Penerapan Rekayasa Genetika Dalam Kehidupan kita (Rekayasa genetika dalam kehidupan sehari-hari)

Penerapan Rekayasa Genetika Dalam Kehidupan  kita (Rekayasa genetika dalam kehidupan sehari-hari)

Nah kali ini daeng ekky akan bagikan berbagai macam manfaat rekayasa genetika,teman-teman semua sudah pasti tau rekayasa genetika yang memanfaatkan sifat hereditas pada makhluk hidup kemudian mengembangkannya untuk kemaslahatan dan kesejahteraan umat, nah kali ini daeng bagikan semoga bisa bermanfaat, dan kalian makin mengetahui apa sebenarnya manfaat rekayasa genetika itu sendiri terutama dalam kehidupan sehari-hari...........

Penerapan Rekayasa Genetika Dalam Kehidupan Manusia

Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika telah melahirkan revolusi baru dalam berbagai bidang kehidupan manusia, yang dikenal sebagai revolusi gen. Penerapan rekayasa genetika dalam kehidupan manusia menghasilkan berbagai produk yang dapat meningkatkan kesejahteraan umat manusia sesuai dengan kebutuhannya. Produk teknologi tersebut berupa organisme transgenik atau organisme hasil modifikasi genetik (OHMG), yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Genetically Modified Organism (GMO). Namun, sering kali pula aplikasi teknologi DNA rekombinan bukan berupa pemanfaatan langsung organisme transgeniknya, melainkan produk yang dihasilkan oleh organisme transgenik.

Dewasa ini cukup banyak organisme transgenik atau pun produknya yang dikenal oleh kalangan masyarakat luas. Beberapa di antaranya bahkan telah digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari. Berikut ini akan dikemukakan beberapa contoh pemanfaatan organisme transgenik dan produk yang dihasilkannya dalam berbagai bidang kehidupan manusia.

1   Bidang Pertanian dan Peternakan

Teknik bioteknologi tanaman di bidang pertanian telah dimanfaatkan terutama untuk memberikan karakter atau sifat baru pada berbagai jenis tanaman. Teknologi rekayasa genetika tanaman memungkinkan pengintegrasian gen-gen yang berasal dari organisme lain untuk perbaikan sifat tanaman. Beberapa contoh aplikasi rekayasa genetika di bidang pertanian adalah mengembangkan tanaman transgenik yang memiliki sifat: 1) toleran terhadap zat kimia tertentu (tahan herbisida); 2) tahan terhadap hama dan penyakit tertentu; 3) mempunyai sifat-sifat khusus (misalnya tomat yang matangnya lama, padi yang memproduksi beta-karoten dan vitamin A, kedelai dengan lemak tak jenuh rendah, kentang dan pisang yang berkhasiat obat, dll.); 4) dapat mengambil nitrogen sendiri dari udara (gen dari bakteri pemfiksasi nitrogen disisipkan ke tanaman sehingga tanaman dapat memfiksasi nitrogen udara sendiri); dan 5) dapat menyesuaikan diri terhadap lingkungan buruk (kekeringan, cuaca dingin, dan tanah dengan kandungan garam tinggi) (www.scribd.com, 2012).

Teknologi pemindahan gen atau transformasi gen untuk mendapatkan tanaman transgenik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung. Contoh transfer gen secara langsung adalah perlakuan pada protoplas tanaman dengan eletroporasi atau dengan polyethyleneglycol (PEG), penembakan eksplan gen dengan gene gun atau di vortex dengan karbit silikon. Teknik pemindahan gen secara tak langsung dilakukan dengan bantuan bakteri Agrobacterium tumefaciens.

1-    Metode elektroporasi.

