PEMBUATAN BIBIT UNGGUL DENGAN TEKNOLOGI KLONING

Presentasi berjudul: "PEMBUATAN BIBIT UNGGUL DENGAN TEKNOLOGI KLONING"— Transcript presentasi:

1 PEMBUATAN BIBIT UNGGUL DENGAN TEKNOLOGI KLONING
OLEH: KELOMPOK 10 Dio Hadinata Imelda Sinaga Siti Rrahmadani Togi Parasean FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2014

2 SEJARAH DAN DEFENISI KLONING
LATAR BELAKANG KLONING SEJARAH DAN DEFENISI KLONING KOMPONEN KLONING TEKHNIK KLONING TAHAP/ PROSES KLONING

3 SEJARAH KLONING Kloning pada tanaman dalam arti melalui kultur sel mula-mula dilakukan pada tanaman wortel. Dalam hal ini sel akar wortel dikultur, dan tiap selnya dapat tumbuh menjadi tanaman lengkap. Kloning pada hewan dilakukan mula-mula pada amfibi (kodok), dengan mengadakan transplantasi nukleus ke dalam telur kodok yang dienukleasi. Sejak Wilmut et al. berhasil membuat klon anak domba yang donor nukleusnya diambil dari sel kelenjar susu domba dewasa, maka terbukti bahwa pada mammalia pun klon dapat dibuat. Atas dasar itu para ahli berpendapat bahwa pada manusia pun secara teknis klon dapat dibuat.

4 1962 –John Gurdon claims to have cloned frog from adult cells.
1963 – J.B.S. Haldane coins the term ‘clone’ 1966 – Establishment of the complete genetic code 1967 – Enzyme DNA ligase isolated 1969 – Shapiero and Beckwith isolate the first gene 1970 – First restriction enzyme isolated 1972 – Paul berg creates the first recombinant DNA molecules 1973 – Cohen and Boyer create first recombinant DNA organisms 1977 – Karl Illmensee claims to have created mice with only one parent 1979 – Karl Illmensee makes claim to have cloned threemice 1983 – Solter and McGrath fuse a mouse embryo cell with an egg without a nucleus, but fail to clone their technique

5 1984 – Steen Wiladsen clones sheep from embryo cells
1985– Steen Wiladsen clones sheep from embryo cells. Steen Wiladsen joins Grenad Genetics to comercially clone cattle 1986 – Steen Wiladsen clones cattle from differentiated cells 1986 – First, Prather, and Eyestone clone a cow from embryo cells 1990 – Human Genome Project begins 1996 – Dolly, the first animal cloned from adult cells, born 1997 – President Bill Clinton proposes a five year moratorium on cloning 1997 – Richard Seed announces his plans to clone a human 1997 – Wilmut and Campbell create Polly, a cloned sheep with an inserted human gene 1998 – Teruhiko Wakayama creates three generations of genetically identical cloned mice.

6 DEFENISI KLONING Kloning berasal dari kata "Klon" dalam bahasa Yunani  yang berarti ranting yang dapat mereplikasi sendiri  dan akhirnya tumbuh menjadi pohon. Kloning adalah cara bereproduksi secara aseksual atau  untuk membuat salinan atau satu set salinan organisme  mengikuti fusi atau memasukan inti diploid  kedalam oosit. Kloning merupakan proses perbanyakan fragmen gen target dengan mengintroduksi DNA rekombinan ke dalam suatu sel inang (Brooker) .

7 Americaan Medical Association mendefinisikan kloning sebagai produksi dari organisme identik secara genetik melalui sel somatik  transfer nuklir, walaupun definisi yang lebih luas  sering digunakan untuk memasukkan produksi jaringan dan organ dari kultur sel atau jaringan menggunakan sel. Kloning dalam biologi adalah proses menghasilkan populasi serupa genetik individu identik yang terjadi di alam saat organisme seperti bakteri, serangga atau tanaman bereproduksi secara aseksual.

8 TEKHNIK KLONING a. Transfer nukleus
Transfer nukleus membutuhkan dua sel yaitu suatu sel donor dan suatu oosit atau sel telur. Telur matur sebelum dibuahi dibuang intinya atau nukleusnya. Proses pembuangan nukleus tadi dinamakan enukleasi. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan informasi genetisnya. Ke dalam telur yang telah dienukleasi tadi kemudian dimasukkan nukleus (donor) dari sel somatik. Penelitian membuktikan bahwa sel telur akan berfungsi terbaik bila hanya dalam anfertilisasi, sebab hal ini akan mempermudah penerimaan nukleus donor seperti dirinya sendiri. Di dalam telur, inti sel donor tadi akan bertindak sebagai inti sel zigot dan membelah serta berkembang menjadi blastosit.

9 Blastosit selanjutnya ditransfer ke dalam uterus induk pengganti (surrogate mother). Jika seluruh proses tadi berjalan baik, suatu replika yang sempurna dari donor akan lahir. Jadi sebenarnya setelah terbentuk blastosit in vitro, proses selanjutnya sama dengan proses bayi tabung yang tehnologinya telah dikuasai oleh para ahli Obstetri Ginekologi.

10 b. Tekhnik Roslin Kloning domba Dolly merupakan peristiwa penting dalam sejarah kloning. Tidak saja hal tersebut membangkitkan antusias terhadap kloning, melainkan juga hal tersebut membuktikan bahwa kloning binatang dewasa dapat disempurnakan. Sebelumnya, tidak diketahui bahwa suatu nukleus dewasa ternyata mampu memproduksi suatu hewan yang komplit. Bila terjadi kerusakan genetis dan deaktivasi gen yang sederhana maka kedua keadaan tersebut kemungkinan bersifat menetap. Hal tersebut di atas bukanlah suatu kasus yang menyusul setelah penemuan oleh Ian Wilmut dan Keith Cambell tentang suatu metode yang mana mampu melakukan singkronisasi siklus sel dari kedua sel donor dan sel telur. Tanpa singkronosasi siklus sel, maka inti tidak akan berada pada suatu keadaan yang optimum untuk dapat diterima oleh embrio. Bagaimanapun juga sel donor harus berjuang untuk dapat masuk ke Gap Zero, atau stadium sel GO, atau stadium sel dorman.

11 Domba yang baru lahir tersebut memiliki semua karakteristik yang sama dengan domba yang lahir secara alamiah. Dan telah diamati bila ada efek yang merugikan, seperti resiko yang tinggi terhadap kanker atau penyakit genetis lainnya yang terjadi atas kerusakan bertahap kepada DNA, dikemudian hari juga terjadi pada Dolly atau hewan lainnya yang dikloning dengan metode ini.

12 c. Tekhnik Honolulu Pada Juli 1998, suatu tim ilmuwan dari Universitas Hawai mengumumkan bahwa mereka telah menghasilkan tiga generasi tikus kloning yang secara genetik identik. Tehnik ini diakreditasi atas nama Teruhiko Wakayama dan Ryuzo Yanagimachi dari Universitas Hawai. Tikus telah sejak lama diketahui merupakan mamalia yang tersulit untuk dikloning, ini merujuk pada bahwa segera setelah suatu sel telur tikus mengalami fertilisasi ia akan segera membelah. Domba digunakan pada tehnik Roslin karena sel telurnya membutuhkan beberapa jam sebelum membelah, memungkinkan adanya waktu bagi sel telur untuk memprogram ulang nukleus barunya. Meskipun tidak mendapatkan keuntungan tersebut ternyata Wakayama dan Yanagimachi mampu melakukan kloning dengan angka keberhasilan yang jauh lebih tinggi (3 kloning dari sekitar seratus yang dilakukan) dibandingkan Ian Wilmut (satu dari 277). Wakayama melakukan pendekatan terhadap masalah sinkronisasi siklus sel yang berbeda dibandingkan Wilmut. Wilmut menggunakan sel dari kelenjar mammae yang harus dipaksa untuk memasuki ke stadia GO. Wakayama awalnya menggunakan tiga tipe sel yakni, sel Sertoli, sel otak dan sel kumulus. Sel Sertoli dan sel otak keduanya tinggal dalam stadia GO secara alamiah dan sel kumulus hampir selalu hadir pada stadia G0 ataupun G1.

13

14 KOMPONEN-KOMPONEN KLONING
a. Sumber DNA Sumber DNA untuk pengerjaan kloning dapat berupa DNA kromosom yang diisolasi dari inti sel ataupun DNA komplementer yang diperoleh dari penyalinan mRNA dengan bantuan enzim reverse transcriptase, disebut complementary DNA (cDNA) . b. Vektor Vektor merupakan merupakan wahana pembawa fragmen gen target ke dalam suatu sel inang. Persyaratan utama suatu molekul DNA dapat digunakan sebagai vektor, antara lain harus mampu disisipi DNA asing, dapat diintroduksi ke dalam sel inang, dapat bereplikasi secara independen di dalam sel inang, dan memiliki penanda seleksi. Vektor yang sering digunakan untuk penelitian kloning dalam sel bakteri adalah virus dan plasmid. Vektor lain yang dapat digunakan dalam kloning adalah kosmid, fagemid, bacterial artificial chromosome (BAC), dan yeast artificial chromosome (YAC).

15 c. Enzim endonuklease restriksi Enzim endonuklease restriksi yang diisolasi dari bakteri merupakan enzim yang dapat memotong ikatan fosfodiester untai DNA asing pada sekuen pengenalan yang spesifik. d. Enzim ligase Enzim ligase merupakan enzim yang mengkatalisis reaksi pembentukan kembali ikatan fosfodiester antara potongan fragmen DNA atau RNA berujung kohesif yang saling berkomplemen hasil pemotongan dengan enzim restriksi .

16 e. Sel inang Bakteri Escherichia coli (Migula) Castellani & Chalmers, Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn, dan khamir Saccharomyces cerevisiae (Meyen) Hansen merupakan mikroorganisme yang sangat bermanfaat dalam kloning karena memiliki karakteristik ideal sebagai sel inang bagi gen yang akan dikloning, antara lain mudah dimanipulasi, mampu tumbuh dengan cepat dan stabil pada medium kultur biasa, non-patogen, serta dapat ditransformasi DNA asing.

17 TAHAP/ PROSES KLONING a. Amplifikasi fragmen gen target Polymerase chain reaction (PCR) merupakan teknik amplifikasi sekuen DNA spesifik secara in vitro dengan proses pemanjangan primer pada untai DNA komplementer . Reaksi PCR terdiri atas sejumlah komponen esensial, antara lain enzim DNA polimerase yang termostabil, sepasang oligonukleotida spesifik yang berperan sebagai primer, deoksinukleosida trifosfat (dNTP), kation divalen, kation monovalen, buffer, serta DNA cetakan. Sekuen primer membatasi daerah fragmen DNA target yang akan diamplifikasi, kemudian enzim DNA polimerase akan menginisiasi sintesis salinannya

18 persyaratan untuk desain primer yang baik antara lain panjang primer sekitar basa, memiliki kandungan basa GC %, pada ujung 3’ terdapat basa G atau C, temperature of melting sekitar ° C, dan tidak terjadi self-complementarity. Reaksi PCR ditempatkan pada mesin thermal cycler yang dapat mengatur suhu sesuai dengan tiga tahapan dalam siklus PCR. Tahap awal reaksi PCR merupakan pemisahan untai ganda DNA (denaturasi) yang dilakukan pada suhu 95° C, dilanjutkan dengan pemasangan basa primer dengan untai tunggal DNA cetakan (annealing) pada suhu sekitar ° C, kemudian pada suhu 72° C, berlangsung sintesis untai DNA baru oleh enzim DNA polimerase (Fairbanks & Andersen 1999: 278). Setiap siklus pada PCR menghasilkan 2 salinan untai ganda fragmen target. Kedua hasil salinan DNA target dari setiap siklus akan menjadi cetakan bagi siklus berikutnya sehingga reaksi PCR dengan 30 siklus dapat menghasilkan jutaan fragmen DNA target

19 b. Penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor Penyisipan fragmen DNA atau gen target ke dalam DNA vektor untuk membentuk molekul DNA rekombinan melibatkan 2 tahap, yaitu digesti serta ligasi DNA vektor dan gen target sisipan. Vektor dan sisipan didigesti dengan enzim restriksi yang sama sehingga keduanya memiliki potongan kohesif (sticky ends) serupa yang akan saling berlekatan. Enzim ligase mengkatalisis proses perlekatan basa-basa nukleotida yang saling berkomplemen.

20 c. Introduksi vektor rekombinan ke dalam sel inang Tahap lanjutan pada kloning gen setelah pembuatan molekul DNA rekombinan (vektor yang disisipi gen sisipan) adalah introduksi DNA rekombinan ke dalam sel inang. Sel inang akan tumbuh dan membelah membentuk banyak koloni yang mengandung DNA target. Introduksi DNA vektor plasmid yang mengandung gen sisipan ke dalam sel inang bakteri disebut transformasi; sedangkan introduksi vektor virus dinamakan transfeksi). Sel inang terlebih dahulu dibuat menjadi kompeten sebelum dilakukan proses transformasi sehingga menjadi permeabel terhadap DNA asing. Sel kompeten dapat dibuat dengan memberikan perlakuan fisik atau kimia yang akan meningkatkan kemampuan sel untuk mengikat dan mengambil DNA.

21 Proses introduksi DNA ke dalam sel terjadi pada saat pemberian kejutan panas terhadap sel kompeten dan DNA dengan menaikkan suhu inkubasi secara drastis dari 0° C menjadi 42° C selama sekitar 1--2 menit. Parameter keberhasilan proses transformasi dapat ditentukan dengan nilai efisiensi transformasi yang tinggi. Jumlah koloni transforman yang tumbuh pada permukaan medium seleksi dihitung, kemudian dimasukkan dalam perhitungan efisiensi transformasi. Nilai efisiensi transformasi optimal metode CaCl2 adalah 106 cfu/µg.

22 d. Seleksi hasil kloning Keberhasilan proses kloning dapat diketahui dengan melakukan seleksi. Melalui proses seleksi, koloni transforman yang membawa DNA rekombinan target (berhasil dikloning) dapat dibedakan dari koloni transforman yang tidak membawa DNA target. Proses seleksi dapat dilakukan dengan sejumlah metode, seperti hibridisasi DNA probe, hibridisasi antibodi monoklonal, dan seleksi nutrien. Metode yang umum digunakan adalah seleksi antibiotik dan α-komplementasi (blue-white screening).

23 MANFAAT KLONING 1. Untuk pengembangan ilmu pengetahuan
2. Untuk mengembangkan dan memperbanyak bibit unggul 3. Untuk tujuan diagnostik dan terapi 4. Menolong atau menyembuhkan pasangan infertil mempunyai turunan

24 BIOETIKA KLONING Hingga waktu ini sikap para ilmuwan, organisasi profesi dokter dan masyarakat umumnya adalah bahwa pengklonan individu yaitu pengklonan untuk tujuan reproduksi (reproductive cloning) dengan menghasilkan manusia duplikat, kembaran identik, manusia fotokopi yang berasal dari sel induk dengan cara implantasi inti sel tidak dibenarkan, tetapi untuk tujuan terapi (therapeutic cloning) dianggap etis.

25 SEKIAN DAN TERIMAKASIH