kuliah 7 teknologi dna rekombinan
Post on 16-Jul-2015
306 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Kapas-BtKapas biasa
Teknologi DNA Rekombinan
1
Tomat-BtTahan hama
Tomat biasaTidak tahan hama
►Tanaman kapas-Bt dan tomat-Bt tahan terhadap serangan hamakarena menghasilkan toksin yang dapat membunuh hamanya.
►Toksin pada kapas-Bt dan tomat-Bt disandikan oleh gen yang berasaldari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt = Bacillus thuringiensis)
Tanaman kapas-Bt dan tomat-Bt = tanaman transgenik
2
Organisme transgenik: organisme yang membawa gen yang berasal dari jenis organisme lainnya.
Organisme transgenik dihasilkan melalui Rekayasa Genetika
Rekayasa Genetika menggunakan Teknologi DNA Rekombinan
Teknologi DNA Rekombinan : kumpulan teknik atau metoda yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen secara buatan. (Proses: rekombinasi; Hasil: rekombinan)
Teknologi DNA Rekombinan meliputi: - Teknik untuk mengisolasi DNA.- Teknik untuk memotong DNA.- Teknik untuk menggabung atau menyambung DNA.- Teknik untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup sehingga
DNA rekombinan dapat bereplikasi dan dapat diekspresikan.
3
Teknologi DNA Rekombinan berdasarkan mekanisme yang ada pada bakteri:
4
- menyebabkan terbentuknya kombinasi gen-gen yang berasal dari dua sel yang berbeda.
- merupakan pertukaran DNA atau gen dari satu sel ke sellainnya. Mekanisme seksual pada bakteri ini tidakbersifat reproduktif (tidak menghasilkan anak atau zuriat).Lihat konjugasi !
Percobaan Lederberg dan Tatum (1946) menunjukkan:bakteri mempunyai mekanisme seksual:
DNA dapat masuk ke dalam sel bakteri melalui 3 cara: 1. Konjugasi2. Transformasi3. Transduksi
5
DNA sel resipienDNA sel donor
Pili seks
Sel donor(sel jantan)
Sel resipien(sel betina)
1. Konjugasi : perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakterilainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel.
2. Transformasi : pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan disekelilingnya.
DNA asing Kromosom bakteri(DNA bakteri)
6
3. Transduksi : cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan fage.
DNA yang masuk ke dalam sel bakteri:a. dapat berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk DNA
rekombinan atau kromosom rekombinan.
7
Kromosom bakteri
DNA fage
Sel Bakteri
Kromosom bakteriDNA asingKromosomrekombinan
By Aris Tjb. tidak dapat berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri
Perangkat utama yang digunakan pada pembentukan DNA rekombinan:•plasmid •enzim restriksi•DNA ligase•bakteri
8
Plasmid:
Terdapat pada bakteriDNA selain kromosomBerbentuk sirkulerUmumnya berukuran kecil (lebih kecil dari ukuran kromosom bakteri)Jenis, jumlah, dan ukurannya bervariasi antar sel dan antar jenis bakteri
Enzim Restriksi untuk memotong DNA: Contoh: Enzim EcoRI telah diisolasi pertama kali oleh Herbert Boyer pada tahun 1969 dari E.coli. Enzim EcoRI memotong pada bagian antara basa G dan A padasekuens GAATTC.
9
Setiap enzim restriksi (endonuklease restriksi) mengenalsekuen pemotongan yang khas dan memotong DNA padasitus pemotongan yang khas.
Nama Enzim Sekuens Pengenal Organisme asalEcoRI G↓AATTC Escherichia coliHindIII A↓AGCTT Haemophilus influenzaeHhaI GCG↓C Haemophilus haemolyticusTaqI T↓CGA Thermus aquaticusBsuRI GG↓CC Bacillus subtilisBalI TGG↓CCA Brevibacterium albidumNotI GC↓GGCCGC Nocardia otidiscaviarumBamHI G↓GATCC Bacillus amyloliquefaciensSmaI CCC↓GGG Serratia marcescens
9
Enzim DNA ligase untuk menyambung DNA
10
12
Menggunakan enzim restriksi dan DNA ligase: Jackson, Simon & Berg (1972) berhasil membuat DNA rekombinan.
Bagaimana menyisipkan, memperbanyak dan mengekspresikan informasi genetik dengan menggunakan
teknologi DNA rekombinan?Isolasi
gen
Bakteri
Bakterirekombinan Perbanyakan sel bakteri
Klon bakteri rekombinan
Copy gen
Protein untuk melarutkan gumpalan darahdalam terapi serangan jantung
Protein untukmembuat salju
Gen untuk mengubah bakteri agar dapat membersihkan limbah
Plasmid
Gen di-sisipkanpadatanaman
13
Sel berisi gen yang diinginkan
Penyisipan genKromosombakteri Gen yang diinginkan
Memasukkan plasmid ke dalam sel bakteri
Copy protein
Isolasi Plasmid
Plasmid rekombinan
Fungsi Plasmid pada pembentukan DNA rekombinan:a. digunakan sebagai vektor untuk mengklonkan gen
atau mengklonkan fragmen DNA ataumengubah sifat bakteri.
b. untuk memperbanyak gen (copy gene) yangtelah disisipkan dengan bantuan
sel bakteri
Bagaimana menyimpan seluruh informasi genetik dari suatu organisme??Pustaka Genom digunakan untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan. Isolasi gen menggunakan pendekatan “shotgun” dapat menghasilkan ribuanpotongan DNA (fragmen DNA)Potongan disimpan untuk sementara waktu di dalam pustaka plasmid ataupustaka fage
15
Fragmen DNA yang lebih besar bergerak lebih lambat, fragmen yang lebih kecilbergerak lebih cepat.
