Organisasi genom dalam bioteknologi membahas tentang:
1. DNA sebagai materi genetik, replikasi DNA, struktur kromosom dan genom DNA, sintesis RNA dan protein
2. Fungsi DNA untuk menyimpan dan menentukan karakteristik biologis
3. Proses replikasi DNA yang melibatkan enzim-enzim untuk membuka, membentuk, dan menggabungkan DNA
DNA adalah rantai ganda berpilin yang menyimpan informasi genetik dan berperan dalam replikasi dan sintesis protein. Replikasi DNA melibatkan pemisahan rantai ganda DNA menjadi rantai tunggal dan replikasi rantai baru secara semi-konservatif. Kloning gen dan kloning organisme dapat dilakukan untuk berbagai tujuan bioteknologi dan kedokteran namun juga memiliki berbagai implikasi etis.
Rekombinasi genetik adalah proses pemindahan fragmen DNA antar sel yang mampu membentuk susunan gen baru. Teknik rekayasa genetik memungkinkan manipulasi organisme dengan mengisolasi, memotong, dan menyisipkan gen yang diinginkan ke dalam vektor untuk diintroduksikan ke dalam sel inang. Sel inang yang mengandung gen rekombinan kemudian diseleksi untuk studi lebih lanjut.
Genetika kedokteran mempelajari pengaruh genetik terhadap penyakit manusia. DNA adalah materi genetik utama yang mengandung informasi biologis yang dapat diturunkan ke generasi berikutnya. DNA terdiri atas empat jenis basa nitrogen yang membentuk struktur tangga ganda. Proses replikasi DNA menggandakan materi genetik secara akurat."
Proses replikasi DNA melibatkan pemisahan untaian ganda DNA menjadi dua untaian tunggal, pembentukan garpu replikasi, dan sintesis DNA baru. Terdapat tiga hipotesis awal mekanisme replikasi sebelum dibuktikan model semikonservatif. Replikasi melibatkan enzim helikase, DNA polimerase, primase, dan DNA ligase.
Proses replikasi DNA melibatkan pemisahan untaian ganda DNA menjadi dua untaian tunggal, pembentukan garpu replikasi, dan sintesis DNA baru oleh enzim DNA polimerase pada leading strand secara berkesinambungan dan pada lagging strand dalam fragmen-fragmen yang kemudian digabung oleh enzim DNA ligase. Enzim kunci yang berperan adalah helikase, primase, DNA polimerase dan DNA ligase.
Dokumen tersebut membahas tentang DNA sebagai materi genetik, mulai dari perbedaan kromatin, kromosom, dan kromatid, DNA sebagai materi genetik, susunan DNA di sel tubuh, bukti bahwa DNA adalah materi genetik, transmisi materi genetik ke generasi berikutnya, perbedaan materi genetik virus, prokariota dan eukariota, perbedaan DNA dan RNA, sintesis protein, struktur gen, dan DNA mitokondria.
Teknologi DNA rekombinan melibatkan penyisipan DNA dari satu organisme ke DNA organisme lain untuk menciptakan kombinasi baru. Tekniknya meliputi isolasi DNA, pemotongan DNA dengan enzim, penyambungan DNA, transformasi ke sel inang, dan seleksi transforman yang membawa DNA rekombinan. Teknologi ini memungkinkan modifikasi genetik untuk berbagai tujuan seperti produksi obat.
Bab 3 membahas tentang tujuan pembelajaran genetika yang mencakup struktur dan fungsi DNA dan RNA, hubungan antara DNA, gen dan kromosom, sintesis protein, pembelahan sel, dan pewarisan sifat melalui persilangan monohibrid dan dihukumi oleh hukum Mendel."
DNA, kromosom, dan gen merupakan komponen utama dalam penyimpanan dan transmisi informasi genetik. DNA berbentuk heliks ganda dan terdapat di dalam inti sel. DNA terorganisasi menjadi kromosom dan berisi ribuan gen. DNA merupakan materi genetik utama yang menyimpan, mereplikasi, dan mengekspresikan informasi genetik melalui proses transkripsi dan translasi menjadi protein.
DNA adalah rantai ganda berpilin yang menyimpan informasi genetik dan berperan dalam replikasi dan sintesis protein. Replikasi DNA melibatkan pemisahan rantai ganda DNA menjadi rantai tunggal dan replikasi rantai baru secara semi-konservatif. Kloning gen dan kloning organisme dapat dilakukan untuk berbagai tujuan bioteknologi dan kedokteran namun juga memiliki berbagai implikasi etis.
Rekombinasi genetik adalah proses pemindahan fragmen DNA antar sel yang mampu membentuk susunan gen baru. Teknik rekayasa genetik memungkinkan manipulasi organisme dengan mengisolasi, memotong, dan menyisipkan gen yang diinginkan ke dalam vektor untuk diintroduksikan ke dalam sel inang. Sel inang yang mengandung gen rekombinan kemudian diseleksi untuk studi lebih lanjut.
Genetika kedokteran mempelajari pengaruh genetik terhadap penyakit manusia. DNA adalah materi genetik utama yang mengandung informasi biologis yang dapat diturunkan ke generasi berikutnya. DNA terdiri atas empat jenis basa nitrogen yang membentuk struktur tangga ganda. Proses replikasi DNA menggandakan materi genetik secara akurat."
Proses replikasi DNA melibatkan pemisahan untaian ganda DNA menjadi dua untaian tunggal, pembentukan garpu replikasi, dan sintesis DNA baru. Terdapat tiga hipotesis awal mekanisme replikasi sebelum dibuktikan model semikonservatif. Replikasi melibatkan enzim helikase, DNA polimerase, primase, dan DNA ligase.
Proses replikasi DNA melibatkan pemisahan untaian ganda DNA menjadi dua untaian tunggal, pembentukan garpu replikasi, dan sintesis DNA baru oleh enzim DNA polimerase pada leading strand secara berkesinambungan dan pada lagging strand dalam fragmen-fragmen yang kemudian digabung oleh enzim DNA ligase. Enzim kunci yang berperan adalah helikase, primase, DNA polimerase dan DNA ligase.
Dokumen tersebut membahas tentang DNA sebagai materi genetik, mulai dari perbedaan kromatin, kromosom, dan kromatid, DNA sebagai materi genetik, susunan DNA di sel tubuh, bukti bahwa DNA adalah materi genetik, transmisi materi genetik ke generasi berikutnya, perbedaan materi genetik virus, prokariota dan eukariota, perbedaan DNA dan RNA, sintesis protein, struktur gen, dan DNA mitokondria.
Teknologi DNA rekombinan melibatkan penyisipan DNA dari satu organisme ke DNA organisme lain untuk menciptakan kombinasi baru. Tekniknya meliputi isolasi DNA, pemotongan DNA dengan enzim, penyambungan DNA, transformasi ke sel inang, dan seleksi transforman yang membawa DNA rekombinan. Teknologi ini memungkinkan modifikasi genetik untuk berbagai tujuan seperti produksi obat.
