makalah biologi tentang rekayasa genetika
Monday, September 26, 2016
SEJARAH
GENETIKA
Sejarah perkembangan genetika sebagai ilmu pengetahuan
dimulai menjelang akhir abad ke 19 ketika seorang biarawan Austria bernama Gregor Johann Mendel berhasil melakukan
analisis yang cermat dengan interpretasi yang tepat atas hasil-hasil percobaan
persilangannya pada tanaman kacang ercis (Pisum satifum). Sebenarnya,
Mendel bukanlah orang pertama yang melakukan percobaan- percobaan persilangan.
Akan tetapi, berbeda dengan para pendahulunya yang melihat setiap individu
dengan keseluruhan sifatnya yang kompleks, Mendel mengamati pola pewarisan
sifat demi sifat sehingga menjadi lebih mudah untuk diikuti. Deduksinya
mengenai pola pewarisan sifat ini kemudian menjadi landasan utama bagi
perkembangan genetika sebagai suatu cabang ilmu pengetahuan, dan Mendelpun di
akui sebagai Bapak Genetika.
Karya Mendel tentang pola pewarisan
sifat tersebut dipublikasikan pada tahun 1866 di Proceedings of the Brunn
Society for Natural History. Namun, selama lebih dari 30 tahun tidak pernah
ada peneliti lain yang memperhatikannya. Baru pada tahun 1900 tiga orang ahli
botani secara terpisah, yaitu Hugo de Vries di belanda, Carl Correns di jerman
dan Eric von Tschermak-Seysenegg di Austria, melihat bukti kebenaran prinsip-prinsip
Mendel pada penelitian mereka masing-masing. Semenjak saat itu hingga lebih
kurang pertengahan abad ke-20 berbagai percobaan persilangan atas dasar
prinsip-prinsip Mendel sangat mendominasi penelitian di bidang genetika. Hal
ini menandai berlangsungnya suatu era yang dinamakan genetika klasik.
Selanjutnya, pada awal abad ke-20
ketika biokimia mulai berkembang sebagai cabang ilmu pengetahuan baru, para
ahli genetika tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang hakekat materi
genetik, khususnya mengenai sifat biokimianya. Pada tahun 1920-an, dan kemudian
tahun 1940-an, terungkap bahwa senyawa kimia materi genetika adalah asam
dioksiribonekleat (DNA). Dengan ditemukannya model struktur molekul DNA pada
tahun1953 oleh J.D.Watson dan F.H.C. Crick dimulailah era genetika yang baru,
yaitu genetika molekuler.
Perkembangan penelitian genetika
molekuler terjadi demikian pesatnya. Jika ilmu pengetahuan pada umumnya
mengalami perkembangan dua kali lipat (doubling time) dalam satu dasa warsa,
maka hal pada genetika molekuler hanyalah dua tahun. Bahkan, perkembangan yang
lebih revolusioner dapat disaksikan semenjak tahun 1970-an, yaitu pada saat
dikenalnya teknologi manipulasi molekul DNA atau teknologi DNA rekombinan atau
dengan istilah yang lebih populer disebut Rekayasa Genetika.
Saat ini sudah menjadi berita biasa
apabila organisme- organisme seperti domba, babi dan kera, didapatkan melalui
teknik rekayasa genetika yang disebut kloning . sementara itu, pada manusia
telah di lakukan pemetaan seluruh genom atau dikenal sebagai proyek genom
manusia (human genom project), yang diluncurkan pada tahun 1990 dan
diharapkan selesai pada tahun 2005. ternyata pelaksaan proyek ini berjalan
justru lebih cepat dua tahun dari pada jadwal yang telah ditentukan.
A. PENGERTIAN
REKAYASA GENETIKA
Genetika adalah kata yang dipinjam dari
bahasa Belanda:genetica, adaptasi dari bahasa Inggris: genetics, dibentuk dari
kata bahasa Yunani
genno, yang
berarti "melahirkan". Genetika merupakan cabang biologi
yang mempelajari pewarisan sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti
virus dan prion). Maka, dapat juga dikatakan bahwa genetika
adalah ilmu tentang gen dan segala aspeknya.
Bidang kajian genetika dimulai dari wilayah subselular
(molekular) hingga populasi. Dan secara lebih rinci, genetika berusaha
menjelaskan tentang :
•
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)
Rekayasa atau biasa juga disebut dengan
teknik adalah penerapan ilmu dan teknologi untuk menyelesaikan permasalahan
manusia. Hal ini diselesaikan lewat pengetahuan, ataupun pengalaman dari trial
dan error. Dan rekayasa juga mengalami perkembangan layaknya lomba lari estapet
yang meneruskan teknologi generasi sebelumnya.
Maka, Rekayasa genetika dalam arti luas
adalah teknologi dalam penerapan genetika untuk membantu masalah dan
kepentingan apapun dari manusia. Dengan segala pengetahuan dan pengalaman dari
trial dan error tersebut manusia dapat mengembangkan produk-produk yang
bermanfaat bagi manusia itu sendiri.
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 bakteri bisa diselipkan di kromosom tanaman,
sebaliknya gen tanaman dapat diselipkan pada kromosom bakteri. Gen serangga
dapat diselipkan pada tanaman atau gen dari babi dapat diselipkan pada bakteri,
atau bahkan gen dari manusia dapat diselipkan pada kromosom bakteri.
Produksi insulin untuk pengobatan
diabetes, misalnya, diproduksi di dalam sel bakteri Eschericia coli (E. coli)
di mana gen penghasil insulin diisolasi dari sel pankreas manusia yang kemudian
diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. coli. Dengan demikian produksi insulin
dapat dilakukan dengan cepat, massal, dan murah. Teknologi rekayasa genetika
juga memungkinkan manusia membuat vaksin pada tumbuhan, menghasilkan tanaman
transgenik dengan sifat-sifat baru yang khas.
B. PENERAPAN GENETIKA
Charles Darwin dengan teori evolusinya
menjadi seseorang yang pertama kali menyinggung variasi genetik di dalam
bukunya the origin of species.
Tetapi istilah "genetika" pertama kali diperkenalkan
oleh William Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam Chadwick yang juga ia
gunakan pada Konferensi Internasional tentang Genetika ke-3 pada
tahun 1906.
Perkembangan genetika terus terjadi
baik itu dalam bidang genetika murni ataupun genetika terapan. Dan perkembangan
dilakukan pertama kali oleh Gregor Mendel dengan menyilangkan tanaman pada 1985
yang biasa dikenal dengan "hukum pewarisan Mendel". Sebuah hukum yang
mengenalkan konsep gen (Mendel menyebutnya 'faktor') sebagai pembawa sifat.
Yang menyatakan bahwa setiap gen memiliki alel yang menjadi ekspresi alternatif
dari gen dalam kaitan dengan suatu sifat. Setiap individu disomik selalu
memiliki sepasang alel, yang berkaitan dengan suatu sifat yang khas,
masing-masing berasal dari tetuanya. Status dari pasangan alel ini dinamakan
genotipe. Dan apabila suatu individu memiliki pasangan alel sama, genotipe
individu itu bergenotipe homozigot, apabila pasangannya berbeda, genotipe
individu yang bersangkutan dalam keadaan heterozigot. Genotipe terkait dengan
sifat yang teramati. Sifat yang terkait dengan suatu genotipe disebut fenotipe.
Setelah penemuan karya Mendel tersebut,
genetika berkembang sangat pesat. Perkembangan genetika sering kali menjadi
contoh klasik mengenai penggunaan metode ilmiah dalam ilmu pengetahuan atau
sains. Dan perkembangan tersebut terjadi dalam bidang genetika murni maupun
terapan.
C. TUJUAN REKAYASA GENETIKA
Rekayasa genetika pada tanaman
mempunyai target dan tujuan antara lain untuk peningkatan produksi, peningkatan mutu
produk agar tahan lama dalam penyimpanan pascapanen, peningkatan kandungan 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, serta 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.
Di negara-negara maju seperti di
Amerika, Eropa, Australia, dan Jepang organisme hasil rekayasa genetika telah
banyak beredar di masyarakatnya maupun diekspor ke negara-negara lain seperti
Indonesia. Organisme hasil rekayasa genetika dapat berupa mikrooraganisme
(bakteri, jamur, ragi, virus), serangga, tanaman, hewan dan ikan. Di AS produk-produk
hasil rekayasa genetika dijual secara bebas di pasaran, sementara di Eropa dan
Jepang diwajibkan untuk memberi label bagi produk-produk tersebut. Cina juga
merupakan negara yang telah sangat maju dalam pengembangan bioteknologi
rekayasa genetika.
D.
PERKEMBANGAN REKAYASA GENETIKA
Kemajuan di bidang bioteknologi khususnya dalam bidang
rekayasa genetika tak lepas dari kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologi.
Bioteknologi
sebenarnya sudah ada sejak ribuan tahun yang lalu.
Garis waktu bioteknologi
1. 8000 SM Pengumpulan benih untuk ditanam kembali. Bukti
bahwa bangsa
Babilonia, Mesir, dan Romawi melakukan
praktik pengembangbiakan selektif
(seleksi artifisal) untuk meningkatkan
kualitas ternak.
2. 6000 SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat
roti, membuat tempe
dengan bantuan ragi.
3. 4000 SM Bangsa Tionghoa membuat
yogurt dan keju dengan bakteri asam
laktat.
4. 1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia.
5. 1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop.
6. 1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang
Pengembangbiakan hewan.
7. 1880 Mikroorganisme ditemukan.
8. 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan.
9. 1865 Gregor Mendel menemukan hukum-hukum dalam penyampaian sifat
induk keturunannya.
10. 1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama
menggunakan kata bioteknologi.
11. 1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim
pembatas yang digunakan
untuk memotong gen-gen.
12. 1975 Metode produksi antibodi monoklonal
dikembangkan oleh Kohler dan
Milstein.
13. 1978 Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan
menggunakan
bakteri yang terdapat pada usus besar.
14. 1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA
rekombinan. Model
prokariot nya, E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain,
dalam
bentuk manusia. Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap insulin
hewan yang sebelumnya tersedia.
15. 1992 FDA menyetujui makanan GM
pertama dari Calgene: tomat “flavor
saver”.
16. 2000 - Ditemukannya enzim pemotong DNA yaitu enzim restriksi
endonuklease.
- Ditemukannya pengatur ekspresi DNA yang diawali dengan penemuan
operon laktosa pada prokariota.
- Ditemukannya perekat biologi yaitu enzim ligase.
- Ditemukannya
medium untuk memindahkan gen ke dalam sel
mikroorganisme.
E. HASIL
REKAYASA GENETIKA
I. Tanaman Transgenik
Transgenik terdiri dari kata trans yang berarti pindah dan gen
yang berarti pembawa sifat. Jadi transgenik adalah memindahkan gen dari satu
makhluk hidup kemakhluk hidup lainnya, baik dari satu tanaman ketanaman
lainnya, atau dari gen hewan ke tanaman. Transgenik secara definisi adalah the
use of gene manipulation to permanently modify the cell or germ cells of
organism (penggunaan manipulasi gen untuk mengadakan perubahan yang tetap
pada sel makhluk hidup).
Tanaman transgenik pertama kalinya
dibuat tahun 1973 oleh Herbert Boyer dan Stanley Cohen. Pada tahun 1988 telah
ada sekitar 23 tanaman transgenik, pada tahun 1989 terdapat 30 tanaman, pada
tahun 1990 lebih dari 40 tanaman. Secara sederhana tanaman transgenik dibuat
dengan cara mengambil gen-gen tertentu yang baik pada makhluk hidup lain untuk
disisipkan pada tanaman, penyisipaan gen ini melalui suatu vector (perantara)
yang biasanya menggukan bakteri Agrobacterium tumefeciens untuk tanaman
dikotil atau partikel gen untuk tanaman monokotil, lalu diinokulasikan pada
tanaman target untuk menghasilkan tanaman yang dikehendaki. Tujuan dari
pengembangan tanaman transgenik ini diantaranya adalah
•
menghambat
pelunakan buah (pada tomat).
•
tahan terhadap
serangan insektisida, herbisida, virus.
•
meningkatkan
nilai gizi tanaman, dan
•
meningkatkan
kemampuan tanaman untuk hidup pada lahan yang ektrem seperti lahan kering, lahan
keasaman tinggi dan lahan dengan kadar garam yang tinggi.
Melihat potensi manfaat yang
disumbangkan, pendekatan bioteknologi dipandang mampu menyelesaikan
problematika pangan dunia terutama di negara-negara yang sedang berkembang
seperti yang sudah dilakukan di negara-negara maju (Winarno dan Agustina,2007)
Antara tahun 1996-2001 telah terjadi
peningkat an yang sangat dramatis dalam adopsi atau penanaman tanaman GMO (Genetically
Modified Organism) di seluruh dunia. Daerah penanaman global tanaman
transgenik meningkat dari sekitar 1,7 juta ha pada tahun 1996 menjadi 52,6 juta
ha pada tahun 2001. Peningkatan luas tanam GMO tersebut mengindikasikan semakin
banyaknya petani yang menanam tanaman ini baik di negara maju maupun di
negara berkembang. Sebagian besar tanaman transgenik ditanam di negara-negara
maju. Amerika Serikat sampai sekarang merupakan negara produsen terbesar di
dunia. Pada tahun 2001, sebanyak 68% atau 35,7 juta ha tanaman transgenik
ditanam di Amerika Serikat.
Sampai saat ini, kedelai merupakan
produk GMO terbesar yaitu 33,3 juta ha atau sekitar 63% dari seluruh tanaman
GMO. Kedelai tahan herbisida banyak ditanam di AS, Argentina, Kanada, Meksiko,
Rumania dan Uruguay. Jagung merupakan tanaman GMO terbesar kedua yang ditanam
yaitu seluas 9,8 juta ha sedangkan luas tanaman kapas GMO yang ditanam adalah
sekitar 6,8 juta ha . Sifat yang terdapat dari tanaman GMO pada umumnya adalah
resisten terhadap herbisida, pestisida, hama serangga dan penyakit serta untuk
meningkatkan nilai gizi.