BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kemajuan dibidang teknologi saat ini sudah berkembang sangat

pesat, banyak penemuan baru tentang biologi molekular, diantaranya

yaitu adanya sistem kloning. Sistem kloning itu sendiri merupakan suatu

proses menghasilkan individu-individu dari jenis yang sama identik secara

genetik. Pada hewan atau tumbuhan tertentu pengkloningan terbentuk

secara alami yaitu kebiasaan proses hewan atau tumbuhan bereproduksi

aseksual. Sedangkan dalam bioteknologi, kloning merujuk pada berbagai

usaha yang dilakukan manusia untuk menghasilkan salinan berkas DNA

atau gen, sel atau organisme.

Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan tersebut, muncullah ilmu

yang mempelajari mengenai pembentukan kombinasi materi genetik yang

baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor

sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami

perbanyakan dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel

inang yang dikenal sebagai teknologi DNA rekombinan atau biasa disebut

rekayasa genetika. Teknologi ini memungkinkannya diperolehnya suatu

produk dengan sifat tertentu dalam waktu lebih cepat dan jumlah lebih

besar daripada produksi secara konvensional serta memadukan sifat dari

dua jenis organisme yang berbeda (organisme transgenik) dan lain-lain.

Untuk lebih jelas mengenai DNA rekombinan, akan di bahas pada

pembahasan makalah ini.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan

permasalahan sebagai berikut :

1. Apakah yang dimaksud DNA rekombinan ?

2. Bagaimanakah teknik/tahapan teknologi DNA rekombinan ?

3. Bagaimana penerapan dari teknologi DNA rekombinan ?

C. Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui pengertian dari DNA rekombinan.

2. Untuk mengetahui teknik yang digunakan dalam teknologi DNA

rekombinan

3. Untuk mengetahui manfaat dan penerapan dari teknologi DNA

rekombinan.

D. Manfaat

Manfaat dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Bagi mahasiswa dapat melatih keterampilan dan kemampuan

dalam membuat karya tulis ilmiah

2. Bagi pembaca dapat menambah sumber informasi tentang

teknologi DNA rekombinan

BAB II

PEMBAHASAN

A. Definisi DNA Rekombinan

Menurut Cohen dan Boyer (1980: DNA rekombinan (rDNA) adalah

bentuk DNA buatan yang dibuat dengan menggabungkan dua atau lebih

sekuens yang tidak akan biasanya terjadi bersama-sama. Dalam hal

modifikasi genetik, itu adalah diciptakan melalui pengenalan DNA yang

relevan ke dalam DNA organisme yang ada, seperti plasmid bakteri, untuk

kode untuk atau mengubah sifat berbeda untuk tujuan tertentu, seperti

resistensi antibiotik (News Medical.Net)

Robert (2009) mengatakan bahwa DNA rekombinan adalah DNA

yang mengalami perubahan karena penyisipan suatu sekuens

deuksinukleotida yang sebelumnya tidak terdapat dalam molekul DNA

yang sudah ada dengan cara enzimatik atau kimiawi. Rekayasa genetika

adalah serangkaian teknik untuk memodifikasi dan merekomendasi gen

dari berbagai organisme yang berbeda yang juga disebut teknologi DNA

rekombinan.

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. Rekayasa genetika dapat memberikan hasil yang sangat

menguntungkan. Sebagai contoh pasien yang menderita diabetes tidak

mampu membentuk hormon insulin untuk mengatur kadar gula dalam

darah. Oleh karena itu, pasien membutuhkan suntikan insulin sebagai

tambahan. Dengan teknik rekayasa genetika, para peneliti berhasil

memaksa mikroorganisme (bakteri) untuk membentuk insulin yang mirip

dengan insulin manusia (suryo, 2001).

B. Teknologi DNA Rekombinan

Teknologi DNA rekombinan merupakan teknik kejuruteraan genetik

yang melibatkan penggunaan DNA rekombinan - yaitu DNA yang

menggabungkan maklumat genetik dua species organisme yang

berlainan. Jika gen-gen ini digabungkan dalam sel telur atau sel sperma

supaya maklumat genetik ini boleh diturunkan kepada progeni, maka hasil

daripada gabungan ini dinamakan organisme transgenik.

Penghasilan DNA rekombinan melibatkan tiga proses:

1. Manipulasi DNA in vitro (luar sel organisma)

2. Gabungan, atau rekombinasi DNA sesuatu organisma dengan DNA

bakteria dalam plasmid atau bakteriofak

3. Pengklonan, atau teknik untuk mereplikasi progeni yang membawa

DNA rekombinan.

Proses-proses diatas pertama kali dilakukan oleh Paul Berg dan A.D.

Kaiser pada tahun 1972. Mereka berjaya memasukkan DNA prokariot

kedalam bakteria, kemudian oleh S.N. Cohen dan Herbert Boyer yang

berjaya menggabungkan DNA organisme eukariot bersama plasmid

bakteria.

Komponen yang digunakan dalam teknik DNA rekombinan diantaranya

enzim restriksi untuk memotong DNA, enzim ligase untuk menyambung

DNA dan vektor untuk menyambung dan mengklonkan gen di dalam sel

hidup, transposon sebagai alat untuk melakukan mutagenesis dan untuk

menyisipkan penanda, pustaka genom untuk menyimpan gen atau

fragmen DNA yang telah diklonkan, enzim transkripsi balik untuk membuat

DNA berdasarkan RNA, pelacak DNA atau RNA untuk mendeteksi gen

atau fragmen DNA yang diinginkan atau untuk mendeteksi klon yang

benar. Vektor yang sering digunakan diantarnya plasmid, kosmid dan

bakteriofag.

Enzim restriksi, digunakan untuk memotong DNA. Enzim restriksi

mengenal dan memotong DNA pada sekuens spesifik yang panjangnya

empat sampai enam pasang basa. Enzim tersebut dikenal dengan nama

enzim endonuklease restriksi.

Ada dua bagian terpenting yang selalu digunakan dalam rekayasa

genetika yaitu sebagai berikut :

1. Enzim seluler/Cellular Enzymes

Enzim yang dipakai dalam memanipulasi DNA diantaranya adalah :

a. enzim Endonuklease, yaitu enzim yang mengenali batas-batas

sekuen nukleotida spesifik dan berfungsi dalam proses restriction

atau pemotongan bahan-bahan genetik. Penggunaan enzim ini

yang paling umum antara lain pada sekuen palindromik. Enzim ini

dibentuk dari bakteri yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat

menahan penyusupan DNA, seperti genom bacteriophage.

b. DNA polimerisasi, yaitu enzim yang biasa dipakai untuk meng-copy

DNA. Enzim ini mengsintesis DNA dari sel induknya dan

membentuk DNA yang sama persis ke sel induk barunya. Enzim ini

juga bisa didapatkan dari berbagai jenis organisme, yang tidak

mengherankan, karena semua organisme pasti harus meng-copy

DNA mereka.

c. RNA polimerisasi yaitu enzim yang berfungsi untuk ’membaca

sekuen DNA dan mengsintesis molekul RNA komplementer.

Seperti halnya DNA polimerisasi, RNA polimerisasi juga banyak

ditemukan di banyak organisme karena semua organisme harus

’merekam’ gen mereka.

d. DNA ligase merupakan suatu enzim yang berfungsi untuk

menyambungkan suatu bahan genetik dengan bahan genetik yang

lain. Contohnya saja, enzim DNA ligase ini dapat bergabung

dengan DNA atau RNA dan membentuk ikatan phosphodiester

baru antara DNA atau RNA yang satu dengan lainnya.

e. Reverse transcriptases adalah enzim yang berfungsi membentuk

blue-print dari molekul RNA membentuk cDNA (DNA

komplementer). Enzim ini dibuat dari virus RNA yang mengubah

genom RNA mereka menjadi DNA ketika mereka menginfeksi

inangnya. Enzim ini biasa dipakai ketika bertemu dengan gen

eukariotik yang biasanya terpisah-pisah menjadi potongan kecil dan

dipisahkan oleh introns dalam kromosom.

2. Vektor natural/ Natural Vectors

Sebagai salah satu cara untuk memanipulasi DNA di luar sel, para

ilmuwan dalam bioteknologi harus bisa membuat suatu tempat yang

keadaannya stabil dan cocok dengan tempat DNA yang dimanipulasi.

Sekali lagi, alam telah memberikan solusi dari masalah ini. Vektor disini

bisa diartikan sebagai alat yang membawa DNA ke dalam sel induk

barunya.

Agar suatu metode dalam rekayasa genetika dianggap berhasil, di

dalam vektor, DNA hasil rekombinan seharusnya benar-benar hanya

dibawa setelah sebelumnya DNA rekombinan digabungkan dengan DNA

vektor melalui enzim ligase. Namun di dalam vektor, DNA rekombinan

tidak termutasi lagi membentuk DNA dengan sifat baru. Contoh dari vektor

natural dari alam adalah plasmid dan virus atau bacteriophage (Witarto,

2005).

Adapun teknik pembuatan DNA rekombinan adalah sebagai berikut:

1. Teknik mengisolasi DNA.

2. Teknik memotong DNA dengan menggunakan enzim retriksi

endonuklease.

3. Teknik menggabung/ menyambung DNA dengan menggunakan

enzim ligase.

4. Teknik memasukkan DNA kedalam sel hidup (vektor)

5. Vektor berkembang dengan seleksi DNA yang direkayasa.

Gambar 1: mekanisme DNA Rekombinan

Gambar 2: mekanisme DNA Rekombinan untuk produksi insulin

1. Isolasi DNA yang diawali dengan melakukan perusakan serta

penghilangan dinding sel. Dalam proses ini dapat dilakukan secara

mekanis ataupun dengan cara enzimatis. Setelah perusakan sel

telah dilakukan, langkah selanjutnya adalah pelisisan sel hal ini

dapat dilakukan dengan menggunakan buffer nonosmotik, serta

deterjen yang kuat seperti triton X-100 atau dengan sodium dodesil

sulfat (SDS). Remukan sel yang diakibatkan oleh lisisnya sel

dibuang dengan melakukan sentrifugasi sehingga bias dibedakan

antara bagian yang rusak serta organel target yang pada akhirnya

didapatlkan DNA yang nantinya dilakukan pemurnian dengan

penambahan amonium asetat dan alcohol.

2. Pemotongan molekul DNA, baik genomik maupun plasmid

dilakukan dengan enzim restriksi. Ada dua macam enzim restriksi

yaieu enzim restriksi tipe I dan enzim restriksi tipe II.

Enzim restriksi tipe II mempunyai sifat-sifat umum yang

penting sebagai berikut:

a. mengenali urutan tertentu sepanjang empat hingga tujuh pasang

basa di dalam molekul DNA.

b. memotong kedua untai molekul DNA di tempat tertentu pada atau

di dekat tempat pengenalannya

c. .menghasilkan fragmen-fragmen DNA dengan berbagai ukuran dan

urutan basa. Berdasarkan tempat hasil pemotongan, fragmen-

fragmen DNA memiliki dua macam ujung yaitu:

1) Ujung lengket (sticky end) atau ujung kohesif, terjadi jika

tempat pemotongan pada kedua untai DNA terpisah sejauh

beberapa pasang basa, sehingga menghasilkan fragmen-

fragmen dengan ujung 5’ yang runcing karena masing-

masing untai tunggalnya menjadi tidak sama panjang. Dua

fragmen DNA dengan ujung yang runcing akan mudah

disambungkan satu sama lain.

2) Ujung tumpul (blunt end), terjadi jika tempat pemotongan

DNA pada posisi yang sama. Kedua fragmen hasil

pemotongannya akan mempunyai ujung 5’ yang tumpul

karena masing-masing untai tunggalnya sama panjangnya.

Penyatuan dua fragmen DNA ujung tumpul sulit dilakukan

sehingga memerlukan perlakuan tambahan, misalnya

pemberian molekul linker, molekul adaptor, atau

penambahan enzim deoksinukleotidil transferase.

3. Tahap selanjutnya adalah penyambungan molekul DNA. Ada tiga

cara yang dapat digunakan untuk meligasi fragmen-fragmen DNA

secara in vitro. Pertama, ligasi menggunakan enzim DNA ligase

dari bakteri. Kedua, ligasi menggunakan DNA ligase dari sel-sel E.

coli yang telah diinfeksi dengan bakteriofag T4 atau lazim disebut

sebagai enzim T4 ligase. Ketiga yaitu pemberian enzim

deoksinukleotidil transferase untuk menyintesis untai tunggal

homopolimerik 3’. Suhu optimum bagi aktivitas DNA ligase

sebenarnya 37ºC. Akan tetapi, pada suhu ini ikatan hidrogen yang

secara alami terbentuk di antara ujung-ujung lengket akan menjadi

tidak stabil dan kerusakan akibat panas akan terjadi pada tempat

ikatan tersebut. Oleh karena itu, ligasi biasanya dilakukan pada

suhu antara 4 dan 15ºC dengan waktu inkubasi (reaksi) yang

diperpanjang (sering kali hingga semalam).

4. Setelah tahap penyambungan molekul DNA, dilakukan analisis

terhadap hasil pemotongan DNA genomik dan DNA vektor serta

analisis hasil ligasi molekul-molekul DNA tersebut. menggunakan

teknik elektroforesis. Jika hasil elektroforesis menunjukkan bahwa

fragmen-fragmen DNA genomik telah terligasi dengan baik pada

DNA vektor sehingga terbentuk molekul DNA rekombinan,

campuran reaksi ligasi dimasukkan ke dalam sel inang agar

dapat diperbanyak dengan cepat. Tahap memasukkan

campuran reaksi ligasi ke dalam sel inang dinamakan transformasi

karena sel inang diharapkan akan mengalami perubahan sifat

tertentu setelah dimasuki molekul DNA rekombinan.

5. Tahap selanjutnya adalah seleksi transforman dan seleksi

rekombinan. Oleh karena DNA yang dimasukkan ke dalam sel

inang bukan hanya DNA rekombinan, maka kita harus melakukan

seleksi untuk memilih sel inang transforman yang membawa DNA

rekombinan. Selanjutnya, di antara sel-sel transforman yang

membawa DNA rekombinan masih harus dilakukan seleksi untuk

mendapatkan sel yang DNA rekombinannya membawa fragmen

sisipan atau gen yang diinginkan.

Pada dasarnya ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi

setelah transformasi dilakukan, yaitu:

1. Sel inang tidak dimasuki DNA apa pun atau berarti transformasi

gagal.

2. Sel inang dimasuki vektor religasi atau berarti ligasi gagal, dan

3. Sel inang dimasuki vektor rekombinan dengan/tanpa fragmen

sisipan atau gen yang diinginkan.

Seleksi sel rekombinan yang membawa fragmen yang

diinginkan dilakukan dengan mencari fragmen tersebut menggunakan

fragmen pelacak (probe), yang pembuatannya dilakukan secara in vitro

menggunakan teknik reaksi polimerisasi berantai atau polymerase chain

reaction (PCR). Pelacakan fragmen yang diinginkan antara lain dapat

dilakukan melalui cara yang dinamakan hibridisasi koloni (Tjahjoleksono,

2009).

Transfer DNA atau perpindahan DNA ke dalam bakteri dapat

melalui tiga cara yaitu:

1. Transformasi : transfer DNA yang umumnya berasal dari satu sel

bakteri ke dalam sel yang berbeda. Prosesnya adalah ketika

sebuah sel bakteri pecah atau lisis maka DNA sirkular akan

terlepas ke lingkungan. Efisiensi transformasi bergantung pada

kompetensi sel.

2. Konjugasi : merupakan pemindahan materi genetik berupa plasmid

secara langsung melalui kontak sel dengan membentuk struktur

seperti jembatan diantara dua sel bakteri yang berdekatan.

Umumnya terjadi pada bakteri gram negatif.

3. Transduksi : transfer materi genetik dari satu bakteri ke bakteri

lainnya dengan menggunakan virus bakteri sebagai vektor.

Transfer ini menggunakan prinsip dasar dari galur donor yang

menyediakan DNA bagi galur resipien. Perbedaan utamanya

dengan transfer DNA lainnya adalah DNA ditransfer melalui

perantaraan bakteriofag.

C. Manfaat Teknologi DNA Rekombinan

Berbagai penelitian tentang DNA rekombinan banyak gunakan dan

dimanfaatkan dalam berbagai bidang, diantaranya :

1. Bidang industri.

Penelitian rekayasa genetika di bidang industry sedang meningkat

dengan cepat. Berbagai usaha yang telah giat dilakukan misalnya :

a) Menciptakan bakteri yang dapat melarutkan logam-logam

langsung dari dalam bumi Menciptakan bakteri yang dapat

menghasilkan bahan kimia

b) Mencipatkan bakteri yang dapat menghasilkan bahan

mentah kimia seperti etilen yang diperlukan untuk

pembuatan plastic

2. Bidang Pertanian

Beberapa manfaat rekayasa genetika dalam bidang pertanian

diantaranya adalah:

a) Mengganti pemakaian pupuk nitrogen yang banyak

dipergunakan tapi mahal harganya, oleh fiksasi nitrogen

secara alamiah. Bakteri tanah Rhizobium sp dapat

mengadakan infeksi ke dalam akar dari tanaman family

Leguminosae. Infeksi ini menghasilkan bintil akar dan

bakteri yang terdapat di dalamnya dapat mengikat zat

lemas bebas dari udara untuk di ubahnya menjadi nitrogen

yang dapat diambil dan digunakan oleh tanaman tersebut.

b) Teknik rekayasa genetika mengusahakan tanaman-

tanaman (terutama yang mempunyai arti ekonomi) yang

tidak begitu pekah terhadap penyakit yang disebabkan oleh

bakteri, jamur dan cacing.

c) Mengusahakan tanaman-tanaman yang mampu

menghasilkan peptisida sendiri.

3. Bidang Peternakan

a) Telah diperoleh vaksin-vaksin untuk melawan penyakit

mencret ganas yang dapat mematikan anak-anak babi.

b) Sudah dipasarkan vaksin yang efektif terhadap penyakit

kuku dan mulut, yaitu penyakit ganas dan sangat menular

pada sapi, domba, kambing, rusa dan babi

4. Bidang Kedokteran

Gen-gen bagi beberapa protein yang dibutuhkan dalam

bidang kedokteran yang dibutuhkan dalam bidang kedokteran yaitu

pembuatan insulin manusia oleh bakteri Eschrechia coli untuk

pengobatan penyakit diabetes (Wikipedia.org).

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan pada makalah ini maka dapat ditarik beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

1. DNA rekombinan adalah DNA yang mengalami perubahan karena

penyisipan suatu sekuens deuksinukleotida yang sebelumnya tidak

terdapat dalam molekul DNA yang sudah ada dengan cara

enzimatik atau kimiawi.

2. Komponen yang terlibat dalam Dna rekombinasi yaitu Enzim

restriksi untuk memotong DNA, DNA polymerase, enzim ligase,

enzim DNA ligase, Vektor untuk menyambung dan mengklonkan

gen di dalam sel hidup, Transposon, Pustaka genom, Enzim

transkripsi balik, Pelacak DNA atau RNA

3. Tahapan-tahapan teknologi DNA rekombinan adalah isolasi DNA

kromosom yang akan diklon, pemotongan molekul DNA menjadi

sejumlah fragmen dengan berbagai ukuran, isolasi DNA vektor,

penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor untuk menghasilkan

molekul DNA rekombinan, transformasi sel inang menggunakan

molekul DNA rekombinan, reisolasi molekul DNA rekombinan dari

sel inang, dan analisis DNA rekombinan.

B. Saran

Makalah ini masih jauh dari kesempurnaannya dan

informasinya pun terbatas.

DAFTAR PUSTAKA

Anshori.DNA Rekombinan. (online) Tersedia http://anshori.comuv.com/

DNA_Rekombinan.html. (Tanggal 15 November 2014).

Ilham.2009.DNArekombinan.(online).Tersediahttp://

ilhamgantz.blogspot.com/200 9/ 03/dna-rekombinan.html.

(Tanggal 15 November 2014.)

News Medical., 2012. DNA Rekombinan. Tersedia http://www.news-

medical.net/health/Recombinant-DNA-What-is-Recombinant-DNA-

%28Indonesian%29.aspx. (Tanggal 15 November 2014).

Tjahjoleksono, Aris., 2009. DNA Rekombinan. (Online) Tersedia

http://web.ipb.ac.id/-tpb/files/materi/genetika/dna/rekombinan.htm

Rifa’I, Muhaimin PhD.Med.Sc. 2010. Genetika Rekombinasi dan Populasi.

Galaxy Science. Malang.

Satriani. 2011. DNA rekombinan. (online) Tersedia

http://satriani09ngeblog. blogspot.com/2011/12/dna-

rekombinan.html (Tanggal 15 November 2014)

Wikipedia. 2011. Recombinant DNA. (Online) Tersedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Recombinant_DNA (Tanggal 15

November 2014).

Wikipedia. 2011. Teknologi DNA rekombinan. (Online) Tersedia

http://ms.wikipedia.org/wiki/Teknologi_DNA_rekombinan. (Tanggal

15 November 2014)

Witarto, A.B., 2005. Inspirator Kemajuan Iptek. Pusat Penelitian

Bioteknologi – LIPI. (Online) Tersedia

http://www.beritaiptek.com/zberita-beritaiptek-2005 (Tanggal 15

November 2014).

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

MAKALAH BIOTEKNOLOGI

“PENERAPAN TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN”

NAMA : ATHIRAH M.NUR

STB : 150 2011 0121

KELAS : 712

KELOMPOK : II (DUA)

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

MAKASSAR

2014