Bab 3 membahas tentang tujuan pembelajaran genetika yang mencakup struktur dan fungsi DNA dan RNA, hubungan antara DNA, gen dan kromosom, sintesis protein, pembelahan sel, dan pewarisan sifat melalui persilangan monohibrid dan dihukumi oleh hukum Mendel."
DNA, kromosom, dan gen merupakan komponen utama dalam penyimpanan dan transmisi informasi genetik. DNA berbentuk heliks ganda dan terdapat di dalam inti sel. DNA terorganisasi menjadi kromosom dan berisi ribuan gen. DNA merupakan materi genetik utama yang menyimpan, mereplikasi, dan mengekspresikan informasi genetik melalui proses transkripsi dan translasi menjadi protein.
Modul Ajar Bahasa Indonesia Kelas 7 Fase D Kurikulum Merdeka - [abdiera.com]Fathan Emran
Modul Ajar Bahasa Indonesia Kelas 7 SMP/MTs Fase D Kurikulum Merdeka - abdiera.com. Modul Ajar Bahasa Indonesia Kelas 7 SMP/MTs Fase D Kurikulum Merdeka. Modul Ajar Bahasa Indonesia Kelas 7 SMP/MTs Fase D Kurikulum Merdeka. Modul Ajar Bahasa Indonesia Kelas 7 SMP/MTs Fase D Kurikulum Merdeka. Modul Ajar Bahasa Indonesia Kelas 7 SMP/MTs Fase D Kurikulum Merdeka. Modul Ajar Bahasa Indonesia Kelas 7 SMP/MTs Fase D Kurikulum Merdeka.
Modul Ajar Bahasa Inggris Kelas 10 Fase E Kurikulum MerdekaFathan Emran
Modul Ajar Bahasa Inggris Kelas 10 SMA/MA Fase E Kurikulum Merdeka - abdiera.com. Modul Ajar Bahasa Inggris Kelas 10 SMA/MA Fase E Kurikulum Merdeka. Modul Ajar Bahasa Inggris Kelas 10 SMA/MA Fase E Kurikulum Merdeka.
3. Nama : Rince Mariana Lulu Bale
Nim : 210203006
Prodi : Biologi
Matkul : Bioteknologi
Semester : 4 (Empat)
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Unuversitas San Pedro
Tahun 2022/2023
4. Pokok Bahasan
1. DNA: material genetik
2. Replikasi DNA
3. Struktur kromosom dan genom DNA
4. Sintesis RNA dan protein
5. Mutasi DNA
5. 1. DNA Sebagai Materi Genetik
Pada tahun 1928 Fred Griffith meneliti fenomena virulensi Streptococcus pneumoniae (Gb 1.1).Griffith
mendapatkan bahwa jika bakteria virulen dididihkan dan kemudian disuntikan ke mencit,mencit tersebut tetap hidup,
dan tidak ada pneumococci di dalam tubuh mencit. Namun ketikacampuran antara bakteria virulen yang telah
dididihkan dan galur nonvirulen disuntikan ke mencit,mencit mati dan ditemukan bakteri virulen dalam tubuh mencit
tersebut. Grifith menyebutperubahan bakteri nonvirulen menjadi bakteri virulen sebagai prinsip transformasi
(transformation principle).
Gambar 1.1. Percobaan Transformasi
6. (a) Mencit mati ketika diinjeksi dengan pneumococci galur S, galur patogenik yang mempunyai kapsul dan membentukkoloni
halus. (b) Mencit tetap hidup ketika diinjeksikan dengan pneumococci galur R, galur nonpatogenik yang kekurangan kapsul dan
membentuk kolonikasar. (c) Injeksi dengan galur pneumococci S yang telah dimatikan denganpemanasan tidak berpengaruh. (d)
Injeksi dengan galur R hidup yang dicampurdengan galur S yang dimatikan dengan pemanasan menyebabkan mencit mati,
pneumococci galur S hidup ditemukan di mencit yang mati.
Penemuan DNA (Deoxyribonucleic acid) sebagai materi genetik pada awalnya menimbulkan pro dan kontra. Pengetahuan tentang
kromosom yang tersusun dari protein dan asam nukleat, mulanya lebih condong menganggap bahwa protein sebagai materi genetik. Hal ini
berkaitan dengan peranan protein yang sangat dinamis dalam kehidupan sel. Anggapan protein sebagai materi genetik terus di anut hingga
tahun 1950-an. Sementara asam nukleat karena di anggap terlalu kecil dan strukturnya terlalu sederhana sehingga hanya sedikit sekali
mendapat perhatian sebagai materi genetik.
1.2. Gambar Rantai Helix DNA
7. Fungsi DNA
Fungsi DNA secara umum yaitu untuk menyimpan dan menentukan karakteristik biologis pada mahkluk hidup yang sesuai dengan
pengaturan koneksi pada molekul yang sangat spesifik. DNA juga berfungsi untuk keperluan sintesis biologis guna menciptaan protein
seluler dan pembentukan molekul RNA
Fungsi lainnya yaitu:
1.Sebagai pembawa informasi genetik DNA.
2.Membuat protein
3.Mempunyai peran dalam menduplikasi diri dan dalam pewarisan sifat.
4.Kode untuk pengaktifan protein dan penonaktifan gen.
5.Sebagai ekspresi informasi genetik.
6.Pengarah sintesis RNA pada sebuah proses kimia atau transkripsi.
O.T. Avery, C.M. MacLeod, dan M. J. McCarty in 1944 berhasil mengungkap senyawa yangbertanggung jawab dalam fenomena
transformasi pada percobaan Griffith. Peneliti ini merusaksenyawa ini secara selektif menggunakan enzim-enzim yang menghancurkan
DNA, RNA, atauprotein. Senyawa-senyawa tersebut kemudian disuntikan ke galur pneumococci nonvirulen.Transformasi bakteria
nonvirulen tidak terjadi jika DNA dirusak. Hasil penelitian Avery,MacLeod, dan McCarty membuktikan bahwa DNA adalah materi genetik,
yang berperan dalam transformasi.
8. Sel R + polisakarida sel S murni = Koloni R
Sel R + protein sel S murni = Kolono R
Sel R + RNA sel S murni = Koloni R
Sel R + DNA sel S murni = Koloni S
Ekstrak sel S + prtotease + sel R = Koloni S
Ekstrak sel S + Rnase + sel R = Koloni S
Percobaan Prinsip Transformasi. Ringkasan percobaan Avery, MacLeod, dan McCartytentang prinsip transformasi. Hanya DNA yang
dapat mengubah sel R menjadi S, dan pengaruhnyahilang ketika ekstrak diberi perlakuan deoksiribonuklease. Jadi, DNA membawa informasi
genetikyang diperlukan untuk mentransformasi R menjadi S.
