REKAYASA GENETIKA VETERINER

PRESENTASI 1

GENETIKA

A.DEFINISI

Genetika adalah ilmu yang mempelajari tentang apa yang diturunkan dari suatu generasi ke generasi berikutnya dan bagaimana cara pewarisan/penurunan tersebut. Ilmu ini mempelajari pewarisan sifat (Inggris:trait) yang dimiliki satu individu ke individu lainnya. Istilah lain untuk ilmu ini adalah hereditas dan ilmu pewarisan. Secara umum, genetika berusaha menjelaskan material apa saja yang membawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik), bagaimana informasi itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan bagaimana informasi itu ditransmisikan dari satu individu ke individu yang lain (pewarisan genetik).

Anjing selalu beranak anjing, begitu juga kucing beranak kucing, tidak mungkin anak-anaknya anjing. Diantara mereka (keturunan = "offspring") satu sama lain ada bedanya dalam beberapa hal, tetapi tetap tidak berbeda berapa jauh dengan sifat sifat yang dipunyai induknya. Orang-orang Yunani purba pun telah memahami bahwasannya orang tua yang bermata biru 8 (blue eyed parents) memiliki anak yang juga bermata biru. Juga mereka ketahui penurunan mengenai sifat kelainan mata dan kebutaan pada generasi-generasi berikutnya itulah yang dikenal dengan istilah "inheritance"atau "heredity" (keturunan).

Sifat hereditas ini dapat diekspresikan (jadi terlihat oleh mata) atau dapat pula "tersembunyi" (tidak terlihat oleh mata), yang selalu didapat atau diturunkan dari nenek moyangnya. Termasuk dalam hal ini sifat-sifat fisis, faali, psikis, maupun instinct terutama sekali pada hewan tingkat tinggi dan manusia.

Perbedaan perbedaan yang ada diantara individu-indivdu dari satu spesies disebut sebagai variasi. Yang dikenal ada dua macam, yaitu :

o Variasi somatik ( badaniah) atau variasi lingkungan. Umpamanya : makanan, temperatur dan faktor-faktor luar lainnya.

o Variasi garminalis atau variasi hereditas pada offspring tertentu.

Genetika mempelajari hal-hal diatas yakni mengenai perbedaan-perbedaan maupun persamaan-persamaan oleh factor herediter dengan lingkungan. Hal ini dituliskan dalam rumus berikut :

Dimana :

P = Phenotypus ( sifat individu yang dapat terlihat oleh mata)

G = Genotypus ( sifat herediter individu yang dibawa oleh gen-gen yang merupakan dasar genetikanya).

E = Environment ( faktor lingkungan)

B.GENETIKA DAN BIOLOGI

Genetika merupakan cabang tersendiri dari biologi, karena mempelajari baik hewan/manusia maupun tumbuh-tumbuhan, khusus hal genetiknya."khusus " genetiknya tidak berarti genetika lepas dari ilmu ilmu lainnya. Justru genetika ini banyak membantu dalam lapangan agricultural (pertanian dan peternakan) yakni menyempurnakan bentuk, hasil panen/produksi, resistensi terhadap penyakit dan lain-lain.

Genetika juga banyak membantu dalam mempelajari evolusi, embriologi, sitologi, bioseluler, faali dan lain-lain. Jadi bila hendak mempelajari Zoologi atau Botani, malahan juga kadang-kadang diperlukan pengetahuan dasar lainnya : kimia, biokimia, fisika dan statistika. Hal ini disebabkan dalam genetika ini banyak sekali dipelajari segala sifat multi disipliner.

C. CABANG GENETIKA

Kemajuan genetika telah sedemikian pesatnya, sehingga telah ada cabang-cabang dari genetika yang mempelajari hal-hal yang lebih sempit tetapi lebih mendalam (spesialisasi) dari salah satu bagian genetika. Genetika berkembang baik sebagai ilmu murni maupun ilmu terapan. Cabang-cabang ilmu ini terbentuk terutama sebagai akibat pendalaman terhadap suatu aspek tertentu dari objek kajiannya.

Cabang-cabang murni genetika :

a. Genetika perkembangan mempelajari cara gen mengontrol perkembangan embrio.

b. Genetika molecular berkaitan dengan pembentukan gen secara kimia.

c. Genetika perilaku melibatkan interaksi antara komponen hereditas dan komponen lingkungan dalam perilaku manusia. Misalnya , cabang ilmu ini mempelajari kontribusi genetik dan lingkungan terhadap aspek perilaku seperti kepribadian, intelegensia, penyakit jiwa atau peran seksual.

d. Sitogenetika berkaitan dengan peran gen dan kromosom dalam aktivitas seluler.

e. Genetika biokimia

f. Genetika faali

g. Genetika populasi mempelajari prinsip-prinsip genetic yang dapat mempengaruhi keseluruhan populasi organisme.

Cabang-cabang terapan genetika :

1. Genetika kedokteran merupakan ilmu yang mempelajari kemungkinan faktor genetika yang mempengaruhi kejadian dari suatu faktor patologis.

2. Ilmu pemuliaan

3. Rekayasa genetika digunakan untuk menguraikan pengenalan akan criteria pilihan dan rancangan menusia ke dalam suatu konstruksi dan kombinasi gen.

D. SEJARAH PERKEMBANGAN GENETIKA

Genetika ini telah lama dikenal manusia, misal oleh orang Yunani Purba . Di Mesir dan Syria sejak lama telah dilakukan percobaan guna mencari hasil panen/produksi tanaman, yang lebih baik (yakni dengan cara "selection"). Di Mesir dilakukan seleksi untuk mencari bibit/benih gandum dan di Syria terhadap bibit kurma. Dasar percobaan mereka masih lemah, karena sifat keilmiahannya belum tampak. Mereka belum mengetahui sifat herediter yang menurun ke generasi berikutnya. Walaupun demikian bahwa dasar pemikiran mereka adalah benar dalam ilmu Genetika, dibuktikan pertama kali oleh Johannsen (Botanist Denmark), yakni dengan melihat hasil panen penanaman biji kacang-kacangan.

Gagasan tentang hereditas (pewarisan) dapat ditelusur kembali sampai 6000 tahun yang lalu dari batu bertulis di Chaldea, yang melukiskan silsilah pewarisan sifat-sifat pada bulu kuda. Mengenai hereditas pada manusia, disebutkan adanya penyakit darah hemofili di dalam Talmud kira-kira 1500 tahun yang lalu. Walaupun ada catatan sejarah yang menarik ini, dasar mengenai konsepsi (pembuahan) dan keterangan mengenai pewarisan sebagian besar tetap bersifat spekulatif, sampai waktu yang relatif lama. Di dalam kenyataan, masyarakat primitif masih memandang bahwa hubungan kelamin tidak ada hubungannya sama sekali dengan terjadinya kehamilan dan kelahiran.

Pada abad ketiga sebelum masehi, Aristoteles mengatakan bahwa semen (benih) laki-laki berasal dari darah dan mempunyai kemampuan memberi kehidupan pada embrio yang terbentuk di dalam rahim, dengan cara penggumpalan darah menstruasi. Pandangan ini diterima umum selama hampir 2000 tahun sampai pada abad ketujuh belas, saat William Harvey, yang memperoleh kemashuran berkat penyelidikannya pada peredaran darah, menunjukkan bahwa pada rusa yang dibunuh pada berbagai waktu setelah kawin, tidak pernah ditemukan adanya penggumpalan darah menstruasi, tetapi terdapat embrio kecil yang secara bertahap bertambah besar dan kompleks selama seluruh periode kehamilan.

