[TYPE THE COMPANY NAME] [TYPE THE COMPANY NAME]
HUBUNGAN ANTARA REKAYASA GENETIK
HUBUNGAN ANTARA REKAYASA GENETIK
DENGAN PRODUKSI ANTIBIOTIK
DENGAN PRODUKSI ANTIBIOTIK
Taufiq Dalming
Taufiq Dalming
HUBUNGAN ANTARA REKAYASA GENETIK HUBUNGAN ANTARA REKAYASA GENETIK
DENGAN PRODUKSI ANTIBIOTIK DENGAN PRODUKSI ANTIBIOTIK
Rekayasa genetika (Inggris:
Rekayasa genetika (Inggris: genetic engineeringgenetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan
buatan tanpa tanpa target target dapat dapat pula pula dimasukkandimasukkan. . Walaupun Walaupun demikian, demikian, masyamasyarakat rakat ilmiah ilmiah sekarangsekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.
genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.
Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri
bakteri, , fungifungi, , hewan hewan tingkat tingkat rendahrendah, , hewan hewan tingkat tingkat tinggitinggi, , hinhingga gga tumbuh-tumbtumbuh-tumbuhan. uhan. BidangBidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang
bidang lain, lain, seperti seperti ilmu ilmu pangan, pangan, kedokteran kedokteran hewanhewan, , pertanian pertanian (termasuk (termasuk peternakan peternakan dandan perikan
perikanan), serta teknian), serta teknik lingkunk lingkungan juga telgan juga telah melibatkan ilah melibatkan ilmu ini unmu ini untuk mengembantuk mengembangkan bidangkan bidangg masing-masing.
masing-masing.
Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha yang dilakukan rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Ketika untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan terwariskan itu orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini. Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini. Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi.
diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi.
Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim restriksi Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari penemuan operon laktosa (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari penemuan operon laktosa pada
pada prokarioprokariota), ta), perakiperakitan tan teknik teknik PCR, PCR, transformtransformasi asi genetik, genetik, teknik peredaman teknik peredaman gen gen (termasuk(termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan
penemuan- penemu
penemuan an penting penting itu, itu, perkembperkembangan angan di di bidanbidang g biostatibiostatistika, stika, bioinfbioinformatika ormatika dandan robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini. robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.
Rekayasa Genetika Rekayasa Genetika
Teknologi DNA rekombinan (
Teknologi DNA rekombinan (recombinant DNA technologyrecombinant DNA technology) adalah suatu metode untuk) adalah suatu metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan (
merekayasa genetik dengan cara menyisipkan (insert insert ) gen yang dikehendaki ke dalam suatu) gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Teknologi transgenik bertujuan untuk mengubah sifat alami suatu individu menjadi organisme. Teknologi transgenik bertujuan untuk mengubah sifat alami suatu individu menjadi sifat yang dikehendaki oleh manusia. Dengan demikian, istilah transgenik digunakan untuk sifat yang dikehendaki oleh manusia. Dengan demikian, istilah transgenik digunakan untuk menyebut suatu individu yang telah mengalami perubahan gen aslinya. Sebagai contoh; bakteri menyebut suatu individu yang telah mengalami perubahan gen aslinya. Sebagai contoh; bakteri Escherichia coli
Escherichia coli ( ( E. coli E. coli) yang hidup simbiotik dalam kolon manusia yang semula (aslinya) tidak) yang hidup simbiotik dalam kolon manusia yang semula (aslinya) tidak dapat mensintesis hormon insulin, karena telah disisipkan gena insulin manusia, maka ia dapat dapat mensintesis hormon insulin, karena telah disisipkan gena insulin manusia, maka ia dapat menghasilkan insulin.
menghasilkan insulin.
