Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

TEKNIK REKAYASA GENETIK TEKNOLOGI RECOMBINAN DNA Pembuatan kombinasi baru dari bahan genetik melalui peniruan (copying) secara artificial dari sepotong.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "TEKNIK REKAYASA GENETIK TEKNOLOGI RECOMBINAN DNA Pembuatan kombinasi baru dari bahan genetik melalui peniruan (copying) secara artificial dari sepotong."— Transcript presentasi:

1

2 TEKNIK REKAYASA GENETIK TEKNOLOGI RECOMBINAN DNA Pembuatan kombinasi baru dari bahan genetik melalui peniruan (copying) secara artificial dari sepotong DNA dari suatu organisme (donor) dan penggabungan (recombining) copy tersebut dengan DNA organisme lain (Inang, host)

3

4 DNA vektor digunakan untuk memindahkan DNA dari satu sel ke sel lainnya. Vector yang umum digunakan adalah PLASMIDS. Plasmids adalah cincin kecil dari DNA dimiliki oleh beberapa bakteri. Plasmid ini agak terpisah dari DNA utama bakteri. Mereka dapat berlipat ganda secara independent dan dapat berpindah dari satu sel bakteri ke lainnya, dan bahkan dari sel bakteri ke sel tanaman. Proses ini terjadi secara alami dan dapat dijuga secara buatan. Virus-virus juga dapat bertindak sebagai vektor yang dikenal sebagai LAMBDA. VEKTOR

5

6 Plasmid hanya dapat membawa relatif sequence DNA yang pendek, jadi kegunaan plasmid menjadi terbatas. Vektor biological lainnya adalah virus, yang dapat mentransfer DNA ke dalam sel secara alami. Sebagai contoh, gen manusia dapat dimasukkan ke dalam virus herpes dan ditransfer melalui penyuntikkan ke dalam sel inang manusia, dimana gen ini akan muncul (berekspresi). Virus dan non biological DNA vector

7

8 Untuk dapat membuat suatu kombinasi baru, ahli rekayasa genetik harus mampu: Locate (mengetahui lokasi gen spesifik di dalam sel donor) Isolate (mengasingkan gen tersebut didalam sepotong DNA donor) Modify (mengubah DNA donor dalam cara yang sangat selektif) Transfer (memindahkan donor DNA ke dalam sel inang dengan cara tertentusehingga gen tersebut akan terlihat nyata dan dapat digunakan)

9 LOCATING and ISOLATING GENES Beberapa teknik yang dapat digunakan untuk mengetahui lokasi dan mengisolasi gen, seperti genetic probes, reverse transcription, and artificial DNA synthesis:

10 GENETIC PROBES Genetik probes dapat digunakan jika sebagian dari DNA base sequence didalam gen yang diinginkan sudah diketahui. Probe (penyelidikan) terdiri dari sehelai tunggal DNA yang mengandung sequence bases yang sudah diketahui. DNA tersebut diberi label dengan radioaktif atau fluorescent marker. Pada masa yang tepat, bases didalam genetic probe berkombinasi dengan bases complementary dalam DNA donor, dan menampakkan posisi dari gen. Setelah dapat lokasinya, maka gen tersebut dapat diekstrak.

11 REVERSE TRANSCRIPTION Sel-sel yang dapat menghasilkan polypeptida tertentu dalam jumlah yang besar akan menghasilkan mRNA dari polypeptide tersebut dalam jumlah yang besar juga. Jika mRNA ini dapat diisolasi, complementary DNA (cDNA) nya dapat disintesa dari dalamnya melalui suatu proses yang disebut reverse transcription. Proses ini kebalikan dari normal transcription karena mRNA berkelakuan sebagai template untuk sintesa DNA.

12 Reverse transcription memerlukan DNA nucleotide2 dan enzim yang disebut reverse transcriptases. Setelah mRNA strands (helaian) telah dicopy kedalam cDNAnya, mRNA dipindahkan dan helaian DNA kedua dibuat dengan menambahkan enzim DNA polymerase dan DNA nucleotides lainnya. Hasilnya adalah sebuah double-stranded molekul DNA yang identik dengan molekul DNA asalnya. Reverse transcriptases pertama sekali ditemukan dari retrovirus, yang memiliki RNA. Virus-virus itu menggunakan reverse transcriptases untuk mengkopy RNAnya ke dalam DNA dalam sel inang. Sehingga virus cukup kuat menginfeksi dan menyebabkan penyakit.

13 Dengan menggunakan restriction endonucleases dan DNA ligases, plasmid dapat dipotong terbuka sehingga potongan pendek DNA donor yang diperoleh dari organisme lain dapat dimasukkan. DNA donor mungkin berasal dari organisme lain: mikroorganisme, tanaman, hewan, atau jamur. Setelah DNA donor dimasukkan, DNA yang telah dimodifikasi dapat ditransferkan ke sel organisme lain (inang). Sifat universal dari kode genetik menyebabkan sel inang dapat menggunakan DNA donor walaupun berasal dari organisme lain maupun spesies lain. Jika fragment dari DNA cocok (disebut control sequences) juga digabungkan ke dalam plasmid, sel inang akan memproduksi plypeptida yang memberikan kode.

14 ARTIFICIAL DNA SYNTHESIS Sepotong DNA berfungsi untuk mengkode protein tertentu, dan dapat dibuat tiruannya jika sequence base diketahui. Base sequence dapat diketahui melalui urutan asam amino di dalam protein. Proses ini berhasil diterapkan pada protein yang kecil, yang mana berkoresponden dengan sequence base DNA yang pendek pula.

15 ENZYMES : ALAT MOLEKULER untuk MEMODIFIKASI DNA Ada dua enzyme yang sangat besar perannya dalam rekayasa genetik yaitu RESTRICTION ENDONUCLEASES dan DNA LIGASES

16 Enzyme-enzyme ini memotong DNA pada spesifik point. Ujung potongan disebut “sticky ends’ karena bases terekspose dan akan membentuk ikatan hydrogen dengan complementary sticky ends dari molekul DNA lain yang dipotong dengan restriction endonucleases. RESTRICTION ENDONUCLEASES

17 Enzyme ini dipergunakan bakteri untuk melawan bacteriophage. Restriction endonucleases membatasi perkembangan virus yang menyerang dengan cara memotong DNA dari bacteriophagemenjadi fragment kecil yang tidak mengakibatkan infeksi. Ahli genetik menggunakan enzim ini sebagai gunting molekul (“molecular scissors”) untuk memotong DNA pada lokasi tertentu

18

19

20 DNA LIGASES Enzim-enzim ini diperlu-kan untuk membuat rDNA, merupakan enzym di dalam sel yang merekatkan pecahan apapun di dalam molekul DNA. Ahli genetik menggunakan enzyme ini untuk merekatkan sepotong DNA asing ke dalam vector. Penyambungan DNA telah terlaksana; sebuah rDNA telah selesai.

21

22

23

24

25

26 PROSES TRANSFORMASI GEN melibatkan beberapa tahap: INSERSIINTEGRASIEKSPRESI PEWARISAN DNA BARU TRANSFER DNA dari DONOR ke INANG : DNA VECTORS Metode insersi melibatkan: Vektor (bakteri atau virus) Transfer gen langsung (TGL) (first gene transfer)

27

28

29 Metode non-biologi dalam transfer gen meliputi: Ballistic impregnation: DNA gen fires tungsten atau partikel emas yang diliputi dengan DNA ke dalam sel tanaman Electroporation: ledakan dari listrik membuat pori sementara di dalam sel, yang memungkinkan DNA donor masuk Micro-injection: pipet yang sangat halus digunakan untuk menginjeksi DNA ke dalam nukleus sel inang Liposome transfer: gelembung (bubble) dari substansi lemak yang disebut liposome memungkinkan membawa gen melalui permukaan membran sel ke dalam sel inang dimana gen ini kemudian akan ditempatkan secara normal.

30 TRANFER GEN LANGSUNG Transfer gen langsung dilakukan untk menghindari penghilangan dinding sel seperti pada transformasi protoplasma. Sehingga kendala pada regenerasi yang terdapat pada protoplasma berkurang. Cara transfer gen langsung: 1.Penembakan Proyektil mikro (Micro proyectile Bombardment) 2.Injeksi mikro DNA ke dalam Sel dan Protoplasma 3.Injeksi makro DNA ke dalam tanaman 4.Modifikasi elektrik dan laser permeabilitas membran sel 5.Transformasi serbuk sari

31

32

33 BIOTEKNOLOGI dalam MEMPERBAIKI PERTANIAN Beberapa produk rekayasa genetik yang penting PRODUKKETERANGAN Agricultural Products Pseudomonas syringae, ice-minus bacterium (Frostban®) Bakteri yang mampu hidup pada keadaan beku, rekayasa gen ke tanaman sehingga tanaman tidak membeku pada musim dingin Pseudomonas fluorescens, Memproduksi racun dari pathogen serangga Bacillus thuringensis; racun membunuh serangga pemakan akar Rhizobium melilotiDapat meningkatkan fiksasi N Round-up (glyphosphate) – resistant crops Tanaman memiliki gen bakteri; memperbolehkan penggunaan herbisida pada rumput tanpa merusak tanaman utama Bt kapas dan Bt jagungTanaman menghasilkan gen penghasil racun dari B. thuringiensis, racun FlavrSavr®tomat dan wortel Gen untuk menghilangkan degradasi pectin sehingga buah lebih lama segar

34 PRODUKKETERANGAN Animal Husbandry products Porcine growth hormone (PGH) Meningkatkan pertambahan berat babi; diproduksi oleh E.coli Bovine growth hormone (BGH) Meningkatkan pertambahan berat dan produksi susu lembu; diproduksi oleh E.coli Transgenic animals Hewan yang dirubah secara gen untuk menghasilkan susu yang mengandung obat yang berguna Other Food Production Products Rennin Menyebabkan terbentuknya dadih pada susu; diproduksi oleh Aspergillus niger cellulaseEnzim yang dapat mendegradasi sellulase untuk membuat makanan ternak; diproduksi oleh E.coli

35 Kedelai: 30,6 juta Ha (pertumbuhan 10%) Jagung: 12,4 juta Ha (pertumbuhan 27%) Kanola: 6,8 juta Ha (tidak berubah) Tanaman Biotehnologi : Luasan global pada tahun 2002

36 PENGALAMAN CINA Dampak Ekonomi Penggunaan Kapas Bt Peningkatan pendapatan $494/Ha Peningkatan pendapatan nasional $750 juta

37 PENGALAMAN INDIA Rata-rata hasil kapas dan penggunaan pestisida di 157 lokasi penelitian di India selama tahun *Means within a row are significantly different at the 5% level From: Science (2003) 299:900 Tanaman Bioteknologi dapat bersifat “Ramah Hasil dan Ramah Lingkungan”

38 Generasi Organisme Tansgenik Berikutnya di bidang Pertanian Golden Rice Kandungan vitamin A meningkat Gen berasal dari bakteri Kekurangan: produksi vitamin A kurang banyak

39 Bunga matahari Tahan jamur putih Gen ketahanan berasal dari gandum Generasi Organisme Tansgenik Berikutnya di bidang Pertanian

40 Rumput lapangan golf Tahan herbisida Tumbuh lambat mengurangi pemangkasan mengurangi polusi

41 Uji Lapangan Tanaman Transgenik data; collated from: Information Systems for Biotechnology (http://www.isb.vt.edu/) OrganisasiJumlah uji (%) Monsanto1480 (58%) Universities 329 (13%) Scotts 84 (3%) Aventis 78 (3%) Sygenta 69 (3%) Dow 63 (2%) USDA/ARS 60 (2%) Prodigene 25 (1%)

42 Jenis Tanaman Transgenik yang Diuji data; collated from: Information Systems for Biotechnology (http://www.isb.vt.edu/) TanamanJumlah pengujian (%) Jagung1424 (56%) Kapas193 (8%) Padi146 (6%) Gandum141 (6%) Kedelai124 (5%) Alfalfa121 (5%) Rumput 89 (4%)

43 Arah Pengembangan yang Dituju data; collated from: Information Systems for Biotechnology (http://www.isb.vt.edu/) SifatJumlah Penguian (%) Tahan serangga791 (31%) Tahan herbisida736 (29%) Peningkatan kualitas 400 (16%) Tahan penyakit171 (7%)

44 Beberapa Sifat Lain yang Mulai Menarik data; collated from: Information Systems for Biotechnology (http://www.isb.vt.edu/) SifatJumlah Pengujian (%) Hasil tinggi105 (4%) Kandungan asam amino 94 (4%) Kandungan gula 44 (2%) Kandungan lemak 42 (2%)

45 Deteksi Ranjau Darat Dibutuhkan oleh militer, Tanpa upaya ini,anak-anak dan penduduk sipil terancam Bantuan Bioteknologi Tanaman (dikembangkan oleh Aresa Biodetection) Gen yang peka terhadap logam dimasukkan ke dalam tanaman Apabila akar tanaman menyentuh ranjau darat, Tanaman berubah warna dari hijau menjadi merah Mendeteksi ranjau darat

46 Biofarming? Bercocoktanam tanaman transgenik yang menghasilkan bahan-bahan yang memiliki fungsi kesehatan (pharmaceutical products) Contoh bahan-bahan yang memiliki fungsi kesehatan (pharmaceutical products) : Obat-obatan, antibodi, protein

47 Sistem Produksi Sederhana Keunggulan teknologi ini? Gen biasanya dimasukkan ke dalam tanaman yang biasa ditanam di lapangan (biasanya jagung) Cara bercocok tanam jagung tidak diubah Mengurangi biaya produksi Sistem hewan: $ $5000 per gram protein Sistem tanaman: $1 - $10 per gram protein Sumber: The Roanoke Times, 2000

48 IMPIAN BIOPFARMING Vaksin yang Dapat Dimakan Tanaman transgenik untuk memenuhi kebutuhan kesehatan manusia Gen penyandi protein spesifik dari jasad patogen diklon Gen tersebut dimasukkan ke dalam genom tanaman (kentang, pisang, tomat) Tanaman dikonsumsi manusia Tubuh manusia membentuk antibodi terhadap protein patogen Tubuh manusia mengalami “imunisasi” terhadap pathogen Contoh: Diarrhea Hepatitis B Cacar

49 Bioremediasi Polusi air, tanah dan udara menjadi masalah Tanaman dapat membantu degradasi senyawa polutan tersebut Dibutuhkan tanaman yang dapat membantu degradasi senyawa polutan dan aman terhadap lingkungan Tanaman yang kandungan nutrisinya diperkaya Malnutrisi meluas Malnutrisi dapat menyebabkan berbagai penyakit ikutan Dibutuhkan modifikasi tanaman pangan untuk mengatasi masalah tersebut Prioritas Bioteknologi Tanaman dan Lingkungan di Masa yang Akan Datang

50

51

52

53

54

55 Berita Mutakhir Bioteknologi Pertanian Monsanto menghentikan produksi gandum transgenik (10 Mei 2004) Sebagai reaksi atas kurangnya dukungan pasar, Monsanto untuk sementara menghentikan program gandum Roundup Ready sampai ada perubahan persepsi

56 Uni Eropa menyetujui pemasaran jagung transgenik baru (19 Mei 2004) Syngenta diijinkan untuk memasarkan jagung transgenik Bt-11 yang tahan serangga Produk tanaman transgenik pertama dalam 5 tahun terakhir yang disetujui Uni Eropa Tapi Syngenta memutuskan untuk menunda pemasarannya karena pertimbangan persepsi konsumen Berita Mutakhir Bioteknologi Pertanian

57 Pustaka Acuan Glick, B.R. and J.J. Pasternak Molecular Biotechnology: Principles and application of recombinant DNA. American Society for Microbiology, Washington, DC. Watson, J.D., M. Gilman, J. Witkowski, and M. Zoller Recombinant DNA. Scientific American Books, New York, USA. Mantell, S.H., J.A. Matthews, and R.A. McKee Principles of Plant Biotechnology: an introduction to genetic engineering in plants. Blackwell Scientific Publications, Oxford, UK. Brown, C.M., I. Campbell, and F.G. Friest Introduction to Biotechnology. Blackwell Scientific Publications, Oxford, UK. Smith, J.E Biotechnology Principles. Van Nostrand Reinhold Co Ltd., Berkshire, UK. Drlica, K Understanding DNA and Gene Cloning. John Wiley & Sons Inc., New York, USA.


Download ppt "TEKNIK REKAYASA GENETIK TEKNOLOGI RECOMBINAN DNA Pembuatan kombinasi baru dari bahan genetik melalui peniruan (copying) secara artificial dari sepotong."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google