Bahwa persatuan antara sel telur dengan spermatozoon merupakan dasar penting untuk konsepsi, pertama kali diterangkan oleh Reigner de Graaf, seorang sarjana Belanda. Pada akhir abad ketujuh belas ia melukiskan adanya tonjolan-tonjolan kecil pada ovarium (indung telur) mammalia. Tonjolan tadi, yang sekarang disebut folikel de Graaf, berisi sel telur yang belum dibuahi atau ovum. Untuk pertama kali dilontarkan gagasan bahwa spermatozoon sendiri bukan merupakan satu-satunya alat hereditas yang dengan demikian menerangkan mengapa orang tua, baik ibu atau ayah, keduanya mewariskan sifat-sifatnya kepada anak-anaknya. Walaupun demikian, baru setelah bertahun-tahun konsep ini diterima secara umum.

Pierre Louis Moreau de Maupertuis dilahirkan di perancis pada tahun 1698. Lewat penyelidikan yang mengagumkan terhadapnya yang dilakukan oleh profesor Bentley Glass. Kita mendapatkan gambaran mengenai seorang naturalis dengan pandangan jauh ke depan pada masa itu. Ia mempelajari sifat-sifat tertentu pada manusia yang diwariskan, misalnya ada jari berlebih (polidaktilio) dan kekurangan pigmentasi pada rambut dan kulit (albinesme=bulai), dan dari studi silsilah keluarga ditunjukkan bahwa kedua kelainan tadi diwariskan dengan cara yang berbeda. Ia sangat percaya bahwa kedua orang tua mempunyai sumbangan yang sama untuk menentukan sifat anaknya, dan ia memberikan bukti eksperimental tentang hal ini dengan percobaan perkawinan pada binatang. Konsepnya tentang dasar struktural hereditas merupakan sesuatu yang baru, dan dalam beberapa hal mirip dengan gagasan Mendel yang dirumuskan hampir 100 tahun kemudian. Maupertuis mengajukan adanya partikel hereditas; tiap partikel dimaksudkan untuk membentuk bagian tubuh tertentu, dan setiap bagian tubuh dibentuk dari gabungan antara kedua partikel tadi; satu berasal dari ayah dan yang satunya lagi berasal dari ibu. Satu partikel mungkin mendominasi yang lain, sehingga anak yang dilahirkan akan lebih mirip dengan salah satu orang tuanya.

1.    MENDELISME

Riwayat pengetahuan genetika masa kini sesungguhnya bermula dari kerja rahib Moravia yang bernama Gregor Mendel pada akhir pertengahan abad kesembilan belas. Mendel membuat penemuannya yang begitu mengagumkan lewat analisa yang saksama dan cermat dari hasil perkawinan silang pada berbagai ercis (pisum sativum). Pada saat itu percobaan semacam itu bukan merupakan barang baru. T.A.Knight di inggris pada tahun 1823 telah melaporkan hasil perkawinan silang berbagai varietas ercis. Ia mendapatkan bahwa pada keturunan pertama yang disebut sebagai generasi filial pertama atau F1, ada dominasi warna biji. Dominasi tadi ialah bahwa apabila tanaman berbiji kuning disilangkan dengan yang berbiji hijau, maka semua tanaman F1 mempunyai biji kuning, jadi warna kuning dominan terhadap warna hijau. Apabila tanaman F1 tadi melakukan penyerbukan sendiri ("self –fertilization;inbred"), maka tanaman pada generasi kedua (F2) akan mempunyai warna seperti warna parental (induknya), ialah warna hijau dan warna kuning. Hasil yang serupa didapat oleh penyelidik-penyelidik lain, tetapai tidak seorangpun dari peneliti tadi mencatat junlah yang pasti tipe-tipe yang berbeda-beda pada keturunan dari hasil perkawinan silang tadi. Sebelum Mendel, rupa-rupanya tidak ada seorangpun yang memikirkan unit pewarisan yang tunduk kepada hukum statistik. Penemuan inilah yang merupakan sumbangan besar dari Mendel.

