Makalah Genetik Dan Bioteknologi.docx

Kata Pengantar Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah biologi mengenai genetika dan bioteknologi ini. Adapun makalah biologi tentang genetika dan bioteknologi ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak dan kelompok kami , sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami tidak lupa menyampaikan banyak terima kasih kepada kelompok kami yang telah bekerja sama untuk menyelesaikan makalah ini . Kami menyadari sepenuhnya bahwa ada kekurangan baik dari segi penyusun bahasanya maupun segi lainnya. Oleh karena itu dengan lapang dada dan tangan terbuka kami membuka selebar-lebarnya bagi pembaca yang ingin memberi saran dan kritik kepada kami sehingga kami dapat memperbaiki makalah biologi ini. Akhirnya penyusun mengharapkan semoga dari makalah biologi ini kita dapat mengambil hikmah dan manfaatnya sehingga dapat memberikan inpirasi terhadap pembaca.

Malang, November 2017

Penyusun

i

DAFTAR ISI

Kata Pengantar………………………………………………………………………....................i Daftar Isi…………………………………………………………………………………................ii 1. PENDAHULUAN..............................................................................................................ii 1.1 Latar Belakang ....................................................................................................iii 1.2 Tujuan..................................................................................................................iv 1.3 Rumusan Masalah...............................................................................................iv 2. PEMBAHASAN.................................................................................................................1 2.2 Ruang Lingkup Dasar – Dasar Genetika...............................................................1 3. Penerapan Rekayasa Genetika Dalam Kehidupan Manusia.......................................5

3.1 Rekayasa Genetika dalam Aspek Pertanian dan Kesehatan...................8 3.2 Genetika Dalam Aspek Industri dan Lingkungan....................................10 4. Dampak Dari Penerapan Dasar Dasar Genetika Genetika..............................10 4.1 Dampak di bidang sosial ekonomi...........................................................10 4.2 Dampak di bidang kesehatan..................................................................11 4.3 Dampak rekayasa genetika terhadap lingkungan....................................11 5. Ruang Lingkup Mutasi....................................................................................................11 5.1 Seluk beluk mutasi...............................................................................................11 6. Variabilitas Genetik..........................................................................................................16 6.1 Timbulnya Variabilitas..........................................................................................16 7. Ruang Lingkup Bioteknologi..........................................................................................17 7.1 Pengertian Bioteknologi dan jenis – jenisnya......................................................17 7.2 Rekayasa Geneika dan Fusi Sel........................................................................19 7.3 Kloning.................................................................................................................20 7.4 Dampak positif dan Negatif Bioeknologi..............................................................21 8. Hubungan antara Bioteknologi dan Rekayasa Genetika.............................................18 9. Kesimpulan.......................................................................................................................18 DAFTAR PUSTAKA

ii

1. PENDAHULAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan bioteknologi sangat dipengaruhi oleh perkembangan ilmu-ilmu dasar, seperti perkembangan mikrobiologi, genetika dan penelitian awal terhadap mikroorganisme relatif lebih sederhana dibandingkan kelompok makhluk hidup lainnya. Selain itu, kelompok mikroorganisme mudah ditumbuhkan, pertumbuhannya relatif cepat, mudah dilakukan persilangan, analisis genetika, fisiologi, dan biokimia. Penelitian awal mengenai makhluk hidup transgenik hasil persilangan gen juga dilakukan terhadap mikroorganisme. Genetika disebut juga ilmu keturunan, berasal dari kata genos (bahasa latin), artinya suku bangsa-bangsa atau asal-usul. Secara “Etimologi” kata genetika berasal dari kata genos dalam bahasa latin, yang berarti asal mula kejadian. Genetika adalah ilmu yang m mpelajari seluk beluk alih informasi hayati dari generasi kegenerasi. Dengan singkat dapat pula dikatakan bahwa genetika adalah ilmu tentang pewarisan sifat. Dalam ilmu ini dipelajari bagaimana sifat keturunan (hereditas) itu diwariskan kepada anak cucu, serta variasi yang mungkin timbul didalamnya. Genetika pun berperan penting dalam pengembangan bioteknologi. Genetika beserta pemahaman mengenai pola perwarisan sifat dan substansi genetik menjadi dasar dalam teknologi rekombinasi DNA, persilangan, dan mutasi. Biokimia memberikan dasar pemahaman mengenai struktur genetik dan makromolekul lain, misalnya enzim. Pada akhirnya, mikrobiologi, genetika, dan berkembang secara simultan dan saling memengaruhi sehingga mendorong perkembangan bioteknologi. Biologi molekular menjadi ilmu yang mendasari bioteknologi modern. Ilmu-ilmu dasar dan teknologi yang lain juga mempunyai peranan penting dalam perkembangan bioteknologi. Sebagai bagian dari kajian bioteknologi, pada penulisan makalah ini akan dibahas secara lebih mendalam mengenai dasar-dasar teknik rekayasa genetika dan bioteknologi meliputi prinsip rekayasa genetika, prinsip teknik kloning, aplikasi rekayasa genetika, menjelaskan mutasi, variabilitas, dan hubungannya dengan bioteknologi serta dampak dari rekayasa genetika itu sendiri.

iii

1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana ruang lingkup tentang dasar dasar genetika ? 2. Bagaimana penerapan rekayasa genetika dalam kehidupan manusia ? 3. Bagaimana dampak dari penerapan dasar dasar genetika genetika ?

4. 5. 6. 7.

Bagaimana ruang lingkup mutasi ? Menjelaskan variabilitas genetik ? Bagiamana ruang lingkup bioeknologi ? Menjelaskan hubungan genetik dengan bioteknologi?

1.3 Tujuan 1. Untuk memahami diskripsi bagaimana ruang lingkup tentang dasar dasar genetika ? 2. Untuk memahami diskripsi bagaimana penerapan rekayasa genetika dalam

kehidupan manusia ? 3. Untuk memahami diskripsi bagaimana dampak dari penerapan dasar dasar genetika

genetika ? 4. 5. 6. 7.

Untuk memahami diskripsi bagaimana ruang lingkup mutasi ? Untuk memahami diskripsi bagaimana variabilitas genetik ? Untuk memahami diskripsi ruang limgkup bioteknologi ? Untuk memahami diskripsi bagaimana hubungan genetik dengan bioteknologi ?

iv

2. PEMBAHASAN 2.1 Ruang lingkup dasar – dasar genetika

a. pengertian genetika Kata genetika pada dasarnya merupakan kata saduran yang diambil dari bahasa Inggris yaitu kata genetics. Kata genetics sendiri berasal dari salah satu kata yang ada dalam Bahasa Yunani yaitu Genno yang memiliki arti melahirkan. Jika diartikan dari arti katanya, maka genetika merupakan salah satu ilmu yang mempelajari mengenai seluk beluk lahirnya gen makhluk hidup. Jika diartikan secara lengkap, pengertian genetika adalah sebuah cabang ilmu biologi yang terfokus pada bidang pewarisan sifat yang terjadi pada organisme makhluk hidup (tumbuhan, hewan, dan manusia) maupun suborganisme makhluk hidup (virus dan prion). Sederhananya, genetika merupakan ilmu yang mempelajari tentang gen dan berbagai macam aspek yang terkait dengannya. b. Cabang-Cabang Genetika Genetika berkembang baik sebagai ilmu murni maupun ilmu terapan.Cabangcabang ilmu ini terbentuk terutama sebagai akibat pendalaman terhadap suatu aspek tertentu dari objek kajiannya. Cabang-cabang murni genetika : - genetika molekular - genetika sel (sitogenetika) - genetika populasi - genetika kuantitatif * genetika perkembangan Cabang-cabang terapan genetika : * genetika kedokteran * ilmu pemuliaan * rekayasa genetika atau rekayasa gen Bioteknologi merupakan ilmu terapan yang tidak secara langsung merupakan cabang genetika tetapi sangat terkait dengan perkembangan di bidang genetika. c. Pengertian Rekayasa Genetika Rekayasa genetika adalah proses mengidentifikasi dan mengisolasi DNA dari suatu sel hidup atau mati dan memasukkannya dalam sel hidup lainnya. Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkombinasikan. Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Rekayasa genetika merupakan alat yang mendasar dari bioteknologi, di mana terdapat keterlibatan banyak proses di dalamnya yang terdiri dari : 1

1. 2. 3. 4.

