gambar. Menyisipkan,
Memperbanyak dan mengekspresikan informasi genetik (Anonymous, www.id.svoong.com )
Volume sel E. coli berkisar 0.6-0.7 µm. Bakteri ini termasuk umumnya hidup pada rentang 20-40oC, optimum pada 37oC. Dari ukuran tersebut maka gen pembawa insulin
dari bakteri E.coli dapat disisipkan ke dalam plasmid bakteri Agrobacterium tumefaciens (Anonymous,2011). Adapun langkah-langkahnya sebagai berikut : Langkah Pertama, Mengeluarkan plasmid bakteri Agrobacterium tumefaciens, kedua, Mengisolasi gen DNA Insulin yang ada pada bakteri E.coli. Langkah Ketiga, Memotong plasmid pada segmen tertentu menggunakan enzim restriksi endonuklease. Langkah Keempat, Gen DNA kode insulin dari bakteri E.coli tersebut disambungkan pada plasmid Ti pada bakteri Agrobacterium tumefaciens menggunakan bantuan enzim DNA ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan. Langkah Kelima, DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri Agrobacterium tumefaciens. Langkah Keenam, Bakteri Agrobacterium tumefaciens mengandung insulin dari teknik plasmid yang menggunakan teknologi DNA rekombinan.
proses yang langkah pertama, Melakukan sekuensing pada DNA tanaman untuk gen yang akan diubah diidentifikasinya dan diperoleh dari organism donor (bakteri Agrobacterium tumefaciens). Sekuensing ini dapat dilakukan dengan mengacu pada
informasi yang diketahui
berkaitan dengan urutan
dari gen yang akan
dipilih, selanjutnya
diikuti dengan
pemindahan gen bakteri Agrobacterium tumefaciens. Langkah kedua, Gen yang diinginkan dikeluarkan dari bakteri Agrobacterium tumefaciens melalui penggunaan enzim spesifik yang dekenal dengan enzim restriknsi. Langkah Ketiga, Gen yang diinginkan kemudian di polimer melalui polymerase chain reaction, yaitu metode untuk memperkuat DNA dan menghasilkan sejumlah gen yang bisa diterapkan ke tanaman. Langkah Keempat. Melakukan metode elektroporasi yaitu dikejutkan dengan listrik tegangan tinggi melalui larutan yang mengandung protoplas. Kejutan listrik ini menyebabkan sel membran plasma (semipermiabel) untuk sementara tidak stabil dengan membentuk pori-pori kecil, melalui pori-pori ini, DNA bakteri Agrobacterium tumefaciens yang mengandung insulin dapat masuk melalui proses difusi.
Gambar. Proses Berdifusinya DNA Agrobacterium tumefaciens Ke Nucleus Tumbuhan (Anonymous,www.id.svoong.com ).
menghasilkan jenis sel yang unik yang membentuk padi dengan terdapat gen insulin didalamnya. Sel baru yang menjadi tanaman padi berinsulin, dapat terbentuk ketika sel tanaman padi sudah terinfeksi oleh bakteri yang telah membawa DNA rekombinan baru yang mengandung gen insulin, sehingga DNA yang mengandung gen insulin, berintroduksi ke sel tumbuhan dengan membawa gen baru pada kromosom tumbuhan, kemudian akan terjadi proses regenerasi tanaman dengan sifat baru. Langkah Keempat, Menghasilkan beras yang mengandung insulin.
Gambar:Menyis ipkan
bakteri Agrobacterium tumefaciens pada tanaman
Sumber : http://aguskrisnoblog.wordpress.com/page/14/ F. Seleksi Klon Padi Unggul
Untuk dapat menghasilkan padi insulin yang unggul yaitu perlu adanya proses seleksi klon, Proses seleksi klon ini mengggunakan proses Sekuensing DNA, Sekuensing DNA atau pengurutan DNA adalah proses atau teknik penentuan urutan basa nukleotida pada suatu molekul DNA. Urutan tersebut dikenal sebagai sekuens DNA, yang merupakan informasi paling mendasar suatu gen atau genom karena mengandung instruksi yang dibutuhkan untuk pembentukan tubuh makhluk hidup.
Sekuensing DNA dapat dimanfaatkan untuk menentukan identitas maupun fungsi gen atau fragmen DNA lainnya dengan cara membandingkan sekuensnya dengan sekuens DNA lain yang sudah diketahui. Teknik sekuensing ini dapat membandingkan DNA yang unggul pada bakteri Agrobacterium tumefaciens. Dengan menggunakan proses inilah maka hasil bakteri yang membawa gen DNA insulin yang unggul dapat dipakai sehingga menghasilkan produk padi insulin yang unggul antinya.