Metode transfer DNA yang umum digunakan pada tanaman monokotil adalah elektroporasi dari protoplas, perlakuan polythyleneglycol (PEG) pada protoplas dan kombinasi antara dua perlakuan tersebut diatas. PEG memudahkan presipitasi DNA dan membuat kontak lebih baik dengan protoplas, juga melindungi DNA plasmid mengalami degradasi dari enzim nuklease. Sedangkan elektroporasi dengan perlakukan listrik voltase tinggi meyebabkan permeabilitasi tinggi untuk sementara pada membran sel dengan membentuk pori-pori sehingga DNA mudah penetrasi kedalam protoplas. Integritas membran kembali membaik seperti semula dalam beberapa detik sampai semenit setelah perlakuan listrik. Jagung dan padi telah berhasil dengan sukses ditransformasi melalui elektorporasi dengan efisien antatar 0,1 – 1 %. Salah satu kelemahan penggunaan protoplas sebagai eksplan untuk transformasi adalah sulitnya regenerasi dari protoplas, dan variasi somaklonal akibat panjang periode kultur

2-      Karbid silikon (silicon carbide)

Metode transfer gen lain yang kurang umum digunakan dalam transformasi tanaman tetapi telah dilaporkan berhasil mentransformasi jagung, dan turfgrass adalah penggunaan karbid silikon (silicon carbide). Suspensi sel tanaman yang akan ditransformasi dicampur dengan serat silicon carbide dan DNA plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan kedalam tabung Eppendorf, kemudian dilakukan pencampuran dan pemutaran dengan vortex. Serat karbid berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (micro injection ) untuk memudahkan transfer DNA kedalam sel tanaman. Metode ini telah digunakan dan menghasilkan tanaman jagung transgenik yang fertil.

3-      Penembakan partikel (Particle bombardment)

Teknik paling modern dalam transformasi tanaman adalah penggunaan metoda gene gun atau particle bombardment. Metode transfer gen ini dioperasikan secara fisik dengan menembakkan partikel DNA-coated langsung ke sel atau jaringan tanaman. Dengan cara partikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran, kemudian DNA melarut dan tersebar dalam secara independen. Telah didemonstrasikan bahwa teknik ini efektif untuk metransfer gen pada bermacam–macam eksplan. Penggunaan senjata genmemberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama proses  penembakan berlangsung. Penggunaan particle bombardment membuka peluang dan kemungkinan lebih muda dalam memproduksi tanaman transgenik dari berbagai spesies yang sebelumnya sukar ditransformasi dengan Agrobacterium, khususnya tanaman monokotil seperti padi, jagung, dan turfgrass..

4-      Metode transformasi yang dilakukan atau diperantara oleh Agrobacterium tumefaciens.

Dari banyak teknik transfer gen yang berkembang, teknik melalui media vektorAgrobacterium tumefaciens paling sering digunakan untuk melakukan transformasi tanaman, terutama tanaman kelompok dikotil. Bakteri ini mampu mentransfer gen kedalam genom tanaman melalui eksplan baik yang berupa potongan daun (leaf disc) atau bagian lain dari jaringan tanaman yang mempunyai potensi beregenerasi tinggi.

Gen yang ditransfer terletak pada plasmid Ti (tumor inducing). Segmen spesifik DNA plasmid Ti disebut T-DNA (transfer DNA ) yang berpindah dari bakteri ke inti sel tanaman dan berintegrasi kedalam genom tanaman. Karena Agrobacterium tumefaciens merupakan patogen tanaman maka A. tumefaciens yang digunakan sebagai vektor untuk transformasi tanaman adalah jenis bakteri yang plasmid Ti telah dilucuti virulensinya (disarmed), sehingga sel tanaman yang ditransformasi oleh Agrobacterium dan yang mampu beregenerasi akan membentuk suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Teknik transformasi melalui media vektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil dengan baik tetapi sebaliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Namun beberapa peneliti telah melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil metransformasi tanaman monokotil seperti jagung dan padi

