MAKALAH LENGKAP REKAYASA GENETIKA SMA KELAS 12 : Coba-coba Biologi

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa dengan segala rahmat ,patunjuk ,dan karunianya. Akhirnya Makalah dengan judul REKAYASA GENETIKA ini dapat terselesikan dengan baik dan lancar.

Makalah ini dibuat agar pembaca dapat mengetahui bagaimana cara melakukan rekayasa genetika dan apa saja manfaat maupun kerugian dari rekayasa genetika. Dalam pembuatan Makalah ini Penulis tak lupa berterima kasih kepada :

1. Bapak Supriyono S.Pd,M.Pd selaku Kepala SMA 1 BAE KUDUS.

2. Bapak Agus Pujo S.Pd selaku guru pengampu mata pelajaran Biologi.

3. Ibu Sri Rejeki S.Pd selaku wali kelas XII MIPA 3.

4. Kedua orang tua kami yang telah membantu kami.

5. Dan terakhir teman-teman kami yang telah memberi informasi.

Penulis menyadari bahwa makalah ini jauh dari kata sempurna seperti pepatah “ Tiada Ganding Yang Tak Retak ”, oleh karena itu apabila ada kata yang kurang berkenan dan kurang sopan menurut pembaca, kami selaku penulis mohon ma’af sebesar-besarnya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Amin……………

Kudus, 19 Januari 2017

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANG

Kemajuan dalam pengetahuan kita mengenai sifat molekuler gen dan aksi gen tidak saja menarik perhatian masyarakat ilmiah tetapi juga yang bukan ilmuan. Termasuk dalam pengetahuan bagaimana sel itu berfungsi, adalah potensi untuk mengubah atau mengendalikan fungsi-fungsi ini. Hingga sekarang, penelitian biologi terbatas terutama pada pengamatan pengamatan fenomena alami. Sekarang kita menghadapi prospek mampu mengendalikan dan mengarahkan sistem-sistem hidup. Ini merupakan ilmu yang sebelumnya belum pernah dijumpai, kecuali mungkin dalam ilmu khayalan, dan sebagai akibatnya,terjadi perdebatan terhadap kontrol yang bagaimana di inginkan.

Perkembangan bioteknologi secara drastis terjadi sejak ditemukannya struktur helik ganda DNA dan teknologi DNA rekombinan di awal tahun 1950-an. Penemuan struktur double heliks DNA oleh Watson dan Cricks (1953) telah membuka jalan lahirnya bioteknologi modern dalam bidang rekayasa genetika yang merupakan prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) gen (diawali dari penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR, transformasi genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah.

Secara konvensional, pemuliaan tanaman dan rekayasa genetika sebenarnya telah dilakukan oleh para petani melalui proses penyilangan dan perbaikan tanaman sejak zaman dahulu. Misalnya melalui tahap penyilangan dan seleksi tanaman dengan tujuan tanaman tersebut menjadi lebih besar, kuat, dan lebih tahan terhadap penyakit. Prinsip rekayasa genetika sama dengan pemuliaan tanaman, yaitu memperbaiki sifat-sifat tanaman dengan menambahkan sifat-sifat ketahanan terhadap cekaman mahluk hidup pengganggu maupun cekaman lingkungan yang kurang menguntungkan serta memperbaiki kualitas nutrisi makanan. Rekayasa genetika adalah kelanjutan dari pemuliaan secara tradisional. Dalam arti paling luas, rekayasa genetika merupakan penerapan genetika untuk kepentingan manusia akan tetapi masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik genetika molekuler untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu. Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari virus, bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.

Ada dua pendekatan utama yang banyak membantu terhadap pengembangan rekayasa genetika ini. Yang pertama adalah isolasi enzim-enzim seluler dan meneliti sifat-sifat yang dapat mempengaruhi struktur dan fungsi gen.

ADN, akhirnya hanya bertindak sebagai acuan bagi transkripsi atau replikasi. Semua reaksi biologis tergantung pada enzim-enzim, yang merupakan produk aktivitas gen dan mengkatalisa reaksi-reaksi dan dengan demikian mengontrol metabolisma. Sebab itu, para ahli biologi dan biokimia berpaling pada isolasi dan identifikasi ratusan enzim guna menciptakan kembali kejadian-kejadian metabolis pada kondisi eksperimen, yaitu pada suatu percobaan.

2. RUMUSAN MASALAH

1) Apa yang dimaksud dengan rekayasa genetika?

2) Bagaimana sejarah dari rekayasa genetika?

3) Apa saja manfaat dari rekayasa genetika?

4) Apa saja perangkat teknologi DNA rekombinan?

5) Bagaimana penerapan rekayasa genetika dalam kehidupan manusia?

6) Apa saja dampak dari penerapan rekayasa genetika?

3. TUJUAN PEMBUATAN MAKALAH

1) Dapat mengetahui pengertian dari genetika.

2) Dapat mengetahui manfaat genetika.

3) Dapat mengetahui contoh-contoh rekayasa genetika.

4) Dapat mengetahui prinsip dan teknik dasar kloning DNA.

5) Dapat mengetahui tentang enzim restriksi.

6) Dapat mengetahui tentang kloning vektor.

4. MANFAAT

1) Agar kita mengetahui pengawasan terhadap penerapan keilmuan manusia

2) Agar tidak menyimpang dari norma-norma atau etika yang ada dan moral agama yang memberikan keluasan untuk menetapkan sesuatu berdasarkan undang-undang dan pandangan agama

3) Mengetahui cara pembuatan Sistematika Makalah

4) Menambah Ilmu pengetahuan kepada penulis dan pembaca

5. SISTEMATIKA PENULISAN

A. REKAYASA GENETIKA

a. Pengertian Rekayasa Genetika

b. Sejarah Rekayasa Genetika

c. Manfaat Rekayasa Genetika

d. Prinsip dan Teknik Dasar Kloning DNA

e. Tahapan – Tahapan Dalam Rekayasa Genetika

f. Perangkat Teknologi DNA Rekombinan

g. Penerapan Rekayasa Genetika Dalam Kehidupan Manusia

h. Dampak Dari Penerapan Rekayasa Genetika

BAB II

PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika atau rekombinan DNA adalah kumpulan teknik-teknik eksperimental memungkinkan peneliti untuk mengisolasi, mengidentifikasi, dan melipatgandakan suatu fragmen dari materi genetika (DNA) dalam bentuk murninya.Pemanfaatan teknik genetika di dalam bidang pertanian diharapkan dapat memberihkan sumbangan,baik dalam membantu memahami mekanisme-mekanisme dasar proses metabolisme tanaman maupun dari segi aplikasi praktis seperti pengembangan tanaman-tanaman pertanian dengan sifat unggul .Yang disebut terakhir bisa berupa pengklonan dan pemindahan gen-gen penyandi sifat-sifat ekonomis penting pada tanaman,maupun pemanfaatan klon-klon DNA sebagai masker (penanda) di dalam membantu meningkatkan efisiensi seleksi dalam program pemulihan tanaman.

Keunggulan rekayasa genetika adalah mampu memindahkan materi genetika dari sumber yang sangat beragam dengan ketepatan tinggi dan terkontrol dalam waktu yang lebih singkat. Melalui proses rekayasa genetika ini, telah berhasil dikembangkan berbagai organisme maupun produk yang menguntungkan bagi kehidupan manusia.

Teknologi khusus yang digunakan dalam rekayasa genetika meliputi teknologi DNA Rekombinan yaitu 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 inang.

B. SEJARAH REKAYASA GENETIKA

Sejarah perkembangan genetika sebagai ilmu pengetahuan dimulai 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). Sebenarnya, Mendel bukanlah orang pertama yang melakukan percobaan-percobaan persilangan (Anonim. 2008). Akan tetapi, berbeda dengan para pendahulunya yang 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.

