REKAYASA GENETIKA By: Ace Baehaki, S.Pi, M.Si
Dalam rekayasa genetika DNA dan RNA DNA (deoxyribonucleic Acid) : penyimpan informasi genetika Informasi melambangkan suatu keteraturan kebalikan dari entropi yaitu ketidakteraturan atau acak Komputer penyimpan, pengolah dan penarikan informasi, bahasa komputer: unit informasi bit (binary digit) Jumlah dan jenis informasi yg terdapat di dalam sel manusia masih melampaui sel pembuatan program oleh komputer
20 asam amino bukan hanya 20 unit penyandi karena setiap asam amino dpt memberikan arti yang berbeda-beda pada protein Contoh: serin memberikan gugus esensial pada sisi aktif suatu protein (tripsin) atau gugus esensial pd sisi pengaturan (glikogen fosforilase) atau molekul pembawa gugus fosfat
DNA : molekul yang sangat panjang terdiri dari ribuan deoksinukleotida (4 jenis) yang bergabung dalam suatu urutan yg bersifat khas bagi setiap organisme Sel eukariotik memiliki DNA yang lebih besar dibandingkan dgn prokariotik, DNA ini membentuk kromosom dalam nukleus yang dikelilingi membran Virus terdapat RNA atau DNA RNA dalam sel : RNA ribosom (r RNA), RNA pemindah (t RNA) dan RNA data (m RNA)
DNA RNA Purin : adenin (A) Adenin (A) Guanin (G) Guanin (G) Pirimidin: Sitosin (C) Sitosin (C) Timin (T) Urasil (U) Ikatan fosfodiester menggabungkan nukleotida berikutnya
DNA double helix
Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika memungkinkan ilmuwan utk mengindentifikasi, mengisolasi dan memperbanyak fragmen bahan genetik DNA Cara pengerjaan ini dilakukan in vitro dgn bantuan bahan biologi enzim, plasmid dan virus Teknologi rekombinan dpt dikatakan merupakan penjabaran proses evolusi dan penyesuaian diri secara alamiah terhadap lingkungan Populasi organisme dpt menyesuaikan diri karena populasi tersebut bersifat heterogen akibat mutasi gen Proses alamiah restrukturisasi genetika membentuk pokok2 teknologi DNA rekombinan dengan perbedaan yg penting yaitu hasil di laboratorium tergantung pada ilmuwan, tidak lagi pada seleksi alam
Plasmid DNA (sirkular) di luar kromosom Biasanya mengandung sifat penciri, seperti ketahanan terhadap antibiotika Plasmid hasil rekayasa dipakai sebagai vektor/kendaraan pembawa gen asing di dalam kloning. Pada plasmid rekayasa ditambahkan beberapa lokasi penting, seperti tempat yang DNA bakteri bisa dan virus dikenali oleh beberapa enzim pemotong DNA (Endonuklease restriksi).
Replikasi DNA
Gambar Keseluruhan Replikasi
Sense strand
TRANSLASI, DARI RNA KE PROTEIN Dari RNA ke protein
KODE GENETIK
Perkembangan dan aplikasi nyata metode DNA rekombinan pd organisme prokariotik dan eukariotik didorong oleh berbagai penemuan biokimiawi, terutama penemuan enzim endonuklease restriksi yg mula2 berhasil diisolasi dari golongan prokariotik Enzim ini memecah untai ganda DNA secara spesifik pada daerah DNA dengan deret tertentu Penemuan lain adalah penemuan enzim transkriptase kebalikan (reverse transkriptase) yaitu enzim yg mengkatalisis reaksi biosintesis DNA dari RNA sehingga dapat dibuat molekul DNA komplemneter (cdna) dari molekul mrna yg telah dimurnikan terlebih dahulu
Teknik umum DNA rekombinan 1. Kloning Teknik inti dlm DNA rekombinan adalah kloning molekler yaitu isolasi dan pengembangbiakan fragmen DNA sejenis Kloning terdiri 2 tahap yaitu 1. DNA yg diinginkan atau DNA yg dimasukan, digabungkan dgn molekul DNA yg disebut vektor kloning utk membentuk DNA rekombinan atau klon 2. Molekul DNA rekombinan dimasukan ke dlm sel melalui proses transformasi. Sel inang yg menangkap molekul DNA disebut transforman atau sel yg ditransformasi.
Suatu transforman mengalami banyak siklus pembelahan sel utk mendapatkan koloni sel yg berasal dari sel inag pemula (asli) Pd setiap siklus pembelahan, DNA rekombinan di dalam sel juga ikut membelah. Pada saat koloni sudah terbentuk sempurna, molekul DNA rekombian tunggal telah membelah secara sempurna bahkan sampai beberapa kali.
RESTRICTION ENDONUKLEASE DAN DASAR REKAYASA GENETIKA Endonuklease restriksi memotong DNA pada sisi spesifik. Dasar rekayasa genetika adalah memotong DNA target dan vektor pembawa/plasmid dengan endonuklease restriksi pada sisi spesifik, menyambung dengan DNA ligase dan transformasi ke dalam bakteri inang yang cocok untuk diperbanyak dan KLONING 1 diekspresikan.
KLONING 2
Figure: Cloning a Restriction Fragment into a Plasmid
2. Mutagenesis Memodifikasi gen pada organisme tersebut dengan mengganti sekuen basa nitrogen pada DNA yang ada untuk diganti dengan basa nitrogen lain sehingga terjadi perubahan sifat pada organisme tersebut, contoh: semula sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama. Gambar 2. Proses Mutagenesis