mustik

7/26/2019 mustik

http://slidepdf.com/reader/full/mustik 1/8

A. Bioteknologi (Aplikasi Dalam Bidang Pangan) Aplikasi nyata dari asam nukleat adalah bioteknologi. Bioteknologi secara umum

berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologitersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gendari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.

Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat. Kemajuan ini ditandaidengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, cloning, dan lain-lain. eknologi inimemungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetic maupunkronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun A!D". Kemajuan di bidangbioteknologi tak lepas dari berbagai kontro#ersi yang melingkupi perkembanganteknologinya.

B. Aplikasi Rekayasa Genetikaeknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika telah melahirkan re#olusi baru

dalam berbagai bidang kehidupan manusia, yang dikenal sebagai re#olusi gen. Penerapanrekayasa genetika dalam kehidupan manusia menghasilkan berbagai produk yang dapat

meningkatkan kesejahteraan umat manusia sesuai dengan kebutuhannya. Produk teknologitersebut berupa organisme transgenik atau organisme hasil modifikasi genetik $%&'(),yang dalam bahasa !nggris disebut dengan Genetically Modified Organism $('%). Namun,sering kali pula aplikasi teknologi DNA rekombinan bukan berupa pemanfaatan langsungorganisme transgeniknya, melainkan produk yang dihasilkan oleh organisme transgenik.

Berikut ini akan dikemukakan beberapa contoh pemanfaatan organisme transgenikdan produk yang dihasilkannya dalam berbagai bidang kehidupan manusia.

B.1. Bidang Pertanian dan Peternakaneknologi pemindahan gen atau transformasi gen untuk mendapatkan organisme

transgenik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung.

1) Metode Elektroporasi : Langsung'etode transfer DNA yang umum digunakan pada tanaman monokotil adalah

elektroporasi dari protoplas, perlakuan polythyleneglycol $P*() pada protoplas dankombinasi antara dua perlakuan tersebut diatas. P*( memudahkan presipitasi DNA danmembuat kontak lebih baik dengan protoplas, juga melindungi DNA plasmid mengalamidegradasi dari en+im nuklease. "edangkan elektroporasi dengan perlakukan listrik #oltasetinggi meyebabkan permeabilitasi tinggi untuk sementara pada membran sel denganmembentuk pori-pori sehingga DNA mudah penetrasi kedalam protoplas. "alah satukelemahan penggunaan protoplas sebagai eksplan untuk transformasi adalah sulitnyaregenerasi dari protoplas, dan #ariasi somaklonal akibat panjang periode kultur.

) !ar"id #ilikon (#ili$on %ar"ide) : Langsung"uspensi sel tanaman yang akan ditransformasi dicampur dengan serat silicon

carbide dan DNA plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan kedalam tabung Eppendorf ,kemudian dilakukan pencampuran dan pemutaran dengan vortex . "erat karbid berfungsisebagai jarum injeksi mikro $micro injection ) untuk memudahkan transfer DNA kedalam seltanaman. 'etode ini telah digunakan dan menghasilkan tanaman jagung transgenik yangfertil.

&) Penem"akan Partikel (Parti$le "om"ardment) : Langsung'etoda gene gun atau particle bombardment merupakan teknik paling modern

dalam transformasi tanaman. 'etode transfer gen ini dioperasikan secara fisik denganmenembakkan partikel DNA-coated langsung ke sel atau jaringan tanaman. Dengan carapartikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran, kemudian DNAmelarut dan tersebar dalam secara independen. Penggunaan senjata gen memberikan hasil

yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama proses penembakan berlangsung. Penggunaan particle bombardment membuka peluang baik

http://id.wikipedia.org/wiki/Senjata_gen

http://id.wikipedia.org/wiki/Senjata_gen

7/26/2019 mustik


dalam memproduksi tanaman transgenik dari berbagai spesies yang sebelumnya sukar ditransformasi dengan Agrobacterium, khususnya tanaman monokotil.

') Metode transormasi yang dilakukan atau diperantara ole Agrobacteriumtumefaciens. : *idak Langsung

eknik ini paling sering digunakan untuk melakukan transformasi tanaman, terutama

tanaman kelompok dikotil. Bakteri ini mampu mentransfer gen kedalam genom tanamanmelalui eksplan baik yang berupa potongan daun atau bagian lain dari jaringan tanamanyang mempunyai potensi beregenerasi tinggi.

