Definisi rekayasa genetika
Rekayasa genetika adalah bioteknologi yang meliputi modifikasi genetika, rekayasa genetika, DNA rekombinan, teknologi, serta kloning gen dan genetika modern dengan menggunakan segala macam teknik. Namun, istilah rekayasa genetika secara umum menggambarkan manipulasi / transfer gen dengan menghasilkan DNA rekombinan melalui penyisipan gen untuk mendapatkan produk baru yang lebih baik atau lebih unggul. DNA rekombinan ini merupakan hasil penggabungan 2 materi genetik dari 2 organisme yang juga berbeda dan juga mempunyai ciri, sifat atau fungsi yang diinginkan, sehingga organisme penerima dapat mengekspresikan sifat atau fungsinya sesuai dengan keinginan kita.
Objek yang digunakan dalam rekayasa genetika umumnya hampir semua golongan organisme, dari yang sederhana sampai yang tingkat kompleks. Organisme unggul yang dihasilkan dalam proses rekayasa genetika disebut organisme transgenik.
Lahirnya rekayasa genetika dimulai dari upaya mengungkap materi genetik yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah materi genetik yang membawa gen, rekayasa genetika muncul.
Klasifikasi jenis rekayasa genetika
Rekayasa genetika merupakan salah satu pengembangan teknologi reproduksi untuk memodifikasi gen agar kelak dihasilkan organisme dengan kualitas yang lebih baik. Ada beberapa jenis rekayasa genetika, antara lain:
1. Rekombinasi DNA
DNA rekombinan ini merupakan teknik pemisahan dan penggabungan DNA dari satu spesies dengan DNA dari spesies lain untuk mendapatkan sifat baru, lebih baik, atau lebih unggul. Di bawah ini adalah beberapa produk yang dihasilkan dari rekombinasi gen.
2. Fusi sel
Istilah lain untuk fusi sel dikenal sebagai teknologi hybridoma. Fusi sel ini merupakan fusi dari 2 sel yang berbeda menjadi 1 protein yang sangat baik yang juga mengandung gen asli dari keduanya yang disebut hybridomas. Hibridoma ini sering digunakan untuk mendapatkan antibodi selama pemeriksaan dan perawatan medis. Salah satu contohnya adalah fusi sel manusia dengan sel tikus. Tujuan fusi ini adalah membuat hibridoma dalam bentuk antibodi yang dapat membelah dengan cepat. Khasiat ini didapat dari sel manusia berupa antibodi yang menyebar bersama sel kanker tikus berupa myeloma yang dapat membelah dengan cepat.
3. Transfer inti (kloning)
Kloning ini merupakan proses reproduksi yang memiliki sifat aseksual untuk membuat replika yang cocok untuk suatu organisme. Teknik kloning ini akan menghasilkan spesies baru yang secara genetik identik dengan induknya, yang biasanya dilakukan di laboratorium. Spesies baru yang telah diproduksi dikenal sebagai klon. Klon ini dibuat melalui proses yang disebut transfer inti somatik. Transfer inti somatik ini merupakan proses yang mengacu pada transfer inti dari sel somatik ke sel telur. Sel-sel somatik ini adalah semua sel di dalam tubuh kecuali kuman. Adapun mekanismenya, inti somatik ini dikeluarkan dan dimasukkan ke dalam telur yang tidak dibuahi yang memiliki inti sel yang telah atau telah dibuang. Telur kemudian pada dasarnya tetap diawetkan sampai menjadi embrio. Embrio ini kemudian diperkenalkan pada ibu pengganti dan juga berkembang pada ibu pengganti.
Keberhasilan kloning adalah kloning domba “Dolly”. Domba dolly ini diperbanyak tanpa bantuan seekor domba jantan, tetapi dari keberadaan kelenjar susu juga diambil dari seekor domba betina. Kelenjar susu domba Finndorset kemudian digunakan sebagai donor sel inti dan telur domba blackface sebagai penerimanya. Kombinasi kedua sel tersebut menggunakan tegangan listrik sebesar 25 volt yang pada akhirnya membentuk fusi antara sel telur domba blackface tanpa nukleus dan sel kelenjar susu domba finndorsat. Dalam tabung reaksi, hasil peleburan ini berkembang menjadi embrio, yang kemudian dipindahkan ke rahim seekor domba berwajah hitam. Artinya, spesies yang baru lahir adalah spesies dengan karakteristik yang identik dengan domba Finndorset.