Insulin dalam beras ini menyebabkan sebagian besar glukosa diabsorbsi langsung dan disimpa didalam hati kedalam bentuk glikogen. Ketika konsentrasi glukosa darah menurun maka sekresi insulin menurun, glikogen dalam hati dipecah menjadi glukosa dan dilepas kembali kedalam darah untuk menjaga kembali agar konsentrasi glukosa tidak terlalu rendah. Akan tetapi mengetahui kadar atau porsi pengonsumsiannya serta harus mengetahui tingkat dari penyakit diabetesnya sendiri.
G. Kajian Proses Budidaya Padi Insulin Unggul
Pengolahan lahan bertujuan untuk mengubah sifat fisik tanah agar lapisan yang semula keras menjadi datar dan melumpur. Dengan begitu gulma akan mati dan membusuk menjadi humus, aerasi tanah menjadi lebih baik, lapisan bawah tanah menjadi jenuh air sehingga dapat menghemat air.
Persiapan lahan, sebelum padi di tanam dilahan terlebih dahulu tanah sawah di bajak sedalam 20-30 cm. Pematang dibersihkan pula dari rumput. Pada saat proses pembajakan awal telah selesai tanah kemudian di garu untuk dihaluskan agar mudah ditanami padi, kemudian diratakan. Buat kemalir air disisi petakan untuk untuk mudah dikendalikan sehingga tidak mengganggu tanaman.
BAB III
KESIMPULAN
Berdasarkan uraian pembahasan diatas mengenai rekayasa genetika padi-berinsulin. dapat disimpulkan bahwa :
1. Dalam menghasilkan beras insulin, tentunya memerlukan suatu cara yaitu rekayasa genetika yang perlu dibantu dengan adanya bakteri yaitu E.coli. Bakteri E. coli dipilih karena pertumbuhannya sangat cepat dan mudah dalam penanganannya. Melalui bakteri tersebut insulin dapat dihasilkan sehingga dapat bermanfaat bagi penderita diabetes mellitus. hasil produk bioteknologi berupa beras yang mengandung insulin, dapat dimanfaatkan bagi konsumen untuk dapat memakan dari beras berinsulin. Penderita Diabetes mellitus dapat mengkonsumsi beras yang telah mengandung insulin tersebut sehingga aman bagi penderita untuk mengonsumsinya dalam jumlah yang ditentukan.
3. Hasil produk baru berupa beras berinsulin ini mempunyai segi kelebihan dan kekurangan, Dari segi kelebihan pada produk beras berinsulin ini yaitu bagi penderita diabetes mellitus dapat memanfaatkan beras berinsulin ini sebagai alternative untuk dikonsumsi setiap harinya, jadi tidak lagi khawatir dengan cara pengonsumsian makanan yang beda saat ketika mengonsumsi beras biasa. Dari segi kelemahan, hasil dari produk beras berinsulin, belum bisa di pasarkan secara menyeluruh di masyarakat karena produksinya masih belum dapat mencukupi kebutuhan masyarakat. Bagi penderita diabetes mellitus aman mengonsumsi tetapi harus dalam jumlah yang ditentukan.
DAFTAR PUSTAKA
Apandi, muchidin. 1985. Dasar-Dasar Genetika. Erlangga: Jakarta.
Budiyanto. 2001. Peranan Mikroorganisme dalam Kehidupan Kita. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.
Edrus, N. 2005. Pengenalan Teknologi Rekombinan.http : // www. edutraining / pendidikan /semester2 / Teknologi. htm. Diakses pada tanggal 22 September 2013 pukul 19.32
Moeslichan, 2005. Terapis Gen Bagi Penderita Diabetes.. http://www. tempo, co. Id / kliniknet / artikel / 18042001. Diakses tanggal 22 September 2013 pukul 18.57 WIB
Anonymous, 2011, Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen, http : / / biologi news .blogspot. com/ 2010 / 12 / transplantasi – gen – teknik – plasmid . html, Diakses pada tanggal 24 September 2013, Pukul 20.20 WIB
Anonymous, 2013, Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen, http://biologi-news.blogspot.com/2010/12/transplantasi-gen-teknik-plasmid.html, Diakses pada tanggal 24 september 2013, Pukul 20.20 WIB
