Dasar-dasar Bioteknologi (3) Genetika terapan

1. Dasar-dasarBioteknologi (3)Genetikaterapan

2. Quis 1 • 1. Antara Bioteknologi konvensional dan Modern terdapat perbedana-perbedaan yang esensial, jelaskan apa perbedaan tersebut • 3. Reaksi katabolisme dan anabolisme merupakan reaksi dasar dalam bioteknologi, jelaskan masing-masing berikut aplikasinya

3. GENETIKA TERAPAN • Langkah awal pengembangan bioteknologi adalah: • mencari suatu organisme yg sesuai, yg dpt menghasilkan produk/ jasa yg menguntungkan bagi industri. • Kemudian dilakukan SELEKSI organisme,  pengembangbiakan. • Seleksi konvensional lama • teknologi genetika yg baru spt fusi protoplas, rekombinan DNA  çiri pembawaan genetis’ dpt disiapkan scr langsung ke dlm organisme yg diinginkan.

4. Tujuan aplikasi genetika terapan dlm memanipulasi organisme industrial • meningkatkan kestabilan genetik, produktivitas, kekebalan, mengurangi pembentukan produk samping yg berbahaya, menghilangkan warna, bau atau kotoran produk yg mengganggu. • Organisme industrial: sebaiknya kultur murni, sifat genetikanya stabil, mudah dipropagasi, pertumbuhan cepat, pembentukan produk cepat, bebas produk samping yg beracun, dpt dimanipulasi scr genetik.

5. Tahapan dlm memperoleh kultur utk industri • Kultur penelitian  dipelajari utk mencari produk yg berguna • Kultur pengembangan kultur penelitian yg sudah menunjukkan kegunaan • Kultur produksi  kultur penelitian yg digunakan utk produksi industrial

6. Seleksi dan penyaringan • Dlm semua aspek bioteknologi diperlukan program penyaringan utk memperoleh organisme baru baik dari alam maupun kultur, dg cara mutasi, hibridisasi, dan rekayasa genetika. • Untuk mikroorganisme tdp dua bentuk dasar penyaringan: • Penyaringan acak non-selektif : semua isolat diuji scr individual utk memperoleh kualitas yg diinginkan • Penyaringan rasional: tdp beberapa aspek praseleksi.

7. Seleksi/ pemuliaan Hewan Tujuan seleksi al: memperoleh bibit yang unggul dalam berbagai sifat 1. Konvensional: • seleksi berdasarkan fenotip (sifat yang nampak) saja • kurang akurat. 2. Seleksi pd level DNA: • Seleksi berdasarkan pada penanda (marker) pada level DNA • Lebih akurat

8. APLIKASI BIOTEKNOLOGI UNTUK PENINGKATAN PRODUKSI DAN KESEHATAN TERNAK • Teknologi DNA rekombinan • Teknologi transfer embrio dan teknik-teknik terkait • Bioteknologi utk meningkatkan produksi pakan ternak • Monoklonal antibodi

9. Teknologi DNA rekombinan • Transgenik hewan ternak telah berhasil dikembangkan Eropah dan Amerika utara) • Di Asia, khususnya Jepang, India, Thailand dan China, umumnya baru mengembangkan scientifik research melibatkan prokaryot khususnya RFLP, dan penelitian utk memperoleh vektor yang cocok untuk propagasi suatu gen dan ekspresinya pada host yang terpilih.

10. Skema rekombinan DNA Sumber DNA Vektor kloning DNA target Linearisasi enzimatik Fragmentasi enzimatik DNA vektor Gabungkan DNA target dengan Vektor kloning DNA construct Masukkan ke sel host Pisahkan sel yg mengandung insert Sel host (eg. Bakteri) Produksi protein Protein yg dikodekan oleh insert gen

11. Enzim restriksi, Ligase dan rekombinan

12. Insulin recombinantE:\INSULIN REKAYASA\geneticeng.of insulin.cfm.htm

13. Transfer embrio • Merupakan Rekayasa fungsi alat reproduksi sapi betina unggul dengan hormon superovulasi sehingga diperoleh ovulasi sel telur dalam jumlah besar. • Telur hasil superovulasi dibuahi oleh spermatozoa unggul melalui teknik IB sehingga terbentuk embrio yang unggul. • Embrio yang diperoleh dari ternak sapi donor, dikoleksi dan dievaluasi, kemudian ditransfer ke induk sapi resipien sampai terjadi kelahiran • merupakan alternatif untuk meningkatkan populasi dan mutu genetik sapi secara cepat

14. Embryo transfer refers to a step in the process of in vitro fertilization (IVF) whereby one or several embryos are placed into the uterus of the female with the intent to establish a pregnancy. • Contoh, prosedur IVF pada manusia: ..\Genetika lanjut\IVF-animation\ivf.swf

15. Inseminasi buatan • Inseminasi buatan adalah peletakan sperma ke follicle ovarian (intrafollicular), uterus (intrauterine), cervix (intracervical), atau tube fallopian (intratubal) betina dengan menggunakan cara buatan dan bukan dengan kopulasi alami. • Teknik modern untuk inseminasi buatan pertama kali dikembangkan untuk industri ternak untuk membuat banyak sapi dihamili oleh seekor sapi jantan. • Penerapan teknologi transfer embrio (TE) merupakan alternatif untuk meningkatkan populasi dan mutu genetik sapi secara cepat.

16. Enzim Restriksi • Merupakan enzim yang memotong DNA pada situs (sekuen nukleotida) yang khusus. • Disebut juga restriction endonuclease, karena enzim ini memotong ikatan di tengah rantai polinukleotida. • Aktifitas biokimianya: hydrolysis ("digestion"),menghidrolisis ikatan phosphodiester pada situs khusus pada sekuen DNA. • Enzim restriksi biasanya diisolasi dari bakteri • Yang digunakan dalam rekayasa genetika: enzim restriksi endonuklease, enzim ini mengenali DNA pada situs khusus dan memotong pada situs tsb.

17. Situs pengenalan ER adalah daerah yg simetri atau disebut dg palindrom, artinya bila kedua utas DNA tsb masing-masing dibaca dg arah yg sama akan memberikan urutan nukleotida yg sama. • Pemotongan ER menghasilkan dua jenis ujung potongan: • berujung rata/ blunt end, dan • berujung tidak rata/ sticky end/ cohesive end. • ER yg memotong pada pusat palindrom akan menghasilkan potongan berujung rata, sedangkan ER yang memotong diluar pusat simetri menghasilkan potongan berujung kohesif

18. Cara potong enzim restriksi

19. Enzim Restriksi sangat spesifik, dan hanya memotong DNA pada sekuen basa spesifik sebanyak 4-8 base pairs, yang disebut recognition sequences (sekuen pengenalan). Restriction enzymes are produced naturally by bacteria as a defence against viruses (they “restrict” viral growth), but they are enormously useful in genetic engineering for cutting DNA at precise places ("molecular scissors"). Short lengths of DNA cut out by restriction enzymes are called restriction fragments.

22. DNA Ligase • Enzim ligase menyambung dua ujung DNA melalui ikatan kovalen antara ujung 3’OH dari utas yang satu dengan ujung 5’P dari utas yang lain. • 2 tipe enzim ligase yg sering digunakan: DNA ligase dari E.coli, dan DNA ligase dari fage T4. • Ujung kohesif hanya dpt disambung dg ujung kohesif yg kompatibel dan memenuhi komplementaritas (A-T dan G-C). Ujung kohesif lebih efisien dlm penyambungan.

23. This enzyme repairs broken DNA by joining two nucleotides in a DNA strand. It is commonly used in genetic engineering to do the reverse of a restriction enzyme, i.e. to join together complementary restriction fragments. • The sticky ends allow two complementary restriction fragments to anneal, but only by weak hydrogen bonds, which can quite easily be broken, say by gentle heating. The backbone is still incomplete. • DNA ligase completes the DNA backbone by forming covalent bonds. Restriction enzymes and DNA ligase can therefore be used together to join lengths of DNA from different sources.  

24. Kerja Enzim DNA Ligase

27. Area yang masih perlu dikembangkan di Indonesia • Produksi antibodi monoklonal • Pendekatan bioteknogi dan bioengineering utk meningkatkan kualitas tanaman, makanan ternak dan limbah pertanian • Manipulasi genetik maupun non-genetik terhadan rumen mikroflora untuk meningkatkan pemanfaatan materi lignosellulosa • Aspek-aspek embrio transfer teknologi • Riset cloning gen dan transfer gen .

28. Problem pengembangan bioteknologi Indonesia • Kurangnya kerjasama pada suatu proyek yang berorientasi pada tujuan, dan kurangnya tenaga terlatih dibidang teknik-teknik genetik, reproduktif, nutrisi dan veterinari yang baru. • Fasilitas fisik dan SDM non-teknik kadang memenuhi, tetapi peralatan penting dan bahan kimia yang mahal kadang tidak tersedia.

29. Pembentukan Antobodi Monoklonal. • Antibodi monoklonal: antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel klon yang mengenal hanya satu jenis antigen. • Mrpk cabang bioteknologi yg paling aktif dan berhasil. • Kegunaan antibodi monoklonal sangat luas: • pereaksi analitis yg sangat teliti thd produk farmasi misalnya peptida, protein dan hormon • sbg pereaksi utk diagnosa kesehatan dan pengobatan • tissue typing, deteksi lokasi tumor, diagnosa klinis dan pengobatan tumor.

30. Pembentukan Antobodi Monoklonal. • menginjeksikan antigen ke dlm tubuh kelinci/tikus, • limpa dipisahkan, • peleburan sel limpa dengan sel mieloma (sel kanker,eg sumsum tulang, sel B, yg kadang2 menghasilkan sejumlah besar single antibodi)  terbentuk hibridoma (sel hybrid artifisial yg memproduksi antibodi monoklonal) sehingga setiap sel hibridoma hanya menghasilkan satu antibodi. • seleksi, dan dilakukan pengklonan (pengembangbiakan). • Klon hibridoma antibodi monoklonal dpt disimpanbeku, diinjeksikan ke dalam suatu binatang atau dibiakkan dlm kultur utk menghasilkan antibodi dalam jumlah besar.

31. Pembentukan Antobodi Monoklonal. Sel mieloma Peleburan Dipelihara dalam medium khusus Sel limpa Diklonkan pada agar dan diseleksi In vitro In vivo Propagasi Antibodi monoklonal monospesifik

33. A hybrid cell resulting from the fusion of a lymphocyte and a tumor cell; used to culture a specific monoclonal antibody.