Semua makhluk hidup tersusun atas DNA BIOTEKNOLOGI MODERN Rekayasa Genetika Fenotip dikode DNA Semua makhluk hidup tersusun atas DNA

Dogma sentral biologi DNA RNA Protein Transkripsi Translasi Transkripsi Balik Replikasi

Transkripsi merupakan proses pembentukan molekul RNA dengan menggunakan DNA sebagai cetakannya. Tidak semua bagian DNA akan ditranskripsikan, tetapi hanya bagian tertentu saja. Bagian tertentu tersebut disebut dengan gen. Keseluruhan DNA baik gen maupun sekuensi DNA bukan penyandi (non-coding) yang dikandung oleh suatu organisme disebut dengan genom.

Proses transkripsi menghasilkan tiga jenis RNA, yaitu: RNA duta (mRNA= messenger RNA), RNA transfer (tRNA= transfer RNA), dan RNA ribosomal (rRNA= ribosomal RNA). Ketiga jenis RNA ini berperanan di dalam proses translasi. Hanya mRNA yang akan diterjemahkan kedalam protein. tRNA berperan sebagai molekul pembawa asam amino yang akan dirangkaikan menjadi polipeptida sesuai dengan sandi yang terdapat pada mRNA. rRNA berfungsi sebagai salah satu molekul penyusun ribosom.

Dalam proses translasi asam amino akan dirangkaikan dengan asam amino lainnya untuk membentuk rantai polipeptida atau protein. Jenis asam amino amino yang dirangkaikan ditentukan oleh urutan nukleotida yang terdapat pada molekul mRNA. Jadi, mRNA digunakan sebagai model cetakan bagi sintesis protein. Asam amino dirangkaikan dengan asam amino lain dengan ikatan peptida yang dilakukan oleh ribosom.

KROMOSOM – DNA- GEN

Organisme transgenik: organisme yang membawa gen yang berasal dari jenis organisme lainnya. Organisme transgenik dihasilkan melalui Rekayasa Genetika Rekayasa Genetika menggunakan Teknologi DNA Rekombinan Teknologi DNA Rekombinan : kumpulan teknik atau metoda yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen secara buatan. (Proses: rekombinasi; Hasil: rekombinan) Teknologi DNA Rekombinan meliputi: - Teknik untuk mengisolasi DNA. - Teknik untuk memotong DNA. - Teknik untuk menggabung atau menyambung DNA. - Teknik untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup sehingga DNA rekombinan dapat bereplikasi dan dapat diekspresikan.

Teknologi DNA Rekombinan berdasarkan mekanisme yang ada pada bakteri:

Percobaan Lederberg dan Tatum (1946) menunjukkan: bakteri mempunyai mekanisme seksual: - menyebabkan terbentuknya kombinasi gen-gen yang berasal dari dua sel yang berbeda. - merupakan pertukaran DNA atau gen dari satu sel ke sel lainnya. Mekanisme seksual pada bakteri ini tidak bersifat reproduktif (tidak menghasilkan anak atau zuriat). Lihat konjugasi ! DNA dapat masuk ke dalam sel bakteri melalui 3 cara: 1. Konjugasi 2. Transformasi 3. Transduksi

Konjugasi : perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel Bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel. DNA sel resipien Sel resipien (sel betina) DNA sel donor Pili seks Sel donor (sel jantan) 2. Transformasi : pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya. Kromosom bakteri (DNA bakteri) DNA asing

3. Transduksi : cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan fage. DNA fage Kromosom bakteri DNA yang masuk ke dalam sel bakteri： dapat berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk DNA rekombinan atau kromosom rekombinan. DNA asing Kromosom bakteri rekombinan Sel Bakteri b. tidak dapat berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri

Perangkat utama yang digunakan pada pembentukan DNA rekombinan: •plasmid •enzim restriksi •DNA ligase •bakteri Plasmid: Terdapat pada bakteri DNA selain kromosom Berbentuk sirkuler Umumnya berukuran kecil (lebih kecil dari ukuran kromosom bakteri) Jenis, jumlah, dan ukurannya bervariasi antar sel dan antar jenis bakteri

Enzim Restriksi untuk memotong DNA: Contoh: Enzim EcoRI telah diisolasi pertama kali oleh Herbert Boyer pada tahun 1969 dari E.coli. Enzim EcoRI memotong pada bagian antara basa G dan A pada sekuens GAATTC. 9

PENYISIPAN DNA

Setiap enzim restriksi (endonuklease restriksi) mengenal sekuen pemotongan yang khas dan memotong DNA pada situs pemotongan yang khas.

Enzim DNA ligase untuk menyambung DNA

Menggunakan enzim restriksi dan DNA ligase: Jackson, Simon & Berg (1972) berhasil membuat DNA rekombinan.

Bagaimana menyisipkan, memperbanyak dan mengekspresikan informasi genetik dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan?

Fungsi Plasmid pada pembentukan DNA rekombinan: digunakan sebagai vektor untuk mengklonkan gen atau mengklonkan fragmen DNA atau mengubah sifat bakteri. untuk memperbanyak gen (copy gene) yang telah disisipkan dengan bantuan sel bakteri

PENYISIPAN GEN ENZIM LUCIFERASE Kunang-kunang Tembakau berfluoresen Luciferase

APLIKASI BIOTEKNOLOGI Biopharmaceutical Kesehatan Hobi

Manfaat Teknologi DNA rekombinan telah memberikan manfaat di bidang ilmu pengetahuan maupun di bidang terapan. Contoh: A. Bidang Kesehatan: A1. Insulin manusia telah diproduksi secara massal menggunakan bakteri E.coli dan telah diperdagangkan untuk mengobati penyakit diabetis. Merek dagang: HumulinR A2. Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksi virus hepatitis. Telah diproduksi secara komersial menggunakan S.cereviciae dalam skala industri A3. Hormon tumbuh manusia (GH) diproduksi menggunakan E.coli dan digunakan untuk mengobati kelainan pertumbuhan (misal: cebol). 19

B1. Bakteri Ice- (ice minus): bakteri yang telah B. Bidang Pertanian: B1. 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. Telah diperdagangkan dengan merek FrostbanR. B2. mikroba pendegradasi limbah. B3. Tanaman tahan hama, misal kapas Bt, tomat Bt B4. Tanaman tahan herbisida. 21

B 5. Peningkatan nilai nutrisi Tanaman Rice Tomato Sugar beet Penambahan nutrisi Provitamin Flavonoid Fructants Iron Keuntungan Vitamin A supplement Antioxidant Low calori Iron 22

Bioteknologi Kelautan • Penggunaan hormon pertumbuhan untuk meningkatkan ukuran ikan 23

Pelaku kejahatan dapat diidentifikasi dengan menggunakan analisis C. Bidang Hukum: Penanda (marker) Penanda (marker vagina korban Tersangka 1 Tersangka 2 Pelaku kejahatan dapat diidentifikasi dengan menggunakan analisis Sidik Jari DNA misalnya: kasus perkosaan •pola pita DNA pada darah pelaku ke 2 sama dengan pola pita yang diperoleh dari tempat kejadian- orang ke 2 adalah pelaku kajahatannya 24

PRODUK REKAYASA GENETIKA TUMBUHAN Dengan rekayasa genetika, tumbuhan dapat digunakan untuk memproduksi: Antibodi mamalia Vaksin Hormon Enzim Berbagai macam agen terapeutik

KELEBIHAN BUAH-BUAHAN DAN SAYURAN Dapat dikonsumsi mentah atau olahan Sangat sesuai untuk produksi: Subunit vaksin Food additives Antibodi Kentang Tomat Selada Pisang Antibodi Vaksin rabies pertama (MeGarvey, 1995) Vaksin (Kapustra et al., 1999) Vaksin (Sala et al., 2003)

KELEBIHAN TANAMAN DALAM BIOPHARMACEUTICAL Tanaman mempunyai banyak kelebihan dibanding pembuatan produk farmasi secara tradisional, karena: Biaya produksi rendah Perbanyakan cepat Bebas dari mikrobia patogen Produk protein yang dihasilkan persis sama dengan yang “ditiru”

Banyak hasil pertanian adalah transgenik

Tebu tahan kering Solusi tanah kering, curah hujan minim Kadar sukrosa tinggi

Blue Rose

Sapi perah dgn gen-gen protein air susu manusia Animal transgenic Andi Glofish Transgenik Polly dgn gen c-protein dari manusia Sapi perah dgn gen-gen protein air susu manusia Neti & Dito Babi mengandung gen manusia

Ikan hias transgenik

Stem sel diarsip fkip.uad.ac.id

Terapi gen

BIOETHICS

BIOTEKNOLOGI MODEREN diarsip fkip.uad.ac.id