Tahap isolasi gen. Modifikasi gen sehingga berfungsi sesuai yang diinginkan. Mempersiapkan gen untuk disisipkan ke dalam organisme baru. Kemudian pengembangan transgenik.

d. Prinsip- prinsip Dasar Rekayasa Genetika 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. Pada proses penyisipan gen diperlukan tiga faktor utama yaitu: 1. Vektor, yaitu pembawa gen asing yang akan disisipkan, biasanya berupa

plasmid, yaitu lingkaran kecil AND yang terdapat pada bakteri. Plasmid diambil dari bakteri dan disisipi dengan gen asing. 2. Bakteri, berperan dalam memperbanyak plasmid. Plasmid di dalam tubuh bakteri akan mengalami replikasi atau memperbanyak diri, makin banyak plasmid yang direplikasi makin banyak pula gen asing yang dicopy sehingga terjadi cloning gen. Enzim, berperan untuk memotong dan menyambung plasmid. Enzim ini disebut enzim endonuklease retriksi, enzim endonuklease retriksi yaitu enzim endonuklease yang dapat memotong ADN pada posisi dengan urutan basa nitrogen tertentu. e. Teknik – Teknik Rekayasa Genetika a. Transplantasi inti Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak.Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak seldan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama. b. Fungsi sel Fungsi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan adanya: 1.

Sel sumber gen (sumber sifat ideal); 2

2. 3.

Sel wadah (sel yang mampu membelah cepat); Fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

c. Teknologi plasmid Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara lain: 1. 2. 3. 4.

Merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu; Dapat beraplikasi diri; Dapat berpindah ke sel bakteri lain; Sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk. Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target. d. Prinsip-prinsip Teknik Kloning Kloning adalah penggunaan sel somatik makhluk hidup multiseluler untuk membuat satu atau lebih individu dengan materi genetik yang sama atau identik. Teknik kloning memanfaatkan prinsip dari DNA rekombinasi dengan menggunakan enzim-enzim yang bekerja saat itu. Enzim-enzim tersebut meliputi enzim restriksi yang dapat memotong DNA, ligase yang menggabungkan DNA, serta plasmid yang merupakan materi genetik untuk memperbanyak (mengklon) fragmen DNA yang diinginkan. Kloning ditemukan pada tahun 1997 oleh Dr. Ian Willmut seorang ilmuwan Skotlandia dengan menjadikan sebuah sel telur domba yang telah direkayasa menjadi seekor domba tanpa ayah atau tanpa perkawinan. Domba hadil rekayasa ilmuwan Skotlandia tersebut diberi nama Dolly. Cara kloning domba Dolly yang dilakukan oleh Dr. Ian Willmut adalah sebagai berikut: 1. Mengambil sel telur yang ada dalam ovarium domba betina, mengambil

2. 3. 4. 5.

kelenjar mammae dari domba betina lain dan pengambilan sel puting susu seekor domba yang merupakan sel somatis (sel tubuh). Mengeluarkan nukleus sel telur yang haploid. Memasukkan sel kelenjar mammae ke dalam sel telur yang tidak memiliki nukleus lagi. Sel telur dikembalikan ke uterus domba induknya semula (domba donor sel telur). Sel telur yang mengandung sel kelenjar mammae dimasukkan ke dalam uterus domba, kemudian domba tersebut akan hamil dan melahirkan anak hasil dari kloning.

Jadi, domba hasil kloning merupakan domba hasil perkembangbiakan secara vegetatif karena sel telur tidak dibuahi oleh sperma.

3

e. subtansi genetika Subtansi genetika adalah materi yang menjelaskan konsep gen, DNA, dan kromosom serta menjelaskan menjelaskan hubungan gen (DNA), RNA, Polipeptida dan proses sintesis protein. 

KROMOSOM

Kromosom terdapat di dalam nukleus. Kromosom berfungsi membawa sifat keturunan (membawa informasi genetika), karena di dalam kromosom mengandung gen. Kromosom tersusun atas benang kromatin, benang kromatin tersusun atas serabut-serabut protein, DNA dan RNA. Kromosom tersusun dari sentomer dan lengan. Berdasarkan kedudukan sentromer terhadap lengan, dikenal macam-macam kromosom sebagai berikut.  Metasentris (meta =tengah), yaitu kromosom yang mempunyai lengan yang sama panjang sehingga sentromer terletak di tengah.  Submetasentrik (submeta = agak tengah), yaitu kromosom yang mempunyai 2 lengan yang hampir sama panjangnya dan sentromer terletak diantara dua lengan yang tidak sama panjang.  Akrosentrik (akro = tidak sama), yaitu kromosom yang mempunyai 2 lengan, di mana salah satu lengan sangat pendek dan yang lainnya panjang, sentromer berada diantara dua lengan yang tidak sama panjang.  Telosentrik (tele = ujung), yaitu kromosom yang satu lengan dan sentromer terletak pada salah satu ujung dari lengan.

Pada setiap sel individu yang eukariotik, terdapat dua tipe kromosom yaitu kromosom tubuh (autosom) dan kromosom seks (gonosom). Kromosom tubuh yang berpasangan bersifat homolog. Kromosom homolog adalah kromosom yang mempunyai bentuk, ukuran dan fungsi yang sama. Pada manusia mempunyai 46 kromosom. Kromosom tubuh terdiri atas 22 pasang autosom (22AA). Kromosom seks manusia terdiri atas 1 pasang gonosom, yang menentukan jenis kelamin perempuan bersifat homolog (dinotasikan dengan XX) dan yang menentukan jenis kelamin laki-laki bersifat nonhomolog (dinotasikan dengan XY). 

GEN DAN ALEL

Gen adalah unit informasi genetik yang terdapat pada lokus dan memenuhi kromosom sebagai zarah yang kompak.Gen memiliki beberapa sifat, antara lain: 1. mengandung satuan informasi genetik; 2. sebagai zarah tersendiri, terdapat dalam kromosom; 3. dapat menduplikasi diri pada pembelahan sel; 4

4. mengatur sifat-sifat yang diturunkan. Fungsi Gen

1. menyampaikan informasi genetik pada generasi berikutnya; 2. mengendalikan perkembangan dan metabolisme sel atau individu.  DNA (Deoxyribonucleic Acid) DNA adalah materi genetik yang membawa informasi yang dapat diturunkan. Di dalam sel manusia DNA dapat ditemukan di dalam inti sel dan di dalam mitokondria. DNA terdiri atas tiga komponen dasar, yakni 1. gugus fosfat (─PO4); 2. deoksiribosa atau gugus gula yang kehilangan satu atom oksigen; 3. basa nitrogen yang terdiri: purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (sitosin dan timin).

Komponen penyusun DNA  Replikasi DNA Replikasi DNA adalah kemampuan DNA untuk membentuk atau mensintesis DNA sendiri. DNA hasil replikasi akan diwariskan pada sel anakan pada proses pembelahan sel sehingga dua sel anakan yang dihasilkan memiliki informasi genetik yang sama. Ada tiga hipotesisis yang menjelaskan replikasi DNA, yaitu konservatif, semikonservatif, dan dispersif. Penejelasan detail mengenai replikasi DNA silahkan dibaca: Proses, Teori, dan Model Replikasi DNA LENGKAP DNA dapat bersifat autokatalis, yaitu dapat menggandakan dirinya, juga dapat bersifat heterokatalis, yaitu DNA mampu mensintesis molekul lainnya seperti RNA. Berdasarkan dua sifat tersebut, maka DNA berfungsi sebagai: 1. 2. 3. 4.

membawa informasi genetik kepada generasi berikutnya; mengontrol aktivitas hidup secara langsung dan tidak langsung; menyintesis RNA; sebagai arsitek (perancang) dalam sintesis protein.

 RNA (Ribonucleic Acid) RNA (Ribonucleic Acid) adalah materi genetik yang terdapat di dalam inti, sitoplasma, dan matriks plastida. RNA adalah rantai tunggal yang tersusun dari gula ribosa, fosfat, dan basa 5

nitrogen yang terdiri atas purin (adenin dan guanin) serta pirimidin (sitosin dan urasil). RNA merupakan rantai nukleotida, molekulnya lebih kecil daripada DNA dan berperan dalam síntesis protein. Berdasarkan tempat dan fungsinya, RNA dibedakan menjadi: 1. RNA duta (RNAd) atau messenger RNA (RNAm), dibentuk DNA jika diperlukan. RNAd ini merupakan RNA terpanjang dan terbesar dan berperan sebagai pola cetakan untuk membentuk polipeptida dengan jalan mengatur urutan asam amino untuk membentuk protein. Pada rantai RNAd terdapat kode-kode genetik berupa urutan basa nitrogen yang disebut kodon. RNAd berfungsi menyampaikan informasi genetik dalam bentuk kode genetik ke ribosom. 2. RNA transfer (RNAt), dibentuk di inti dan terdapat di sitoplasma. RNAt mempunyai rantai terpendek diantara jenis RNA lainnya. RNAt berfungsi mengikat dan mengangkut asam amino ke ribosom dan menerjemahkan (translasi).

3. RNA ribosom (RNAr), dihasilkan oleh nukleolus dan merupakan RNA yang berada pada ribosom. RNAr dibentuk oleh gen-gen khusus yang terdapat pada nukleolus, berfungsi menyusun asam amino menjadi protein. Perbedaan DNA dan RNA

 SINTESIS PROTEIN

Sintesis protein adalah peristiwa penyusunan protein dengan bahan dasar asam amino yang bertujuan untuk mendapatkan protein struktural dan protein fungsional. Protein struktural digunakan oleh sel untuk menyusun membran sel dan sebagai bahan pembangun atau menggantikan sel-sel yang rusak. Protein fungsional yang dihasilkan dari sintesis protein berupa enzim dan hormon yang berfungsi untuk metabolisme dan pertumbuhan serta perkembangan sel. Enzim yang dibutuhkan dalam sintesis protein berupa: 1. RNA polymerase berfungsi saat transkripsi untuk memutuskan ikatan hidrogen yang menghubungkan antara rantai double heliks DNA. 2. Aminoasil sintetase berfungsi pada saat pengikatan asam amino di sitoplasma oleh RNAt. Pengikatan asam amino oleh RNAt juga membutuhkan energi (ATP) untuk mengaktifkan asam amino sehingga dapat diikat oleh RNAt. Secara garis besar, proses sintesis protein terjadi melalui dua tahap yaitu

6

(1) Transkripsi adalah proses pencetakan RNAm oleh DNA. Pada tahap ini, RNAm berfungsi sebagai pembawa informasi yang merupakan kode-kode genetik atau kodon. DNA berfungsi sebagai perancang pola penyusunan protein. Pada proses transkripsi tidak ada perubahan dalam kode. (2) Translasi adalah proses penerjemahan kode-kode oleh RNAt, berupa urutan asam-asam amino yang dikehendaki. Jadi, pada proses translasi terjadi perubahan dalam kode, yaitu urutan nukleotida ke urutan asam amino. Langkah-langkah sintesis protein dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Sebagian DNA membuka pilinannya karena terputusnya ikatan hidrogen akibat aktivitas enzim RNA polimerase, rantai template DNA mencetak kode-kode genetik untuk RNAm (kodon) dan akan terbentuklah rantai RNAm dengan urutan basa nitrogen yang bersesuaian dengan urutan basa nitrogen pada rantai template DNA, di mana apabila kodogenya AGS TAS, maka kodonnya USG AUG. Serangkaian peristiwa pencetakan RNAm oleh DNA template ini disebut transkripsi. 2. RNAm keluar dari nukleus menuju ribosom, rantai DNA menutup lagi. Ribosom memberikan permukaan yang sesuai untuk melekatnya RNAm. 3. RNAt yang berada pada sitoplasma mengikat asam amino yang sesuai. RNAt yang sudah mengikat asam amino kemudian menuju ribosom dan melekatkan antikodonnya pada RNAm yang sesuai pula satu per satu. Pada saat antikodon menempel pada kodon yang sesuai, antikodon mengalami penerjemahan (translasi) asam-asam amino, yang selanjutnya akan disusun membentuk protein tertentu. 4. Ribosom menerima asam amino dari RNAt hasil penerjemahan dan digabungkan dengan ikatan peptida untuk menjadi suatu protein tertentu. Penyusunan asam amino dengan ikatan péptida (polipeptida = banyak) dilaksanakan oleh RNAr. Kode genetik merupakan kode dengan menggunakan huruf sebagai lambang basa nitrogen (A, T, G, S) untuk menamai bermacam-macam asam amino di dalam tubuh. Kode genetik tersusun atas tiga macam basa nitrogen, sehingga disebut kode triplet.

Beberapa hal yang berkaitan dengan penulisan kode genetik, antara lain: 7

 Kodogen: rangkaian kode genetik pada rantai DNA  Kodon: rangkaian kode genetik pada rantai RNA duta  Antikodon: rangkaian kode genetik pada rantai RNA transfer

3. Penerapan Rekayasa Genetika Dalam Kehidupan Manusia

3.1 Rekayasa Genetika dalam Aspek Pertanian Pada dasarnya rekayasa genetika di bidang pertanian bertujuan untuk menciptakan ketahanan pangan suatu negara dengan cara meningkatkan produksi, kualitas, dan upaya penanganan pascapanen serta prosesing hasil pertanian. Peningkatkan produksi pangan melalui revolusi gen ini ternyata memperlihatkan hasil yang jauh melampaui produksi pangan yang dicapai dalam era revolusi hijau. Di samping itu, kualitas gizi serta daya simpan produk pertanian juga dapat ditingkatkan sehingga secara ekonomi memberikan keuntungan yang cukup nyata. Aplikasi teknologi DNA rekombinan di bidang pertanian berkembang pesat dengan dimungkinkannya transfer gen asing ke dalam tanaman dengan bantuan bakteri Agrobacterium tumefaciens. 1. Pemuliaan Tanaman

Pada dasarnya prinsip pemuliaan tanaman, baik yang modern melalui penyinaran untuk menghasilkan mutasi maupun pemuliaan tradisional sejak zaman Mendel, adalah sama, yakni pertukaran materi genetik. Baik seleksi tanaman secara konvensional maupun rekayasa genetika, keduanya memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan (unggul) yang diinginkan. Bedanya, pada zaman Mendel, kode genetik belum terungkap. Proses pemuliaan dilakukan dengan “mata tertutup” sehingga sifat-sifat yang tidak diinginkan kembali bermunculan di samping sifat yang diharapkan. Cara konvensional tidak mempunyai ketelitian pemindahan gen. Sedangkan pada new biotechnologypemindahan gen dapat dilakukan lebih presisi dengan bantuan bakteri, khususnya sekarang dengan dikembangkannya metode-metode DNA rekombinan. 2. Varietas baru 8

Apa yang ingin dilakukan oleh para ahli genetika ialah memasukkan gen-gen spesifik tunggal ke dalam varietas-varietas tanaman yang bermanfaat. Hal ini akan meliputi dua langkah pokok. Pertama, memperoleh gen-gen tertentu dalam bentuk murni dan dalam jumlah yang berguna. Kedua, menciptakan cara-cara untuk memasukkan gen-gen tersebut ke kromosom-kromosom tanaman, sehingga mereka dapat berfungsi. Langkah yang pertama bukan lagi menjadi masalah. Dengan teknik DNA rekombinan sekarang, ada kemungkinan untuk menumbuhkan setiap segmen dari setiap DNA pada bakteri. Tidak mudah untuk mengidentifikasi segmen khusus yang bersangkutan di antara koleksi klon. Khususnya untuk mengidentifikasi segmen tertentu yang bersangkutan di antara koleksi klon, apalagi untuk mengidentifikasi gengen yang berpengaruh pada sifat-sifat seperti hasil produksi tanaman. Langkah kedua, memasukkan kembali gen-gen klon ke dalam tanaman juga bukan sesuatu yang mudah. Peneliti menggunakan bakteriAgrobacterium yang dapat menginfeksi tumbuhan dengan lengkungan kecil DNA yang disebut plasmid Ti yang kemudian menempatkan diri sendiri ke dalam kromosom tumbuhan.Agrobacterium merupakan vektor yang siap pakai. Tambahkan saja beberapa gen ke plasmid, oleskan pada sehelai daun, tunggu sampai infeksi terjadi, setelah itu tumbuhkan sebuah tumbuhan baru dari sel-sel daun tadi. Selanjutnya tumbuhan itu akan mewariskan gen baru kepada benih-benihnya. Rekayasa genetika pada tanaman tumbuh lebih cepat dibandingkan dunia kedokteran. Alasan pertama karena tumbuhan mempunyai sifat totipotensi (setiap potongan organ tumbuhan dapat menjadi tumbuhan yang sempurna). Hal ini tidak dapat terjadi pada hewan, kita tidak dapat menumbuhkan seekor tikus dari potongan kepala atau ekornya. Alasan kedua karena petani merupakan potensi besar bagi varietas-varietas baru yang lebih unggul, sehingga mengundang para pebisnis untuk masuk ke area ini. 3.2 Rekayasa Genetika dalam Aspek Kesehatan Sebagai alat penelitian sikuensi generasi DNA dan RNA Teknologi rekombinasi DNA menjadi alat penelitian yang essensial pada genetika molekul modern. Mutasi dihasilkan dalam klon gen dan memungkinkan mengisolasi suatu gen dan memasukkan kembali dalam sel hidup atau bahkan dalam sel germinal. Disamping menghemat waktu dan tenaga, mutasi genetik mampu mengkonstruksi mutan yang secara praktis tidak dapat dibuat dengan berbagai cara. Perkembangan teknikgene cloning pada tahun 1970-an memberikan motivasi kuat bagi dunia riset untuk mempelajari gen dan aktivitasnya dengan teknik atau prosedur kedua terjadi pada akhir tahun 1980-an dengan ditemukannya teknologi PCR (Polymerase Chain Reaction. Dengan teknik ini kita dapat memperbanyak DNA dalam tabung reaksi sehinga memberikan kemudahan aplikasi di berbagai bidang, mialnya mengamplifikasi gen tertentu untuk sequencing, cloning, fingerprinting dan mendeteksi pathogen. Ditemukannya enzim Taq polymerase pada bakteri termofilik (Thermus aquaticus) 9

yang dapat bekerja pada suhu tinggi (960C) merupakan dasar teknik PCR karena enzim ini dapat mensintesis molekul DNA dalam tabung reaksi dengan cara mengatur temperature dari alat yang disebut thermocycler. 3.3 Genetika Dalam Aspek Industri Pembuatan sel yang mampu mensintesis molekul yang penting secara ekonomi Gen dari spesies bakteri yang berbeda dapat memetabolisme beberapa komponen minyak, dapat disematkan dalam plasmid dan dapat digunakan untuk mengubah spesies bakteri laut, yang kemudian dapat memetabolisme minyak untuk membersihkan tumpahan minyak di laut. Beberapa perusahaan bioteknologi merencanakan bakteri yang dapat mensintesis bahan kimia atau memecah limbah industri.Bakteri dirancang mampu memecah bahan buangan secara lebih efisien, mengikat nitrogen (untuk meningkatkan fertilitas tanah) dan membuat organisme yang dapat mengubah limbah biologi menjadi alkohol. Obat-obatan dan molekul penting komersial lain dihasilkan dalam sel rekayasa genetik. Apabila bioteknologi dalam bidang industri meliputi rekayasa bakteri untuk memecah limbah berbahaya, penggunaan selulosa oleh yeast untuk menghasilkan glukosa dan alcohol untuk bahan baker, penggunaan algae laut untuk bahan makanan dan substansi lain yang bermanfaat.Saccharomyces cerevisiae yang telah dimodifikasi dengan plasmid yang berisi dua gen selulase, yaitu endoglucanase dan exogluconase, dapat mengubah selulosa menjadi glukosa. Glukosa kemudian diubah menjadi ethyl alcohol oleh yeast. Yeast ini sekarang mampu mencerna kayu (selulosa) dan mengubah secara langsung menjadi alkohol. 3.4 Rekayasa Genetika Dalam Aspek Lingkungan Rekayasa genetika ternyata sangat berpotensi untuk diaplikasikan dalam upaya penyelamatan keanekaragaman hayati, bahkan dalam bioremidiasi lingkungan yang sudah terlanjur rusak. Dewasa ini berbagai strain bakteri yang dapat digunakan untuk membersihkan lingkungan dari bermacam-macam faktor pencemaran telah ditemukan dan diproduksi dalam skala industri. Sebagai contoh, sejumlah pantai di salah satu negara industri dilaporkan telah tercemari oleh metilmerkuri yang bersifat racun keras baik bagi hewan maupun manusia meskipun dalam konsentrasi yang kecil sekali.Detoksifikasi logam air raksa (merkuri) organik ini dilakukan menggunakan tanaman Arabidopsis thaliana transgenik yang membawa gen bakteri tertentu yang dapat menghasilkan produk untuk mendetoksifikasi air raksa organik. 4. Dampak Dari Penerapan Dasar Dasar Genetika Genetika 4.1 Dampak di bidang sosial ekonomi Dampak ekonomi yang tampak adalah paten hasil rekayasa, swastanisasi dan kosentrasi bioteknologi pada kelompok tertentu, memberikan pengaruh yang sangat luas pada masyarakat. Produk bioteknologi dapat merugikan petanikecil. Penggunakan hormon pertumbuhan sapi dapat meningkatkan produksi susu sapi sampai 20%, niscaya akan menggusur peternak kecil. 4.2 Dampak di bidang kesehatan 10

Produk rekayasa di bidang kesehatan ini memang sudah ada yang menimbulkan masalah yang serius. Contohnya adalah penggunaan insulin hasil rekayasa menyebabkan 31 orang meninggal di inggris. Tomat Flavr Savr diketahui mengandung gen resisten terhaap antibiotic. Susu sapi yang disuntik dengan hormone BGH disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagi kesehatan manusia. 4.43 Dampak rekayasa genetika terhadap lingkungan Dampak negatif dari rekayasa genetika terhadap lingkungan dapat muncul diakibatkan oleh sisa-sisa hasil rekayasa yang tidak dibersihkan secara maksimal.Sebagai contoh, apabila tanaman hasil rekayasa genetika tidak dibersihkan, maka dikhawatirkan dapat membunuh jasad renik dalam tanah bekas penanaman tanaman tersebut. 5. Ruang Lingkup Mutasi 5.1 pengertian mutasi

Mutasi adalah perubahan materi genetik (gen atau kromosom) suatu sel yang diwariskan kepada keturunannya. Mutasi dapat disebabkan oleh kesalahan replikasi materi genetika selama pembelahan sel oleh radiasi, bahan kimia (mutagen), atau virus, atau dapat terjadi selama proses meiosis. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut mutagen. 5.2 Tingkatan Mutasi Mutasi dapat terjadi pada tingkat gem maupun kromosom yaitu: 1. Mutasi Gen Gen merupakan materi yang mengandung informasi genetik dan mempunyai tugas khusus sesuai dengan fungsinya. Mutasi gen dapat terjadi karena adanya hal-hal berikut. a. Pergantian pasangan basa nitrogen Adanya pergantian pasangan basa nitrogen pada suatu rantai polinukleotida dapat menyebabkan perubahan pada kodon. Peristiwa ini disebut dengan subtitusi. 1) Tranversi Peristiwa tranversi merupakan pergantian basa nitrogen yang tidak sejenis. Tranversi dapat terjadi bila terdapat pergantian basa purin dengan basa pirimidin atau basa pirimidin dengan basa purin. Misalnya: T-A diganti menjadi A-T G-S diganti menjadi S-G DNA induk 123456789 STGGTASTG GASSATGAS Apabila terjadi tranversi nukleotida 2, 3 dan 7 menjadi

11

123456789 SASGTAGTG GTGSATSAS 2) Transisi Transisi merupakan peristiwa pergantian basa nitrogen yang sejenis. Transisi terjadi bila terdapat pergantian basa purin dari satu mutasi DNA dengan purin lainnya atau basa pirimidin dengan pirimidin lainnya. Misalnya: A-T diganti menjadi G-S S-G diganti menjadi T-A DNA induk 123456789 STGGTASTG GASSATGAS Apabila terjadi transisi nukleotida 2 dan 7 menjadi 123456789 SSGGTATTG GGSSATAAS b. Penyisipan dan Pengurangan Basa Nitrogen Peristiwa penyisipan dan pengurangan basa nitrogen meliputi dua hal. 1) Insersi, merupakan peristiwa penyisipan satu atau lebih pasangan basa nitrogen pada rantai DNA. Insersi dapat disebabkan oleh fragmen DNA yang pindah. Peristiwa ini disebut dengan transposom. Misalnya: DNA induk 123456789 STGGTASTG GASSATGAS Apabila terjadi insersi nukleotida antara 8 - 9 menjadi 1234567889 STGGTASTAG GASSATGATS 2) Delesi, dapat terjadi karena pengurangan satu atau lebih pasangan basa nitrogen pada rantai DNA. Peristiwa ini dapat disebabkan karena radiasi sinar radioaktif dan infeksi suatu virus. Misalnya: DNA induk 123456789 STGGTASTG GASSATGAS Apabila terjadi transisi nukleotida 2 dan 7 menjadi seperti berikut. 12

12345678 STGGTAST GASSATGA Mutasi bisu (silent mutation) dapat terjadi jika perubahan basa nitrogenpada rantai DNA tidak mempengaruhi hasil produksi protein atau gejala fenotip yang lain. Mutasi gen dapat terjadi pada peristiwa pembentukan anemia sel sabit (sickle cell anemia) atau pada peristiwa HNO2 yang bereaksi dengan adenin. 2. Mutasi Kromosom Kromosom merupakan suatu badan yang di dalamnya mengandung banyak gen. Kromosom dapat mengalami mutasi karena adanya perubahan struktur atau susunan dan jumlah kromosom. Mutasi kromosom ini disebut juga dengan mutasi besar (gross mutation). Pada prinsipnya mutasi pada kromosom terdiri atas dua macam. a. Mutasi karena Perubahan jumlah kromosom Mutasi yang terjadi karena perubahan jumlah kromosom disebut ploidi, yang macamnya sebagai berikut. 1. Eploidi Euploidi merupakan mutasi yang melibatkan pengurangan atau penambahan dalam perangkat kromosom (genom). Jumlah kromosom di dalam genom pada masing-masing jenis organisme berbeda-beda, misalnya pada tumbuhan kentang adalah 12, apel adalah 17, dan gandum adalah 7. 2. Aneuploid Aneuploid merupakan mutasi kromosom yang tidak melibatkan perubahan pada seluruh genom, tetapi terjadi hanya pada salah satu kromosom dari genom. Peristiwa aneuploid dapat terjadi pada manusia, sehingga mengakibatkan sindrom, di antaranya sebagai berikut. 1. Sindrom turner Sindrom turner ditemukan oleh H.H. Turner pada tahun 1938. Sindrom ini terjadi pada individu yang kehilangan kromosom Y sehingga hanya mempunyai kromosom X. Individu pada penderita sindrom turner berjenis kelamin perempuan. Sindrom turner memiliki susunan kromosom 22AA + XO atau 45,XO. Penderita sindrom turner memiliki karakteristik antara lain: (1) gonad abnormal dan steril; (2) tubuh pendek; (3) payudara tidak berkembang dengan baik; (4) memiliki leher yang bersayap; (5) Terjadi keterbelakangan mental; (6) Terdapat kelainan kardiovaskuler. 2. Sindrom Klinefelter Sindrom ini ditemukan oleh Klinefelter pada tahun 1942. Sindrom klinefelter merupakan suatu keadaan pada individu yang mempunyai kelebihan satu kromosom, sehingga susunan kromosomnya adalah 22AA + AAY atau 47,XXY. Sindrom klinefelter terjadi pada seorang laki-laki. Penderita ini memiliki 47 kromosom, termasuk satu kromosom Y dan dua kromosom X. Penderita sindrom klinefelter memiliki ciri-ciri antara lain: (1) memiliki ukuran tubuh yang tinggi; (2) memiliki tangan dan kaki yang lebih panjang; 13

(3) gonad tidak berkembang sehingga bersifat steril; (4) payudara berkembang; (5) terjadi keterbelakangan mental. 3. Sindrom edwards Sindrom edwards ditemukan oleh I.H. Edwards. Penderita sindrom inimengalami peristiwa trisomi pada kromosom ke-16, 17, dan 18. Sindrom edwards memiliki ciri-ciri antara lain: (1) berumur pendek, usia rata-rata hanya 6 bulan; (2) tengkorak berbentuk agak lonjong; (3) memiliki bentuk mulut yang lebih kecil; (4) bentuk dada pendek dan lebar; (5) memiliki letak telinga yang lebih rendah. 4. Sindrom down Sindrom down ini mula-mula diteliti oleh Langdon Down pada tahun1866. Kondisi ini diberi istilah idiot mongoloid. Keadaan yang terjadi penderita pada sindrom down disebabkan karena adanya suatu ekstra kopi salah satu kromosom yang terkecil pada trisomi 21. Penderita sindrom down akan memiliki karakteristik seperti berikut: (1) Pada bayi yang baru lahir terdapat garis-garis pada kedua telapak tangannya yang disebut dengan sidik dermatoglifik. (2) Memiliki badan yang pendek. (3) Memiliki bentuk wajah agak bulat. (4) Memiliki bentuk mata yang sipit. (5) Keadaan mulut sering terbuka. (6) Memiliki kelainan pada jantung. (7) Biasanya memiliki IQ rendah yaitu di bawah 75. (8) Aktivitas geraknya lamban. (9) Memiliki hidup yang lebih pendek daripada individu yang normal, yaitu sekitar 16 tahun. 6. Sindrom patau Sindrom patau merupakan suatu keadaan pada individu yang mengalami trisomi pada kromosom ke-13, 14, dan 15. Penderita sindrom patau memiliki karakteristik sebagai berikut. (1) Berumur pendek, umumnya meninggal pada usia 3 bulan. (2) Memiliki polidaktili. (3) Ukuran struktur otak lebih kecil. (4) Mengalami keterbelakangan mental. (5) Bagian bibir memiliki celah. (6) Mengalami kelemahan pada jantung dan kelainan pada usus.

b. Mutasi karena Perubahan Struktur Kromosom Perubahan struktur kromosom mengakibatkan kerusakan bentuk kromosom yang disebut aberasi. Beberapa peristiwa perubahan struktur kromosom, antara lain seperti berikut. 1. Inversi Inversi merupakan mutasi yang terjadi karena perubahan letak gen akibat terpilinnya kromosom pada saat meiosis sehingga terbentuk kiasma. Tipe kelainan kromosom ini sulit 14

diidentifikasi secara visual. Pada peristiwa inversi, urutan gen menjadi terbalik yang disebabkan karena kromosom pecah menjadi dua bagian, bagian tengahnya menyisip kembali dalam urutan terbalik. 2. Translokasi Translokasi adalah peristiwa perpindahan potongan kromosom menuju kromosom lain yang bukan homolognya. Translokasi dapat menyebabkan kromosom yang terjadi lebih panjang atau lebih pendek dari sebelumnya. 3. Duplikasi Duplikasi merupakan peristiwa penambahan dan penggandaan patahan kromosom dari kromosom lain yang sehomolog. proses duplikasi Peristiwa duplikasi ini dapat dijumpai pada kehidupan di antaranya dapat ditemukan pada fragile X sindrom yang menyebabkan kemunduran pada mental. Selain itu dapat ditemukan pula pada mutasimutasi bar dalam Drosophilla melanogaster yang mengakibatkan kelainan struktur mata yang disebabkan oleh duplikasi suatu daerah dalam kromosom X yang diperlihatkan oleh pola barik dari kromosom politen, 4. Delesi Delesi merupakan peristiwa pengurangan suatu kromosom akibat sebagian kromosom pindah pada kromosom lain, karena adanya patahan. Salah satu sindrom pada manusia yang disebabkan oleh delesi yaitu sindrom cri-du-chat. 5. Katenasi Katenasi merupakan peristiwa saling menempelnya ujung-ujung kromosom yang saling berdekatan sehingga membentuk lingkaran. Hal ini dimulai dari patahnya kromosom di dua tempat, kemudian bagian yang patah tersebut lepas dan saling mendekat. Peristiwa katenasi ini biasanya didahului dengan translokasi. c. Macam-macam mutasi 1. Berdasarkan tempat terjadinya a. Mutasi somatic Mutasi ini terjadi pada sel-sel tubuh dan dampaknya hanya dirasakan pada individu tersebut dan tidak diturunkan. Faktor-faktor yang menyebabkan mutasi somatik, antara lain sinar radioaktif, sinar ultraviolet, dan obat-obatan atau zat-zat yang bersifat mutagenik. b. Mutasi germinal Mutasi ini terjadi pada sel-sel gamet dan memiliki sifat dapat diwariskan. Mutasi germinal dapat dialami oleh gen-gen yang terdapat pada kromosom autosomal yang disebut dengan mutasi autosomal. Hasil mutasi autosomal dapat berupa mutasi dominan atau mutasi resesif. Mutasi germinal juga dapat terjadi pada kromosom kelamin yang disebut dengan mutasi tertaut kelamin. 2. Berdasarkan sifat genetiknya a. Mutasi dominan, Mutasi ini memperlihatkan pengaruhnya pada kondisi heterozigot b. Mutasi resesif, Mutasi ini terjadi pada organisme diploid (misalnya manusia) dan tidak 15

diketahui dalam keadaan heterozigot, kecuali resesif pautan seks. 3. Berdasarkan sumbernya a. Mutasi Alam Mutasi alam adalah mutasi yang terjadi dengan sendirinya atau penyebabnya tidak diketahui secara pasti sehingga mutasi ini terjadi secara spontan. Mutasi alam ini diduga disebabkan oleh sinar kosmis (proton,positron, photon), sinar radioaktif (uranium), sinar ultraviolet, dan radiasi ionisasi internal, yaitu bahan radioaktif dalam suatu jaringan tubuh yang berpindah masuk ke jaringan lainnya.

b. Mutasi Buatan Mutasi buatan adalah mutasi yang terjadi akibat campur tangan manusia. Mutasi buatan ini memang sengaja dibuat oleh manusia untuk suatu kepentingan tertentu dan diambil manfaatnya. Mutasi buatan ini merupakan awal dari lahirnya rekayasa genetika dalam bidang bioteknologi. Mutasi buatan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain pemakaian bahan radioaktif untuk memperoleh bibit unggul, penggunaan radiasi peng-ion, pemakaian bahan kolkisin, dan penggunaan sinar X

6. Variabilitas Genetik Variabilitas Genetik / Keragaman Genetik adalah ukuran bagi kecenderungan berbagai individu dalam suatu populasi untuk memiliki genotipe yang berbeda-beda. Variabilitas dalam suatu sifat (karakter) tertentu menggambarkan bagaimana sifat itu mampu berubah-ubah untuk menanggapi pengaruh lingkungan dan genetik. Tingginya variabilitas genetik amat penting bagi keanekaragaman hayati karena akan membantu suatu populasi beradaptasi dan menghindari kepunahan. Selain itu, pemuliaan tanaman dan hewan banyak mengambil manfaat dari luasnya variabilitas genetik. Variabilitas genetik tidak sama dengan keanekaragaman genetik. Istilah yang terakhir mengacu pada ukuran banyaknya variasi yang teramati dalam suatu populasi. Variabilitas genetik dapat teramati apabila terjadi perubahan lingkungan yang memaksa suatu populasi beradaptasi. Apabila populasi tersebut mampu tetap bertahan tanpa mengalami penyusutan populasi, dapat diketahui bahwa individu-individu anggotanya memiliki variabilitas genetik yang tinggi. 6.1 Timbulnya Variabilitas Untuk melihat bagaimana keanekaragaman , kita harus mulai dari suatu struktur yang paling kecil, tetapi sangat penting, struktur tersebut adalah asam deoksiribonukleat yang terdiri dari 4 macam asam nukleat, yakni adenin (A), citosin (C), guanin(G), dan timin(T). Bila asam amino RNA diganti dengan urasil(U), maka asam nukleat akan membentuk 20 macam asam amino esensial. Kini diketahui bahwa kombinasi tiga dari keempat macam asam nukleat akan membentuk asam amino. Kombinasi ini dikenal dengan kode genetik . apabila ada 4 macam asam nukleat yang membentuk asam amino ., maka hanya diperoleh 16 kombinasi untuk 16 asam amino , sehingga tidak ditemukan 4 macam asam amino esensial yang lain. Secara umum, setiap satu asam amino dikode oleh sekitar 3 macam kombinasi asam amino dikode oleh satu kombinasi, sedangkan asam amino yang lain dikode oleh 6 macam kombinasi . dengan demikian maka suatu asam amino dapat dihasilkan lebih banyak kemungkinan . yang menjadi masalah sekarang adalah dari mana terjadinya keanekaragaman. Adanya satu kode genetik atau lebih belum dapat menerangkan terjadinya keanekaragaman. 6.2 Variasi genetik sebagi dasar evolusi

16

Variasi genetik dalam populasi yang merupakan gambar dari adanya perbedaan respon individu-individu terhadap lingkungan adalah bahan dasar dari perubahan adaptif. Suatu populasi terdiri dari suatu sejumlah individu. Dengan suatu kekecualian , maka, tidak ada dua individu yang serupa, pada populasi manusia dapat kita lihat dengan muda adanya perbedaan- perbedaan individu : misalnya dipunyainya ciri-ciri anatomi, fisiologi dan kelakuan yang khusus. Hal ini dapat kita lihat pada kucing dan anjing dan kuda., variasi individu pada cacing, burung jalak, bajing atau bayam sukar sekali kita dapatkan meskipun hal itu ada. Meskipun variasi individu ini terdapat dan hal ini mungkin tidak dapat kita lihat oleh mata kita, hal ini terjadi pada binatang bersel satu sampai dengan ikan paus. Dengan demikian, populasi terdiri dari sejumlah individu yang memiliki sifat penting tetapi berbeda satu sama lain didalam berbagai hal. Fenotipe suatu individu organisme dihasilkan dari genotipe dan pengaruh lingkungan organisme tersebut. Variasi fenotipe yang substansial pada sebuah populasi diakibatkan oleh perbedaan genotipenya. Sintesis evolusioner modern mendefinisikan evolusi sebagai perubahan dari waktu ke waktu pada variasi genetika ini. Frekuensi alel tertentu akan berfluktuasi, menjadi lebih umum atau kurang umum relatif terhadap bentuk lain gen itu. Gaya dorong evolusioner bekerja dengan mendorong perubahan pada frekuensi alel ini ke satu arah atau lainnya. Variasi menghilang ketika sebuah alel mencapai titik fiksasi, yakni ketika ia menghilang dari suatu populasi ataupun ia telah menggantikan keseluruhan alel leluhur. Variasi berasal dari mutasi bahan genetika, migrasi antar populasi (aliran gen), dan perubahan susunan gen melalui reproduksi seksual. Variasi juga datang dari tukar ganti gen antara spesies yang berbeda: contohnya melalui transfer gen horizontal pada bakteria dan hibridisasi pada tanaman.Walaupun terdapat variasi yang terjadi secara terus menerus melalui proses-proses ini, kebanyakan genom spesies adalah identik pada seluruh individu spesies tersebut. Namun, bahkan perubahan kecil pada genotipe dapat mengakibatkan perubahan yang dramatis pada fenotipenya. Misalnya simpanse dan manusia hanya berbeda pada 5% genomnya.

Perbedaan- perbedaan diatas dapat kita lihat dengan nyata dan dapat pula sangat samar- samar. Dengan demikian, jika terjadi suatu seleksi yang menentang beberapa varian dan seleksi menguntungkan untuk varian lain didalam suatu populasi, maka komposisi kesehatan dari populasi itu dapat berubah dengan berjalannya waktu , sebab sifat dari populasi itu ditentukan oleh induvidu didalamnya. Secara umum variasi genetik dapat dibedakan menjadi 5 penyebab (agensia evolutif), yakni mutasi rekombinasi gen, genetic drift, gen flow dan seleksi alam. 7. Ruang Lingkup Bioteknologi 7.1 Pengertian Bioeknologi Bioteknologi merupakan teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagianbagiannya untuk mendapatkan barang dan jasa. Dalam perkembangan lebih lanjut,bioteknologi didefinisikan sebagai pemanfaatan prinsip-prinsip dan rekayasa terhadap organisme, sistem atau proses biologis untuk manghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. 7.2 Jenis – Jenis Bioteknolgi a. Bioteknologi Konvensional Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi sederhana yang menerapkan ilmu biologi, biokimia. Rekayasa yang terjadi masih dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup secara utuh. Proses

17

biokimia dan proses genetik terjadi secara alami. Manipulasi yang dilakukan dalam bioteknologi ini hanya sebatas manipulasi pada lingkungan dan media tumbuh serta tidak sampai pada tahap rekayasa genetika. Seandainya ad, rekayasa yang berlangsung bersifat sederhana dan perubahan yang terjadi tidak tepat sasaran. Biotektologi konvensioanal tidak dipakai untuk pembuatan produk secara mahal dan menggunakan biaya yang relatif rendah, selain itu ilmu yang digunakan pun biasanya diwariskan secara turun-temurun. b. Bioteknologi Modern Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan adalah dengan melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan. Teknik yang digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu proses biologi yang berlangsung di luar sel atau organisme, misalnya dalam tabung percobaan. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika, yaitu proses yang ditujukan untuk menghasilkan organism transgenik. Organisme transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki. Berbeda dengan bioteknologi konvensional,bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir, yaitu : a.) Kultur Jaringan Tumbuhan Kultur jaringan tumbuhan merupakan teknik menumbuhkembangakan bagian tanaman, baik berupa sel, jaringan, atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro. Kultur jaringan dapat dilakukan karena adanya sifat totipotensi, yaitu kemampuan setiap sel tanaman untuk tumbuh menjadi individu baru bila berada dalam lingkungan yang sesuai. Teori ini pertama kali dikemukakan oleh G. Haberlandt (ahlli fisiologi Jerman pada tahun 1898). Teori kemudian diuji ulang oleh F.C. Steward pada tahun 1969 dengan menggunakan satu sel emplur wortel. Dalam percobaannya, Steward dapat menumbuhkan satu sel empulur tersebut menjadi satu individu wortel. Dalam kultur jaringan, tanaman yang akan dikulturkan sebiknya berupa jaringan muda yang sedang tumbuh, misalnya akar, daun muda, dan tunas. Bagian tumbuhan yang akan dikultur disebut sebagai eksplan. b) Teknik Kultur Jaringan Tanaman dengan teknik kultur jaringan dapat diperoleh dengan empat tahap sebagai berikut. 1. Tahap inisiasi adalah tahap penanaman eksplan ke dalam media. Media yang digunakan adalah media cair yang terdiri dari zat nutrisi dan zat pengatur tumbuh. 2. Tahap multiplikasi (perbanyakan kultur), eksplan akan tumbuh menjadi jaringan seperti kalus berwarna putih disebut protocorm like body (PLB). 3. Tahap menghasilkan plantlet, PLB berkembang menjadi tanaman kecil yang disebut plantlet.4. Tahap aklimatiasi, plantlet dipisah-pisahkan dan dikultur dalam 18

media padat. Setelah plantlet tumbuh menjadi tanaman yang sempurna, maka tanaman tersebut dipindah ke polybag. Kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan terpenuhi. Syarat-syarat tersebut antara lain, yaitu : 1. 2. 3. 4.

Pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk pembentukan kalus. Penggunaan medium yang cocok. Keadaan aseptik. Pengaturan udara yang baik.

b) Manfaat dan Kelemahan Kultur Jaringan Dengan melakukan kultur jaringan tumbuhan dapat diperoleh manfaat sebagai berikut. 1. Mendapat bibik banyak dalam waktu singkat yang identik dengan induknya. 2. Bibit terhindar dari hama dan penyakit. 3. Menghasilkan varietas baru seperti yang dikehendaki. 4. Mendapat hasil metabolisme tumbuhan (metabolit sekunder), misalnya karet,resin, tanpa areal tanaman yang luas dan tidak perlu menunggu tumbuhan dewasa. 5. Melestarikan tanaman-tanaman yang hampir punah. Selain memiliki manfaat, kultur jaringan juga memiliki kelemahankelemahan yaitu sebagai berikut. 1. Diperlukan biaya yang relatif tinggi. 2. Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena memiliki keahlian khusus. 3. Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatiasi, karena terbiasa dalam kondisi lembap dan aseptik. 7.3 Rekayasa Genetika Rekayasa genetika adalah suatu proses perubahan gen-gen dalam tubuhmakhluk hidup. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara mengisolasi dan mengidentifikasi serta memperbanyak gen yang dikehendaki. Berbagai teknik rekayasa genetika berkembang dimungkinkan karena ditemukannya : a) Enzim restriksi endonuklease yang dapat memotong benang DNA. b) Enzim ligase yang dapat menyambung kembali benang DNA. c) Plasmid yang dapat digunakan sbagai wahana memindahkan potongan benang DNA tertentu ke dalam sel mikroorganisme.

7.4 Teknik Hibridoma/Fusi Sel. Teknik hibridoma adalah penggabungan 2 sel dari organisme berbeda ataupun sama (fusi sel) sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hybrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut. Proses

19

penggabungan sel menggunakan tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi. Hal-hal yang diperlukan dalam teknik hibridoma, yaitu : a) Sel umber gen adalah sel-sel yang memiliki sifat yang diinginkan. b) Sel wadah adalah sel yang mampu membelah dengan cepat (misalnya sel mieloma). c) Fusi gen adalahza-zat yang mempercepat fusi sel (misalnya NaNO3). 7.5. Kloning Kloning berasal dari bahasa inggris clonning yang berarti suatu usaha untuk menciptakan duplikat suatu organisme melalui proses aseksual. Tujuan utama kloning adalah untuk mengisolasi gen yang diinginkan dari seluruh gen yang ada (kromoson) pada organisme donor. Untuk mencapai tujuan tersebut, kloning dapat dilakukan dengan kloning embrio dan transfer inti. Kloning embrio dilakukan dengan fertilisasi in vitro, misalnya kloning pada sapi yang secara genetik identik untuk memproduksi hewan ternak. Penerapan Bioteknologi pada Beberapa Bidang – Bidang tertentu : 1. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Medis dan Kesehatan Penerapan ini disebut sebagai bioteknologi merah, diawali dengan tahap analisa atau diagnosa suatu penyakit dan pengobatan sebuah penyakit. Beberapa contoh bioteknologi di bidang medis dan kesahatan misalnya penggunaan mikroorganisme pada antibiotik atau vaksin, penggunaan mikroorganisme pada hormon pada penyakit diabetes mellitus, bayi tabung, Antibodi Monoklonal, penggunaan sel intuk untuk pengibatan penyakit sroke, dan terapi gen untuk penyembuhan penyakit genetis.

2. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan Peternakan Bioteknologi ini bioteknologi hijau, dilakukan dengan memodifikasi genetik dan rekayasa genetika untuk memperoleh varietas unggul, produksi tinggi, kandungan gizi tinggi, tahan hama, patogen, dan herbisida. Hal ini memberikan sumbangan besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan tanaman (plant breeding) dan kehidupan manusia bahkan berdampak pada kemajuan ekonomi manusia itu sendiri. Dampak Bioteknologi dan Cara Pencegahan Terhadap Dampak Negatif Bioteknologi. 1. Dampak Positif Bioteknologi Dampak positif dari bioteknologi adalah dihasilkannya produk-produk yang bermanfaat bagi peningkatan kesejahtraan manusia. a. Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif.

20

b. Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon c. Bioteknologi dapat meningkatkan variasi dan hasil pertanian melalui kultur jaringan, fiksasi nitrogen pengendalian hama tanaman, dan pemberian hormon tumbuhan. d. Bioteknologi dapat menghasilkan bahan bakar dengan pengelolahan biommasa menjadi etanol (cair) dan metana (gas) e. Bioteknologi di bidang industri dapat menghasilkan makanan dan minuman, antara lain pembuatan roti, nata decoco, brem, mentega, yoghurt, tempe, kecap, bir dan anggur 2. Dampak negatif bioteknologi a. Menimbulkan penyakit pada manusia Gen-gen yang mengkode untuk pembentukan antibiotic dapat saja mengalami kecelakaan di dalam tubuh bakteri sehingga menyebabkan penyakit pada manusia. b. Menimbulkan reaksi alergi Timbulnya alergi yang disebabkan karena mengkomsumsi produk transgenic. c. Mengancam kelestarian alam. Jagung hasil rekayasa genetik dapat membunuh ulat yang tidak berbahaya. Rekayasa genetika dapat menghasilkan gluma-gluma super. Tanaman rekayasa genetika dapat membahayakan burung yang memakannya. Menyebabkan kepunahan sebagian plasma nuftah asli karena yang dikembangkan sekarang hanya produk rekayasa genetika saja d. Berpotensi digunakan sebagai alat perang Beberapa orang mungkin dengan sengaja menciptakan kombinasi gen-gen baru untuk kepentingan perang (semacam senjata kimia dan senjata biologi). 8. Hubungan antara Bioteknologi dan Rekayasa Genetika

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, dan penciptaan sumber energi (Armansyah, 2014). Bioteknologi erat kaitannya dengan rekayasa genetik, Rekayasa genetika yang sering kali sinonim dengan teknologi DNA rekombinan merupakan tulang punggung dan pemicu lahimya bioteknologi molekuler. Perkembangan bioteknologi berubah drastis sejak ditemukannya teknologi DNA rekombinan. Perubahan ini sangat nyata terutama dalam hal teknologi. Dengan adanya teknologi DNA rekombinan, maka optimasi biotransformasi dalam suatu proses bioteknologi dapat diperoleh dengan lebih terarah dan langsung (Suwanto,1998). Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika memungkinkan kita merancang bangun, bukan hanya mengisolasi suatu galur yang sangat produktif. Sel prokariot atau eukariot dapat digunakan sebagai "pabrik biologi" untuk memproduksi insulin, interferon, honnon pertumbuhan, bahan anti virus, dan berbagai macam protein lainnya. Teknologi DNA rekombinan juga memungkinkan produksi senyawasenyawa tertentu yang jumlahnya secara alami sangat sedikit sehingga tidak ekonomis bila diekstrak langsung dari sumber alaminya. Sebagai contoh, indigo – zat 21

varna biru yang dipakai untuk mewarnai blue jeans – telah diproduksi oleh Escherichia colirekombinan sehingga dapat diperoleh indigo yang relatif lebih ekonomis, selalu tersedia, dan dengan teknologi yang lebih ramah Iingkungan(Suwanto,1998). Tumbuhan dan hewan juga dapat digunakan sebagai bioeaktor untuk menghasilkan produk baru atau produk hasil modifikasi yang tidak mungkin diperoleh dengan seleksi mutagenesis atau persilangan biasa. Akhimya, teknologi ini memungkinkan kita untuk menangani penyakit-penyakit genetika melalui terapi gen, masalah pengobatan berbagai jenis kanker, dan penyediaan vaksin DNA sebagai altematif masa depan (Suwanto,1998).Penggabungan antara teknologi DNA rekombinan dengan bioteknologi melahirkan suatu bidang studi yang sangat dinamis dan kompetitif yang disebut Bioteknologi Molekuler (Suwanto,1998). 9. Kesimpulan

Ilmu biologi molekuler yang berkembang sangat pesat belakangan ini telah memicu manusia dalam memaksimalkan potensi bioteknologi untuk pemenuhan kebutuhan manusia baik secara keilmuan maupun praktikal, salah satunya adalah dengan pemanfaatan teknologi rekayasa genetik. Rekayasa genetik adalah pemanfaatan informasi genomik dengan menggunakan teknologi DNA. Rekayasa genetik meliputi introduksi DNA asing ke dalam organisme yang menjadi target untuk menghasilkan sifat-sifat tertentu yang diharapkan. Pemanfaatan teknologi rekayasa genetik telah diaplikasikan pada banyak bidang untuk memenuhi dan menyokong kebutuhan manusia. Pemanfaatan teknologi rekayasa genetik ini tentu tidak lepas dari adanya masalah-masalah dalam pemenuhan kebutuhan manusia yang melatarbelakangi pengembangan aplikasi rekayasa genetik sebagai usaha untuk mengatasi permasalahan-permasalahan yang ada. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi yang mendasari teknik rekayasa genetik, maka aplikasi dan produk hasil rekayasa genetik juga turut berkembang dengan pesat.

22

DAFTAR PUSTAKA Anonymous.2002. Genetika dasar. http http://www.Buletin AgroBio.co.id. Diakses tanggal 11 mare 2009 Anonymous.2009. Genetika.http.wikipedia.com. Diakses tanggal 12 maret 2009 Anonymous.2009. Sejarah Genetika. http://open door.com. di askes tanggal 13 maret 2009. Anonymous.2009. Faktor Genetika Pada Skizofrenia. www. Skizofrenia.com. di askes pada tanggal 12 maret 2009. Aminullah, Erman. 20009. Perkembangan Penerapan Bioteknologi dan Rekayasa Genetika Dalam Kesehatan. www.portalkable/files/cdk/html.diakses pada tanggal 12 Maret 2009. Moeljopawiro, Sugiono. 2001. Paradigma Baru Pemanfaatkan Sumberdaya Genetika Untuk Pembangunan Genetika Pertaniaan. www.bioteknologi untuk indonesia abad 21. di akses pada 10 Maret 2009 Neil Campbell. 2002. Biologi. Erlangga: Jakarta Suryo.1992.Genetika Strata 1. Universitas Gajah Mada: Jogjakarta

23