Bioteknologi Dengan Menggunakan Rekayasa Genetik

Dengan kemajuan ilmu pengetahuan saat ini, manusia telah mampu mengembangkan teknologi reproduksi, yaitu dengan menggunakan alat dan prosedur dalam perkembangbiakan. Tujuan dari teknologi ini untuk mendapatkan dan meningkatkan mutu individu yang lebih baik sesuai dengan yang diharapkan. Apa saja kemajuan teknologi saat ini? Mari kita pelajari bersama!

1. Rekayasa Genetika

Masih ingatkah Anda tentang materi gen pada pelajaran yang lalu? Setiap makhluk hidup mempunyai gen. Gen merupakan penentu sifat yang terdapat di dalam kromosom. Apabila gen ini berubah, maka sifat dari makhluk hidup juga berubah, sehingga banyak ahli yang memanfaatkan untuk mengubah gen dengan tujuan mendapatkan organisme baru yang memiliki sifat sesuai yang dikehendaki. Proses pengubahan gen-gen ini disebut dengan nama rekayasa genetika. Ada beberapa macam rekayasa genetika di antaranya adalah rekombinasi DNA, fusi sel, dan transfer inti.

a. Rekombinasi DNA

Hal yang mendasar dan sangat penting dalam makhluk hidup adalah jika terjadi proses reproduksi secara seksual yang normal, maka akan terjadi pemisahan dan penggabungan kembali molekul-molekul DNA dari kromosom. Teknik pemisahan dan penggabungan ini dijadikan oleh ilmuwan untuk lebih dikembangkan. Setiap jenis makhluk hidup mempunyai struktur DNA yang sama, untuk itulah DNA dari satu spesies dapat disambungkan dengan DNA dari spesies yang lain, dengan tujuan agar mendapatkan sifat yang baru. Proses penyambungan ini dikenal dengan nama rekombinasi DNA. Misalnya, telah ditemukannya gen seekor sapi yang berhasil dipindahkan ke dalam bakteri sehingga bakteri tersebut telah menerima gen asing yang tepat seperti gen aslinya. Gen ini akan mempunyai sifat-sifat dari sapi tersebut dan akan mempunyai sifat gen baru disebut gen yang diklon.

Rekayasa genetik dapat mengubah genotipe suatu organisme dengan cara mengenalkan gen-gen baru yang belum dimiliki oleh suatu spesies. Teknik menyambung gen ini telah berhasil dan sukses dalam menghasilkan gen baru. Para ahli menggunakan teknik rekayasa genetika dengan menggunakan mikroba-mikroba seperti bakteri untuk membuat substansi yang tidak dapat dibuat oleh organisme yang direkayasa. Tetapi pengenalan gengen dalam bakteri jauh lebih sulit, karena para ahli harus mendapatkan gen yang diinginkan kemudian menggabungkan ke dalam DNA dari bakteri.

Gen yang diinginkan ini akan dihubungkan menjadi suatu lingkaran DNA bakteri kecil yang disebut dengan plasmid. Kemudian plasmid ini siap untuk memasuki sel bakteri dan akan direplikasi bersama-sama DNA selnya sendiri. Dengan cara ini, maka semua gen plasmid dan sel-selnya seperti gen-gen aslinya. Selanjutnya, plasmid ini akan diteruskan dari satu sel ke sel lainnya dengan cara transformasi. Untuk menghubungkan gen-gen asing ke dalam plasmid memerlukan rekombinasi genetik. Berikut ini produkproduk yang telah berhasil dalam rekombinasi gen.

1) Pembuatan Insulin

Saat ini banyak sekali orang yang menderita penyakit kencing manis (diabetes mellitus). Penderita diabetes akan mengalami kekurangan hormon insulin. Para ilmuwan telah berhasil mengatasi penyakit ini dengan cara gen penghasil insulin manusia diambil dari DNA sel manusia, yaitu dengan
memotong DNA sel manusia dengan menggunakan enzim pemotong. Gen yang menghasilkan insulin ini akan disambungkan pada plasmid bakteri Escherichia coli. Hasil sambungan ini kemudian dimasukkan ke dalam sel bakteri Escherichia coli, sehingga bakteri tersebut sudah mengandung gen
insulin manusia.

bakteri Escherichia coli

Spesies ini dipelihara dalam tempat yang khusus untuk dikembangbiakkan dengan tujuan agar dapat memproduksi insulin manusia. Selanjutnya, produk tersebut ditampung sebagai obat bagi penderita diabtes mellitus. Amatilah Gambar berikut agar lebih jelas!

