loading...
Secara tradisional, pemuliaan tanaman, dan rekayasa genetika sebenarnya telah dilakukan oleh para petani melalui proses penyilangan dan perbaikan tanaman. Misalnya melalui tahap penyilangan dan seleksi tanaman dengan tujuan tanaman tersebut menjadi lebih besar, kuat, dan lebih tahan terhadap penyakit. Selama puluhan bahkan ratusan tahun yang lalu, para petani dan para pemulia tanaman telah berhasil memuliakan tanaman padi, jagung, dan tebu, sehingga tanaman-tanaman tersebut mempunyai daya hasil tinggi dan memiliki kualitas panen yang lebih baik.
Rekayasa genetika merupakan salah satu teknik yang dilakukan untuk mengkombinasikan gen yang sudah ada dalam suatu makhluk hidup sehingga susunan gennya menjadi berubah. Gen yang telah direkayasa susunannya tersebut dapat menyebabkan suatu makhluk hidup menghasilkan suatu senyawa/produk tertentu yang diinginkan kita.
Melalui rekayasa genetika manusia “menciptakan” tanaman, hewan dan mikroorganisme baru. Para ilmuwan telah berhasil mengungkapkan kode genetis yang menentukan sifat-sifat khusus semua makhluk hidup dan kini telah mampu mengkombinasikan gen-gen yang kalau secara alami, tidak akan pernah berkombinasi. Perubahan genetis bukan sesuatu yang baru, karena secara alami dapat terjadi melalui peristiwa yang disebut mutasi. Teknik yang paling dikenal untuk mengubah makhluk hidup secara genetic adalah DNA rekombinan (rDNA). DNA adalah singkatan dari Deoksiribonukleat Acid, suatu molekul yang mengkoda intruksi biologis.
Pada tahun 1978 beberapa ahli seperti Werner Arber, Hamilton Smith, dan Daniel mendapatkan hadiah nobel untuk penemuannya tentang Endonuklease restriksi, yaitu enzim yang dapat memotong DNA. Paul Berg untuk hybrid SU-40-I (Simin Virus-40 bakteriofage I) dalam teknik DNA rekombinan.
Dengan enzim tersebut, kini manusia dapat memotong-motong dan mengeluarkan gen dari tempatnya pada kromosom, dan memindahkannya ke sel individu lain atau jenis makhluk lain, dan dapat bekerja normal dalam tubuh penerima atau yang mengalami rekayasa itu.
Perlengkapan yang diperlukan untuk rekayasa genetika adalah : (1) enzim pemotong gen yaitu Endonuklease retriksi, (2) enzim penyambung gen yang dikehendaki yaitu Ligase, (3) vektor yang membawa gen yang akan disisipi/dititipkan dapat berupa plasmid bakteri (gen diluar kromosom bakteri) atau virus, dan (4) inang. Adapun tahap-tahap rekayasa genetika adalah sebagai berikut :1) mendapatkan gen yang diinginkan (gen yang diinginkan dari suatu indifidu dipotong dengan enzim endonuklease restriksi), (2) gen dengan enzim ligase, (3) vektor yang sudah membawa gen titipan dimasukkan ke dalam inang, (4) vektor dalam sel inang ditumbuhkan, (5) isolasi produk dari inang, (6) penyempurnaan produk.
Prinsip dasar rekayasa genetika adalah penyisipan informasi genetika ke dalam organisme, replikasi gen, pembelahan (duplikasi) sel dan DNA, mutagenesis (mutasi gen baik yang spontan maupun dengan induksi), DNA rekombinan dan pengklonan gen. Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja.
Misalnya, gen dari bakteri bisa diselipkan di khromosom tanaman, sebaliknya gen tanaman dapat diselipkan pada khromosom bakteri. Gen serangga dapat diselipkan pada tanaman atau gen dari babi dapat diselipkan pada bakteri, atau bahkan gen dari manusia dapat diselipkan pada khromosom bakteri. Produksi insulin untuk pengobatan diabetes, misalnya, diproduksi di dalam sel bakteri Eschericia coli (E. coli) di mana gen penghasil insulin diisolasi dari sel pankreas manusia yang kemudian diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. coli. Dengan demikian produksi insulin dapat dilakukan dengan cepat, massal, dan murah. Teknologi rekayasa genetika juga memungkinkan manusia membuat vaksin pada tumbuhan, menghasilkan tanaman transgenik dengan sifat-sifat baru yang khas. Rekayasa genetika pada tanaman mempunyai target dan tujuan antara lain peningkatan produksi, peningkatan mutu produk supaya tahan lama dalam penyimpanan pascapanen, peningkatan kandunagn gizi, tahan terhadap serangan hama dan penyakit tertentu (serangga, bakteri, jamur, atau virus), tahan terhadap herbisida, sterilitas dan fertilitas serangga jantan (untuk produksi benih hibrida), toleransi terhadap pendinginan, penundaan kematangan buah, kualitas aroma dan nutrisi, perubahan pigmentasi.
