tdr1 dasar dasar biotek

8/18/2019 TDR1 dasar dasar biotek

1/34


2/34

• Pengertian Rekayasa Genetika

• Teknologi DNA rekombinan (recombinant DNAtechnology) adalah suatu metode untuk

merekayasa genetik dengan cara menyisipkan(insert) gena yang dikehendaki ke dalam suatuorganisme.

• Teknologi transgenik bertujuan untuk mengubah

sifat alami suatu individu menjadi sifat yangdikehendaki oleh manusia.

• Dengan demikian, istilah transgenik digunakanuntuk menyebut suatu individu yang telahmengalami perubahan gena aslinya.

• Sebagai contoh bakteri Escherichia coli (E. coli) yang hidup simbiotik dalam kolon manusia yangsemula (aslinya) tidak dapat mensintesis hormoninsulin, karena telah disisipkan gena insulin

manusia,maka ia dapat menghasilkan insulin


3/34

• Setiap organisme memiliki sifat!sifat spesi"k yangdi#ariskan dari nenekmoyangnya melalui suatu molekulyang terdapat di dalam kromosom yang disebut gena.

•

$kspresi (pengeja#antahan% gena tersebut akanmemunculkan sifat!sifat atau gejala (fenomena% yangtampak dan dapat diamati pada sua tu organisme yangdisebutfenotip ( phenotype).

• Gena atau informasi genetik terdapat dalam pita DNA,

yaitu suatu molekul yang berbentuk benang doublehelix atau tangga terpilin. Dengan demikian, genamerupakan bagian dari molekul DNA. Sebagai contoh,perbedaan sel!sel penyusun otot dan sel!sel penyusunsaraf, bukan diakibatkan oleh perbedaanin formasi yang

terkandung dalam DNA sel!sel tersebut tetapiditimbulkan oleh bagaimana informasi tersebut dibacaatau diterjemahkan.


4/34

• Struktur Dasar Gena Manusia

• &romosom ' DNA' ena

• Setiap sel memiliki informasi genetik yang terdapat di

dalam inti sel tepatnya pada kromosom. &romosomtersusun atas pita DNA yang sangat panjang.

• )olekul DNA pertama kali diketemukan oleh *atson dan+rick pada tahun -/. Secara struktural, molekul DNAmerupakan polimer yang tersusun atas gula ribosa,

posfat, dan basa aromatik yang membentuk dua pitalinear yang tersusun heliks satu sama lain.

• Tulang punggung tersusun atas molekul gula sederhanadan posfat, sedangkan anak tangga (the rungs) tersusunatas macam basa atau nukleotid! adenin (A), guanin (%,cytosin (+%, dan thymin (T% dengan ikatan hidrogen.

• 0ita satu dengan lainnya bersifat komplementer artinyathymin selalu berikatan dengan adenin (T1A%, dan guanindengan cytosin (+1% sehingga kedua pita tersebutmenyerupai bayangan cermin satu dengan lainnya.


5/34

• ena adalah unit DNA yang menentukan struktur rantaipeptida dalam sintesis asam amino untuk semua jenisprotein. Setiap pembentukan asam amino dikode olehtiga basa yang disebut kodon (codon). Ada "

kemungkinan susunan basa berdasarkan triplet(susunan / basa%.

• ena tertentu mengkode protein yang sangat vital bagisuatu individu, disebut housekeeping genes. Genalainnya mengkode protein yang sangat spesi#k. $truktur

gena tersusun atas beberapa bagian yang mengkodeprotein, yang disebut ekson (exon). Ekson dipisahkanoleh sekuen DNA yang tidak mengkode protein, disebutinter%ening se&uences ('$s, introns).


6/34

• &omponen suatu gena2

. 3rutan koding untuk setiap protein terdiri atasbeberapa ratus nukleotid.

4. Sinyal translasi untuk disampaikan ke ribosom.

/. Tempat pengenalan ribosoma2 mengacu pada arahgerakan ribosoma, maka dapat dibedakan pita upstream dan don stream.

5. Sinyal transkripsi

. Tempat pengikatan en6im polimerase dan promoters yang berperan mempromosi transkripsi.

7. Tempat pengaturan2 untuk mengatur transkripsi, A3pada permulaan, dan 3A pada akhir.


7/34

• Dogma Sentral Ekspresi Gena

• $kspresi gena adalah proses pengeja#antahan suatugena menjadi sebuah untaian asam amino (protein%

melalui tahap!tahap berikut

• DNA → Transkripsi → mRNA → Translasi → Protein

• )ekanisme transkripsi2 0rotein regulator (regulatory protein) * bagian pengatur gena (regulatory site of

gene) * transkripsi * m+NA (messenger +ibonucleicacid).

• )ekanisme translasi2 m8NA ' ribosoma ' translasimenggunakan triplet asam amino (kodon% ' protein.

• )ekanisme replikasi2 0ada saat sebelum pembelahan

inti sel (mitosis% sel mengalami fase istirahat (interfase%.0ada saat itu, tepatnya pada fase synthesis (S%, DNAmengalami replikasi menjadi DNA baru yang akan dibagipada saat mitosis.


8/34

• Rekayasa Genetika

• 0engetahuan mengenai struktur dan fungsi DNAsecara mendalam telah diterapkan untuk

kepentingan manusia melalui rekayasagenetika.

• 8ekayasa genetika merupakan salah satumetode penting yang memberi kontribusi pada

pengembangan bioteknologi modern.• Salah satu ciri karakteristik bioteknologi modern

adalah melibatkan rekayasa biologi(teknobiologi%.


9/34

• 8ekayasa genetika merupakan suatu metode untukmengubah gena atau memanipulasi gena dankemudian memindahkan gena tersebut dari suatuorganisme ke organisme lain dalam suatu spesies

atau berbeda spesies.• 3ntuk kepentingan ini, biasanya dipilih organisme

yang mudah ditangani (handling) dan memiliki sifatpertumbuhan cepat dalam #aktu singkat, sebagai

contoh bakteri Escherichia coli (E. coli). $elain itu,bakteri E. coli uga memiliki DNA yang berada diluar kromosom yang disebut plasmid, sehinggamudah dimanipulasi.


10/34

• Saat ini, rekayasa genetika telahmerambah pada semua organisme yangmeliputi2 bakteri, tumbuhan, maupun

he#an. 9rganisme yang telah disisipi gendari organisme lain disebut transgenik.

• 9rganisme transgenik pada hakekatnyadigunakan sebagai :pabrik hidup; untuk

memproduksi sesuatu 6at yangbermanfaat bagi kepentingan manusia.


11/34

• Tahapan Rekayasa Genetika

• )engidenti"kasi gena spesi"k yangdikehendaki ' mengisolasi gena spesi"k

'menyisipkan gena spesi"k ke dalam DNAvector ' mengembalikan vektor ke dalamsel hospes 'mengembang!biakan selhospes dengan metode kultur jaringan


12/34

• Tahapan!tahapan untuk menghasilkan individutransgenik biasanya sebagai berikut

• . )engidenti"kasi gena spesi"k yang dikehendaki,misalnya2 gena insulin manusia. 3ntuk

mengidenti"kasi gena spesi"k yang dikehendakidiperlukan metode!metode mutakhir bioteknologi(current methods of biotecnology) seperti!

• (% -olymerase chains reaction (-+) atau re%erse

/ranscription -olymerase chains reaction (+/0-+).(1) 2ibridisasi DNA. (3) Northern blot analysis. Dan(5% 4estern blot analysis


13/34

4. )engisolasi gena spesi"k dengan menggunakanen6im endonuklease restriksi untuk memotong

DNA yang dikehendaki pada dua ujungnya./. )enyisipkan gena spesi"k ke dalam DNA vektor

dengan menggunakan en6im ligase sehinggadidapat DNA rekombinan (rDNA%.

5. )engembalikan vektor ke dalam sel hospesdengan menggunakan beberapa metode. )etodepengiriman gene ke sel )ammalia2

• (% )enggunakan vektor virus. (4% 0engambilan

DNA diperantarai kalsium posfat. (/% )ikroinjeksisel telur terbuahi. (5%


14/34

-olymerase chains reaction (-+) yaitu suatu metode yang sangatsensitif untuk memperbanyak (ampli"kasi% rantai 8NA menjadi DNAtissue=cells ' extracted * +NA5m+NA * r/0-+ * copy DNA (cDNA).

re%erse /ranscription -olymerase chains reaction (+/0-+) yaitu suatumetode yang sangat sensitif untuk memperbanyak (ampli"kasi%rantai 8NA menjadi DNA tissue=cells ' extracted * +NA5m+NA * r/0-+' copy DNA (cDNA%.

>ibridisasi DNA adalah metode untuk menyeleksi sekuen DNA denganmenggunakan probes DNA untuk hibridisasi (pencangkokan% rantai

DNA. 0ita ganda (double stranded, ds) DNA secara arti#sial dapatdipisahkan dengan pemanasan atau agen kimia untuk mendapatkanpita tunggal (single stranded, ss), disebut proses denaturasi.Dengan pendinginan dan terkontrol, pita yang terpisah dapatdisatukan lagi (reanneal) tetapi hanya dalam sekuen komplementer.

Northern blot analysis adalah metode untuk analisis sekuen asam

amino messenger 8NA (m8NA%.4estern blot analysis adalah metode untuk analisis sekuen asam

amino.


15/34

• ?ull, et al (-@4% menyatakan bah#a2 stilahbioteknologi mempunyai pengertian sebagaipenerapan teknik!teknik biologi, biokimia dan

rekayasa dalam pengolahan bahan denganmemanfaatkan agensia jasad hidup dankomponen!komponen untuk menghasilkanbarang dan jasa (Tri#ibo#o Bu#ono, 4CC%.

• Secara umum, bioteknologi dapat dikla"kasikanmenjadi dua aras yaitu2 bioteknologi konvensionaldan bioteknologi modern.

• Aplikasi bioteknologi sesungguhnya telah

berlangsung cukup lama, dalam peradapanmanusia seperti upaya produksi antibiotik,fermentasi, alkohol, pangan dan teknologipengolahan limbah yang kesemuanya dapat

dikelompokan ke dalam biteknologi konvensional.


16/34

• Tetapi mengapa nampaknya biteknologi baru sajaberkembang pada kurun abad ke dua puluh ini &arenasecara implisit yangdimaksud bioteknologi adalah biteknologimodern, yang intinya adalah rekayasa genetik, denganteknik gen kloning yang berkembang berdasar penemuan

struktur dan fungsi DNA oleh *atson dan +rick.• Dalam perkembangannya, bioteknologi telah mencapai

tingkat rekayasa yang lebih terarah, sehingga hasilnya dapatdikendalikan.

• Dengan teknik yang dikenal sebagai teknik DNA rekombinan,atau secara popular dikenal sebagai rekayasa genetik parailmuan dapat menyambung molekul!molekul DNA yangberbeda menjadi suatu molekul DNA rekombinan yang intiprosesnya adalah :kloning gena;


17/34

• Prinsip Dasar Teknologi DNA DanRekombinan

• Dasar pemikiran yang melandasi rekayasa

genetika adalah bah#a gen merupakansegmen DNA yang mengendalikan prosesmetabolisme di dalam sel jasad hidup aliraninformasi genetic ini dari DNA ke m8NA dankemudian ke protein.

• Dogma inilah yang mendasari biologi moderndalam mengembangkan rekayasa genetikasebagai titik sentral bioteknologi modern


18/34

• ?ioteknologi dikembangkan untuk meningkatkan nilaitambah suatu bahan dengan memanfaatkan

mikroorganisme atau sel tumbuhan dan sel he#an.+ontoh biteknologi lama2 pembuatan tempe, tape, rotipengomposan sampah dll. +ontoh bioteknologimodern2 produksi antibiotika, vaksin, monosodium

glutamate, hormon insulin, 6at #arna insektisida dll.0erkembangan bioteknologi sangat pesat denganadanya rekayasa genetika.

• )unculnya dimensi baru pada perkembanganbioteknologi adalah perkembangan bioteknologi

molekuler, melibatkan teknik!teknik khusus untukmenciptakan terobosan baru dalam peningkatane"siensi dan ekonomi industri bioteknologi, misalnyamanipulasi DNA rekombinan dan kultur jaringan.


19/34

• 8ekayasa genetika

• )erupakan salah satu usaha untuk memanipulasikanpe#arisan sifat suatu organisme. Teknik baru untukmemanipulasikan pe#arisan sifat adalah2 DNA rekombinan

•

Manipulasi DNA Murni• Setelah sampel murni DNA dibuat, langkah selanjutnya

dalam eksperimen cloning gena adalah pembentukanmolekul DNA rekombinan, yaitu molekul buatan yangterdiri dari plasmid dan fragmen DNA yang dikehendaki.

• 3ntuk menghasilkan molekul rekombinan ini plasmid(sering disebut dengan vektor% dan DNA yang akan diklonharus dipotong pada tempat!tempat tertentu dan digabungmenjadi satu dengan cara yang terkontrol.


20/34

• 0emotongan dan penyambungan adalah dua contoh teknikmemanipulasikan DNA. )olekul DNA dengan demikiandapat diperpendek, diperpanjang, dibuat kopi menjadimolekul 8NA atau DNA baru, dimodi"kasi denganpenambahan atau pengambilan gugus kimia#i tertentu.

• )anipulasi tersebut semua dapat dilakukan dalam tabungpercobaan, memberi dasar cloning gena, penelitian dasarbiokimia DNA, struktur gena dan pengaturan ekspresi gena.

• >ampir semua teknik manipulasi DNA menggunakan en6imyang dimurnikan. Di dalam sel en6im!en6im ini berperanserta dalam proses!proses penting seperti replikasi dantranskripsi DNA, penghancuran DNA asing, reparasi DNAserta rekombinasi antar mol DNA yang berbeda.

• )anipulasi pemotongan dan penyambungan DNA dilakukanoleh en6im yang dinamakan endonuklease restriksi (untukpemotongan% dan ligase (untuk penyambungan%


21/34

• Enzim-Enzim ntuk Memanipulasikan DNA

•

$n6im!en6im ini dapat dikelompokan menjadi golongan besar2

• . 8estriksi endonuklease, en6im yang memotong,memendekkan atau mendegradasikan asam nukleat(DNA dan 8NA%

• 4. Eigase, en6im yang menyambung fragmen asamnukleat menjadi satu pita.

• /. 0olymerase en6im yang membuat kopi molekul asamnukleat.

•

5. $n6im modi"kasi (modifying en6im) en6im yangmenghilangkan atau menambah gugus kimia#i.

• . Topoisomerase en6im yang membuat atau mengubahDNA supercoil dari DNA sirkuler yang tertutup


22/34

• Nuklease

• )endegradasi mol DNA dengan memecah ikatanposfodiester. Ada dua macam nuklease2

• . $ksonuklease, menghilangkan nukleotida satu persatudari ujung molekul DNA.


23/34


24/34

• !enis-"enis Enzim En#ouklease Restriksi

• Dalam kloning gena molekul DNA perlu dapat dipotongdengan cara yag sangat tepat dan dapat diulang.$ndonuklease restriksi murni dapat digunakan untuk

keperluan ini.• $n6im ini ditemukan olah *. Arber, >.Smith dan D.Nathans,

merekamendapat hadiah nobel pada tahun -F@.

• ?eberapa contoh endonuklease restriksi dan urutanpengenalnya. 3rutan yang ditunjukan adalah urutan pada

satu untai dengan arah G ke /G. 0erhatikan bah#a hampirsemua urutan pengenalnya adalah : polindran” yaitu bilamengenai ke dua pita, maka pada pita akan terbaca sama.


25/34


26/34

• $igase

• Di dalam sel fungsinya adalah untukmereparasi tempat putusnya untai

tunggal :diskontinuitas7 yang teradi pada molekul DNA untai ganda yangmungkin teradi pada #aktu replikasi

DNA. Eigase DNA dari kebanyakanorganisme juga akan menyambungkandua fragmen DNA untai ganda.


27/34

• 8eparasi diskontinuitas


28/34

• Polymerase

• DNA polymerase adalah en6im yangmensintesis untai DNA baru yang

komplementer dengan cetakan DNA(template) atau +NA.

• 8ebanyakan polymerase hanya dapat

berfungsi jika cetakan mempunyaidaerah untai!ganda yang berlaku sebagai:primer; untuk permulaan polimerisasi.


29/34


30/34

• b. DNA polymerase yang mula!mulamengisi daerah putus (niek%kemudian mensintesis untai baru

dengan merusak untai yang adasebelumnya.


31/34


32/34

• DNA polymerase dalah contoh en6im dengan aktivitasganda, yaitu polymerase dan degradasi DNA.

• Benis DNA polymerase yang penting dalam rekayasa genetikadalah2 trankriptase reversi, sutu enzim yang terlibatdalam replikasi beberapa virus. Trankriptase reverseadalah khas, karena en6im ini menggunakan 8NA segaicetakan.

• $n6im!en6im yang memodi"kasi DNA diantara ini yangpenting adalah2

• . 0osfotase alkali, yang menghilangkan gugus fosfat padaujung G molekul DNA


33/34

• 4. 0olinukletida kinase, yang menambah gugusfosfat ujung G molekul DNA

• /. Deosiukleotidil traferase terminal menambahkannukleotid pada ujung /G polinukleotide, baik pdamolekul utai tunggal (i% maupun untai ganda (ii%


34/34

• Topoisomerse% mampumengubah bentuk DNA sirkuler&namun penggunaanya dalam

lingkup genetik, masih harus ditelitilebih lanjut.

tdr1 dasar dasar biotek

Documents