Johan Mendel lahir pada tanggal 22 juli 1822 di Heizendorff di Moravia, yang dahulunya merupakan bagian dari Austria , tetapi sekarang merupakan bagian dari Cekoslowakia. Ia memperolah nama Gregor pada saat memasuki Ordo Augustinia pada tahun 1843. Setelah menjadi pastor, ia memulai kariernya dengan memasuki sekolah guru dengan mempelajari matematika, zoologi dan botani di Universitas wina, tetapi gagal pada ujian kualifikasi. Pada tahun 1853 ia pergi ke biara Brunn (sekarang disebut Brno dan termasuk wilayah Cekoslowakia) dimana ia melakukan percobaan-percobaan klasiknya pada ercis. Percobaannya tentang perkawinan tanaman menyita sebagian besar waktunya sampai saat ia dipilih sebagai Abbot biara pada tahun 1868. Sesudah itu waktunya dicurahkan terutama untuk tugas-tugas administrasi dan usaha-usaha menghimbau pemerintah agar biara dibebaskan dari pajak. Ia meninggal dunia karena menderita penyakit Bright (nefritis) pada tanggal 6 januari 1884.

Pada perkawinan tanamannya, Mendel memilih untuk penelitian tujuh pasang sifat yang berlawanan pada ercis sebagai contoh, biji bulat atau keriput, batang pendek atau tinggi, bunga ungu atau putih, dan lain-lainnya. Untuk setiap percobaan, ia menyilangkan tanaman yang hanya mempunyai satu macam pasangan perbedaan. Ia menggolongkan hibrid (hasil perkawinan silang) ke dalam keturunan F1, dan F1 ini kemudian dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri dan mempelajari keturunan F2-nya. Pada setiap persilangan pada 7 perkawinan, tanaman pada F2 selalu menyerupai salah satu tipe parental. Sebagai contoh, apabila tanaman berbatang tinggi disilangkan dengan tanaman berbatang pendek, maka semua keturunan F1 berbatang tinggi. Sifat-sifat yang manifes pada hibrid disebut dominan dan sifat yang tidak manifes disebut resesif.

Hasilnya yang diperoleh dari penyerbukan sendiri tanaman F1 lebih menarik lagi .Ia mendapatkan bahwa keturunan F2 ada yang menampakkan sifat dominan (menang), tetapi ada juga yang menampakkan sifat resesif (kalah). Tidak hanya sampai disini, bahkan sifat dominan dan resesif pada keturunan F2 mempunyai perbandingan yang pasti, yaitu 3:1, dan tidak tampak adanya bentuk peralihan. Sebagai contoh, dari 1064 tanaman keturunan F2, yang berbatang tinggi ada sebanyak 787, yang berbatang pendek sebanyak 277, sehingga perbandingannya adalah 2,84:1. Apabila hasil percobaannya mengenai semua pasangan sifaft-sifat yang berlawanan yang berbeda-beda dijumlahkan, maka perbandingan dominan dan resesif adalah 2,98:1. Apabila sekarang pada tanaman F2 yang menampakkan sifat resesif dilakukan penyerbukan sendiri , maka semua keturunan F3 akan menampakkan sifat resesif, yaitu sifat berbatang pendek. Tetapi apabila pada tanaman yang menampakkan sifat dominan pada F2 dilakukan penyerbukan sendiri, maka dua pertiga dari keturunannya akan menunjukkan sifat dominan dan resesif dengan perbandingan 3:1, jadi serupa dengan bentuk hibrid pada generasi F1. Apabila sisa sepertiga tanaman berbatang tinggi dari generasi F2 melakukan penyerbukan sendiri, maka tanaman tersebut akan menghasilkan anak-anak yang hanya menunjukkan sifat yang dominan. Seperti dikatakan oleh Mendel, perbandingan 3:1 pada generasi kedua akan berubah menjadi perbandingan 1:2:1, apabila bentuk dominan yang tampak pada generasi ini dianalisa menurut tipe anaknya yang akan dihasilkan apabila tanaman ini melakukan penyerbukan sendiri: Hasil ini dapat diterangkan sebagai berikut. Tiap tanaman mempunyai dua "faktor" yang menentukan satu sifat khusus, dan seperti telah ditekankan oleh Mendel, satu induk hanya akan mewariskan satu dari sepasang faktor kepada kepada keturunannya. Adalah benar-benar suatu kebetulan faktor yang mana dari kedua faktor tersebut yang diwariskan pada satu saat. Ini sering disebut sebagai hukum Mendel I atau hukum segregasi (pemisahan faktor keturunan). Pada saat pembentukan gamet (sel kelamin), sebuah sifat yang berlawanan akan memesahkan diri dari yang lain. Induk tanaman berbatang tinggi dapat ditandai dengan TT sedangkan tanaman yang berbatang pendek dengan tt, dan tanaman hybrid yang berbatang tinggi pada F1 ditandai dengan Tt. Apabila yang terakhir ini membentuk gamet, masing-masing akan membawa faktor T atau t. Apabila individu hibrid dibiarkan mengadakan penyerbukan sendiri, maka gabungan dua tipe gamet yang berbeda dapat diharapkan terjadi sebagai berikut :

