1. A. Mengapatranslasi pada sel menggunakan polisom bukan ribosom? jelaskan jawaban anda dengan suatu contoh.Karena pada umumnya sebuah mRNA ditranslasikan secara serempak,dengan menggunakan polisom dapat memungkinkan untuk menerjemahkan satu rantai mRNA yang panjang secara bersama-sama. Polisom bukanlah gabungan beberapa ribosom, melainkan hanya beberapa ribosom yang membaca satu rantai mRNA secara bersamaan sehingga tampak seperti berkelompok-kelompok. Poliribosom (polisom) biasanya ada 4 atau 5 ribosom yang membaca pada satu rantai mRNA yang sama. Sebagai contoh, rantai hemoglobin yang tersusun dari sekitar 150 asam amino disintesis oleh polisom yang terdiri atas lima buah ribosom (pentaribosom).Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan.B. Mengapa dalam organisme yang sama, genotipe sel-selnya sama, tetapi fenotipenya bisa berbeda?Karena fenotipe yang tampak pada suatu organisme dapat dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu, cuaca, iklim, paparan UV, dan sebagainya.

2. Apa keunggulan dan kelemahan teknik rekombinan DNA dibandingkan dengan kawin silang dalam rekayasa genetik suatu organisme?

Keunggulan: Rekayasa genetik dapat dilakukan dalam waktu yang relatif singkat

Kepastian hasil rekayasa genetik sudah dapat diprediksi secara pasti

Transformasi gentik dapat dilakukan secara langsung

Memungkinkan perolehan hasil rekayasa genetik dalam jumlah besarKelemahan: Membutuhkan biaya yang besar

Langkah yang harus ditempuh lebih rumit

Memungkinan terjadinya mutan 3. Jelaskan langkah-langkah percobaan untuk memproduksi suatu protein yang berasal dari manusia (misalnya insulin) menggunakan mikroorganisme.

Proses Pembuatan Insulin ditunjukkan oleh gambar berikut,

Adapun langkah-langkah yang ditempuh dalam proses pembuatan insulin ini, adalah sebagai berikut,

1. Mengisolasi plasmiddaribakteri target misalnya E. coli, serta mengisolasi DNA dari sel pankreas. Isolasi DNA diawali dengan melakukan perusakan serta penghilangan dinding sel. Dalam proses ini dapat dilakukan secara mekanis ataupun dengan cara enzimatis. Setelah perusakan sel telah dilakukan, langkah selanjutnya adalah pelisisan sel. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan buffer nonosmotik, serta deterjen yang kuat seperti triton X-100 atau dengan sodium dodesil sulfat (SDS). Remukan sel yang diakibatkan oleh lisisnya sel dibuang dengan melakukan sentrifugasi sehingga bisa dibedakan antara bagian yang rusak serta organel target yang pada akhirnya didapatkan DNA. kemudian dilakukan pemurnian (presipitasi) DNA dengan penambahan amonium asetat dan alkohol.2. Memotong segmen tertentu pada plasmid yang telah diisolir untuk mendapatkan DNA vektor , serta memotong segmen DNA tertentu yang diisolasi dari sel pankreas yang mengkode pembentukan insulin menggunakan enzim retriksi endonuklease. Pemutusan ini dilakukan di dalam strain tertentu yang bertujuan untuk mencegah agar tidak merusak DNA. Pemotongan DNA genomik dan DNA vektor dengan menggunakan enzim restriksi ini harus menghasilkan ujung-ujung potongan yang kompatibel dalam arti setiap fragmen DNAnya harus dapat disambungkan dengan DNA vektor yang sudah berbentuk linier.

3. Menyambungkan potongan segmen DNA pengkode insulin dengan plasmid yang telah dipotong menggunakan bantuan enzimDNA ligase. Penyambungan ini dapat dilakukan melalui beberapa cara yaitu penyambungan dengan menggunakan enzim DNA ligase dari bakteri, penyambungan dengan menggunakan DNA ligase dari sel E. coli yang telah diinfeksi dengan bakteriofage T4 atau sering disebut dengan enzim T4 ligase, serta dengan pemberian enzim deoksinukleotidil transferase untuk menyintesis untai tunggal homopolimerik 3. Hasil dari penyambungan ini adalah adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan.4. Menyisipkan DNA rekombinan ke dalam sel bakteri bakteri target untuk dikembangbiakkan. Ketika bakteri target berkembangbiak maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki DNA rekombinan.5. Mengidentifikasi bakteri yang mengandung DNA rekombinan dari koloni bakteri yang terbentuk menggunakan Probe. Probe adalah rantai RNA atau rantai tunggal DNA yang diberi label bahan radioaktif atau bahan fluorescent dan dapat berpasangan dengan basa nitrogen tertentu dari DNA rekombinan. Pada langkah pembuatan insulin ini probe yang digunakan adalah ARNd dari gen pengkode insulin pankreas manusia. Untuk memilih koloni bakteri mana yang mengandung DNA rekombinan, caranya adalah menempatkan bakteri pada kertas filter lalu disinari dengan ultraviolet. Bakteri yang memiliki DNA rekombinan dan telah diberi probe akan tampak bersinar. Bakteri yang bersinar inilah yang kemudian diisolasi untuk membuat strain murni DNA rekombinan. Dalam metabolismenya, bakteri ini akan memproduksi hormon insulin.