Karya Mendel tentang pola pewarisan sifat tersebut dipublikasikan pada tahun 1866 di Proceedings of the Brunn Society for Natural History. Namun, selama lebih dari 30 tahun tidak pernah ada peneliti lain yang memperhatikannya. Baru pada 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. Semenjak saat itu hingga lebih kurang pertengahan abad ke-20 berbagai percobaan persilangan atas dasar prinsip-prinsip Mendel sangat mendominasi penelitian di bidang genetika. Hal ini menandai berlangsungnya suatu era yang dinamakan genetika klasik.

Selanjutnya, pada awal abad ke-20 ketika biokimia mulai berkembang sebagai cabang ilmu pengetahuan baru, para ahli genetika tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang hakekat materi genetik, khususnya mengenai sifat biokimianya. Pada tahun 1920-an, dan kemudian tahun 1940-an, terungkap bahwa senyawa kimia materi genetik adalah asam deoksiribonukleat (DNA). Dengan ditemukannya model struktur molekul DNA pada tahun 1953 oleh J.D. Watson dan F.H.C. Crick dimulailah era genetika yang baru, yaitu genetika molekuler.

Perkembangan penelitian genetika molekuler terjadi demikian pesatnya. Jika ilmu pengetahuan pada umumnya mengalami perkembangan dua kali lipat dalam satu dasawarsa, maka waktu yang dibutuhkan untuk itu (doubling time) pada genetika molekuler hanyalah dua tahun. Bahkan, perkembangan yang lebih revolusioner dapat disaksikan semenjak tahun 1970-an, yaitu pada saat dikenalnya teknologi manipulasi molekul DNA atau teknologi DNA rekombinan atau dengan istilah yang lebih populer disebut sebagai rekayasa genetika.

Salah satu penelitian yang memberikan kontribusi terbesar bagi rekayasa genetika adalah penelitian terhadap transfer (pemindahan) DNA bakteri dari suatu sel ke sel yang lain melalui lingkaran DNA kecil yang disebut plasmid. Bakteri eukariota uniseluler ternyata sering melakukan pertukaran materi genetik ini untuk memelihara memelihara ciri-cirinya. Dalam rekayasa genetika inilah, plasmid berfungsi sebagai kendaraan pemindah atau vektor.

Agar materi genetik yang dipindahkan sesuai dengan keinginan kita, maka kita harus memotong materi genetik tersebut. Secara alami, sel memiliki enzim-enzim pemotong yang sering disebut dengan enzim restriksi. Enzim ini dapat mengenali dan memotong tempat-tempat tertentu di sepanjang molekul DNA. Untuk menyambung kembali potongan-potongan DNA ini digunakan enzim ligase. Sampai sekarang ini telah ditemukan lebih dari 200 enzim restriksi. Hal ini tentu saja mempermudah pekerjaan para ahli rekayasa genetika untuk memotong dan menyambung kembali DNA.

Genetika pada saat ini telah berkembang pesat. Sejak sruktur DNA diketahui dan kode genetika dipecahkan, serta proses transkripsi dan tranlasi dapat dijabarkan dalam kurun waktu antara tahun 1952-1953, telah terbuka pintu untuk perkembangan penting di bidang genetika. Penemuan di atas diikuti periode antiklimaks ketika beberapa ahli biologi molekuler antara tahun 1971-1973 berhasil melakukan rekayasa genetika, separti pemotongan gen (DNA) yang terkontrol dan rekombinasi DNA yang inti prosesnya adalah kloning atau pengklonaan DNA. Dengan rekayasa genetika dapat disatukan bahan genetik dari satu organisme dengan organisme lain dan dapat dihasilkan makhluk hidup baru.

C. MANFAAT REKAYASA GENETIKA

1. Untuk mengurangi biaya dan meningkatkan penyediaan sejumlah besar bahan yang sekarang di gunakan di dalam pengobatan, pertanian dan industri.

2. Untuk menggembangkan tanaman – tanaman pertanian yang bersifat unggul namun secara praktis.

3. Untuk menukar gen dari satu organisme kepada organisme lainnya ,menginduksi sel untuk membuat bahan-bahan yang sebelumnya tidak pernah dibuat.

D. PRINSIP DAN TEKNIK DASAR KLONING DNA

Dasar dari pengembangan teknologi DNA Rekombinan adalah ditemukannya mekanisme seksual pada bakteri yang telah dibuktikan pada tahun 1946. Konsekuensi dari mekanisme seksual adalah:

1. Menyebabkan terbentuknya kombinasi gen-gen yang berasal dari dua sel yang berbeda.

2. Terjadi pertukaran DNA atau gen dari satu sel ke sel yang lain. Mekanisme seksual ini tidak bersifat reproduktif atau tidak menghasilkan keturunan.

Asam nukleat yang merupakan sumber informasi genetika didalam setiap sel,adalah molekul yang bisa dimanipulasi .Ada dua macam asam nucleat yaitu asam ribonucleat : Asam ribonucleat ( RNA ) dan asam deoksiribonucleat (DNA).

Asam nukleat adalah molekul besar berupa utas rantai yang panjang.Rantai asam nukleat disusun ole(fragmen) DNA organisme komponen-komponen yang terdiri dari :

Ø Gula pentosa berkarbon 5 ( yaitu gula ribosa pada RNA,dan gula Deoksiribosa pada DNA)

Ø Gugus fosfat (PO₄^-2)

Ø Basa

Transfer DNA atau perpindahan DNA ke dalam bakteri dapat melalui tiga cara, yaitu konjugasi, transformasi, dan transduksi. DNA yang masuk ke dalam sel bakteri selanjutnya dapat berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk kromosom rekombinan.

a. Konjugasi merupakan perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resepien) melalui kontak fisik antara kedua sel. Sel donor memasukkan sebagian DNA-nya ke dalam sel resepien. Transfer DNA ini melalui pili seks yang dimiliki oleh sel donor. Sel resepien tidak memiliki pili seks. DNA dari sel resepien berpindah ke sel resipien secara replikatif sehingga setelah proses ini selesai, sel jantan tidak kehilangan DNA. Ke dua sel tidak mengalami peningkatan jumlah sel dan tidak dihasilkan sel anak. Oleh karena itu, proses konjugasi disebut juga sebagai proses atau mekanisme seksual yang tidak reproduktif.

b. Transformasi merupakan pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya. DNA yang berada di sekitar bakteri (DNA asing) dapat berupa potongan DNA atau fragmen DNA yang berasal dari sel bakteri yang lain atau organisme yang lain. Masuknya DNA dari lingkungan ke dalam sel bakteri ini dapat terjadi secara alami. Pada tahun 1928 ditemukan strain bakteri yang tidak virulen dapat berubah sifatnya menjadi virulen disebabkan adanya strain yang tidak virulen dicampur dengan sel-sel bakteri strain virulen yang telah dimatikan. Tahun 1944 ditemukan bahwa perubahan sifat atau transformasi dari bakteri yang tidak virulen menjadi virulen disebabkan oleh adanya DNA dari sel bakteri strain virulen yang masuk ke dalam bakteri strain yang tidak virulen.

c. Transduksi adalah cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan bakteriofage. Beberapa jenis virus berkembang biak di dalam sel bakteri. Virus-virus yang inangnya adalah bakteri sering disebut bakteriofag atau fage. Ketika virus menginfeksi bakteri, fage memasukkan DNA-nya ke dalam sel bakteri. DNA tersebut kemudian akan bereplikasi di dalam sel bakteri atau berintegrasi dengan kromosom baketri. DNA fage yang dikemas ketika membentuk partikel fage baru akan membawa sebagian DNA bakteri yang menjadi inangnya. Selanjutnya jika fage tersebut menginfeksi bakteri yang lain, maka fage akan memasukkan DNAnya yang sebagian mengandung DNA sel inang sebelumnya. Jadi, secara alami fage memindahkan DNA dari satu sle bakteri ke bakteri yang lain.

i. Unsur-unsur yang esensial diperlukan dalam kloning DNA adalah:

1. Enzim retraksi (enzim pemotong DNA)

2. Kloning vektor (pembawa)

3. Enzim ligase yang berfungsi menyambung rantai DNA

ii. Adapun proses-proses dasar dalam kloning DNA meliputi :

1. Pemotongan DNA (DNA organisme yang diteliti dan DNA vektor)

2. Penyambungan potongan-potongan (fragmen) DNA organisme dengan DNA vektor menggunakan enzim ligase

3. Transformasi rekombinan DNA (vektor + DNA sisipan) ke dalam sel bakteri Eschericia coli.

4. Seleksi (screening) untuk mendapatkan klon DNA yang diinginkan.

E. TAHAPAN – TAHAPAN DALAM REKAYASA GENETIKA

1. Membuat Kompeten Sel

Dalam rekayasa genetika atau bioteknologi proses transformasi gen pada bakteri, khususnya pada Escherichia coli, membuat kompeten sel merupakan salah satu langkah yang penting. Tujuan proses kompeten sel adalah untuk mengkondisikan sel bakteri sehingga dapat menyerap DNA yang berbentuk sirkuler dalam proses kompeten sel.

Pada proses kompeten sel membran sel bakteri akan membentuk suatu pori-pori yang dapat dimasuki oleh DNA sirkuler. Bakteri yang diperlakukan dengan kalsium klorida (CaCl2) mampu menyerap DNA bacteriophage . Kemampuan bakteri yang telah kompeten untuk menyerap DNA adalah sangat singkat yaitu sekitar 1-2 hari, kecuali diperlakukan dengan penyimpanan yang benar.

2. Transformasi Sel Kompeten

Transformasi merupakan proses untuk memasukkan DNA plasmid hasil konstruksi yang telah mengandung gen target ke dalam sel target. Proses transformasi ke sel bakteri pada umumnya menggunakan metode heat shock, tetapi dapat juga menggunakan metode listrik secara elektroporasi. Penggunaan metode heat shock juga lebih murah dibandingkan dengan metode elektroporasi.

Dalam proses transformasi gen ke sel bakteri, macam vektor plasmid yang digunakan harus diketahui karakternya dengan jelas, terutama sistem ekspresi dan macam gen ketahanan terhadap antibiotik yang digunakan. Pada umumnya, sistem ekspresi yang digunakan adalah sistem operon yang dapat diinduksi oleh senyawa tertentu. Kebanyakan operon yang digunakan adalah lactose operon yang dapat diinduksi oleh senyawa IPTG ( iso-propyl–thio-galaktosidase). Lac-operon digunakan untuk mengekspresikan gen yang mengkode enzim beta galaktosidase. Enzim ini akan mengkonversi senyawa 5-bromo-4-cloro-3indolil-beta-D-galaktosidase (X-gal) yang tidak berwarna menjadi derivat indigo yang berwarna biru. Apabila gen Lac Z disisipi oleh sekuen DNA tertentu, maka gen Lac Z-nya terputus sehingga enzim beta galaktosidase tidak terbentuk. Akibat tidak terbentuknya enzim beta galaktosidase, maka substrat X-gal tidak dikoversikan menjadi derivat indigo sehingga koloni tetap berwarna putih. Dengan demikian, koloni yang berwarna putih adalah koloni yang berhasil ditransformasi, .sedangkan koloni barwarna biru merupakan bakteri yang tidak tertransformasi. Seleksi dengan metode ini disebut dengan blue white colony selection. Blue white colony selection merupakan salah satu cara dalam menseleksi bakteri yang telah berhasil ditransformasi.

3. Seleksi Bakteri Transforman

Untuk mengetahui bakteri mana yang telah berhasil ditransformasi plasmid hasil konstruksi yang memiliki gen untuk mengekspresikan sifat resistensi terhadap antibiotik tertentu, bakteri tersebut kemudian dikulturkan dalam medium yang mengandung antibiotik tersebut. Bakteri yang tidak berhasil ditransformasikan dengan plasmid hasil konstruksi tersebut akan mati karena tidak memiliki plasmid sehingga tidak resisten terhadap antibiotik. Bakteria yang dapat tumbuh akan dipisahkan antara satu dengan lain dan dibiarkan tumbuh membentuk koloni. Perlu diingatkan bahwa proses ini melibat beribu-ribu plasmid dan DNA sasaran yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar. Plasmid umumnya dalam bentuk larutan cair.

Tidak semua plasmid dapat dikonstruksi dengan enzim restriksi. Walau dapat dikonstruksi, tidak semua plasmid dapat disisipkan dengan DNA target. Ada plasmid yang dapat dikonstruksi dan dapat menyatu kembali tanpa bergabung dengan DNA target. Walaupun ada plasmid yang dapat dilakukan penyisipan, tidak semua berhasil ditransfomasi ke dalam sel bakteri traget. Dengan ini perlu dilakukan seleksi untuk memilih hanya sel perumah yang hanya mengandung DNA rekombinan (rDNA). Saringan yang pertama dilakukan dengan menggunakan penanda saringan terhadap antibiotik. Andaikan plasmid yang dipilih mempuyai resitensi terhadap antibiotik ampicilin (amp^R) dan lac Z sebagai tapak pemotongan enzim EcoRI yang digunakan untuk mensintesiskan -galaktosidase jika melakukan lac operon. Sekiranya sel perumah gagal ditransformasikan vektor plasmid, maka sel perumah tersebut tidak mempunyai plasmid untuk daya tahan terhadap antibiotik dan sel perumah tersebut musnah. Dengan itu kita dapat memilih sel perumah yang mana ada vektor plasmid atau tidak. Masalah selanjutnya adalah adakah sel perumah tersebut mengandung plasmid yang telah telah dipotong oleh enzim pembatasan atau tidak. Pemecahannya adalah dengan dilakukan dengan mengkultur bakteria tersebut dalam medium X-gal (mengandung laktosa). X-gal akan berubah warna menjadi biru sekiranya menyatu dengan -galaktosidase. Lac Z dipotong oleh enzim restriksi untuk tujuan penyisipan DNA sumber, dengan itu bakteria lac Z menjadi rusak dan tidak berupaya mensintesis galaktosidase dan akan menghasilkan koloni berwarna putih di dalam medium X-gal. Masalah ketiga adakah plasmid yang telah dikonstruksi oleh enzim restriksi tersebut akan disisipkan oleh DNA sumber atau plasmid tersebut timbul kembali tanpa bergabung dengan DNA sumber. Proses seterusnya ialah identifikasi gen melalui ‘genetic probe’. Genetic probe adalah segmen RNA atau segmen rantai tunggal DNA yang menjadi pelengkap kepada gen yang diperlukan dan telah ditandai dengan bahan radioaktif.

Koloni sel perumah yang mengandung plasmid dipindahkan kepada membran nilon. Membran nilon akan diberi dengan ‘genetic probe’ yang akan berpasangan dengan bes-bes pada rDNA yang telah terbuka. Kemudian akan dibilas sekiranya bes yang tidak berikatan akan disingkirkan dan bes yang berikatan akan tetap berada dalam membran. ‘Genetic probe’ kemudian difoto dengan film x-ray. Dengan itu kita dapat memilih sel perumah yang mengandung DNA rekombinan.

4. Pemotongan DNA dengan Enzim Endonuklease dan Elektroforesis

Enzim restriksi (endonuklease) adalah enzim yang berasal dari bakteri yang berasal dari bakteri yang mampu memotong DNA double strain. Istilah enzim restriksi berasal dari kenyataan bahwa enzim ini merupakan produk dari satu straind bakteri yang membatasi pertumbuhan berikutnya dari bakteri lain tertentu pada medium yang sama Dalam sel bakteri, enzim ini berfungsi sebagai perlindungan diri dengan cara memotong DNA asing pada sisi pemotongan tertentu. Endonuklease dapat mengenal urutan (sekuen) nukleutida pendek, antara 4-8 nukleutida, yang sering dikenal sebagai restriction site atau sisi pemotongan atau situs pemotongan yang spesifik dan berbeda-beda.. Telah diketahui kira-kira 200 enzim restriksi dan masing-masing enzim restriksi memotong DNA rantai ganda pada urutan spesifik dari 4 atau 6 basa. EcoRl merupakan salah satu enzim restriksi yang memotong DNA rantai ganda dimana urutan basa-basanya adalah guanin, adenin ,adenin, timin, timin, dan sitosin .

G A A T T C

C T T A A G

Karena EcoRl memotong setiap DNA hanya pada urutan yang benar, maka DNA yang berasal dari sumber–sumber yang jelas berbeda dapat dipotong dan disambung bersama berdasarkan adanya ekor-ekor rantai tunggal yang komplementer yang disebut ujung staggered. Pemotongan yang sempurna dari DNA total dengan enzim ini akan memotong DNA tadi apabila terdapat urutan GAATTC dan apabila setiap plasmid mempunyai DNA identik, maka DNA total akan selalu dipotong oleh EcoRl menjadi fragmen-fragman yang sangat banyak yang tepat sama.

5. Elektroforesis dengan Agarose Gel

Elektroforesis dengan agarose gel digunakan untuk memisahkan fragmen DNA berdasarkan berat molekulnya. Fragmen (potongan) DNA berukuran lebih kecil akan bergerak dari kutub (-) ke kutub (+) akan lebih cepat dibandingkan dengan DNA yang berukuran besar. Untuk mengetahui besar suatu fragmen DNA ditentukan marker DNA yang telah diketahui ukurannya.

F. PERANGKAT TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN

Adapun perangkat yang digunakan dalam teknik DNA rekombinan diantaranya enzim restriksi untuk memotong DNA, enzim ligase untuk menyambung DNA, vektor untuk menyambung dan mengklonkan gen di dalam sel hidup dimana vektor yang sering digunakan diantarnya plasmid dan bakteriofag, pustaka genom untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan, serta enzim transkripsi balik untuk membuat DNA berdasarkan RNA (cDNA).

Enzim Restriksi

Enzim restriksi merupakan enzim yang memotong molekul DNA. Karena enzim ini memotong di bagian dalam molekul DNA, maka enzim ini juga dinamakan endonuklease restriksi. Enzim ini memotong (menghidrolisis) DNA pada rangka gula-fosfat tepatnya pada ikatan fosfodiester. Enzim restriksi akan mengenali dan memotong DNA hanya pada urutan nukleotida tertentu, biasanya sepanjang 4 hingga 6 pasang basa.

B. Enzim restriksi memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:

1. Enzim restriksi mengenali urutan nukleotida spesifik.

2. Enzim restriksi memotong ikatan fosfodiester diantara basa spesifik, satu di setiap helai DNA.

3. Hasil dari masing-masing reaksi tersebut yakni dua buah fragmen DNA untai ganda.

4. Enzim restriksi tidak membeda-bedakan antara DNA yang berasal dari organisme yang berbeda.

5. Sebagian besar enzim restriksi akan memotong DNA yang mengandung urutan pengenalan mereka, tidak mempermasalahkan sumber DNA tersebut.

6. Enzim restriksi merupakan bagian alami dari sistem pertahanan bakteri.

Enzim retriksi disebut juga endonuklease. Enzim-enzim ini memotong rantai ganda DNA pada tempat-tempat tertentu. Cara kerja enzim restriksi adalah dengan mengenal sekuens (urutan basa) tertentu pada DNA, kemudian baru melakukan pemotongan.

Ada tiga golongan enzim restriksi yang telah diketahui, yaitu enzim restriksi golongan I, golongan II, dan golongan III. Enzim restriksi golongan I bekerja dengan mengenal sekuens tertentu pada DNA, tetapi melakukan pemotongan di luar (di sekitar) sekuens pengenal tersebut. Enzim restriksi yang berguna pada prosedur kloning DNA adalah enzim restriksi dari golongan II karena golongan ini memotong DNA pada posisi yang tertentu di dalam sekuens pengenal tadi.Enzim restriksi golongan tiga memiliki cara kerja yang mirip dengan golongan I, dimana pemotongan yang tidak spesifik dilakukan di sekitar sekuens pengenalnya.

Nama dari suatu enzim restriksi biasanya diambil dari nama bakteri asal enzim tersebut diisolasi.Bakteria umumnya mensintesis satu atau lebih endonuklease yang dapat memotong DNA.Endonuklease atau enzim restriksi ini berfungsi terutama mengahalangi adanya DNA-DNA asing yang masuk ke dalam sel bakteri tersebut. DNA dari sel yang mensintesis enzim restriksi itu sendiri terlindungi dari aksi enzim restriksinya karena sel tersebut juga mensintesis enzim modifikasi yang merubah struktur dari sekuens pengenal enzim restriksi tadi.

C. Enzim DNA Ligase

DNA ligase merupakan enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara ujung 5’-fosfat dan 3’-hidroksil pada DNA saat terjadinya replikasi DNA, rekombinasi dan kerusakan. Sacara biologis, DNA ligase diperlukan untuk menggabungkan fragmen okazaki saat proses replikasi, menyambung potongan-potongan DNA yang baru disintesis serta berperan dalam proses reparasi DNA. DNA ligase merupakan enzim yang sangat berguna baik di dalam sel maupun di luar sel. Untuk penggunaan di luar sel , penggabungan dengan enzim restriksi telah membuat terobosan baru di bidang teknologi DNA rekombinan. Enzim restriksi diibaratkan sebagai gunting yang memungkinkan untuk memotong DNA di tempat yang spesifik. Kemudian DNA ligase berperan sebagai lem yang menyambung DNA yang telah terpotong sehingga menjadi DNA yang fungsional.

D. Vektor

Sebagai salah satu cara untuk memanipulasi DNA di luar sel, para ilmuwan dalam bioteknologi harus bisa membuat suatu tempat yang keadaannya stabil dan cocok dengan tempat DNA yang dimanipulasi. Vektor disini bisa diartikan sebagai alat yang membawa DNA ke dalam sel induk barunya. Agar suatu metode dalam rekayasa genetika berhasil maka di dalam vektor DNA hasil rekombinan hanya membawa DNA rekombinan yang digabungkan dengan DNA vektor melalui enzim ligase. Namun di dalam vektor, DNA rekombinan tidak termutasi lagi membentuk DNA dengan sifat baru. Adapun contoh dari vektor yang terdapat di alam adalah plasmid dan virus atau bacteriophage.

1. Plasmid

Plasmid adalah molekul DNA yang terpisah dan dapat bereplikasi secara independen dari DNA kromosom. Di dalam satu sel bakteri, dapat ditemukan lebih dari satu plasmid dengan ukuran yang sangat bervariasi namun semua plasmid tidak mengkodekan fungsi yang penting untuk pertumbuhan sel tersebut. Umumnya, plasmid mengkodekan gen-gen yang diperlukan agar dapat bertahan pada keadaan yang kurang menguntungkan sehingga bila lingkungan kembali normal, DNA plasmid dapat dibuang. Istilah ini pertama kali diperkenalkan oleh ahli biologi molekuler Amerika Yosua Lederberg pada tahun 1952.

Pada awalnya penamaan plasmid didasarkan pada sifat fenotipe yang dikodekan oleh DNA plasmid tersebut. Contohnya plasmid ColE1 yang berasal dari E. coli dapat menyandikan bakteriocin colicin. Banyaknya laboratorium ataupun institusi yang membuat plasmid kloning membuat sistem penamaan tersebut berubah. Untuk standardisasi penulisan plasmid, digunakan huruf "p" yang diikuti oleh inisial huruf kapital dan angka. Huruf kapital diambil dari nama institusi atau laboratorium tempat plasmid tersebut berasal ataupun dari nama penemu plasmid tersebut. Sedangkan angka yang ada merupakan kode antara dua laboratorium tempat plasmid tersebut dibuat. Contohnya: pBR322, "p" menyatakan plasmid, BR merupakan laboratorium tempat plasmid tersebut pertama kali dikonstruksi (BR dari Bolivar dan Rodriguez, perancang plasmid tersebut), sedangkan 322 menyatakan di laboratorium mana plasmid ini dibuat, banyak pBR lainnya seperti pBR325, pBR327, dll.

Plasmid berfungsi sebagai alat penting dalam laboratorium genetika dan bioteknologi, di mana mereka umumnya digunakan untuk memperbanyak (membuat banyak salinan) atau mengekspresikan gen tertentu. Plasmid banyak tersedia secara komersial untuk penggunaan tersebut. Gen dapat direplikasi dimasukkan ke salinan gen yang mengandung plasmid yang membuat sel-sel resisten terhadap antibiotik tertentu dan situs kloning ganda (MCS, atau polylinker), yang merupakan daerah pendek yang mengandung situs restriksi beberapa yang umum digunakan memungkinkan penyisipan DNA mudah fragmen di lokasi tersebut. Selanjutnya, dimasukkan ke dalam plasmid bakteri dengan proses yang disebut transformasi. Kemudian, bakteri yang terkena antibiotik tertentu. Hanya bakteri yang mengambil salinan plasmid bertahan hidup, karena plasmid membuat mereka bertahan. Secara khusus, gen melindungi diekspresikan (digunakan untuk membuat protein) dan protein diekspresikan memecah antibiotik. Dengan cara ini, antibiotik bertindak sebagai filter untuk bakteri yang dimodifikasi. Kemudian bakteri tersebut dapat tumbuh dalam jumlah besar, dipanen, dan segaris (sering menggunakan metode lisis alkali) untuk mengisolasi plasmid.

2. Bacteriophage

Salah satu vektor yang banyak digunakan dalam teknologi DNA rekombinan adalah bacteriophage atau faga yaitu virus yang menginfeksi bakteri. Seperti halnya virus, fage harus menginfeksi bakteri yang menjadi inangnya. Setelah jumlahnya mencukupi, fage akan melisis sel inang dan dapat menghasilkan banyak fage untuk setiap sel bakteri yang mengalami lisis. Oleh karena itu jumlah fage menjadi sangat besar bila yang mengalami lisis adalah kumpulan bakteri (koloni). Oleh karena itu vektor yang berupa bacteriophage sangat menguntungkan jika DNA yang disisipkan ingin diperbanyak dalam jumlah besar. Kontruksi pustaka genom juga banyak menggunakan fage sebagai vektornya. Selain kemampuan membawa DNA sisipan lebih besar dari plasmid, penyimpanan fage relatif lebih mudah dibandingkan dengan bakteri. Penggunaan fage sebagai vektor juga menguntungkan dalam proses penapisan untuk mengisolasi suatu gen atau DNA, karena rasio copy DNA atau gen target terhadap genom total fage jauh lebih tinggi daripada rasio copy DNA terhadap genom total bakteri bilamana menggunakan plasmid sebagai vektornua. Selain itu proses purifikasi, denaturasi dan fiksasi DNA di membrane pada saat persiapan hibridisasi dalam rangka penapisan DNA target, lebih mudah pada fage yang menginfeksi bakteri sehingga membentuk plak (plaque) daripada koloni bakteri yang mengandung plasmid.

E. Enzim Transkriptase Balik

Enzim transkriptase-balik adalah enzim yang secara alami digunakan oleh Retrovirus untuk membuat copy DNA berdasarkan RNA-nya. Enzim transkriptase balik ditemukan oleh Howard Temin dan David Baltimore secara terpisah pada tahun 1970 tidak lama setelah penemuan enzim restriksi. Enzim transkriptase balik ini kemudian digunakan untuk mengkonstruksi copy DNA yang disebut cDNA (complementary DNA) dengan menggunakan mRNA sebagai cetakannya. Tujuan mengkonversi mRNA menjadi cDNA adalah karena DNA sifatnya lebih stabil dari pada RNA. Setelah dikonversi, untai cDNA tersebut dapat digunakan untuk PCR, sebagai probe untuk analisis ekspresi dan untuk perbanyakan/ cloning sekuen mRNA. Jika seorang peneliti ingin mengekspresikan suatu protein spesifik dalam sel yang tidak lazim memproduksi protein tersebut, satu cara sederhana adalah dengan mentransfer cDNA yang mengkode protein tersebut ke sel resipien.

Saat ini, enzim transkriptase balik sudah diproduksi secara komersial. Ketersediaan enzim transkriptase-balik ini telah memberikan kemudahan bagi para peneliti untuk mempelajari gen yang bertanggung-jawab terhadap sifat-sifat tertentu.

F. Pustaka Genom

Pustaka genom merupakan sekumpulan sekuens (urutan) DNA dari suatu organisme yang masing-masing telah diklon ke dalam vektor tertentu untuk memudahkan pemurnian, penyimpanan, dan analisisnya. Pada dasarnya terdapat dua macam perpustakaan gen yang dapat dikonstruksi, bergantung kepada sumber DNA digunakan. Jika DNA yang digunakan adalah DNA genomik/kromosom, maka perpustakaan yang dihasilkan disebut perpustakaan genom. Sementara itu, jika DNA yang digunakan merupakan hasil transkripsi balik suatu populasi mRNA seperti yang umum dijumpai pada eukariot, maka perpustakaan yang diperoleh dinamakan perpustakaan cDNA.

G. PENERAPAN REKAYASA GENETIKA DALAM KEHIDUPAN MANUSIA

Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika telah melahirkan revolusi baru dalam berbagai bidang kehidupan manusia, yang dikenal sebagai revolusi gen. Penerapan rekayasa genetika dalam kehidupan manusia menghasilkan berbagai produk yang dapat meningkatkan kesejahteraan umat manusia sesuai dengan kebutuhannya. Produk teknologi tersebut berupa organisme transgenik atau organisme hasil modifikasi genetik (OHMG), yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Genetically Modified Organism (GMO). Namun, sering kali pula aplikasi teknologi DNA rekombinan bukan berupa pemanfaatan langsung organisme transgeniknya, melainkan produk yang dihasilkan oleh organisme transgenik.

Dewasa ini cukup banyak organisme transgenik atau pun produknya yang dikenal oleh kalangan masyarakat luas. Beberapa di antaranya bahkan telah digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari. Berikut ini akan dikemukakan beberapa contoh pemanfaatan organisme transgenik dan produk yang dihasilkannya dalam berbagai bidang kehidupan manusia.

1. Bidang pertanian dan perternakan

Pada dasarnya rekayasa genetika di bidang pertanian bertujuan untuk menciptakan ketahanan pangan suatu negara dengan cara meningkatkan produksi, kualitas, dan upaya penanganan pascapanen serta prosesing hasil pertanian. Peningkatkan produksi pangan melalui revolusi gen ini ternyata memperlihatkan hasil yang jauh melampaui produksi pangan yang dicapai dalam era revolusi hijau. Di samping itu, kualitas gizi serta daya simpan produk pertanian juga dapat ditingkatkan sehingga secara ekonomi memberikan keuntungan yang cukup nyata. Adapun dampak positif yang sebenarnya diharapkan akan menyertai penemuan produk pangan hasil rekayasa genetika adalah terciptanya keanekaragaman hayati yang lebih tinggi.

Di bidang peternakan hampir seluruh faktor produksi telah tersentuh oleh teknologi DNA rekombinan, misalnya penurunan morbiditas penyakit ternak serta perbaikan kualitas pakan dan bibit. Vaksin-vaksin untuk penyakit mulut dan kuku pada sapi, rabies pada anjing, blue tongue pada domba, white-diarrhea pada babi, dan fish-fibrosis pada ikan telah diproduksi menggunakan teknologi DNA rekombinan.

Di samping itu, juga telah dihasilkan hormon pertumbuhan untuk sapi (recombinant bovine somatotropine atau rBST), babi (recombinant porcine somatotropine atau rPST), dan ayam (chicken growth hormone). Penemuan ternak transgenik yang paling menggegerkan dunia adalah ketika keberhasilan kloning domba Dolly diumumkan pada tanggal 23 Februari 1997.

2. Bidang Perkebunan, Kehutanan, dan Florikultur

Perkebunan kelapa sawit transgenik dengan minyak sawit yang kadar karotennya lebih tinggi saat ini mulai dirintis pengembangannya. Begitu pula, telah dikembangkan perkebunan karet transgenik dengan kadar protein lateks yang lebih tinggi dan perkebunan kapas transgenik yang mampu menghasilkan serat kapas berwarna yang lebih kuat dan juga ketahanan tanaman terhadap hama, dengan mengintroduksi gen Bt yang berhubungan dengan ketahanan serangga hama hasil isolasi bakteri tanah Bacillus thuringiensis yang dapat memproduksi protein kristal yang bekerja seperti insektisida (insecticidal crystal protein) yang dapat mematikan serangga hama (Macintosh et al., 1990). Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri gram positif yang berbentuk batang, aerobik dan membentuk spora. Banyak strain dari bakteri ini yang menghasilkan protein yang beracun bagi serangga. Sejak diketahui potensi dari protein kristal atau cry Bt sebagai agen pengendali serangga, semakin banyak dikembangkan isolasi Bt yang mengandung berbagai jenis protein kristal. Dan sampai saat ini telah diidentifikasi protein kristal yang beracun terhadap larva dari berbagai ordo serangga yang menjadi hama pada tanaman pangan dan hortikultura. Kebanyakan dari protein kristal tersebut lebih ramah lingkungan karena mempunyai target yang spesifik yaitu mematikan serangga dan mudah terurai sehingga tidak menumpuk dan mencemari lingkungan.

Di bidang kehutanan telah dikembangkan tanaman jati transgenik, yang memiliki struktur kayu lebih baik. Selain itu Fasilitas Uji Terbatas Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) menghasilkan tanaman sengon (Albazia falcataria) transgenik pertama di dunia pada tahun 2010 lalu. Kayu sengon bernilai ekonomis yang digunakan untuk tiang bangunan rumah, papan peti kemas, perabotan rumah tangga, pagar, hingga pulp dan kertas. Akar tunggangnya yang kuat, sehingga baik ditanam di tepi kawasan yang mudah terkena erosi dan menjadi salah satu kebijakan pemerintah (Sengonisasi) di sekitar daerah aliran sungai (DAS). Tanaman sengon transgenik yang mengandung gen xyloglucanase terbukti tumbuh lebih cepat dan mengandung selulosa lebih tinggi daripada tanaman kontrol. Tanaman ini berpotensi tumbuh lebih cepat saat dipindah ke lapangan.

Florikultur merupakan ilmu yang mempelajari bagaimana cara budidaya bunga. Florikultur merupakan praktek budidaya Hortikultura dan tumbuhan atau tanaman untuk kebun, bunga segar untuk industri potong-Bunga dan dalam pot untuk digunakan dalam ruangan. Hortikultura melibatkan ilmu bunga dan budidaya tanaman dan di Floristry dengan menggunakan teknik biokimia, fisiologi, pemuliaan tanaman serta berbagai produksi hasil tanaman, Florikultur selalu mencari hal-hal baru bagaimana cara menghasilkan tanaman dengan kualitas yang lebih baik dan meningkatkan kemampuan mereka untuk melawan dampak lingkungan. Di bidang florikultur antara lain telah diperoleh tanaman anggrek transgenik dengan masa kesegaran bunga yang lama serta lebih tahan terhadap serangan hama. Demikian pula, telah dapat dihasilkan beberapa jenis tanaman bunga transgenik lainnya dengan warna bunga yang diinginkan dan masa kesegaran bunga yang lebih panjang.

3. Bidang Farmasi dan Industri

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

Teknik rekayasa genetika memungkinkan diperolehnya berbagai produk industri farmasi penting seperti insulin, interferon, dan beberapa hormon pertumbuhan dengan cara yang lebih efisien. Hal ini karena gen yang bertanggung jawab atas sintesis produk-produk tersebut diklon ke dalam sel inang bakteri tertentu yang sangat cepat pertumbuhannya dan hanya memerlukan cara kultivasi biasa. Dengan mentransfer gen untuk produk protein yang dikehendaki ke dalam bakteri, ragi, dan jenis sel lainnya yang mudah tumbuh di dalam kultur seseorang dapat memproduksi protein dalam jumlah besar, yang secara alami hanya terdapat dalam jumlah sangat sedikit.

Ø Pembuatan insulin melalui proses rekayasa genetika

Insulin adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kalenjar pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh, dapat berupa obat buatan manusia atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen. Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe I). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

Pada industri pengolahan pangan, misalnya pada pembuatan keju, enzim renet yang digunakan juga merupakan produk organisme transgenik. Hampir 40% keju keras (hard cheese) yang diproduksi di Amerika Serikat menggunakan enzim yang berasal dari organisme transgenik. Demikian pula, bahan-bahan food additive seperti penambah cita rasa makanan, pengawet makanan, pewarna pangan, pengental pangan, dan sebagainya saat ini banyak menggunakan produk organisme transgenik.

4. Bidang Lingkungan

Rekayasa genetika ternyata sangat berpotensi untuk diaplikasikan dalam upaya penyelamatan keanekaragaman hayati, bahkan dalam bioremidiasi lingkungan yang sudah terlanjur rusak. Dewasa ini berbagai strain bakteri yang dapat digunakan untuk membersihkan lingkungan dari bermacam-macam faktor pencemaran telah ditemukan dan diproduksi dalam skala industri. Sebagai contoh, sejumlah pantai di salah satu negara industri dilaporkan telah tercemari oleh metilmerkuri yang bersifat racun keras baik bagi hewan maupun manusia meskipun dalam konsentrasi yang kecil sekali. Detoksifikasi logam air raksa (merkuri) organik ini dilakukan menggunakan tanaman Arabidopsis thaliana transgenik yang membawa gen bakteri tertentu yang dapat menghasilkan produk untuk mendetoksifikasi air raksa organik.

Keragaman metabolisme mikroba juga digunakan dalam menangani limbah dari sumber-sumber lain. Pabrik pengolahan air kotor mengandalkan kemampuan mikroba untuk mendegradasi berbagai senyawa organik menjadi bentuk nontoksik. Akan tetapi, peningkatan jumlah senyawa yang secara potensial berbahaya yang dilepas ke lingkungan tidak lagi bisa didegradasi oleh mikroba yang tersedia secara alamiah, hidrokarbon klorinasi merupakan contoh utamanya. Para ahli bioteknologi sedang mencoba merekayasa mikroba untuk mendegradasi senyawa-senyawa ini. Mikroba ini dapat digunakan dalam pabrik pengolahan air limbah atau digunakan oleh para manufaktur sebelum senyawa-senyawa itu dilepas ke lingkungannya.

5. Bidang Hukum dan Forensik

Pada kriminalitas dengan kekerasan, darah atau jaringan lain dengan jumlah kecil dapat tertinggal di tempat kejadian perkara atau pada pakaian atau barang-barang lain milik korban atau penyerangnya. Jika ada perkosaan, air mani dalam jumlah kecil dapat ditemukan dari tubuh korban. Pengujian yang digunakan biasanya menggunakan antibodi untuk menguji protein permukaan sel yang spesifik. Namun pengujian ini membutuhkan jaringan yang agak segar dengan jumlah yang relatif banyak. Pengujian DNA dapat mengidentifikasi pelaku dengan derajat kepastian yang jauh lebih tinggi karena urutan DNA setiap orang itu unik. Analisis RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphims) dengan Southern blotting merupakan metode ampuh untuk pendeteksian kemiripan dan perbedaan sampel DNA dan hanya membutuhkan darah atau jaringan lain dalam jumlah yang sangat sedikit. Misalnya dalam kasus pembunuhan metode ini dapat digunakan untuk membandingkan sampel DNA dari tersangka, korban, dan sedikit darah yang dijumpai di TKP. Probe radioaktif menandai pita elektroforesis yang mengandung penanda RFLP tertentu. Biasanya saintis forensik menguji kira-kira lima penanda, dengan kata lain hanya beberapa bagian DNA yang diuji. Akan tetapi, rangkaian penanda dari suatu individu yang demikian sedikitpun sudah dapat memberikan sidik jari DNA atau pola pita spesifik yang berguna untuk forensik karena probabilitas bahwa dua orang akan memiliki rangkaian penanda RFLP yang tepat sama adalah kecil. Autoradiografi meniru jenis bukti yang disajikan kepada para juri dalam pengadilan percobaan pembunuhan.

Seperti yang diungkapkan oleh analisis RFLP, DNA dari noda darah pada pakaian terdakwa sama persis dengan sidik jari DNA korban tetapi berbeda dari sidik jari terdakwa. Ini membuktikan bahwa darah dari pakaian terdakwa berasal dari korban bukan dari terdakwa sendiri.

H. DAMPAK DARI PENERAPAN REKAYASA GENETIKA

Meskipun terlihat begitu besar memberikan manfaat dalam berbagai bidang kehidupan manusia yang tentunya memberikan dampak positif bagi kesejahteraan umat manusia, produk teknologi DNA rekombinan (organisme transgenik beserta produk yang dihasilkannya) telah memicu sejumlah perdebatan yang menarik sekaligus kontroversial apabila ditinjau dari berbagai sudut pandang. Adapun kontroversi pemanfaatan produk rekayasa genetika antara lain dapat dilihat dari aspek sosial, ekonomi, kesehatan, dan lingkungan.

iii. Aspek Sosial

1. Aspek agama

Penggunaan gen yang berasal dari babi untuk memproduksi bahan makanan dengan sendirinya akan menimbulkan kekhawatiran di kalangan pemeluk agama Islam. Demikian pula, penggunaan gen dari hewan dalam rangka meningkatkan produksi bahan makanan akan menimbulkan kekhawatiran bagi kaum vegetarian, yang mempunyai keyakinan tidak boleh mengonsumsi produk hewani. Sementara itu, kloning manusia, baik parsial (hanya organ-organ tertentu) maupun seutuhnya, apabila telah berhasil menjadi kenyataan akan mengundang kontroversi, baik dari segi agama maupun nilai-nilai moral kemanusiaan universal. Demikian juga, xenotransplantasi (transplantasi organ hewan ke tubuh manusia) serta kloning stem cell dari embrio manusia untuk kepentingan medis juga dapat dinilai sebagai bentuk pelanggaran terhadap norma agama.

2. Aspek etika dan estetika

Penggunaan bakteri E. coli sebagai sel inang bagi gen tertentu yang akan diekspresikan produknya dalam skala industri, misalnya industri pangan, akan terasa menjijikkan bagi sebagian masyarakat yang hendak mengonsumsi pangan tersebut. Hal ini karena E coli merupakan bakteri yang secara alami menghuni kolon manusia sehingga pada umumnya diisolasi dari tinja manusia.

iv. Aspek Ekonomi

Berbagai komoditas pertanian hasil rekayasa genetika telah memberikan ancaman persaingan serius terhadap komoditas serupa yang dihasilkan secara konvensional. Penggunaan tebu transgenik mampu menghasilkan gula dengan derajat kemanisan jauh lebih tinggi daripada gula dari tebu atau bit biasa. Hal ini jelas menimbulkan kekhawatiran bagi masa depan pabrik-pabrik gula yang menggunakan bahan alami. Begitu juga, produksi minyak goreng canola dari tanaman rapeseeds transgenik dapat berpuluh kali lipat bila dibandingkan dengan produksi dari kelapa atau kelapa sawit sehingga mengancam eksistensi industri minyak goreng konvensional. Di bidang peternakan, enzim yang dihasilkan oleh organisme transgenik dapat memberikan kandungan protein hewani yang lebih tinggi pada pakan ternak sehingga mengancam keberadaan pabrik-pabrik tepung ikan, tepung daging, dan tepung tulang.

v. Aspek Kesehatan

1. Potensi toksisitas bahan pangan

Dengan terjadinya transfer genetik di dalam tubuh organisme transgenik akan muncul bahan kimia baru yang berpotensi menimbulkan pengaruh toksisitas pada bahan pangan. Sebagai contoh, transfer gen tertentu dari ikan ke dalam tomat, yang tidak pernah berlangsung secara alami, berpotensi menimbulkan risiko toksisitas yang membahayakan kesehatan. Rekayasa genetika bahan pangan dikhawatirkan dapat mengintroduksi alergen atau toksin baru yang semula tidak pernah dijumpai pada bahan pangan konvensional. Di antara kedelai transgenik, misalnya, pernah dilaporkan adanya kasus reaksi alergi yang serius. Begitu pula, pernah ditemukan kontaminan toksik dari bakteri transgenik yang digunakan untuk menghasilkan pelengkap makanan (food supplement) triptofan. Kemungkinan timbulnya risiko yang sebelumnya tidak pernah terbayangkan terkait dengan akumulasi hasil metabolisme tanaman, hewan, atau mikroorganisme yang dapat memberikan kontribusi toksin, alergen, dan bahaya genetik lainnya di dalam pangan manusia.

Beberapa organisme transgenik telah ditarik dari peredaran karena terjadinya peningkatan kadar bahan toksik. Kentang Lenape (Amerika Serikat dan Kanada) dan kentang Magnum Bonum (Swedia) diketahui mempunyai kadar glikoalkaloid yang tinggi di dalam umbinya. Demikian pula, tanaman seleri transgenik (Amerika Serikat) yang resisten terhadap serangga ternyata memiliki kadar psoralen, suatu karsinogen, yang tinggi.