(ambar B.. ransformasi dengan Perantara Agrobacterium tumefaciens.

(en yang ditransfer terletak pada plasmid i $tumor inducing). "egmen spesifik DNA

plasmid i disebut t-DNA $transfer DNA ) yang berpindah dari bakteri ke inti sel tanaman danberintegrasi kedalam genom tanaman. Karena Agrobacterium tumefaciens merupakanpatogen tanaman, maka A. Tumefaciens yang digunakan sebagai #ektor untuktransformasi tanaman adalah jenis bakteri yang plasmid i telah dilucuti #irulensinya,sehingga sel tanaman yang ditransformasi oleh Agrobacterium dan yang mampuberegenerasi akan membentuk suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. ekniktransformasi melalui media #ektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasildengan baik tetapi sebaliknya tidak bagi monokotil.

Di bidang peternakan hampir seluruh faktor produksi telah tersentuh oleh teknologiDNA rekombinan, misalnya penurunan morbiditas penyakit ternak serta perbaikan kualitaspakan dan bibit. Di samping itu, juga telah dihasilkan hormon pertumbuhan untuk sapi$recombinant bo#ine somatotropine atau rB"), babi $recombinant porcine somatotropine

atau rP"), dan ayam $chicken groth hormone).

B.1.1. !lona Em"rio

Klona embrio telah digunakan untuk produksi hean ternak yang secara geneticidentik. Pada sapi atau domba, setiap kehamilan biasanya hanya mengandung seekor anak. Dengan teknik klona embrio akan memungkinkan bagi peternak untukmeningkatkan jumlah hean ternaknya.

ahapan klona embrio adalah sebagai berikut. Pertama, sel telur yang diambil darisapi betina dibuahi dengan sprema dari sapi jantan terbaik. Pembuahan dilakukan didalam caan petri. Pembuahan ini disebut sebagai fertilisasi in-vitro. "el telur yang telahdibuahi akan membentuk kumpulan sel-sel. Pada tahapan ini embrio muda tersebutdipisah-pisahkan menjadi beberapa bagian. "etiap bagian embrio merupakan klon yangsecara genetic identic $meskipun gennya separuh berasal dari induk sapi jantan dan

7/26/2019 mustik


separuhnya lagi dari induk sapi betina). *mbrio-embrio tersebut kemudian ditanamkanpada rahim sapi-sapi betina deasa lainnya $atau induk angkat yang akan melahirkananak-anak sapi). *mbrio-embrio akan tumbuh menjadi anak-anak sapi yang siapdilahirkan dengan sifat yang sama seperti induknya.

(ambar B... Klona *mbrio

B.1.. !lona dengan *ranser +ntieknik klona dengan transfer inti adalah klon-klon dihasilkan dari satu indi#idu.

Prinsip klona dengan transfer inti adalah dengan memasukkan donor DNA dari heanyang karakternya diinginkan ke dalam sel telur hean yang intinya $DNA-nya) telah

dihilangkan. "etelah terbentuk embrio, lalu embrio ditanamkan ke rahim induk heanyang akan membesarkannya.

Namun, klona dengan transfer inti tidak selamanya memberikan hasil positif seperti yang diinginkan. Klona domba Dolly melalui sebuah kesulitan yang belum dapatdiatasi sepenuhnya. Kesulitan pertama, tingkat keberhasilan klona transfer inti sangatrendah. Dari // sel telur yang diisi dengan inti sel donor, yang berhasil membentukblastosis hanya beberapa saja. dari sejumlah induk pengganti yang hamil, domba yanglahir normal hanya Dolly saja. sedangkan lainnya mati seaktu lahir ataupun mengalamiaborsi selama kehamilah. Kesulitan kedua, kelahiran janin hasil klona beresiko tinggimengalami kelainan pada sistem kekebalan tubuh, gejala penuaan dini, kelainan padafungsi hati dan jantung, serta gangguan darah.

