UNIVERSITAS SAHID
Replikasi DNA dalam tanaman transgenik
Golden Rice
Prima Harapan Regency, D7/55, Bekasi Utara, Indonesia, 17123
[email protected] +62 81511019837
Fakultas Teknologi Pangan dan Kesehatan - Teknologi Pangan
Rafi Erandi Maajid (2022349012)
Agenda
• Pendahuluan
• Dasar Biokimia Replikasi DNA
• Tanaman Trasngenik Dalam Biokimia Pangan
• Golden Rice
• Sejarah Golden Rice
• Mengapa Beras Putih Tidak Mengandung Vitamin A???
• Prosedur Pembuatan Golden RIce
Pendahuluan
Replikasi DNA adalah proses pembuatan salinan identik dari molekul DNA yang terjadi selama siklus sel. Proses ini
melibatkan pemisahan dua untai DNA dan sintesis untai baru yang sesuai dengan untai yang ada. Replikasi DNA sangat penting
dalam konteks biokimia pangan karena merupakan dasar dari reproduksi sel dan
pertumbuhan organisme. Selain itu, replikasi DNA juga terkait dengan mutasi genetik
yang dapat mempengaruhi sifat-sifat organisme dan kualitas pangan yang dihasilkan.
Pendahuluan
Replikasi DNA memiliki relevansi yang signifikan terhadap industri pangan.
Replikasi DNA memainkan peran penting dalam pengembangan tanaman transgenik yang memiliki produksi tinggi, nutrisi, dan penampilan berkualitas tinggi, maupun
resistensi terhadap hama, penyakit, dan cekaman lingkungan.
Dasar Biokimia Replikasi DNA
Struktur Molekul DNA
• Struktur molekuler DNA terdiri dari gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nukleotida yang saling terikat, membentuk dua untai rantai panjang yang berbentuk spiral ganda, juga dikenal sebagai double helix.
• Ikatan hidrogen antara basa nukleotida memegang peranan penting dalam membentuk struktur heliks ganda DNA. Empat jenis basa nukleotida yang
terdapat pada DNA adalah adenin (A), guanin (G), sitosin (C), dan timin (T)
Proses Replikasi DNA
Helikase dan Pembukaan Heliks
Proses replikasi DNA dimulai dengan pembukaan heliks ganda oleh enzim helikase.
Enzim ini memecah ikatan hidrogen antara basa
nukleotida dan memisahkan dua untai DNA, membentuk
garpu replikasi.
Pembentukan Primer dan Polimerisasi DNA
Setelah heliks ganda terbuka, DNA polimerase kemudian
menambahkan nukleotida baru pada untai DNA yang sedang terekspos, dengan bantuan primer RNA yang
dibentuk oleh enzim DNA primase. Proses ini disebut
polimerisasi DNA.
Enzim DNA Ligase dan Penggabungan
Fragmen Okazaki
Fragmen Okazaki yang terbentuk pada untai lagging
kemudian digabungkan oleh enzim DNA ligase. Enzim ini mengkatalisis pembentukan
ikatan fosfodiester antara ujung 5’-fosfat dan 3’-OH pada
fragmen-fragmen Okazaki, sehingga membentuk untai
tunggal yang utuh.
ATP (Adenosin Triphosphate)
ATP adalah molekul yang
menyimpan energi dalam sel. ATP digunakan oleh enzim helikase untuk membuka heliks ganda DNA
selama replikasi
NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide)
NAD+ adalah koenzim yang
berperan dalam metabolisme seluler.
NAD+ digunakan oleh enzim DNA ligase untuk membantu
penggabungan fragmen Okazaki selama replikasi
Kofaktor dan Koenzim dalam Replikasi DNA
FAD (Flavin Adenine Dinucleotide)
FAD adalah koenzim yang berperan dalam metabolisme
seluler. FAD digunakan oleh beberapa enzim yang terlibat
dalam replikasi DNA
Tujuan Pengembangan Tanaman Transgenik
Teknik Replikasi DNA dalam Penyisipan Gen
• Meningkatkan produktivitas dan kualitas pangan.
• Mengurangi penggunaan pestisida dan herbicida yang merusak lingkungan.
• Mengembangkan varietas tanaman yang lebih resisten terhadap klimat, penyakit, dan pestir.
• Mengurangi biaya produksi dan
meningkatkan pendapatan peternakan
• Transfeksi genetik: Gen yang diinginkan untuk diwakili ke dalam sel tanaman dicampur
dengan enzim rekayasa DNA, seperti enzim rekayasa salmonella, dan diwakili kembali ke dalam sel tanaman.
• Agrotransfeksi: Teknik ini melibatkan
penggunaan bakteri biologis (Agrobacterium tumefaciens) untuk terjadwalkan genetik ke dalam tanaman.
• Bioteknologi: Teknik ini melibatkan
penggunaan organisme biotek, seperti ragi, untuk menghasilkan enzim yang dapat
digunakan dalam produksi pangan
Pengembangan Tanaman
Transgenik
Golden Rice
Tanaman padi transgenik yang mengandung provitamin A dalam jumlah tinggi dan
dikembangkan melalui rekayasa genetika.
Golden Rice dapat membantu mengatasi masalah kekurangan vitamin A pada
manusia, terutama di negara-negara
berkembang. Golden Rice hampir sama
dengan varietas padi konvensional, namun memiliki kandungan beta karoten yang lebih tinggi.
Sejarah Golden Rice
Tanaman transgenik Golden Rice dikembangkan untuk mengatasi masalah kekurangan vitamin A di negara-
negara berkembang, terutama di Asia dan Afrika. Golden Rice merupakan kultivar padi transgenik yang
mengandung beta-karoten (provitamin A) pada bagian endospermanya. Kekurangan vitamin A dapat
menyebabkan masalah kesehatan serius, terutama pada anak-anak dan ibu hamil. Dengan mengonsumsi Golden Rice, diharapkan dapat memenuhi kebutuhan harian akan vitamin A. Tanaman ini dikembangkan oleh Ingo Potrykus dari ETH Zurich dan Peter Beyer dari Universitas Freiburg, Jerman, dengan menggunakan rekayasa genetika untuk
memasukkan gen dari spesies bukan padi, seperti gen crt1 dari bakteri Erwinia uredovora dan gen psy dari tanaman narsis atau daffodil, ke dalam padi.
Mengapa beras putih tidak
mengandung
Vitamin A???
Tanaman padi putih tidak dapat menghasilkan vitamin A karena tidak mengandung beta- karoten, yang merupakan prekurser dari vitamin A.
Untuk memproduksi beta-karoten, tanaman padi harus memiliki 4 enzim seperti pada gambar disamping.
• Phytoene synthase, yang diperlukan untuk mengubah Geralnylgeranyl diphosphate menjadi Phytoene.
• Phytoene desaturase dan zeta carotene desaturase (ZDS), yang diperlukan untuk mengubah Phytoene menjadi Lycopene, dan
• Lycopene-beta-cyclase, yang diperlukan untukk mengubah Lycopene menjadi beta- carotene.
Fakta nya, tanaman padi putih biasa tidak memiliki 4 enzim tersebut untuk memproduksi beta-carotene.
Erwinia uredovora
Daffodi
l
Prosedur Pembuatan Golden Rice
1. Gen yang memberikan kemampuan beras emas dalam biosintesis beta karoten pada endosperma berasal dari Daffodil dan Bakteri (Erwinia bacteria)
2. Gen-gen ini bersama dengan promotor dimasukkan ke dalam plasmid Ti (Lingkaran kecil DNA) yang terjadi di dalam spesies bakteri Agrobacterium
tumefaciens
3. Agrobakteri tersebut kemudian dimasukkan ke dalam cawan petri yang berisi embrio beras. Saat mereka menginfeksi embrio, mereka juga mentransfer gen yang mengkode instruksi untuk membuat beta karoten
4. Tanaman padi transgenik kini harus disilangkan dengan galur padi yang ditanam secara lokal dan disesuaikan dengan iklim dan kondisi pertumbuhan wilayah tertentu
1 2 3 4
Referensi
• Badry. A., I,. 2011. Komputasi DNA, Kegalatan, dan Kekuasaan Untuk Re-nurturasi Alam Suatu Perspektif Foucauldian. Tesis. Fakultas Ilmu Pengetahuan Budaya, Program Studi Magister Ilmu Filsafat. Universitas Indonesia. Depok.
• Rahmadina. 2019. Genetika Dasar. Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas Islam Negri Sumatera Utara. Medan.
• Hartono. R., dan Azimata. R. 2019. Biologi Sel dan Genetika. Kementrian Kesehatan Republik Indonesia.
• Sofyan. R. 1996. Prosper Penggunaan Teknik Spektrometri Mutasi Untuk Mempelajari Hubungan Antara Ecanker dan Radiasi. Presiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan.
Batan
• Ischak. N., I., Salimi. Y., K., Botutihe. D., N. 2017. Biokimia Dasar. UNG Press. Gorontalo
• Nurhasanah. 2012. Rekayasa Genetika Dalam Pengembangan Benih. Fakultas Pertanian Universitas Mulawarman
• https://www.youtube.com/watch?v=wLbp5j02tX4
• https://www.youtube.com/watch?v=D2JUcQz046Y
UNIVERSITAS SAHID
Terima Kasih
Prima Harapan Regency, D7/55, Bekasi Utara, Indonesia, 17123
[email protected] +62 81511019837
Fakultas Teknologi Pangan dan Kesehatan - Teknologi Pangan