LEMBAR KERJA KEGIATAN 8.3 MEMPELAJARI PENINGKATAN KESEJAHTERAAN MANUSIA MELALUI BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi berkebang sangat pesat. Produk-produk bioteknologi telah dimanfaatkan untuk meningkatkan kesejahteraan manusia. Berbagai teknik baru ditemukan dan masih dikembangkan untuk menghasilkan produkproduk bioteknologi baru yang bermanfaat bagi manusia. Diskusikan berbagai teknik dalam bioteknologi modern berikut. A. Teknik Kloning 1. Teknik kloning pertama kali dikenal dalam kultur jaringan tumbuhan pada tahun 1950. Pada teknik kultur jaringan, potongan-potongan bagian tumbuhan ditumbuhkan menjadi klon. Klon adalah keturunan yang diperoleh secara perkembangbiakkan vegetatif suatu tanaman, sehingga ciri-ciri dari tanaman tersebut sama dengan tanaman induknya.
a. Berdasarkan gambar di atas, buatlah definisi kultur jaringan dengan menggunakan kalimat sendiri
Kultur jaringan merupakan proses pembudidayaan tanaman yang menghasilkan tanaman baru bersifat sama seperti tanaman induk, terdapat langkah-langkah dalam melakuka kultur jaringan yaitu: Mengambil sebagian kecil daun (eksplan) dari tanaman induk Memasukkan eksplan ke dalam medium yang mengandung mineral, vitamin dan hormon Sel pada eksplan membentuk kalus Kalus akan membentuk tanaman kecil yang disebut planlet Memindahkan planlet ke tanah
b. Apakah keuntungan memperbanyak tanaman dengan teknik kultur jaringan? Menghasilkan jumlah bibit tanaman yang banyak dalam waktu yang singkat Tidak memerlukan tempat yang luas Tidak bergantung pada musim sehingga bisa dilakukan sepanjang tahun Bibit yang dihasilkan lebih sehat Memungkinkan dilakukannya manipulasi genetic
c. Adakah dampak negatif yang dapat diakibatkan oleh teknik kultur jaringan? Jelaskan jawaban Anda! Spesies tumbuhan yang unggul akan semakin bertambah, serta kelangsungan hidupnya berlangsung dan terjaga dengan baik. Namun, spesies tumbuhan yang tidak unggul akan tersisih dan bisa mengalami kepunahan. Padahal kemungkinan suatu saat tumbuhan yang tidak unggul tersebut dapat dimanfaatkan di masa mendatang oleh karena itu diperlukan usaha untuk mempertahankan plasma nutfah yang ada. 2. Berdasarkan perkembangan berikutnya, teknik kultur jaringan juga dikebangkan untuk menumbuhkan sel-sel bakteri maupun jaringanjaringan hewan. Salah satu contoh penerapan teknik kloning pada hewan adalah kloning embrio. Kloning embrio pada sapi dilakukan dengan proses seperti skema berikut ini.
a. Jelaskan proses cloning embrio pada sapi. Produksi embrio in vitro dilakukan dengan cara melakukan fertilisasi antara sel benih jantan (spermatozoa) dengan sel benih betina (ovum) dalam laboratorium, sehingga disebut pembuahan di luar tubuh. Salah satu alat yang digunakan untuk proses ini adalah cawan petri atau tabung khusus. Sel telur didapatkan dengan cara mengambil sel-sel telur yang terdapat pada indung telur (ovarium) sapi-sapi betina yang telah dipotong di rumah potong hewan. Setelah diperoleh banyak sel telur, kemudian dilakukan pencucian dengan larutan khusus, selanjutnya dilakukan pemilihan sel telur yang masih baik dan ditempatkan dalam cawan petri. Pembuahan akan berlangsung jika pada cawan yang berisi sel-sel telur tadi ditempatkan sel benih jantan (spermatozoa yang masih hidup). Produksi embrio in vivo dilakukan dengan cara mengambil atau memanen embrio yang terdapat di dalam uterus (rahim) sapi betina donor (penghasil embrio), kemudian dipindahkan pada sapi betina yang lain (betina resipien) atau untuk disimpan dalam keadaan beku (freeze embryo). Untuk memperbanyak embrio yang dipanen, maka pada sapi-sapi betina donor biasanya dilakukan teknik superovulasi, yaitu suatu perlakuan menggunakan hormon untuk memperoleh lebih banyak sel telur (ovum) pada setiap periode tertentu. Sehingga dengan demikian, seekor betina donor yang telah di-superovulasi dan kemudian dilakukan inseminasi (memasukkan sel benih
jantan pada uterus menggunakan alat tertentu), akan menghasilkan banyak embrio untuk dipanen. Embrio-embrio tersebut kemudian dipanen (flushing) 2 hari setelah superovulasi dan inseminasi. Hasil panen kemudian dilakukan evaluasi kualitas embrio (grading), setelah itu hasilnya dapat disimpan beku atau ditransfer pada betina lain. oestrus synchronization (sinkronisasi estrus) adalah usaha yang bertujuan untuk mensinkronkan kondisi reproduksi ternak sapi donor dan resipien. Sinkronisasi estrus umumnya menggunakan hormon prostaglandin F2a (PGF2a ) atau kombinasi hormon progesteron dengan PGF2a. Sedangkan menurut Asrul superovulasi menggunakan hormon gonadotropin, seperti FSH (Follicle Stimulating Hormonr) atau PMSG (Pregnant Mare’s Serum Gonadotropin). Penyuntikan hormon itu akan meningkakan jumlah corpus luteum. b. Mengapa digunakan sperma dan sel telur dari hewan terbaik untuk cloning embrio? Karena akan menghasilkan keturunan yang berkualitas atau terbaik c. Apakah keuntungan reproduksi teknik dibandingkan teknik konvensional?