(ambar B... Klona dengan ransfer !nti

B.. Bidang Perke"unan, !eutanan, dan -lorikultur Perkebunan kelapa sait transgenik dengan minyak sait yang kadar karotennyalebih tinggi saat ini mulai dirintis pengembangannya. Begitu pula, telah dikembangkan

7/26/2019 mustik


perkebunan karet transgenik dengan kadar protein lateks yang lebih tinggi dan perkebunankapas transgenik yang mampu menghasilkan serat kapas berarna yang lebih kuat dan juga ketahanan tanaman terhadap hama, dengan mengintroduksi gen Bt yang berhubungandengan ketahanan serangga hama hasil isolasi bakteri tanah Bacillus thuringiensis yangdapat memproduksi protein kristal yang bekerja seperti insektisida $insecticidal crystalprotein) yang dapat mematikan serangga hama $'acintosh et al., 001). Bacillusthuringiensis $Bt ) adalah bakteri gram positif yang berbentuk batang, aerobik danmembentuk spora. Banyak strain dari bakteri ini yang menghasilkan protein yang beracunbagi serangga. "ejak diketahui potensi dari protein kristal atau cry Bt sebagai agenpengendali serangga, semakin banyak dikembangkan isolasi Bt yang mengandung berbagai jenis protein kristal. Dan sampai saat ini telah diidentifikasi protein kristal yang beracunterhadap lar#a dari berbagai ordo serangga yang menjadi hama pada tanaman pangan danhortikultura. Kebanyakan dari protein kristal tersebut lebih ramah lingkungan karenamempunyai target yang spesifik yaitu mematikan serangga dan mudah terurai sehinggatidak menumpuk dan mencemari lingkungan $Agus Krisno,, 1).

B.&. Bidang -armasi dan +ndustri

Di bidang farmasi, rekayasa genetika terbukti mampu menghasilkan berbagai jenisobat dengan kualitas yang lebih baik sehingga memberikan harapan dalam upayapenyembuhan sejumlah penyakit di masa mendatang. Bahan-bahan untuk mendiagnosisberbagai macam penyakit dengan lebih akurat juga telah dapat dihasilkan.

eknik rekayasa genetika memungkinkan diperolehnya berbagai produk industrifarmasi penting seperti insulin, interferon, dan beberapa hormon pertumbuhan dengan carayang lebih efisien. &al ini karena gen yang bertanggung jaab atas sintesis produk-produktersebut diklon ke dalam sel inang bakteri tertentu yang sangat cepat pertumbuhannya danhanya memerlukan cara kulti#asi biasa. Dengan mentransfer gen untuk produk protein yangdikehendaki ke dalam bakteri, ragi, dan jenis sel lainnya yang mudah tumbuh di dalam kultur seseorang dapat memproduksi protein dalam jumlah besar, yang secara alami hanyaterdapat dalam jumlah sangat sedikit $2hambell et all , 111)

B.&.1. Pem"uatan +nsulin Manusia ole Bakteri!nsulin merupakan suatu protein yang bertugas mengatur metabolisme gula di

dalam tubuh manusia. (en insulin adalah suatu daerah di dalam DNA yang memilikiinformasi untuk menghasilkan insulin. Penderita diabetes tidak mampu membentuk

insulin dalam julah yang dibutuhkan. !nsulin buatan biasa didapatkan dari kelenjar pancreas sapid an babi. 3ntuk memperoleh 1,45 kg insulin yang dibutuhkan oleh /51pasien diabetes selama satu tahun, diperlukan 6.711 kg kelenjar pancreas yang berasaldari 6.111 ekor hean. Dengan teknik rekayasa genetic para peneliti berhasilmemanipulasi bakteri untuk membentuk insulin yang mirip dengan insulin manusia. Biayapembuatan insulin dari bakteri menjadi jauh lebih murah.

7/26/2019 mustik


eknik pencangkokan gen dalampembuatan insulin manusia oleh bakteriberlangsung sebagai berikut. !nsulinmanusia tersusun dari dua rantaiprotein, yaitu rantai A dan rantai B.urutan basa dalam molekul DNA yangmengkode masing-masing rantai dibuatdalam tabung reaksi denganmenggunakan struktur yang sudahdiketahui dari insulin. iap molekul DNAkemudian dihubungkan dengan genbakteri $yang mengkode en+im -galaktosidase), sehingga membentukgen hybrid. Bila gen-gen ini secaraterpisah dimasukkan ke dalam sel-selbakteri, tiap gen hybrid menunjukkanekspresinya dan bakteri membuat suatu

hybrid protein -galaktosidase-insulin A$atau B). protein hybrid dipisahkan dariprotein bakteri lainnya, dan rantai insulindibebaskan dengan perlakuan kimia.Dua rantai peptide tersebut kemudiabersatu dan terbentuklah insulinmanusia yang aktif.