4. Jelaskan ttg pengertian istilah-istilah berikut, kalau perlu dg contohnya

a. Bioteknologi

Merupakan cabang ilmu yang mempelajari tentang pemanfaatan mahkluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari mahkluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Contoh bioteknologiModern

a. Bibit tanaman yang seragam, diperoleh dengan melalui teknik kultur jaringan. Melalui teknik ini dapat dihasilkan/diproduksi bibit tanaman yang seragam dalam jumlah besar.

b. Bayi tabung, hasil fertilisasi secara in vitro. Ovum dan sperma dipertemukan dalam sebuah wadah sehingga terjadi pembuahan.

c. Hormon insulin, yang diperoleh melalui teknologi plasmid dalam rekayasa genetik yang disebut DNA rekombinan.

Tradisional

a. Anggur dan bir, dari bahan mentah biji sereal semisal gandum) dengan agen hayati khamir dari jenis Aspergillus oryzae.b. Roti, dari bahan dasar biji sereal (gandum) dengan agen hayati berupa dari jenis Saccharomyces cerevisiae.c. Mentega, dari bahan dasar susu segar dengan agen hayati bakteri dari jenis Streptococcus lactis dan Leuconostog cremoris.b. Rekayasa genetika

Merupakan proses manipulasi gen, kloning gen, DNA rekombinan, Teknologi modifikasi genetik yang bertujuan untuk mendapatkan organisme yang unggul.

Contoh rekayasa genetika

a. Hormon insulin berguna untuk obat diabetes militus, melalui DNA rekombinan.

b. Tumbuhan yang dalam selnya disisipkan gen yang membuat tumbuhan ini resisten terhadap penyakit tertentu. Misalnya tembakau yang kebal terhadap penyakit TMV (Tobacco Mosaic Virus)

c. Gen dari tubuh yang sehat disisipkan ke dalam sel tubuh mahkluk yang sakit. Misalnya pada pengobatan emfisema

c. Rekombinan DNA

DNA rekombinan (rDNA) adalah bentuk DNA buatan yang dibuat dengan menggabungkan dua atau lebih sekuens yang tidak akan biasanya terjadi bersama-sama.

Bidang industry

Menciptakan bakteri yang dapat melarutkan logam-logam langsung dari dalam bumi Menciptakan bakteri yang dapat menghasilkan bahan kimia Mencipatkan bakteri yang dapat menghasilkan bahan mentah kimia seperti etilen yang diperlukan untuk pembuatan plastik

Bidang Pertanian

Mengganti pemakaian pupuk nitrogen yang banyak dipergunakan tapi mahal harganya, oleh fiksasi nitrogen secara alamiah. Bakteri tanah Rhizobium sp dapat mengadakan infeksi ke dalam akar dari tanaman family Leguminosae. Infeksi ini menghasilkan bintil akar dan bakteri yang terdapat di dalamnya dapat mengikat zat lemas bebas dari udara untuk di ubahnya menjadi nitrogen yang dapat diambil dan digunakan oleh tanaman tersebut.

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

Bidang kesehatan

1. Insulin untuk penderita diabetes

2. Hormon pertumbuhan manusia (hgh)

3. Erythropoietin (epo) untuk mengobati anemia

d. Enzim restriksi

Merupakan enzim yang mampu memotong ikatan fosfodiaeter pada untaian DNA yang akan menjadi fragmen-fragmen.

Contoh

Gambar 1. Suatu double strand dari DNA yang dipotong oleh enzim restriksi EcoRI (Lodge et al., 2007).

e. Transformasi Tranformasi merupakan suatu proses merubah sesuatu dari bentuk dasar menjadi bentuk lainnya.

Contoh:

a. Transformasi genetik plasmid untuk membuat DNA Rekombinan insulin. Pada transformasi ini dilakukan perubahan informasi genetik pada plasmid bakteri target dengan penyisipan potongan segmen DNA dari sel pankreas yang mengkode pembentukan insulin.

b. Transformasi energi pada rantai makanan. Transformasi energi adalah proses mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Proses ini terjadi sepanjang waktu. Energi tidak hilang hanya mengubah bentuk. Misalnya pada sebuah rantai makanan, Matahari memberikan energi panas pada rumput. Rumput menggunakannya untuk tumbuh dan mengubahnya ke energi kimia dengan menggunakan proses fotosintesis. Kelinci makan rumput dan menggunakannya sebagai sumber energi untuk tumbuh dan memiliki kekuatan untuk menjalankan aktivitas. Anjing berburu kelinci untuk asupan energi.f. Plasmid DNA

Plasmid adalah molekul DNA sirkuler (lingkaran tertutup) yang berantai ganda dan dapat bereplikasi sendiri di luar kromosom dan tidak mengandung gen-gen esensial. Plasmid terdapat secara alami maupun sudah mengalami modifikasi yang disesuaikan dengan keperluan manipulasi genetik. Plasmid terdapat pada organisme prokariot maupun eukariot. Plasmid inilah yang berfungsi sebagai pembawa sifat rekombinan pada organisme yang akan direkayasa.

Plasmid memilki ciri-ciri antara lain :

a. berbentuk lingkaran tertutup dan untaiannya ganda (double stranded)

b. dapat melakukan replikasi sendiri di luar kromosom inti

c. terdapat di luar kromosom

d. secara genetik dapat ditransfer secara stabilAgar dapat digunakan sebagai vektor, plasmid harus memiliki syarat-syarat diantaranya sebagai berikut :

ukurannya relatif kecil dibanding dengan pori dinding sel inangnya

mempunyai sekurang-kurangnya 2 gen marker yang dapat menandai masuk tidaknya plasmid ke dalam sel inang

mempunyai tempat pengenalan restriksi sekurang-kurangnya di dalam salah satu marker yang dapat digunakan sebagai tempat penyisipan fragmen DNA asing

memiliki titik awal replikasi sehingga dapat melakukan replikasi dalam sel inang

Menurut tujuan penggunaannya, plasmid dibedakan menjadi 2 yaitu :

plasmid untuk kloning prokariot, sebagai contoh adalah plasmid pUC 19 dan pBR 322

plasmid yang digunakan untuk kloning eukariot yang digunakan adalah plasmid Ti

g. Organisme transgenik/ GMO

GMO (Genetic Modified Organism) atau biasa disebut dengan produk rekayasa genetika adalah organisme yang telah mengalami perubahan pada DNA-nya, dengan menggunakan suatu teknologi yang disebut dengan bioteknologi modern sehingga menghasilkan suatu organisme atau produk yang berbeda dengan produk alamiahnya. Dengan demikian GMO dapat memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan produk alamiahnya. Pada saat ini penggunaan GMOs atau Genetically Modified Organism telah meluas dikarenakan adanya beberapa kelebihan yang didapatkan pada produk ini. Beberapa produk pertanian yang merupakan GMOs bisa tahan terhadap hama, tahan terhadap berbagai penyakit, penggunaan pestisida yang lebih sedikit, mempunyai penampilan yang menarik, mempunyai nutrisi yang lebih banyak jika dibandingkan dengan produk yang asli, dan lain sebagainya. Beberapa kelebihan dari GMOs tersebut diklaim dapat mengatasi masalah populasi dan pangan yang dihadapi oleh dunia. Namun dibalik kelebihan tersebut terdapat kekurangan pada produk GMOs yaitu salah satunya dapat menganggu keseimbangan lingkungan.

Contoh:

Jenis tanamanSifat yang telah dimodifikasiModifikasiFoto

PadiMengandungprovitamin A(beta-karotena) dalam jumlah tinggi.[15]Gen dari tumbuhannarsis, jagung, danbakteriErwiniadisisipkan pada kromosom padi.[15]

Jagung, kapas, kentangTahan (resisten) terhadap hama.[16]Gen toksin Bt dari bakteriBacillus thuringiensisditransfer ke dalam tanaman.[15][16]

TembakauTahan terhadap cuaca dingin.[15]Gen untuk mengatur pertahanan pada cuaca dingin dari tanamanArabidopsis thalianaatau darisianobakteri(Anacyctis nidulans) dimasukkan ke tembakau.[15]

TomatProses pelunakan tomat diperlambat sehingga tomat dapat disimpan lebih lama dan tidak cepat busuk.[17]Gen khusus yang disebutantisenescensditransfer ke dalam tomat untuk menghambatenzimpoligalakturonase(enzim yang mempercepat kerusakan dinding sel tomat).[16]Selain menggunakan gen dari bakteriE. coli, tomat transgenik juga dibuat dengan memodifikasi gen yang telah dimiliknya secara alami.[17]

KedelaiMengandungasam oleattinggi dan tahan terhadapherbisidaglifosat.[15][18]Dengan demikian, ketika disemprot denganherbisidatersebut, hanyagulmadi sekitar kedelai yang akan mati.Gen resisten herbisida dari bakteriAgrobacteriumgalur CP4 dimasukkan ke kedelai dan juga digunakan teknologi molekular untuk meningkatkan pembentukanasam oleat.[15][18]

Ubi jalarTahan terhadap penyakit tanaman yang disebabkanvirus.[19]Gen dari selubung virus tertentu ditransfer ke dalamubi jalardan dibantu dengan teknologiperedaman gen.[19]

KanolaMenghasilkanminyakkanolayang mengandungasam laurattinggi sehingga lebih menguntungkan untuk kesehatan dan secara ekonomi.[20]Selain itu, kanola transgenik yang disisipi gen penyandivitamin Ejuga telah ditemukan.[16]GenFatBdariUmbellularia californicaditransfer ke dalam tanaman kanola untuk meningkatkan kandunganasam laurat.[20]

PepayaResisten terhadap virus tertentu, contohnyaPapaya ringspot virus(PRSV).[21]Gen yang menyandikan selubung virus PRSV ditransfer ke dalam tanamanpepaya.[21]

MelonBuah tidak cepat busuk.[22]Gen baru dari bakteriofag T3 diambil untuk mengurangi pembentukan hormonetilen(hormon yang berperan dalam pematangan buah) dimelon.[22]

Bit gulaTahan terhadap herbisidaglifosatdanglufosinat.[23]Gen dari bakteriAgrobacteriumgalur CP4 dan cendawanStreptomyces viridochromogenesditransfer ke dalam tanamanbit gula.[23]

Prem (plum)Resisten terhadap infeksi virus cacar prem (plum pox virus).[24]Gen selubung virus cacar prem ditransfer ke tanamanprem.[24]

GandumResisten terhadap penyakithawaryang disebabkancendawanFusarium.[25]Gen penyandi enzim kitinase (pemecahdinding selcendawan) darijelai(barley) ditransfer ke tanamangandum.[25]

h. Kloning Teknologi kloning adalah suatu cara reproduksi yang menggunakan teknik tingkat tinggi di bidang rekayasa genetika untuk menciptakan makhluk hidup tanpa melalui perkawinan melalui metode fusi sel. Teknik reproduksi ini menjadi terkenal sejak tahun 1996 karena keberhasilanDr. Ian Welmut, seorang ilmuwan Scotlandia yang sukses menerapkan teknologi kloning pada domba yang kemudian dikenal dengan Dolly.

Beberapa hewan yang berhasil dikloning:

1. Domba Dolly

Terlihat sekilas memang domba ini sama seperti domba lainnya. Namun ternyata inilah hewan mamalia pertama yang berhasil dikloning. Ia lahir pada 5 Juli 1996 dan Domba ini meninggal pada umur 6 tahun. Selain itu juga domba ini juga memiliki enam anak yaituBonnie; kembar Sally dan Rosie; kembar tiga Lucy, Darcy dan Cotton.

2. Anjing Kloning Pertama

Anjing pertama kali dikloning oleh pemerintah korea selatan. Tak tangung-tanggung pemerintah Korsel berhasil mengkloning anjing tersebut sebanyak tujuh ekor. Korsel mengkloning anjing ini dengan tujuan ingin memiliki anjing yang sangat peka indra pembaunya.Jika menggunakan metode reproduksi konvensional. Pengembangbiakan gen anjing yang memiliki ketrampilan tinggi untuk melacak hanya berpeluang 30%. Sementara ilmuwan Korsel percaya bahwa dengan menggunakan teknologi kloning, penurunan ketrampilan dari induk ke anak hasil kloning berpeluang sebesar 90%.

3. Banteng Kloningan Spanyol

Ilmuwan asal Spanyol mengklaim telah berhasil melakukan kloning terhadap seekor banteng untuk pertama kalinya di negara tersebut.Spesialis generika hewan, Vicente Torrent mengatakan, anak banteng baru lahir yang bernama Got itu merupakan replika yang sama persis dengan sang induk kloning, seekor spesimen bertanduk dari jenis banteng untuk matadors.

Torrent mengatakan, timnya yang terdiri dari 17 orang berharap Got akan memiliki sifat-sifat ganas yang sama dengan pendahulu genetiknya, yang bernama Vasito, seekor spesimen yang cukup berharga.

KELOMPOK 6:

FAUDINA PERMATASARI

GHUFRON NURPATRIA KRISNA

GITA AYU SEPTYANA

TUGAS BIOKIM

PENGANTAR BIOTEKNOLOGI