Pengertian Rekayasa Genetika dan Prosedur Rekayasa Genetika

Pengertian Rekayasa Genetika - Rekayasa genetika adalah setiap proses dimana materi genetik diubah sedemikian rupa sehingga memungkinkan produksi zat baru atau fungsi baru. Sebagai contoh, ahli biologi kini telah belajar bagaimana cara mentransplantasikan gen yang menghasilkan cahaya pada kunang-kunang ke dalam tanaman tembakau. Fungsi gen itu (produksi cahaya) telah ditambahkan ke daftar fungsi normal tanaman tembakau.

Struktur kimia gen

Rekayasa genetika menjadi mungkin hanya ketika para ilmuwan telah menemukan apa itu gen. Sebelum tahun 1950-an, istilah gen digunakan untuk unit yang dengannya beberapa karakteristik genetik ditransmisikan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ahli biologi berbicara tentang "gen" untuk warna rambut, meskipun mereka pada saat itu benar-benar tidak tahu seperti apa gen itu.

Situasi itu berubah secara dramatis pada tahun 1953. Ahli kimia Inggris Francis Crick (1916–) dan ahli biologi Amerika James Watson (1928–) menentukan penjelasan kimiawi untuk sebuah gen. Crick dan Watson menemukan struktur kimiawi untuk molekul besar dan kompleks yang terdapat di inti semua sel hidup, yang dikenal sebagai asam deoksiribonukleat (DNA).

Molekul DNA, kata Crick dan Watson, adalah rantai atau unit yang sangat panjang yang terbuat dari kombinasi gula sederhana dan gugus fosfat.

Pengertian Rekayasa Genetika

Pengertian Genetika

Kata kata untuk diketahui

Asam amino: Senyawa organik dari mana protein dibuat.

DNA (asam deoksiribonukleat): Senyawa kimia besar dan kompleks yang membentuk inti kromosom dan yang segmennya terdiri dari gen.

Gen: Suatu segmen molekul DNA yang bertindak sebagai semacam kode untuk produksi beberapa protein spesifik. Gen membawa instruksi untuk pembentukan, fungsi, dan transmisi sifat-sifat spesifik dari satu generasi ke generasi lainnya.

Penyambungan gen: Proses pemotongan gen dan disatukan kembali untuk menyediakan fungsi baru bagi mereka.

Kode genetik: Satu set kombinasi basa nitrogen yang bertindak sebagai kode untuk produksi asam amino tertentu.

Sel inang: Sel tempat gen baru ditransplantasikan dalam rekayasa genetika.

Basa Nitrogen: Senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen yang tersusun dalam cincin yang memainkan peran penting dalam struktur molekul DNA.

Plasmid: Suatu bentuk DNA melingkar yang sering digunakan sebagai vektor dalam rekayasa genetika.

Protein: Molekul besar yang penting untuk struktur dan fungsi semua sel hidup.

Penelitian DNA rekombinan (penelitian rDNA): Rekayasa genetika; suatu teknik untuk menambahkan instruksi baru ke DNA sel inang dengan menggabungkan gen dari dua sumber berbeda.

Vektor: Organisme atau bahan kimia yang digunakan untuk mengangkut gen ke sel inang baru.


Terlampir pada posisi reguler di sepanjang rantai ini adalah pangkalan nitrogen. Basa nitrogen adalah senyawa kimia di mana atom karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen disusun dalam cincin. Empat basa nitrogen terjadi dalam DNA: adenin (A), sitosin (C), guanin (G), dan timin (T).

Cara penyusunan basa nitrogen di sepanjang molekul DNA merupakan semacam kode genetik untuk sel tempat molekul itu berada. Misalnya, urutan basa nitrogen TTC memberi tahu sel bahwa itu harus membuat asam amino dikenal sebagai lisin. Urutan CCG di sisi lain, memerintahkan sel untuk membuat asam amino glisin.

Suatu rantai yang sangat panjang (panjang puluhan ribu atom) dari basa nitrogen memberitahu sebuah sel, oleh karena itu, asam amino apa yang harus dibuat dan dalam urutan apa untuk menyusun asam amino tersebut. Namun, rantai asam amino yang sangat panjang tersusun dalam urutan tertentu, adalah apa yang kita ketahui sebagai protein. Urutan spesifik dari basa nitrogen, memberitahu sel jenis protein apa yang harus dibuat.

Lebih jauh, instruksi yang disimpan dalam molekul DNA dapat dengan mudah diteruskan dari generasi ke generasi. Ketika sel membelah (bereproduksi), DNA di dalamnya juga membelah. Setiap molekul DNA terpisah menjadi dua bagian yang identik. Masing-masing dari dua bagian kemudian membuat salinannya sendiri. Di mana dulunya hanya satu molekul DNA ada, sekarang dua salinan identik dari molekul itu ada. Proses itu diulang berkali-kali, setiap kali sel membelah.

Penemuan ini memberi makna kimiawi pada istilah gen. Menurut pemahaman kita saat ini, pengaturan spesifik dari basa nitrogen membentuk kode, atau serangkaian instruksi, untuk sel membuat protein tertentu. Protein ini mungkin merupakan protein yang dibutuhkan untuk membuat rambut merah, mata biru, atau kulit keriput (untuk menyederhanakan kemungkinan). Urutan basa, kemudian, memegang kode untuk beberapa sifat genetik.

Penyambungan gen

Penemuan Crick-Watson membuka kemungkinan tak terbatas bagi ahli biologi. Jika gen adalah senyawa kimia, maka dapat dimanipulasi seperti halnya jenis senyawa kimia lainnya yang dapat dimanipulasi. Karena molekul DNA sangat besar dan kompleks, tugas manipulasi yang sebenarnya mungkin sulit. Namun, prinsip-prinsip yang terlibat dalam bekerja dengan gen molekul DNA tidak berbeda dengan prinsip-prinsip penelitian yang akrab dengan semua ahli kimia.

Misalnya, ahli kimia tahu cara memotong molekul dan menyatukannya kembali. Ketika prosedur ini digunakan dengan molekul DNA, prosesnya dikenal sebagai penyambungan gen. Penyambungan gen adalah proses yang terjadi secara alami sepanjang waktu dalam sel. Dalam proses pembelahan atau perbaikan, sel-sel secara rutin harus memisahkan gen, menyusun kembali komponennya, dan menyatukannya kembali.

Para ilmuwan telah menemukan bahwa sel-sel mengandung jenis-jenis enzim tertentu yang mengambil molekul DNA terpisah dan menyatukannya kembali. Endonuklease, misalnya, adalah enzim yang memotong molekul DNA di beberapa lokasi tertentu. Eksonuklease adalah enzim yang menghilangkan satu unit dasar nitrogen sekaligus. Ligase adalah enzim yang menggabungkan dua segmen DNA bersama.

Seharusnya jelas bahwa enzim seperti ini dapat digunakan oleh para ilmuwan sebagai gunting submikroskopik dan lem yang dengannya satu atau lebih molekul DNA dapat dipisahkan, disusun kembali, dan disatukan kembali.

Prosedur rekayasa genetika

Rekayasa genetika membutuhkan tiga elemen: gen untuk ditransfer, sel inang ke mana gen dimasukkan, dan vektor untuk membawa transfer. Misalkan, seseorang ingin memasukkan gen untuk membuat insulin ke dalam sel bakteri. Insulin adalah protein alami yang dibuat oleh sel-sel di pankreas pada manusia dan mamalia lainnya. Insulin mengontrol pemecahan karbohidrat kompleks dalam darah menjadi glukosa. Orang yang tubuhnya kehilangan kemampuan untuk membuat insulin menjadi diabetes.

Langkah pertama dalam prosedur rekayasa genetika adalah mendapatkan salinan gen insulin. Salinan ini dapat diperoleh dari sumber alami (dari DNA dalam pankreas, misalnya), atau dapat diproduksi di laboratorium.

Langkah kedua dalam proses ini adalah memasukkan gen insulin ke dalam vektor. Istilah Vektor berarti setiap organisme yang akan membawa gen dari satu tempat ke tempat lain. Vektor yang paling umum digunakan dalam rekayasa genetika adalah bentuk melingkar dari DNA yang dikenal sebagai plasmid. Endonuklease digunakan untuk memotong molekul plasmid terbuka di hampir setiap titik yang dipilih oleh ilmuwan. Setelah plasmid dibuka, ia dicampur dengan gen insulin dan enzim ligase. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa gen insulin menempel pada plasmid sebelum plasmid ditutup kembali.

Plasmid hibrida sekarang mengandung gen yang produknya (insulin). Ini dapat dimasukkan ke dalam sel inang, di mana ia mulai berfungsi seperti semua gen lain yang membentuk sel. Namun, dalam kasus ini, selain fungsi bakteri normal, sel inang juga memproduksi insulin, sebagaimana diarahkan oleh gen yang dimasukkan.

Perhatikan bahwa proses yang dijelaskan di sini tidak lebih dari konsep dalam mengambil molekul DNA terpisah dan menggabungkannya kembali dalam pengaturan yang berbeda. Oleh karena itu, proses ini juga disebut sebagai penelitian DNA rekombinan (rDNA).

Penggunaan rekayasa genetika

Penggunaan rekayasa genetika mungkin sebenarnya tidak terbatas. Sebagai contoh, metode rDNA sekarang memungkinkan para ilmuwan untuk menghasilkan sejumlah produk yang sebelumnya hanya tersedia dalam jumlah terbatas. Hingga tahun 1980-an misalnya, satu-satunya sumber insulin yang tersedia untuk penderita diabetes adalah dari hewan yang disembelih untuk daging dan keperluan lainnya. Pasokan itu tidak pernah cukup besar untuk menyediakan jumlah insulin yang cukup terjangkau bagi semua orang yang membutuhkan insulin. Namun, pada tahun 1982, Badan Pengawas Obat dan Makanan AS menyetujui insulin yang diproduksi oleh organisme yang diubah secara genetik.

Sejak tahun 1982, jumlah produk tambahan yang dihasilkan oleh teknik rDNA telah sangat berkembang. Di antara produk-produk ini adalah hormon pertumbuhan manusia (untuk anak-anak yang pertumbuhannya tidak mencukupi karena masalah genetik), interferon alfa (untuk pengobatan penyakit), interleukin-2 (untuk pengobatan kanker), faktor VIII (dibutuhkan oleh penderita hemofilia untuk pembekuan darah), erythropoietin (untuk pengobatan anemia), faktor nekrosis tumor (untuk pengobatan tumor), dan aktivator plasminogen jaringan (digunakan untuk melarutkan bekuan darah).

Rekayasa genetika juga menjanjikan revolusi di bidang pertanian. Teknik DNA rekombinan memungkinkan para ilmuwan untuk menghasilkan tanaman yang tahan terhadap herbisida dan suhu beku, yang akan membutuhkan waktu lebih lama untuk matang, dan yang akan menghasilkan resistensi terhadap hama, di antara karakteristik lainnya.

Saat ini, para ilmuwan telah menguji lebih dari dua lusin jenis tanaman yang direkayasa untuk memiliki sifat khusus seperti ini. Seperti halnya aspek-aspek lain dari rekayasa genetika, kemajuan ini kontroversial. Pengembangan tanaman tahan herbisida, misalnya, berarti bahwa petani cenderung menggunakan herbisida dalam jumlah yang lebih besar. Tren ini bukan tren yang sangat diinginkan, menurut beberapa kritik. Bagaimana kita bisa yakin, orang lain bertanya, tentang risiko terhadap lingkungan yang ditimbulkan oleh pengenalan tanaman rekayasa "tidak alami"?

Ilmu dan reproduksi hewan juga kemungkinan akan direvolusi oleh rekayasa genetika. Sebagai contoh, para ilmuwan telah menemukan bahwa gen pada sapi domestik bertanggung jawab atas produksi susu. Rekayasa genetika memungkinkan untuk mengekstraksi gen tersebut dari sapi yang menghasilkan susu dalam jumlah besar atau untuk membuat gen itu di laboratorium. Gen kemudian dapat dimasukkan ke dalam sapi lain yang produksi ASI-nya dapat meningkat dengan jumlah dramatis karena kehadiran gen baru.

Terapi gen manusia

Salah satu aplikasi potensial yang paling menarik dari rekayasa genetika adalah perawatan gangguan genetik manusia. Ilmuwan medis mengetahui sekitar 3.000 gangguan yang muncul karena kesalahan pada DNA seseorang. Kondisi seperti anemia sel sabit, penyakit Tay-Sachs, distrofi otot Duchenne, chorea Huntington, cystic fibrosis, dan sindrom Lesch-Nyhan hasil dari kehilangan, penyisipan yang keliru, atau perubahan basa nitrogen tunggal dalam molekul DNA. Rekayasa genetika memungkinkan para ilmuwan untuk menyediakan individu-individu yang kekurangan gen tertentu dengan salinan gen yang benar. Ketika gen yang benar mulai berfungsi, kelainan genetik dapat disembuhkan. Prosedur ini dikenal sebagai terapi gen manusia (HGT).

Uji coba pertama yang disetujui HGT dengan pasien manusia dimulai pada tahun 1980-an. Salah satu rangkaian percobaan yang paling menjanjikan melibatkan kondisi yang dikenal sebagai defisiensi imun kombinasi (SCID) parah. Individu dengan SCID tidak memiliki sistem kekebalan. Paparan mikroorganisme yang tidak berbahaya bagi sebagian besar orang akan menyebabkan penyakit yang dapat menyebabkan kematian bagi mereka. Bayi yang tidak diobati yang lahir dengan SCID yang tidak disimpan dalam tabung steril menjadi sakit dalam beberapa bulan dan meninggal sebelum ulang tahun pertama mereka.

Pada tahun 1990, sebuah tim peneliti di National Institutes of Health (NIH) mencoba HGT pada pasien SCID berusia empat tahun. Pasien menerima sekitar satu miliar sel yang mengandung salinan gen hasil rekayasa genetika yang kurang dalam tubuhnya.

Pada tahun 2000, dokter di Perancis mengklaim bahwa mereka telah menggunakan HGT untuk mengobati tiga bayi yang menderita SCID. Hanya sepuluh bulan setelah dirawat, bayi menunjukkan sistem kekebalan tubuh yang normal. Ini menandai pertama kalinya bahwa HGT benar-benar berhasil.

Masih ada kontroversi. Terapi gen manusia adalah sumber kontroversi besar di antara para ilmuwan dan nonscientists. Beberapa orang berpendapat bahwa HGT tidak boleh digunakan. Jika kita bisa menghapus anemia sel sabit, sebagian besar setuju, kita tentu harus berusaha. Namun HGT memunculkan keprihatinan lain. Jika para ilmuwan dapat menyembuhkan gangguan genetik, mereka juga dapat merancang individu sesuai dengan mode budaya dan intelektual saat itu. Akankah manusia tahu kapan harus mengatakan "cukup" untuk perubahan yang dapat dilakukan dengan HGT?

Meskipun sukses baru-baru ini, sebagian besar hasil dalam HGT sejak percobaan pertama dilakukan pada tahun 1990 sebagian besar mengecewakan. Dan pada tahun 1999, penelitian tentang HGT mendapat pukulan ketika seorang anak berusia delapan belas tahun dari Tucson, Arizona, meninggal dalam sebuah percobaan di University of Pennsylvania. Pria muda itu, yang menderita kelainan metabolisme, mengajukan diri untuk melakukan percobaan untuk menguji terapi gen untuk bayi dengan bentuk fatal dari penyakit itu. Mengutip semangat pemuda ini, para peneliti tetap optimis, bersumpah untuk terus bekerja dalam peluang yang bisa menyelamatkan jiwa yang ditawarkan oleh HGT.

Komersialisasi rekayasa genetika

Potensi komersial produk rekayasa genetika tidak hilang pada pengusaha di tahun 1970-an. Beberapa orang percaya bahwa dampak rDNA pada teknologi Amerika akan sebanding dengan komputer pada 1950-an. Dalam banyak kasus, perusahaan rekayasa genetika pertama didirikan oleh para ilmuwan yang terlibat dalam penelitian fundamental. Ahli biologi Amerika Herbert Boyer, misalnya, bekerja sama dengan kapitalis ventura Robert Swanson pada tahun 1976 untuk membentuk Genentech (Teknologi Rekayasa Genetik). Firma awal lainnya seperti Cetus, Biogen, dan Genex dibentuk dengan cara yang sama melalui kolaborasi ilmuwan dan pebisnis.

Struktur perusahaan rekayasa genetika (bioteknologi), pada kenyataannya, telah lama menjadi sumber kontroversi. Banyak pengamat mempertanyakan hak seorang ilmuwan untuk mendapatkan keuntungan pribadi dengan menjalankan perusahaan yang mendapat manfaat dari penelitian yang telah dilakukan di universitas yang didanai publik. Awal tahun 1990-an menyaksikan terciptanya hubungan kerja yang diformalkan antara universitas, peneliti perorangan, dan perusahaan yang didirikan oleh para individu ini. Terlepas dari pengaturan ini, bagaimanapun, banyak masalah etika masih belum terselesaikan.

Belum ada Komentar untuk "Pengertian Rekayasa Genetika dan Prosedur Rekayasa Genetika"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel