tugas 1 ~ genetika dasar

PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI

1 FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2013



DAFTAR ISI

Cover .............................................................................................................................. 1

Daftar Isi ....................................................................................................................... 2

Kronologi Perkembangan Ilmu Genetika ..................................................................... 3

Aplikasi Ilmu Genetika dalam Bidang Pertanian ......................................................... 5

Ilmu Genetika dalam Bidang Peternakan dan Kesehatan ........................................... 10

Daftar Pustaka ............................................................................................................. 11



KRONOLOGI PERKEMBANGAN ILMU GENETIKA

Sejarah perkembangan genetika itu sendiri dimulai sejak zaman dahulu.

Pengetahuan genetika sudah ada sejak sebelum abad 19 (sebelum mendel). Yaitu pada

peradaban bangsa babylonia (6000 tahun yang lalu) telah menyusun “silsilah kuda

untuk memperbaiki keturunan”. Dan bangsa china, pada beberapa abad sebelum Masehi

sudah mengenal “seleksi benih padi untuk mencari bibit yang unggul. Di Amerika dan

Eropa sudah ribuan tahun yang lalu melakukan seleksi dan penyerbukan silang pada

gandum dan jagung uang asalnya daru rumput liar. Penemuan-penemuan tersebut belum

diuraikan secara ilmiah, sehingga belum dapat dicirikan sifat-difat keturunan tertentu

pada suatu makhluk hidup.

Pada tahun 1859 Charles Darwin menerbitkan The Origin of Species, sebagai

dasar variasi genetik. Kemudian menjelang akhir abad ke-19 ketika seorang biarawan

Austria bernama Gregor Johann Mendel berhasil melakukan analisis yang cermat

dengan interpretasi yang tepat atas hasil-hasil percobaan persilangannya pada tanaman

kacang ercis (Pisum sativum). Mendel berhasil mengamati “suatu sifat keturunan

(karakter) dari suatu generasi ke generasi pada tanaman dan berhasil membuat

perhitungan metematika tentang sifat genetis karakter tersebut. Faktor genetisnya

disebut determinant atau gen. Karya Mendel tentang pola pewarisan sifat tersebut

dipublikasikan pada tahun 1866 di Proceedings of the Brunn Society for Natural

History. Semenjak saat itu hingga lebih kurang pertengahan abad ke-20 berbagai

percobaan persilangan atas dasar prinsip-prinsip Mendel sangat mendominasi penelitian

di bidang genetika, karena Mendel melihat setiap individu dengan keseluruhan sifatnya

yang kompleks, Mendel mengamati pola pewarisan sifat demi sifat sehingga menjadi

lebih mudah untuk diikuti. Deduksinya mengenai pola pewarisan sifat ini kemudian

menjadi landasan utama bagi perkembangan genetika sebagai suatu cabang ilmu

pengetahuan, dan Mendel pun diakui sebagai Bapak Genetika.

Tahun 1878, E. Strassburger memberikan penjelasan mengenai pembuahan

berganda. Sekitar tahun 1900 tiga orang ahli botani secara terpisah, yakni Hugo de

Vries di Belanda, Carl Correns di Jerman, dan Eric von Tschermak-Seysenegg di

Austria, melihat bukti kebenaran prinsip-prinsip Mendel pada penelitian mereka

masing-masing. Tahun 1903, Kromosom diketahui menjadi unit pewarisan genetik.

Seorang pakar biologi Inggris yang bernama William Bateson mengkoinekan istilah



'genetika' pada tahun 1905. Tahun 1908 dan 1909 merupakan peletakan dasar teori

genetika populasi oleh Weinberg (dokter dari Jerman) dan secara terpisah oleh James W.

Hardy (ahli matematika Inggris) yang merupakan awal dari genetika populasi. Pada

tahun 1910, Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen-gen berada pada

kromosom, peneitian ini menggunakan lalat buah (Drosophila melanogaster) dan

merupakan awal dari sitogenetika. Peta genetik pertama dari suatu kromosom dibuat

oleh Alfred Stutevant pada tahun 1931.