Setiap organisme memiliki sifat-sifat spesifik yang diwariskan dari nenek moyangnya Setiap organisme memiliki sifat-sifat spesifik yang diwariskan dari nenek moyangnya melalui suatu molekul yang terdapat di dalam kromosom yang disebut gen. Ekspresi melalui suatu molekul yang terdapat di dalam kromosom yang disebut gen. Ekspresi (pengejawantahan) gen tersebut akan memunculkan sifat-sifat atau gejala (fenomena) yang (pengejawantahan) gen tersebut akan memunculkan sifat-sifat atau gejala (fenomena) yang tampak dan dapat diamati pada suatu organisme yang disebut fenotip (
tampak dan dapat diamati pada suatu organisme yang disebut fenotip ( phenotype phenotype). Gen atau). Gen atau informasi genetik terdapat dalam pita DNA yaitu suatu molekul yang berbentuk benang
informasi genetik terdapat dalam pita DNA yaitu suatu molekul yang berbentuk benang doubledouble helix
helix atau tangga terpilin. Dengan demikian, gen merupakan bagian dari molekul DNA. Sebagaiatau tangga terpilin. Dengan demikian, gen merupakan bagian dari molekul DNA. Sebagai contoh, perbedaan sel-sel penyusun otot dan sel-sel penyusun saraf, bukan diakibatkan oleh contoh, perbedaan sel-sel penyusun otot dan sel-sel penyusun saraf, bukan diakibatkan oleh perbed
perbedaan aan infinformasi ormasi yang yang terkandunterkandung g dalam dalam DNA DNA sel-sel sel-sel tersebut tersebut tetapi tetapi ditimbulkditimbulkan an oleholeh bagaim
bagaimana informasi ana informasi tersebut dibtersebut dibaca atau diaca atau diterjemahkterjemahkan.an.
Pengetahuan mengenai struktur dan fungsi DNA secara mendalam telah diterapkan untuk Pengetahuan mengenai struktur dan fungsi DNA secara mendalam telah diterapkan untuk kepentingan manusia melalui rekayasa genetika. Rekayasa genetika merupakan salah satu kepentingan manusia melalui rekayasa genetika. Rekayasa genetika merupakan salah satu metode penting yang memberi kontribusi pada pengembangan bioteknologi modern. Salah satu metode penting yang memberi kontribusi pada pengembangan bioteknologi modern. Salah satu ciri karakteristik bioteknologi modern adalah melibatkan rekayasa biologi (teknobiologi).
ciri karakteristik bioteknologi modern adalah melibatkan rekayasa biologi (teknobiologi).
Rekayasa genetika merupakan suatu metode untuk mengubah gen atau memanipulasi gen Rekayasa genetika merupakan suatu metode untuk mengubah gen atau memanipulasi gen dan kemudian memindahkan gen tersebut dari suatu organisme ke organisme lain dalam suatu dan kemudian memindahkan gen tersebut dari suatu organisme ke organisme lain dalam suatu spesies atau berbeda spesies. Untuk kepentingan ini, biasanya dipilih organisme yang mudah spesies atau berbeda spesies. Untuk kepentingan ini, biasanya dipilih organisme yang mudah
ditangani (
ditangani (handlinghandling) dan memiliki sifat pertumbuhan cepat dalam waktu singkat, sebagai contoh:) dan memiliki sifat pertumbuhan cepat dalam waktu singkat, sebagai contoh: bakteri
bakteri Escherichia Escherichia colicoli (( E. E. colicoli). Selain itu, bakteri). Selain itu, bakteri E. E. colicoli juga memiliki DNA yang berada di juga memiliki DNA yang berada di luar kromosom yang disebut plasmid, sehingga mudah dimanipulasi.
luar kromosom yang disebut plasmid, sehingga mudah dimanipulasi.
Saat ini, rekayasa genetika telah merambah pada semua organisme yang meliputi: Saat ini, rekayasa genetika telah merambah pada semua organisme yang meliputi: bakteri
bakteri, , tumbuhan, tumbuhan, maupun maupun hewan. hewan. Organisme Organisme yang yang telah telah disisipi disisipi gen gen dari dari organisme organisme lainlain disebut transgenik. Organisme transgenik pada hakekatnya digunakan sebagai “pabrik hidup” disebut transgenik. Organisme transgenik pada hakekatnya digunakan sebagai “pabrik hidup” untuk memproduksi sesuatu zat yang bermanfaat bagi kepentingan manusia.
untuk memproduksi sesuatu zat yang bermanfaat bagi kepentingan manusia.
Tahapan Rekayasa Genetika Tahapan Rekayasa Genetika
Tahapan-tahapan untuk menghasilkan individu transgenik biasanya sebagai berikut: Tahapan-tahapan untuk menghasilkan individu transgenik biasanya sebagai berikut: 1.
1. Mengidentifikasi gen spesifik yang dikehendaki. Untuk mengidentifikasi gen spesifikMengidentifikasi gen spesifik yang dikehendaki. Untuk mengidentifikasi gen spesifik yang dikehendaki diperlukan metode-metode mutakhir bioteknologi (
yang dikehendaki diperlukan metode-metode mutakhir bioteknologi ( current methods ofcurrent methods of biotecnology
biotecnology) seperti: (1)) seperti: (1) Polymerase chains reactionPolymerase chains reaction (PCR) atau(PCR) atau reverse Transcriptionreverse Transcription Polymerase chains reaction
Polymerase chains reaction (RT-PCR). (2) Hibridisasi DNA. (3)(RT-PCR). (2) Hibridisasi DNA. (3) Northern blot analysis Northern blot analysis.. Dan (4)
Dan (4) Western blot analysisWestern blot analysis.. 2.
2. Mengisolasi gen spesifik dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi untukMengisolasi gen spesifik dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi untuk memotong DNA yang dikehendaki pada dua ujungnya.
memotong DNA yang dikehendaki pada dua ujungnya. 3.
3. Menyisipkan gena spesifik ke dalam DNA vektor dengan menggunakan enzim ligaseMenyisipkan gena spesifik ke dalam DNA vektor dengan menggunakan enzim ligase sehingga didapat DNA rekombinan (rDNA).
sehingga didapat DNA rekombinan (rDNA). 4.
4. Mengembalikan vektor ke dalam sel hospes dengan menggunakan beberapa metode.Mengembalikan vektor ke dalam sel hospes dengan menggunakan beberapa metode. Metode pengiriman gene ke sel Mammalia: (1) Menggunakan vector virus. (2) Metode pengiriman gene ke sel Mammalia: (1) Menggunakan vector virus. (2) Pengambilan DNA diperantarai kalsium posfat. (3) Mikroinjeksi sel telur terbuahi. (4) Pengambilan DNA diperantarai kalsium posfat. (3) Mikroinjeksi sel telur terbuahi. (4) Fusi DNA ke sel target. (5) Elektroporasi (aliran listrik).
Fusi DNA ke sel target. (5) Elektroporasi (aliran listrik). 5.
5. Mengembang-biakan sel hospes dengan metode kultur jaringanMengembang-biakan sel hospes dengan metode kultur jaringan
Rekayasa Genetika Dalam Produksi Antibiotik Rekayasa Genetika Dalam Produksi Antibiotik
Diantara pemanfaatan rekayasa genetik adalah produksi obat-obatan khususnya Diantara pemanfaatan rekayasa genetik adalah produksi obat-obatan khususnya antibiotik. Teknik rekayasa genetik yang dilakukan dalam produksi antibiotik ini yakni antibiotik. Teknik rekayasa genetik yang dilakukan dalam produksi antibiotik ini yakni
amplifikasi gen, proses dimana plasmid atau bakteriofag yang diinduksikan ke dalam sel dan amplifikasi gen, proses dimana plasmid atau bakteriofag yang diinduksikan ke dalam sel dan kemudian berkembang dengan cepat.
kemudian berkembang dengan cepat.
Antibiotik adalah produk metabolisme yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu Antibiotik adalah produk metabolisme yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu yang mempunyai sifat dapat menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme lain. yang mempunyai sifat dapat menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme lain. Antibiotik pertama yang digunakan untuk mengobati penyakit pada manusia adalah tirotrisin. Antibiotik pertama yang digunakan untuk mengobati penyakit pada manusia adalah tirotrisin. Antibiotik ini diisolasi dari bakteri Bacillus brevis (suatu bakteri tanah) oleh Rene Dubois.
Antibiotik ini diisolasi dari bakteri Bacillus brevis (suatu bakteri tanah) oleh Rene Dubois.
Penelitian tentang antibiotik pertama kali dilakukan oleh A. Gratia dan S. Dath pada Penelitian tentang antibiotik pertama kali dilakukan oleh A. Gratia dan S. Dath pada tahun 1924. Dari hasil penelitian ini dihasilkan actinomisetin dari Actinomycetes. Pada tahun tahun 1924. Dari hasil penelitian ini dihasilkan actinomisetin dari Actinomycetes. Pada tahun 1928 Alexander flemming menemukan antibiotik penisilin dari jamur
1928 Alexander flemming menemukan antibiotik penisilin dari jamur Penicillium notatumPenicillium notatum.. Antibiotik ini mampu menghambat pertumbuhan bakteri
Antibiotik ini mampu menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus. Beberapa jenis. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 1. dibawah ini.
mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 1. dibawah ini. Tabel 1. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan
Tabel 1. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan No.
No. Mikroorganisme Mikroorganisme AntibiotiAntibiotikk Actinomycetes
Actinomycetes 1.
1. Sterptomycetes griseusSterptomycetes griseus StreptomycinStreptomycin 2.
2. Sterptomycetes erythraeusSterptomycetes erythraeus ErythromycinErythromycin 3.
3. Sterptomycetes nourseiSterptomycetes noursei Nystatin Nystatin 4.
4. Sterptomycetes nodosusSterptomycetes nodosus Amphoetericin-BAmphoetericin-B 5.
5. Sterptomycetes niveusSterptomycetes niveus Novobiocin Novobiocin Bakteri
Bakteri 6.
6. Bacillus licheniforis Bacillus licheniforis BacitracinBacitracin 7.
7. Bacillus polymyxa Bacillus polymyxa PolymixynBPolymixynB Jamur
Jamur 8.
8. Aspergillus fumigatus Aspergillus fumigatus FumigilinFumigilin 9.
9. Penicillium notatumPenicillium notatum PenisilinPenisilin 10.
10. Penicillium griseofulvumPenicillium griseofulvum GriseofulvinGriseofulvin
Antibiotik digunakan untuk melawan berbagai infeksi mikroorganisme patogen. Antibiotik digunakan untuk melawan berbagai infeksi mikroorganisme patogen. Mikroorganisme patogen adalah mikroorganisme yang menyebabkan penyakit. Antibiotik dibuat Mikroorganisme patogen adalah mikroorganisme yang menyebabkan penyakit. Antibiotik dibuat dengan cara tertentu. Tahap-tahap pembuatan antibiotik adalah sebagai berikut.
dengan cara tertentu. Tahap-tahap pembuatan antibiotik adalah sebagai berikut. 1.
2.
2. Mikroorganisme dipindahkan ke dalam bejana fermentasi yang berisi media cair. Pada bejanaMikroorganisme dipindahkan ke dalam bejana fermentasi yang berisi media cair. Pada bejana fermentasi ini mikroorganisme dipacu untuk berkembang biak dengan cepat.
fermentasi ini mikroorganisme dipacu untuk berkembang biak dengan cepat. 3.
3. Dari cairan biakan mikroorganisme tersebut, antibiotik diekstraksi dan dimurnikan,Dari cairan biakan mikroorganisme tersebut, antibiotik diekstraksi dan dimurnikan, kemudian dilakukan pengujian pertama kali dengan cara diuji di dalam laboratorium kemudian dilakukan pengujian pertama kali dengan cara diuji di dalam laboratorium menggunakan cawan petri, apakah antibiotik tersebut dapat mematikan kuman atau tidak. menggunakan cawan petri, apakah antibiotik tersebut dapat mematikan kuman atau tidak. Kedua, antibiotik diujikan pada hewan percobaan. Ketiga, apabila hasil pengujian pada Kedua, antibiotik diujikan pada hewan percobaan. Ketiga, apabila hasil pengujian pada hewan percobaan ternyata aman, maka antibiotik ini dapat diujikan pada sekelompok orang hewan percobaan ternyata aman, maka antibiotik ini dapat diujikan pada sekelompok orang dengan pengawasan ketat dari para ahli.
dengan pengawasan ketat dari para ahli.
Tahap-tahap menuju produk komersial Tahap-tahap menuju produk komersial
Suatu antibiotika yang dihasilkan secara komersial, pada awalnya harus berhasil Suatu antibiotika yang dihasilkan secara komersial, pada awalnya harus berhasil diproduksi pada fermentor industri berskala-besar. Salah satu gugus-tugas penting adalah diproduksi pada fermentor industri berskala-besar. Salah satu gugus-tugas penting adalah pengem
pengembangan bangan efisiensi efisiensi metode metode pemurnipemurnian. an. Metode Metode elaborasi (yang elaborasi (yang terperinterperinci) ci) sangat sangat pentingpenting dalam ekstraksi dan pemunian antibiotika, karena jumlah antibiotika yang terdapat dalam cairan dalam ekstraksi dan pemunian antibiotika, karena jumlah antibiotika yang terdapat dalam cairan fermentasi hanya sedikit (Gambar 1.1).
Gambar 1.1 Seluruh proses ekstraksi dan pemurnian antibiotik Gambar 1.1 Seluruh proses ekstraksi dan pemurnian antibiotik
(Sumber:Brock & Madigan,1991 dalam Kusnadi (tanpa tahun) (Sumber:Brock & Madigan,1991 dalam Kusnadi (tanpa tahun)
Jika antibiotika larut dalam pelarut organik yang tidak dapat bercampur dengan air, maka Jika antibiotika larut dalam pelarut organik yang tidak dapat bercampur dengan air, maka pemurniann
pemurniannya ya relatif relatif lebih lebih mudah, mudah, karena karena memunmemungkinkan gkinkan untuk untuk mengmengekstraksi ekstraksi antibiantibiotika otika keke dalam suatu pelarut bervolume kecil, sehingga lebih mudah mengumpulkan antibiotika tersebut. dalam suatu pelarut bervolume kecil, sehingga lebih mudah mengumpulkan antibiotika tersebut. Jika antibiotika tidak larut dalam pelarut, selanjutnya harus dipindahkan dari cairan fermentasi Jika antibiotika tidak larut dalam pelarut, selanjutnya harus dipindahkan dari cairan fermentasi melalui adsorpsi, pertukaran ion, atau presipitasi secara kimia. Pada semua kasus, tujuannya melalui adsorpsi, pertukaran ion, atau presipitasi secara kimia. Pada semua kasus, tujuannya untuk memperoleh produk kristalin yang sangat murni, meskipun sejumlah antibiotika tidak untuk memperoleh produk kristalin yang sangat murni, meskipun sejumlah antibiotika tidak mudah terkristalisasi dan sulit dimurnikan.
mudah terkristalisasi dan sulit dimurnikan.
Masalah yang berhubungan adalah, kultur sering menghasilkan produk akhir lain, Masalah yang berhubungan adalah, kultur sering menghasilkan produk akhir lain, termasuk antibiotika lain, dalam hal ini penting mengakhiri proses dengan suatu produk yang termasuk antibiotika lain, dalam hal ini penting mengakhiri proses dengan suatu produk yang hanya terdiri dari antibiotik tunggal. Pemurnian secara kimia mungkin dibutuhkan untuk hanya terdiri dari antibiotik tunggal. Pemurnian secara kimia mungkin dibutuhkan untuk
mengembangkan metode dalam rangka menghilangkan produk sampingan yang tidak mengembangkan metode dalam rangka menghilangkan produk sampingan yang tidak diharapkan, tetapi dalam beberapa kasus hal tersebut penting untuk ahli mikrobiologi untuk diharapkan, tetapi dalam beberapa kasus hal tersebut penting untuk ahli mikrobiologi untuk menemukan strain yang tidak menghasilkan senyawa kimia dan tidak diharapkan.
menemukan strain yang tidak menghasilkan senyawa kimia dan tidak diharapkan.
Referensi : Referensi :
Anonim, PDF Modul Genetika : Rekombinasi DNA diakses 9 Januari 2013 Anonim, PDF Modul Genetika : Rekombinasi DNA diakses 9 Januari 2013 Nurcahy
Nurcahyo, o, Heru, Heru, 2011, 2011, PDF PDF Diktat Diktat BioteknBioteknologi, ologi, Fak. Fak. MIPA MIPA UNY, UNY, YogyakYogyakarta, arta, diaksdiakses es 99 Januari 2013
Januari 2013
http://id.wikipedia.org/wiki/Rekayasa_genetika, diakses 9 Januari 2013 http://id.wikipedia.org/wiki/Rekayasa_genetika, diakses 9 Januari 2013
http://linda-haffandi.blogspot.com/2011/12/mikrobiologi-industri.html, diakses 9 Januari 2013 http://linda-haffandi.blogspot.com/2011/12/mikrobiologi-industri.html, diakses 9 Januari 2013