Pada tahun 1996 luas areal untuk tanaman transgenik di seluruh dunia telah mencapai 1,7 ha, dan tiga tahun kemudian meningkat menjadi hampir 40 juta ha. Negara- negara yang melakukan penanaman tersebut antara lain Amerika Serikat (28,7 juta ha), Argentina (6,7 juta ha), Kanada (4 juta ha), Cina (0,3 juta ha), Australia (0,1 juta ha), dan Afrika Selatan (0,1 juta ha). Indonesia sendiri pada tahun 1999 telah mengimpor produk pertanian tanaman pangan transgenik berupa kedelai sebanyak 1,09 juta ton, bungkil kedelai 780.000 ton, dan jagung 687.000 ton. Pengembangan tanaman transgenik di Indonesia meliputi jagung (Jawa Tengah), kapas (Jawa Tengah dan Sulawesi Selatan), kedelai, kentang, dan padi (Jawa Tengah). Sementara itu, tanaman transgenik lainnya yang masih dalam tahap penelitian di Indonesia adalah kacang tanah, kakao, tebu, tembakau, dan ubi jalar (Krisno, 2012).

Pada dasarnya rekayasa genetika di bidang pertanian bertujuan untuk menciptakan ketahanan pangan suatu negara dengan cara meningkatkan produksi, kualitas, dan upaya penanganan pascapanen serta prosesing hasil pertanian. Peningkatkan produksi pangan melalui revolusi gen ini ternyata memperlihatkan hasil yang jauh melampaui produksi pangan yang dicapai dalam era revolusi hijau. Di samping itu, kualitas gizi serta daya simpan produk pertanian juga dapat ditingkatkan sehingga secara ekonomi memberikan keuntungan yang cukup nyata. Adapun dampak positif yang sebenarnya diharapkan akan menyertai penemuan produk pangan hasil rekayasa genetika adalah terciptanya keanekaragaman hayati yang lebih tinggi.

Di bidang peternakan hampir seluruh faktor produksi telah tersentuh oleh teknologi DNA rekombinan, misalnya penurunan morbiditas penyakit ternak serta perbaikan kualitas pakan dan bibit. Vaksin-vaksin untuk penyakit mulut dan kuku pada sapi, rabies pada anjing, blue tongue pada domba, white-diarrhea pada babi, dan fish-fibrosis pada ikan telah diproduksi menggunakan teknologi DNA rekombinan. Di samping itu, juga telah dihasilkan hormon pertumbuhan untuk sapi (recombinant bovine somatotropine atau rBST), babi (recombinant porcine somatotropine atau rPST), dan ayam (chicken growth hormone). Penemuan ternak transgenik yang paling menggegerkan dunia adalah ketika keberhasilan kloning domba Dolly diumumkan pada tanggal 23 Februari 1997.

2.   Bidang Perkebunan, Kehutanan, dan Florikultur

Perkebunan kelapa sawit transgenik dengan minyak sawit yang kadar karotennya lebih tinggi saat ini mulai dirintis pengembangannya. Begitu pula, telah dikembangkan perkebunan karet transgenik dengan kadar protein lateks yang lebih tinggi dan perkebunan kapas transgenik yang mampu menghasilkan serat kapas berwarna yang lebih kuat dan jugaketahanan tanaman terhadap hama, dengan mengintroduksi gen Bt yang berhubungan dengan ketahanan serangga hama hasil isolasi bakteri tanah Bacillus thuringiensis yang dapat memproduksi protein kristal yang bekerja seperti insektisida (insecticidal crystal protein) yang dapat mematikan serangga hama (Macintosh et al., 1990). Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri gram positif yang berbentuk batang, aerobik dan membentuk spora. Banyak strain dari bakteri ini yang menghasilkan protein yang beracun bagi serangga. Sejak diketahui potensi dari protein kristal atau cry Bt sebagai agen pengendali serangga, semakin banyak dikembangkan isolasi Bt yang mengandung berbagai jenis protein kristal. Dan sampai saat ini telah diidentifikasi protein kristal yang beracun terhadap larva dari berbagai ordo serangga yang menjadi hama pada tanaman pangan dan hortikultura. Kebanyakan dari protein kristal tersebut lebih ramah lingkungan karena mempunyai target yang spesifik yaitu mematikan serangga dan mudah terurai sehingga tidak menumpuk dan mencemari lingkungan (Agus Krisno,, 2011).