Tahun 1918, Ronald Fisher (ahli biostatistika dari Inggris) menerbitkan On the

Correlation Between Relatives On The Supposition of Mendelian Inheritance

(keterkaitan antar kerabat berdasarkan pewarisan Mendel) dan mengakhiri perseteruan

antara teori biometri (Pearson dkk.) dan teori Mendel sekaligus mengawali sintesis

keduanya, hal ini merupakan awal dari genetika kuantitatif. Tahun 1927 dikenal istilah

mutasi yang mengarah pada perubahan fisik pada gen. Tahun 1928, Frederick Griffith

menemukan suatu molekul pembawa sifat yang dapat dipindahkan antar bakteri

(konjugasi). Tahun 1931 diketahuin bahwa pindah silang dapat menyebabkan terjadinya

rekombinasi. Pada tahun 1940 terungkap bahwa senyawa kimia materi genetik adalah

asam deoksiribonukleat (DNA). Tahun 1941 merupakan awal dogma pokok genetika

akibat penelitian dari Edward Lawrie Tatum and George Wells Beadle yang

menunjukkan bahwa gen-gen menyandi protein. Tahun 1944 Oswald Theodore Avery,

Colin McLeod and Maclyn McCarty berhasil mengisolasi DNA sebagai bahan genetik

yang disebut prinsip transformasi. Tahun 1950 Erwin Chargaff menunjukkan adanya

aturan umum yang berlaku untuk empat nukleotida pada asam nukleat, misalnya

adenine cenderung sama banyak dengan timin dan Barbara McClintock menemukan

adanya transposon pada jagung. Tahun 1952 Hershey dan Chase membuktikan kalau

informasi genetik bakteriofag (dan semua organisme lain) adalah DNA. Setahun

kemudian (1953) James D. Watson dan Francis Crick berhasil menjawab teka-teki

struktur DNA berupa double helix berdasarkan gambar-gambar difraksi sinar X dari

DNA Rosalinda Franklin, hal ini merupakan awal dari genetika molecular.

Tahun 1956, Jo Hin Tjio dan Albert Levan memastikan bahwa kromosom

manusia berjumlah 46. Tahun 1958 eksperimen Meselson-Stahl menunjukkan bahwa

DNA digandakan (direplikasi) secara semikonservatif. Tahun 1961 diketahui bahwa

kode genetik tersusun secara triplet. Tahun 1964 Howard Temin menunjukkan dengan

virus RNA bahwa dogma pokok dari tidak selalu berlaku. Tahun 1970 merupakan awal



dari bioteknologi modern akibat ditemukannya enzim restriksi pada bakteri

Haemophilus influenza sehingga memungkinan dilakukannya pemotongan dan

penyambungan DNA. Tahun 1977 dilakukan sekuensing DNA pertama kali oleh Fred

Sanger, Walter Gilbert, dan Allan Maxam yang bekerja secara terpisah. Setelah tahun

1983, perbanyakan (amplifikasi) DNA dapat dilakukan dengan mudah setelah Kary

Banks Mullis menemukan Reaksi Berantai Polymerase (PCR). Tahun 1985, Alec

Jeffreys menemukan teknik sidik jari genetik. Tahun 1989 merupakan moment

bersejarah dimana sekuensing pertama kali dilakukan terhadap gen manusia pengkode

protein CFTR penyebab cystic fibrosis. Tahun 1989 merupakan peletakan landasan

statistika yang kuat bagi analisis lokus sifat kuantitatif (analisis QTL). Tahun 1995

dilakukan sekuensing genom Haemophilus influenzae, yang menjadi sekuensing genom

pertama terhadap organisme yang hidup bebas. Tahun 1996, sekuensing pertama

terhadap eukariota: khamir Saccharomyces cerevisiae. Tahun 1998, hasil sekuensing

pertama terhadap eukariota multiselular Caenorhabditis elegans (sejenis nematode)

diumumkan. Tahun 2001, draf awal urutan genom manusia dirilis bersamaan dengan

mulainya Human Genome Project dan diharapkan selesai pada tahun 2005. Namun

ternyata penyelesaian proyek ini berjalan dua tahun lebih cepat daripada jadwal yang

telah ditentukan sehingga pada tahun 2003, proyek genom manusia (Human Genome

Project) menyelesaikan 99% pekerjaannya pada tanggal (14 April) dengan akurasi

99.99%.

APLIKASI ILMU GENETIKA DALAM BIDANG PERTANIAN

Ilmu genetika mempelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat,

bagaimana sifat keturunan (hereditas) itu diwariskan dari generasi ke generasi, serta

variasi-variasi yang mungkin timbul di dalamnya atau yang menyertainya. Berikut

beberapa contoh aplikasi ilmu genetika dalam bidang pertanian :

1. Membuat tanaman yang resisten terhadap hama

2. Membuat tanaman yang resisten terhadap herbisida

3. Membuat tanaman yang resisten terhadap serangga

4. Mengatur pertumbuhan rumput di lapangan golf

5. Membuat tanaman yang toleran terhadap panas yang ekstreme

6. Membuat tanaman yang toleran terhadap kekeringan



7. Membuat tanaman yang toleran terhadap logam berat dalam tanah

8. Membuat tanaman yang toleran terhadap kadar garam yang tinggi

9. Membuat tanaman yang toleran terhadap radiasi sinar Ultra Violet

10. Membuat tanaman yang toleran terhadap keterbatasan mineral

11. Membuat tanaman yang dapat menghasilkan produksi lebih

12. Membuat obat atau vaksin dari zat-zat yang terkandung dalam tanaman

13. Isolasi Gen Target, misalnya gen Bt (gen tahan terhadap penggerek yang

diisolasi dari bakteri Bacillus thurigenensis) diekstrak kemudian dipotong

dengan enzim restriksi. Gen yang sudah terpotong-potong kemudian diseleksi

bagian gen mana yang menyandikan gen Bt dan diisolasi. Potongan gen Bt

kemudian disisipkan ke dalam DNA sirkular (plasmid) sebagai vektor

menghasilkan molekul DNA rekombinan gen Bt. Vektor yang sudah

mengandung molekul DNA rekombinan gen Bt dimasukkan kembali ke dalam

sel inang yaitu bakteri untuk diperbanyak. Sel inang akan membelah membentuk

progeni baru yang sudah merupakan sel DNA rekombinan gen Bt.

14. Proses transfer gen ke tanaman target, gar sel DNA rekombinan get Bt dapat

terintegrasi pada inti sel tanaman maka diperlukan vektor yang lain lagi untuk

memindahkan gen Bt ke dalam inti sel tanaman. Vektor tersebut adalah bakteri

Agrobacterium tumefaciens. Bakteri ini menyebabkan penyakit tumor pada

tanaman. Penyakit ini akan terjadi bila terdapat luka pada batang tanaman

sehingga memungkinkan bakteri menyerang tanaman tersebut. Luka pada

tanaman mengakibatkan tanaman mengeluarkan senyawa opine yang

merangsang bakteri untuk menyerang tanaman dimana senyawa ini merupakan

sumber carbon dan nitrogen dari bakteri. Akibat masuknya bakteri menyebabkan

terjadinya proliferasi sel yang berlebihan sehingga menimbulkan penyakit tumor

pada tanaman. Kemampuan untuk menyebabkan penyakit ini pada tanaman

ternyata ada hubungannya dengan DNA sirkular (plasmid) Ti (Tumor inducing

plasmid) dalam sel bakteri A. tumefaciens. Sifat yang menyolok pada plasmid Ti

ialah bahwa setelah infeksi oleh A. tumefaciens, sebagian dari molekul DNAnya

berintegrasi dalam DNA kromosom tanaman. Segmen ini dikenal dengan nama

T-DNA (transfer DNA) Metode kerjasama antara tanaman dan A. tumefaciens

ini digunakan oleh ahli rekayasa genetika tanaman untuk memindahkan gen Bt

agar dapat terintegrasi dalam sel tanaman. Oleh karena itu langkah selanjutnya

adalah menyisipkan DNA rekombinan yang sudah membawa gen Bt ke dalam



plasmid Ti dari A. tumefaciens. Setelah itu A. tumefaciens yang membawa gen

Bt diinokulasikan pada tanaman. Proses inokulasi tersebut dilakukan pada

tanaman target yang sedang diregenerasikan dalam kultur jaringan. Hal ini

memudahkan bagi proses transfer gen Bt ke dalam inti jaringan tanaman dimana

tanaman masih dalam proses pembelahan sel yang sangat aktif .

15. Expresi gen pada tanaman transgenik. Gen yang sudah dimasukkan ke dalam

tanaman target dalam hal ini adalah gen Bt yang mengekspresikan tanaman

transgenik tahan terhadap hama penggerek harus dapat diexpresikan. Untuk

mengetahui apakah gen tersebut terekspresi atau tidak digunakan penanda yaitu

selectable and scoreable marker, dimana apabila tanaman target dapat tumbuh

pada media yang mengandung antibiotika atau tanaman target menampakan

warna khusus (warna biru untuk penanda gen gus) maka tanaman target itu

adalah tanaman transgenic sehingga setiap tanaman dapat dibuat menjadi

varietas unggul yang membuat hasil tanaman tersebut meningkat, juga

ketahanan terhadap hama penyakit. Kekhawatiran Dampak Organisme atau

Pangan Produk Transgenik Penerapan bioteknologi seperti manipulasi gen pada

tanaman budidaya telah memberikan manfaat yang tidak terbatas. Secara

alamiah tumbuhan mengalami perubahan secara lambat sesuai dengan

keberhasilan adaptasi sebagai hasil interaksi antara tekanan lingkungan dengan

variabilitas genetika. Campur tangan manusia melalui rekayasa genetik telah

mengakibatkan “revolusi” dalam tatanan gen. Perubahan drastis ini telah

menimbulkan kekhawatiran akan munculnya dampak produk transgenik baik

terhadap lingkungan, kesehatan maupun keselamatan keanekaragaman. Dalam

banyak hal bahaya produk transgenik yang diduga akan muncul terlalu dibesar-

besarkan. Tidak ada teknologi yang tanpa resiko, demikian pula dengan produk

rekayasa genetik. Resiko dari produk transgenik tidak akan lebih besar dari

produk hasil persilangan alamiah. Beberapa resiko pangan transgenik yang

mungkin terjadi antara lain resiko alergi, keracunan dan tahan antibiotik. Pangan

transgenik berpotensi menimbulkan alergi pada konsumen yang memiliki

sensitivitas alergi tinggi. Keadaan itu dipengaruhi sumber gen yang

ditransformasikan. Kasus ini pernah terjadi pada kedelai transgenik dengan

kandungan methionin tinggi, sehingga produknya tidak diedarkan setelah

penelitian menunjukkan adanya unsur alergi. Kekhawatiran keracunan

didasarkan pada sifat racun dari gen Bt terhadap serangga. Kecemasan tersebut



tidak beralasan karena gen Bt hanya aktif bekerja dan bersifat racun bila bertemu

sinyal penerima dalam usus serangga yang sesuai dengan kelas virulensinya.

Gen tersebut tidak stabil dan tidak aktif lagi pada pH di bawah 5 dan suhu 65° C ,

artinya manusia tidak akan keracunan gen Bt terutama untuk bahan yang harus

dimasak terlebih dahulu. Kemungkinan lain adalah resistensi mikroorganisme

dalam tubuh menjadi lebih “kuat”. Kejadian ini peluangnya kecil karena gen

yang ditranfer melalui rekayasa genetik akan terinkorporasi ke dalam genom

tanaman. Kekhawatiran bahaya terhadap keselamatan sumber daya hayati

diduga terjadi melalui beberapa cara seperti 1) terlepasnya organisme transgenik

ke alam bebas, dan 2) tranfer gen asing dari produk transgenik ke tanaman lain

sehingga terbentuk gulma yang dapat merusak ekosistem yang ada sehingga

mengancam keberadaan sumber daya hayati. Perubahan tatanan gen dapat

mengakibatkan perubahan perimbangan ekosistem hayati dengan perubahan

yang tidak dapat diramalkan . Prinsip dasar biologi molekuler menunjukkan 2

sumber utama resiko yang mungkin timbul.