(+)
Bagaimana mendeteksi DNA atau fragmen DNA? Teknik Elektroforesis digunakanuntuk memisahkan fragmen-fragmen DNA berdasarkan ukurannya.
16
Sumberlistrik
Campuran molekul DNA dengan berbagai ukuran
Gel
Molekul berukurbesar
Molekul berukurkecil
Agrobacterium
Plasmid TiT-DNA
Kromosombakteri
T-DNA
Kromosomtanaman
Bagaimana membuat dan menyisipkan DNA rekombinan pada tanaman: Bakteri Agrobacterium tumefaciens untukmenyisipkan gen ke dalam genom tanaman. Prinsip:
Agrobacterium tumefaciens strain liar (galur alami) memilikiplasmid Ti. Pada plasmid Ti terdapat T-DNA yang mengandunggen penyebab tumor.
Pada waktu menginfeksi tanaman, Agrobacterium tumefaciensmenyisipkan T-DNA ke dalam kromosom sel tanaman sehinggasel-sel tanaman yang terinfeksi membentuk tumor.
17
Agrobacterium
DNA mengandunggen yang diinginkan
Penyisipan gen
Plasmid-Ti
Situs restriksiT-DNA Plasmid-Ti rekombinan
Introduksi kedalam seltumbuhan
T-DNA membawagen baru padakromosom tumbuhan
Regenerasitanaman
Tanaman dengan sifat baru
18
Gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam sel tanaman dengancara menitipkannya (menyisipkan) pada T-DNA. Agrobacterium yang digunakan untuk menginfeksi sel tanamanadalah Agrobacterium yang sudah tidak patogen
ManfaatTeknologi DNA rekombinan telah memberikan manfaat di bidang ilmupengetahuan maupun di bidang terapan.Contoh: A. Bidang Kesehatan:A1. Insulin manusia telah diproduksi secara massal
menggunakan bakteri E.coli dan telah diperdagangkanuntuk mengobati penyakit diabetis. Merek dagang: HumulinR
A3. Hormon tumbuh manusia (GH) diproduksimenggunakan E.coli dan digunakan untuk mengobatikelainan pertumbuhan (misal: cebol).
A2. Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksivirus hepatitis. Telah diproduksi secara komersialmenggunakan S.cereviciae dalam skala industri
19
A4. Therapi gen untuk penyakit dilakukan dengan menggantikan gen yang mengalami kerusakan dengan gen yang normal, digunakan untuk mengobati penyakit-penyakit keturunan (genetic disorders) dan penyakit lain yang disebabkan oleh kerusakan gen (misal: kanker)
20
Klon gen (alel normal)
Penyisipan normalgen pada vektor
DNA rekombinan
Vektor retrovirus
Infeksi sel bone marrow
DNA rekombinan menyisip ke kromosom
Injeksi sel ke pasien
Sel Bone marrow mengandung stem sel yang mampu miningkatkan semua sel-sel darah dan sistem imun
Sel bone marrowdari pasien
B1. Bakteri Ice- (ice minus): bakteri yang telahdirekayasa sehingga tidak membeku pada suhurendah.
Digunakan (disemprotkan) pada tanaman agar tanaman tidak membeku di musim dingin.
Telah diperdagangkan dengan merek FrostbanR.
B. Bidang Pertanian:
B2. mikroba pendegradasi limbah.B3. Tanaman tahan hama, misal kapas Bt, tomat BtB4. Tanaman tahan herbisida.
21
Tanaman Penambahannutrisi Keuntungan
Rice Provitamin Vitamin Asupplement
Tomato Flavonoid Antioxidant
Sugar beet Fructants Low calori
Rice Iron Ironsupplement
B 5. Peningkatan nilai nutrisi
22
Bioteknologi Kelautan
• Penggunaan hormon pertumbuhan untuk meningkatkanukuran ikan
23
Pelaku kejahatan dapat diidentifikasi dengan menggunakan analisis Sidik Jari DNAmisalnya: kasus perkosaan
C. Bidang Hukum:
•pola pita DNA pada darah pelaku ke 2sama dengan pola pita yang diperolehdari tempat kejadian- orang ke 2 adalah pelaku kajahatannya
24
Pen
anda
(mar
ker)
Ters
angk
a 1
vagi
na k
orba
n
Ters
angk
a 2
Pen
anda
(mar
ker )
Hubungan keluarga berdasarkan DNA Fingerprint
-DNA mitokondria diwariskan melalui ibu Bagaimana mencari siapa ibu kita?
Perbedaan pada urutan DNA dapat diketahui dengan teknik RFLP(restriction fragment length polymorfism)
- untuk menentukan keturunan, -perbedaan antar satu organisme dengan yang lain.
Pemotongan dengan enzim restriksi
DNA yang berasal dari kromosom
Molekulberukuran
besar
Molekulberukuran
kecil
D. Bidang pengembangan ilmu pengetahuan:
D1. Membantu upaya memahami terjadinya kelainan pada manusia(penyakit genetik) misalnya kanker payudara, Huntington’s disease.
Huntington’s disease disebabkan oleh gen dominan • Gejala sakit mulai terlihat setelah usia pertengahan • Gejalanya antara lain: kemunduran mental, gerakan tubuh tak
terkontrol, kesulitan bicara. Biasanya meninggal 10 – 20 tahunsetelah timbul gejala.
D2. Kemajuan Teknologi DNA telah mendorong para ilmuwan(konsorsium ilmuwan internasional) untuk mewujudkan proyekgenom manusia dan genom organisme lainnya
25
Teknologi DNA Rekombinan juga mengandung resiko.
Penyebaran pollen berpotensi menyebarkan gen yang diintroduksidalam tanaman transgenik ke dalam tumbuhan lainnya
22
top related