Di bidang kehutanan telah dikembangkan tanaman jati transgenik, yang memiliki struktur kayu lebih baik. Selain itu Fasilitas Uji Terbatas Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) menghasilkan tanaman sengon (Albazia falcataria) transgenik pertama di dunia pada tahun 2010 lalu. Kayu sengon bernilai ekonomis yang digunakan untuk tiang bangunan rumah, papan peti kemas, perabotan rumah tangga, pagar, hingga pulp dan kertas. Akar tunggangnya yang kuat, sehingga baik ditanam di tepi kawasan yang mudah terkena erosi dan menjadi salah satu kebijakan pemerintah (Sengonisasi) di sekitar daerah aliran sungai (DAS). Tanaman sengon transgenik yang mengandung genxyloglucanase terbukti tumbuh lebih cepat dan mengandung selulosa lebih tinggi daripada tanaman kontrol. Tanaman ini berpotensi tumbuh lebih cepat saat dipindah ke lapangan.

Florikultur merupakan ilmu  yang mempelajari bagaimana cara budidaya bunga. Florikultur merupakan praktek budidaya Hortikultura dan tumbuhan atau tanaman untuk kebun, bunga segar untuk industri potong-Bunga dan dalam pot untuk digunakan dalam ruangan. Hortikultura melibatkan ilmu bunga dan budidaya tanaman dan di Floristry  dengan menggunakan teknik biokimia, fisiologi, pemuliaan tanaman serta berbagai produksi  hasil tanaman, Florikultur selalu mencari hal-hal baru  bagaimana cara menghasilkan tanaman dengan kualitas yang lebih baik dan meningkatkan kemampuan mereka untuk melawan dampak lingkungan. Di bidang florikultur antara lain telah diperoleh tanaman anggrek transgenik dengan masa kesegaran bunga yang lama serta lebih tahan terhadap serangan hama. Demikian pula, telah dapat dihasilkan beberapa jenis tanaman bunga transgenik lainnya dengan warna bunga yang diinginkan dan masa kesegaran bunga yang lebih panjang.

 3.      Bidang Farmasi dan Industri

Di bidang farmasi, rekayasa genetika terbukti mampu menghasilkan berbagai jenis obat dengan kualitas yang lebih baik sehingga memberikan harapan dalam upaya penyembuhan sejumlah penyakit di masa mendatang. Bahan-bahan untuk mendiagnosis berbagai macam penyakit dengan lebih akurat juga telah dapat dihasilkan.

Teknik rekayasa genetika memungkinkan diperolehnya berbagai produk industri farmasi penting seperti insulin, interferon, dan beberapa hormon pertumbuhan dengan cara yang lebih efisien. Hal ini karena gen yang bertanggung jawab atas sintesis produk-produk tersebut diklon ke dalam sel inang bakteri tertentu yang sangat cepat pertumbuhannya dan hanya memerlukan cara kultivasi biasa. Dengan mentransfer gen untuk produk protein yang dikehendaki ke dalam bakteri, ragi, dan jenis sel lainnya yang mudah tumbuh di dalam kultur seseorang dapat memproduksi protein dalam jumlah besar, yang secara alami hanya terdapat dalam jumlah sangat sedikit (Chambell et all, 2000)

1)      Pembuatan insulin melalui proses rekayasa genetika

Insulin adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kalenjar pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh, dapat berupa obat buatan manusia atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen. Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe I). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

Adapun proses pembuatan insulin dengan menggunakan plasmid pada bakteri sebagai vektor pengklon (pembawa DNA) sebagai berikut:

1-      Pengisolasian vector dan DNA sumber gen

          Rangkaian DNA yang mengkode insulin dapat diisolasi dari gen manusia yang sebelumnya telah ditumbuhkan dalam kultur di laboratorium

          Vektor yang digunakan berupa plasmid dari bakteri Escherichia coli. Plasmid merupakan molekul DNA kecil, sirkuler, dapat bereplikasi sendiri dan terpisah dari kromosom bakteri. Adapun plasmid yang digunakan mengandung gen:

·         Amp-R yang terbukti memberikan resistensi pada sel inang terhadap antibiotik amphisilin

·         LacZ yang mengkode enzim β-galaktosidase yang menghidrolisis gula laktosa

Plasmid ini memiliki pengenalan tunggal untuk enzim restriksi endonuklease yang digunakan dan urutan ini terletak dalam gen lacZ

2-      Penyelipan DNA ke dalam vector

-          Plasmid maupun DNA manusia dipotong dengan menggunakan enzim restriksi yang sama dimana enzim ini memotong DNA plasmid pada tempat restriksi tunggalnya dan mengganggu gen lacZ.

-          Mencampurkan fragmen DNA manusia dengan plasmid yang telah dipotong

-          Penambahan enzim ligase untuk membentuk ikatan kovalen antara keduanya

3-      Pemasukan plasmid ke dalam sel bakteri

-          Plasmid yang telah termodifikasi dicampurkan dalam kultur bakteri

-          Bakteri akan mengambil plasmid rekombinan secara spontan melalui proses transformasi namun tidak semua bakteri yang akan mengambil plasmid rekombinan yang diinginkan

4-      Pengklonaan sel dan gen asing

-          Bakteri hasil transformasi ditempatkan pada medium nutrient padat yang mengandung amphisilin dan gula yang disebut X-gal. Amphisilin dalam medium yang akan memastikan bahwa hanya bakteri yang mengandung plasmid yang dapat tumbuh karena adanya resistensi dari amp-R. Sedangkan X-gal akan memudahkan identifikasi koloni bakteri yang mengandung gen asing yang disisipkan. X-gal ini akan dihidrolisis oleh β-galaktosidase menghasilkan produk berwarna biru, sehingga koloni bakteri yang mengandung plasmid dengan gen β-galaktosidase utuh akan berwarna biru. Tetapi jika suatu plasmid memiliki DNA asing yang diselipkan ke dalam gen lacZ-nya maka koloni sel yang mengandung DNA asing ini akan berwarna putih karena sel tersebut tidak bisa menghasilkan β-galaktosidase untuk menghidrolisis X-gal.

5-      Identifikasi klon sel yang membawa gen yang diinginkan

-          Setelah tumbuh membentuk koloni, bakteri yang mengandung DNA rekombinan diidentifikasi menggunakan probe asam nukleat. Probe adalah rantai RNA atau rantai tunggal DNA yang diberi label isotop radioaktif atau bahan fluorescent dan dapat berpasangan dengan basa nitrogen tertentu dari DNA rekombinan. Pada langkah pembuatan insulin ini probe yang digunakan adalah RNAd dari gen pengkode insulin pankreas manusia. Untuk memilih koloni bakteri mana yang mengandung DNA rekombinan, caranya adalah menempatkan bakteri pada kertas filter lalu disinari dengan ultraviolet. Bakteri yang memiliki DNA rekombinan dan telah diberi probe akan tampak bersinar.

Setelah mengidentifikasi klon sel yang diinginkan, kemudian ditumbuhkan dalam kultur cair dalam tangki besar dan selanjutnya dengan mudah mengisolasi gen tersebut dalam jumlah besar. Selain itu juga dapat digunakan sebagai probe untuk mengidentifikasi gen yang serupa atau identik di dalam DNA dari sumber lain.