Pertama, perubahan fungsi gen melalui proses rekayasa genetik.

Penyisipan gen berlangsung secara acak sehingga sulit untuk dikontrol dan

diprediksikan apakah gen tersebut akan rusak atau berubah fungsi.

Kedua, transgen dapat berinteraksi dengan komponen seluler.

Kompleksitas kehidupan organisme mengakibatkan kisaran interaksi tersebut

tidak dapat di ramalkan atau dikontrol. Secara teoritis tanaman transgenik

merupakan bagian dari masa depan karena sampai saat ini bukti-bukti ilmiah

menunjukkan tidak ada alasan “kuat” untuk mempercayai adanya resiko

“unik“ yang berkaitan dengan produk transgenik. Produk bioteknologi modern

sama aman atau berbahayanya dengan makanan yang dihasilkan melalui teknik-

teknik tradisional. Bagaimanapun di masa yang akan datang, bioteknologi

modern berpotensi sebagai alat untuk menjawab tantangan dan membuka

kesempatan dalam mengembangkan bidang pertanian terutama untuk

memperoleh bahan makanan yang lebih banyak dengan kualitas yang lebih baik.

Dengan menggunakan rekayasa genetika (digunakan penyinaran dengan

panjang gelombang tertentu pada saat hewan dan tumbuhan masih dalam bentuk

benih) dihasilkan kelapa hibrida, jagung hibrida, sapi bibit unggul, ayam berkaki

pendek namun berdaging tebal, dan sebagainya.sebagai contohnya adalah jagung.

Pada umumnya jagung dibudidayakan untuk digunakan sebagai pangan, pakan,



bahan baku industri farmasi, makanan ringan, susu jagung, minyak jagung, dan

sebagainya. Di negara maju, jagung banyak digunakan untuk pati sebagai bahan

pemanis, sirop, dan produk fermentasi, termasuk alcohol. Di Indonesia jagung

merupakan bahan pangan kedua setelah padi. Selain itu, jagung juga digunakan

sebagai bahan baku industri pakan dan industri lainnya. perbaikan genetik

jagung melalui rekayasa genetik akan menjadi andalan dalam pemecahan

masalah perjagungan di masa mendatang. Seperti diketahui, pemuliaan secara

konvensional mempunyai keterbatasandalam mendapatkan sifat unggul dari

tanaman. Dalam rekayasa genetic jagung, sifat unggul tidak hanya didapatkan

dari tanaman jagung itu sendiri, tetapi juga dari spesies lain sehingga dapat

dihasilkan tanaman transgenik. Jagung Bt merupakan tanaman transgenik yang

mempunyai ketahananterhadap hama. Jagung ini setelah proses transgenic,akan

tahan terhadap hama,sebab gen;gen jagung tersebut telah diteliti dulu sekaligus

hasilnya akan meningkat dari jagung organik. Sekira 20 produk pertanian hasil

modifikasi genetik telah beredar di pasaran Amerika, Kanada, bahkan Asia

Tenggara. Dalam enam tahun ke depan, berbagai perusahaan telah menyiapkan

26 produk lainnya, mulai dari kedelai, jagung, kapas, padi hingga stroberi. Dari

yang tahan hama, herbisida, jamur hingga pematangan yang dapat ditunda.

Pada dasarnya prinsip pemuliaan tanaman, baik yang modern melalui

penyinaran untuk menghasilkan mutasi maupun pemuliaan tradisional sejak

zaman Mendel, adalah sama, yakni pertukaran materi genetik. Baik seleksi

tanaman secara konvensional maupun rekayasa genetika, keduanya

memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat

keturunan (unggul) yang diinginkan. Bedanya, pada zaman Mendel, kode

genetik belum terungkap. Proses pemuliaan dilakukan dengan ”mata tertutup”

sehingga sifat-sifat yang tidak diinginkan kembali bermunculan di samping sifat

yang diharapkan. Cara konvensional tidak mempunyai ketelitian pemindahan

gen. Sedangkan pada new biotechnology pemindahan gen dapat dilakukan lebih

presisi dengan bantuan bakteri, khususnya sekarang dengan dikembangkannya

metode-metode DNA rekombinan.