Beberapa tahun kemudian (1952), Alfred D. Hershey dan Martha Chase melakukan beberapapercobaan dan membuktikan bahwa DNA
adalah materi genetik bakterifaga T2. Hershey dan Chasemelabel DNA virus radioaktif 32P atau protein selubung (coat) viral dengan radioaktif
with 35S.Mereka menyampurkan bakterifaga berlabel radioaktif tersebut dengan Escherichia coli dan menginkubasi campuran tersebut selama
beberapa menit. Suspensi tersebut kemudian diagitasimenggunakan blender untuk melepaskan partikel bakteriofaga yang menempel. Setelah
suspensi disentrifugasi, radioaktif dalam supernatan dan pelet bakteri diukur. Merekamendapatkan bahwa sebagian besar protein radioaktif
berada dalam supernatan, sedangkan DNAberlabel radioaktif terdapat dalam pelet sel E. coli.
1.3. Gambar The Hershey-Chase Experiment.(a) Ketika E. coli diinfeksi faga T2 yang mengandungprotein berlabel 35S, sebagian besar
radioaktif tetap berada di luar sel inang. (b) Ketika faga T2 yangmengandung DNA berlabel 32P dicampur dengan sel inang, DNA berlabel
masuk ke dalam sel dananakan faga diproduksi. Jadi, DNA membawa informasi genetik virus.
9. 2. Replikasi DNA
Replikasi adalah peristiwa penggandaan DNA yang terjadi pada semua sel hidup. DNA perlu digandakan untuk mempersiapkan
terjadinya pembelahan sel, karena tiap sel baru yang terbentuk akan memiliki copian DNA yang sama. Replikasi membutuhkan bantuan dari
beberapa enzim untuk membuka rantai DNA, membentuk DNA baru, dan menggabungkan DNA yang terbentuk.
Replikasi diawali dengan terbentuknya titik awal replikasi atau yang disebut dengan ori (origin of replication). Ori adalah rangkaian
nukleotida khusus pada rantai DNA yang akan menjadi titik awal terjadinya replikasi. Sel prokariotik memiliki DNA yang pendek, oleh
karena itu replikasi DNA prokariotik hanya akan diawali dengan satu ori saja. Namun replikasi DNA eukariotik akan diawali ratusan bahkan
beberapa ribu ori karena DNA yang sangat panjang. Suatu protein akan mengawali replikasi dengan mengenali bagian ori dan menyebabkan
rantai DNA terbuka membentuk “gelembung” replikasi. Proses replikasi akan berjalan dari gelembung ini menuju kedua arah. Gelembung
replikasi pada eukariotik akan saling memanjang dan akhirnya bertemu dengan gelelmbung di sebelahnya hingga DNA selesai digandakan.
Di ujung gelembung replikasi akan terbentuk struktur mirip huruf Y yang disebut dengan garpu replikasi.
1.4. Gambar Replikasi DNA
10. Proses replikasi DNA secara ringkas adalah sebagai berikut
a). Protein tertentu akan mengenal ori dan mengawali terbentuknya gelembung replikasi.
b). Enzim helikase akan akan memutuskan ikatan hidrogen pada nukleotida sehingga menyebabkan rantai ganda DNA berpisah.
c). DNA yang telah terpisah akan diikat oleh protein pengikat rantai tunggal untuk mencegah rantai tunggal tersebut menyatu kembali.
d). Dua rantai tunggal yang terbentuk memiliki formasi yang terbalik. Satu rantai memiliki formasi awal 3’ - 5’, sedangkan rantai
pasangannya memiliki formasi 5’ - 3’.
e). Replikasi selalu berjalan dari ujung 3’ menuju ujung 5’. Oleh karena itu replikasi akan berjalan pada arah yang berlawanan pada dua
rantai tunggal DNA yang ada.
f). Rantai tunggal yang terbentuk awalnya akan tegang sehingga membutuhkan kerja enzim topoisomerase untuk merilekskannya.
g). Rantai tunggal DNA masing-masing menjadi template atau cetakan untuk rantai baru yang akan terbentuk. Molekul nukleotida sebagai
bahan baku DNA akan ditambahkan dan ditempelkan pada DNA tunggal yang menjadi cetakan tersebut sehingga terbentuk kembali
rantai ganda.
h). Enzim primase akan mensintesis primer yang menjadi awal terjadinya rantai baru. Primer merupakan rantai pendek RNA yang akan
menjadi awalan untuk terbentuknya rantai DNA baru.
i). Enzim DNA polimerase yang bertugas memperpanjang rantai DNA tidak dapat membentuk DNA baru. DNA polimerase hanya mampu
menembahkan nukleotida ke rantai yang telah ada, dan diawali dengan menempelkan nukleotida pada primer yang dibentuk primase.
j). DNA polimerase akan menambahkan satu-persatu nukleotida pada rantai tunggal yang ada. Pada bakteri dapat terjadi penambahan
sekitar 500 nukleotida per detik, sedangkan pada manusia terjadi penambahan sekitar 50 nukleotida per detik.
k). Rantai 3’-5’ disebut sebagai leading strand, artinya replikasi dapat terjadi hanya dengan satu primer saja. Sedangkan rantai 5’-3’ disebut
sebagai lagging strand karena replikasi berjalan berkebalikan dengan arah pembukaan rantai ganda DNA. Oleh karena itu lagging strand
membutuhkan banyak primer dan membentuk rantai-rantai pendek DNA yang disebut fragmen okazaki.
l). Enzim ligase akan menyambungkan rantai-rantai pendek DNA yang terjadi pada lagging strand.
Hasil akhir replikasi adalah dua DNA yang memiliki sifat yang sama, dan masing-masing tersusun atas rantai induk dan rantai baru
yang terbentuk. Replikasi terjadi sebelum sel hakhluk siap melakukan pembelahan sel. Setelah terbentu copian DNA yang memiliki sifat
sama, sel akan memulai pembelahan sel dan menyerahkan masing-masing copian DNA tersebut pada sel baru yang terbentuk.
11. 3. Struktur Kromosom Dan Genom DNA
Apa itu Kromosom?
kromosom itu bisa dibilang sebagai kumpulan dari DNA dan protein histon yang terkondensasi. Maksud dari terkondensasi di
sini adalah gimana caranya DNA dan protein dikemas sedemikian rupa supaya muat dalam sel.
1.5. Gambar Bagian sel yang mengandung kromosom adalah inti sel yang berisi DNA dan protein histon.
materi genetik pembawa sifat atau kromosom terdapat pada sel bagian inti atau inti sel dan akan terlihat pada saat sel tersebut akan
membelah, tepatnya pada saat metafase.
Fungsi Kromosom
Di dalam kromosom itu ada DNA, artinya kromosom juga berperan dalam pewarisan sifat dari satu generasi ke generasi lain.
Selain itu, kromosom juga berfungsi dalam mengontrol metabolisme sel dan pembentukan struktur protein. Pada saat pembelahan sel, kita
bisa melihat kromosom dengan jelas. Nah, kromosom inilah yang memastikan bahwa DNA terbagi secara merata dengan sel baru selama
pembelahan sel berlangsung. Hal ini tentu saja dilakukan untuk menjaga integritas (konsistensi pembelahan sel) dan ketepatan replikasi
genom pada setiap siklus sel.
12. Struktur Kromosom
Telomer merupakan bagian ujung dari kromosom yang berfungsi untuk mempertahankan kestabilan kromosom saat pembelahan sel.