B.&.. *erapi Gen"etiap kelainan genetic yang disebabkan alel tunggal yang rusak, secara teoritis

mungkin untuk diganti dengan alel yang masih berfungsi normal menggunakan teknikDNA rekkombinan. Alel baru tersebut dapat disisipkan ke dalam sel somatic $sel tubuh)

jaringan yang dipengaruhi kelainan dalam diri pasien atau bahkan mungkin juga ke dalamsel germinal $sel benih penghasil gamet) atau sel embriotik.

Agar terapi gen sel somatic bersifat permanen, sel yang menerima alel normalharus senantiasa memperbanyak diri di sepanjang hidup si pasien, sehingga alelpencangkokan akan bereplikasi dan terus diekspresikan. Dari percobaan terapi gen yangsedang dilakukan manusia, terapi yang paling menjanjikan adalah terapi yang melibatkansel sumsum tulang. "el sumsum tulang, termasuk 8stem cell 9 yang menghasilkan semuasel darah dan sistem imun, merupakan kandidat utama sel yang menerima alel normal."ebagian besar percobaan saat ini masih dalam taraf pendahuluan, yang didesain untukkeamanan dan kelayakan prosedur, bukan untuk menyembuhkan.

Gambar B.3.1.

Pembuatan Insulin

Manusio oleh

7/26/2019 mustik


(ambar B.6.. Proses erapi (en

B.&.&. Anti"odi Monoklonal Antibodi merupakan protein yang dihasilkan oleh sistem imunitas #ertebrata

sebagaisistem pertahanan untuk melaan infeksi. 'asing-masing antibody memiliki tempatpengikatan yang spesifik, yang hanya mengenali molekul target yang juga spesifik

$antigen). Antibody dapat dihasilkan dengan menyuntikkan beberapa kali suatusampel yang berisi antigen ke dalam seekor hean kelinci dan kambing. Kemudianserum darah hean tersebut diambil karena banyak mengandung antibody$antiserum). Antiserum tersebut mengandung campuran antibody yang dihasilkanoleh limfosit-B.

Pada tahun 0/7 masalah heterogenitas antiserum dapat diatasi denganmengembangkan suatu teknik yang mere#olusi kegunaan antibody. Prinsipnya yaitumengembangbiakkan suatu klon-klon sel limfosit-B yang mensekresikan satu jenisantibody. 'asalahnya adalah sel-sel limfosit-B memiliki rentang aktu hidup yangterbatas dalam suatu kultur. Keterbatasan ini dapat diatasi dengan menggabungkansel-sel tumor limfosit-B yang menghasilkan satu jenis antibody dari tikus atau mencityang telah diimunisasi dengan sel-sel tumor limfosit-B yang :kekal; $immortal ).

Berdasarkan campuran sel-sel hybrid tersebut, dapat dihasilkan hybrid yangmemiliki kemampuan untuk menghasilkan antibody tertentu dan kemampuanmemperbanyak kultur sel tertentu dengan tak terhingga. &ibridoma tersebutkemudian diperbanyak sebagai klon indi#idu yang stabil dan permanen untukmenghasilkan antibody monoclonal. Antibody ini dapat mengenali satu jenisantigen,misalnya antigen yang terdiri dari protein dengan lima rantai samping asam amino.

B.&.'. DA Mi$roarray

DNA microarray adalah teknologi yang digunakan untuk melihat urutan sekuens

asam nukleat yang berada pada lokasi tertentu dan dapat digunakan untukmenganalisa beribu-ribu sampel pada aktu yang bersamaan. Prinsipnya adalah

mengandalkan kemampuan DNA sampel yang telah dilabel dengan +at fluorescent

untuk melakukan rekombinasi dengan probe yang telah ada pada chip microarray

$"tekel 116).

Aplikasi microarray banyak digunakan dalam deteksi kanker, dimana sel kanker

mengalami abnormalitas dalam mengekspresikan gennya. eknologi ini juga

memungkinkan untuk mengetahui tahapan perkembangan sel kanker dengan

melihat le#el ekspresinya terhadap probe spesifik yang telah terdapat pada chip

microarray.

7/26/2019 mustik


Dalam analisa ini digunakan sampel DNA normal dan DNA kanker atau tumor.

Kedua jenis DNA ini kemudian diamplifikasi dan masing-masing diberi pearna

fluorescent yang berbeda satu sama lain. Pada contoh yang ditampilkan, DNA

normal diberi arna hijau, dan DNA tumor memiliki arna merah. "etelah proses

hibridisasi, tiap DNA akan memancarkan cahaya sesuai dengan +at arna yang

dibaa masing-masing. Bila DNA membaa ekspresi normal dan tumor, maka akan

muncul ana lain, seperti kuning. Namun bila tidak ada DNA yang mampu

melakukan hibridisasi dengan probe, pearna tidak terekspresi dan terlihat

berarna hitam. <arna tersebut kemudian dibaca oleh detektor dan diubah menjadi

data grafik sehingga dapat dianalisis secara kuantitatif $2oell = &othorn 11/).

(ambar B.6.4. &ibridisasi DNA Probe Array

B.'. Lingkungan>ekayasa genetika ternyata sangat berpotensi untuk diaplikasikan dalam upaya

penyelamatan keanekaragaman hayati, bahkan dalam bioremidiasi lingkungan yang sudahterlanjur rusak. "ebagai contoh, sejumlah pantai di salah satu negara industri dilaporkantelah tercemari oleh metilmerkuri yang bersifat racun keras baik bagi hean maupunmanusia meskipun dalam konsentrasi yang kecil sekali. Detoksifikasi logam air raksa$merkuri) organik ini dilakukan menggunakan tanaman Arabidopsis thaliana transgenikyang membaa gen bakteri tertentu yang dapat menghasilkan produk untuk

mendetoksifikasi air raksa organik.Pabrik pengolahan air kotor mengandalkan kemampuan mikroba untuk

mendegradasi berbagai senyaa organik menjadi bentuk nontoksik. Akan tetapi,peningkatan jumlah senyaa yang secara potensial berbahaya yang dilepas ke lingkungantidak lagi bisa didegradasi oleh mikroba yang tersedia secara alamiah, hidrokarbon klorinasimerupakan contoh utamanya. Para ahli bioteknologi sedang mencoba merekayasa mikrobauntuk mendegradasi senyaa-senyaa ini. 'ikroba ini dapat digunakan dalam pabrikpengolahan air limbah atau digunakan oleh para manufaktur sebelum senyaa-senyaa itudilepas ke lingkungannya $2hambell et al , 111)

B./. Bidang 0ukum dan -orensik

B./.1 DA Proilling Pada kriminalitas dengan kekerasan, darah atau jaringan lain dengan jumlah kecildapat tertinggal di tempat kejadian perkara atau pada pakaian atau barang-barang lain

7/26/2019 mustik


milik korban atau penyerangnya. ?ika ada perkosaan, air mani dalam jumlah kecil dapatditemukan dari tubuh korban. Pengujian yang digunakan biasanya menggunakan antibodiuntuk menguji protein permukaan sel yang spesifik. Namun pengujian ini membutuhkan jaringan yang agak segar dengan jumlah yang relatif banyak. Pengujian DNA dapatmengidentifikasi pelaku dengan derajat kepastian yang jauh lebih tinggi karena urutanDNA setiap orang itu unik. Analisis >@P $>estriction @ragment engthPolymorphims) dengan "outhern blotting merupakan metode ampuh untuk pendeteksiankemiripan dan perbedaan sampel DNA dan hanya membutuhkan darah atau jaringan laindalam jumlah yang sangat sedikit. 'isalnya dalam kasus pembunuhan metode ini dapatdigunakan untuk membandingkan sampel DNA dari tersangka, korban, dan sedikit darahyang dijumpai di KP. Probe radioaktif menandai pita elektroforesis yang mengandungpenanda >@P tertentu. Biasanya saintis forensik menguji kira-kira lima penanda, dengankata lain hanya beberapa bagian DNA yang diuji.

Akan tetapi, rangkaian penanda dari suatu indi#idu yang demikian sedikitpun sudahdapat memberikan sidik jari DNA atau pola pita spesifik yang berguna untuk forensikkarena probabilitas baha dua orang akan memiliki rangkaian penanda >@P yang tepat

sama adalah kecil. Autoradiografi meniru jenis bukti yang disajikan kepada para juridalam pengadilan percobaan pembunuhan.

(ambar B.5.. DNA Profilling

mustik

Documents