Pada industri pengolahan pangan, misalnya pada pembuatan keju, enzim renet yang digunakan juga merupakan produk organisme transgenik. Hampir 40% keju keras (hard cheese) yang diproduksi di Amerika Serikat menggunakan enzim yang berasal dari organisme transgenik. Demikian pula, bahan-bahan food additive seperti penambah cita rasa makanan, pengawet makanan, pewarna pangan, pengental pangan, dan sebagainya saat ini banyak menggunakan produk organisme transgenik

4.      Lingkungan

Rekayasa genetika ternyata sangat berpotensi untuk diaplikasikan dalam upaya penyelamatan keanekaragaman hayati, bahkan dalam bioremidiasi lingkungan yang sudah terlanjur rusak. Dewasa ini berbagai strain bakteri yang dapat digunakan untuk membersihkan lingkungan dari bermacam-macam faktor pencemaran telah ditemukan dan diproduksi dalam skala industri. Sebagai contoh, sejumlah pantai di salah satu negara industri dilaporkan telah tercemari oleh metilmerkuri yang bersifat racun keras baik bagi hewan maupun manusia meskipun dalam konsentrasi yang kecil sekali. Detoksifikasi logam air raksa (merkuri) organik ini dilakukan menggunakan tanaman Arabidopsis thaliana transgenik yang membawa gen bakteri tertentu yang dapat menghasilkan produk untuk mendetoksifikasi air raksa organik.

Keragaman metabolisme mikroba juga digunakan dalam menangani limbah dari sumber-sumber lain. Pabrik pengolahan air kotor mengandalkan kemampuan mikroba untuk mendegradasi berbagai senyawa organik menjadi bentuk nontoksik. Akan tetapi, peningkatan jumlah senyawa yang secara potensial berbahaya yang dilepas ke lingkungan tidak lagi bisa didegradasi oleh mikroba yang tersedia secara alamiah, hidrokarbon klorinasi merupakan contoh utamanya. Para ahli bioteknologi sedang mencoba merekayasa mikroba untuk mendegradasi senyawa-senyawa ini. Mikroba ini dapat digunakan dalam pabrik pengolahan air limbah atau digunakan oleh para manufaktur sebelum senyawa-senyawa itu dilepas ke lingkungannya (Chambell et al, 2000)

                         

5.       Bidang Hukum dan Forensik

            Pada kriminalitas dengan kekerasan, darah atau jaringan lain dengan jumlah kecil dapat tertinggal di tempat kejadian perkara atau pada pakaian atau barang-barang lain milik korban atau penyerangnya. Jika ada perkosaan, air mani dalam jumlah kecil dapat ditemukan dari tubuh korban. Pengujian yang digunakan biasanya menggunakan antibodi untuk menguji protein permukaan sel yang spesifik. Namun pengujian ini membutuhkan jaringan yang agak segar dengan jumlah yang relatif banyak. Pengujian DNA dapat mengidentifikasi pelaku dengan derajat kepastian yang jauh lebih tinggi karena urutan DNA setiap orang itu unik. Analisis RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphims) dengan Southern blotting merupakan metode ampuh untuk pendeteksian kemiripan dan perbedaan sampel DNA dan hanya membutuhkan darah atau jaringan lain dalam jumlah yang sangat sedikit. Misalnya dalam kasus pembunuhan metode ini dapat digunakan untuk membandingkan sampel DNA dari tersangka, korban, dan sedikit darah yang dijumpai di TKP. Probe radioaktif menandai pita elektroforesis yang mengandung penanda RFLP tertentu. Biasanya saintis forensik menguji kira-kira lima penanda, dengan kata lain hanya beberapa bagian DNA yang diuji. Akan tetapi, rangkaian penanda dari suatu individu yang demikian sedikitpun sudah dapat memberikan sidik jari DNA atau pola pita spesifik yang berguna untuk forensik karena probabilitas bahwa dua orang akan memiliki rangkaian penanda RFLP yang tepat sama adalah kecil. Autoradiografi meniru jenis bukti yang disajikan kepada para juri dalam pengadilan percobaan pembunuhan.

            Seperti yang diungkapkan oleh analisis RFLP, DNA dari noda darah pada pakaian terdakwa sama persis dengan sidik jari DNA korban tetapi berbeda dari sidik jari terdakwa. Ini membuktikan bahwa darah dari pakaian terdakwa berasal dari korban bukan dari terdakwa sendiri.

Produk Rekayasa Genetika : Grasindo





Posted By : Muhammad Rezki Rasyak