Selain itu, telomer juga berfungsi untuk melindungi kromosom. Sama seperti saat kita naik motor, nah kita butuh helm untuk melindungi
kepala kita.
Sentromer merupakan bagian tengah dari kromosom yang berfungsi sebagai tempat pelekatan kromosom dan sistem kromatidnya.
Selain itu, sentromer juga berfungsi sebagai tempat pelekatan benang spindel untuk pembelahan sel.
Lengan kromosom yang berisi untaian DNA dan protein. Bagian lengan yang panjang kita sebut saja q dan lengan yang pendeknya
disebut lengan kromosom p.
Apa itu genom?
Genom adalah satu set DNA komplit dari suatu organisme, gen termasuk di dalamnya. Genom mengandung semua informasi yang
diperlukan untuk membentuk dan menjalankan fungsi organisme. Ukuran genom merupakan jumlah total DNA yang terkandung dalam
satu salinan lengkap genom. Genom manusia disebut genom Homo Sapiens yang terdiri dari 23 kromosom yang berpasangan dengan
lebih dari 3 miliar base pair DNA (pasangan basa). Pada tubuh manusia, setidaknya ada 3 juta pasangan DNA, dan semuanya ini terdapat
di dalam inti setiap sel.
1.6. Gambar Genom
13. Ciri-Ciri Genom
1. Genom adalah kandungan total DNA dalam sel.
2. Genom itu sendiri tidak dapat mengkode untuk protein karena mengandung hampir semua DNA.
3. Genom terdiri dari semua pasangan basa dalam sel.
4. Sifat dari genom yaitu disebut sebagai ‘genomik’.
5. Secara umum, organisme memiliki satu genom.
4. Sintesis RNA Dan Protein
Asam ribonukleat atau RNA adalah asam nukleat beruntai tunggal yang tersusun atas monomer-monomer nukleotida dengan gula
ribosa. RNA merupakan polimer yang disebut polinukleotida. Setiap polinukleotida tersusun atas monomer-monomer yang disebut
nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas tiga bagian, yaitu basa nitrogen, gula pentosa, dan gugus fosfat. Basa nitrogen pada RNA terdidi
dari adenin, guanin, sitosin, dan urasil. Urutan basa-basa nitrogen tersebut dapat mengkode informasi genetik. RNA atau asam ribosa nukleat
merupakan satu dari tiga makromolekul utama (bersama dengan protein dan DNA) yang memiliki fungsi penting dalam segala bentuk
kehidupan. RNA mempunyai peran sebagai pembawa bahan genetik serta memainkan peran utama dalam ekspresi gentik. Didalam suatu
gentika molekular, RNA menjadi seuatu perantara antara informasi yang dibawa DNA serta ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam
bentuk protein.
1.7. Gambar Struktur RNA
14. Sintesis RNA Dalam Sel
Enzim yang diperlukan dalam transkripsi DNA menjadi RNA adalah RNA polymerase. Reaksi enzimatik tersebut menghasilkan
polimerase RNA dan ribonukleotida. Sekuen nukleotida pada DNA merupakan templat atau cetakan untuk membuat sekuen nukleotida pada
RNA. RNA polimerase ada yang tidak membutuhkan templat atau cetakan seperti poli (A) polimerase yang penting dalam ekspresi gen.
Penambahan nukleotida pada saat sintesis RNA mengikuti aturan pasangan basa: A berpasangan dengan U; G berpasangan dengan C. Setiap
penambahan satu nukleotida, ß- dan γ-fosfat dihilangkan dari nukleotida yang baru datang, dan gugus hidroksil dihilangkan dari ujung 3-
karbon pada nukleotida, sama seperti polimerisasi DNA. RNA polimerase merupakan komponen pusat dari kompleks inisiasi transkripsi.
Setiap kali suatu gen di transkrip, suatu kompleks baru digabungkan segera pada daerah upstream dari gen. Kompleks inisiasi disusun pada
posisi yang sesuai dan tidak pada sembarang tempat di genom karena lokasi target ditandai dengan sekuen nukleotida khusus yang disebut
promotor yang hanya terdapat di daerah upstream dari gen. Promotor bakteria dapat langsung dikenali oleh enzim RNA polimerase, tetapi
pada eukariot dan archaea suatu protein intermediet yang mengikat ke DNA diperlukan dan membentuk platform tempat RNA polimerase
mengikat.
1.8. Gambar Sintesis RNA
15. Tahapan selanjutnya yaitu pemrosesan prekursor RNA. Kebanyakan RNA, terutama pada eukariot, awalnya disintesis sebagai prekursor atau
pre-mRNA yang harus diproses sebelum bisa menjalankan fungsinya. Berikut ini adalah garis besar pemrosesan pre-RNA.
Modifikasi akhir terjadi selama sintesis mRNA eukariot dan archaea yang umumnya dengan penambahan nukleotida pada ujung 5′ yang
disebut cap dan ekor poli A pada ujung 3′. Keduanya terlibat dalam penggabungan kompleks inisiasi translasi dari mRNA ini.
Splicing adalah penghilangan intron dari prekursor RNA. Banyak gen-gen pengkode protein pada eukariot mengandung intron dan intron
ini dikopi saat gen di transkrip. Intron dihilangkan dari pre-mRNA dengan reaksi pemotongan dan penggabungan. Pre-mRNA yang tidak
mengalami penghilangan intron membentuk fraksi RNA nuklear yang disebut heterogenous nuclear RNA (hnRNA). Beberapa pre-rRNA dan
pre-tRNA eukariot juga mengandung intron, sama seperti transkrip pada archaea, tetapi hal tersebut jarang terdapat pada bakteri.
Pemotongan merupakan peristiwa yang penting dalam pemrosesan rRNA dan tRNA. Kebanyakan diantaranya awalnya disintesis dari unit
transkripsi yang mengkhususkan diri pada lebih dari satu molekul. Oleh karena itu, pre-rRNA dan pre-tRNA harus dipotong kecil-kecil untuk
menghasilkan RNA yang matang. Tipe pemrosesan ini terdapat baik pada prokariot maupun eukariot. Modifikasi kimia dilakukan pada rRNA,
tRNA, dan mRNA. rRNA dan tRNA pada semua organisme dimodifikasi dengan penambahan gugus kimia baru yang ditambahkan ke
nukleotida tertentu dalam setiap RNA. Modifikasi kimia mRNA disebut RNA-editing, seperti yang terlihat pada bermacam-macam eukariot.
Pemrosesan mRNA mempunyai pengaruh yang penting pada komposisi transkriptom. RNA editing, sebagai contoh, dapat menghasilkan
suatu pre-mRNA tunggal yang diubah menjadi dua mRNA berbeda yang mengkode protein yang sangat berbeda. Peristiwa itu nampaknya
tidak umum, tetapi splicing alternatif, dimana satu pre-mRNA menghasilkan dua atau lebih mRNA dengan cara penggabungan exon dengan
kombinasi yang berbeda sangat umum terjadi. Dengan mekanisme ini, jumlah gen yang sedikit bisa menghasilkan protein yang lebih banyak.