cloning
embrio
pada
sapi
Kelebihan Transfer Embrio - Pada proses reproduksi alami,dalam satu tahun betina hanya bisa buntingsekali dan hanya mampu menghasilkan 1 anak (atau 2 anak bila terjadi kembar). Menggunakan teknologi transfer embrio, betina unggul tidak perlu bunting dan menunggu satu tahun untuk menghasilkan anak. Betina unggul hanya berfungsi menghasilkan embrio yang selanjutnya ditransfer (dititipkan) pada induk resipien yang memiliki kualitas genetik rata-rata tetapi mempunyai kemampuan untuk bunting. - Embrio yang digunakan untuk transfer embrio dapat berupa embrio segar atau embrio beku (freezing embrio). Embrio beku efisien untuk dipakai karena dapat disimpan lama sebagai stok dan dapat dibawa ke daerah-daerah yang membutuhkan.Sedangkan embrio segar hanya dapat ditransfer pada saat produksi di lokasi yang berdekatan dengan donor. B. Teknik Rekombinasi DNA Salah satu hasil rekayasa genetika adalah insulin. Insulin ditemukan oleh manusia pada tahun 1973. Insulin merupakan produk pertama rekayasa genetika yang diproduksi secara komersial. Insulin telah menolong jutaan
orang yang terkena penyakit diabetes mellitus sehinga dapat hidup dengan normal. 1. a. Apakah peranan insulin dalam tubuh manusia dan dimanakah insulin dapat diproduksi dalam tubuh manusia? Insulin menyebabkan sel (biologi) pada otot dan adiposit menyerap glukosa dari sirkulasi darah melalui transporter glukosa GLUT1 dan GLUT4 dan menyimpannya sebagai glikogen di dalam hati dan otot sebagai sumber energi. Pankreas diproduksi di pankreas. b. Jelaskan penyebab gejala dan pengobatan diabetes mellitus Gejala Diabetes Melitus •poliuria (banyak berkemih) •polidipsia (rasa haus sehingga jadi banyak minum) •polifagia (banyak makan karena perasaan lapar terus-menerus) •penurunan berat badan yang tidak dapat dijelaskan sebabnya •lemas, mudah lelah, kesemutan, gatal •penglihatan kabur •penyembuhan luka yang buruk •disfungsi ereksi pada pasien pria •gatal pada kelamin pasien wanita Penyebab Diabetes Melitus Diabetes Tipe 1 dipercaya sebagai penyakit autoimun, di mana sistem imun tubuh sendiri secara spesifik menyerang dan merusak sel-sel penghasil insulin yang terdapat pada pankreas. Diabetes tipe 2 diduga disebabkan oleh kombinasi faktor genetik dan lingkungan. Banyak pasien diabetes tipe 2 memiliki anggota keluarga yang juga menderita diabetes tipe 2 atau masalah kesehatan lain yang berhubungan dengan diabetes, misalnya kolesterol darah yang tinggi, tekanan darah tinggi (hipertensi) atau obesitas.
Diabetes gestasional disebabkan oleh perubahan hormonal yang terjadi selama kehamilan. Peningkatan kadar beberapa hormon yang dihasilkan plasenta membuat sel-sel tubuh menjadi kurang responsif terhadap insulin (resistensi insulin). Karena plasenta terus berkembang selama kehamilan, produksi hormonnya juga semakin banyak dan memperberat resistensi insulin yang telah terjadi. Pengobatan Diabetes melitus memang tidak dapat disembuhkan, tapi masih bisa dikontrol. Pada pasien diabetik, diet merupakan aspek penting untuk mengontrol peningkatan kadar glukosa darah. Asosiasi Diabetes Amerika (The American Diabetes Association (ADA)) menganjurkan diet seimbang dan bernutrisi yang rendah lemak, kolesterol serta gula sederhana. Saat ini ADA bahkan telah melarang konsumsi gula sederhana kecuali dalam jumlah kecil dan dikonsumsi bersama dengan makanan kompleks. Penurunan berat badan dan olah raga sangatlah penting karena akan meningkatkan sensitivitas tubuh terhadap insulin, sehingga membantu mengontrol peningkatan kadar glukosa darah. Olah raga yang bersifat aerobik seperti jalan kaki, bersepeda santai, jogging, dan berenang dianjurkan dilakukan secara teratur selama 30 menit, 3-4 kali seminggu. Selain itu aktivitas sehari-hari dapat tetap dilakukan seperti berkebun, membersihkan rumah, berjalan ke pasar dan naik turun tangga. c. Mengapa insulin pada mulanya berharga mahal? Karena pada awalnya belom ditemukan rekayasa genetika untuk insulin. 2. Untuk memperoleh insulin dengan murah, tidak ada lagi menggunakan pancreas sapi tetapi menggunakan bakteri Escherichia coli yang gennya sudah direkayasa. Secara singkat teknik rekayasa gen E.coli adalah sebagai berikut.
a. DNA rekombinan dapat diproduksi setelah ditemukannya dua macam
enzim yaitu enzim retriksi dan enzim ligase. Enzim restriksi atau endonuklease restriksi adalah enzim yang memotong molekul DNA. Enzim ini memotong DNA pada rangka gula-fosfat tanpa merusak basa. Setiap enzim mempunyai sekuens pengenalan yang unik pada utas DNA, biasanya sepanjang 4-6 pasang basa. Enzim Ligase, yaitu enzim yang dapat digunakan untuk menyambung molekul DNA dengan mensintesis ikatan fosfodiester di antara nukleotida pada ujung dua molekul DNA berbeda, atau pada dua ujung molekul tunggal.
