peranan DNA sebagai “Cetak Biru Kehidupan / Blue Print of Live

Pada tahun 1869 DNA pertama kali berhasil dimurnikan oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Setelah DNA ditemukan dan diketahui, tetapi orang belum menyadari bahwa DNA terkait dengan gen. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. Melalui penelitian Oswald Avery terhadap Pneumococcus (1943) serta Alfred Hershey dan Martha Chase (1953) dengan virus bakteriofag T2, barulah orang mengetahui bahwa DNA adalah bahan genetic dan bersama protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut (Winarno. 2007).DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.Menurut Sagan L, DNA pada makhluk hidup dapat ditemukan di inti sel (nukleus), mitokondria, dan klorofil. Namun pada manusia, DNA hanya ditemukan di nukleus dan mitokondria.Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida (Gregory S, et. al. 2006).DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), dan timin (T). Adenin berikatan hidrogen dengan timin, sedangkan guanin berikatan dengan sitosin(Tobing, Rodry Mikhael Lumban).

Struktur untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenin dengan timin dan guanin dengan sitosin) yang membentuk DNA beruntai ganda.

Struktur untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenin dengan timin dan guanin dengan sitosin) yang membentuk DNA beruntai ganda.

“Mengungkap bagaimana DNA dibaca sebagai resep untuk membuat protein. Karena fungsinya ini, DNA dinobatkan sebagai buku resep atau cetak biru (blueprint ) bagi kehidupan.”By: yepyhardi

“Cetak biru adalah detail peta yang mengidentifikasi dan mengarahkan pembangunan dan pekembangan dari suatu subjek. DNA merupakan hal yang diturunkan secara turun- menurun di dalam manusia dan hamper semua mahluk hidup lainnya. Hamper setiapsel dalam tubuh kita memiliki DNA yang sama. DNA adalah cetak biru ayng menuntun pembangunan dan

perkembangan dari suatu mahluk hidup (anonymous).”Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).Gen menyodorkan dasar factual sekaligus alas an evolusioner keberadaan kit. Tanggung jawab jawab berat tersebut tidaklah bersumber dari kegiatan langsung DNA, tapi dari sifat penyandiannya. Sebagian besar cetak biru pewarisan sifat ditranskripsi melalui proses seluler kepada molekul Asam Ribonukleat (RNA) yang masing-masing merupakan cerminan structural satu untai dalam sebagian arketipe DNA aslinya.Gen structural menyandi RNA duta (mRNA) yang kemudiuan ditranslasi menjadi banyak ragam protein yang kemudian menjadi bahan fisik kehidupan atau bertindak selaku enzim katalis bagi reaksi-reaksi biokimia kehidupan. Gen-gen lain menyandi RNA Ribosom (rRNA) dan RNA Transfer (tRNA) yuang membantu translasi protein.Sebagai satuan DNA, yang dinamai sekuens pengatur (regulatory sequences) mengendalikan aktivitas gen strukturalatau gen pengatur lainnya – misalnya dengan mengawasi kegiatan sekuler dasar seperti replikasi, translasi,, dan transkripsi DNA. Sementara potongan DNA yang lainnya hanya memiliki tugas enteng yakni menjadi bagian kerangka fisik umum kromosom. Ada pula bagian-bagian DNA yang bersifat sangat egois, tak punya fungsi selain mengurusi keabadian dirinya sendiri.Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan “konjugat” dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk. Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi. Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya tersebut bertindak sebagai “cetakan” untuk membuat rantai pasangannya.

Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh beberapa jenis protein yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan juga protein yang mampu membuka pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.Satu terobosan ilmiah penting abad ke-20 adalah penemuan komposisi kimia DNA. Penyusun molekul elegan tersebut adalah dua untai nukleotida komplementer yang saling terjalin seperti

dua kobra yang kawin. Arsitektur heliks-ganda DNA dianggap mencerminkan peran ganda molekul tersebut : cetak biru kehidupan. Dan sebagai cetakan replikasi. (penggandaan). Sebagai cetak biru kehidupan, DNA berisi seluruh instruksi yang dibutuhkan guna konstruksi dan kegiatan fungsional mahluk hidup. Sementarasebagai mesin fotokopi, redundansi (keberlebihan) pada heliks-ganda DNA menjadi reproduksi diri molekuler.saat DNA bereplikasi, untai-untai komplementernyaterlepas dan masing-masing untai siap menjadi cetakan untuk menghasilkan untai pasangan barunya (Avise, john C. 2001)Luar biasa banyaknya informasi yang tersimpan dalam suatu genom tidak bersumber dari keragaman zat kimia penyusun DNA yang hanya punya empat jenis namun banyaknya kemungkinan susunan apabila keempat jenis subunit nukleotida tersebut tersusun secara beragam dalam untai linier yang panjang. DNA erdiri dari 4 macam kode yaitu Adenin, Sitosin, Guanin, dan Timin. Adenin akan membentuk dua ikatan hidrogen dengan Timin, sedangkan Guanin akan membentuk tiga ikatan hidrogen dengan Sitosin. Kombinasi jumlah dan susunan yang terjadi antara ikatan-ikatan basa ini memungkinkan setiap organisme memilik cetak biru genetik yang spesifik (khas) yang membedakannya dari cetak biru milik organisme lainnya. (A, G, T dan C) yang tidak lain melambangkan basa-basa nukleotida penyusun DNA. DNA adalah untai panjang basa-basa nukleotida, panjangnya bisa jutaan hingga miliaran basa (lihat lagi artikel tentang DNA di sini). Sekilas memang kita pusing kalau mengamati urut-urutan basa DNA, bayangkan jutaan huruf tapi cuma ada ACTG di situ. Tapi tentu saja tidak mungkin itu semua hanya timbunan huruf tanpa makna, pastilah urutan basa itu memiliki makna besar terselubung yang mesti dipecahkan (yepyhardi).

Genom manusia tersusun dari sekitar tiga miliyar pasang basa (base pair) nukleotida.Pengorganisasian DNA di nukleus diawali oleh perikatan DNA dengan oktamer histon membentuk nukleosom. Sepotong sekuens DNA dengan panjang sekitar 146-147 pasang basa akan mengelilingi delapan histon sebanyak 1.67 kali. Dalam penyimpanan informasi, fungsi sandi biner pada computer digital dan sandi morse mirip dengan sandi DNA, tapi keduanya hanya punya dua satuan penyandi (plus,minus dan titik, garis) sementara DNA punya empat.

http://kutankrobek.wordpress.com/2009/10/20/peranan-dna-sebagai-%E2%80%9Ccetak-biru-kehidupan-blue-print-of-live/

fais's

I.    Pengertian DNA      DNA lebih dikenal dengan Asam deoksiribonukleat dalam bahasa Inggris deoxyribonucleic acid adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).a

II.    Karakteristik kimiaDNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama:     1. gugus fosfat     2. gula deoksiribosa     3. basa nitrogen, yang terdiri dari: o    Adenin (A)o    Guanin (G)o    Sitosin (C)o    Timin (T)

     Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida. Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa. DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA. DNA merupakan molekul paling terkenal saat ini,sebab molekul ini merupakan substansi penurunan sifat.Dari sudut pandang ilmu kimia kekayaan genetik adalah DNA yang diwarisi dari orang tua.Kemiripan anak dengan orang tua pada dasarnya terjadi karena replikasi yang persis dari DNA dan transmisi DNA ini dari satu generasike generasi berikutnya.Dengan kata lain DNA adalah substansi dibalik adagium “like begets like”(sejenis menghasilkan sejenis).

III.    Fungsi DNAFungsi DNA sebagai berikut:a.    Membawa informasi genetik dari suatu generasi kepada generasi berikutnya.b.    Mengontrol aktivitas hidup secara langsung dan tidak langsung.c.    Mensintesis RNA.d.    Berperan dalam proses sintesis protein.     Asam nukleat bersama protein membentuk nukleoprotein yang menyusun kromosom. Asam nukleat terdiri dari DNA/ ADN dan RNA/ ARN. Menurut Watson dan Crick, gen-gen (DNA) terangkai membentuk kromosom seperti tangga tali terpilin (double helix). Ibu tangga terdiri atas deretan rantai susunan gula deoksiribosa dan susunan fosfat. Anak tangga terdiri atas basa nitrogen (N) yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen (H) yang lemah. Pasangan basa nitrogen pada DNA selalu tetap, yaitu: a.    Adenin dengan Timin (A=T) dihubungkan oleh 2 ikatan hidrogen.b.    Sitosin dengan Guanin (C≡G) dihubungkan oleh 3 ikatan hidrogen.

IV.    Sejarah DNA     DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

B.    Hukum Mendel     Gregor Johann Mendel (1822) memberikan dasar-dasar yang menjadi landasan dalam pewarisan sifat pada makhluk hidup.Mendel merupakan orang pertama yang menunjukan bahwa pewarisan ciri (sifat) tidak selalu membingungkan,tetapi mempunyai pola yang bisa diramalkan.Dengan percobaan hibridisasi kacang ercis (pisum sativum) yaitu jenis persilangan kacang ercis dengan varietas berbeda.

1.    Persilangaan Monohibrid.     Mendel melakukan persilangan yang melibatkan sepasang sifat bedadengan tujuanuntuk mengetahui pola pewarisan sifat dari induk ke generasi berikutnya. Ketika menyilangkan tanaman berbatang tinggi dengan berbatang pendek,didapatkan keturunan pada generasi 1 (Filial 1 = F1)ternyata berbatang panjang semua.Tanaman yang berbatang panjang dari F1 ini disilangkan sesamanya maka pada F2 akan menghasilkan keturunan dengan perbandingan tanaman berbatang panjang : berbatang pendek = 3 : 1.Percobaan ini diulang-ulang dengan pasangan sifat-sifat lainnya seperti bentuk biji,warna biji,permukaan biji dan letak bunga.Kesimpulannya ternyata hasilnya pada F2 tetap sama yaitu 3: 1.Kenyataan diatas membuktikan berlakunya Hukum Mendel 1,yang menyatakan bahwa pada saat pembentukan gamet,individu makhluk hidup terjadi pemisahan gen secara bebas.     Hukum Mendel 1 secara lengkap sebagai berikut :1.Setiap sel tubuh memiliki pasangan gen.2.Pada peristiwa meosis terjadi pemisahan pasangan gen secara bebas.3.Hasil dari pemisahan pasangan gen secara bebas berupa gamet yang berbeda dalam kandungan gennya.

2.    Persilangan Monohibrid  Dominasi Tidak Penuh.     Pada persilangan monohibrid ternyata tidak selalu dihasilkan keturunan dengan sifat dominan dan resesif saja.Pada jenis tumbuhan dan hewan ada gambaran hasil persilangan monohibrid yang menghasilkan sifat antara (intermediet).Intermediet adalah gen dominan yang tidak mampu menutupi ekspresi alel resesif secara sempurna.Intermediet sering disebut semidominan/kodominan.

3.Persilangan Dihibrid      Mendel membuat percobaan dengan menyilangkan tanaman kapri yang berbiji bulat kuning dengan kapri yang berbiji keriput hijau.ternyata semua tanaman F1 (dihibrid) mempunyai ciri yang sama semuanya, yaitu berbiji bulat kuning. Mendel mengambil kesimpulan, bahawa anggota dari sepasang gen memisah secara bebas ( tidak saling mempengaruhi) ketika berlangsung meosis selama pembentukan gamet-gamet. Prinsip ini yang kemudian dirumuskan

sebagai hukum II Mendel berbunyi “The law of indepentdent assortment of genes” (hukum pengelompokkan gen secara bebas)

C. Rekayasa Genetika     Rekayasa Genetika merupakan transplantasi atau pencangkokan satu gen ke gen lainnya dimana dapat bersifat antar gen dan dapat pula lintas gen sehingga mampu menghasilkan produk. Rekayasa genetika juga diartikan sebagai perpindahan gen. Teknologi Rekayasa Genetika merupakan inti dari bioteknologi didifinisikan sebagai teknik in-vitro asam nukleat, termasuk DNA rekombinan dan injeksi langsung DNA ke dalam sel atau organel; atau fusi sel di luar keluarga taksonomi; yang dapat menembus rintangan reproduksi dan rekombinasi alami, dan bukan teknik yang digunakan dalam pemuliaan dan seleksi tradisional.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 sel pankreas manusia yang kemudian diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. Coli yang bertujuan untuk mendapatkan insulin.     Keberhasilan Watson dan Crick menemukan model DNA, dan pemecahan masalah sandi genetik oleh Nirenberg dan Mather membuka jalan bagi penelitian-penelitian selanjutnya di bidang rekayasa genetika. Sandi-sandi genetik pada gen (DNA) ini digunakan untuk penentuan urutan asam-asam amino pembentuk protein (enzim).Pengetahuan ini memungkinkan manipulasi sifat makhluk hidup atau manipulasi genetik untuk menghasilkan makhluk hidup dengan sifat yang diinginkan. Manipulasi atau perakitan materi genetik dengan menggabungkan dua DNA dari sumber yang berbeda akan menghasilkan DNA rekombinan.     Penggunaan DNA dalam rekayasa genetika untuk menggabungkan sifat makhluk hidup, karena DNA mengatur sifat-sifat makhluk hidup yang dapat diturunkan dan struktur DNA dari makhluk hidup apapun adalah sama. Ada beberapa cara untuk mendapatkan DNA rekombinan melalui rekayasa genetika, di antaranya adalah teknologi plasmid, fusi sel (teknologi hibridoma), dan transplantansi inti.

I. Tujuan Rekayasa Genetika     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.C.

II. Penerapan Rekayasa Genetika

1. Bidang pertanian dan bahan pangan:- Ditemukannya tomat Flavr Savr yang tahan

- Ditemukannya sapi dengan produksi susu meningkat 20%- Ditemukannya kopi super- Ditemukannya tanaman ber-pestisida- Ditemukannya vaksin penyakit mulut dan kuku- Jagung dengan protein tinggi2. Bidang kesehatan dan farmasi:- Diproduksinya insulin dengan cepat dan murah- Adanya terapi genetic- Diproduksinya interferon- Diproduksinya beberapa hormon pertumbuhan3. Bidang Industri:- Terciptanya bakteri yang mampu membersihkan lingkungan tercemar- Bakteri yang dapat mengubah bahan tercemar menjadi bahan tidak berbahaya- Bateri pembuat aspartanik

III. Dampak Penggunaan Hasil Rekayasa Genetika.a.    Gangguan terhadap lingkungan     Pola tanam produk pertanian di Indonesia areal kecil dikelilingi oleh berbagai gulma, dengan adanya sifat cross-polination dari GMO maka dikhawatirkan akan bermunculan gulma baru yang lebih resisten.Tanpa membakar sisa tanaman GMO akan memusnahkan jasad renik dalam tanah bekas penanaman tanaman GMO akibat sifat dari sisa GMO yang bersifat toksis. Jangka panjang akan merubah struktur dan tekstur tanah.     Sifat tanaman GMO yang dapat membunuh larva kupu-kupu, akan memberikan kekhawatiran punahnya kupu-kupu di Sulawesi Selatan. Seperti diketahui Sulawesi Selatan termasyhur dengan kupu-kupunya.b.    Gangguan terhadap kesehatan.     Satu-satunya gangguan kesehatan akibat penggunaan hasil rekayasa genetika ialah reaksi alergis yang sudah dapat dibuktikan. Kebiasaan mengonsumsi daging, di Indonesia memiliki kekhususan tersendiri dalam pola konsumsi daging, tidak ada bagian tubuh sapi yang tidak dikonsumsi.Apabila sapi disuntik dengan bovinesomatotropin,mengakibatkan kadar IGF I meningkat sangat tinggi dalam darah dan hati.Bagi daerah yang menggunakan darah sebagai bahan pangan demikian pula mengonsumsi hati (Indonesia mengimpor hati sejumlah lima juta kg dari negara-negara yang menggunakan GMO) memberikan kekhawatiran munculnya dampak negatif penggunaan GMO.Kebiasaan di Indonesia mengonsumsi lalapan, mulai dari kol, kacang panjang, terong, kemangi, dan sebagainya apabila berasal dari tanaman transgenik maka dikhawatirkan memunculkan dampak negatif seperti larva kupu-kupu.Kebiasaan di Indonesia menggunakan tauge mentah, kemungkinan dipergunakan kedele impor yang diduga kedele transgenik, maka dikhawatirkan munculnya dampak negatif seperti percobaan Arfad Putzai.Kebiasaan pakan ternak, dari gulma, sisa-sisa dari hasil pertanian apabila berasal dari areal penanaman transgenik kemungkinan telah mengandung transgenik akan memberikan kekhawatiran seperti percobaan Arfad Putzai.     Pakan ternak Indonesia didominasi bahan impor,baik bungkil kedele maupun jagung berasal dari negara-negara menggunakan GMO sehingga diduga mengandung bahan GMO. Penyakit ayam kuntet telah dijumpai di Indonesia,dikhawatirkan akibat dari penggunaan jagung dan kedelai transgenik seperti percobaan Arfad Putzai.

KESIMPULAN

     Rekayasa genetika adalah upaya pencangkokan gen dengan teknik rekombinan DNA pada mikroorganisme tertentu.Dengan rekayasa genetika, manusia dapat memuat organisme yang tidak dapat menghasilkan bahan tertentu menjadi mampu menghasilkan bahan tertentu yang dibutuhkan manusia.Mikroorganisme yang berperan ini disebut makluk transgenic.

     Contoh makhluk hidup transgenic adalah bakteri yang mampu menambang tembaga, bakteri yang mampu membersihkan lingkungan yang tercemar, bakteri yang mampu mengubah bahan tercemar menjadi bahan lain yang tidak berbahaya, jagung yang memiliki kandungan protein tinggi, tomat yang tahan lama, dan sebagainya.Selain produk,dengan bioteknologi modern banyak pula penyakit menurun yang dapat disembuhkan. Penyembuhan Penyakit menurun ini dilakukan dengan jalan menyisipkan gen yang kurang pada penderita. Proses ini disebut terapi genetik.Namun masalah muncul ketika produk rekayasa sudah menimbulkan masalah yang serius.

Yassir Dzulfiqor

Selasa, 31 Mei 2011

http://yassirdzulfiqor.blogspot.com/2011/05/pewarisan-sifat.html

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di dalam sel terdapat inti sel (nucleus) yang letaknya agak ke tengah sel. Didalam inti sel

terdapat kromosom. Kromosom hanya tampak dilihat mikroskop pada saat sel membelah diri. Pada saat

sel tidak membelah diri, kromosom tampak berupa benang-benang halus yang disebut kromatin.

Belakangan diketahui bahwa kromosom merupakan bahan yang bertanggungjawab terhadap penurunan

sifat keturunan. Di dalam kromosom terdapat bahan genetik yaitu DNA. Peran DNA melibatkan fungsi

RNA.

Dewasa ini ahli psikologi perkembangan meyakini bahwa kehidupan manusia berawal dari

pertemuan sel sperma laki-laki dan sel telur wanita. Pada saat itu sel sperma bergabung dengan sel telur

(Ovum) dan menghasilkan suatu bentuk yang telah terbuahi (zigot) yang dalam psikologi Islam disebut

Nutfah, yaitu air mani (sperma) yang keluar dari sulbi (tulang belakang) laki-laki lalu bersarang dirahim

perempuan.

Sperma dan sel telur dibuat oleh perkembangan disebut sel benih (germ cell), sel ini

mengandung 46 kromosom yang dibentuk menjadi 23 pasang, dalam setiap pasang kromosom terdiri

dari 1 kromosom pihak ayah dan 1 kromosom pihak ibu.

Kelainan pada kromosom dapat terjadi karena memang bawaan, tapi ada juga yang terjadi

karena nondisjuntion waktu ibu membentuk sel telur, sehingga hilangnya sebuah kromoson kelamin

selama mitosis setelah zigot XX atau XY terbentuk. Seperti syndrome turner.atau malah terjadi trisomi

atau penambahan kromoson waktu oogenesis , nondisjuction XX, sehingga kromosom bertambah jadi

47 XXY contohnya pada syndrom Klinefelter.

Pembawa sifat genetika disebut kromosom, berada dalam nucleus berbentuk batang atau

bengkok terdiri dari kromatin Untuk mempelajari kromosom manusia telah digunakan bermacam-

macam jaringan yang paling umum kulit, sumsum tulang atau darah perifer.

Rekayasa genetika/pencangkokan gen (DNA rekombinan) merupakan kemajuan yang paling

muktahir abab ini. Merupakan strategi untuk memindahkan bagian kecil dari informasi genetic (AND)

dari satu organisme ke organisme lain. Tahun 1980, seorang wanita 37 tahun , pasien diabetes wanita

pertama yang disuntik insuln wanita yang dibuat bakteri . Dengan tehnik rekayasa , para peneliti berhasil

memaksa bakteri untuk membentuk insulin mirip insulin manusia. Sehingga insulin yang dulu berasal

dari sapi dan babi sekarang diganti dengan tehnik ini. Yang lebih murah dan lebih baik kwalitasnya dari

pada insulin dari binatang. Karena untuk memenuhi insulin 750 pasien dibutuhkan 23.000 binatang yang

diambil pangkreasnya untuk keperluan insulin.

B. Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan Pewarisan sifat?2. Apa sajakah istilah-istilah dalam Pewarisan Sifat?3. Bagaimanakah Hukum Pewarisan Mendel?4. Apa sajakah kelainan dan penyakit genetik pada manusia?

C. Tujuan

1. Memahami definisi dari Pewarisan sifat 2. Menjelaskan istlah-istilah dalam Pewarisan Sifat3. Mengerti dan memahami Hukum Pewarisan Mendel4. Menngetahui kelainan dan penyakit genetik pada manusia

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Pewarisan sifat

Pewarisan sifat atau yang lebih dikenal dengan hereditas merupakan suatu pewarisan sifat atau

watak dari induk kepada keturunannya baik secara biologis melalui gen (DNA) atau secara sosial melalui

pewarisan gelar, atau status sosial. Pewarisan sifat itu dapat ditentukan oleh kromosom dan gen.

Ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat disebut dengan genetika. Genetika (dipinjam

dari bahasa Belanda: genetica, adaptasi dari bahasa Inggris: genetics, dibentuk dari kata bahasa Yunani

γέννω, genno, yang berarti "melahirkan") adalah cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat pada

organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Secara singkat dapat juga dikatakan bahwa

genetika adalah ilmu tentang gen dan segala aspeknya. Istilah "genetika" diperkenalkan oleh William

Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam Chadwick dan ia menggunakannya pada Konferensi

Internasional tentang Genetika ke-3 pada tahun 1906.

Bidang kajian genetika dimulai dari wilayah subselular (molekular) hingga populasi. Secara lebih

rinci, genetika berusaha menjelaskan :

material pembawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik),

bagaimana informasi itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan

bagaimana informasi itu dipindahkan dari satu individu ke individu yang lain (pewarisan genetik).

B. Istlah-istilah dalam Pewarisan Sifat

Pada Pewarisan sifat atau Hereditas terdapat beberapa Istlah-istilah penting. Istlah-istilah itu

adalah sebagai berikut :

1) Kromosom

Dalam mempelajari genetika manusia, terlebih dahulu kita harus mengenal bahan yang membawa

sifat keturunan yang dinamakan kromosom. Kromosom adalah struktur benang yang ada di dalam inti

sel yang tugasnya bertanggung jawab dalam hal sifat keturunan (hereditas). Yang Tersusun atas

sentromer dan lengan kromosom. Bagian dari kromosom yang tidak padat dan merupakan pembawa

gen disebut eukromatin, sedangkan bagian yang padat disebut heterokromatin.

Morfologi kromosom membagi kromosom menjadi 2 tipe, yaitu:

Autosom (kromosom somatis), berjumlah 22 pasang (44 buah) dan tidak berhubungan dengan penentuan

jenis kelamin

Kromosom seks, berjumlah sepasang (2 buah), yaitu X dan Y untuk laki-laki serta X dan X untuk

perempuan. Kromosom ini berhubungan dengan penentuan jenis kelamin.

2) Genatau disebut dengan istilah “substansi hereditas” yang terletak berada di dalam paling depan dari

sifat yang dimiliki oleh individu yang dipersilangkan.

3) Alel adalah anggota kromosom.

4) Genotipe adalah suatu sifat dasar yang tidak tampak serta bersifat tetap pada individu. Genotipe itu

berkodekan dengan simbol huruf yang diambil dari huruf

5) dan suatu gen yang punya suatu pengaruh berlawanan. Misalnya, T menentukan sifat tinggi pada suatu

tanaman, sedangkan t menentukan batang pendek. Dengan demikian, T dan t merupakan alel satu

terhadap yang lain.

6) Fenotipe merupakan sifat-sifat yang tampak pada suatu individu serta dapat diamati dengan panca

indra. Misalnya seperti warna bunga merah, rambut keriting, rambut lurus, tubuh besar, badan tinggi,

hidung mancung, kulit kuning, dan buah besar.

7) Dominan merupakan salah satu sifat suatu individu yang dalam proses persilangannya mengalahkan

atau menutupi pemunculan sifat individu lain dalam persilangan.

8) Sifat resesif merupakan suatu sifat kebalikan dari sifat dominan, yaitu sifat suatu individu yang tidak

muncul dalam keturunannya karena terkalahkan atau tertutupi oleh pemunculan sifat sejenis dari

individu lain dalam persilangan.

9) Intermediet adalah sifat suatu individu yang pemunculannya merupakan gabungan antara sifat kedua

induk yang dipersilangkan.

10) Hibrida punya arti sebagai hasil perkawinan antara dua individu yang punya sifat berbeda. Berikut

ini istilah yang sering digunakan.

Persilangan monohibrida, merupakan persilangan antara dua individu dengan satu sifat beda.

Persilangan dihibrida, yaitu persilangan antara dua individu dengan dua sifat beda.

Fl : Hasil persilangan pertama (keturunan pertama)

F2 : Hasil persilangan kedua (keturunan kedua)

P : Parental/induk/orang tua

C.  Hukum Pewarisan MendelHukum pewarisan Mendel adalah hukum mengenai pewarisan sifat pada organisme yang

dijabarkan oleh Gregor Johann Mendel dalam karyanya 'Percobaan mengenai Persilangan Tanaman'.

Hukum ini terdiri dari dua bagian:

                    I.            Hukum segregasi (hukum pertama Mendel)

Hukum pemisahan (segregation) dari Mendel, juga dikenal sebagai Hukum Pertama Mendel. Hukum

segregasi bebas menyatakan bahwa “pada pembentukan gamet (sel kelamin), kedua gen induk (Parent)

yang merupakan pasangan alel akan memisah sehingga tiap-tiap gamet menerima satu gen dari

induknya”.

Contoh :

Kacang kapri berbunga merah disilangkan dengan kacang kapri berbunga putih. Bagaimanakah turunan

1 ( F1 ) dan turunan 2 ( F2) nya jika sifat merah dominan terhadap sifat putih ?

P : Merah X Putih

MM mm

Gamet: M , M m , m

F1 : Mm, Mm , Mm, Mm à merah

F2 : F1 X F1

Mm X Mm

Gamet : M, m M, m

M m

M MM

(merah)

Mm

m Mm Mm

(merah) (putih)

Ratio genotip MM : 2 Mm : mm à 1 : 2 : 1

Ratio fenotip Merah : Putih à 3 : 1

II. Hukum Asortasi Bebas (hukum Kedua Mendel)

Hukum Mendel II menyatakan bahwa “pada waktu pembentukan gamet, alel-alel berbeda yang telah

bersegregasi bebas akan bergabung secara bebas membentuk genotip dengan kombinasi-kombinasi alel

yang berbeda”.

Contoh;

Disilangkan tanaman berbiji bulat warna kuning dengan tanaman berbiji keriput warna hijau. Diperoleh

F1 ( 100 % ) fenotip à bulat kuning (BbKk) sedangkan di F2 diperoleh ratio fenotip à 9:3:3:1

P: Bulat Kuning X Keriput Hijau

BBKK bbkk

Gamet: BK bk

F1 : BbKk à Bulat kuning

F2 : BbKk X BbKk

Gamet : BK,Bk,bK,bk BK,Bk,bK,bk

a. Jenis-jenis penyimpangan semu Hukum mendell

1. Atavisme (Interaksi gen)

Atavisme adalah interaksi dari beberapa gen yang menyebabkan munculnya suatu sifat yang berbeda

dengan karakter induknya

Atavisme pertama kali ditemukan oleh Bateson dan Punnet.

Interaksi antar gen-gen yang menentukan bentuk dari pial (jengger ayam).

Hasil temuan: karakter pial/jengger ayam tidak hanya diatur oleh satu gen, tetapi oleh dua gen yang

berinteraksi.

Penyimpangan yang terjadi pada atavisme adalah bukan mengenai rasio fenotip F2, melainkan

munculnya sifat baru pada pial ayam yaitu walnut dan single

Tipe jengger walnut merupakan hasil interaksi dari dua gen dominan yang berdiri sendiri

Tipe jengger single merupakan hasil interaksi dua gen resesif

2. Polimeri

Polimeri merupakan bentuk interaksi gen yang bersifat kumulatif (saling menambah). Polimeri terjadi

akibat adanya interaksi antara dua gen atau lebih, sehingga disebut juga gen ganda.

Atavisme pertama kali ditemukan oleh Nielson ehle.

Peristiwa polimeri mirip dengan persilangan dihibrid dominan tidak penuh (intermediat)

Hasil temuan: biji gandum berwarna merah disilangkan dengan gamdum berwarna putih menghasilkan

variasi warna warna gandum yang sangat beragam

Diagram persilangan tanaman gandum

Berdasarkan persilangan di atas, terbentuknya gradasi warna biji gandum disebabkan banyak sedikitnya

akumulasi gen-gen dominan, sehingga rasio fenotip nya adalah Merah : putih = 15 : 1.

3. Kriptomeri

Kriptomeri adalah peristiwa dimana gen dominan yang karakternya akan muncul jika bersama-sama

dengan gen dominan lainnya. Jika gen dominan berdiri sendiri, maka karakternya akan tersembunyi

(kriptos)

kriptomeri pertama kali ditemukan oleh Correns

Interaksi antar gen-gen dominan akan menimbulkan karakter baru

hasil temuan: Hasil persilangan antara bunga Linnaria marocana merah dengan putih dihasilkan F1

seluruhnya berwarna ungu

Diagram persilangan bunga Linaria marocana

Berdasarkan persilangan di atas, sifat yang tersembunyi (warna ungu) muncul karena adanya gen

dominan yang berinteraksi, sehingga diperoleh perbandingan fenotip = ungu : merah : putih = 9 : 3 : 4

4. Epistasis - hipostasis

Interaksi beberapa gen, dimana gen yang bersifat menutup disebut (epistasis) dan gen yang

bersifat tertutupi (hipostasis)

Epistasis - hipostasis pertama kali ditemukan oleh Nelson dan Ehle

Interaksi gen bisa berupa gen-gen dominan (epistasis dominan), dan jika interaksi terjadi antar gen-gen

resesif (epistasis resesif)

hasil temuan: Hasil persilangan warna kulit gandum hitam dengan warna kuning mengahasilkan warna

kulit gandum pada F1 semunya hitam

peristiwa epistasis dominan terjadi pada warna gandum. Berikut diagram persilangan epistasis dominan

pada biji gandum

Berdasarkan persilangan di atas, gen yang bersifat menutup disebut epistasis, sedangkan gen yang

bersifat tertutupi disebut hipostasis, sehingga perbandingan fenotip untuk epistasis dominan = kulit

hitam : kulit kuning : kulit putih = 12 : 3 : 1. Sedangkan rasio fenotip untuk epistasis resesif adalah 9 : 3 :

4

5. Gen-gen komplementer

Merupakan interaksi gen yang saling melengkapi. Jika satu gen tidak muncul, maka sifat yang

dimaksud juga tidak muncul atau tidak sempurna

Gen-gen komplementer pertama kali ditemukan oleh W. bateson dan RC Punnet

Pada bunga lathyrus odoratus terdapat dua gen yang saling berinteraksi dalam memunculkan pigmen

bunga

Gen C : membentuk pigmen warna, Gen c : tidak membentuk pigmen warna, Gen P : membentuk enzim

pengaktif, Gen p : tidak membentuk enzim pengaktif

Berdasarkan karakter gen-gen tersebut, maka warna bunga hanya akan muncul jika kedua gen

(penghasil pigmen dan penghasil enzim) bertemu. Jika tidak bertemu maka warna bunga yang terbentuk

adalah putih

Berdasarkan hasil persilangan di samping, rasio fenotip = ungu : putih = 9 : 7

b. Pautan

Pautan adalah beberapa gen yang terletak dalam kromosom yang sama, saling berkait atau berikatan,

saat proses pembentukkan gamet, disebabkan gen-gen tersebut terletak dalam kromosom yang sama

Dikembangkan oleh : Morgan dan Sutton pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang

disilangkan dengan bunga merah pollen bulat (ppll)

Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl) hasil temuan pada F2 ternyata

dihasilkan rasio fenotip : ungu : merah = 3 : 1

c. Pindah silang (Crossing over)

proses pertukaran gen-gen antara kromatid-kromatid yang bukan pasangannya pada sepasang

kromosom homolog.

Tempat persilangan dua kromatid disebut chiasma, dan terjadi pada peristiwa meiosis I

Dikembangkan oleh : Morgan pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang. ..disilangkan

dengan bunga merah pollen bulat (ppll)

Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl)

Hasil temuan pada F2 ternyata dihasilkan rasio fenotip galur induk ( KP) dengan galur rekombinan (KR)

yang tidak sesuai dengan hukum mendell; Ungu lonjong : Ungu Bulat : merah lonjong : merah bulat = 9 :

1 : 1 : 9

Pada umumnya pindah silang dijumpai pada makhluk betina maupun jantan. Namun pada ulat sutra

(Bombyx mori) betina tidak pernah terjadi pindah silang. Sementara itu, Drosophyla yang jantan tidak

mengalami pindah silang.

Contoh soal pindah silang:

penyelesaian:

Nilai pindah silang (NPS) sama dengan nilai RK = 8 %, yaitu jumlah rekombinasi hasil pindah silang.

Perbandingan gamet yang terbentuk akibat adanya pindah silang PH : Ph : pH : ph = 23 : 2 : 2 : 23

d. Determinasi seks

Determinasi seks adalah penentuan jenis kelamin, yang diwariskan secara bebas oleh gamet parentalnya

kepada keturunannya dalam peristiwa meiosis.

Tokoh yang menyelidiki tentang determinasi seks adalah Henking (1891) dan Mc Clung (1902)

Berdasarkan hasil penelitiannya diketahui bahwa setiap organisme memiliki bentuk kromosom seks yang

memiliki pola berbeda yaitu sistem XY, XO dan ZW

a.    Sistem XX – XY

Sistem ini ditemukan pada tumbuhan, hewan dan manusia.

Genosom X berukuran lebih besar dibandingkan genosom Y. XX merupakan betina, XY merupakan jantan

b. Sistem XO – XX

Sistem ini ditemukan pada serangga (belalang) dan orthoptera lainnya.

Genotip XO adalah jantan

Genotip XX adalah betina

c. Sistem ZZ – ZW

Sistem ini ditemukan pada bangsa unggas, ikan dan kupu-kupu.

Genotip ZZ adalah jantan

Genotip ZW adalah betina

d. Sistem Haploid - diploid (Ploidi)

Sistem ini penentuan jenis kelamin tidak ditentukan oleh kromosom seks, melainkan kromosom tubuh (autosom).

Ditemukan pada bangsa kelompok semut dan rayap.

Betina berkembang dari sel telur yang dibuahi sehingga diploid

Jantan berkembang dari sel telur yang tidak dibuahi, sehingga haploid

e. Pautan Seks (Sex linkage)

Pautan seks adalah gen yang terletak pada genosom atau kromosom seks.

Kromosom seks adalah kromosom yang bukan menentukan sifat, tapi menentukan jenis kelamin.

Dalam keadaan normal kromosom seks tidak mengandung gen / sifat gen yang terdapat pada kromosom seks disebut pautan seks

pautan seks ditemukan oleh Morgan dengan menggunakan hewan Drosophyla melanogaster (lalat buah)

M : Alel untuk sifat mata merah

m : alel untuk sifat mata putih

Rasio Genotip F1:

XMXM : XMXm : XMY : XmY

Rasio Fenotip F1:

Betina Mata merah : jantan mata merah : jantan mata putih = 2 : 1 : 1

kesimpulan : gen warna mata merah terpaut pada kromosom X

f. Gen letal

Gen letal adalah gen yang dalam keadaan homozigot, menyebabkan kematian pada individunya.

Gen letal menyebabkan kematian pada individu masih embrio atau setelah lahir. Gen letal yang

menyebabkan kematian saat individu menjelang dewasa disebut gen sub letal.

berdasarkan sifat dan pengaruhnya, gen letal dapat dibedakan atas gen letal dominan dan gen letal resesif

Gen letal Dominan

Gen letal dominan menyebabkan kematian pada keadaan homozigot dominan. Pada keadaan

heterozigot, umumnya penderita hanya mengalami kelainan

Contoh gen letal dominan adalah pada ayam redep. Ayam redep adalah ayam yang memiliki kaki dan

sayap pendek.

Dalam keadaan homozigot dominan, ayam mati. Jika heterozigot, ayam hidup tetapi memiliki kelainan

pada kaki dan sayap pendek. Sedangkan homozigot resesif ayam normal

Rasio fenotip Letal : redep : normal = 1 : 2 : 1

Rasio perbandingan tersebut menyimpang dari rasio perkawinan monohibrid

Gen letal resesif

Gen letal resesif menyebabkan kematian jika berada dalam keadaan homozigot resesif. Pada keadaan

heterozigot individu normal tetapi pembawa (carier) gen letal

g. Pola-pola Pewarisan sifat pada manusia

Cacat dan penyakit menurun yang terpaut kromosom seks

a. Hemofilia

Hemofilia adalah penyakit keturunan yang mengakibatkan darah seseorang sukar membeku,

penderita hemofilia jika terluka darahnya akan membeku sekitar 50 mnt – 2 jam, hal ini akan

mengakibatkan penderita mengalami kehilangan banyak darah dan dapat menimbulkan kematian.

Penyakit ini dikendalikan oleh gen resesif (h) yang terpaut kromosom X.

b. Buta warna

Buta warna adalah penyakit keturunan yang menyebabkan seseorang tidak bisa membedakan

warna merah dengan biru, atau kuning dengan hijau. Disebabkan oleh gen resesif cb (color blind), gen

buta warna terpaut pada kromosom X, laki-laki tidak ada yang carier atau pembawa

c. Anodontia

Adalah kelainan yang dibawa oleh kromosom X dan muncul dalam keadaan resesif, kelainan ini

menyebabkan penderita tidak memiliki gigi (ompong)

d. Hypertrichosis

Hypertrichosis merupakan sifat keturunan berupa tumbuhnya rambut di bagian tertentu dari

daun telinga, wajah dan anggota tubuh lainnya, penyebab adalah gen-gen resesif (h) yang terpaut pada

kromosom Y. penyakit ini hanya dimiliki oleh laki-laki

Cacat dan penyakit menurun yang terpaut kromosom autosom

a. Albino

Merupakan kelainan yang disebabkan tubuh seseorang tidak mampu memproduksi pigmen

melanin, sehingga rambut dan badanya putih. Cacat albino memiliki penglihatan yang peka terhadap

cahaya, disebabkan irisnya tidak memiliki pigmen. Disebabkan oleh gen resesif a, orang normal memiliki

genotip Aa atau AA, sedangkan orang albino genotipnya a

b. Polidaktili

Merupakan kelainan berupa kelebihan jumlah jari tangan dan kaki, cacat menurun ini diwariskan

gen autosom dominan P, sedangkan gen p untuk normal, orang normal memiliki genotip pp sedangkan

orang polidaktili genotipnya PP atau P.

c. Fenilketouria

Merupakan kelainan pada manusia dimana tidak mampu melakukan metabolisme fenilalanin,

sehingga kadar fenilalanin tertimbun di darah dan di buang melalui ginjal.bFenilalanin merupakan asam

amino esensial yang didatangkan dari luar tubuh. Orang penderita fenilketouria mengalami

keterbelakangan mental dan IQ rendah.

d. Brachidaktili

Merupakan kelainan pada ruas-ruas jari yang memendek pada manusia, kelainan ini disebabkan oleh

gen dominan B yang bersifat letal jika dalam keadaan homozigot dominan (BB). Dalam keadaan Bb,

individu menderita kelainan brachidaktili, sedangkan genotip bb individu dalam keadaan normal

e. Thalasemia

Merupakan kelainan genetik (penyakit genetik) yang disebabkan rendahnya kemampuan

pembentukkan hemoglobin, terjadi karena gangguan salah satu rantai globin. Thalasemia menyebabkan

kemampuan eritrosit dalam mengangkut oksigen rendah (anemia). Thalasemia dibedakan menjadi

thalasemia mayor dan thalasemia minor. Thalasemia mayor ThTh biasanya menyebabkan kematian,

sedangkan thalasemia minor tidak terlalu parah

f. Dentinogenesis Imperfecta

Merupakan kelainan pada gigi manusia yang menyebabkan tulang gigi (dentin) berwarna seperti

air susu. Kelainan ini disebabkan oleh gen dominan Dt, sedangkan keadaan normal diatur oleh gen dt.

g. kebotakan

Gen-gen yang menyebabkan kebotakan pada manusia. Kelainan ini disebabkan oleh gen

dominan B dan gen b yang menyebabkan rambut normal. Genotip BB orang yang botak, Bb ekspresinya

berbeda pada laki-laki dan perempuan. Pada laki-laki ekspresinya botak, sedangkan pada perempuan

tidak karena hormon estrogen yang dimiliki perempuan menutup sifat kebotakan tersebut

h. Anonychia

Anonychia adalah kelainan pada sebagian jari, sehingga tidak terdapat kuku. Disebabkan oleh

gen dominan Ac, sedangkan alelnya ac tidak menimbulkan kelainan (nornal)

i. Golongan darah

Golongan darah merupakan merupakan salah satu karakter yang diwariskan pada manusia.

Terdapat 3 jenis sistem penggolongan darah pada manusia yaitu sistem ABO, sistem MN dan sistem ABO

j. Sicle cell anemia

Penyakit menurun yang disebabkan bentuk eritrosit seperti bulan sabit, sehingga afinitasnya

terhadap oksigen sangat rendah, kelainan ini disebabkan oleh gen dominan S, dan alelnya gen s untuk

sifat normal, dalam keadaan homozigot dominan SS bersifat lethal.

http://publichealthfkik.blogspot.com/2012/04/pewarisan-sifat.html

16 April 2012

http://www.plengdut.com/2012/09/dna.html

TRANSPLANTASI GEN-TEKNIK PLASMID

1. DNA ekstrakromosomal yang dapat bereplikasi secara autonom dan bisa ditemukan pada sel hidup

2.

Bioteknologi dalam rekayasa genetik

Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.

Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen

Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.

Pemisahan DNA oleh enzim restriksi

Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)

Langkah-langkah dalam rekayasa genetika untuk memproduksi insulin dalam Teknik Plasmid adalah sebagai berikut :

1. Masing-masing gen polipeptida alfa dan beta disintesis secara kimiawi.2. Gen tersebut disisipkan pada plasmid E. coli yang direkayasa supaya memiliki operon laktosa,

yaitu promoter, operator, dan gen struktural 2 yang mengkode ß-galaktosidase. Di samping itu,

plasmid ini juga mengandung gen yang mengkode resistensi terhadap amfisilin yang berguna sebagai marker untuk menyeleksi sel yang mengandung plasmid.

3. Masing-masing gena alfa dan beta disisipkan ke dalam plasmid yang terpisah, yaitu pada bagian kanan gen z.

4. Plasmid tersebut lalu dimasukkan ke dalam sel E. coli untuk diekspresikan.5. Ekspresi operon laktosa akan menyebabkan terbentuknya protein galaktosidase dan protein

insulin yang saling berikatan hingga membentuk protein gabungan.6. Selanjutnya protein gabungan ini dimurnikan lalu dipotong sehingga protein insulin terpisah

dengan protein ß-galaktosidase.7. Dengan cara ini akan diperoleh polipeptida alfa maupun polipeptida beta insulin.8. Akhirnya polipeptida alfa diikatkan dengan polipeptida beta secara oksidasi. sehingga diperoleh

insulin yang utuh dan siap untuk digunakan.

DETAIL

Dalam pembahasan tentang teknik-teknik bioenginering istilah-istilah macam plasmid dan episom tentu kita harus tahu secara mendasar

Sesungguhnya apa dan bagaimana sih plasmid itu ?

Dalam coretan catatan ini, secara ringkas akan diperjelas tentang hal teknologi bioteknologi yanng melibatkan Plasmid:

Plasmid merupakan molekul DNA tambahan atau elemen DNA ekstra kromosomal. Plasmid berada di sitoplasma bakteri berupa DNA sirkuler ekstra kromosomal

Episom merupakan unsur-unsur genetik bebas yang telah dapat berkembang dalam sel bakteri baik dalam keadaan autonom (menggandakan diri dan dipindahkan tanpa bergantung kepada kromosom bakteri) maupun pada keadaan terintegrasi (melekat pada kromosom bakteri

Episom ini berperan serta bersamanya dalam rekombinasi genetika dan dipindahkan bersama kromosom bakteri tersebut.

Baik Plasmid maupun episom memiliki fungsi yang penting dalam penelitian genetika maupun dalam perekayasaan gen.

Plasmid memiliki struktur yang sama dengan DNA kromosom yang terdiri atas gen-gen yang mengkodekan sifat tertentu seperti resistensi terhadap antibiotik dan sebagainya.

Plasmid memiliki bentuk sirkular untai ganda (umumnya), sirkular untai tunggal seperti pada bakteri gram positif dan berbentuk linier seperti pada genus Borellia dan Streptomyces.OK

Plasmid melakukan replikasi sendiri dan memiliki dua tipe yaitu plasmid berukuran kecil (kurang dari 10 kb) dan terdapat dalam kopian berganda di dalam sel dan plasmid F yang berukuran lebih besar (lebih besar dari 30 kb; plasmid F sendiri berukuran 100 kb).

Plasmid ini hanya memiliki satu atau dua kopian per sel. Plasmid F ini juga dikenal dengan plasmid konjugativ karena dapat ditransfer dari satu sel ke sel yang lain atau dapat menggabungkan dirinya ke dalam kromosom.

Pengertian Plasmid dan Episom Pengertian Plasmid secara gamblang, Dale & Park (2004) menyebutkan bahwa plasmid

merupakan molekul DNA tambahan atau elemen DNA ekstrakromosomal. Dalam Garner (1991) diterangkan bahwa plasmid merupakan replicon (sebuah unit dari materi

genetik yang mampu melakukan replikasi secara mandiri) yang diwariskan secara stabil (dipertahankan tanpa seleksi tertentu) dan berada di luar kromosom (extra-chromosomal).

Plasmid hanya dimiliki oleh organisme prokariot dan tidak dimiliki oleh organisme eukariot. Namun karena plasmid merupakan DNA ekstrakromosomal, maka kromosom otonom seperti

pada mitokondria dan kloroplas pada sel eukariot sebagian menganggap itu merupakan plasmid karena kromosom sebenarnya terdapat pada inti.

Plasmid bakteri secara umum berada di dalam sel sebagai molekul DNA sirkular dengan penyesuaian yang sangat rapi, berkaitan dengan bentuk supercoil dari DNA.

Pada beberapa kasus, plasmid merupakan molekul yang sangat kecil dengan panjang hanya beberapa kilobasa, tetapi pada beberapa organisme, khususnya genus Pseudomonas plasmid berukuran lebih dari beberapa ratus kilobasa.

Pengertian Episom

Selain plasmid, yang akan dibahas pada makalah ini adalah episom. Episom merupakan unsur-unsur genetik bebas yang telah dapat berkembang dalam sel bakteri

baik dalam keadaan autonom (menggandakan diri dan dipindahkan tanpa bergantung kepada kromosom bakteri) maupun pada keadaan terintegrasi (melekat pada kromosom bakteri, berperan serta bersamanya dalam rekombinasi genetika dan dipindahkan bersama kromosom bakteri tersebut) (Hakim, 2010).

Pengertian di atas diperkuat oleh Garner (1991) yang menyebutkan bahwa episom merupakan elemen genetik yang memiliki dua alternatif cara replikasi

Cara replikasi itu meliputi

1. sebagai bagian yang terintegrasi dalam kromosom utama2. sebagai elemen genetik autonom yang independen (berdiri sendiri) dari kromosom utama.

Dalam kamus britanica terdapat informasi tambahan bahwa dalam konjugasi bakteri, sel bakteri yang memiliki episom bertindak seolah-olah sebagai ‘pejantan’nya, sebab di dalam proses tersebut terjadi transfer episom atau episom beserta gen yang ditempelinya ke sel yang lain.

Perbedaan Antara Plasmid dan Episom

Antara plasmid dan episom tidaklah sama, terdapat sebuah perbedaan mendasar diantara keduanya.

Dalam Wiki.Answer (sebuah forum diskusi ilmiah di internet) menyimpulkan bahwa perbedaan antara plasmid dan episom sebagai berikut;

Plasmid merupakan molekul DNA ekstra kromosom, plasmid tidak dapat bergabung dengan DNA kromosom, dan plasmid berisi informasi genetik yang diperlukan untuk replikasi plasmid itu sendiri.

Sedangkan episom adalah setiap jenis DNA ekstra-kromosom yang dapat berhubungan dengan DNA kromosom.

Episom biasanya lebih besar dari DNA ekstra-kromosom lainnya. Contoh episom adalah virus, karena mereka mengintegrasikan materi genetik mereka ke dalam

DNA kromosom inang dan bereplikasi bersama dengan replikasi DNA kromosom inangnya.

Fungsi Plasmid dan Episom

Sebagai komponen genetik extrakromosomal, plasmid memiliki beberapa peranan yang cukup penting, baik bagi bakteri yang memiliki plasmid itu sendiri maupun bagi penelitian di bidang genetika. D

ale dan Park (2004) menyebutkan bahwa plasmid menyediakan sebuah dimensi ekstra yang penting terhadap fleksibilitas respon organisme terhadap perubahan lingkungan, baik perubahan itu bersifat antagonis atau berlawanan (misalnya kehadiran antibiotik) maupun yang berpotensi menguntungkan atau baik, misalnya ketersediaan substrat baru.

Beberapa kegunaan plasmid yang lain bagi bakteri seperti: produksi protein yang berfungsi sebagai zat antimikrobial untuk melawan organisme bakteri yang saling berdekatan misalnya Colicin yang diproduksi oleh E. Coli strain tertentu untuk membunuh bakteri E. Coli yang lain; plasmid membawa sifat virulensi bagi bakteri; bakteri-bakteri tertentu seperti Agrobacterium tumefaciens membawa plasmid yang disebut TI (Tumor Inducing) yang bersifat patogen yang menyebabkan tumor pada tumbuhan dan Rhizobium yang membentuk nodul pada akar kacang-kacangan yang berguna untuk fiksasi nitrogen dikontrol oleh gen-gen yang dibawa oleh plasmid. Selain itu juga, plasmid membawa gen-gen yang digunakan oleh beberapa bakteri dalam aktivitas metabolisme seperti fermentasi laktose dan proses biodegradasi dan bioremidiasi.

kondisi lingkungan Secara umum, plasmid memiliki peran penting di dalam menberikan kemampuan adaptif yang kuat bagi bakteri. Sesuai dengan sifat plasmid yang dapat keluar atau masuk ke dalam sel bakteri, hal ini memungkinkan bakteri dapat memiliki sifat-sifat genetik dan juga sifat-sifat metabolis yang menguntungkan pada yang baru.

Dari segi penelitian genetika, plasmid telah lama dikenal sebagai vektor dalam teknik rekayasa genetika. Contoh yang cukup popular adalah bakteri penghasil insulin, bakteri ini dihasilkan

dengan menanamkan plasmid yang telah di modifikasi dengan disisipi gen pengkode insulin, dengan memiliki plasmid tersbut, bakteri itu mampu memproduksi insulin. Selain itu masih banyak contoh-contoh lain terkait manfaat plasmid di bidang penelitian genetika.

Sedikit berbeda dengan pada plasmid, umumnya episom justru merugikan sel inang, terutama jika episome tersebut merupakan virus. Sebagaimana kita ketahui pada daur replikasi virus, saat materi genetik virus tersebut masuk ke dalam sel inang dan segera menyisip pada kromosom inti kemudian mengambil kendali sel inang sehingga akhirnya membentuk virion-viron baru. Tentu saja proses ini merugikan bagi sel inang, apalagi jika daur tersebut berakhir dengan lisisnya sel inang.

Namun beberapa episom virus ternyata diketahui dapat berada dalam kondisi dorman (viral episomal latency), sebagaimana yang disebutkan di dalam wikipedia (2011) bahwa viral episomal latency merupakan kondisi dimana materi genetik virus yang telah masuk ke dalam sel inang, hanya melayang-layang (floating) di dalam sitoplasma sel inang. Dalam kondisi ini episom virus tersebut tidak memberikan bahaya yang serius bagi sel inang.

Dalam bidang rekayasa genetika, episome memberikan manfaat yang cukup besar. Seperti halnya plasmid episom seringkali digunakan untuk menyuntikkan gen-gen tertentu ke dalam kromosom sel target sehingga, dengan demikian sel target akan memiliki sifat-safat yang dibawa gen tadi. Dalam hal ini, penggunaan episom memberikan hasil yang sedikit berbeda dengan plasmid, dimana gen yang disuntikkan akan bergbung bersama pada DNA utama pada sel target.

Struktur Serta Replikasi Plasmid dan Episom

Plasmid memiliki bentuk sirkular dan melakukan replikasi sendiri. Plasmid berada di dalam sel dan replikasinya seperti replikasi DNA seluler. Plasmid merupakan DNA yang membawa sejumlah gen. sedikit berbeda dengan plasmid,

Episom merupakan materi genetik ektra kromosomal yang dapat menyisip pada kromosom utama sel induk.

Secara struktur episom bergabung dan menyatu dengan kromosom sel induk. Ilustrasi struktur plasmid dan episom dapat dilihat pada gambar berikut;

Plasmid pada E.Coli terdiri atas dua tipe yaitu tipe pertama disebut ColE1 ColE1 berukuran relatif kecil (kurang dari 10 kb) dan terdapat dalam kopian berganda di dalam

sel Kelompok plasmid kedua digolongkan ke dalam plasmid F yang berukuran lebih besar (lebih

besar dari 30 kb; plasmid F sendiri berukuran 100 kb). Plasmid ini hanya memiliki satu atau dua kopian per sel Plasmid ini juga dikenal dengan plasmid konjugatif.

Replikasi plasmid tipe pertama tidak berhubungan dengan proses replikasi kromosomal dan pembelahan sel (oleh sebab itu memiliki jumlah kopian yang banyak), meskipun ada beberapa pengontrol dalam replikasi plasmid.

Sedangkan plasmid tipe kedua, replikasinya dikontrol dengan cara yang sama seperti pada kromosom.

Karenanya, ketika kromosom diinisiasi untuk bereplikasi, maka replikasi plasmid ini pun akan terjadi. Oleh karena itu plasmid tipe ini tidak bisa diamplifikasi (perbanyakan).

Struktur plasmid ColE1. imm: gen untuk memproduksi colicin E1 dan imunitasnya; mob: gen yang mengkode nuklease untuk mobilisasi; rom: gen yang mengkode protein yang dibutuhkan untuk efektivitas jumlah kopian; oriT: origin of conjugal tansfer; oriV: origin of replication. (Gutman, 2004)

Gambar Plasmid tipe 1, plasmid dengan jumlah kopian berganda dengan pembagian acak.

Gambar Plasmid tipe 2, plasmid dengan jumlah kopian sedikit dengan pembagian terarah.

Model replikasi plasmid sama dengan kromosom (Gambar 2.3). Banyak plasmid direplikasi sebagai molekul sirkular untai ganda. Replikasi dimulai dari titik yang disebut oriV (vegetative origin, yang membedakannya dengan

titik transfer konjugative yaitu oriT) dan prosesnya berasal dari titik ini dalam satu maupun dua arah secara simultan sampai seluruh lingkaran dikopi.

Gambar Model replikasi plasmid untai ganda. Replikasi dimulai dari titik awal replikasi yaitu oriVI dan diakhiri pada titik akhir replikasi yaitu oriT.

Replikasi pada plasmid untai tunggal terjadi pada beberapa bakteri seperti bakteri gram positif yang memiliki plasmid untai tunggal.

Model replikasi plasmid untai tunggal dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar Model replikasi plasmid untai tunggal.

Berawal dari untai tunggal yang disebut untai (+) disitensis untai komplementer yaitu untai (-) membentuk untai ganda (formasinya disebut RF).

Dari bentuk RF kemudian disintesis kopian plasmid untai tunggal. Siklus berlanjut dan membentuk untai tunggal berikutnya.

Plasmid juga memiliki bentuk liner seperti yang dicirikan pada beberapa genus bakteri yaitu Borrelia dan Streptomyces.

Gambar berikut menjelaskan bagaimana replikasi plasmid linier pada Borrelia.

Gambar Model replikasi plasmid linier pada Borrelia.

Replikasi berawal dari bagian oriC (origin of replication central) membentuk struktur dimerik sirkular.

Struktur dimerik sirkular dipotong, sehingga menghasilkan satu plasmid linier yang baru.

Gambar Integrasi dan pemotongan plasmid F. Integrasi terjadi melalui rekombinasi dengan bagian kromosom (a-c).

Pemotongan akurat terjadi pada bagian yang sama, tetapi rekombinasi dengan bagian kromosom yang berbeda menghasilkan penggabungan DNA kromosom (pada kasus ini gen lac) ke dalam plasmid (d-e) membentuk sebuah plasmid F’ dan menyebabkan delesi kromosom.

Diposkan oleh BIOLOGI ITU MUDAH di 15.03 Label: TRANSPLANTASI GEN-TEKNIK PLASMID

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

`

http://biologigonz.blogspot.com/2010/02/transplantasi-gen-teknik-plasmid.html

Pembuatan Insulin dengan Teknik DNA Rekombinan

BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Secara etimologi insulin berasal dari bahasa latin “insulan” yang berarti pulau. Secara umum insulin

adalah suatu hormon yang diproduksi oleh sel beta pulau Langerhans Kelenjar Pankreas. Insulin adalah

hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen yang berfungsi mengatur kadar gula darah bersama

hormon glucagon. Sebelum ditemukan tehnik sintesis insulin. Hormon ini hanya bisa diperoleh dari

insulin pancreas babi atau sapi dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh. Insulin dari pancreas hewan

secara umum memang memuaskan tetapi untuk penggunaan pada manusia dapat menimbulkan dua

masalah. Pertama, adanya perbedaan kecil dalam asam amino penyusunya yang dapat menimbulkan

efek samping berupa alergi pada beberapa penderita. Kedua, prosedur pemurnian sulit dan cemaran

berbahaya asal hewan dapat di hilangkan secara sempurna.

Perbedaan susunan asam amino pada insulin manusia, babi (pork), dan sapi (beef)

Spesies A8 A10 B28 B29 B30

Manusia Thr Ile Pro Lys Thr

Babi Thr Ile Pro Lys Ala

Sapi Ala Val Pro Lys Ala

Insulin manusia dan insulin babi hanya beda 1 asam amino yaitu pada B30, sedangkan insulin manusia

dan insulin sapi beda 3 asam amino yaitu pada A8, A10, dan B30 sehingga pemakaian insulin babi kurang

imunogenik dibandingkan insulin sapi. Tapi masalahnya, 1 babi yang diekstraksi insulinnya hanya cukup

untuk 1 orang selama 3 hari padahal saat ini ada ± 60 juta orang di dunia yang menderita diabetes

tergantung insulin dan diduga meningkat 5-6 % per tahunnya. Maka dari itu sekarang banyak

dikembangkan teknologi rekombinan untuk mendapatkan insulin.

Pada tahun 1981 telah terjadi perbaikan secara berarti cara produksi insulin melalui rekayasa genetika.

Insulin yang diperoleh dengan cara ini mempunyai struktur mirip dengan insulin manusia. Melalui

teknologi DNA rekombinan, insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak pathogen. Karena

kedua hal tersebut diatas insulin hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relative

sangat rendah dibandingkan insulin yang diperoleh dari ekstrak pancreas hewan, tidak menimbulkan

efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya. Pembuatan insulin dari bahan berupa

makhluk hidup menunjukan tanda-tanda kekuasaan Allah swt sesuai firman Allah swt dalam surat An-

Nahl ayat 5 yang artinya.

و�األ�ن�ع�ام� ا ه� ل�ق� خ� ل�ك�م� ا يه� ف� ء� د�ف� ع� ن�اف� و�م� ا ن�ه� و�م� ت�أ�ك�ل�ون�

“Dan Dia telah menciptakan binatang ternak untuk kamu, padanya ada (Bulu yang menghangatkan dan

berbagai bagai manfaat dan sebahagianya kamu makan”.

Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutan Insulin Endogen namun

ketika kelenjar pancreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah

tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh yang berupa obat buatan manusia atau dikenal

juga sebagai sebutan Insulin Eksogen. Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes

mellitus tergantung insulin (diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun

oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21

asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

Produk hormon insulin manusia dapat dihasilkan dari teknik rekayasa genetika dengan teknologi

Plasmid. Insulin adalah hormon yang berfungsi menurunkan kadar gula dalam darah. Hormon ini sangat

diperlukan oleh penderita diabetes mellitus karena kelenjar pankreas penderita tidak mampu

menghsilkan hormone tersebut. Hormon insulin berfungsi untuk mengubah glukosa dalam darah

menjadi glikogen.

1.2 Batasan Masalah

Masalah yang dibahas dalam makalah ini adalah :

Pembuatan Insulin dengan rekayasa genetika dalam hal ini adalah DNA rekombinan (Biologi sel)

Peran Insulin dalam bidang kefarmasian yaitu untuk pengobatan Diabetes Melitus

1.3 Rumusan Masalah

Apa itu insulin?

Bagaimana proses pembuatan insulin dengan rekayasa genetika?

Apa fungsi insulin?

1.4 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :

Mengetahui peran biologi sel dalam bidang kefarmasian dalam makalah ini yaitu pembuatan insulin

Mengetahui bagaimana proses pembuatan insulin secara rekayasa genetika tidak lagi dengan pankreas

hewan

Mengetahui pemberian insulin kepada penderita Diabetes Melitus

Mengetahui cara kerja insulin terhadap manusia

Meningkatkkan iman kita kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena ditemukannya insulin diluar pankreas

hewan

1.5 Metode Pengumpulan Data

Data penulisan makalah ini diperoleh dari studi kepustakaan . Metode studi kepustakaan yaitu suatu

metode dengan membaca telaah pustaka yanag berkaitan dengan hormone insulin, mikrobiologi dan

rekayasa genetika. Selain itu penulis juga memperoleh data dari internet.

BAB II

TEORI DASAR

Insulin adalah suatu hormon yang diproduksi oleh sel beta pulau langerhans kelenjar pankreas. insulin

menstimulasi pemasukan asam amino kedalam sel dan kemudian meningkatkan sintesa protein. Insulin

meningkatkan penyimpanan lemak dan mencegah penggunaan lemak sebagai bahan energi. Insulin

menstimulasi pemasukan glukosa ke dalam sel untuk digunakan sebagai sumber energi dan membantu

penyimpanan glikogen di dalam sel otot dan hati. Insulin endogen adalah insulin yang dihasilkan dari

pankreas, sedangkan insulin eksogen adalah insulin yang disuntikan dan merupakan suatu produk

farmasi.

Insulin adalah suatu hormon yang diproduksi oleh sel beta dari pulau-pulau langerhans kelenjar

pankreas. Insulin dibentuk dari proinsulin kemudian di stimulasi, terutama oleh peningkatan kadar

glukosa darah akan terbelah untuk menghasilkan insulin dan peptide penghubung ( C-peptide) yang

masuk kedalam aliran darah dalam jumlah ekuimolar. Sejumlah proinsulin juga akan masuk kedalam

aliran darah. Kadar C-peptide dapat digunakan untuk memantau insulin produksi insulin endogen dan

dapat digunakan untuk menyingkirkan penggunaan insulin secara faktisia sebagai penyebab

hipoglikemia yang tidak dapat dijelaskan. Karena insulin dan C-peptide mempunyai jangka waktu yang

berbeda, maka kadar C-peptide tidak seluruhnya mencerminkan secara akurat kadar insulin endogen.

Insulin adalah suatu polipeptida yang mengandung dua rantai asam amino yang dihubungkan oleh

jembatan disulfida. Insulin dibentuk di retikulum endosplasma sel β. Insulin kemudian dipindahkan ke

aparatus golgi dalam granula-granula berlapis membran. Granula-granula ini bergerak ke dinding sel

melalui suatu proses yang melibatkan mikrotubulus dan membran granula, mengeluarkan insulin ke

eksterior melalui eksositosis. Insulin kemudian melintasi lamina basalis sel β serta kapiler dan endotel

kapiler yang berpori mencapai aliran darah. Waktu paruh insulin dalam sirkulasi pada manusia adalah

sekitar lima menit. Insulin berikatan dengan reseptor insulin lalu mengalami internalisasi.

Indikasi terapi dengan insulin :

Semua penyandang DM tipe I memerlukan insulin eksogen karena produksi insulin oleh sel beta

tidak ada atau hampir tidak ada.

Penyandang DM tipe II tertentu mungkin membutuhkan insulin bila terapi jenis lain tidak dapat

mengendalikan kadar glukosa darah.

Keadaan stress berat, seperti pada infeksi berat, tindakan pembedahan, infark miokard akut

atau stroke.

