Makalah Bioteknologi - Teknologi Dna Rekobinan Dan Transgenik [PDF]

Citation preview

TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN DAN TRANSGENIK Kelas B Mata Kuliah Bioteknologi



Oleh Anggota Kelompok 2 : 1. Erlia Vany Roselince



2316067



2. Irene Ana Awang



2316094



3. Irma Jiara Pay



2316078



4. Naser Randa Hailu Poti



2316030



5. Yunita Suhartini Milla



2316091



6. Yustia Kareri Hara



2316083



PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS ILMU SOSIAL UNIVERSITAS KRISTEN WIRA WACANA SUMBA 2019



i



KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, sebab karena kasih karunia-Nya sehingga makalah ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Tidak lupa pula penyusun mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang membantu dalam penyusunan makalah ini, khususnya dosen pengampu mata kuliah bioteklogi Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan dan masih banyak pula kekurangan baik dari segi penulisan maupun isinya. Oleh karena itu penyusun sangat membutuhkan saran dan kritikan yang bersifat membangun.



Waingapu , November 2019



Penyusun



ii



DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...............................................................................................



i



KATA PENGANTAR .............................................................................................



ii



DAFTAR ISI ............................................................................................................



iii



BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................



1



A. Latar Belakang .............................................................................................. B. Rumusan Masalah ......................................................................................... C. Tujuan Penulisan ...........................................................................................



1 1 1



BAB II PEMBAHASAN ........................................................................................



2



A. Teknologi DNA Rekombinan ....................................................................... 1. Pengertian Teknologi DNA Rekombinan ............................................... 2. Manfaat Teknologi DNA Rekombinan ................................................... 3. Dasar Teknologi DNA Rekombinan ....................................................... 4. Perangkat Teknologi DNA Rekombinan ................................................ 5. Proses Teknologi DNA Rekombinan ...................................................... B. Transgenik ..................................................................................................... 1. Pengertian Transgenik ............................................................................. 2. Proses Pembuatan Tanaman Transgenik ................................................. 3. Dampak dari Transgenik .........................................................................



2 2 2 3 4 5 7 7 7 10



BAB III PENUTUP .................................................................................................



12



A. Kesimpulan ................................................................................................... B. Saran ..............................................................................................................



12 12



DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................



13



iii



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sejak jaman dahulu kala, nenek moyang kita telah menganal beraneka ragam makhluk hidup. Adanya keragaman telah memberikan andil bagi nenek moyang kita untuk memilih jenis makhuk hidup sesuai dengan sifat-sifat yang diinginkan. Jenis



dengan sifat



yang diinginkan tersebut



kemudian



dikembangkan atau dibudidayakan. Perkembangan ilmu pengetahuan terutama ilmu tentang pewarisan sifat yang dipelopori oleh Gregor Mendel telah mendorong manusia untuk membuat kombinasi baru dari sifar-sifat yang diinginkan. Upaya untuk mendapatkan kombinasi baru dari sifat-sifat yang dinginkan dilakukan dengan membuat persilangan-persilangan antar berbagai tanaman ataupun hewan. Persilangan tersebut menghasilkan organisme hybrid. Tanaman maupun hewan hibrida mempunyai genom yang berbeda dengan genom tetruanya. Jadi persilangan merupakan salah satu cara untuk mengubah genom satu organisme (Sutarno, 2015) B. Rumusan Masalah 1. Apa itu DNA rekombinan ? 2. Apa itu transgenik ? C. Tujuan Penulisan 1. Mengetahui dan memahami tentang DNA rekombinan 2. Mengetahui dan memahami tentang transgenik.



1



BAB II PEMBAHASAN A. Teknologi DNA Rekombinan a. Pengertian Teknologi DNA Rekombinan DNA rekombinan adalah DNA yang mengalami perubahan karena penyisipan suatu sekuens deoksinukleotida yang sebelumnya tidak terdapat dalam molekul DNA yang sudah ada dengan cara enzimatik atau kimiawi ( Robert, dkk : 2009). Rekayasa genetika adalah serangkaian teknik untuk memodifikasi dan merekomendasi gen dari berbagai organisme yang berbeda yang juga disebut teknologi DNA rekombinan (Mae-wan Ho, 2008). Dengan teknik rekayasa genetika, para peneliti berhasil memaksa mikroorganisme (bakteri) untuk membentuk insulin yang mirip dengan insulin manusia (suryo, 2001). Teknologi DNA rekombinan telah mungkinkan bagi kita untuk: mengisolasi DNA dari berbagai organisme, menggabungkan DNA yang berasal dari organisme yang berbeda sehingga terbentuk DNA rekombinan, memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel organisme prokariot maupun eukariot hingga DNA rekombinan dapat berepilkasi dan bahkan dapat diekspresikan. Jadi, Teknologi



DNA Rekombinan



merupakan kumpulan teknik atau metoda yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen di dalam tabung reaksi. Teknik-teknik tersebut meliputi : 1. Teknik untuk mengisolasi DNA. 2. Teknik untuk memotong DNA. 3. Teknik untuk menggabung atau menyambung DNA. 4. Teknik untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup.



2



b. Manfaat Teknologi DNA Rekombinan Teknologi DNA Rekombinan telah memberikan banyak manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan maupun bagi kehidupam manusia sehari-hari. Beberapa jenis obat-obatan, vaksin, bahan pangan, bahan pakaian dan lainnya telah diproduksi dengan memanfaatkan teknologi DNA Rekombinan. Dalam kehidupan kita sehari-hari, secara langsung maupun tidak langsung, sebagian dari kita pernah berhubungan dengan hasil penggunaan teknologi DNA Rekombinan. Contoh: insulin telah digunakan untuk mengobati penyakit diabetes. Penyakit diabetes pada manusia diobati dengan insulin manusia. Saat ini insulin manusia telah berhasil diproduksi secara masal dengan menggunakan bakteri. Kemampuan bakteri untuk memproduksi insulin manusia ini adalah karena manusia telah berhasil memasukkan dan mengintegrasikan gen yang menyandikan insulin manusia kedalam genom bakteri. Contoh lainnya adalah kapas transgenik. . Salah satu kapas transgenik adalah kapas-bt. Tanaman kapasbt



telah



mengandung



gen



penyandi



toksin



yang



berasal



dari



bakteri Bacillus turingiensis (Bt). Toksin tersebut dapat membunuh hama kapas sehingga kapas-bt tersebut tahan terhadap serangan hama. Bakteri penghasil insulin dan tanaman kapas-bt tersebut merupakan sebagian dari hasil rekayasa yang dilakukan manusia terhadap makhluk hidup dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan.



c. Dasar Teknologi DNA Rekombinan Teknologi DNA rekombinan berdasarkan pada mekanisme yang terdapat



pada



bakteri.



Hasil Percobaan



Lederberg



dan



Tatum



(1946) menunjukkan bahwa bakteri mempunyai mekanisme seksual. Mekanisme seksual pada bakteri ini menyebabkan terbentuknya kombinasi gen-gen yang berasal dari dua sel yang berbeda. Mekanisme seksual pada bakteri ini merupakan pertukaran DNA atau gen dari satu sel



3



ke sel lainnya. Jadi mekanisme seksual pada bakteri ini tidak bersifat reproduktif (tidak menghasilkan anak atau zuriat). Transfer DNA atau perpindahan DNA ke dalam bakteri dapat melalui tiga cara yaitu konjugasi, transformasi, dan transduksi. 1. Konjugasi merupakan perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel. 2. Transformasi merupakan pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya. Ingat: Griffith (1928), Avery dkk (1944) 3. Transduksi adalah cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan fage. DNA yang masuk ke dalam sel bakteri selanjutnya dapat ber-integrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk kromosom rekombinan.



d. Perangkat Teknologi DNA Rekombinan Perangkat yang digunakan dalam teknologi DNA rekombinan adalah perangkat-perangkat yang ada pada bakteri. Perangkat tersebut antara lain adalah: enzim restriksi, enzim DNA ligase, plasmid, transposon, pustaka genom, enzim transkripsi balik, pelacak DNA/RNA. 1. Enzim restriksi digunakan untuk memotong DNA 2. Enzim DNA ligase digunakan untuk menyambung DNA 3. Plasmid digunakan sebagai vektor untuk mengklonkan gen atau mengklonkan fragmen DNA atau mengubah sifat bakteri. 4. Transposon digunakan



sebagai



alat



untuk



melakukan



mutagenesis dan untuk menyisipkan penanda. 5. Pustaka Genom digunakan untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan.



4



6. Enzim traskripsi balik digunakan untuk membuat DNA berdasarkan RNA. 7. Pelacak DNA / RNA digunakan untuk mendeteksi gen atau fragmen DNA yang diinginkan atau untuk mendeteksi klon yang benar. Berdasarkan mekanisme bakteri, perangkat bakteri, dan beberapa teknik diatas, DNA rekombinan dapat dibuat paling tidak melalui tiga pendekatan, yaitu : a) Mengestraksi DNA total suatu organisme, memotong DNA total menjadi fragmen-fragmen, memilih fragmen yang dikendaki, mengklonkan fragmen yang telah terpilih, b) Mengestraksi DNA total suatu organisme, memotong DNA total menjadi fragmen-fragmen, mengklonkan semua fragmen DNA pada vektor yang sesuai, menguji setiap klon untuk mendapatkan gen yang diinginkan, c) Sintesis gen atau fragmen DNA yang diinginkan secara langsung dan mengklonkan gen atau fragmen DNA hasil sintesis.



5



e. Proses Teknologi DNA Rekombinan 1. Isolasi DNA Isolasi NA dilakukan untuk menyeleksi DNA yang dikehendaki.



Isolasi



DNA



dilakukan



dengan



cara



mengekstrak kromosom dari suatu organisme, DNA yang dipilih kemuadian dipotong denga enzim endonuclease restriksi yang berperan sebagai gunting biologi. Segmen DNA yang dikehendaki kemudian dimasukan kedalam suatu vector (pembawa), vector pada proses ini apat berupa plasmid atau DNA virus. 2. Transplantasi Gen atau DNA Transplantasi gen dilakukan dengan cara menyambung gen yang telah diisolasi ke dalam DNA plasmid vector menggunakan



enzim



ligase.



Enzim



ligase



mampu



menymbung ujung-ujung nukleotida dan berperan sebagiai lem biologi. Hasil penyambungan ini disebut DNA rekombinan yang mengandung DNA hasil vector dan DNA asing hasil yang diinginkan. 3. Memasukan DNA Rekombinan ke Dalam Sel Hidup



DNA rekombinan kemudian dimasukan ke dalam veltor sel bakteri maupun virus melaui pemanasan dalam larutan NaCl atau melalui elektroporasi. Sel bakteri atau virus tersebut kemudian melakukan replikasi dengan cara memelah diri sehingga diperoleh DNA rekombinan dalam jumlah banyak.



6



B. Transgenik a. Pengertian Transgenik Transgenik adalah tanaman yang telah direkayasa bentuk maupun kualitasnya melalui penyisipan gen atau DNA binatang, bakteri, mikroba, atau virus untuk tujuan tertentu. Organisme transgenik adalah organisme yang mendapatkan pindahan gen dari organisme lain. Gen yang ditransfer dapat berasal dari jenis (spesies) lain seperti bakteri, virus, hewan, atau tanaman lain. Secara ontologi tanaman transgenik adalah suatu produk rekayasa genetika melalui transformasi gen dari makhluk hidup lain ke dalam tanaman yang tujuannya untuk menghasilkan tanaman baru yang memiliki sifat unggul yang lebih baik dari tanaman sebelumnya. Pembuatan tanaman transgenik adalah dengan cara gen yang telah diidentikfikasi diisolasi dan kemudian dimasukkan ke dalam sel tanaman. Melalui suatu sistem tertentu, sel tanaman yang membawa gen tersebut dapat dipisahkan dari sel tanaman yang tidak membawa gen. Tanaman pembawa gen ini kemudian ditumbuhkan secara normal. Tanaman inilah yang disebut sebagai tanaman transgenik karena ada gen asing yang telah dipindahkan dari makhluk hidup lain ke tanaman tersebut (Muladno, 2002). b. Proses Pembuatan Tanaman Transgenik Untuk membuat suatu tanaman transgenik, hal pertama yang dilakukan adalah melakukan identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu atau sifat yang diinginkan. Gen yang diinginkan dapat diambil dari tanaman lain, hewan atau bakteri. Setelah gen melakukan identifikasi dan mendapatkan gen yang diinginkan, maka dilakukan perbanyakan gen yang dikenal dengan kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA) misalnya saja plasmid. Plasmid adalah potongan-potongan lingkaran genetik pada bakteri yang memiliki kemampuan untuk melewati batas spesies. Lingkaran dapat dipecah dan



7



materi genetik baru ditambahkan dan menempatkan materi genetik baru terhadap gen bakteri itu sendiri. Kemudian, vektor kloning tersebut dimasukkan ke dalam bateri sehingga DNA dapat diperbanyak seiiring dengan perkembangbiakan bakteri tersebut. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen asing tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu,misalnya pada bagian daun. Setelah proses transfer DNA selesai, dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang berhasil disisipi gen asing. Hasil seleksi ditumbuhkan menjadi kalus (sekumpulan sel yang belum terdiferensiasi) hingga nantinya terbentuk akar dan tunas. Apabila telah terbentuk tanaman muda (plantlet), maka dapat dilakukan pemindahan ke tanah dan sifat baru tanaman dapat diamati. Terdapat beberapa metode untuk melakukan transfer gen, diantaranya adalah metode Microinjection, Electroporation, SpermCariers, Particel Bombardement (Gene Guns) : 1. Metode senjata gen atau penembakan mikro-proyektil Metode ini sering digunakan pada spesies jagung dan padi. Untuk



melakukannya,



digunakan



senjata



yang



dapat



menembakkan mikro-proyektil berkecepatan tinggi ke dalam sel tanaman. Mikro-proyektil tersebut akan mengantarkan DNA untuk masuk ke dalam sel tanaman. Penggunaan senjata gen memberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama penembakan berlangsung. 2. Metode transformasi yang diperantarai oleh Agrobacterium tumefaciens Bakteri Agrobacterium tumefaciens dapat menginfeksi tanaman secara alami karena memiliki plasmid Ti, suatu vektor (pembawa DNA) untuk menyisipkan gen asing.Di dalam plasmid Ti terdapat gen yang menyandikan sifat virulensi untuk menyebabkan penyakit tanaman tertentu.



8



Gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan di dalam plasmid Ti. Selanjutnya, A. tumefaciens secara langsung dapat memindahkan gen pada plasmid tersebut ke dalam genom (DNA) tanaman. Setelah DNA asing menyatu dengan DNA tanaman maka sifat-sifat yang diinginkan dapat diekspresikan tumbuhan. 3. Metode elektroporasi Pada metode elektroporasi ini, sel tanaman yang akan menerima gen asing harus mengalami pelepasan dinding sel hingga menjadi protoplas (sel yang kehilangan dinding sel). Selanjutnya sel diberi kejutan listrik dengan voltasetinggi untuk membuka pori-pori membran sel tanaman sehingga DNA asing dapat masuk ke dalam sel dan bersatu (terintegrasi) dengan DNA kromosom tanaman. Kemudian, dilakukan proses pengembalian dinding sel tanaman. Setelah proses transfer DNA selesai, dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang berhasil disisipi gen asing. Hasil seleksi ditumbuhkan menjadi kalus (sekumpulan sel yang belum terdiferensiasi) hingga nantinya terbentuk akar dan tunas. Apabila telah terbentuk tanaman muda (plantlet), maka dapat dilakukan pemindahan ke tanah dan sifat baru



tanaman



dapat



diamati.



Metode



elektroforasi



telah



diaplikasikan pada protoplas jagung dan berhasil mendapatkan tanaman jagung transgeniK tetapi tidak fertil.



9



c. Dampak dari Transgenik 1. Dampak Positif dari Tanaman Transgenik a) Rekayasa transgenik dapat menghasilkan prodik lebih banyak dari sumber yang lebih sedikit. b) Rekayasa tanaman dapat hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem



akan



memperluas



daerah



pertanian



dan



mengurangi bahaya kelaparan. c) Makanan dapat direkayasa supaya lebih lezat dan menyehatkan. 2. Dampak Negative dari Tanaman Transgenik a) Aspek ekonomi Berbagai



komoditas



pertanian



hasil



rekayasa



genetika telah memberikan ancaman persaingan serius terhadap



komoditas



konvensional.



serupa



Penggunaan



yang tebu



dihasilkan



secara



transgenik



mampu



menghasilkan gula dengan derajad kemanisan jauh lebih tinggi daripada gula dari tebu atau bit biasa. b) Potensi toksisitas bahan pangan Dengan terjadinya transfer genetik di dalam tubuh organisme transgenik akan muncul bahan kimia baru yang berpotensi menimbulkan pengaruh toksisitas pada bahan pangan. Sebagai contoh, transfer gen tertentu dari ikan ke dalam tomat, yang tidak pernah berlangsung secara alami, berpotensi



menimbulkan



risiko



toksisitas



yang



membahayakan kesehatan. c) Potensi menimbulkan penyakit/gangguan kesehatan WHO pada