Rekayasa Genetika pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak, mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan obat-obatan dan kosmetika.
B. Teknik Plasmid
Teknik ini bertujuan untuk membuat hormone dan antibodi. Misal untuk membuat hormon insulin dengan teknik plasmid. Gen /DNA digunting dengan Enzim Endonuklease Restriksi Gen /DNA disambung debgab Enzim Ligase DNA/gen → hormon insulin Inang/host → DNA. Gen sumber dari sel Bakteri : Escherricia coli dan Pancreas manusia isolid plasmid → dipotong dengan enzim endonuklease → isolasi gen sumber oleh enzim endonuklease Plasmid tunggal → Single gen/gen gabung dengan enzim ligase → terbentuk DNA rekombinan → dimasukkan ke sel bakteri sebagai vektor → Bakteri menghasilkan hormone insulin Untuk lebih jelasnya 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 kambing 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.
Dengan rekayasa genetika akan menghasilkan enzim tertentu serta senyawa protein penting lain. Rekayasa ini telah menghasilkan berbagai mikroba yang menghasilkan senyawa penting seperti antibiotika, insulin (untuk pengobatan penyakit diabetes), interferon (untuk pengobatan penyakit kanker dan penyakit karena virus), antibodi monoklonal dan lain-lainnya.
Contoh lain rekayasa genetika adalah teknologi kultur sel yang memungkinkan dilakukannya pengembangbiakan jaringan tanaman atau hewan. Kloning yang sudah berhasil, dilakukan pertama kali pada ternak domba. Dampak dari adanya rekayasa genetika adalah dimungkinkannya pemuliaan tanaman atau ternak dalam waktu yang lebih singkat dan dengan mutu yang lebih unggul.
C. Manfaat Rekayasa Genetika
Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.
Rekayasa genetika ini memiliki manfaat bagi kehidupan yaitu:
a. Meningkatnya derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormone manusia seperti insulin dan hormone pertumbuhan.
b. Tresedianya bahan makanan yang lebih melimpah.
c. Tersedianya sumber energy yang terbaharui.
d. Proses industry yang lebih murah.
e. Berkurangnya polusi.
Manfaat dari rekayasa genetika ini terdapat dalam bidang tertentu seperti:
D. Rekayasa Genetik Dibidang Pertanian
Pada tumbuhan/tanaman Teknologi produksi tanaman transgenic. Ahli rekayasa genetik tanaman melakukan transformasi gen dengan tujuan untuk memindahkan gen yang mengatur sifat-sifat yang diinginkan dari satu organisme ke organisme lainnya. Beberapa sifat yang banyak dikembangkan untuk pembuatan tanaman transgenik misalnya (1) gen resistensi terhadap hama, penyakit dan herbisisda, (2) gen kandungan protein tinggi, (3) gen resistensi terhadap stres lingkungan seperti kadar alumium tinggi ataupun kekeringan dan (4) gen yang mengekspresikan suatu ciri fenotipe yang sangat menarik seperti warna dan bentuk bunga, bentuk daun dan pohon yang eksotik.
Dalam hubungannya dengan pembuatan tanaman transgenik terdapat tiga komponen penting yaitu:
1. Isolasi gen target
Gen target yang kita inginkan misalnya gen Bt (gen tahan terhadap penggerek yang diisolasi dari bakteri Bacillus thurigenensis) diekstrak kemudian dipotong dengan enzim restriksi. Gen yang sudah terpotong-potong kemudian diseleksi bagian gen mana yang menyandikan gen Bt dan diisolasi. Potongan gen Bt kemudian disisipkan ke dalam DNA sirkular (plasmid) sebagai vektor menghasilkan molekul DNA rekombinan gen Bt. Vektor yang sudah mengandung molekul DNA rekombinan gen Bt dimasukkan kembali ke dalam sel inang yaitu bakteri untuk diperbanyak. Sel inang akan membelah membentuk progeni baru yang sudah merupakan sel DNA rekombinan gen Bt.
