Makalah DNA Rekombinan [PDF]

Citation preview

MAKALAH BIOTEKNOLOGI FARMASI TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN



OLEH :



NAMA



: RESKY WAHYULI



NIM



: 15 3145 201 071



KELAS



: B / Ang. 2015



DOSEN



: NIELMAH AULIAH, S.Si.,M.Si.,Apt



SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN MEGA REZKY MAKASSAR PROGRAM STUDI S1 FARMASI MAKASSAR 2018



KATA PENGANTAR



Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga penyusun dapat menyelesaikan makalah ilmiah tentang Teknologi DNA Rekombinan. Makalah ini telah disusun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu penyusun menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Terlepas dari semua itu, penyusun menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini. Akhir kata kami berharap semoga makalah ini dapat memberikan manfaat terhadap pembaca.



Makassar, 03 Juli 2018 Penyusun



i



DAFTAR ISI



Sampul Kata Pengantar ................................................................................................ i Daftar Isi ........................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ............................................................................................ 1 B. Rumusan Masalah ....................................................................................... 2 C. Tujuan ......................................................................................................... 2 BAB II PEMBAHASAN A. Teknologi DNA Rekombinan ..................................................................... 3 B. Dasar Teknologi DNA Rekombinan ........................................................... 4 C. Contoh Teknologi DNA Rekombinan .................................................... 8 D. Manfaat Teknologi DNA Rekombinan ....................................................... 9 BAB III PENUTUP



A. Kesimpulan ................................................................................................. 11 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 12



ii



BAB I PENDAHULUAN



A. Latar Belakang DNA adalah rantai doble heliks belipin yang terdiri atas polunikleotida, dan merupakan bagian terbesar dari nukleus. DNA berfungsi sebagai perawis sifat dan sintesis protein. Struktur DNA (deoxyriboseniclek aad) yaitu: “ Gula 5 karbon (deoksiribosa), “ Gugus Fosfat“, Basa nitrogen. Bentuk DNA adalah rantai doble heliks berpilin ke-kenan. Dalam DNA terdapat struktur-struktur di atas. Namun jika di ambil 1 lempeng yang mengandung ikatan Fosfat, gula dan basa nitrogen, maka lempeng tersebut di sebut nikleutida tetapi jika plat itu hanya basa nitrogen dan gula saja maka di sebut nukleusida. Ada 2 kelompok basa nitrogen yang berikatan pada DNA yaitu: “ purin, yang terdiri dari basa nitrogen, adenin dan guanin.“ pirimidin terdiri dari basa nitrogen sitosin dan timin. Basa purin selalu berpasangan dengan basa pirimidin melalui ikatan hidrogen. Sedangkan adenin selalu berpasangan dengan hymine melalui 2 ikatan hidrogen sedangkan Chytosine berpasangan dengan guanine melalui 3 ikatan hidrogen. Ada 3 cara model replikasi DNA yaitu “ model konservatif. Kemajuan dibidang teknologi belakangan ini memang berkembang sangat pesat, banyak penemuan baru tentang biologi molukular, diantaranya yaitu adanya sistem kloning. Sistem kloning itu sendari merupakan suatu proses menghasilkan individu-individu dari jenis yang sama identik secara genetik. Pada hewan atau tumbuhan tertentu pengkloningan terbentuk secara alami yaitu kebiasaan proses hewan atau tumbuhan bereproduksi aseksual. 1



Sedangkan dalam bioteknologi, kloning merujuk pada berbagai usaha yang dilakukan manusia untuk menghasilkan salinan berkas DNA atau gen, sel atau organisme. Dengan latar belakang ini, kita dapat memahami tentang DNA rekombinan dan memberi pengetahuan tentang teknologi DNA rekombinan. B. Rumusan masalah Masalah yang dibahas dalam makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Apakah yang dimaksud dengan teknologi DNA rekombinan ?



2. Bagaimana dasar teknologi DNA rekombinan ? 3. Mengapa rekayasa genetika termasuk dalam salah satu bentuk DNA rekombinan ? 4. Apakah manfaat dari teknologi DNA rekombinan ? C. Tujuan 1. Untuk mengetahui dan memahami tentang teknologi DNA rekombinan 2. Untuk mengetahui dan memahami dasar teknologi DNA rekombinan. 3. Untuk memahami alasan rekayasa termasuk salah satu bentuk DNA



rekombinan. 4. Untuk



mengetahui dan memahami manfaat dari teknologi DNA



rekombinan.