DM gestasional dan penyandang DM yang hamil membutuhkan insulin bila diet saja tidak dapat

mengendalikan kadar glukosa darah.

Ketoasidosis diabetik.

Hiperglikemik hiperosmolar non ketotik.

Penyandang DM yang mendapat nutrisi parenteral atau yang memerlukan suplemen tinggi

kalori, untuk memenuhi kebutuhan energi yang meningkat, secara bertahap akan memerlukan

insulin eksogen untuk mempertahankan kadar glukosa darah mendekati normal selama periode

resistensi insulin atau ketika terjadi peningkatan kebutuhan insulin.

Gangguan fungsi ginjal atau hati yang berat.

Kontra indikasi atau alergi terhadap obat hipoglikemi oral.

Berdasarkan lama kerjanya, insulin dibagi menjadi 4 macam, yaitu:

1. Insulin kerja singkat

Yang termasuk disini adalah insulin regular ( Crystal Zinc Insulin / CZI ). Saat ini dikenal 2 macam insulin

CZI, yaitu dalam bentuk asam dan netral. Preparat yang ada antara lain : Actrapid, Velosulin, Semilente.

Insulin jenis ini diberikan 30 menit sebelum makan, mencapai puncak setelah 1-3 macam dan efeknya

dapat bertahan sampai 8 jam.

2. Insulin Kerja Menengah

Yang dipakai saat ini adalah Netral Protamine Hegedorn ( NPH ), MonotardÒ, InsulatardÒ. Jenis ini awal

kerjanya adalah 1.5 – 2.5 jam. Puncaknya tercapai dalam 4 – 15 jam dan efeknya dapat bertahan sampai

dengan 24 jam.

3. Insulin kerja panjang

Merupakan campuran dari insulin dan protamine, di absorsi dengan lambat dari tempat penyuntikan

sehingga efek yang dirasakan cukup lama, yaitu sekitar 24 – 36 jam. Preparat: Protamine Zinc Insulin

( PZI ), Ultratard.

4. Insulin infasik ( campuran )

Merupakan kombinasi insulin jenis singkat dan menengah. Preparatnya: Mixtard 30 / 40.

Fungsi insulin

Insulin mempunyai beberapa pengaruh dalam jaringan tubuh. Insulin menstimulasi pemasukan asam

amino kedalam sel kemudian meningkatkan sintesa protein. Insulin meningkatkan penyimpanan lemak

dan mencegah penggunaan lemak sebagai bahan energi. Insulin menstimulasi pemasukan glukosa

kedalam sel untuk digunakan sebagai sumber energi dan membantu penyimpana glikogen didalam sel

otot dan hati. Insulin endogin adalah insulin yang dihasilkan oleh pankreas, sedang insulin eksogin

adalah insulin yang disuntikkan dan merupakan suatu produk farmasi.

Insulin adalah hormon yang mengendalikan gula darah. Tubuh menyerap mayoritas karbohidrat sebagai

glukosa ( gula darah ). Dengan meningkatnya gula darah setelah makan, pankreas melepaskan insulin

yang membantu membawa gula darah ke dalam sel untuk digunakan sebagai bahan bakar dalam proses

metabolism atau disimpan sebagai lemak apabila kelebihan. Orang-orang yang punya kelebihan berat

badan atau mereka yang tidak berolahraga sering kali menderita resistensi insulin. Insulin menjaga

keseimbangan glukosa dalam darah dan bertindak meningkatkan pengambilan oleh sel badan.

Kegagalan badan untuk menghasilkan insulin, atau jumlah insulin yang tidak mencukupi akan

menyebabkan glukosa tidak dapat masuk ke dalam sel untuk proses metabolisme. Sehingga glukosa

dalam darah meningkat dan menyebabkan diabetes mellitus. Pada kodisi normal, pankreas mempunyai

kemampuan untuk menyesuaikan jumlah insulin yang dihasilkan dengan intake karbohidrat, tetapi pada

penderita diabetes mellitus fungsi pengaturan ini hilang sama sekali. Pengaturan fisiologi kadar glukosa

dalam darah sebagian besar tergantung dari : ekstrasi glukosa, sintesis glikogen dan glikogenesis dari

metabolisme di dalam hati. konsentrasi gula darah yang konstan perlu di pertahankan karena glukosa

merupakan satu-satunya zat gizi yang dapat digunakan oleh otak, retina, dan epitel germaninativum

dalam jumlah cukup yang menyuplai energi sesuai dengan yang dibutuhkannya. Oleh karena itu, perlu

mempertahankan konsentrasi glukosa darah pada kadar yang seimbang. Setelah masuk ke dalam tubuh,

zat gula akan diedarkan ke seluruh sel tubuh melalui aliran darah. Kelebihan zat gula karena kurangnya

aktivitas akan disimpan oleh tubuh. Bagi mereka yang kurang melakukan aktivitas, kelebihan zat gula

akan disimpan dalam bentuk lemak.

Pengertian Teknologi DNA Rekombinan

Secara klasik analisis molekuler protein dan materi lainnya dari kebanyakan organisme ternyata sangat

tidak mudah untuk dilakukan karena adanya kesulitan untuk memurnikannya dalam jumlah besar.

Namun, sejak tahun 1970-an berkembang suatu teknologi yang dapat diterapkan sebagai pendekatan

dalam mengatasi masalah tersebut melalui isolasi dan manipulasi terhadap gen yang bertanggung jawab

atas ekspresi protein tertentu atau pembentukan suatu produk.

Teknologi yang dikenal sebagai teknologi DNA rekombinan, atau dengan istilah yang lebih populer

rekayasa genetika, ini melibatkan upaya perbanyakan gen tertentu di dalam suatu sel yang bukan sel

alaminya sehingga sering pula dikatakan sebagai kloning gen. Banyak definisi telah diberikan untuk

mendeskripsikan pengertian teknologi DNA rekombinan. Salah satu di antaranya, yang mungkin paling

representatif, menyebutkan bahwa teknologi DNA rekombinan adalah pembentukan kombinasi materi

genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga

memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain

yang berperan sebagai sel inang.

Teknologi DNA rekombinan mempunyai dua segi manfaat. Pertama, dengan mengisolasi dan

mempelajari masing-masing gen akan diperoleh pengetahuan tentang fungsi dan mekanisme

kontrolnya. Kedua, teknologi ini memungkinkan diperolehnya produk gen tertentu dalam waktu lebih

cepat dan jumlah lebih besar daripada produksi secara konvensional.

Pada dasarnya upaya untuk mendapatkan suatu produk yang diinginkan melalui teknologi DNA

rekombinan melibatkan beberapa tahapan tertentu. Tahapan-tahapan tersebut adalah isolasi DNA

genomik/kromosom yang akan diklon, pemotongan molekul DNA menjadi sejumlah fragmen dengan

berbagai ukuran, isolasi DNA vektor, penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor untuk menghasilkan

molekul DNA rekombinan, transformasi sel inang menggunakan molekul DNA rekombinan, reisolasi

molekul DNA rekombinan dari sel inang, dan analisis DNA rekombinan.

Isolasi DNA

Isolasi DNA diawali dengan perusakan dan atau pembuangan dinding sel, yang dapat dilakukan baik

dengan cara mekanis seperti sonikasi, tekanan tinggi, beku-leleh maupun dengan cara enzimatis seperti

pemberian lisozim. Langkah berikutnya adalah lisis sel. Bahan-bahan sel yang relatif lunak dapat dengan

mudah diresuspensi di dalam medium bufer nonosmotik, sedangkan bahan-bahan yang lebih kasar perlu

diperlakukan dengan deterjen yang kuat seperti triton X-100 atau dengan sodium dodesil sulfat (SDS).

Pada eukariot langkah ini harus disertai dengan perusakan membran nukleus. Setelah sel mengalami

lisis, remukan-remukan sel harus dibuang. Biasanya pembuangan remukan sel dilakukan dengan

sentrifugasi. Protein yang tersisa dipresipitasi menggunakan fenol atau pelarut organik seperti kloroform

untuk kemudian disentrifugasi dan dihancurkan secara enzimatis dengan proteinase. DNA yang telah

dibersihkan dari protein dan remukan sel masih tercampur dengan RNA sehingga perlu ditambahkan

RNAse untuk membersihkan DNA dari RNA. Molekul DNA yang telah diisolasi tersebut kemudian

dimurnikan dengan penambahan amonium asetat dan alkohol atau dengan sentrifugasi kerapatan

menggunakan CsCl. Teknik isolasi DNA tersebut dapat diaplikasikan, baik untuk DNA genomik maupun

DNA vektor, khususnya plasmid. Untuk memilih di antara kedua macam molekul DNA ini yang akan

diisolasi dapat digunakan dua pendekatan. Pertama, plasmid pada umumnya berada dalam struktur

tersier yang sangat kuat atau dikatakan mempunyai bentuk covalently closed circular (CCC), sedangkan

DNA kromosom jauh lebih longgar ikatan kedua untainya dan mempunyai nisbah aksial yang sangat

tinggi. Perbedaan tersebut menyebabkan DNA plasmid jauh lebih tahan terhadap denaturasi apabila

dibandingkan dengan DNA kromosom. Oleh karena itu, aplikasi kondisi denaturasi akan dapat

memisahkan DNA plasmid dengan DNA kromosom.

Pendekatan kedua didasarkan atas perbedaan daya serap etidium bromid, zat pewarna DNA yang

menyisip atau melakukan interkalasi di sela-sela basa molekul DNA. DNA plasmid akan menyerap

etidium bromid jauh lebih sedikit daripada jumlah yang diserap oleh DNA kromosom per satuan

panjangnya. Dengan demikian, perlakuan menggunakan etidium bromid akan menjadikan kerapatan

DNA kromosom lebih tinggi daripada kerapatan DNA plasmid sehingga keduanya dapat dipisahkan

melalui sentrifugasi kerapatan.

Enzim Restriksi

Tahap kedua dalam kloning gen adalah pemotongan molekul DNA, baik genomik maupun plasmid.

Perkembangan teknik pemotongan DNA berawal dari saat ditemukannya sistem restriksi dan modifikasi

DNA pada bakteri E. coli, yang berkaitan dengan infeksi virus atau bakteriofag lambda (l). Virus l

digunakan untuk menginfeksi dua strain E. coli, yakni strain K dan C. Jika l yang telah menginfeksi strain

C diisolasi dari strain tersebut dan kemudian digunakan untuk mereinfeksi strain C, maka akan diperoleh

l progeni (keturunan) yang lebih kurang sama banyaknya dengan jumlah yang diperoleh dari infeksi

pertama. Dalam hal ini, dikatakan bahwa efficiency of plating (EOP) dari strain C ke strain C adalah 1.

Namun, jika l yang diisolasi dari strain C digunakan untuk menginfeksi strain K, maka nilai EOP-nya hanya

10-4. Artinya, hanya ditemukan l progeni sebanyak 1/10.000 kali jumlah yang diinfeksikan. Sementara itu,

l yang diisolasi dari strain K mempunyai nilai EOP sebesar 1, baik ketika direinfeksikan pada strain K

maupun pada strain C. Hal ini terjadi karena adanya sistem restriksi/modifikasi (r/m) pada strain K.

Pada waktu bakteriofag l yang diisolasi dari strain C diinfeksikan ke strain K, molekul DNAnya dirusak

oleh enzim endonuklease restriksi yang terdapat di dalam strain K. Di sisi lain, untuk mencegah agar

enzim ini tidak merusak DNAnya sendiri, strain K juga mempunyai sistem modifikasi yang akan

menyebabkan metilasi beberapa basa pada sejumlah urutan tertentu yang merupakan tempat-tempat

pengenalan (recognition sites) bagi enzim restriksi tersebut. DNA bakteriofag l yang mampu bertahan

dari perusakan oleh enzim restriksi pada siklus infeksi pertama akan mengalami modifikasi dan

memperoleh kekebalan terhadap enzim restrisksi tersebut. Namun, kekebalan ini tidak diwariskan dan

harus dibuat pada setiap akhir putaran replikasi DNA. Dengan demikian, bakteriofag l yang diinfeksikan

dari strain K ke strain C dan dikembalikan lagi ke strain K akan menjadi rentan terhadap enzim restriksi.

Metilasi hanya terjadi pada salah satu di antara kedua untai molekul DNA. Berlangsungnya metilasi ini

demikian cepatnya pada tiap akhir replikasi hingga molekul DNA baru hasil replikasi tidak akan sempat

terpotong oleh enzim restriksi. Enzim restriksi dari strain K telah diisolasi dan banyak dipelajari.

Selanjutnya, enzim ini dimasukkan ke dalam suatu kelompok enzim yang dinamakan enzim restriksi tipe

I. Banyak enzim serupa yang ditemukan kemudian pada berbagai spesies bakteri lainnya.

Pada tahun 1970 T.J. Kelly menemukan enzim pertama yang kemudian dimasukkan ke dalam kelompok

enzim restriksi lainnya, yaitu enzim restriksi tipe II. Ia mengisolasi enzim tersebut dari bakteri

Haemophilus influenzae strain Rd, dan sejak saat itu ditemukan lebih dari 475 enzim restriksi tipe II dari

berbagai spesies dan strain bakteri. Semuanya sekarang telah menjadi salah satu komponen utama

dalam tata kerja rekayasa genetika.