Proses dan teknik rekayasa genetika
Secara sederhana, proses rekayasa genetika ini dapat atau dapat terdiri dari tahapan-tahapan berikut.
- Identifikasi gen dan isolasi gen yang diinginkan,
- Membuat salinan DNA / AND dari RNAd,
- Pemasangan cDNA pada cincin plasmid,
- Penyisipan DNA rekombinan ke dalam tubuh / sel bakteri,
- Produksi klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan,
- Panen produk.
Dalam prakteknya, proses rekayasa genetika yang dijelaskan di atas terdiri dari penerapan prinsip-prinsip teknik rekayasa berikut ini.
1. Kloning gen
Kloning gen adalah tahap awal dari rekayasa genetika. Tahapan kloning gen tercantum di bawah ini, antara lain
- DNA yang terpotong menjadi fragmen yaitu dengan ukuran beberapa ratus hingga ribuan kb (kilobase),
- Fragmen tersebut kemudian dimasukkan ke dalam vektor bakteri untuk kloning.
- Semua jenis vektor dirancang untuk membawa DNA dengan panjang berbeda.
- Setiap vektor hanya mengandung satu DNA, yang kemudian diperkuat untuk membentuk klon di dalam dinding bakteri.
- Sejumlah fragmen DNA kemudian diisolasi dari setiap klon dan kemudian diekspresikan. DNA rantai tunggal ini diubah menjadi rantai ganda dengan bantuan DNA polimerase.
- Fragmen DNA yang dihasilkan kemudian diklon ke dalam plasmid untuk menyiapkan perpustakaan cDNA.
2. Pengurutan DNA
Pengurutan ini merupakan suatu teknik penentuan urutan dasar suatu fragmen DNA yang membutuhkan proses yang lama dan waktu yang lama. Saat ini, proses ini otomatis, memungkinkan pengurutan dalam skala industri hingga ribuan kilobase per hari.
3. Amplifikasi gen in vitro
Merupakan proses amplifikasi DNA untuk sintesis komplementer dalam suatu fragmen DNA yang dimulai dari rantai primer, yang dikenal dengan teknik PCR (Polymerase Chain Reaction).
4. Konstruksi gen
Masing-masing gen ini terdiri dari promotor (yaitu wilayah yang bertanggung jawab untuk menyalin gen yang berakhir di wilayah terminator). Gen penanda ini dipilih (yaitu gen yang berperan dalam resistensi antibiotik dan membantu dalam membedakan perubahan sel). dan juga akseptor. Konstruksi gen ini mengandung setidaknya daerah promotor, daerah transkrip dan juga daerah terminator. Oleh karena itu konstruksi gen ini disebut vektor ekspresi.
Konstruksi gen ini menyiratkan penggunaan unsur-unsur seperti sintesis nukleotida kimiawi, enzim restriksi yang memotong DNA pada area tertentu, amplifikasi fragmen DNA secara in vitro menggunakan teknik PCR, serta penggabungan berbagai fragmen DNA dengan ikatan kovalen, yaitu menggunakan Enzim ligase. Fragmen ini kemudian ditambahkan ke dalam plasmid, yang kemudian dipindahkan ke bakteri untuk membentuk klon bakteri. Klon bakteri ini kemudian diseleksi dan diamplifikasi. Penambahan elemen ke dalam konstruksi gen bergantung pada tujuan eksperimen, khususnya pada jenis sel di mana konstruksi tersebut kemudian diekspresikan.
5. Transfer gen ke dalam sel
Gen yang diisolasi dapat atau dapat ditranskripsi secara in vitro dan mRNA-nya juga dapat ditranskripsi dalam sistem tanpa sel. Kemudian, untuk mengkode dan menerjemahkan secara efektif ke dalam protein, gen itu harus ditransfer ke dalam sel yang mungkin atau mungkin secara alami mengandung semua faktor yang diperlukan untuk proses transkripsi dan penerjemahan. Dalam prakteknya, transfer gen juga terdiri dari berbagai macam teknik diantaranya fusi sel, injeksi mikro, elektroporasi, penggunaan senyawa kimia, dan injeksi menggunakan vektor virus.
Keuntungan rekayasa genetika
Perkembangan rekayasa genetika menawarkan banyak keuntungan bagi masyarakat dalam berbagai bidang kehidupan. Adapun manfaat rekayasa genetika jika dilihat dari segi aspeknya antara lain sebagai berikut:
1. Sektor industri
Di bidang industri, prinsip rekayasa genetika kemudian digunakan dalam kloning bakteri untuk fungsi tertentu, misalnya untuk produksi bahan baku kimia seperti etilen yang dibutuhkan untuk produksi plastik, dan pelarutan logam-logam tersebut. langsung dari bumi, yang membuat bahan kimia bekas diproduksi. digunakan sebagai pemanis dalam membuat segala macam minuman dan sebagainya.
2. Apotek
Dalam industri farmasi, rekayasa genetika digunakan untuk menghasilkan protein yang penting bagi kesehatan. Protein ini adalah gen hasil kloning bakteri yang berperan dalam mengarahkan sintesis obat yang jika dibuat secara alami harganya mahal.
3. Bidang kedokteran
Lahirnya rekayasa genetika membawa banyak manfaat bagi perkembangan dunia kedokteran, diantaranya sebagai berikut:
- Produksi insulin
Insulin yang sebelumnya disintesis oleh mamalia sekarang dapat dibuat atau dengan mengkloning bakteri. Insulin yang dihasilkan juga jauh lebih baik dan lebih dapat diterima oleh tubuh manusia dibandingkan dengan insulin yang disintesis dari hewan. - Membuat vaksin untuk melawan virus AIDS
Mengingat AIDS adalah virus yang berbahaya dan dapat atau dapat menyerang sistem kekebalan, untuk mencegah penyakit tersebut, para peneliti telah menciptakan vaksin yang dimodifikasi secara genetik untuk melindungi dari penularan virus AIDS. - Terapi gen
Rekayasa genetika juga digunakan dalam upaya terapeutik untuk mengatasi kelainan genetik dengan memasukkan beberapa gen duplikat langsung ke dalam sel seseorang dengan kelainan genetik.
4. Pertanian
Dalam bidang pertanian, rekayasa genetika juga banyak digunakan untuk memasukkan gen ke dalam sel tumbuhan, sehingga memiliki banyak keunggulan, seperti:
- Menghasilkan tumbuhan yang dapat menangkap cahaya ini dengan lebih efektif untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis.
- Menghasilkan tanaman yang mampu menghasilkan pestisida sendiri.
- Mengganti penggunaan pupuk nitrogen yang mahal tetapi juga banyak digunakan yaitu dengan fiksasi nitrogen alami misalnya pada budidaya padi.
- Mungkin atau dapat digunakan untuk mendapatkan tanaman baru yang lebih menguntungkan melalui transplantasi gen, seperti pada kelompok Solanaceae.
5. Peternakan
Situasinya mirip dengan penggunaan rekayasa genetika di bidang pertanian. Di bidang peternakan juga dilakukan penyisipan gen ke dalam sel hewan tertentu dengan menggunakan prinsip rekayasa genetika. Hewan yang paling umum adalah sapi. Teknik di bidang peternakan menawarkan banyak keuntungan, seperti:
- Dapatkan vaksin yang mungkin atau mungkin mencegah diare ganas pada anak babi.
- Vaksin yang diperoleh efektif melawan penyakit kuku dan mulut. Ini adalah penyakit ganas yang juga ditularkan ke sapi, domba, kambing, rusa, dan babi.
- Tes hormon pertumbuhan tertentu dilakukan pada sapi yang diharapkan dapat meningkatkan produksi ASI.
Pengaruh rekayasa genetika
Rekayasa genetika memainkan peran penting dalam mengembangkan ilmu pengetahuan untuk semua jenis kehidupan. Namun, penggunaan rekayasa genetika tidak hanya menawarkan keuntungan, tetapi juga efek tertentu yang tidak diinginkan. Berikut ini adalah efek penggunaan rekayasa genetika, termasuk:
- Tanaman transgenik tertentu dapat menyebabkan alergi, perbedaan pola makan, keracunan dan komposisi, dan kemungkinan bakteri dalam tubuh manusia menjadi kebal terhadap antibiotik tertentu.
- Ketika organisme transgenik di alam liar, tanpa pengawasan, dapat menyebabkan pencemaran biologis yang berdampak pada terganggunya ekosistem dan juga meningkatkan prevalensi penyakit tertentu.
- Memasukkan DNA atau gen dari organisme lain yang tidak berkerabat dianggap melanggar hukum alam dan tetap sulit diterima masyarakat. Oleh karena itu, rekayasa genetika yang dilakukan pada manusia dipandang sebagai penyimpangan moral dan pelanggaran etika.
Demikian penjelasan pengertian rekayasa genetika, jenis, proses, teknik dan efek, semoga apa yang diuraikan tersebut dapat bermanfaat bagi anda. Terima kasih
Sumber :