2. Proses transfer gen ke tanaman target
Agar sel DNA rekombinan get Bt dapat terintegrasi pada inti sel tanaman maka diperlukan vektor yang lain lagi untuk memindahkan gen Bt ke dalam inti sel tanaman. Vektor tersebut adalah bakteri Agrobacterium tumefaciens. Bakteri ini menyebabkan penyakit tumor pada tanaman. Penyakit ini akan terjadi bila terdapat luka pada batang tanaman sehingga memungkinkan bakteri menyerang tanaman tersebut. Luka pada tanaman mengakibatkan tanaman mengeluarkan senyawa opine yang merangsang bakteri untuk menyerang tanaman dimana senyawa ini merupakan sumber carbon dan nitrogen dari bakteri. Akibat masuknya bakteri menyebabkan terjadinya proliferasi sel yang berlebihan sehingga menimbulkan penyakit tumor pada tanaman. Kemampuan untuk menyebabkan penyakit ini pada tanaman ternyata ada hubungannya dengan DNA sirkular (plasmid) Ti (Tumor inducing plasmid) dalam sel bakteri A. tumefaciens. Sifat yang menyolok pada plasmid Ti ialah bahwa setelah infeksi oleh A. tumefaciens, sebagian dari molekul DNAnya berintegrasi dalam DNA kromosom tanaman. Segmen ini dikenal dengan nama T-DNA (transfer DNA) Metode kerjasama antara tanaman dan A. tumefaciens ini digunakan oleh ahli rekayasa genetika tanaman untuk memindahkan gen Bt agar dapat terintegrasi dalam sel tanaman. Oleh karena itu langkah selanjutnya adalah menyisipkan DNA rekombinan yang sudah membawa gen Bt ke dalam plasmid Ti dari A. tumefaciens. Setelah itu A. tumefaciens yang membawa gen Bt diinokulasikan pada tanaman. Proses inokulasi tersebut dilakukan pada tanaman target yang sedang diregenerasikan dalam kultur jaringan. Hal ini memudahkan bagi proses transfer gen Bt ke dalam inti jaringan tanaman dimana tanaman masih dalam proses pembelahan sel yang sangat aktif .
3. Expresi gen pada tanaman transgenik
Gen yang sudah dimasukkan ke dalam tanaman target dalam hal ini adalah gen Bt yang mengekspresikan tanaman transgenik tahan terhadap hama penggerek harus dapat diexpresikan. Untuk mengetahui apakah gen tersebut terekspresi atau tidak digunakan penanda yaitu selectable and scoreable marker, dimana apabila tanaman target dapat tumbuh pada media yang mengandung antibiotika atau tanaman target menampakan warna khusus (warna biru untuk penanda gen gus) maka tanaman target itu adalah tanaman transgenic sehingga setiap tanaman dapat dibuat menjadi varietas unggul yang membuat hasil tanaman tersebut meningkat, juga ketahanan terhadap hama penyakit. Kekhawatiran Dampak Organisme atau Pangan Produk Transgenik Penerapan bioteknologi seperti manipulasi gen pada tanaman budidaya telah memberikan manfaat yang tidak terbatas. Secara alamiah tumbuhan mengalami perubahan secara lambat sesuai dengan keberhasilan adaptasi sebagai hasil interaksi antara tekanan lingkungan dengan variabilitas genetika. Campur tangan manusia melalui rekayasa genetik telah mengakibatkan “revolusi” dalam tatanan gen. Perubahan drastis ini telah menimbulkan kekhawatiran akan munculnya dampak produk transgenik baik terhadap lingkungan, kesehatan maupun keselamatan keanekaragaman. Dalam banyak hal bahaya produk transgenik yang diduga akan muncul terlalu dibesar-besarkan. Tidak ada teknologi yang tanpa resiko, demikian pula dengan produk rekayasa genetik. Resiko dari produk transgenik tidak akan lebih besar dari produk hasil persilangan alamiah. Beberapa resiko pangan transgenik yang mungkin terjadi antara lain resiko alergi, keracunan dan tahan antibiotik. Pangan transgenik berpotensi menimbulkan alergi pada konsumen yang memiliki sensitivitas alergi tinggi. Keadaan itu dipengaruhi sumber gen yang ditransformasikan. Kasus ini pernah terjadi pada kedelai transgenik dengan kandungan methionin tinggi, sehingga produknya tidak diedarkan setelah penelitian menunjukkan adanya unsur alergi. Kekhawatiran keracunan didasarkan pada sifat racun dari gen Bt terhadap serangga. Kecemasan tersebut tidak beralasan karena gen Bt hanya aktif bekerja dan bersifat racun bila bertemu sinyal penerima dalam usus serangga yang sesuai dengan kelas virulensinya. Gen tersebut tidak stabil dan tidak aktif lagi pada pH di bawah 5 dan suhu 65° C , artinya manusia tidak akan keracunan gen Bt terutama untuk bahan yang harus dimasak terlebih dahulu. Kemungkinan lain adalah resistensi mikroorganisme dalam tubuh menjadi lebih “kuat”. Kejadian ini peluangnya kecil karena gen yang ditranfer melalui rekayasa genetik akan terinkorporasi ke dalam genom tanaman. Kekhawatiran bahaya terhadap keselamatan sumber daya hayati diduga terjadi melalui beberapa cara seperti 1) terlepasnya organisme transgenik ke alam bebas, dan 2) tranfer gen asing dari produk transgenik ke tanaman lain sehingga terbentuk gulma yang dapat merusak ekosistem yang ada sehingga mengancam keberadaan sumber daya hayati. Perubahan tatanan gen dapat mengakibatkan perubahan perimbangan ekosistem hayati dengan perubahan yang tidak dapat diramalkan . Prinsip dasar biologi molekuler menunjukkan 2 sumber utama resiko yang mungkin timbul.
Pertama, perubahan fungsi gen melalui proses rekayasa genetik. Penyisipan gen berlangsung secara acak sehingga sulit untuk dikontrol dan diprediksikan apakah gen tersebut akan rusak atau berubah fungsi.
Kedua, transgen dapat berinteraksi dengan komponen seluler. Kompleksitas kehidupan organisme mengakibatkan kisaran interaksi tersebut tidak dapat di ramalkan atau dikontrol. Secara teoritis tanaman transgenik merupakan bagian dari masa depan karena sampai saat ini bukti-bukti ilmiah menunjukkan tidak ada alasan “kuat” untuk mempercayai adanya resiko “unik“ yang berkaitan dengan produk transgenik. Produk bioteknologi modern sama aman atau berbahayanya dengan makanan yang dihasilkan melalui teknik-teknik tradisional. Bagaimanapun di masa yang akan datang, bioteknologi modern berpotensi sebagai alat untuk menjawab tantangan dan membuka kesempatan dalam mengembangkan bidang pertanian terutama untuk memperoleh bahan makanan yang lebih banyak dengan kualitas yang lebih baik.
Dengan menggunakan rekayasa genetika (digunakan penyinaran dengan panjang gelombang tertentu pada saat hewan dan tumbuhan masih dalam bentuk benih) dihasilkan kelapa hibrida, jagung hibrida, sapi bibit unggul, ayam berkaki pendek namun berdaging tebal, dan sebagainya.sebagai contohnya adalah jagung. Pada umumnya jagung dibudidayakan untuk digunakan sebagai pangan, pakan, bahan baku industri farmasi, makanan ringan, susu jagung, minyak jagung, dan sebagainya. Di negara maju, jagung banyak digunakan untuk pati sebagai bahan pemanis, sirop, dan produk fermentasi, termasuk alcohol. Di Indonesia jagung merupakan bahan pangan kedua setelah padi. Selain itu, jagung juga digunakan sebagai bahan baku industri pakan dan industri lainnya. perbaikan genetik jagung melalui rekayasa genetik akan menjadi andalan dalam pemecahan masalah perjagungan di masa mendatang. Seperti diketahui, pemuliaan secara konvensional mempunyai keterbatasandalam mendapatkan sifat unggul dari tanaman. Dalam rekayasa genetic jagung, sifat unggul tidak hanya didapatkan dari tanaman jagung itu sendiri, tetapi juga dari spesies lain sehingga dapat dihasilkan tanaman transgenik. Jagung Bt merupakan tanaman transgenik yang mempunyai ketahananterhadap hama. Jagung ini setelah proses transgenic,akan tahan terhadap hama,sebab gen;gen jagung tersebut telah diteliti dulu sekaligus hasilnya akan meningkat dari jagung organik. Sekira 20 produk pertanian hasil modifikasi genetik telah beredar di pasaran Amerika, Kanada, bahkan Asia Tenggara. Dalam enam tahun ke depan, berbagai perusahaan telah menyiapkan 26 produk lainnya, mulai dari kedelai, jagung, kapas, padi hingga stroberi. Dari yang tahan hama, herbisida, jamur hingga pematangan yang dapat ditunda.
Pada dasarnya prinsip pemuliaan tanaman, baik yang modern melalui penyinaran untuk menghasilkan mutasi maupun pemuliaan tradisional sejak zaman Mendel, adalah sama, yakni pertukaran materi genetik. Baik seleksi tanaman secara konvensional maupun rekayasa genetika, keduanya memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan (unggul) yang diinginkan. Bedanya, pada zaman Mendel, kode genetik belum terungkap. Proses pemuliaan dilakukan dengan ”mata tertutup” sehingga sifat-sifat yang tidak diinginkan kembali bermunculan di samping sifat yang diharapkan. Cara konvensional tidak mempunyai ketelitian pemindahan gen. Sedangkan pada new biotechnology pemindahan gen dapat dilakukan lebih presisi dengan bantuan bakteri, khususnya sekarang dengan dikembangkannya metode-metode DNA rekombinan.
loading...
This comment has been removed by the author.
ReplyDelete