2. Potensi menimbulkan penyakit/gangguan kesehatan

WHO pada tahun 1996 menyatakan bahwa munculnya berbagai jenis bahan kimia baru, baik yang terdapat di dalam organisme transgenik maupun produknya, berpotensi menimbulkan penyakit baru atau pun menjadi faktor pemicu bagi penyakit lain. Sebagai contoh, gen aad yang terdapat di dalam kapas transgenik dapat berpindah ke bakteri penyebab kencing nanah Neisseria gonorrhoeae (GO). Akibatnya, bakteri ini menjadi kebal terhadap antibiotik streptomisin dan spektinomisin. Padahal, selama ini hanya dua macam antibiotik itulah yang dapat mematikan bakteri tersebut. Oleh karena itu, penyakit GO dikhawatirkan tidak dapat diobati lagi dengan adanya kapas transgenik. Dianjurkan pada wanita penderita GO untuk tidak memakai pembalut dari bahan kapas transgenik.

Contoh lainnya adalah karet transgenik yang diketahui menghasilkan lateks dengan kadar protein tinggi sehingga apabila digunakan dalam pembuatan sarung tangan dan kondom, dapat diperoleh kualitas yang sangat baik. Namun, di Amerika Serikat pada tahun 1999 dilaporkan ada sekitar 20 juta penderita alergi akibat pemakaian sarung tangan dan kondom dari bahan karet transgenik.

Selain pada manusia, organisme transgenik juga diketahui dapat menimbulkan penyakit pada hewan. A. Putzai di Inggris pada tahun 1998 melaporkan bahwa tikus percobaan yang diberi pakan kentang transgenik memperlihatkan gejala kekerdilan dan imunodepresi. Fenomena yang serupa dijumpai pada ternak unggas di Indonesia, yang diberi pakan jagung pipil dan bungkil kedelai impor. Jagung dan bungkil kedelai tersebut diimpor dari negara-negara yang telah mengembangkan berbagai tanaman transgenik sehingga diduga kuat bahwa kedua tanaman tersebut merupakan tanaman transgenik.

vi. Aspek Lingkungan

1. Potensi erosi plasma nutfah

Penggunaan tembakau transgenik telah memupus kebanggaan Indonesia akan tembakau Deli yang telah ditanam sejak tahun 1864. Tidak hanya plasma nutfah tanaman, plasma nutfah hewan pun mengalami ancaman erosi serupa. Sebagai contoh, dikembangkannya tanaman transgenik yang mempunyai gen dengan efek pestisida, misalnya jagung Bt, ternyata dapat menyebabkan kematian larva spesies kupu-kupu raja (Danaus plexippus) sehingga dikhawatirkan akan menimbulkan gangguan keseimbangan ekosistem akibat musnahnya plasma nutfah kupu-kupu tersebut. Hal ini terjadi karena gen resisten pestisida yang terdapat di dalam jagung Bt dapat dipindahkan kepada gulma milkweed (Asclepia curassavica) yang berada pada jarak hingga 60 m darinya. Daun gulma ini merupakan pakan bagi larva kupu-kupu raja sehingga larva kupu-kupu raja yang memakan daun gulma milkweed yang telah kemasukan gen resisten pestisida tersebut akan mengalami kematian. Dengan demikian, telah terjadi kematian organisme nontarget, yang cepat atau lambat dapat memberikan ancaman bagi eksistensi plasma nutfahnya.

2. Potensi pergeseran gen

Daun tanaman tomat transgenik yang resisten terhadap serangga Lepidoptera setelah 10 tahun ternyata mempunyai akar yang dapat mematikan mikroorganisme dan organisme tanah, misalnya cacing tanah. Tanaman tomat transgenik ini dikatakan telah mengalami pergeseran gen karena semula hanya mematikan Lepidoptera tetapi kemudian dapat juga mematikan organisme lainnya. Pergeseran gen pada tanaman tomat transgenik semacam ini dapat mengakibatkan perubahan struktur dan tekstur tanah di areal pertanamannya.

3. Potensi pergeseran ekologi

Organisme transgenik dapat pula mengalami pergeseran ekologi. Organisme yang pada mulanya tidak tahan terhadap suhu tinggi, asam atau garam, serta tidak dapat memecah selulosa atau lignin, setelah direkayasa berubah menjadi tahan terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut. Pergeseran ekologi organisme transgenik dapat menimbulkan gangguan lingkungan yang dikenal sebagai gangguan adaptasi.

Tanaman transgenik dapat menghasilkan protease inhibitor di dalam sari bunga sehingga lebah madu tidak dapat membedakan bau berbagai sari bunga. Hal ini akan mengakibatkan gangguan ekosistem lebah madu di samping juga terjadi gangguan terhadap madu yang diproduksi.

4. Potensi terbentuknya barrier species

Adanya mutasi pada mikroorganisme transgenik menyebabkan terbentuknya barrier species yang memiliki kekhususan tersendiri. Salah satu akibat yang dapat ditimbulkan adalah terbentuknya superpatogenitas pada mikroorganisme.

5. Potensi mudah diserang penyakit

Tanaman transgenik di alam pada umumnya mengalami kekalahan kompetisi dengan gulma liar yang memang telah lama beradaptasi terhadap berbagai kondisi lingkungan yang buruk. Hal ini mengakibatkan tanaman transgenik berpotensi mudah diserang penyakit dan lebih disukai oleh serangga.

Sebagai contoh, penggunaan tanaman transgenik yang resisten terhadap herbisida akan mengakibatkan peningkatan kadar gula di dalam akar. Akibatnya, akan makin banyak cendawan dan bakteri yang datang menyerang akar tanaman tersebut. Dengan perkataan lain, terjadi peningkatan jumlah dan jenis mikroorganisme yang menyerang tanaman transgenik tahan herbisida. Jadi, tanaman transgenik tahan herbisida justru memerlukan penggunaan pestisida yang lebih banyak, yang dengan sendirinya akan menimbulkan masalah tersendiri bagi lingkungan.

BAB III

PENUTUP

1. KESIMPULAN

Rekayasa genetika merupakan penerapan teknik-teknik genetika molekuler untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu. Dasar dari pengembangan teknologi DNA Rekombinan adalah ditemukannya mekanisme seksual pada bakteri. Perangkat yang digunakan dalam teknik DNA rekombinan diantaranya enzim restriksi, enzim ligase, vektor, pustaka genom, serta enzim transkripsi balik

Tahapan-tahapan yang umum digunakan dalam teknologi DNA rekombinan adalah isolasi DNA, pemotongan molekul DNA, penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor, transformasi sel inang, pengklonaan vektor pembawa DNA rekombinan, dan identifikasi klon sel yang membawa gen yang diinginkan.

Adapun penerapan rekayasa genetika dalam kehidupan manusia yaitu di bidang pertanian, peternakan, perkebunan, kehutanan, florikultur, farmasi, industri, lingkungan, hukum dan forensik.

2. SARAN

a. Hendaknya rekayasa genetika dimanfaatkan dan digunakan dengan selayak-layaknya.

b. Rekayasa genetika hendaknya tidak digunakan untuk merusak gen suatu organism

c. Hendaknya rekayasa genetika digunakan untuk memperbaiki keadaan manusia yang semakin terpuruk

d. Hendaknya masyarakat diberi pengetahuan kembali mengenai rekayasa genetika, karena banyak sekali masyarakat yang belum mengetahui apa itu rekayasa genetika.

DAFTAR PUSTAKA

Sumber diambil dari buku referensi, www.google.com/ , dan pengetahuan pengarang.

Referensi lain, klik link berikut.........

MAKALAH LENGKAP REKAYASA GENETIKA SMA KELAS 12

Lapoaran Kerja Enzim Katalase (Ekstrak Hati, Jantung,Kentang) Pada Kondisi yang Berbeda

Laporan Pertumbuhan dan Perkembangan Biji Kacang Hijau

Laporan Percobaan Ingenhausz

KUNCI JAWABAN BIOLOGI ERLANGGA KELAS XI IRNANINGTYAS BAB 3
KUNCI JAWABAN BIOLOGI ERLANGGA KELAS XI IRNANINGTYAS BAB 4