16. Sintesis Protein
Protein adalah kelompok biomolekul berukuran besar yang terbentuk dari satu rantai panjang asam amino atau lebih, protein berguna
untuk membentuk antibodi pada sistem kekebalan tubuh.
Sintesis protein (protein synthesis) atau biosintesis protein adalah proses pembentukan partikel protein dalam bahasan biologi molekuler
yang didalamnya melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA. Sintesis protein terjadi di dalam ribosom (juga nukleus) dengan
menghasilkan protein yang non-spesifik atau sesuai dari mRNA yang di translasi.Sehingga dapat dikatakan bahwa molekul DNA
merupakan sumber pengkodean pada asam nukleat untuk menjadi asam amino penyusun protein tapi tidak terlibat secara langsung dalam
prosesnya. Sintesis protein merupakan suatu proses pencetakan protein dalam sel. Sifat enzim (protein) yang menjadi pengendali dan
penumbuh karakter makhluk hidup ditentukan oleh jumlah jenis, dan urutan asam amino penyusunnya. Selain DNA, sintesis ini juga
melibatkan RNA dan ribosom. Secara umum, proses sintesis protein terbagi menjadi 3 tahapan sebagai berikut :
1. Tahap Replikasi DNA
Ilustrasi Replikasi DNA
Pada tiap sel yang terdapat pada makhluk hidup tentunya akan mengalami pembelahan sel, dimana biasanya pembelahan sel ini dapat
terbagi berdasarkan kelipatannya, contohnya disini adalah pembelahan 4 sel menjadi 8 sel. Akan tetapi, sebelum sel tersebut melakukan
proses pembelahan, terdapat proses penggandaan komponen yang terdapat dalam sel, salah satunya adalah DNA. Penggandaan DNA inilah
yang kemudian disebut sebagai replikasi. Jadi, pengertian dari replikasi adalah proses sintesis DNA baru yang terjadi di dalam nukleus sel.
Pada proses replikasi DNA ini membutuhkan bantuan dari enzim helikase yang bertugas untuk melepaskan basa dan ikatan hidrogen yang
terdapat pada rangkaian DNA. Pada saat proses replikasi berlangsung, induk DNA akan membentuk anak DNA yang memiliki bentuk yang
sama dengan induknya, dengan demikian dapat disimpulkan bahwa induk DNA memiliki tugas untuk membentuk DNA baru.
17. 2. Tahap Transkripsi
Tahap transkripsi adalah tahapan dimana DNA akan membentuk RNA dengan menguraikan kode genetik yang berasal dari DNA. Pada
tahap ini akan menghasilkan 3 jenis RNA, yaitu: mRNA, tRNA, dan rRNA. Tahap ini dapat berlangsung di dalam sitoplasma dengan diawali
proses pembukaan rantai ganda yang dimiliki oleh DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Pada tahap ini terdapat rantai tunggal yang
bertugas sebagai rantai sense, sedangkan rantai lain yang berasal dari pasangan DNA dinamakan rantai anti sense. Tahap transkripsi sendiri
terbagi atas 3 tahap, yaitu tahap inisiasi, elongasi dan terminasi.
a). Tahap Inisiasi (Permulaan)
Pada saat proses replikasi terdapat daerah yang disebut sebagai pangkal replikasi, lalu pada proses transkripsi juga dikenal nama
promoter yang merupakan wilayah DNA yang digunakan sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk melakukan transkripsi. Terdapat
proses dimana RNA kemudian akan melekat dengan promoter, kemudian promoter akan mengikat kumpulan protein yang kemudian proses
ini disebut sebagai faktor transkripsi. Dari sini, RNA polimerase, promoter dan faktor transkripsi akan disebut sebagai kompleks inisiasi
transkripsi. Dimana selanjutnya RNA polimerase akan bertugas membuka rantai ganda yang dimiliki oleh DNA.
b). Tahap Pemanjangan
Ketika RNA polimerase suah membuka rantai ganda DNA, maka RNA tersebut akan menyusun uraian nukleotida-nukleotida RNA
dengan ketentuan arah 5′ ke 3′. Pada tahap ini, RNA akan mengalami pemanjangan diri seiring dengan proses pembentukan pasangan DNA
dengan basa nitrogen.
18. Pada RNA tidak memiliki yang namanya basa pirimidin timin (T), akan tetapi memiliki urasil (U). Maka dari itu, RNA kemudian akan
membentuk pasangan basa urasil dengan bantuan adenin yang terdapat pada rantai DNA. Dalam rantai RNA terdapat 3 jenis basa, yaitu
guanin, sitosin dan adenin, dimana nantinya 3 basa ini akan berpasangan dengan basa komplemen yang sudah ditetapkan sesuai dengan aturan
pasangan basa. Pada tahap ini, adenin nantinya akan berpasangan dengan urasil, sedangkan guanin akan berpasangan dengan sitosin.
c). Tahap Akhir
Setelah tahap transkripsi selesai, rantai DNA akan menyatu kembali seperti semula, lalu RNA polimerase akan lepas dari rantai DNA.
RNA yang terlepas dari DNA tersebut kemudian akan membentuk RNA m yang baru.Di dalam sel prokariotik, RNA hasil dari transkripsi
akan berperan aktif sebagai RNA m. Akan tetapi, RNA yang dihasilkan dari transkripsi kode akan menjadi RNA m yang akan aktif setelah
melalui tahap tertentu. Dari sini dapat disimpulkan bahwa pada rantai tunggal RNA m memiliki beberapa urutan basa nitrogen. Tiap 3 jenis
urutan dari basa nitrogen yang terdapat pada nukleotida RNA m hasil dari transkripsi akan disebut sebagai kodon atau triplet.
3. Tahap Translasi
Translasi adalah proses menerjemahkan kode kodon yang berasal dari RNA m untuk menjadi asam amino yang nantinya akan
membentuk protein. Masing-masing urutan dari basa nitrogen yang berbeda nantinya akan diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda
pula. Contohnya disini adalah asam amino fenilalanin yang merupakan terjemahan dari kodon UUU (3 basa urasil), asam amino glisin (CGC),
asam amino serin (UCA) dan asam amino triptofan (UGG). Pada tahap ini setidaknya terdapat 20 macam jenis asam amino yang dibutuhkan
untuk dapat membentuk protein yang berasal dari terjemahan kodon mRNA. Selanjutnya, beberapa dari asam amino tersebut akan
menghasilkan rantai polipeptida yang spesifik dan nantinya akan membentuk protein yang spesifik pula. Proses translasi sendiri terbagi atas 3
tahap :
19. a). Tahap Awal
Pada tahap awal translasi, unit kecil dari ribosom akan mengikat pada mRNA yang sudah membawa kode genetik untuk asam amino
yang akan dibuat, juga akan mengikat bagian inisiator dari tRNA. Kemudian, molekul dari ribosom akan mengikat bersama 3 molekul
tersebut dan membentuk komplek inisiasi. Langkah selanjutnya adalah molekul dari tRNA tersebut akan mengikat dan memindahkan asam
amino dari sitoplasma ke ribosom dengan bantuan enzim dan energi GTP. Masing-masing ujung tRNA akan membawa 1 antikodon dan 1
asam amino. Langkah selanjutnya adalah asam amino akan diaktifkan oleh tRNA dan menghubungkan antara kodon dan antikodon pada
mRNA.