2



BAB II PEMBAHASAN A. Teknologi DNA Rekombinan Bioteknologi adalah bidang penerapan biosains dan teknologi yang menyangkut



penerapan



praktis



organisme



hidup



atau



komponen



subsellulernya pada industri jasa dan manufaktur serta pengelolaan lingkungan. Atau dapat pula di definisikan sebagai teknologi yang menggunakan sistem hayati (prosesproses biologi) untuk mendapatkan barang dan jasa yang berguna bagi kesejahteraan manusia. DNA rekombinan adalah DNA yang mengalami perubahan karena penyisipan suatu sekuens deuksinukleotida yang sebelumnya tidak terdapat dalam molekul DNA yang sudah ada dengan cara enzimatik atau kimiawi. Setelah diketahui bahwa molekul DNA merupakan materi genetik yang menentukan sifat suatu organisme, dan sel bakteri dapat menerima DNA asing secara spontan, beberapa peneliti segera melakukan penelitian untuk melakukan manipulasi terhadap sifat-sifat genetik dari beberapa jenis sel. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk memasukkan DNA asing kedalam sel bakteri, sel jamur, sel tanaman dan sel hewan. Namun demikian, pada tahap pertama manipulasi tersebut banyak yang mengalami kegagalan. Hal ini disebabkan karena hanya sedikit spesies bakteri yang dapat menerima DNA secara spontan. Modifikasi genetik suatu organisme baru bisa dilakukan sejalan dengan penemuan dan pengembangan berbagai teknik dalam biologi molekuler. 3



Antara lain teknik isolasi dan pemurnian DNA, penemuan enzim restriksi endonuklease, enzim DNA polimerase dan DNA ligase, penemuan DNA plasmid dan teknik transfer DNA, teknik deteksi DNA, teknik pemetaan gen, dan teknik kultivasi. B. Dasar Teknologi DNA Rekombinan



Gambar.1. Langkah memperoleh informasi genetik dengan Teknologi DNA Rekombinan 1. Isolasi Dan Purifikasi DNA Genom Dan Plasmid a. Isolasi dan Purifikasi DNA Genom Molekul DNA yang sering digunakan dalam teknologi DNA rekombinan adalah DNA plasmid dan DNA genom yang berasal dari sel bakteri. Pada dasarnya isolasi DNA genom total dari sel bakteri terdiri dari beberapa tahap yaitu, kultivasi sel dalam media yang sesuai, pemecahan dinding sel, ekstraksi DNA Genom dan Purifikasi DNA. 4



b. Isolasi dan Purifikasi DNA Plasmid Isolasi dan purifikasi DNA plasmid dari sel bakteri pada dasarnya sama dengan cara isolasi DNA genom. Sel bakteri yang mengandung DNA plasmid dibiakkan dan dipanen. Sel bakteri dilisiskan dengan penambahan deterjen dan enzim lisozim, kemudian disentrifugasi untuk memisahkan debris sel dengan ekstrak sel. Proses selanjutnya adalah memisahkan protein dan RNA dari DNA plasmid. Namun demikian terdapat perbedaan penting dalam isolasi DNA plasmid dengan isolasi DNA genom. Isolasi DNA plasmid memperhatikan keberadaan DNA genom yang berasal dari sel bakteri. Pemisahan antara DNA plasmid dengan DNA genom sangat penting untuk dilakukan apabila DNA plasmid akan digunakan sebagai vektor kloning. Adanya sedikit kontaminasi DNA genom bakteri dalam jumlah kecil pun dapat mempengaruhi keberhasilan kloning DNA. 2. Enzim Endonuklease Restriksi Pada tahun 1960-an, enzim andonuklease restriksi ditemukan oleh Werner Arber dan Hamilton Smith, yang diisolasi dari mokroorganisme. Secara alamiah bakteri menghasilkan enzim endonuklease untuk mempertahankan dirinya dari keberadaan DNA asing yang masuk kedalam sel bakteri. Jika ada DNA asing masuk kedalam sel bakteri melalui proses transfer genetik yang terjadi secara alamiah, misalnya virus bakteriofag, maka akan mempertahankan dirinya dari keberadaan DNA asing tersebut, sel bakteri melepaskan enzim endonuklease yang dapat memotong DNA 5



asing pada situs yang sangat spesifik dan restriktif. Oleh sebab itu enzim tersebut dikenal dengan nama “enzim endonuklease restriksi”. 3. Biotransport / Vektor Kloning Vektor adalah molekul DNA yang berfungsi sebagai wahana atau kendaraan yang akan membawa suatu fragmen DNA masuk ke dalam sel inang dan memungkinkan terjadinya replikasi dan ekspresi DNA asing tersebut. Vektor kloning DNA terdiri dari beberapa tipe antara lain adalah DNA plasmid berupa DNA heliks ganda sirkuler yang dapat bereplikasi secara otonom, karena memiliki titik awal replikasi (origin of replication = ORI) sendiri. Tipe-tipe diantaranya yaitu : a. Plasmid, Secara umum plasmid dapat didefinisikan sebagai molekul DNA sirkuler untai ganda di luar kromosom yang dapat melakukan replikasi sendiri. Plasmid tersebar luar diantara organisme prokariot dengan ukuran yang bervariasi dari sekitar 1 kb hingga lebih dari 250 kb (1 kb = 1000 pb).



Gambar.2. Struktur Plasmid 6



b. Virus λ Bakteriofag, Bakteriofag adalah virus yang sel inangnya berupa bakteri. Dengan daur hidupnya yang bersifat litik atau lisogenik bakteriofag dapat digunakan sebagai vektor kloning pada sel inang bakteri. Ada beberapa macam bakteriofag yang biasa digunakan sebagai vektor kloning, diantaranya adalah bakteriofag λ dan M13. c. Cosmid, Kosmid merupakan vektor yang dikonstruksi dengan menggunakan kos dari DNA lamdha dengan plasmid. Kemampuannya untuk membawa fragmen DNA sepanjang 32 hingga 47 kb menjadikan kosmid lebih menguntungkan daripada fag λ dan plasmid. d. Fasmid, Selain kosmid, ada kelompok vektor sintetik yang merupakan gabungan antara plasmid dan fag λ. Vektor yang dinamakan fasmid ini membawa segmen DNA λ yang berisi tempat att. Tempat att digunakan oleh DNA λ untuk berintegrasi dengan kromosom sel inang pada sel lisogenik. 4. Transfer DNA Transfer molekul DNA rekombinan ke dalam sel merupakan tahap yang penting pada teknologi DNA rekombinan. Beberapa spesies bakteri yang sering digunakan dalam industri bioteknologi antara lain adalah Bacillus subtilis, Eschericia coli, Saccharomyces cerevisiae. Proses transfer DNA rekombinan kedalam sel hospes tergantung pada jenis vektor yang digunakan. Beberapa cara transfer DNA yaitu, transformasi, elektroporasi, transfeksi, mikroinjeksi, dan mikroprojektil.



7



5. Kultur Sel Kultur sel berperan penting dalam bidang rekayasa genetika dan bioteknologi. Teknik pengembangbiakan sel, baik sel prokariot maupun sel eukariot mendapatkan perhatian utama karena kultur sel merupakan sumber produk biologis atau mediator dari berbagai reaksi biokonversi. C. Contoh Teknologi DNA Rekombinan Rekayasa genetika adalah serangkaian teknik untuk memodifikasi dan merekomendasi gen dari berbagai organisme yang berbeda yang juga disebut teknologi DNA rekombinan. Pengaplikasian teknologi DNA rekombinan ini kebanyakan dilakukan pada makhluk hidup berupa hewan dan tumbuhan. Pada makalah ini diangkat contoh penerapan DNA rekombinan terhadap hewan ternak. Penguasaan teknik rekombinan DNA telah memungkinkan berkembangnya teknik rekayasa materi genetik yang memungkinkan dibentuknya hewan transgenic. Hewan transgenik adalah hewan yang telah mengalami rekayasa susunan materi genetiknya sehingga dihasilkan hewan atau tumbuhan yang memiliki sifat-sifat yang diinginkan manusia. Teknologi transgenik pada hewan dapat dilakukan mellui beberapa teknik, misalnya dengan cara penyuntikan fragmen DNA secara mikro ke dalam sel telur yang telah mengalami pembuahan. Tujuan dari teknologi ini adalah meningkatkan produk dari hewan ternak seperti daging, susu, dan telur menjadi lebih tinggi.



8



D. Manfaat Teknologi DNA Rekombinan Berdasarkan jurnal pendukung yang digunakan penyusun pada makalah ini, terdapat beberapa manfaat salah satu bentuk penerapan teknologi DNA Rekombinan yang dilakukan pada hewan yaitu rekayasa genetika. Adapun manfaatnya sebagai berikut : 1. Induk dari spesies biasa dapat melahirkan anak dari spesies langka. 2. Telur hewan langka yang sudah dibuahi dapat dibekukan, lalu disimpan bertahun-tahun meskipun induknya sudah mati. Telur yang sudah disimpan beku ini kemudian dapat ditransplantasi. 3. Pemanfaatan rekayasa genetic pada hewan misalnya pemanfaatan Hormon bST (bovine somatotrophine hormone). Hormon ini dapat memicu pertumbuhan dan meningkatkan produksi susu. bST mengontrol laktasi (pengeluaran susu) pada sapi dengan meningkatkan jumlah sel-sel kelenjar susu. Jika hormon yang dibuat dengan rekayasa genetika ini disuntuikkan pada hewan, maka produksi susu akan meningkat hingga 20% (Jurnal Terampir). Manfaat lain dari teknologi DNA rekombinan yaitu pada bidang Kedokteran yaitu, Melalui teknik DNA rekombinan (rekayasa genetika), para peneliti berhasil memaksa bakteri untuk membentuk insulin yang mirip dengan insulin manusia dan ini bahkan lebih baik dibandingkan insulin yang dihasilkan sapi dan babi yang dapat diterima oleh tubuh manusia. Selain itu, dengan cara yang sama teknologi DNA rekombinan mempunyai peran dalam pembuatan vaksin (misalnya hepatitis B), produksi hormon pertumbuhan dan 9



lain



sebagainya.



Pada



bidang



pertanian,



teknik



rekayasa



genetika



mengusahakan tanaman-tanaman (terutama yang mempunyai arti ekonomi) yang tidak begitu pekah terhadap penyakit yang disebabkan oleh bakteri, jamur dan cacing.



Gambar.3. Contoh DNA Rekombinan di bidang Peternakan



Gambar.4. Contoh DNA Rekombinan di bidang Kedokteran



Gambar.5. Contoh DNA Rekombinan di Bidang Pertanian



10



10



BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Dengan DNA rekombinan dapat disatukan bahan genetik dari satu organisme dengan organisme lain dan dapat dihasilkan makhluk baru. Teknologi yang dikenal sebagai teknologi DNA rekombinan, atau dengan istilah yang lebih populer rekayasa genetika, melibatkan upaya perbanyakan gen tertentu di dalam suatu sel yang bukan sel alaminya. Teknik yang digunakan dalam teknologi DNA rekombinan meliputi teknik untuk mengisolasi DNA, teknik pemotongan, teknik untuk menggabungkan atau menyambungkan DNA, seta teknik transformasi. Berbagai riset DNA rekombinan banyak diaplikasikan secara praktis dalam berbagai bidang, diantaranya dalam bidang peternakan dan kedokteran.



11



DAFTAR PUSTAKA Kurnia, Ashfar. 2011. Dasar Teknologi DNA Rekombinan. Universitas Indonesia : Depok. Sutarno. 2016. Rekayasa Genetika dan Pengembangan Bioteknologi Di Bidang Peternakan volume 13 (1) : 23 - 27. Univesitas Sebelas Maret : Surakarta. https://www.google.com/search?q=gambar+DNA+rekombinan&client=opera&hs =5cj&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=jCUIGSsQuG8WQM%253A%252CnY 7mDCoZlpzGBM%252C_&usg=__uCAA6LpwQa0u86vsuPA98l4Bn1s%3D&sa =X&ved=0ahUKEwi77pymj4PcAhWafysKHflQDO4Q9QEILDAB#imgrc=jCUI GSsQuG8WQM. Diakses pada tanggal 03 Juli 2018 pukul 22.26 Wita.



12