EKSPRESI GENETIKA

EKSPRESI GENETIKA

Genetika (dari bahasa Yunani γέννω atau genno yang berarti "melahirkan") merupakan cabang biologi yang penting saat ini. Ilmu ini mempelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat dan variasi sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Ada pula yang dengan singkat mengatakan, genetika adalah ilmu tentang gen.

Ekspresi genetik merupakan proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa) menjadi protein. Informasi yang dibawa bahan genetik tidak bermakna apa pun apabila tidak diekspresikan menjadi fenotipe.

PROSES EKSPRESI GENETIK

Proses ekspresi genetik mengikuti tahapan yang sama untuk semua bentuk kehidupan, dan disebut dogma inti (central dogma) dalam genetika. Ada tiga proses dasar yang tercakup dalam dogma inti,yaitu :

=replikasi DNA,                                                                                                            =transkripsi DNA menjadi RNA, dan                                                                              =translasi RNA menjadi protein atau polipeptida.

KODE GENETIKA

Kode genetika merupakan kode yang dibuat untuk menandai informasi genetik yang dibawa oleh DNA kita, dituliskan dalam untaian huruf yang disusun oleh 4 macam basa nukleotida A (Adenin), G (Guanin), C ((C)sitosin) dan T (Timin). Setiap 3 huruf yang berurutan menyandi satu macam asam amino tertentu dan disebut dengan kodon.

Terdapat 20 macam asam amino standar yang digunakan untuk menyusun protein di dalam tubuh kita. Penulisan nama asam amino di dalam biokimia bisa dituliskan lengkap namanya seperti metionin, prolin, dituliskan dalam lambang tiga huruf seperti Met, Pro atau bisa juga ditulis dalam lambang satu huruf seperti M untuk metionin dan P untuk prolin.

Pada umumnya organisme mempunyai kode genetik yang sama, kecuali pada genom mitokondria yang sering menggunakan kode genetik yang tidak standard. Kodon 5′-UGA-3′ yang normalnya mengkode untuk terminasi, pada mitokondria bisa didapatkan di posisi internal di mana sintesis protein belum diharapkan untuk berhenti. Pada mitokondria manusia ,5′-UGA-3′ mengkode untuk triptofan.

Kode genetik yang tidak standard juga didapatkan pada genom nuklear eukariot tingkat rendah. Seringkali modifikasi tersebut ditemui pada sekelompok kecil organisme dan biasanya melibatkan penggantian kode pada kodon terminasi. Pada prokariot modifikasi kode genetik jarang terjadi tetapi ada contoh yang diketahui yaitu pada spesies Mycoplasma. Tipe variasi kode genetik yang lebih penting pada genom nuklear adalah yang mengakibatkan protein yang disintesis mengandung selenosistein. Tipe ini terdapat pada kebanyakan organisme baik prokariot maupun eukariot termasuk manusia karena selenosistein terdapat di mana-mana. Selenosistein di kode oleh 5′-UGA-3′ yang juga masih digunakan untuk sebagai kodon terminasi pada organisme yang bersangkutan. Kodon 5′-UGA-3′ yang mengkode selenosistein dibedakan dengan kodon terminasi dengan adanya struktur tusuk konde (hairpin loop) pada mRNA yang letaknya di daerah downstream kodon selenosistein pada prokariot dan pada daerah 3′ yang tidak ditranslasi (misalnya bagian mRNA setelah kodon terminasi) pada eukariot. Pengenalan kodon memerlukan interaksi antara hairpin dan suatu protein khusus yang terlibat dalam translasi mRNA ini.

DNA

(ASAM DEOKSIRIBONUKLEAT)

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel.

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Struktur molekul DNA. Atom karbon berwarna hitam, oksigen merah, nitrogen biru, fosfor hijau, dan hidrogen putih.

Struktur untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenin dengan timin dan guanin dengan sitosin) yang membentuk DNA beruntai ganda,seperti gambar yang terlihat di samping ini :

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), dan timin (T). Adenin berikatan hidrogen dengan timin, sedangkan guanin berikatan dengan sitosin.

SEJARAH DNA

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (radioactive tracers).

RNA

ASAM RIBONUKLEAT

PENGERTIAN RNA

Asam ribonukleat,lebih di kenal dengan RNA, merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.

Struktur RNA

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.

Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.

Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.

TIPE-TIPE RNA

RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:

1. RNA-kurir (bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA),
2. RNA-ribosom (bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA),
3. RNA-transfer (bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA).

Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi. Dalam pengaturan ekspresi genetik orang sekarang mengenal RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam "peredaman gen" atau gene silencing dan small-interfering RNA (siRNA) yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap serangan virus.

FUNGSI RNA

Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.

Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.

Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.

INTERFERENSI RNA

Suatu gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20 adalah adanya mekanisme peredaman (silencing) dalam ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa RNA tidak diterjemahkan (translasi) menjadi protein oleh tRNA. Ini terjadi karena sebelum sempat ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan oleh suatu mekanisme yang disebut sebagai "interferensi RNA". Mekanisme ini melibatkan paling sedikit tiga substansi (enzim dan protein lain). Gejala ini pertama kali ditemukan pada nematoda Caenorhabditis elegans tetapi selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme hidup.

PERBEDAAN DNA DAN RNA

DNA

RNA

·         deoxyribose nucleic acid (Rantai ganda)                            ·         sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul       utama penyusun berat kering setiap organisme. ·         ikatan zat warna tanaman yang mengandung protein dan bakal tumbuh ·         Memiliki gula deoksiribosa                       ·         basa nitrogen: Adenin, Timin, Cytosin, Guanin                                                              ·         Terdapat dalam nucleus

·         ribonucleic acid (Rantai tunggal)                                            ·         senyawa yang merupakan bahan genetik dan       memainkan peran utama dalam ekspresi genetik.  ·         DNA yang mengikat zat lain misalnya tambahan pewarna tanaman yang sama mengikat pada DNA yang sudah terbentuk dengan sempurna.                ·         Terdiri dari gula ribosa                                       ·         basa nitrogen : Adenin, Urasil, Cytison, Guanin ·         Terdapat dalam cytoplasma

REPLIKASI DNA

Replikasi DNA adalah proses penggandaan molekul DNA untai ganda. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase S daur sel, sebelum mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR).

Replikasi DNA bersifat semikonservatif, yaitu kedua untai tunggal DNA bertindak sebagai cetakan untuk pembuatan untai-untai DNA baru; seluruh untai tunggal cetakan dipertahankan dan untai yang baru dibuat dari nukleotida-nukleotida.

 

 

GARPU REPLIKASI

Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida (RNA) yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut primer.

        

Replikasi DNA

DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida—dalam hal ini, deoksiribonukleotida—ke ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru (DNA "anak") disintesis dari arah 5'→3', sedangkan DNA polimerase bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'→5'. Namun demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'→5', sementara untaian lainnya Oleh karena itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut.

Replikasi DNA. Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal oleh enzim helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA. Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk oligonukleotida RNA yang disebut primer (5) dan molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebut leading strand (2) dan lagging strand (1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus mensintesis segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4) kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strand tersebut.

PEMBENTUKAN LEADING STRAND

Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA yang disintesis dengan arah 5'→3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.

PEMBENTUKAN LAGGING STRAND

Lagging strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan dengan leading strand pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebut fragmen Okazaki. Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'→3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap.

TRANSKRIPSI

Gmbr.proses transkripsi

Transcription dalam genetika adalah pembuatan RNA dengan menyalin sebagian berkas DNA. Transkripsi adalah bagian dari rangkaian ekspresi genetik. Pengertian asli "transkripsi" adalah alih aksara atau penyalinan. Di sini, yang dimaksud adalah mengubah "teks" DNA menjadi RNA. Sebenarnya, yang berubah hanyalah basa nitrogen timin di DNA yang pada RNA digantikan oleh urasil.

PROSES

Transkripsi berlangsung di dalam inti sel (nukleus) atau di dalam matriks pada mitokondria dan plastida. Transkripsi dapat dipicu oleh rangsangan dari luar maupun tanpa rangsangan. Pada proses tanpa rangsangan, transkripsi berlangsung terus-menerus (gen-gennya disebut gen konstitutif atau "gen pengurus rumah", house-keeping genes). Sementara itu, gen yang memerlukan rangsangan biasanya gen yang hanya diproduksi sewaktu-waktu; gennya disebut gen regulatorik karena biasanya mengatur mekanisme khusus. Rangsangan akan mengaktifkan bagian promoter. Promoter ini terletak di bagian hulu bagian yang akan disalin (disebut transcription unit).

Proses transkripsi diawali oleh mobilisasi sejumlah protein, beberapa di antaranya enzim. Selanjutnya, protein-protein non-enzim, disebut faktor transkripsi, menempati posisi-posisi DNA tertentu (karena memiliki "tanda pengenal") yang pada gilirannya membuat DNA siap melakukan transkripsi. Bagian ini dikenal sebagai TATA-box, terletak sekitar 10-25 pasangan basa di bagian hulu (upstream) dari kodon mulai (AUG). Adanya faktor transkripsi ini akan menarik enzim RNA polimerase mendekat ke DNA dan kemudian menempatkan diri pada tempat yang sesuai dengan kodon mulai (TAC pada berkas DNA). Berkas DNA yang ditempel oleh RNA polimerase disebut sebagai berkas templat, sementara berkas pasangannya disebut sebagai berkas kode (karena memiliki urutan basa yang sama dengan RNA yang dibuat). Sejumlah ATP diperlukan untuk membuat RNA polimerase mulai bergerak dari ujung 3' (ujung karboksil) berkas templat ke arah ujung 5' (ujung amino). RNA yang terbentuk dengan demikian berarah 5' → 3'. Pergerakan RNA polimerase akan berhenti apabila ia menemui urutan basa yang sesuai dengan kodon berhenti. Setelah proses selesai, RNA polimerase akan lepas dari DNA.

Tergantung intensitasnya, dalam satu berkas transcription unit sejumlah RNA polimerase dapat bekerja secara simultan. Intensitas transkripsi ditentukan oleh keadaan di sejumlah bagian tertentu pada DNA. Ada bagian yang disebut suppressor yang menekan intensitas, dan ada yang disebut enhancer yang memperkuatnya.

HASIL

Hasil transkripsi adalah berkas RNA yang masih "mentah". Di dalamnya terdapat fragmen berkas untuk protein yang mengatur dan membantu sintesis protein (translasi) selain fragmen untuk dilanjutkan dalam translasi sendiri, ditambah dengan bagian yang nantinya akan dipotong (intron). Berkas RNA ini selanjutnya akan mengalami proses yang disebut sebagai proses pascatranskripsi (post-transcriptional process).

TRANSLASI

Translasi dapat berarti proses sintesis polipeptida spesifik pada mRNA.                            Translasi dalam genetika dan biologi molekular adalah proses sintesis polipeptida spesifik berdasarkan sandi genetika pada mRNA. Proses ini adalah bagian kedua dari tahapan biosintesis protein setelah proses transkripsi. Translasi melibatkan ribosom sebagai tempat penggabungan asam amino-asam amino menjadi polipeptida dan tRNA sebagai pembawa asam amino ke ribosom dan "penerjemah" sandi genetika mRNA. Antibiotika dapat menghambat atau menghentikan proses translasi pada biosintesis protein; contohnya antibiotika anisomycin, cycloheximide, chloramphenicol, dan tetracycline.

RNA-kurir atau mRNA adalah satu kelas RNA yang memiliki tugas utama menjadi "pembawa pesan" kode dari DNA kepada rRNA untuk "dibaca" dan selanjutnya diterjemahkan (translasi) menjadi urutan protein. Bentuknya berupa rantai basa tunggal lurus dengan kerangka fosfat dan gula ribosa. Molekul ini dihasilkan dari proses transkripsi di dalam inti sel oleh enzim RNA-polimerase. Pada eukariota setelah transkripsi dapat terjadi proses pascatranskripsi, seperti splicing dan penambahan poli-A. Setelah "matang", mRNA berpindah tempat menuju sitoplasma dan akan ditangkap oleh rRNA untuk dibaca.

Proses inisiasi translasi

Gmbr.translasi DNA

BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.

Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.

Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia.

Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.

CIRI UTAMA BIOTEKNOLOGI:

1.Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan
2.Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri
3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

Gbr. Kegunaan Bioteknologi untuk memenuhi kebutuhan manusia

PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI :

1.	Era bioteknologi generasi pertama Ü bioteknologi sederhana. Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.                                                                                                     Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.
2.	Era bioteknologi generasi kedua. Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.                                                                 Contoh: a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat b. pengolahan air limbah c. pembuatan kompos
3.	Era bioteknologi generasi ketiga. Proses dalam kondisi steril.                                                                                                  Contoh: produksi antibiotik dan hormone
4.	Era bioteknologi generasi baru Ü bioteknologi                                                               Contoh: produksi insulin, interferon, antibodi monoclonal

Bioteknologi mencakup teknik pemuliaan, bioinformatika, mikrobiologi, genetika molekuler, biokimia, fisiologi tanaman, dan biologi molekuler.

PRINSIP-PRINSIP BIOTEKNOLOGI

sebenarnya telah dimanfaatkan sejak awal abad 20 di mana para petani menghasilkan varietas baru maupun membuat bahan makanan seperti yoghurt, cuka, sake, kecap dan tempe. Dalam era modern sekarang ini, bioteknologi menghasilkan cara-cara baru memperbaiki suatu produk bahkan menghasilkan produk yang sebelumnya tidak ada. Bioteknologi sangat berpeluang menghasilkan perbaikan-perbaikan di bidang kedokteran, pengelolaan lingkungan, produksi makanan dan pertanian. Penerapan bioteknologi untuk pertanian dan lingkungan mencakup pemuliaan tanaman, kultur jaringan dan micropropagasi, molecular breeding, rekayasa genetika, diagnostik hama tanaman, fermentasi mikroba.

REKAYASA GENETIKA

SEJARAH REKAYASA GENETIKA

Pada awalnya, proses rekayasa genetika ditemukan oleh Crick dan Watson pada tahun 1953. Rekayasa genetikan merupakan suatu rangkaian metode yang canggih dalam perincian akan tetapi sederhana dalam hal perinsip yang memungkinkan untuk dilakukan pengambilan gen atau sekelompok gen dari sebuah sel dan mencangkokkan gen atau sekelompok gen tersebut pada sel lain dimana gen atau sekelompok gen tersebut mengikat diri mereka dengan gen atau sekelompok gen yang sudah ada dan bersama-sama menanggung reaksi biokimiawi penerima.

PENGERTIAN REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) adalah penerapan genetika dalam kehidupan sehari-hari. Pengertian ini dianggap terlalu luas karena berarti kegiatan penyilangan hewan atau tanaman untuk mendapatkan bentuk-bentuk baru yang lebih bernilai dapat dengan mudah dimasukkan, meskipun rekayasa yang dilakukan adalah rekayasa populasi (melalui seleksi). Batasan yang lebih sempit adalah penerapan genetika molekular (atau paling tidak melibatkan teknik genetika molekular) dalam kehidupan manusia.

Rekayasa genetika mendapatkan titik berat dalam dunia kedokteran dan farmasi moderen. Namun demikian, bidang gizi, veteriner, peternakan, serta agronomi juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.

Rekayasa genetika adalah rekayasa yang melalui seleksi terlebih dahulu sehingga apabila cocok baru dapat digunakan untuk membuat individu yang baru.