Pembuatan insulin pada manusia

Rekombinasi gen dalam pembuatan insulin ini memiliki keunggulan, yaitu insulin yang dihasilkan lebih murni karena mengandung protein manusia sehingga insulin ini bisa diterima oleh tubuh manusia, biaya lebih murah dibandingkan dengan pembuatan insulin menggunakan gen pankreas hewan, prosesnya dapat dihentikan sampai kapan pun karena bakteri dapat disimpan sampai diperlukan lagi.

2) Pembuatan Vaksin Hepatitis
Saat ini vaksin hepatitis sudah tersedia, sehingga anak-anak maupun orang dewasa dianjurkan untuk melakukan vaksinasi hepatitis. Hepatitis merupakan penyakit hati yang disebabkan oleh virus. Virus terdiri atas selubung protein dan DNA-nya. Jika bagian selubung protein ini dimasukkan dalam tubuh manusia, maka tubuh akan membentuk antibodi sehingga tubuh dapat menangkal virus yang masuk.

Saat ini sudah berhasil diisolasi gen yang menghasilkan selubung protein tanpa menghasilkan DNA-nya. Caranya hampir sama dengan pembuatan insulin, yaitu gen tersebut dimasukkan ke dalam sel ragi Saccharomyces sehingga sel ragi ini akan menghasilkan protein virus yang tidak berbahaya bagi tubuh kita. Jika protein tersebut disuntikkan ke dalam tubuh, maka tubuh akan memproduksi antibodi, akibatnya orang yang disuntik akan kebal dari serangan virus hepatitis.


b. Teknologi Hibridoma
Teknologi hibridoma dikenal dengan fusi sel, yaitu peleburan/fusi dua sel yang berbeda menjadi kesatuan tunggal yang mengandung gen-gen dari kedua sel asli.
Sel yang dihasilkan dari fusi ini dinamakan hibridoma (hibrid = sel asli yang dicampur, oma = kanker). Perhatikan Gambar berikut:

Fusi secara elektrik

Hibridoma ini sering digunakan untuk memperoleh antibodi dalam pemeriksaan kesehatan dan pengobatan. Apabila sel-sel sekali melebur menjadi satu, maka sel-sel ini akan menghasilkan protein yang sangat baik. Misalnya, antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit, tes kehamilan, dan mengobati kanker. Berikut ini contoh dari keberhasilan dari fusi sel.

1) Fusi Sel Manusia dengan Sel Tikus
Sel limfosit manusia mampu menghasilkan antibodi, tetapi jika dikultur dan dipelihara proses pembelahannya sangat lambat. Sel manusia tersebut difusikan dengan sel kanker tikus dengan tujuan dapat membelah dengan cepat karena sel tikus mengandung mieloma yang mempunyai kemampuan untuk membelah dengan cepat. Hibridoma yang terbentuk akan mendapatkan antibodi (sifat sel manusia) dan mampu untuk membelah dengan cepat (sifat sel kanker tikus).

2) Fusi Sel Tomat dan Kentang
Fusi sel tumbuhan sering disebut dengan fusi protoplasma karena dalam fusi sel antartumbuhan ini dinding sel tumbuhan yang tersusun atas selulosa harus dihancurkan oleh enzim terlebih dahulu, maka tinggallah protoplasma untuk difusikan. Misalnya, tanaman tomato, yaitu tanaman baru yang berbuah tomat dan berumbi kentang.


c. Transfer Inti (Kloning)
Transfer inti merupakan proses pemindahan inti sel tubuh ke dalam sel telur tanpa inti, sehingga sel telur tersebut akan membelah diri dan menjadi embrio. Transfer inti sebenarnya adalah kloning inti. Transfer inti pertama kali dilakukan oleh John Guardon yang dicobakan pada katak. Pada mulanya ovum pada katak dirusak intinya dengan radiasi, kemudian dimasukkan sel inti tubuh lainnya, yaitu sel somatik usus katak lainnya, maka akan tumbuh zigot baru dan akan tumbuh menjadi katak. Proses ini merupakan reproduksi paraseksual karena bukan merupakan reproduksi seksual dan aseksual.

Kloning seekor katak, Keterangan:
1. Sepotong jaringan kulit diambil dari seekor katak.
2. Sel-sel jaringan itu dibiakkan.
3. Inti salah satu itu ditransplantasikan ke sel telur penerima (inti sel telur ini
sudah dikeluarkan).
4. Telur itu berkembang menjadi embrio.
5. Sel-sel embrio dipisah-pisahkan.
6. Inti sebuah sel embrio ditransplantasikan ke dalam sel telur penerima lainnya.
Telur itu berkembang menjadi suatu klon katak semula.

Keberhasilan transfer inti adalah dilakukannya kloning domba ‘Dolly’. Inti sel tubuh yang diambil dari jaringan kelenjar susu domba bermuka putih, sedangkan ovumnya diambilkan dari domba betina yang bermuka hitam yang intinya telah dirusak sehingga menjadi ovum tak berinti. Selanjutnya, inti sel tubuh domba muka putih dimasukkan ke dalam ovum domba muka hitam dan dipelihara sampai mencapai tahap blastula, kemudian dimasukkan ke dalam uterus domba bermuka hitam, dan hasilnya akan lahirlah domba Dolly.

Bagaimana dengan kloning pada tumbuhan? Secara tidak sengaja kita sebenarnya sudah melakukan kloning pada tumbuhan, yaitu saat mencangkok, menyetek, tetapi hasilnya tidak banyak menghasilkan individu baru.

Dolly domba hasil kloning

2. Bayi Tabung

Teknik fertilisasi bayi tabung dilakukan secara invitro, yaitu suatu proses pembuahan yang secara sengaja dilakukan di luar tubuh manusia. Teknik ini prosesnya hampir sama dengan fertilisasi secara eksternal, masih ingatkah Anda dengan sistem ini? Pada mulanya sel-sel telur yang mutunya baik dari ibu diseleksi, demikian juga sperma dari ayah. Kemudian dipertemukan dalam cawan petri yang sudah diberi nutrien yang keadaan lingkungannya disesuaikan dalam rahim, kemudian sperma akan membuahi sel telur dan terbentuk zigot. Setelah berumur 2-5 hari embrio ditanam di dalam rahim kemudian tumbuh dan akan lahir. Teknik ini sudah dilakukan dan berhasil di Rumah Sakit Umum Pusat Dr. Sarjito Yogyakarta dengan mengembangkan bayi tabung kembar tiga, yaitu satu laki-laki dan dua perempuan yang lahir dengan bedah caesar pada tanggal 10 Februari 1998.



3. Teknik Hibridasi atau Kawin Suntik/Inseminasi Buatan

Teknik hibridisasi atau pembastaran merupakan perkawinan silang untuk memperoleh bibit yang unggul. Umumnya dilakukan pada hewan sapi. Bagaimana cara yang dilakukan dalam teknik kawin suntik ini? Pada prinsipnya, caranya dilakukan dengan mengambil sperma atau semen dari hewan yang memiliki bibit unggul untuk disuntikkan ke dalam alat kelamin hewan betina. Tujuannya untuk mendapatkan keturunan dengan perpaduan sifat-sifat dari induknya yang lebih baik.

Teknik inseminasi ini harus mengetahui masa kawin hewan. Pada saat sapi jantan akan mengawini sapi betina, terlebih dahulu spermanya ditampung, kemudian dimasukkan ke dalam alat inseminasi buatan untuk disuntikkan ke dalam alat kelamin betina yang akan dikawinkan. Sebelum alat tersebut dimasukkan anus dan usus besar, sapi dibersihkan dari kotoran, dan orang yang akan melakukannya mencuci tangannya dan menggunakan sarung tangan, selanjutnya tangan dimasukkan ke dalam anus untuk meraba kedudukan rahim agar posisi alat tersebut dapat dimasukkan dengan tepat.

Setelah itu alat inseminasi dimasukkan lewat vagina sapi betina sampai alat tersebut jika dilepas tidak jatuh, apabila jatuh berarti posisinya tidak benar dan harus diulang. Setelah posisinya tepat perlahan-lahan sperma disuntikkan.



4. Perkawinan Silang

Ingat kembali pelajaran sebelumnya tentang pewarisan sifat! Perkawinan silang atau disebut pembastaran (hibridisasi) adalah perkawinan antara dua individu yang berbeda sifat tetapi masih dalam satu spesies. Bibit yang akan disilangkan adalah bibit yang mempunyai sifat-sifat paling baik pada tanaman sejenis.

Misalnya, antara padi A (sifat berumur pendek, berbulir sedikit) disilangkan dengan padi B (sifat berumur panjang, berbulir banyak), maka akan menghasilkan padi jenis C dengan salah satu sifat sebagai berikut.

1) berumur pendek dan berbulir banyak,
2) berumur panjang dan berbulir sedikit,
3) berumur pendek dan berbulir sedikit,
4) berumur panjang dan berbulir banyak.

Di antara ke-4 sifat tersebut sifat yang paling unggul adalah berumur pendek dan berbulir banyak, maka tanaman inilah yang akan dijadikan sebagai bibit unggul.