Memahami Rekayasa Genetika – Apa yang dimaksud dengan rekayasa genetika? Apa yang dimaksud dengan rekayasa genetika dalam bioteknologi? Apa tujuan rekayasa genetika?
Agar lebih memahaminya, kali ini kita akan membahas pengertian rekayasa genetika, tujuan, manfaat, jenis proses, dampak dan contoh rekayasa genetika secara lengkap
Memahami Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika atau disebut juga modifikasi genetik adalah manipulasi langsung gen suatu organisme dengan menggunakan bioteknologi. Ini adalah serangkaian teknologi yang digunakan untuk mengubah susunan genetik sel, termasuk transfer gen yang ada dan melintasi batas spesies untuk menghasilkan organisme yang lebih baik.
Baca Juga:
Rekayasa genetika merupakan bioteknologi yang meliputi manipulasi gen, kloning gen, DNA rekombinan, teknologi modifikasi genetik, dan genetika modern dengan menggunakan berbagai prosedur.
Istilah rekayasa genetika secara luas menggambarkan manipulasi/transfer gen dengan cara menciptakan DNA rekombinan melalui penyisipan gen dalam upaya memperoleh produk baru yang lebih unggul. DNA rekombinan merupakan hasil penggabungan dua materi genetik yang berasal dari dua organisme berbeda dan mempunyai sifat atau fungsi yang diinginkan sehingga organisme penerima mengungkapkan sifat atau fungsi tersebut sesuai dengan yang diinginkan.
Umumnya hampir semua objek yang digunakan dalam rekayasa genetika merupakan kelompok organisme, mulai dari tingkat yang sederhana hingga yang kompleks. Organisme unggul yang dihasilkan melalui proses rekayasa genetika disebut organisme transgenik.
Baca Juga:
Munculnya rekayasa genetika diawali dengan upaya mengungkap materi genetik yang diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah materi genetik yang membawa gen, saat itulah muncul rekayasa genetika.
Tujuan rekayasa genetika adalah untuk mengembangkan dan memperbaiki sifat-sifat tumbuhan, hewan, dan makhluk hidup lainnya.
Klasifikasi Jenis Rekayasa Genetika
Berikut macam-macam rekayasa genetika, antara lain:
Baca Juga:
rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA merupakan teknik pemisahan dan penggabungan DNA suatu spesies dengan DNA spesies lain dengan tujuan memperoleh sifat baru yang lebih unggul. Berikut beberapa produk hasil rekombinasi gen, antara lain:
Membuat Insulin
Insulin ini dihasilkan dari rekombinasi DNA sel manusia dengan plasmid bakteri E. Coli. Insulin yang dihasilkan lebih murni dan lebih diterima oleh tubuh manusia karena mengandung protein manusia dibandingkan insulin yang disintesis dari gen pankreas hewan.
Baca Juga:
Pembuatan Vaksin Hepatitis
Vaksin hepatitis dihasilkan dari penggabungan ulang DNA sel manusia dengan sel ragi Saccharomyces. Vaksin yang dihasilkan berupa virus yang dilemahkan dan bila disuntikkan ke dalam tubuh manusia akan membentuk antibodi sehingga kebal terhadap serangan hepatitis.
Fusi Sel
Baca Juga:
Teknologi Cell Fusion atau hibridoma adalah peleburan dua sel berbeda menjadi satu kesatuan menjadi suatu protein unggul yang mengandung gen asli keduanya yang disebut dengan hibridoma. Hibridoma sering digunakan untuk mendapatkan antibodi dalam pemeriksaan kesehatan dan pengobatan. Misalnya saja peleburan sel manusia dengan sel tikus. Tujuan fusi adalah untuk menghasilkan hibridoma berupa antibodi yang mampu membelah dengan cepat. Khasiat ini didapat dari sel manusia berupa antibodi yang menyatu dengan sel kanker tikus berupa myeloma yang mampu membelah dengan cepat.
Transfer Inti (Kloning)
Kloning adalah proses reproduksi aseksual untuk membuat replika suatu organisme. Teknik kloning akan menghasilkan spesies baru yang secara genetik sama persis dengan induknya, yang biasanya dilakukan di laboratorium. Spesies baru yang dihasilkan disebut klon. Klon tersebut dibuat melalui proses yang disebut transfer inti sel somatik. Transfer inti sel somatik adalah proses yang mengacu pada transfer inti dari sel somatik ke sel telur. Sel somatik adalah seluruh sel dalam tubuh kecuali kuman. Mekanismenya adalah inti sel somatik dikeluarkan dan dimasukkan ke dalam sel telur yang tidak dibuahi yang inti selnya telah dikeluarkan. Telur beserta intinya akan dipertahankan hingga menjadi embrio. Embrio tersebut nantinya akan ditempatkan pada ibu pengganti dan berkembang di ibu pengganti.
Baca Juga:
Contoh keberhasilan kloning adalah kloning domba Dolly. Domba Dolly direproduksi tanpa bantuan domba jantan, tetapi diciptakan dari kelenjar susu yang diambil dari domba betina. Kelenjar susu domba Finndorset digunakan sebagai donor inti sel dan sel telur domba blackface sebagai penerima. Penggabungan kedua sel tersebut menggunakan tegangan listrik 25 volt yang pada akhirnya membentuk perpaduan antara sel telur domba muka hitam tanpa inti dengan sel kelenjar susu domba Finndorsat. Di dalam tabung reaksi, hasil fusi tersebut akan berkembang menjadi embrio yang selanjutnya akan dipindahkan ke rahim domba blackface, sehingga spesies baru yang dihasilkan merupakan spesies yang memiliki ciri-ciri yang sama dengan domba Finndorset.
Proses dan Teknik Rekayasa Genetika
Secara sederhana, tahapan proses rekayasa genetika antara lain:
- Identifikasi gen dan isolasi gen yang diinginkan
- Membuat DNA/DAN salinan RNAd.
- Pemasangan cDNA pada cincin plasmid.
- Penyisipan DNA rekombinan ke dalam tubuh/sel bakteri.
- Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan.
- Pemanenan produk.
Baca Juga:
Dalam praktiknya, proses rekayasa genetika mengadopsi prinsip-prinsip rekayasa berikut:
Kloning Gen
Kloning gen merupakan tahap awal rekayasa genetika. Tahapan dalam kloning gen antara lain pemotongan DNA menjadi fragmen-fragmen dengan ukuran beberapa ratus hingga ribuan kb (kilobase), kemudian fragmen-fragmen tersebut dimasukkan ke dalam vektor bakteri untuk dikloning. Berbagai vektor dirancang untuk membawa DNA dengan panjang berbeda. Setiap vektor hanya berisi satu DNA yang kemudian diamplifikasi membentuk klon pada dinding bakteri. Dari setiap klon akan diisolasi sejumlah fragmen DNA yang kemudian akan diekspresikan. DNA untai tunggal akan diubah menjadi DNA untai ganda dengan bantuan DNA polimerase. Fragmen DNA yang dihasilkan kemudian diklon menjadi plasmid untuk menghasilkan bank cDNA.
Baca Juga:
Urutan DNA
Sequencing merupakan suatu teknik penentuan urutan basa suatu fragmen DNA yang memerlukan proses dan waktu yang lama. Kini proses sequencing ini sudah otomatis, artinya sequencing bisa dilakukan pada skala industri hingga ribuan kilobase/hari.
Amplifikasi Gen In-Vitro
Baca Juga:
Proses amplifikasi DNA untuk mensintesis fragmen DNA komplementer yang dimulai dari rantai primer dikenal dengan teknik PCR (Polymerase Chain Reaction).
Konstruksi Gen
Setiap gen terdiri dari promotor (yaitu wilayah yang bertanggung jawab atas transkripsi gen yang berakhir di wilayah terminator), gen penanda terpilih (yaitu gen yang berperan dalam resistensi antibiotik yang membantu membedakan perubahan sel), dan promotor. Konstruksi gen setidaknya berisi wilayah promotor, wilayah transkrip, dan wilayah terminator. Oleh karena itu, konstruksi gen disebut vektor ekspresi.
Baca Juga:
Konstruksi gen menyiratkan penggunaan unsur-unsur seperti enzim restriksi yang memotong DNA di area tertentu, sintesis kimia nukleotida, amplifikasi fragmen DNA secara in vitro menggunakan teknik PCR (Polymerase Chain Reaction), dan menghubungkan fragmen DNA yang berbeda dengan ikatan kovalen menggunakan enzim ligase. Selanjutnya, fragmen tersebut ditambahkan ke plasmid yang kemudian ditransfer ke bakteri untuk membentuk klon bakteri. Klon bakteri ini akan diseleksi dan diamplifikasi. Penambahan elemen dalam suatu konstruk gen bergantung pada tujuan percobaan, terutama pada tipe sel mana konstruk tersebut akan diekspresikan.
Transfer Gen ke dalam Sel
Gen yang diisolasi dapat ditranskripsi secara in vitro dan mRNA-nya juga dapat ditranskripsi dalam sistem bebas sel. Agar dapat dikodekan secara efektif dan diterjemahkan menjadi protein, suatu gen harus ditransfer ke dalam sel yang secara alami mengandung semua faktor yang diperlukan untuk proses transkripsi dan translasi. Dalam praktiknya, transfer gen terdiri dari berbagai teknik termasuk fusi sel, penggunaan senyawa kimia, elektroporasi, mikroinjeksi, dan injeksi menggunakan vektor virus.
Baca Juga:
Manfaat Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Berdasarkan aspeknya, manfaat rekayasa genetika antara lain:
Sektor industri
Di bidang industri, prinsip rekayasa genetika digunakan dalam upaya kloning bakteri untuk fungsi tertentu seperti melarutkan logam langsung dari dalam bumi, menghasilkan bahan baku kimia seperti etilen yang diperlukan untuk pembuatan plastik, menghasilkan bahan kimia yang digunakan sebagai pemanis. dalam membuat berbagai macam minuman. Dan seterusnya.
Sektor Farmasi
Dalam bidang farmasi, rekayasa genetika digunakan dalam upaya pembuatan protein yang diperlukan untuk kesehatan. Protein ini merupakan gen hasil kloning pada bakteri yang berperan dalam mengendalikan sintesis obat yang jika diproduksi secara alami akan mahal harganya.
Baca Juga:
Bidang Kedokteran
Manfaat rekayasa genetika dalam bidang medis antara lain:
Membuat Insulin
Insulin, yang sebelumnya disintesis oleh mamalia, dapat diproduksi dengan mengkloning bakteri. Insulin yang dihasilkan jauh lebih baik dan lebih dapat diterima oleh tubuh manusia dibandingkan insulin yang disintesis dari hewan.
Baca Juga:
Pembuatan Vaksin terhadap Virus AIDS
Mengingat AIDS merupakan virus yang berbahaya dan dapat menyerang sistem kekebalan tubuh, maka dalam upaya pencegahan penyakit tersebut para peneliti menciptakan vaksin dengan memanfaatkan rekayasa genetika dalam upaya melindungi diri dari penularan virus AIDS.
Terapi gen
Baca Juga:
Rekayasa genetika juga digunakan dalam upaya pengobatan kelainan genetik dengan memasukkan beberapa gen duplikat langsung ke dalam sel seseorang yang memiliki kelainan genetik.
Sektor Pertanian
Di bidang pertanian, rekayasa genetika banyak digunakan dalam upaya memasukkan gen ke dalam sel tanaman sehingga memberikan banyak manfaat seperti:
- Menghasilkan tanaman yang mampu menangkap cahaya lebih efektif untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis.
- Menghasilkan tanaman yang mampu memproduksi pestisida sendiri.
- Menggantikan penggunaan pupuk nitrogen yang mahal namun banyak digunakan dengan melakukan fiksasi nitrogen secara alami seperti pada tanaman padi.
- Dapat dimanfaatkan untuk mendapatkan tanaman baru yang lebih menguntungkan melalui transplantasi gen, seperti pada kelompok Solanaceae.
Bidang Peternakan
Dalam bidang peternakan atau peternakan, rekayasa genetika banyak digunakan dalam upaya memasukkan gen ke dalam sel hewan tertentu dengan menerapkan prinsip-prinsip rekayasa genetika. Hewan yang paling banyak dimanfaatkan adalah sapi. Rekayasa di bidang peternakan memberikan banyak manfaat, antara lain:
Baca Juga:
- Telah diperoleh vaksin yang dapat mencegah diare ganas pada anak babi.
- Vaksin yang efektif telah diperoleh untuk melawan penyakit kuku dan mulut, yang merupakan penyakit ganas dan menular pada sapi, domba, kambing, rusa dan babi.
- Pengujian sedang dilakukan untuk hormon pertumbuhan tertentu untuk sapi yang diharapkan dapat meningkatkan produksi susu.
Dampak Rekayasa Genetika
Dampak rekayasa genetika antara lain:
- Tanaman transgenik tertentu dapat menyebabkan keracunan, alergi, perbedaan nutrisi dan komposisi, serta kemungkinan menyebabkan bakteri dalam tubuh manusia menjadi resisten terhadap antibiotik tertentu.
- Pelepasan organisme transgenik di alam liar tanpa pengawasan dapat menghasilkan pencemaran biologis yang berdampak pada terganggunya ekosistem dan meningkatkan prevalensi penyakit tertentu.
- Memasukkan DNA atau gen dari organisme lain yang tidak berkerabat dianggap melanggar hukum alam dan masih sulit diterima masyarakat. Oleh karena itu, rekayasa genetika yang dilakukan terhadap manusia dianggap sebagai penyimpangan moral dan pelanggaran etika.
Contoh Produk Rekayasa Genetik
Berikut ini adalah beberapa contoh produk rekayasa genetika:
- Hewan transgenik, dimulai dari bahan yang berasal dari hewan transgenik dan hasil olahannya.
- Ikan transgenik, mulai dari bahan dari ikan transgenik dan produk olahannya.
- Tanaman transgenik, mulai dari bagian dan hasil olahannya.
- Mikroorganisme transgenik, mulai dari produk olahannya dan produk metabolismenya.
Demikianlah artikel yang membahas tentang pengertian rekayasa genetika, tujuan, manfaat, jenis proses, dampak dan contoh rekayasa genetika secara lengkap. semoga bermanfaat
Baca Juga:
