Senin, 02 Mei 2011

REKAYASA GENETIKA


Rekayasa genetika adalah rekayasa yang melalui seleksi terlebih dahulu sehingga apabila cocok baru dapat digunakan untuk membuat individu yang baru. Tidak hanya itu, rekayasa genetika juga dapat mengatasi kekurangan pangan. Karena dengan ilmu tersebut kita dapat menemukan spesies tanaman pangan baru yang lebih baik.
1.      Kloning
            Kloning merupakan teknik penggandaan gen yang menghasilkan turunan yang sama sifat baik dari segi hereditas maupun penampakannya.
Kloning (klonasi) adalah teknik membuat keturunan dengan kode genetik yang sama dengan induknya pada makhluk hidup tertentu baik berupa tumbuhan, hewan, maupun manusia.
Kloning manusia adalah teknik membuat keturunan dengan kode genetik yang sama dengan induknya yang berupa manusia. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengambil sel tubuh (sel somatik) dari tubuh manusia, kemudian diambil inti selnya (nukleusnya), dan selanjutnya ditanamkan pada sel telur (ovum) wanita –yang telah dihilangkan inti selnya– dengan suatu metode yang mirip dengan proses pembuahan atau inse­minasi buatan. Dengan metode semacam itu, kloning manusia dilaksanakan dengan cara mengambil inti sel dari tubuh seseorang, lalu dimasukkan ke dalam sel telur yang diambil dari seorang perempuan. Lalu dengan bantuan cairan kimiawi khusus dan kejutan arus listrik, inti sel digabungkan dengan sel telur. Setelah proses penggabungan ini terjadi, sel Pada pembuahan alami, sel sperma laki-laki yang mengan­dung 23 kromosom bertemu dengan sel telur perempuan yang juga mengandung 23 kromosom. Pada saat terjadi pembuahan antara sel sperma dengan sel telur, jumlah kromosom akan menjadi 46 buah, yakni setengahnya berasal dari laki-laki dan setengahnya lagi berasal dari perempuan. Jadi anak yang dilahirkan akan mempunyai ciri-ciri yang berasal dari kedua induknya baik yang laki-laki maupun yang perempuan.
Adapun dalam proses kloning manusia, sel yang diambil dari tubuh seseorang telah mengandung 46 buah kromosom, atau telah mengandung seluruh sifat-sifat yang akan diwariskan yang dimiliki seseorang. Dengan demikian, anak yang dihasil­kan dari proses kloning ini akan mempunyai ciri-ciri hanya dari orang yang menjadi sumber pengambilan inti sel tubuh. Anak tersebut merupakan keturunan yang berkode genetik sama persis dengan induknya, yang dapat diumpamakan dengan hasil fotokopi selembar kertas pada mesin fotokopi kilat yang berwarna; yakni berupa selembar gambar yang sama persis dengan gambar aslinya tanpa ada perbedaan sedikit pun.
Proses pembuahan yang alamiah tidak akan dapat berlang­sung kecuali dengan adanya laki-laki dan perempuan, dan dengan adanya sel-sel kelamin.
Sedang proses kloning manusia dapat berlangsung dengan adanya laki-laki atau tanpa adanya laki-laki, dan terjadi pada sel-sel tubuh, bukan sel-sel kelamin. Proses ini dapat terlaksana dengan cara mengambil sel tubuh seorang perempuan –dalam kondisi tanpa adanya laki-laki– kemudian diambil inti selnya yang mengandung 46 kromosom, atau dengan kata lain, diambil inti sel yang mengandung seluruh sifat yang akan diwariskan. Inti sel ini kemudian ditanamkan dalam sel telur perempuan yang telah dibuang inti selnya. Selanjutnya, sel telur ini dipindahkan ke dalam rahim seorang perempuan setelah terjadi proses penggabungan antara inti sel tubuh dengan sel telur yang telah dibuang inti selnya tadi.