16. Analisa sifat suatu tanaman berdasarkan analisa sel sehingga manusia dapat

menerapkan cara pembudidayaan yang tepat dan pengolahan hasilnya lebih

lanjut.



17. Analisa mengenai sifat dan karakter serangga yang berhubungan dengan iklim

atau musim sehingga manusia dapat menetapkan waktu bercocok tanam yang

tepat atau metode penanggulangan hama serangga tersebut.

18. Mencari sifat heterosis dengan breeding pada tanaman sehingga mutu dan

jumlah produksi naik.

19. Mengefisiensikan gen-gen dan membuat bibit unggul untuk kepentingan

persilangan-persilangan konvensional.

20. Pembuatan insektida hayati yang berasal dari bakteri Bacillus thuri-ngiensis (Bt)

ILMU GENETIKA DALAM BIDANG PETERNAKAN DAN KESEHATAN

Ilmu genetika dapat digunakan untuk mengetahui kelainan keturunan serta

penjajakan sifat keturunan untuk mengetahui asal-usul suatu hewan atau ternak, juga

dapat untuk mendapat turunan atau strain unggul. Sedangkan dalam bidang kesehatan,

ilmu genetika manusia diperlukan untuk mengetahui kelainan atau penyakit keturunan

serta usaha untuk menanggulanginya dengan cara menelusuri sifat keturunan seseorang

(seperti golongan darah) yang perlu untuk penelitian warisan harta dan kriminalitas

(Indra, 2009).



DAFTAR PUSTAKA

http://18bios1unsoed.wordpress.com/pokok-bahasan/pendahuluan/sejarah-

perkembangan/ diakses tanggal 30 Januari 2013

http://biologyminded.blogspot.com/2010/09/perkembangan-terkini-ilmu-genetika.html

diakses tanggal 30 Januari 2013

http://duniapertanianpeternakan.wordpress.com/2012/03/06/ilmu-genetika/ diakses

tanggal 30 Januari 2013

http://id.wikipedia.org/wiki/Genetika#Kronologi_perkembangan_genetika diakses

tanggal 30 Januari 2013

http://indra-joe.blogspot.com/2009/04/ilmu-genetika.html diakses tanggal 30 Januari

2013

http://saipol-book.blogspot.com/2012/05/rekayasa-genetika.html diakses tanggal 30

Januari 2013

http://zaifbio.wordpress.com/2009/06/12/makalah-genetika-dasar/ diakses tanggal 30

Januari 2013

http://www.slideshare.net/AddieniArsyHanifah/manfaat-bioteknologi-dalam-bidang-

pertanian-peternakan-11852551 diakses tanggal 30 Januari 2013

http://18bios1unsoed.wordpress.com/pokok-bahasan/pendahuluan/sejarah-perkembangan/

http://18bios1unsoed.wordpress.com/pokok-bahasan/pendahuluan/sejarah-perkembangan/

http://biologyminded.blogspot.com/2010/09/perkembangan-terkini-ilmu-genetika.html

http://duniapertanianpeternakan.wordpress.com/2012/03/06/ilmu-genetika/

http://id.wikipedia.org/wiki/Genetika#Kronologi_perkembangan_genetika

http://indra-joe.blogspot.com/2009/04/ilmu-genetika.html

http://saipol-book.blogspot.com/2012/05/rekayasa-genetika.html

http://zaifbio.wordpress.com/2009/06/12/makalah-genetika-dasar/

http://www.slideshare.net/AddieniArsyHanifah/manfaat-bioteknologi-dalam-bidang-pertanian-peternakan-11852551

http://www.slideshare.net/AddieniArsyHanifah/manfaat-bioteknologi-dalam-bidang-pertanian-peternakan-11852551

tugas 1 ~ genetika dasar

Education