Enzim restriksi tipe II antara lain mempunyai sifat-sifat umum yang penting sebagai berikut:

1. mengenali urutan tertentu sepanjang empat hingga tujuh pasang basa di dalam molekul DNA

2. memotong kedua untai molekul DNA di tempat tertentu pada atau di dekat tempat pengenalannya

3. menghasilkan fragmen-fragmen DNA dengan berbagai ukuran dan urutan basa.

Pemberian nama kepada enzim restriksi mengikuti aturan sebagai berikut. Huruf pertama adalah huruf

pertama nama genus bakteri sumber isolasi enzim, sedangkan huruf kedua dan ketiga masing-masing

adalah huruf pertama dan kedua nama petunjuk spesies bakteri sumber tersebut. Huruf-huruf

tambahan, jika ada, berasal dari nama strain bakteri, dan angka romawi digunakan untuk membedakan

enzim yang berbeda tetapi diisolasi dari spesies yang sama.

Tempat pemotongan pada kedua untai DNA sering kali terpisah sejauh beberapa pasang basa.

Pemotongan DNA dengan tempat pemotongan semacam ini akan menghasilkan fragmen-fragmen

dengan ujung 5’ yang runcing karena masing-masing untai tunggalnya menjadi tidak sama panjang. Dua

fragmen DNA dengan ujung yang runcing akan mudah disambungkan satu sama lain sehingga ujung

runcing sering pula disebut sebagai ujung lengket (sticky end) atau ujung kohesif.

Hal itu berbeda dengan enzim restriksi seperti Hae III, yang mempunyai tempat pemotongan DNA pada

posisi yang sama. Kedua fragmen hasil pemotongannya akan mempunyai ujung 5’ yang tumpul karena

masing-masing untai tunggalnya sama panjangnya. Fragmen-fragmen DNA dengan ujung tumpul (blunt 

end) akan sulit untuk disambungkan. Biasanya diperlukan perlakuan tambahan untuk menyatukan dua

fragmen DNA dengan ujung tumpul, misalnya pemberian molekul linker, molekul adaptor, atau

penambahan enzim deoksinukleotidil transferase untuk menyintesis untai tunggal homopolimerik 3’.

Ligasi Molekul – molekul DNA

Pemotongan DNA genomik dan DNA vektor menggunakan enzim restriksi harus menghasilkan ujung-

ujung potongan yang kompatibel. Artinya, fragmen-fragmen DNA genomik nantinya harus dapat

disambungkan (diligasi) dengan DNA vektor yang sudah berbentuk linier.

Ada tiga cara yang dapat digunakan untuk meligasi fragmen-fragmen DNA secara in vitro. Pertama, ligasi

menggunakan enzim DNA ligase dari bakteri. Kedua, ligasi menggunakan DNA ligase dari sel-sel E. coli

yang telah diinfeksi dengan bakteriofag T4 atau lazim disebut sebagai enzim T4 ligase. Jika cara yang

pertama hanya dapat digunakan untuk meligasi ujung-ujung lengket, cara yang kedua dapat digunakan

baik pada ujung lengket maupun pada ujung tumpul. Sementara itu, cara yang ketiga telah disinggung di

atas, yaitu pemberian enzim deoksinukleotidil transferase untuk menyintesis untai tunggal

homopolimerik 3’. Dengan untai tunggal semacam ini akan diperoleh ujung lengket buatan, yang

selanjutnya dapat diligasi menggunakan DNA ligase.

Suhu optimum bagi aktivitas DNA ligase sebenarnya 37ºC. Akan tetapi, pada suhu ini ikatan hidrogen

yang secara alami terbentuk di antara ujung-ujung lengket akan menjadi tidak stabil dan kerusakan

akibat panas akan terjadi pada tempat ikatan tersebut. Oleh karena itu, ligasi biasanya dilakukan pada

suhu antara 4 dan 15ºC dengan waktu inkubasi (reaksi) yang diperpanjang (sering kali hingga semalam).

Pada reaksi ligasi antara fragmen-fragmen DNA genomik dan DNA vektor, khususnya plasmid, dapat

terjadi peristiwa religasi atau ligasi sendiri sehingga plasmid yang telah dilinierkan dengan enzim restriksi

akan menjadi plasmid sirkuler kembali. Hal ini jelas akan menurunkan efisiensi ligasi. Untuk

meningkatkan efisiensi ligasi dapat dilakukan beberapa cara, antara lain penggunaan DNA dengan

konsentrasi tinggi (lebih dari 100µg/ml), perlakuan dengan enzim alkalin fosfatase untuk menghilangkan

gugus fosfat dari ujung 5’ pada molekul DNA yang telah terpotong, serta pemberian molekul linker,

molekul adaptor, atau penambahan enzim deoksinukleotidil transferase untuk menyintesis untai tunggal

homopolimerik 3’ seperti telah disebutkan di atas.

Transformasi Sel Inang

Tahap berikutnya setelah ligasi adalah analisis terhadap hasil pemotongan DNA genomik dan DNA

vektor serta analisis hasil ligasi molekul-molekul DNA tersebut. menggunakan teknik elektroforesis. Jika

hasil elektroforesis menunjukkan bahwa fragmen-fragmen DNA genomik telah terligasi dengan baik

pada DNA vektor sehingga terbentuk molekul DNA rekombinan, campuran reaksi ligasi dimasukkan ke

dalam sel inang agar dapat diperbanyak dengan cepat. Dengan sendirinya, di dalam campuran reaksi

tersebut selain terdapat molekul DNA rekombinan, juga ada sejumlah fragmen DNA genomik dan DNA

plasmid yang tidak terligasi satu sama lain. Tahap memasukkan campuran reaksi ligasi ke dalam sel

inang ini dinamakan transformasi karena sel inang diharapkan akan mengalami perubahan sifat tertentu

setelah dimasuki molekul DNA rekombinan.

Teknik transformasi pertama kali dikembangkan pada tahun 1970 oleh M. Mandel dan A. Higa, yang

melakukan transformasi bakteri E. coli. Sebelumnya, transformasi pada beberapa spesies bakteri lainnya

yang mempunyai sistem transformasi alami seperti Bacillus subtilis telah dapat dilakukan. Kemampuan

transformasi B. subtilis pada waktu itu telah dimanfaatkan untuk mengubah strain-strain auksotrof

(tidak dapat tumbuh pada medium minimal) menjadi prototrof (dapat tumbuh pada medium minimal)

dengan menggunakan preparasi DNA genomik utuh. Baru beberapa waktu kemudian transformasi

dilakukan menggunakan perantara vektor, yang selanjutnya juga dikembangkan pada transformasi

E.coli.

Hal terpenting yang ditemukan oleh Mandel dan Higa adalah perlakuan kalsium klorid (CaCl2) yang

memungkinkan sel-sel E. coli untuk mengambil DNA dari bakteriofag l. Pada tahun 1972 S.N. Cohen dan

kawan-kawannya menemukan bahwa sel-sel yang diperlakukan dengan CaCl2 dapat juga mengambil

DNA plasmid. Frekuensi transformasi tertinggi akan diperoleh jika sel bakteri dan DNA dicampur di

dalam larutan CaCl2 pada suhu 0 hingga 5ºC. Perlakuan kejut panas antara 37 dan 45ºC selama lebih

kurang satu menit yang diberikan setelah pencampuran DNA dengan larutan CaCl2 tersebut dapat

meningkatkan frekuensi transformasi tetapi tidak terlalu esensial. Molekul DNA berukuran besar lebih

rendah efisiensi transformasinya daripada molekul DNA kecil.

Mekanisme transformasi belum sepenuhnya dapat dijelaskan. Namun, setidak-tidaknya transformasi

melibatkan tahap-tahap berikut ini. Molekul CaCl2 akan menyebabkan sel-sel bakteri membengkak dan

membentuk sferoplas yang kehilangan protein periplasmiknya sehingga dinding sel menjadi bocor. DNA

yang ditambahkan ke dalam campuran ini akan membentuk kompleks resisten DNase dengan ion-ion

Ca2+ yang terikat pada permukaan sel. Kompleks ini kemudian diambil oleh sel selama perlakuan kejut

panas diberikan.

Seleksi Transforman dan Seleksi Rekombinan

Oleh karena DNA yang dimasukkan ke dalam sel inang bukan hanya DNA rekombinan, maka kita harus

melakukan seleksi untuk memilih sel inang transforman yang membawa DNA rekombinan. Selanjutnya,

di antara sel-sel transforman yang membawa DNA rekombinan masih harus dilakukan seleksi untuk

mendapatkan sel yang DNA rekombinannya membawa fragmen sisipan atau gen yang diinginkan.

Cara seleksi sel transforman akan pada dasarnya ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi setelah

transformasi dilakukan, yaitu : (1) sel inang tidak dimasuki DNA apa pun atau berarti transformasi gagal,

(2) sel inang dimasuki vektor religasi atau berarti ligasi gagal, dan (3) sel inang dimasuki vektor

rekombinan dengan/tanpa fragmen sisipan atau gen yang diinginkan. Untuk membedakan antara

kemungkinan pertama dan kedua dilihat perubahan sifat yang terjadi pada sel inang. Jika sel inang

memperlihatkan dua sifat marker vektor, maka dapat dipastikan bahwa kemungkinan kedualah yang

terjadi.

Selanjutnya, untuk membedakan antara kemungkinan kedua dan ketiga dilihat pula perubahan sifat

yang terjadi pada sel inang. Jika sel inang hanya memperlihatkan salah satu sifat di antara kedua marker

vektor, maka dapat dipastikan bahwa kemungkinan ketigalah yang terjadi.

Seleksi sel rekombinan yang membawa fragmen yang diinginkan dilakukan dengan mencari fragmen

tersebut menggunakan fragmen pelacak (probe), yang pembuatannya dilakukan secara in vitro

menggunakan teknik reaksi polimerisasi berantai atau polymerase chain reaction (PCR). Pelacakan

fragmen yang diinginkan antara lain dapat dilakukan melalui cara yang dinamakan hibridisasi koloni.

Koloni-koloni sel rekombinan ditransfer ke membran nilon, dilisis agar isi selnya keluar, dibersihkan

protein dan remukan sel lainnya hingga tinggal tersisa DNAnya saja. Selanjutnya, dilakukan fiksasi DNA

dan perendaman di dalam larutan pelacak. Posisi-posisi DNA yang terhibridisasi oleh fragmen pelacak

dicocokkan dengan posisi koloni pada kultur awal (master plate). Dengan demikian, kita bisa

menentukan koloni-koloni sel rekombinan yang membawa fragmen yang diinginkan.

 

 

 

 

 

BAB III

PEMBAHASAN

Membuat Insulin Manusia dengan Teknik DNA Rekombinan

Sejak Banting dan Best menemukan hormon insulin pada tahun 1921, pasien diabetes mellitus yang

mengalami peningkatan kadar gula darah disebabkan gangguan produksi insulin, telah diterapi dengan

menggunakan insulin yang berasal dari kelenjar pankreas hewan.

Meskipun insulin sapi dan babi mirip dengan insulin manusia, namun komposisinya sedikit berbeda.

Akibatnya, sejumlah sistem kekebalan tubuh pasien menghasilkan antibodi terhadap insulin babi dan

sapi yang berusaha menetralkan dan mengakibatkan respon inflamasi pada tempat injeksi. Selain itu

efek samping dari insulin sapi dan babi ini adalah kekhawatiran adanya komplikasi jangka panjang dari

injeksi zat asing yang rutin.

Faktor-faktor ini menyebabkan peneliti mempertimbangkan untuk membuat Humulin dengan

memasukkan gen insulin ke dalam vektor yang cocok, yaitu sel bakteri E. coli, untuk memproduksi

insulin yang secara kimia identik dan dapat secara alami diproduksi. Hal ini telah dicapai dengan

menggunakan teknologi DNA rekombinan.

Struktur insulin

Secara kimia, insulin adalah protein kecil sederhana yang terdiri dari 51 asam amino, 30 di antaranya

merupakan satu rantai polipeptida, dan 21 lainnya yang membentuk rantai kedua. Kedua rantai

dihubungkan oleh ikatan disulfida.

Kode genetik untuk insulin ditemukan dalam DNA di bagian atas lengan pendek dari kromosom

kesebelas yang berisi 153 basa nitrogen (63 dalam rantai A dan 90 dalam rantai B). DNA yang

membentuk kromosom, terdiri dari dua heliks terjalin yang dibentuk dari rantai nukleotida, masing-

masing terdiri dari gula deoksiribosa, fosfat dan nitrogen. Ada empat basa nitrogen yang berbeda yaitu

adenin, timin, sitosin dan guanin. Sintesis protein tertentu seperti insulin ditentukan oleh urutan dasar

tersebut yang diulang.

Proses produksi

Escherrichia coli (E. coli), penghuni saluran pencernaan manusia, adalah ‘pabrik’ yang digunakan dalam

rekayasa genetika insulin. Ketika bakteri berreproduksi, gen insulin direplikasi bersama dengan plasmid.

E. coli seketika memproduksi enzim yang dengan cepat mendegradasi protein asing seperti insulin. Hal

tersebut dapat dicegah dengan cara menggunakan E. coli strain mutan yang sedikit mengandung enzim

ini. Pada E. coli, B-galaktosidase adalah enzim yang mengontrol transkripsi gen. Untuk membuat bakteri

memproduksi insulin, gen insulin perlu terikat pada enzim ini.

Enzim restriksi secara alami diproduksi oleh bakteri. Enzim restriksi bertindak seperti pisau bedah

biologi, hanya mengenali rangkaian nukleotida tertentu, misal salah satunya rangkaian kode untuk

insulin. Hal tersebut memungkinkan peneliti untuk memutuskan pasangan basa nitrogen tertentu dan

menghapus bagian DNA yang berisi kode genetik dari kromosom sebuah organisme sehingga dapat

memproduksi insulin. Sedangkan DNA ligase adalah suatu enzim yang berfungsi sebagai perekat genetik

dan pengelas ujung nukleotida.

Langkah pertama

pembuatan humulin adalah mensintesis rantai DNA yang membawa sekuens nukleotida spesifik yang

sesuai karakteristik rantai polipeptida A dan B dari insulin. Urutan DNA yang diperlukan dapat

ditentukan karena komposisi asam amino dari kedua rantai telah dipetakan. Enam puluh tiga nukleotida

yang diperlukan untuk mensintesis rantai A dan sembilan puluh untuk rantai B, ditambah kodon pada

akhir setiap rantai yang menandakan pengakhiran sintesis protein.

Antikodon menggabungkan asam amino, metionin, kemudian ditempatkan di setiap awal rantai yang

memungkinkan pemindahan protein insulin dari asam amino sel bakteri itu. ‘Gen’ sintetik rantai A dan B

kemudian secara terpisah dimasukkan ke dalam gen untuk enzim bakteri, B-galaktosidase, yang dibawa

dalam plasmid vektor tersebut. Pada tahap ini, sangat penting untuk memastikan bahwa kodon gen

sintetik kompatibel dengan B-galaktosidase. Plasmid rekombinan tersebut kemudian dimasukkan ke

dalam sel E. coli.

Foto mikroskop elektron plasmid bakteri E. coli

Praktis penggunaan teknologi DNA rekombinan dalam sintesis insulin manusia membutuhkan jutaan

salinan plasmid bakteri yang telah digabungkan dengan gen insulin dalam rangka untuk menghasilkan

insulin. Gen insulin diekspresikan bersama dengan sel mereplikasi galaktosidase-B di dalam sel yang

sedang menjalani mitosis.

Protein yang terbentuk, sebagian terdiri dari B-galaktosidase, bergabung ke salah satu rantai insulin A

atau B. Rantai insulin A dan rantai B kemudian diekstraksi dari fragmen B-galaktosidase dan dimurnikan.

Kedua rantai dicampur dan dihubungkan kembali dalam reaksi yang membentuk jembatan silang

disulfida, menghasilkan Humulin murni (insulin manusia sintetis).

Implikasi biologis dari rekayasa genetika Humulin rekombinan

Humulin merupakan protein hewani yang dibuat dari bakteri sedemikian rupa sehingga strukturnya

benar-benar identik dengan molekul alami. Hal ini akan mengurangi kemungkinan komplikasi yang

disebabkan produksi antibodi oleh tubuh manusia. Dalam studi kimia dan farmakologi, insulin

rekombinan DNA manusia yang diproduksi secara komersil telah terbukti bisa dibedakan dari insulin

pankreas manusia. Awalnya, kesulitan utama yang dihadapi adalah kontaminasi produk akhir oleh sel

inang, sehingga meningkatkan resiko kontaminasi dalam kaldu fermentasi. Bahaya ini diatasi dengan

ditemukannya proses pemurnian. Ketika dilakukan tes pada produk akhir insulin, termasuk teknik

terbaik radio-immuno assay, tidak ada ‘kotoran’ yang terdeteksi.

Seluruh prosedur, sekarang dilakukan dengan menggunakan sel ragi sebagai media pertumbuhan,

karena sel ragi dapat menghasilkan sebuah molekul insulin manusia yang hampir lengkap dengan

struktur tiga dimensi yang sempurna. Ini meminimalkan kebutuhan untuk prosedur pemurnian

kompleks dan mahal.

Pemberian Insulin Pada Penderita Diabetes Mellitus

Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans pankreas. Insulin

memungkinkan sel – sel tubuh mengabsorbsi glukosa dari darah untuk digunakan sebagai sumber

energy, diubah menjadi molekul lain yang diperlukan, atau untuk disimpan. Insulin juga merupakan

sinyal control untama konversi glukosa menjadi glikogen untuk penyimpanan internal di hati dan sel

otot. Bila jumlah insulin yang tersedia tidak mencukupi, sel tidak merespon adanya insulin (tidak sensitif

atau resisten), atau bila insulin itu sendiri tidak diproduksi oleh sel – sel beta akibat rusaknya sel–sel

beta pada pancreas, maka glukosa tidak dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh ataupun disimpan dalam

bentuk cadangan makanan dalam hati maupun sel otot. Akibat yang terjadi adalah peningkatan kadar

glukosa dalam darah, penurunan sintesis protein, dan gangguan proses – proses metabolisme dalam

tubuh. Hormon ini bekerja mengatur kadar glukosa dalam darah dengan cara mempermudah masuknya

glukosa ke dalam semua jaringan tubuh. Jika jumlah insulin yang diproduksi tidak memadai, kadar

glukosa dalam darah akan meningkat dan sebagai akibatnya glukosa akan di ekskresi dalam urine.

Defisiensi insulin dalam manusia menyebabkan penyakit genetik diabetes mellitus jenis I atau disebut

IDDM (Insulin Dependent Diabetes Mellitus). Bila tidak diobati penyakit ini akan membahayakan

kehamilan, bahkan dapat menyebabkan kematian. Adanya insulin yang dapat membantu mengatur

kadar glukosa darah merupakan salah satu tanda kekuasaanNya. Hal ini tercantum dalam firman Allah

surat Al furqan ayat 2 yang artinya

“ yang kepunyaanNya lah kerajaan langit dan bumi, dan dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu

bagi Nya dalam kekuasaan (Nya), dan dia telah menviptakan segala sesuatu, dan dia menetapkan ukuran

– ukurannya dengan serapi – rapinya.”

Pemberian injeksi insulin secara teratur dalam meningkatkan kadar insulin dalam darah penderita dapat

meminimumkan komplikasi. Pengobatan ini hanya mungkin dilaksanakan bila insulin tersedia dalam

jumlah besar dengan kemurnian dan mutu yang baik. Pemberian insulin kepada penderita diabetes

hanya bisa dilakukan dengan cara suntikan, jika diberikan melalui oral insulin akan rusak didalam

lambung. Setelah disuntikan, insulin akan diserap kedalam aliran darah dan dibawa ke seluruh tubuh.

Disini insulin akan bekerja menormalkan kadar gula darah (blood glucose) dan merubah glucose menjadi

energi. Perlu diperhatikan daerah mana saja yang dapat dijadikan tempat menyuntikkan insulin. Bila

kadar glukosa darah tinggi, sebaiknya disuntikkan di daerah perut dimana penyerapan akan lebih cepat.

Namun bila kondisi kadar glukosa pada darah rendah, hindarilah penyuntikkan pada daerah perut.

Secara urutan, area proses penyerapan paling cepat adalah dari perut, lengan atas dan paha. Insulin

akan lebih cepat diserap apabila daerah suntikkan digerak-gerakkan. Penyuntikkan insulin pada satu

daerah yang sama dapat mengurangi variasi penyerapan. Penyuntikkan insulin selalu di daerah yang

sama dapat merangsang terjadinya perlemakan dan menyebabkan gangguan penyerapan insulin.

Daerah suntikkan sebaiknya berjarak 1 inchi (+ 2,5cm) dari daerah sebelumnya. Lakukanlah rotasi di

dalam satu daerah selama satu minggu, lalu baru pindah ke daerah yang lain.

Kerja insulin dalam tubuh dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya :

1. Dosis

Semakin tinggi dosisnya maka semakin cepat aksinya.

2. Tempat injeksi

Pada umumnya insulin diberikan dengan injeksi menembus kulit. Pada pemberian intravena aksinya

cepat, pad transdermal atau secara subkutan maka pada otot terjadi degradasi insulin 20-25%. Makanya

harus diperhitungkan untuk mendapatkan dosis yang tepat. Kebanyakan insulin diinjeksikan pada perut

(intrperional). Jarum untuk injeksi insulin kecil sekali dan pendek (0,5 - 1 cm). Dapat juga menggunakan

implant pada dada yang dapat mensuplai insulin sedikit demi sedkit.

3. Kehadiran antibodi insulin

Hal ini terutama pada penggunaan hewan sebagai insulin. Jika digunakan insulin dari luar dikhawatirkan

terjadi reaksi antigen antibodi maupun perusakan lain, kecuali pada penderita autoimun.

4. Aktivitas fisik

Semakin banyak aktivitas fisik yang kita lakukan maka kita perlu energi (dari glukosa) yang semakin

besar sehingga tidak perlu aksi insulin yang ekstra untuk mengubah glukosa menjadi glikogen (insulin

yang diperlukan semakin sedikit).

Insulin dapat dibedakan atas dasar:

1. Waktu kerja insulin (onset), yaitu waktu mulai timbulnya efek insulin sejak disuntikan.

2. Puncak kerja insulin, yaitu waktu tercapainya puncak kerja insulin.

3. Lama kerja insulin (durasi), yaitu waktu dari timbulnya efek insulin sampai hilangnya efek insulin.

Terdapat 4 buah insulin eksogen yang diproduksi dan dikategorikan berdasarkan puncak dan jangka

waktu efeknya. Berikut keterangan jenis insulin eksogen :

1. Insulin Eksogen kerja cepat.

Bentuknya berupa larutan jernih, mempunyai onset cepat dan durasi pendek. Yang termasuk di sini

adalah insulin regular (Crystal Zinc Insulin / CZI ). Saat ini dikenal 2 macam insulin CZI, yaitu dalam

bentuk asam dan netral. Preparat yang ada antara lain : Actrapid, Velosulin, Semilente. Insulin jenis ini

diberikan 30 menit sebelum makan, mencapai puncak setelah 1– 3 macam dan efeknya dapat bertahan

samapai 8 jam.

2. Insulin Eksogen kerja sedang.

Bentuknya terlihat keruh karena berbentuk hablur-hablur kecil, dibuat dengan menambahkan bahan

yang dapat memperlama kerja obat dengan cara memperlambat penyerapan insulin kedalam darah.

Yang dipakai saat ini adalah Netral Protamine Hegedorn ( NPH ),MonotardÒ, InsulatardÒ. Jenis ini awal

kerjanya adalah 1.5 – 2.5 jam. Puncaknya tercapai dalam 4 – 15 jam dan efeknya dapat bertahan sampai

dengan 24 jam.

3. Insulin Eksogen campur antara kerja cepat & kerja sedang (Insulin premix)

Yaitu insulin yang mengandung insulin kerja cepat dan insulin kerja sedang. Insulin ini mempunyai onset

cepat dan durasi sedang (24 jam). Preparatnya: Mixtard 30 / 40

4. Insulin Eksogen kerja panjang (lebih dari 24 jam).

Merupakan campuran dari insulin dan protamine, diabsorsi dengan lambat dari tempat penyuntikan

sehingga efek yang dirasakan cukup lam, yaitu sekitar 24 – 36 jam. Preparat: Protamine Zinc Insulin

( PZI ), Ultratard.

Karakteristik farmakokinetik: pendek, intermediet dan long-acting sediaan insulin

Kategori Onset (jam setelah

pemberian)

Aktivitas puncak (jam

setelah pemberian)

Durasi (jam)

Aksi pendek 0,5-1 2-5 6-8

Aksi menengah 2 4-12 Sampai 24

Aksi lama 4 10-20 Sampai 36

Pemberian insulin:

- short acting : diberi 0,5-1 jam sebelum maakan

- intermediet acting : diberi 2 jam sebelum makan

- long acting : diberi 4 jam sebelum makan

Pemberian preparat insulin perlu diatur seperti di atas supaya saat kadar glukosa dalam tubuh tinggi

(mencapai puncak) maka kadar insulin juga sudah tinggi, jadi harus seimbang. jika kadar insulin tinggi

kadar glukosa darah rendah maka akan terjadi shock. Jika kadar insulin rendah tetapi kada glukosa darah

tinggi maka terjadi kelebihan gula (diabetes).

BAB IV

PENUTUP

KESIMPULAN

Insulin mempunyai beberapa pengaruh dalam jaringan tubuh. Insulin menstimulasi pemasukan asam

amino kedalam sel kemudian meningkatkan sintesa protein. Insulin meningkatkan penyimpanan lemak

dan mencegah penggunaan lemak sebagai bahan energi. Insulin menstimulasi pemasukan glukosa

kedalam sel untuk digunakan sebagai sumber energi dan membantu penyimpanan glikogen didalam sel

otot dan hati. Insulin endogin adalah insulin yang dihasilkan oleh pankreas, sedangkan insulin eksogin

adalah insulin yang disuntikkan dan merupakan suatu produk farmasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Susan L.Elrod.,Ph.D and William D.,Ph.D Schaum’s Genetika Edisi IV, Erlangga:Jakarta

2. http://id.shvoong.com/medicine-and-health

3. http://biologimediacentre.com/bioteknologi-membuat-insulin-dengan-bantuan-e-coli

4. Ansel,Howard C. Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi Edisi keempat.2005.UIP:Jakarta

Diposkan 6th March 2012 oleh chamutzz

0

Add a comment

Memuat

Kirim masukan