Edutafsi.com - Rekayasa genetika adalah teknik manipulasi susunan genetik (DNA) makhluk hidup dengan cara memasukkan gen asing agar organisme tersebut memiliki kemampuan khusus yang tidak dimiliki sebelumnya. Dengan kata lain, rekayasa genetika merupakan teknik untuk menghasilkan molekul DNA yang berisi kombinasi gen-gen baru yang diinginkan atau manipulasi informasi genetika organisme. Rekayasa genetika dimulai dengan penemuan struktur DNA oleh Watson dan Crick yang memberikan harapan bahwa sandi genetika dapat disusun sesuai dengan yang diinginkan. Analisis DNA bersama penggunaan sandi genetika memungkinkan manusia untuk memilih protein apa yang diinginkan.
Penentuan urutan nukleotida dapat diatur atau dirakit dengan cara mengganti atau menambahkan DNA dari luar kepada susunan DNA asli dalam sel. Pada kesempatan ini, bahan belajar sekolah akan membahas hal-hal yang diperlukan dalam rekayasa genetika serta mekanisme atau prosedur rekayasa genetika menggunakan mikroorganisme.
DNA rekombinan adalah DNA yang urutannya telah direkombinasi atau dimodifikasi agar memiliki sifat-sifat atau fungsi yang diinginkan sehingga organisme penerimanya akan mengekspresikan sifat dan fungsi yang kita inginkan.
Teknologi rekayasa genetika didorong oleh pembuatan DNA rekombinan oleh Paul Berg PADA TAHUN 1971 dan semakin terpacu dengan penemuan enzim endonuklease restriksi oleh Smith dan Wilcox pada tahun 1970.
Salah satu penelitian yang memberikan kontribusi sangat penting bagi perkembangan rekayasa genetika adalah penelitian tentang pemindahan DNA bakteri dari satu sel ke sel lain melalui DNA kecil yang disebut plasmid. Plasmid bertindak sebagai vektor atau kendaraan pemindah.
Dalam kegiatan rekayasa genetika diperlukan tiga hal penting, yaitu:
1. Enzim endonuklease restriksi
2. Enzim ligase
3. Vektor
Enzim endonuklease adalah enzim yang berfungsi sebagai pemotong DNA, enzim ligase digunakan sebagai penyambung potongan DNA, dan vektor merupakan pembawa gen asing ke sel target. Vektor dapat berupa plasmid, bakteri, atau agrobacterium.
Proses pencangkokan atau penggabungan gen asing ke DNA target dapat dilakukan dengan dua teknik, yaitu:
1. Teknologi plasmid
2. Teknologi hibridoma
#1 Teknik Plasmid
Plasmid adalah gen yang melingkar yang terdapat dalam sel bakteri dan tidak terikat pada kromosom. Molekul plasmid biasa diturunkan secara stabil tanpa dikaitkan dengan kromosom. Teknik plasmid adalah teknik pemindahan gen-gen baru ke organisme target agar menghasilkan sifat yang diinginkan.
Teknik plasmid memungkinkan para ahli untuk mengembangkan tanaman transgenik yang tahan terhadap hama dan penyakit, adaftif terhadap kekeringan dan kondisi tanah yang kurang subur. Contoh produk lain yang menggunakan teknik plasmid adalah pembuatan hormon insulin manusia pada hewan.
#2 Teknologi Hibridoma
Teknologi hibridoma adalah teknik peleburan antara dua sel yang berbeda karakter atau transplantasi nukleus dengan cara memasukkan semua gen dari nukleus ke dalam setiap sel yang akan menghasilkan embrio.
Melalui teknologi hibridoma akan dilakukan penggabungan dua sel dari organisme yang sama atau dari sel organimse yang berbeda sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hibrid atau hibridoma yang sifatnya merupakan kombinasi dari kedua sel tersebut.
Produk utama yang dihasilkan dari teknologi hibridoma adalah:
1. Antibodi monoklonal
2. Hormon
Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel kolan yang hanya mengenal satu jenis antigen. Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit dan membunuh bibit penyakit secara lebih efektif.
Berikut beberapa fungsi antibobi monoklonal:
1. Mendeteksi kandungan HCG untuk tes kehamilan
2. Mengikat dan menonaktifkan racun
3. Mencegah penolakan transplantasi jaringan
4. Mendiagnosis penyakit dan untuk terapi
5. Membunuh bibit penyakit.
#1 Isolasi Gen
Isolasi gen atau pemurnian DNA dilakukan dengan cara menghancurkan semua sel yang mengandung gen yang ditargetkan. Selanjutnya dilakukan pemisahan dengan sentrifuge berkecepatan tinggi dan tambahan bahan kimia agar diperoleh DNA murni.
#2 Pemecahan DNA
Pada tahap ini, molekul DNA yang besar akan dipecah menggunakan gelombang ultrasonik sehingga diperoleh fragmen random. Selanjutnya, dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi, fragmen DNA dipotong untuk memperoleh urutan fragmen DNA yang diinginkan.
#3 Transfer DNA
Gen target yang sudah diisolasi dan dipotong dimasukkan ke dalam vektor (plasmid, bakteriofag, atau agrobacterium) yang akan membawa gen target ke sel sasaran. Penggabungan gen target dengan DNA vektor dapat dilakukan dengan menggunakan enzim penggabungan yang disebut enzim ligase.
#4 Memasukkan DNA rekombinan
Vektor yang membawa DNA rekombinan kemudian dimasukkan ke dalam sel inang. Di dalam sel inang, vektor akan bertambah dan menggabungkan gen yang dibawanya dengan genom sel tujuan. Memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel inang dapat dilakukan dengan cara transformasi, transfeksi, atau micro injection.
#5 Seleksi DNA yang baru
Selanjutnya dilakukan identifikasi dan seleksi DNA yang baru diperoleh dari ciri klon rekombinan. Seleksi DNA baru hasil rekombinan dapat dilakukan dengan cara genetik, hibridisasi asam nukleat, atau immunokimia.
Penentuan urutan nukleotida dapat diatur atau dirakit dengan cara mengganti atau menambahkan DNA dari luar kepada susunan DNA asli dalam sel. Pada kesempatan ini, bahan belajar sekolah akan membahas hal-hal yang diperlukan dalam rekayasa genetika serta mekanisme atau prosedur rekayasa genetika menggunakan mikroorganisme.
Teknik Rekayasa Genetika
Dilihat berdasarkan mekanismenya, rekayasa genetika dapat diartikan sebagai teknik pembuatan DNA rekombinan dengan cara memotong, memindahkan, dan menyisipkan atau menyambung suatu gen yang diinginkan ke lingkugan genetik baru.DNA rekombinan adalah DNA yang urutannya telah direkombinasi atau dimodifikasi agar memiliki sifat-sifat atau fungsi yang diinginkan sehingga organisme penerimanya akan mengekspresikan sifat dan fungsi yang kita inginkan.
Teknologi rekayasa genetika didorong oleh pembuatan DNA rekombinan oleh Paul Berg PADA TAHUN 1971 dan semakin terpacu dengan penemuan enzim endonuklease restriksi oleh Smith dan Wilcox pada tahun 1970.
Salah satu penelitian yang memberikan kontribusi sangat penting bagi perkembangan rekayasa genetika adalah penelitian tentang pemindahan DNA bakteri dari satu sel ke sel lain melalui DNA kecil yang disebut plasmid. Plasmid bertindak sebagai vektor atau kendaraan pemindah.
Dalam kegiatan rekayasa genetika diperlukan tiga hal penting, yaitu:
1. Enzim endonuklease restriksi
2. Enzim ligase
3. Vektor
Enzim endonuklease adalah enzim yang berfungsi sebagai pemotong DNA, enzim ligase digunakan sebagai penyambung potongan DNA, dan vektor merupakan pembawa gen asing ke sel target. Vektor dapat berupa plasmid, bakteri, atau agrobacterium.
Proses pencangkokan atau penggabungan gen asing ke DNA target dapat dilakukan dengan dua teknik, yaitu:
1. Teknologi plasmid
2. Teknologi hibridoma
#1 Teknik Plasmid
Plasmid adalah gen yang melingkar yang terdapat dalam sel bakteri dan tidak terikat pada kromosom. Molekul plasmid biasa diturunkan secara stabil tanpa dikaitkan dengan kromosom. Teknik plasmid adalah teknik pemindahan gen-gen baru ke organisme target agar menghasilkan sifat yang diinginkan.
Teknik plasmid memungkinkan para ahli untuk mengembangkan tanaman transgenik yang tahan terhadap hama dan penyakit, adaftif terhadap kekeringan dan kondisi tanah yang kurang subur. Contoh produk lain yang menggunakan teknik plasmid adalah pembuatan hormon insulin manusia pada hewan.
#2 Teknologi Hibridoma
Teknologi hibridoma adalah teknik peleburan antara dua sel yang berbeda karakter atau transplantasi nukleus dengan cara memasukkan semua gen dari nukleus ke dalam setiap sel yang akan menghasilkan embrio.
Melalui teknologi hibridoma akan dilakukan penggabungan dua sel dari organisme yang sama atau dari sel organimse yang berbeda sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hibrid atau hibridoma yang sifatnya merupakan kombinasi dari kedua sel tersebut.
Produk utama yang dihasilkan dari teknologi hibridoma adalah:
1. Antibodi monoklonal
2. Hormon
Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel kolan yang hanya mengenal satu jenis antigen. Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit dan membunuh bibit penyakit secara lebih efektif.
Berikut beberapa fungsi antibobi monoklonal:
1. Mendeteksi kandungan HCG untuk tes kehamilan
2. Mengikat dan menonaktifkan racun
3. Mencegah penolakan transplantasi jaringan
4. Mendiagnosis penyakit dan untuk terapi
5. Membunuh bibit penyakit.
Mekanisme Rekayasa Genetika
Prosedur atau mekanisme rekayasa genetika menggunakan mirkoorganisme dapat dilakukan melalui beberapa tahap yaitu isolasi gen, pemecahan DNA, pemindahan DNA, memasukkan DNA rekombinan, dan Identifikasi DNA yang baru.#1 Isolasi Gen
Isolasi gen atau pemurnian DNA dilakukan dengan cara menghancurkan semua sel yang mengandung gen yang ditargetkan. Selanjutnya dilakukan pemisahan dengan sentrifuge berkecepatan tinggi dan tambahan bahan kimia agar diperoleh DNA murni.
#2 Pemecahan DNA
Pada tahap ini, molekul DNA yang besar akan dipecah menggunakan gelombang ultrasonik sehingga diperoleh fragmen random. Selanjutnya, dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi, fragmen DNA dipotong untuk memperoleh urutan fragmen DNA yang diinginkan.
#3 Transfer DNA
Gen target yang sudah diisolasi dan dipotong dimasukkan ke dalam vektor (plasmid, bakteriofag, atau agrobacterium) yang akan membawa gen target ke sel sasaran. Penggabungan gen target dengan DNA vektor dapat dilakukan dengan menggunakan enzim penggabungan yang disebut enzim ligase.
#4 Memasukkan DNA rekombinan
Vektor yang membawa DNA rekombinan kemudian dimasukkan ke dalam sel inang. Di dalam sel inang, vektor akan bertambah dan menggabungkan gen yang dibawanya dengan genom sel tujuan. Memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel inang dapat dilakukan dengan cara transformasi, transfeksi, atau micro injection.
#5 Seleksi DNA yang baru
Selanjutnya dilakukan identifikasi dan seleksi DNA yang baru diperoleh dari ciri klon rekombinan. Seleksi DNA baru hasil rekombinan dapat dilakukan dengan cara genetik, hibridisasi asam nukleat, atau immunokimia.
Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.