A. DNA dan Sintesis.
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).
II. Karakteristik kimia
DNA 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 DNA
Fungsi 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.
DNA 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 DNA
Fungsi 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 tinggi
2. Bidang kesehatan dan farmasi:
- Diproduksinya insulin dengan cepat dan murah
- Adanya terapi genetic
- Diproduksinya interferon
- Diproduksinya beberapa hormon pertumbuhan
3. Bidang Industri:
- Terciptanya bakteri yang mampu membersihkan lingkungan tercemar
- Bakteri yang dapat mengubah bahan tercemar menjadi bahan tidak berbahaya
- Bateri pembuat aspartanik
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 tinggi
2. Bidang kesehatan dan farmasi:
- Diproduksinya insulin dengan cepat dan murah
- Adanya terapi genetic
- Diproduksinya interferon
- Diproduksinya beberapa hormon pertumbuhan
3. 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.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar