123901447 Rangkuman Rekayasa Genetika

8/10/2019 123901447 Rangkuman Rekayasa Genetika

1/12

REKAYASA GENETIKA

RESUME

Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Genetika II

Dibimbing oleh Prof. Dr. Duran Corebima A., M.Pd

oleh

Kelompok 16

i!o Kharist "ein #1$$%&1&$&616'

Putri Dhamira #1$$%&1&$&6(&'

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

)o*ember ($1(


2/12

REKAYASA GENETIKA

+erikut ini dikemukakan arti rekaasa genetika #genetic enginecring' ang

dikutip dari tiga sumber

ekaasa genetika adalah manipulasi sifat genetik suatu organisme dengan

!ara mengintroduksi atau mengeliminasi gen-gen tertentu #Mi!los, dkk,

1$'.

ekaasa genetika adalah manipulasi geneti! dalam sel untuk

menghasilkan suatu sifat ang dikehendaki ang biasana disebut

teknologi rekombinan D)A #asmussen, dkk, 1$'.

ekaasa genetika adalah teknik mengubah konstitusi genetik sel atau

indi*idu dengan !ara pemindahan selektif, insersi atau dengan modifikasi

gen balik ang indi*idual maupun ang berupa perangkat gen #Klug, dkk,

1&'.

+erdasarkan kutipan tersebut,pada rekaasa genetika terdapat manipulasi

atas materi genetik dengan !ara menambah atau menghilangkan gen tertentu.

+erbagai fenomena genetik alami /ika di!ermati dapat men/adi model alami dari

teknik rekaasa genetika !ontohna crossing over, gene pick up, transduksi, dll.

0enomena ini ter/adi pemutusan, penambungan, serta perpindahan bagian materi

genetik ang dapat mengakibatkan penambahan atau perpindahan suatu gen atau

beberapa gen.

PROSES REKAYASA GENETIKA

Menurut mith dan +ars #1$' terdapat berbagai teknik ang digunakan

dalam teknik rekaasa genetika meliputi teknik *ektor, in/eksi mikro, fusiprotoplas, dan elektoporasi. elain itu klug menambahkan /uga teknik

kopresipitassi kalsium pospat dan endositosis dan dikenal pula teknik proektil

mikro.

Transfer Vektor

2ransfer *ektor merupakan !ara memasukan suatu gen ke sel baru dengan

menggunakan pemba3a #carrier' khusus ang memanfaatkan proses alami seperti


3/12

pada transfer D)A oleh bakteri dan *irus. 4ektorang digunakan adalah plasmid,

bakteriofage dan cosmid #russel, 1('.

e!ara kimia3i *ektor-*ektor tersebut adalah molekul D)A. ebagai*ektor suatu molekul D)A harus memiliki sifat-sifat ang harus dimiliki D)A

seperti di ba3ah ini #Klug, dkk.,1&'

Molekul D)A mampu melekukan replikasi sendiri maupun

replikasi segmen D)A ang diinsersikan bebas dari replikasi

kromosom sel inang dengan !ara membuahi suatu 5ori

Molekul D)A harus mengandung se/umlah tapak pemutusan

en7im retrisi khusus ang bermanfaat untuk insersi segmen-

segmen D)A.

Molekul D)A harus membuhai suatu penenda ang dapat

dimanfaatkan.

Molekul D)A harus mudah terbebas kembali ari sel inang.

elain sifat-sifat itu ada pula sifat lain ang diharapkan #8ld dan Primrose,

19'

+etar molekul rendah

Adana kemampuan untukmemberikan sifat fenotip ang dipilih

dengan segera pada sel inang.

a. Plasmid

Plasmid terbentuk se!ara alami invitro. Plasmid terdapat pada E. coli

#plasmid 0 (1(& merupakan derifat dari plasmid Col:1'. Plasmid-plasmid itu

terdapat padaE.coli #plasmid 0(1(& merupakan deri*at dari plasmid Co:1'.


4/12

b. +akteriofag

+akteriofag ang banak digunakan dalam teknologi D)A rekombinan

pada E.coli adalah fag . eluruh gen fag sudah diidentifikasi dan dipetakan

urut-urutan genom se!ara keseluruhan sudah diketahui. eluruh deri*at fag

ang digunakan sebagai *ektor transfer sudah direkaasa sehingga hana siklus

titik sa/a. Deri*at-deri*at fag lebih dari 1$$ deri*at ang dimanfaatkan sebagai

*ektor dibuat dengan !ara membuang berbagai bagian kelompok gen di daerah

tengah.

elain bakteriofag ang digunakan sebagai *ektor, salah satuna adalah M

1%. Materi genetik pada M 1% berupa D)A unit tunggal. ;ika M 1% menginfeksi

suatu sel bakteri, D)A unting tunggal bereplikasi menghasilkan suatu model

D)A unting ganda ang disebut 0 #eplikasi 0orm'. Molekul 0 setara dengan

plasmid dan D)A asing dapat diinsersikan ke tapak-tapak pemutusan en7im

retriksi tunggal ang ada pada genom. usunan dari molekul 0 terdiri dari suatu

unting tunggal #


5/12

untuk fungsi resistensi terhadap antibiotik serta replikasi. Kosmid dirakit dan

plasmid dan fag , !ontoh plasmid ang digunakan Pbr%((.

d. 4ektor ulang-alik #Shuttle vectors'

elain *ektor-*ektor transfer seperti plasmid, bakterio fag , dan kosmid

ang digunakan untuk pengklonan D)A, *ektor lain ang dimanfaatkkan untuk

memanfaatkan untuk memasukkan molekul-molekul D)A rekombinan ke dalam

sel prokariotik maupun eukariotik. 4ektor-*ektor sema!am itu disebut *ektor

ulang alik ataushuttlr vectors. 4ektor ulang alik ataushuttlr vectorsadalah *ektor

pengklon ang dapat bereplikasi di dalam dua atau lebih mahkluk hidaup inang.

3. Injeksi mik!" #$si %!&!%'(s" e'ek&!%!(si" k!%esi%i&(si k('si$m #!s#(&

)(n en)!si&!sis" se&( %!*eksi mik!

Pada in/eksi mikro menggunakan /arum mikroskopis,untuk memasukkanD)A melalui membran sel sasaran, termasuk ke dalam inti sel. Pada fusi

protoplas ter/adi pelarutan dua membran sel dari sel-sel ang berbeda sehingga

dua sel dapat di gabung men/adi satu, misalna fusi antara sel sel-sel ang di

kultur dengan protoplas bakteri ang mengandung D)A eksogen. 0usi protoplas,

suatu sistem transformasi ang memanfaatkan liposom ang tersusun dari suatu

lipida kationik. Pemanfaatan liposom sebagai suatu sistem transformasi atau

transfeksi ang disebut sebagai lipofeksi #lipofection'.


6/12

Pada teknik eletroporasi menggunakan listrik untuk men!iptakan lubang

ke!il di membran sel ang akan dimanfaatkan untuk pemindahan D)A ke dalam

sel. +erkenaan dengan elektroporasi informasi dari 8ld dan Primrose #19'

menebutkan bah3a pada pendedahan singkat ke/utan listrik berkekuatan antara

&$$$-9$$$ 4, sel-sel memperoleh D)A eksogen dan larutan sekitar #tampakna

melalui lubang-lubang ang terbentuk sesaat pada membran plasma' dengan

ke/utan listrik akan meningkatkan frekuensi efisien transformasi #Potter dkk.,

19& dalam 8ld dan Primrose, 19'.

Pada teknik kopresipitasi kalsium fosfat dan endositosis tampakna butir-

butir kopresipitas kalsium fosfat dan D)A masuk ke dalam sel melalui endositosis

fagositosis #8ld dan Primrose, 19'. Pada teknik ini merupakan !ara umum

memasukkan suatu D)A ke dalam sel-sel mamalia.

Pada teknik proeksi mikro, D)A ataupun )A ditembakkan ke dalam sel

#Klein dkk., 19> dalam 8ld dan Primrose 19', teknik ini merupakan suatu !ara

ang sama sekali baru untuk memasukkan asam nuklet ke dalam sel tumbuhan

memanfaatkan ke!epatan tinggi. Pada teknik proeksi mikro membutuhkan kultur

sel ataupun perlakuan /aringan resipien.

P!se)$ D(s( Tekn!'!+i DNA Rek!m,in(n

?rutan proses ang men/adi prosedur dasar pada teknik D)A rekombinan

ang diperantai *ektor akan dikemukakan lebih lan/ut #Klug dkk., 1&'.

Pembuatan fragmen D)A dengan bantuan en7im nuklease retriksi ang

mengenal dan memotong molekul D)A pada urut-urutan nukleotida ang

spesifik

egmen-segmen digabung ke molekul D)A lain dengan bantuan *ektor.

4ektor dapat bereplikasi se!ara otonom sehingga memfasilitasi manipulasi

dan identifikasi molekul D)A ang baru terbentuk.

4ektor ang sudah terinsersi segmen D)A ditransfer ke suatu sel inang.

Molekul D)A rekombinan direplikasi menghasilkan berlusin-lusin ang

disebut klon-klon.


7/12

egmen-segmen D)A ang diklon dapat diambil dari sel inang.

el-sel inang ang mengandung D)A rekombinan me3ariskan kepada

seluruh sel turunan, menghasilkan suatu populasi sel-sel identik ang

semua memba3ahi urut-urutan ang dklon.

e!ara potensial, D)A diklon dapat ditranskripsikan, )A-d

ditranslasikan serta produk-produk gen diisolasi dan di ka/i.