b). Tahap Pemanjangan
Setelah asam amino diaktifkan, maka akan dihubungkan lagi oleh ikatan peptida yang membentuk polipeptida di ujung tRNA yang
membawa asam amino. Contohnya adalah tRNA membawa sebuah asam amino fenilalanin, dengan demikian antikodonnya akan AAA
yang kemudian akan berhubungan dengan kodon mRNA UUU. Pada proses ini, rantai polipeptida akan memanjang, hal ini disebabkan oleh
adanya menambahan dari asam amino.
c). Tahap Terminasi
Tahap akhir adalah ketika antikodon yang dibawa oleh tRNA bertemu dengan kodon UAA, UGA dan UAG. Hal tersebut dikarenakan
rantai polipeptida yang sudah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah untuk menjadi protein yang fungsional.
Fungsi Sintesis Protein
Sintesis protein bertujuan untuk membentuk protein yang dapat dimanfaatkan oleh tubuh. Protein termasuk salah satu komponen
penting yang menyusun tubuh makhluk hidup. INi merupakan molekul kecil di dalam sel, dan mereka diperlukan untuk semua struktur dan
fungsi di dalam sel. Tanpa mereka, sel kita tidak bisa melakukan pekerjaan mereka dan kita akan mati. Seperti furnitur di rumah kita,
protein aus seiring berjalannya waktu, sehingga sel-sel kita terus membuat protein baru melalui proses sintesis protein.
Contoh Protein
Secara garis besar, fungsi protein bisa dibagi dalam dua kelompok besar yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja
pada tingkat molekular. Jika tulang dan kitin merupakan beton, maka protein struktural merupakan dinding batu-batanya. Beberapa protein
struktural, yang memiliki fungsi sebagai pelindung, contohnya yaitu a dan b- keratin yang terdapat pada kulit, rambut, dan kuku. Protein
struktural lain yang juga berfungsi sebagai perekat, contohnya adalah kolagen.
20. 5. Mutasi DNA
Mutasi DNA adalah peristiwa perubahan susunan atau jumlah materi genetik pada kromosom atau DNA. Namun, tidak setiap
perubahan DNA disebut mutasi. Perubahan tersebut harus memenuhi beberapa syarat. Beberapa syaratnya adalah terdapat perubahan materi
genetik, perubahan tersebut bisa atau tidak bisa diperbaiki, serta perubahan tersebut diwariskan kepada keturunannya. Perubahan DNA bisa
mengubah semua urutan informasi genetik. Beberapa diantaranya bisa menyebabkan kerusakan sel atau bahkan pada organisme itu sendiri.
1.9. Gambar Proses Mutasi DNA Dan Penyebabnya
Macam-macam mutasi DNA
Mutasi jenis pertama adalah mutasi titik atau point mutation. Pada jenis ini, perubahan hanya terjadi pada satu pasang informasi gen
atau terdapat penghapusan beberapa informasi gen sehingga mempengaruhi fungsi gen. Jenis ini terbagi lagi menjadi tiga jenis.
a). Missense mutation atau mutasi salah arti: terjadi substitusi basa nitrogen sehingga terjadi perbedaan asam amino.Misalnya, ‘Bunga itu
harum’ seperti urutan DNA normal Anda. Jika karena suatu alasan ‘u’ diubah ke ‘a’, sekarang Anda akan memiliki ‘Bunga itu haram’.
21. b). Nonsense mutation atau mutasi tidak bermakna: terjadi perubahan basa nitrogen tapi tidak mengubah urutan asam amino. jika mutasi
nonsense terjadi pada gen yang mengkodekan protein CFTR, dapat menyebabkan fibrosis kistik. Ada banyak mutasi telah diketahui bahwa
menghasilkan protein CFTR tidak fungsional dan fibrosis kistik, dan mutasi nonsense adalah salah satu jenisnya.
c). Frameshift mutation atau mutasi pergeseran rangka: perubahan jumlah basa nitrogen yang bukan kelipatan tiga hingga mengubah
kerangka baca. Mutasi frameshift mungkin bermanfaat, merusak, atau mematikan. Misalnya, induksi mutasi frameshift telah digunakan
untuk membuat bakteri tertentu mampu memproduksi nilonase, enzim yang dapat mendegradasi nilon.
Mutasi jenis kedua terjadi pada skala besar yang disebut dengan mutasi kromosom. Peristiwa ini bisa mempengaruhi fungsi tubuh.
Mutasi ini paling banyak terjadi pada tumbuhan.
Penyebab mutasi DNA
Penyebab mutasi DNA terbagi menjadi dua topik besar, yaitu alami dan buatan. Mutasi alami disebut juga mutasi spontan yang terjadi
tanpa diketahui penyebabnya dan tanpa campur tangan manusia. Beberapa hal yang diduga memicu mutasi spontan antara lain radiasi sinar
ultraviolet, radiasi kosmik dari luar angkasa, zat radioaktif yang masuk ke tubuh, dan kesalahan replikasi DNA. Sedangkan jenis yang kedua
yaitu mutasi buatan atau induced mutation. Peristiwa satu ini sengaja dilakukan untuk kepentingan tertentu. Biasanya untuk melalukannya,
peneliti menggunakan bahan fisik, kimiawi, dan biologis.
Dampak positif mutasi DNA
Mutasi DNA sering membawa manfaat terutama di bidang pertanian. Mutasi ini digunakan untuk menciptakan varietas baru yang lebih
unggul. Misalnya menghasilkan buah-buahan tanpa biji, lebih besar, dan lebih manis.
Dampak negatif mutasi DNA
Dampak negatif pada manusia bisa menyebabkan kelainan bawaan lahir, contohnya Down syndrome, sindrom Klinefelter, dan kelainan
genetik lainnya. Sedangkan pada tanaman, misal tanaman pada biji, dampak negatifnya adalah lebih sulit untuk dibudidayakan karena tidak
adanya biji sebagai bibit buah.
24. Pokok Bahasan
1. Definisi teknologi DNA Rekombinan
2. Tahapan dalam pembentukan DNA Rekombinan
3. Manfaat dan dampak Teknologi DNA rekombinan
25. 1. Definisi Teknologi DNA Rekombinan
Rekombinasi DNA ( rDNA ) adalah suatu upaya meletakkan DNA dari suatu organisme kedalam DNA bakteri dengan menggabungkan
dua atau lebih sekuens yang biasanya tidak akan terjadi bersama-sama melalui penyambungan gen. Dalam hal modifikasi genetik, itu
diciptakan melalui pengenalan yang relevan DNA ke dalam DNA organisme yang ada seperti plasmid dan bakteri, untuk kode atau
mengubah ciri yang berbeda dengan tujuan tertentu seperti resistensi antibiotik. Ini berbeda dari rekombinasi genetika dalam hal itu tidak
terjadi melalui dalam sel, tetapi di rekayasa. Sebuah protein rekombinan adalah suatu protein yang dihasilkan dari DNA rekombinan.Salah
satu penggunaan pertama DNA rekombinan dalam botani, banyak tanaman yang memiliki genom cukup beradaptasi yang sehingga
memungkinkan bagi mereka untuk siap menggabungkan DNA dari spesies yang jauh terkait. Dengan splicing gen baru, para ilmuwan telah
mampu mengembangkan tanaman yang tahan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim termasuk kekeringan dan panas. Dalam hal ini juga
memungkinkan menggunakan DNA rekombinan untuk mengambil gen dari hewan tertentu dan sambatan dalam genom ada beberapa
tanaman untuk membuat tanaman yang mengandung bahan kimia yang membuat mereka tidak menimbulkan selera berbagai hama dan
parasit.
Sejarah Rekombinasi DNA
Teknik DNA rekombinan pertama kali di usulkan oleh Peter Lobban, seorang mahasiswa pasca sarjana. Eksploitasi teknologi DNA
rekombinan di fasilitasi oleh isolasi, penemuan dan penerapan endonuklease restriksi oleh Werner Arber, Daniel Nathans, dan Hamilton
Smith, yang mereka terima tahun 1978 dalam penghargaan nobel dalam kedokteran. Sebuah terobosan dalam penerapan teknologi DNA
rekombinan terjadi pada tahun 1977 ketika Herbert Boyer di produksi biosintetik manusia insulin di laboratorium. Urutan gen tertentu atau
polinukleotida yang mengkode untuk insulin produksi pada manusia diperkenalkan ke koloni sampel yang E.coli bakteri. Ini adalah obat
pertama kali dibuat melalui teknologi DNA rekombinan untuk disetujui oleh FDA dn komersial tersedia dibawah nama merek humulin.
Sebagian besar insulin saat ini digunakan diseluruh dunia sekarang biosintetik rekombinan manusia insulin atau analognya.
26. Proses Metode Rekombinasi DNA
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 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. Metode yang digunakan dalam rekombinasi DNA, diantaranya adalah sebagai berikut:
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
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.
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.
27. Teknologi DNA Rekombinan
Teknologi DNA Rekombinan secara klasik analisis molekuler protein dan materi lainnya dari kebanyakan organisme ternyata sangat
tidak mudah untuk dilakukan karena adanya kesulitan untuk memurnikannya dalam jumlah besar. Namun, sejak tahun 1970-an berkembang
suatu teknologi yang dapat diterapkan sebagai pendekatan dalam mengatasi masalah tersebut melalui isolasi dan manipulasi terhadap gen
yang bertanggung jawab atas ekspresi protein tertentu atau pembentukan suatu produk. 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 inang.
Teknologi DNA rekombinan mempunyai dua segi manfaat. Pertama, dengan mengisolasi dan mempelajari masing-masing gen akan
diperoleh pengetahuan tentang fungsi dan mekanisme kontrolnya. Kedua, teknologi ini memungkinkan diperolehnya produk gen tertentu
dalam waktu lebih cepat dan jumlah lebih besar daripada produksi secara konvensional.Pada dasarnya upaya untuk mendapatkan suatu
produk yang diinginkan melalui teknologi DNA rekombinan melibatkan beberapa tahapan tertentu.
2. Tahapan Dan Pembentukan DNA Rekombinan
1.1. Teknik DNA Rekombinan
28. Perangkat yang digunakan dalam teknologi DNA rekombinan adalah perangkat-perangkat yang ada pada bakteri. Perangkat tersebut
antara lain adalah: enzim restriksi, enzim DNA ligase, plasmid, transposon, pustaka genom, enzim transkripsi balik, pelacak DNA/RNA.
a). Vektor,berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.
b). Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.
29. c). Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim Ligase (penyambung ptongan-potongan ADN).
Tahapan Rekombinasi DNA
Teknologi DNA rekombinan melibatkan beberapa teknik diantaranya adalah teknik mengisolasi DNA, memotong DNA,
menggabung/ menyambung DNA serta teknik memasukkan DNA ke dalam sel hidup sehingga DNA rekombinan dapat bereplikasi dan
dapat diekspresikan. Adapun langkah – langkah pembuatan DNA rekombinan menurut Moeljopawiro adalah sebagai berikut:
1. Isolasi sumber DNA
Elusi atau isolasi fragmen tunggal DNA adalah proses pemisahan fragmen DNA target dari campuran fragmen-fragmen DNA
pengotornya. Hal ini penting dalam rekayasa genetik karena fragmen tersebut dapat digunakan untuk pelacak dalam mendeteksi gen
DNA lain dan dapat dicangkokkan ke fragmen DNA lainnya. Fragmen DNA yang tidak tercampur dengan fragmen DNA lainnya
diperoleh melalui beberapa tahap.Tahap pertama adalah pemisahan fragmen yang ingin diisolasi dari fragmen lainnya dengan
pemotongan menggunakan enzim restriksi atau hasil PCR, yang dilanjutkan dengan elektroforesis menggunakan gel agarose. Tahap
selanjutnya adalah mendeteksi fragmen yang akan diisolasi dan memotong gel agarose yang mengandung fragment tersebut. Tahap
terakhir adalah mengisolasi fragmen DNA dari gel agarose dengan cara melewatkannya pada membran Hybon N netral dan memberi
larutan buffer elusi yang berisi Tris buffer dan Sodium Dodesil Sulfat.
30. 2. Pemotongan Gen
Restriksi plasmid merupakan proses pemotongan fragmen DNA pada situs tertentu sesuai yang diinginkan dengan menggunakan enzim
restriksi. Molekul DNA rekombinan tidak dapat dibuat dengan mudah tanpa adanya dua jenis enzim, yaitu: enzim restriksi endonuklease
yang berperan sebagai “gunting” untuk memotong DNA pada situs spesifik. Setiap enzim restriksi mengenali urutan spesifik dan memotong
hanya di tempat-tempat tertentu dari urutan basa tersebut. Enzim restriksi memotong DNA double strands dengan memutus ikatan kovalen di
antara phosphat dari satu deoksiribonukleotida dengan gula dari deoksiribonukleotida yang berbatasan dengannya. Terdapat dua tipe hasil
pemotongan, ujung rata (blunt end) dan ujung kohesif (sticky end). Ujung rata (blunt end) dihasilkan ketika dua utas molekul dipotong pada
posisi yang sama, bagian akhirnya rata dan tidak ada nukleotida yang tidak berpasangan. Ujung kohesif (sticky end) dihasilkan ketika setiap
molekul DNA dipotong pada posisi yang tidak sama sehingga salah satu utas (5’ atau 3’) menggantung dengan beberapa nukleotida. Akhiran
single strand yang tidak rata ini dapat berpasangan secara spontan dengan basa pasangannya sehingga disebut “sticky” (mudah lengket) atau
kohesif.