tahun 1996 menyatakan bahwa



munculnya berbagai jenis bahan kimia baru, baik yang terdapat



di



dalam



organisme



transgenik



maupun



produknya, berpotensi menimbulkan penyakit baru atau



10



pun menjadi faktor pemicu bagi penyakit lain. Sebagai contoh, gen aad yang terdapat di dalam kapas transgenik dapat berpindah ke bakteri penyebab kencing nanah (GO), Neisseria gonorrhoeae. d) Potensi erosi plasma nutfah Penggunaan tembakau transgenik telah memupus kebanggaan Indonesia akan tembakau Deli yang telah ditanam sejak tahun 1864. Tidak hanya plasma nutfah tanaman, plasma nutfah hewan pun mengalami ancaman erosi serupa. Sebagai contoh, dikembangkannya tanaman transgenik yang mempunyai gen dengan efek pestisida, misalnya jagung Bt, ternyata dapat menyebabkan kematian larva spesies kupu-kupu raja (Danaus plexippus) sehingga dikhawatirkan akan menimbulkan gangguan keseimbangan ekosistem akibat musnahnya plasma nutfah kupu-kupu tersebut. e) Potensi pergeseran gen Daun tanaman tomat transgenik yang resisten terhadap serangga Lepidoptera setelah 10 tahun ternyata mempunyai akar yang dapat mematikan mikroorganisme dan organisme tanah, misalnya cacing tanah. f) Potensi pergeseran ekologi Organisme



transgenik



dapat



pula



mengalami



pergeseran ekologi. Organisme yang pada mulanya tidak tahan terhadap suhu tinggi, asam atau garam, serta tidak dapat memecah selulosa atau lignin, setelah direkayasa berubah menjadi tahan terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut



11



BAB III PENUTUP A. Kesimpulan 1. DNA Rekombinan Teknologi DNA rekombinan telah mungkinkan bagi kita untuk: mengisolasi DNA dari berbagai organisme, menggabungkan DNA yang berasal dari organisme yang berbeda sehingga terbentuk DNA rekombinan, memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel organisme prokariot maupun eukariot hingga DNA rekombinan dapat berepilkasi dan bahkan dapat diekspresikan. Jadi, Teknologi DNA Rekombinan merupakan kumpulan teknik atau metoda yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen di dalam tabung reaksi. 2. Transgenik Transgenik berasal dari kata trans yang berarti pindah dan gen yang artinya pembawa sifat. Jadi transgenik berarti memindahkan gen dari



satu makhluk hidup ke makhluk hidup yang lain. Tujuan



memindahkan gen tersebut untuk mendapatkan organisme baru yang memiliki sifat lebih baik. Organisme transgenik sendiri merupakan organisme yang mendapatkan transfer gen dari organisme lain yang pada umumnya transformasi gen tersebut berasal dari spesies yang sama, namun juga dapat berasal dari spesies atau jenis yang berbeda. Transformasi gen ini dilakukan terhadap embrio sebelum organisme transgenik tersebut dilahirkan atau tumbuh dan berkembang lebih dewasa. B. Saran Penulis menyadari bahwa makalah ini banyak sekali kesalahan dan jauh dari kesempurnaan. Penulis akan memperbaiki makalah ini dengan berpedoman pada banyak sumber yang dapat dipertanggungjawabkan. Maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran mengenai pembahasan makalah dalam kesimpulan di atas.



12



DAFTAR PUSTAKA Griffiths, D. A. and C. E. Bowman. 1928. Acarology VI. Vol. I. Ellis Horwood Limited England. Ho, Mae Wan. 2008. Rekayasa Genetik: Impian atau Petaka. Penang Malaysia. Terjemahan dalam Bahasa Indonesia oleh Satoehoe. Muladno. 2002. Teknologi Rekayasa Genetika. Bogor: Pustaka Wirausaha Muda. Murray, Robert K, dkk. 2009. Biokimia Harper. Jakarta: Buku Kedokteran EGC. Suryo. 2001. Genetika Manusia. Gadjah Mada University Press: YogyakartaSuryo. 2001. Genetika Manusia. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta Sutarno (2015). Genetika Non-Mendel. DNA mitokondria dan perannya dalam produksi hewan dan kelainan pada manusia. ISBN no 978-979-498-872-5. UNS Press, Solo Tjahjoleksono, A. (2016). Teknologi DNA Rekombinan dan Transgenik.Intsitut Pertanian Bogor. Jurnal



13