Pe(n En-im En)!n$k'e(se Re&iksi

Pada urutan pertama proses ang men/adi prosedur dasar teknik D)A

rekombinan ang diperantai oleh *ektor en7im endonuklease dibutuhkan untuk

memotong molekul D)A dalam rangka pembuatan fragmen D)A. Molekul D)A

rekombinan tidak dapat dibentuk tanpa abntuan en7im endunuklease restiksi.

Penanaman endunuklease restiksi di beri nama berdasarkan ma!am makhluk

hidup tempat en7im tersebut diisolasi se!ara kon*ensional digunakan sistem tiga

huruf dalam posisi huruf miring ang diikuti dengan suatu angka roma3i.

:n7im endonuklease retriksi terbagi men/adi dua kelompok atau tipe

#ussel, 1('. 2ipe I akan mengenali suatu urutan pasangan nukelotida ang

spesifik pada D)A dan selan/utna memotong D)A pada suatu tapak tidak

spesifik /auh dari urutan. :n7im endonuklease restiksi tipe I tidak terlalu

bermanfaat untuk pembentukan molekul D)A rekombinan. :n7im endonuklease

restiksi tipe II suatu urutan pasangan nukleotida spesifik pada D)A namun tipe ini

memotong D)A di dalam urutan #ussel,1('. :n7im endonuklease restriksi

bermanfaat untuk pembentukan molekul D)A rekombinan.

?ntuk pengenalan e7im endonuklease restriksi tipe II memeliki suatu

sumbu simetri ang mele3ati titik tengah urutan pengenalan #ussel, 1('.

Dalam urutan basa @ % pada unting D)A sama dengan urutan basa @ %

pada komplementerna.

:n7im endonuklease restriksi sudah diisolasi dari se/umlah besar strain

bakteri ang berbeda #ussel, 1('. 8leh karena itu setiap en7im memotong

D)A pada suatu pasangan nukleotida ang spesifik untuk en7im ang


8/12

bersangkutan, /umlah potongan ang dibuat en7im pada suatu molekul D)A

tertentu tergantung pada /umlah berapa kali urutan pengenalan ditemukan pada

D)A.

:n7im endonuklease restriksi tipe II menghasilkan u/ung-u/ung lan!ip

ang memiliki nilai khusus pada pengklonal fragmen-fragmen D)A /ika kedua

u/ung ta/am hasil pemotongan bertemu dalam larutan, maka akan berbentuk

pasangan basa ang sempurna.

Peluang /umlah tapak pemutusan pada suatu D)A oleh en7im

endonuklease restriksi II dapat dihitung dalam kaitanna dengan /umlah pasangan

nukleotida pada setiap urutan pengenal, sepan/ang keberadaan tiap pasangan

nukleotida bersifak a!ak. Peluang /umlah tersebut ditun/ukkan pada tabel berikut.

Pasangan nukleotida pada tapak

restriksi

Probabilitas ke/adian

& #1=&'& B 1 dalam (@6 bp

@ #1=&'@ B 1 dalam 1$(& bp

6 #1=&'6

B 1 dalam &$6 bp

9 #1=&'9 B 1 dalam 6@, &>6 bp

11 #1=&'11

Se'eksi K'!n Rek!m,in(n

Pada urutan dari fragmen D)A restriksi ang ditranskripsikan men/adi

)A atau membuat peta urut-urutan hasil hibridisasi dengan fragmen-fragmen

restriksi. 8leh karena itu, outhern mengembangkan suatu metode untuk

mendeteksi fragmen-fragmen di dalam sel agarose ang komplementer denga

urutan )A atau D)A tertentu, metode ini dikenal dengan outhern +lotting.

Pada inti metode ini mentransfer makro molekul dari gel ang berarti telah di

pisahkan se!ara elektroforesis ke suatu permukaan membran.

MANFAAT DAN RESIKO REKAYASA GENETIKA


9/12

Manfaat rekaasa genetika dapat dilihat kaitanna dengan analisis genetik,

diagnosis atas penakit manusia, terapi gen, sidik /ari D)A, serta bioteknologi

#Klug dkk, 1&'.

An('isis Gene&ik(

Para ahli genetika menggunakan teknik-teknik D)A rekombinan untuk

analisis genetik #Klug dkk, 1&'. 2eknik-teknik ini memungkinkan pengadaan

suatu kumpulan klon ang meliputi keseluruhan klon, demikian pula

memungkinkan pemetaan genetika maupun fisik ang lengkap, serta

memungkinkan penetapan urutan nukleotida dari keseluruhan kromosom. Peta

fisisk ang dihasilkan memperlihatkan seluruh gen pada genom ang di tandai

oleh urutan nukleotida, tanpa pula memperhatikan mutan bahkan sering tanpa

dukungan pengetahuan a3al tentang fungsi atau fenotip dari gen-gen ang

dipetakan.

Di(+n!sis m!'ek$'e (&(s %en*(ki& m(n$si(

Pemanfaatan urutan D)A ang diklon memungkinkan pengamatan

langsungterhadap genotip dari pada pengamatan atas suatu produk gen angbelum di kenal atau ang tidak terekspresi. Contoh deteksi molekuler dapat

dilakukan atas Thelessemia dan Sickle cell anemia.

Te(%i +en

Kemampuan mengisolasi dan mengklon gen-gen spesifik manusia ang

pada mulana dikembangkan sebagai suatu penelitian. Proses terapi sema!am ini

di sebut terapi gen. Metode ini dikembangkan untuk memasukkan gen ke dalam

sel manusia, termasuk pemanfaatan *ektor *irus maupun fusi sel dengan *esikula

buatan ang mengandung urutan D)A ang diklon, transfer kimia3i ang

mendorong pengangkutan gen mele3ati membran sel /ika sudah dilakukan.


10/12

Panduan terapi gen sudah disusun dan men!akup beberapa persaratan

#Klug dkk., 1&' ang akan dikemukan lebih lan/ut.

Gen harus diisolasi dan ditransfer.

Cara transfer gen ang efektif harus ada.

;aringan target harus dapat di!apai, sebagai !ontoh per!obaan terapi gen

ang pertama menggunakan sel-sel darah putih ataupun prekursorna

sebagai /aringan target.

2erapingen tidak boleh menakiti pasien dan sudah tidak ada !ara terapi

lain ang efektif.


11/12

Pe&(n*((n

1. +agaimana proses in/eksi mikro, fusi protoplas, elektroporasi,

kopresipitasi kalsium fosfat dan endositosis, serta proeksi mikro

;a3ab Pada in/eksi mikro menggunakan /arum mikroskopis,untuk

memasukkan D)A melalui membran sel sasaran, termasuk ke dalam inti

sel. 0usi protoplas, suatu sistem transformasi ang memanfaatkan liposom

ang tersusun dari suatu lipida kationik. Pemanfaatan liposom sebagai

suatu sistem transformasi atau transfeksi ang disebut sebagai lipofeksi

#lipofection'. Pada teknik elektroporasi menggunakan listrik untuk

men!iptakan lubang ke!il di membran sel ang akan dimanfaatkan untuk

pemindahan D)A ke dalam sel. Pada teknik kopresipitasi kalsium fosfat

dan endositosis tampakna butir-butir kopresipitas kalsium fosfat dan

D)A masuk ke dalam sel melalui endositosis fagositosis. Pada teknik ini

merupakan !ara umum memasukkan suatu D)A ke dalam sel-sel mamalia.

Pada teknik proeksi mikro, D)A ataupun )A ditembakkan ke dalam

sel, teknik ini merupakan suatu !ara ang sama sekali baru untuk

memasukkan asam nuklet ke dalam sel tumbuhan memanfaatkan

ke!epatan tinggi. Pada teknik proeksi mikro membutuhkan kultur sel

ataupun perlakuan /aringan resipien.

(. Apakah ang membedakan antara en7im endonuklease retriksi

;a3ab 2ipe I akan mengenali suatu urutan pasangan nukelotida ang

spesifik pada D)A dan selan/utna memotong D)A pada suatu tapak

tidak spesifik /auh dari urutan. :n7im endonuklease restiksi tipe I tidak

terlalu bermanfaat untuk pembentukan molekul D)A rekombinan. :n7im

endonuklease restiksi tipe II suatu urutan pasangan nukleotida spesifik

pada D)A namun tipe ini memotong D)A di dalam urutan. :n7im

endonuklease restriksi tipe II memeliki suatu sumbu simetri ang mele3ati

titik tengah urutan pengenalan. Dalam urutan basa @ % pada unting

D)A sama dengan urutan basa @ % pada komplementerna.


12/12

%. Apa ang dimaksud dengan kosmid, /elaskan E

;a3ab Kosmid merupakan *ektor ang dibangun di laboratorium

memanfaatkan urut-urutan !os dan fag ang berguna untuk

pemasukan=pegumpulan kromosom ke dalam kepala fag dan

memanfaatkan pula urut-urutan #bagian tengah kosmid' untuk fungsi

resistensi terhadap antibiotik serta replikasi. Kosmid dirakit dan plasmid

dan fag

123901447 Rangkuman Rekayasa Genetika

Documents

Transcript of 123901447 Rangkuman Rekayasa Genetika