3. Penggabungan Gen
Ligasi adalah proses penyambungan antara satu fragmen DNA dengan fragmen DNA lainnya. Di dalam pengklonan gen, DNA insert
disambungkan dengan vector pengklonan. Terdapat beberapa jenis vector, diantaranya vector untuk bakteri adalah plasmid, phage dan
cosmid, serta beberapa vector lain yang digunakan untuk organisme selain bakteri, yaitu Yeast Artificial Chromosomes (YAC), Bacterial
Artificial Chromosomes (BAC), Plant Cloning Vectors dan Mammalian Cell Vectors (Barnum, 2005). Faktor yang sangat berperan dalam
proses ligasi adalah Enzim Ligase. Ligasi berhasil bila kedua ujung yang akan disambungkan berkomplemen. Kecocokan yang sangat
spesifik dibutuhkan bila fragmen DNA yang akan disambungkan mempunyai ujung tidak rata (sticky end), karena penyambungannya harus
mengikuti kaidah Chargaff, yaitu T berpasangan dengan A dan G berpasangan dengan C. Sedangkan fragmen DNA yang mempunyai ujung
rata (blunt end) dapat disambungkan dengan sembarang fragmen DNA lain yang berujung rata. Oleh karena itu untuk mengklon suatu
fragmen DNA yang spesifik menggunakan ujung tidak rata sedangkan pengklonan DNA yang tidak memerlukan spesifikasi tertentu
menggunakan ujung rata
31. 4. Penyisipan Gen ke dalam Bakteri
Penyisipan gen dapat dilakukan melalui dua cara yaitu:
a). Konjugasi : perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya
(sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel
b). Transformasi : pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya.
c). Transduksi : cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui
perantara fage.
DNA yang masuk ke dalam bakteri dapat berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk DNA rekombinan atau
kromosom rekombinan. Adapun proses rekombinasi DNA dari pemotongan hingga penggabungan seperti yang ditampilkan pada gambar
berikut:
5. Memasukkan DNA Rekombinan ke Sel Target
Memasukkan DNA Rekombinan ke Sel Target / Sel Hidup dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu:
a). Transformasi : pengambilan DNA rekombinan dari lingkungan di sekelilingnya.
b). DNA-packaging : memasukkan molekul DNA-phage ke dalam partikel phage.
c). Minkroinjection : memakai jarum super kecil untuk menginjekasikan DNA rekombinan langsung ke inti sel yang ditransformasi.
Adapun proses pemasukan DNA rekombinan ke dalam sel target, misalnya pada tumbuhan dapat ditampilkan seperti gambar berikut:
32. 3. Manfaat Dan Dampak Teknologi Rekombinan DNA
Manfaat Teknologi Rekombinan
Teknologi rekombinan DNA banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari baik dalam bidang kesehatan, pertanian, kelautan, hukum dan
ilmu pengetahuan. Berikut adalah contoh aplikasi dan manfaat teknologi rekombinan DNA pada bebrapa bidang kehidupan :
1. Bidang Kesehatan
a. Insulin manusia telah diproduksi secara massal menggunakan bakteri E.coli dan telah diperdagangkan untuk mengobati penyakit diabetis.
b . Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksi virus hepatitis. Telah diproduksi secara komersial menggunakan S.cereviciae dalam
skala industri c. Hormon tumbuh manusia (GH) diproduksi menggunakan E.coli dan digunakan untuk mengobati kelainan pertumbuhan
(misal: cebol).
d . 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 Pertanian
a. 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.
33. b. mikroba pendegradasi limbah.
c. Tanaman tahan hama, misal kapas Bt, tomat Bt
d. Tanaman tahan herbisida.
3. Bidang Kelautan : penggunaan hormon pertumbuhan untuk meningkatkan ukuran ikan
4. 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.
5. Bidang Ilmu Pengetahuan
a. Membantu upaya memahami terjadinya kelainan pada manusia (penyakit genetik) misalnya kanker payudara
b. Kemajuan Teknologi DNA telah mendorong para ilmuwan (konsorsium ilmuwan internasional) untuk mewujudkan proyek genom
manusia dan genom organisme lainnya.
Dampak Teknologi Rekombinan DNA
Gangguan terhadap lingkungan
Pola tanam produk pertanian di Indonesia areal kecil dikelilingi oleh berbagai gulma, dengan adanya sifat cross-polination dari GMO
maka dikhawatirkan akan bermunculan gulma baru yang lebih resisten.
Tanpa membakar sisa tanaman GMO akan memusnahkan jasad renik dalam tanah bekas penanaman tanaman GMO akibat sifat dari sisa
GMO yang bersifat toksis. Jangka panjang akan merubah struktur dan tekstur tanah.
Sifat tanaman GMO yang dapat membunuh larva kupu-kupu, akan memberikan kekhawatiran punahnya kupu-kupu di Sulawesi Selatan.
Seperti diketahui Sulawesi Selatan termasyhur dengan kupu-kupunya.
34. Gangguan terhadap kesehatan.
Satu-satunya gangguan kesehatan akibat penggunaan hasil rekayasa genetika ialah reaksi alergis yang sudah dapat dibuktikan.
Kebiasaan mengonsumsi daging, di Indonesia memiliki kekhususan tersendiri dalam pola konsumsi daging, tidak ada bagian tubuh sapi
yang tidak dikonsumsi. Apabila sapi disuntik dengan bovinesomatotropin, mengakibatkan kadar IGF I meningkat sangat tinggi dalam
darah dan hati. Bagi daerah yang menggunakan darah sebagai bahan pangan demikian pula mengonsumsi hati (Indonesia mengimpor hati
sejumlah lima juta kg dari negara-negara yang menggunakan GMO) memberikan kekhawatiran munculnya dampak negatif penggunaan
GMO. Kebiasaan di Indonesia mengonsumsi lalapan, mulai dari kol, kacang panjang, terong, kemangi, dan sebagainya apabila berasal dari
tanaman transgenik maka dikhawatirkan memunculkan dampak negatif seperti larva kupu-kupu.
Kebiasaan di Indonesia menggunakan tauge mentah, kemungkinan dipergunakan kedele impor yang diduga kedele transgenik, maka
dikhawatirkan munculnya dampak negatif seperti percobaan Arfad Putzai. Kebiasaan pakan ternak, dari gulma, sisa-sisa dari hasil
pertanian apabila berasal dari areal penanaman transgenik kemungkinan telah mengandung transgenik akan memberikan kekhawatiran
seperti percobaan Arfad Putzai. Pakan ternak Indonesia didominasi bahan impor, baik bungkil kedele maupun jagung berasal dari negara-
negara menggunakan GMO sehingga diduga mengandung bahan GMO. Penyakit ayam kuntet telah dijumpai di Indonesia, dikhawatirkan
akibat dari penggunaan jagung dan kedelai transgenik seperti percobaan Arfad Putzai.
Gangguan terhadap religi dan etika.
Penggunaan obat insulin yang diproduksi dari transplantasi sel pancreas babi ke sel bakteri, serta xenotransplatation yang
menggunakan katup jantung babi ditransplantasikan ke jantung manusia memberikan kekhawatiran terhadap mereka yang beragama Islam.