Nama : Widya Arnilan Npm : 184110371 Mata Kuliah : Bioteknologi Pertanian Kelas : Agroteknologi Kls G Smt 4 Dosen Pengampu : Dr. Faturrahman, SP, M.,Sc Soal 1. Jelaskan tujuan, manfaat dan metode (Cara) ; a. DNA rekombinan b. Kloning Gen Jawab a. DNA rekombinan Tujuan DNA rekombinan : Tujuan secara umum yaitu menyambungkan gen yang ada di dalam DNA sehingga diperoleh organisme baru. Berikut contohnya: 1. Bidang kesehatan : produksi insulin manusia secara masal, pembuatan vaksin virus hepatitis B, produksi hormone tumbuh manusia (GH), terapi gen untuk penyakit 2. Bidang pertanian : pembuatan bakteri ice (bakteri tahan beku), mikrobia pendegradasi imbah, tanaman tahan hama, peningkatan nutrisi pangan 3. Bidang pengembangan ilmu pengetahuan : membantu upaya memahami terjadinya kelainan pada manusia, perwujudan proyek genom manusia dan organisme yang lain. Teknologi yang dikenal sebagai teknologi DNA rekombinan, atau dengan istilah yang lebih populer rekayasa genetika, ini melibatkan upaya perbanyakan gen tertentu di dalam suatu sel yang bukan sel alaminya sehingga sering pula dikatakan sebagai kloning gen. Banyak definisi telah diberikan untuk mendeskripsikan pengertian teknologi DNA rekombinan. Salah satu di antaranya, yang mungkin paling representatif, menyebutkan bahwa teknologi DNA rekombinan adalah pembentukan kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel 1 inang. Rekayasa genetika dapat memberikan hasil yang sangat menguntungkan. Sebagai contoh pasien yang menderita diabetes tidak mampu membentuk hormon insulin untuk mengatur kadar gula dalam darah. Oleh karena itu, pasien membutuhkan suntikan insulin sebagai tambahan. Dengan teknik rekayasa genetika, para peneliti berhasil memaksa mikroorganisme (bakteri) untuk membentuk insulin yang mirip dengan insulin manusia. Manfaat DNA rekombinan : Teknologi rekombinan DNA banyak diaplikasikan dalam kehidupan seharihari baik dalam bidang kesehatan, pertanian, kelautan, hukum dan ilmu pengetahuan. Berikut adalah contoh manfaat teknologi rekombinan DNA pada bebrapa bidang kehidupan : 1. Bidang Kesehatan/kedokteran a. Insulin manusia telah diproduksi secara massal menggunakan bakteri E.coli dan telah diperdagangkan untuk mengobati penyakit diabetis. b. Gen-gen bagi beberapa protein yang dibutuhkan dalam bidang kedokteran yang dibutuhkan dalam bidang kedokteran yaitu pembuatan insulin manusia oleh bakteri Eschrechia coli untuk pengobatan penyakit diabetes. c. Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksi virus hepatitis. Telah diproduksi secara komersial menggunakan S.cereviciae dalam skala industry d. Hormon tumbuh manusia (GH) diproduksi menggunakan E.coli dan digunakan untuk mengobati kelainan pertumbuhan (misal: cebol). e. Therapi gen untuk penyakit dilakukan dengan menggantikan gen yang mengalami kerusakan dengan gen yang normal, digunakan untuk mengobati penyakit- penyakit keturunan (genetic disorders) dan penyakit lain yang disebabkan oleh kerusakan gen (misal: kanker) 2. Bidang industri Penelitian rekayasa genetika di bidang industry sedang meningkat dengan cepat. Berbagai usaha yang telah giat dilakukan misalnya : a. Menciptakan bakteri yang dapat melarutkan logam-logam langsung dari dalam bumi b. Menciptakan bakteri yang dapat menghasilkan bahan kimia 3. Bidang Peternakan 2 a. Telah diperoleh vaksin-vaksin untuk melawan penyakit mencret ganas yang dapat mematikan anak-anak babi b. Sudah dipasarkan vaksin yang efektif terhadap penyakit kuku dan mulut, yaitu penyakit ganas dan sangat menular pada sapi, domba, kambing, rusa dan babi 4. Bidang Pertanian a. 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. b. Teknik rekayasa genetika mengusahakan tanaman – tanaman (terutama yang mempunyai arti ekonomi) yang tidak begitu peka terhadap penyakit yang disebabkan oleh bakteri, jamur dan cacing. c. Bakteri Ice- (ice minus): bakteri yang telah direkayasa sehingga tidak membeku pada suhu rendah. Digunakan (disemprotkan) pada tanaman agar tanaman tidak membeku di musim dingin. 