Dengan penanaman sel telur ke dalam rahim perempuan ini, sel telur tadi akan mulai memperbanyak diri, berkem­bang, berdiferensiasi, dan berubah menjadi janin. Janin ini akan menjadi sempurna dan akhirnya dilahirkan ke dunia. Anak yang dilahirkan merupakan keturunan dengan kode genetik yang persis sama dengan perempuan yang menjadi sumber asal pen­gambilan sel tubuh. Dengan demikian, proses kloning dalam kondisi seperti ini dapat berlangsung sempurna pada seluruh tahapnya tanpa perlu adanya seorang laki-laki.
Proses pewarisan sifat pada pembuahan alami akan terja­di dari pihak ayah dan ibu. Oleh karena itu, anak-anak mereka tidak akan mempunyai corak yang sama. Dan kemiripan di antara anak-anak, ayah dan saudara-saudara laki-lakinya, ibu dan saudara-saudara perempuannya, begitu pula kemiripan di antara sesama saudara kandung, akan tetap menunjukkan nuansa perbedaan dalam penampilan fisiknya, misalnya dari segi warna kulit, tinggi, dan lebar badan. Begitu pula mereka akan berbeda-beda dari segi potensi-potensi akal dan kejiwaan yang sifatnya asli (bukan hasil usaha).
Adapun pewarisan sifat yang terjadi dalam proses klon­ing, sifat-sifat yang diturunkan hanya berasal dari orang yang menjadi sumber pengambilan sel tubuh, baik laki-laki maupun perempuan. Dan anak yang dihasilkan akan memiliki ciri yang sama dengan induknya dalam hal penampilan fisiknya –seperti tinggi dan lebar badan serta warna kulit– dan juga dalam hal potensi-potensi akal dan kejiwaan yang bersi­fat asli. Dengan kata lain, anak tersebut akan mewarisi seluruh ciri-ciri yang bersifat asli dari induknya. Sedang­kan ciri-ciri yang diperoleh melalui hasil usaha, tidaklah dapat diwariskan. Jika misalnya sel diambil dari seorang ulama yang faqih, atau mujtahid besar, atau dokter yang ahli, maka tidak berarti si anak akan mewarisi ciri-ciri tersebut, sebab ciri-ciri ini merupakan hasil usaha, bukan sifat asli.
Prestasi ilmu pengetahuan yang sampai pada penemuan proses kloning, sesungguhnya telah menyingkapkan sebuah hukum alam yang ditetapkan Allah SWT pada sel-sel tubuh manusia dan hewan, karena proses kloning telah menyingkap fakta bahwa pada sel tubuh manusia dan hewan terdapat poten­si menghasilkan keturunan, jika inti sel tubuh tersebut ditanamkan pada sel telur perempuan yang telah dihilangkan inti selnya. Jadi, sifat inti sel tubuh itu tak ubahnya seperti sel sperma laki-laki yang dapat membuahi sel telur perempuan.
Demikianlah fakta yang ada pada kloning manusia. Ada jenis lain dari kloning manusia ini, yaitu kloning embrio. Kloning embrio ini didefinisikan sebagai teknik pembuatan duplikat embrio yang sama persis dengan embrio yang terben­tuk dalam rahim seorang ibu. Dengan proses ini, seseorang dapat mengklon anak-anaknya pada fase embrio. Pada awal pembentukan embrio dalam rahim ibu, seorang dokter akan membagi embrio ini menjadi dua sel dan seterusnya, yang selanjutnya akan menghasilkan lebih dari satu sel embrio yang sama dengan embrio yang sudah ada. Lalu akan terlahir anak kembar yang terjadi melalui proses kloning embrio ini dengan kode genetik yang sama dengan embrio pertama yang menjadi sumber kloning.
 




Ada beberapa langkah dasar dalam Kloning Gen yaitu sebagai berikut:
  • Suatu frakmen DNA yang mengandung gen yang akan diklon diinsersikan pada molekul DNA sirkular yang di sebut sektor untuk menghasilkan chimoera atau molekul DNA rekombiner.
  • Vektor bertindak sebagai wahana yang membawa gen masuk kedalam sel tuan rumah ( host ) yang biasanya berupa bakteri, walau pun sel-sel jenis lain dapat di gunakan.
  • Elemen Didalam sel host, vektor mengadakan replikasi menghasilkan banyak kopi atau turunan yang identik, baik vektornya sendiri maupun gen yang dibawanya.
  • Elemen Ketika sel host membelah, kopi molekul DNA rekombinasi diwariskan pada progeni dan terjadi replikasi vektor selanjutnya.
  • Elemen Setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka dihasilkan koloni atau klonsel host yang identik. Tiap-tiap sel dalam klon mengandung satu kopi atau lebih molekul DNA rekombinasi dengan demikian dikatakan bahwa gen yang dibawa oleh molekul rekombinasi telah diklon.

 

v  Spesies yang berhasil dikloning

·         Kecebong (1952)
·         Ikan (1963)
·         Domba (1996)
·         Monyet
·         Anak sapi
·         Kucing
·         Kuda
·         Anjing
·         Serigala
v  Manfaat cloning:

1.      Untuk pengembangan ilmu pengetahuan
2.      Untuk mengembangkan dan memperbanyak bibit unggul
3.      Untuk tujuan diagnostic dan terapi
4.      Menolong atau menyembuhkan pasangan infertil mempunyai turunan

v  Kekurangan:

1.   Banyak menimbulkan kecacatan
2.   Rentan terhadap penyakit
3.   Penurunan fungsi sel sperma
4.   Umur relative pendek


Senin, 04 April 2011

Kloning DNA

Kloning DNA
Genetika sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang pewarisan sifat suatu individu ke keturunannya selalu menarik perhatian seluruh kalangan. Genetika terus berkembang dengan pesat sejak diketahuinya atau ditemukannya struktur Deoxyribose Nucleic Acid (DNA). Sebenarnya kloning ini bukanlah hal yang mengejutkan atau hal yang mustahil karena alam sendiri yang telah lama memberi tanda-tanda adanya kloning (kloning alami), terlihat jelas pada bakteri yang berkembang biak melalui proses kloning (membelah diri dari satu sel menjadi dua sel identik secara genetik).

Ketika teknologi di berbagai bidang makin berkembang, perkembangan teknologi biologi memungkinkan manusia merambah lebih jauh hingga menemukan metode kloning buatan. Kloning merupakan proses atau cara perkembangbiakan mahluk hidup seperti tumbuh-tumbuhan, hewan dan juga manusia secara aseksual atau tanpa melalui proses pertemuan sel kelamin jantan dengan sel kelamin betina.

Penemuan terus merangsang beberapa ahli biologi, sehingga mereka berhasil melakukan rekayasa genetika yang kemudian dikenal dengan sebutan kloning DNA atau kloning Gen. rekayasa genetika atau kloning DNA didefinisikan sebagai pembentukan gen baru melalui proses penyisipan gen asing dengan teknik laboratorium. Dengan ini bahan genetik dari satu organisme dapat disatukan dengan bahan genetik dari organisme lain sehingga dapat diciptakan mahluk baru.

Teknik kloning ini tidak hanya terdapat dalam bidang kedokteran atau kesehatan, tetapi juga pada bidang peternakan dan pertanian. Peluang untuk memindah atau menukar gen dari sel yang satu ke sel yang lain dari organisme berbeda memberikan prospek yang cerah bagi terlaksananya rekayasa genetika. Keuntungan yang diperoleh dengan adanya rekayasa genetika ini adalah penghematan dalam biaya, waktu, jumlah bahan, kelangkaan bahan, maupun jenis-jenis produk baru.

Keuntungan lain dari kloning gen ini adalah, penciptaan jenis bakteri yang memakan minyak dapat dimanfaatkan untuk membersihkan pencemaran minyak pada permukaan laut, penciptaan jenis domba, sapi, kucing, atau jenis hewan lain untuk kesejahteraan manusia dan juga penciptaan organ tubuh manusia untuk mengganti organ tubuh yang rusak seperti pankreas pada penderita kencing manis (diabetes mellitus), ginjal, hati dan lain2.

Pertumbuhan dan Perkembangan

Pertumbuhan dan Perkembangan
hormonPertumbuhan : Proses pertambahan volume yang tidak dapat berbalik (irreversible), akibat dari:
● Pertambahan jumlah sel akibat pembelahan Mitosis
● Pertambahan ukuran sel (volume,tinggi dan panjang)
● Bersifat kualitatif.
Perkembangan
Proses terspesialisasinya sel-sel menuju struktur dan fungsi tertentu.
Proses ini tidak dapat dinyatakan dengan ukuran, tetapi dinyatakan dengan perubahan bentuk dan tingkat kedewasaan.
Pertumbuhan dan Perkembangan senantiasa berjalan sejajar dan berdampingan.
Pertumbuhan pada Tumbuhan:

• Pertumbuhan pada tumbuhan terjadi akibat kegiatan sel-sel pada jaringan meristem yang selalu membelah secara mitosis.
Jaringan meristem terletak di ujung akar, ujung batang dan kambium.
● Pertumbuhan Primer
Pertumbuhan yang menyebabkan memanjangnya ujung akar dan ujung batang
● Pertumbuhan Sekunder
Pertambahan besar diameter batang akibat kegiatan pembelahan jaringan kambium (titik tumbuh sekunder). Hanya terjadi pada tumbuhan dikotil.
• Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
➔ Faktor Genetik
➔ Phytohormon, yang terdiri atas : Auksin,Giberelin,Sitokinin,Asam Absisat (ABA),Gas Etilene,Kalin
• Auksin
  • Banyak terdapat pada ujung koleoptil
  • Mendorong pemanjangan batang/pucuk
  • Merangsang pertumbuhan akar adventif pada batang/stek batang
  • Memacu dominasi tunas apikal (tunas diujung batang)
• Giberelin
  • Memacu pertumbuhan batang
  • Merangsang perkecambahan biji dan tunas
  • Merangsang pembentukan bunga
  • Merangsang perkembangan buah tanpa biji (partenokarpi)
• Sitokinin
  • Memacu pembelahan sel dan pembentukan organ
  • Menunda penuaan
  • Memacu perkembangan kuncup samping
  • Memacu perbesaran sel pada kotiledon dikotil.
• Asam Absisat (ABA)
  • Menghambat pertumbuhan (Dormancy)
  • Memacu pengguguran daun, bunga, dan buah
• Gas Etilene
Mempercepat pematangan buah, merangsang pembungaan, merangsang penuaan dan pengguguran daun serta menghambat pemanjangan batang.
• Kalin
Merangsang pertumbuhan bagian-bagian tanaman
- Rhizokalin = akar
- Filokalin = daun
- Kaulokalin = batang
- Anthokalin = bunga
● Faktor Luar (eksternal)
• Zat hara
Berupa makroelemen maupun mikroelemen yang diserap oleh akar maun bagian tubuh yang lain berupa gas, air dan zat yg terlarut bersama air.
• Air
Diperlukan dalam Fotosintesis, reaksi kimia, menjaga kelembaban, dan membantu perkecambahan biji.
• Cahaya
Membantu proses fotosintesis namun cahaya yg berlebihan justru menghambat kerja hormon auksin (pertumbuhan)
• Suhu
Suhu optimum untuk tumbuhan umumnya 22o C – 37o C
Tumbuhan tidak tumbuh pada suhu dibawah 0o C dan diatas 40ยบ C
• Kelembaban
Pada kondisi kelembaban yang tinggi, umumnya pertumbuhan tanaman lebih cepat namun kelembaban yang rendah diperlukan oleh beberapa tanaman untuk pertumbuhan generatip, sehingga berbunga pada musim kemarau.
Pertumbuhan pada Hewan
● Fase Embrionik
Yaitu pertumbuhan mulai dari zigot hingga terbentuknya embrio.
Terdiri beberapa tahap:
1. morula
2. Blastulasi
3. Gastrulasi
4. Morfogenesis
5. Diferensiasi
6. Spesialisasi jaringan
7. Induksi embrionik
8. organogenesis
● Fase Pasca Embrionik
• Metamorfosis
• Regenerasi
● Faktor- faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
• Faktor eksternal
1. Makanan
2. Air
3. Aktifitas tubuh
4. Cahaya matahari
Faktor Internal
1. Genetis
Gen merupakan penentu semua struktur dan fungsi yang berkaitan dengan ciri-ciri hewan dan manusia antara lain bentuk tubuh, warna kulit, warna rambut, laju pertumbuhan, dan perkembangan.
2. Hormon
Hormon dihasilkan oleh kelenjar endokrin (kelenjar buntu) dan dibawa oleh darah ke organ sasaran sehingga mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan hewan termasuk manusia.
1. Kelenjar Hipofisis Menghasilkan
  • Somatotrof – Mempengaruhi pertumbuhan
  • Tirotropin – Mempengaruhi kerja kelenjar tiroid
  • Prolaktin – Mempengaruhi pengeluaran air susu
  • Gonadotropin – Mempengaruhi kerja kelenjar kelamin
  • ACTH – Mempengaruhi kerja kelenjar Adrenalin
  • ADH – Mempengaruhi pengeluaran urine
  • Oksitosin – Mempengaruhi kontraksi otot rahim saat melahirkan
2 Tiroid menghasilkan Tiroksin : Mengatur metabolisme zat dan pertumbuhan
3 Paratiroid menghasilkan Parathormon :Mengatur kadar kalsium dalam darah
4 Adrenalin menghasilkan Adrenalin : Mengatur kadar gula darah dengan mengubah glikogen menjadi glukosa
5 Pankreas menghasilkan Insulin : Mengatur kadar gula darah dengan mengubah glukosa menjadi glikogen
6 Testis menghasilkan Testosteron : Mempengaruhi ciri-ciri kelamin sekunder pria
7 Ovarium menghasilkan Estrogen dan Progresteron : Mempengaruhi ciri-ciri kelamin sekunder wanita
• Metamorfosis
Yaitu perubahan bentuk tubuh pada beberapa hewan secara bertahap dari masa muda sampai dewasa
Contoh pada serangga dan katak
• Metagenesis
Pergiliran cara perkembangbiakan antara seksual dengan aseksual.
Contoh pada paku, lumut, ubur-ubur

Kultur Jaringan

Kultur Jaringan
Kultur jaringan/Kultur In Vitro/Tissue Culture adalah suatu teknik untuk mengisolasi, sel, protoplasma, jaringan, dan organ dan menumbuhkan bagian tersebut pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptik,sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman sempurna kembali.
Teori Dasar Kultur Jaringan
a. Sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut (Setiap sel berasal dari satu sel).
b. Teori Totipotensi Sel (Total Genetic Potential), artinya setiap sel memiliki potensi genetik seperti zigot yaitu mampu memperbanyak diri dan berediferensiasi menjadi tanaman lengkap.

Aplikasi Teknik Kultur Jaringan dalam Bidang Agronomi
a. Perbanyakan vegetatif secara cepat (Micropropagation).
b. Membersihkan bahan tanaman/bibit dari virus
c. Membantu program pemuliaan tanaman (Kultur Haploid, Embryo Rescue, Seleksi In Vitro, Variasi Somaklonal, Fusiprotoplas, Transformasi Gen /Rekayasa Genetika Tanaman dll).
d. Produksi metabolit sekunder.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Regenerasi
1. Bentuk Regenerasi dalam Kultur In Vitro : pucuk aksilar, pucuk adventif, embrio somatik, pembentukan protocorm like bodies, dll
2. Eksplan ,adalah bagian tanaman yang dipergunakan sebagai bahan awal untuk perbanyakan tanaman. Faktor eksplan yang penting adalah genotipe/varietas, umur eksplan, letak pada cabang, dan seks (jantan/betina). Bagian tanaman yang dapat digunakan sebagi eksplan adalah pucuk muda, batang muda, daun muda, kotiledon, hipokotil, endosperm, ovari muda, anther, embrio, dll.
3. Media Tumbuh, Di dalam media tumbuh mengandung komposisi garam anorganik, zat pengatur tumbuh, dan bentuk fisik media. Terdapat 13 komposisi media dalam kultur jaringan, antara lain: Murashige dan Skoog (MS), Woody Plant Medium (WPM), Knop, Knudson-C, Anderson dll. Media yang sering digunakan secara luas adalah MS.
Komposisi media Murashige dan Skoog (MS)
Bahan Kimia Konsentrasi Media (mg/l)
1. NH4NO3 1650
2. KNO3 1900
3. CaCL2.2H20 440
4. MgSO4.7H20 370
5. KH2PO4 170
6. FeSO4.7H20 27
7. NaEDTA 37,3
8. MnSO4.4H20 22,3
9. ZnSO4.7H2O 8,6
10. H3BO3 6,2
11. KI 0,83
12. Na2MoO4.2H20 0,25
13. CuSO4.5H20 0,025
14. CoCl2.6H20 0,025
15. Myoinositol 100
16. Niasin 0,5
17. Piridoksin-HCL 0,5
18. Tiamin -HCL 0,1
19. Glisin 2
20. Sukrosa 30.000
4. Zat Pengatur Tumbuh Tanaman
Faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan ZPT adalah konsentrasi, urutan penggunaan dan periode masa induksi dalam kultur tertentu. Jenis yang sering digunakan adalah golongan Auksin seperti Indole Aceti Acid(IAA), Napthalene Acetic Acid (NAA), 2,4-D, CPA dan Indole Acetic Acid (IBA). Golongan Sitokinin seperti Kinetin, Benziladenin (BA), 2I-P, Zeatin, Thidiazuron, dan PBA. Golongan Gibberelin seperti GA3. Golongan zat penghambat tumbuh seperti Ancymidol, Paclobutrazol, TIBA, dan CCC.
5. Lingkungan Tumbuh
Lingkungan tumbuh yang dapat mempengruhi regenerasi tanaman meliputi temperatur, panjang penyinaran, intensitas penyinaran, kualitas sinar, dan ukuran wadah kultur.