PRINSIP KERJA REKAYASA GENETIKA

Pada dasarnya rekayasa genetika memanipulasi DNA (asam deoksiribosenuklat). Gen atau pembawa sifat yang bisa diturunkan dalam mahkluk terdiri dari rantai DNA. Rekayasa genetika menyeleksi gen DNA dari suatu organisme ke organisme lainnya. Pada awalnya, perkembangan tersebut hanya antara satu jenis mahkluk hidup, tetapi kini perkembangan sudah sedemikian maju sehingga bisa dimungkinkan untuk memindahkan gen dari satu jenis mahkluk hidup ke mahkluk hidup lainnya yang berbeda jenisnya, sebagai contohnya adalah gen ikan yang hidup didaerah dingin dipindahkan kedalam tomat untuk mengurangi kerusakan akibat dari pembekuan. Saat ini teknologi “gunting tempel” gen untuk menciptakan mahkluk sama, bahkan telah mencoba untuk menciptakan bentuk yang belum pernah ada sebelumnya.

TEKNIK REKAYASA GENETIKA

Salah satu teknik yang digunakan untuk mencoba menciptakan makhluk hidup yang hamper sama dengan yang sudah ada melalui rekayasa genetika adalah dinamakan teknik cloning. Kloning memperkenalkan manusia pada perkembangan badan yang deterministic, lewat cetak biru gen organisme induknya. Membuat cloning gen merupakan suatu teknologi untuk mengidentifikasi, mengisolasi, dan membuat copy gen dari protein tertentu, dengan tujuan agar gen itu dapat dianalisa atau dipakai untuk memproduksi protein yang banyak terdapat dalam tubuh mahkluk hidup, merupakan Pembina utuma unsure structural sel manusia. Protein structural tersebut mencakup juga kalogen yang terdapat di kulit dan jaringan pengikat, keratin dalam rambut dan myosin serta aktin dalam otot. Protein juga berperan sebagi pengatur yang menentukan.

REKAYASA GENETIKA / ADN REKOMBIAN

1.Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.

Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan ge

2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.

Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriks

3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)

Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika

Teknologi rekayasa genetika merupakan transplantasi atau pencangkokan satu gen ke gen lainnya dimana dapat bersifat antar gen dan dapat pula lintas gen. Rakayasa genetika juga diartikan sebagai perpindahan gen. Misalnya gen pankreas babi ditransplantasikan ke bakteri Escheria coli sehingga dapat menghasilkan insulin dalam jumlah yang besar. Sebaliknya gen bakteri yang menghasilkan toksin pembunuh hama ditransplantasikan ke tanaman jagung maka akan diperoleh jagung transgenik yang tahan hama tanaman. Gen dari sel ambing susu domba ditransplantasikan ke sel telurnya sendiri yang kemudian ditumbuhkembangkan di dalam kandungan induknya sehingga lahirlah domba Dolly yang merupakan hewan kloning (cangkokan) pertama di dunia. Demikian pula gen tomat ditransplantasikan ke ikan transgenik sehingga ikan menjadi tahan lama dan tidak cepat busuk dalam penyimpanan.

Rekayasa genetika dalam bibit pangan nabati telah berkembang dengan luas begitu pula produk rekayasa genetika pada hewan misalnya produksi hormon untk peningkatan kuantitas maupun kualitas dari pangan hewani. Dengan adanya produk-produk rekayasa genetika tersebut dapat dikatakan bahwa produk rekayasa genetika khususnya bahan pangan mengintroduksi unsur toksis, bahan-bahan asing dan berbagai sifat yang belum dapat dipastikan dan berbagai karakteristik lainnya. Oleh karena itu muncullah berbagai kekhawatiran dalam menggunakan dan mengkonsumsi bahan pangan transgenik. Kekhawatiran dapat bersifat ilmiah yang dibuktikan dengan berbagai hasil percobaan, tetapi ada pula kekhawatiran yang disebut kekhawtiran logika (public anxiety). Misalnya di Indonesia benalu kopi adalah obat untuk kanker sebab tanaman tersebut menjadi kanker pada tanaman kopi.

LITERATUR

http://id.wikipedia.org/wiki/Isolasi_DNA
http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070911060953AAW2kKM
http://www.google.co.id/search?hl=id&q=perbedaan+DNA+dan+RNA

• http://www.mcb.uct.ac.za/sdspage.html
• http://en.wikipedia.org/wiki/DNA.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Kode Genetik