5. Bidang Kelautan : penggunaan hormon pertumbuhan untuk meningkatkan ukuran ikan. 6. Bidang Hukum a. Pelaku kejahatan dapat diidentifikasi dengan menggunakan analisis Sidik Jari DNA misalnya: kasus perkosaan b. Untuk menentukan keturunan dan keluarga berdasarkan DNA fingerprint. Metode (cara) DNA rekombinan : Metode yang digunakan dalam rekombinasi DNA, diantaranya adalah sebagai berikut: 1. Metode Transformasi DNA Merupakan salah satu metode untuk memasukkan DNA ke dalam sel bakteri. Metode transformasi ini pertama kali dikembangkan untuk memindahkan sifat-sifat genetika yang membawa kenyataan bahwa DNA adalah bahan genetika. Meskipun transformasi telah dieksploitasi untuk mempelajari pautan gen pada berbagai organisme, metode ini sekarang secara 3 luas dipakai untuk mentransfer plasmid-plasmid kecil dari satu galur bakteri ke galur lainnya. Prinsip dari transformasi adalah dengan ekstraksi DNA dari sel donor, kemudian dicampur dengan sel resipien yang telah dibuat rentan terhadap masuknya molekul DNA melalui pori atau saluran dalam dinding dan membran sel. Bila molekul DNA yang masuk berupa plasmid, maka replikasi plasmid dapat dimungkinkan dengan genom inang yang baru selama transformasi. Butuh 3 elemen kunci dari metode transformasi: a. Inang yang bersifat stabil b. Membutuhkan vector untuk mereplkasikan sendiri c. Membutuhkan seleksi dari sel inang yang bias di inersikan dengan gen yang bisa disisipkan 2. Metode Transduksi DNA Merupakan suatu proses tranfeksi gen dengan menyisipkan fage (turunan dari bakterio fag lamda yang terdapat didalam virus) atau hamper sama dengan proses transformasi. 3. Metode Konjugasi DNA Merupakan suatu metode untuk menyatukan gen asing kedalam DNA inang atau Bacterial Artificial Cromosom (BAC). Dasar dari plasmid konjugasi adalah: a. Merupakan bagian yang kecil dari episomal bacterial DNA yang memberikan suatu bakteri untuk mampu mengawali proses penyatuan dengan bakteri target. b. Batas klloning-nya = 75 – 300 kb. b. Kloning Gen Tujuan Kloning Gen : Kloning Gen bertujuan untuk menyalin gen yang bersifat identik yang direplikasikan dari satu gen ke gen yang lain. 1. Menentukan urutan basa nukleotida penyusun gen tersebut 2. Menganalisis atau mengidentifikasi urutan basa nukleotida pengendali gen tersebut 4 3. Mempelajari fungsi RNA / protein/enzim yang disandi gen tersebut 4. Mengidentifikasi mutasi yang terjadi pada kecacatan gen yang mengakibatkan penyakit bawaan 5. Merekayasa organisme untuk tujuan tertentu, misalnya memproduksi insulin, ketahanan terhadap hama, dll. Manfaat Kloning Gen : 1. Kloning manusia itu akan dapat memberikan manfaat bagi pasangan yang tidak subur supaya bisa mendapatkan anak. 2. Organ manusia bisa dikloning dengan secara selektif untuk dimanfaakan ialah sebagai organ pengganti bagi pemilik sel organ itu sendiri yang mampu untuk meminimalisir risiko penolakan. 3. Sel-sel yang dikloning serta juga diregenerasi tersebut mengantikan jaringan tubuh yang rusak contohnya pada urat syaraf dan juga jaringan otot. 4. Teknologi kloning ini memungkinkan para ilmuwan medis untuk bisa menghidupkan maupun mematikan sel-sel. Manfaatnya itu mampu untuk mengatasi kanker serta juga menghambat proses penuaan. 5. Teknologi kloning ini memberikan manfaat pengujian dan juga penyembuhan bagi penyakit-penyakit keturunan. Manfaatnya dapat menemukan obat kanker, menghentikan serangan jantung, serta membuat tulang, lemak, jaringan penyambung, atau juga tulang rawan yang cocok dengan tubuh pasien untuk tujuan bedah penyembuhan dan juga bedah kecantikan. Metode (cara) Kloning Gen : 1. Penentuan sekuen atau fragmen DNA melalui sekuensing bertujuan untuk memastikan fragmen DNA yang diisolasi adalah gen target sesuai dengan kehendak kita. 2. Suatu fragmen DNA yang mengandung gen target yang akan diklon, selanjutnya diinsersikan/dimasukkan ke dalam molekul DNA sirkular yang disebut vektor (plasmid, phage atau cosmid) untuk menghasilkan chimoera atau molekul DNA rekombinan. Vektor bertindak sebagai wahana atau wadah, yang membawa gen masuk ke dalam sel inang atau tuan rumah (host). 5 3. DNA rekombinan yang dihasilkan kemudian ditransformasi ke dalam sel inang (biasanya sel bakteri, misalnya strain E. coli walaupun sel walaupun selsel jenis sel jenis lain dapat di gunakan) untuk diproduksi lebih banyak. 4. Di dalam sel inang, vektor melakukan replikasi (2) menghasilkan banyak turunan identik, baik vektornya sendiri maupun gen yang dibawanya (gen target). 5. Ketika sel inang membelah, salinan molekul DNA rekombinan (yang mengandung gen target) diwariskan pada progeni dan terjadi replikasi vektor selanjutnya. 6. Setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka dihasilkan koloni atau klon sel inang yang identik. 7. Setiap sel dalam klon mengandung satu salinan atau lebih molekul DNA rekombinan; sehingga dapat dikatakan bahwa gen yang dibawa oleh molekul DNA rekombinan telah diklon. 8. Gen-Gen target yang ada di dalam sel inang jika Gen target yang ada di dalam sel inang jika diekspresikan akan mengahsilkan produk gen yang kita inginkan 6