Induk Tt X Tt

Gamet T atau t T atau t

Anak TT Tt Tt tt

1 : 2 : 1

3 tinggi : 1 pendek

Dengan cara lain dapat diperolah berbagai kombinasi gamet dengan melukiskan kotak punnet (dari R.C Punnett, ahli genetika tumbuhan yang tersohor)

Dalam hal ini perlu diketahui adanya beberapa istilah baru. Telah diterangkan bahwa untuk setiap sifat fisik atau ciri ("trait") setiap individu mempunyai faktor. Apabila kedua faktor tadi sama, maka individu disebut dalam keadaan homozigot, tetapi apabila kedua faktor tadi berbeda, individu dikatakan dalam keadaan heterozigot, (misalnya Tt ). Pada keadaan heterozigot, satu sifat yang manifes disebut dominan, sedang sifat yang tidak tampak disebut resesif. Hampir 50 tahun yang lalu , Johannsen, seorang ahli ilmu tumbuhan Denmark mengajukan istilah "gena" untuk faktor hereditas. Gena-gena yang bertanggung jawab untuk sifaat yang berbeda disebut alelomorf atau disingkat alele. Jadi pada ercis terdapat dua alel untuk ukuran pohon, yaitu sifat batang tinggi dan sifat batang pendek.

Sebelum jaman Mendel, umumnya dianggap bahwa pembuahan menyangkut percampuran bahan hereditas dari kedua induk, tiap induk mewariskan sebagian dari semua sifat-sifatnya. Tetapi Mendel menunjukkan bahwa ini tidak benar. Tanaman berbatang tinggi tidak harus mewariskan sifat tingginya kepada semua anak-anaknya. Apabila tanaman tadi bersifat heterozigot, maka ada kemungkinan yang sama untuk mewariskan baik gena batang tinggi maupun gena batang pendek. Demikian juga, seorang penderita cacat polidaktili (faktor dominan pada manusia) mempunyai kemungkinan yang sama untuk mewariskan baik gena polodaktili maupun gena tangan normal kepada anak-anaknya. Tiap-tiap anak tidak akan menerima hanya sebagian kecilsifat dari seorang orang tuanya. Sungguh menakjubkan, bahwa Mendel dapat merumuskan gagasannya tanpa suatu pengetahuan pun tentang hakiki faktor keturunan atau gena.

Hasil yang diperoleh Mendel begitu bagus. Jumlah tipe-tipe keturunan yang berbeda yang ia peroleh sangat mendekati nilai yang diharapkan berdasarkan teori Mendel. Almarhum Sir Ronald Fischer, seorang ahli statistik yang termashur, menganalisa data Mendel dengan cermat, dan menarik kesimpulan bahwa percobaan Mendel bukanlah merupakan penemuan , tetapi merupakan demonstrasi teori yang ada pada pikiran Mendel ketika ia melakukan percobaan. Suatu hal yang penting ialah bahwa pemikiran Mendel bersifat revolusioner pada zamannya. Sejak itu kesahihan (validitas) hasil-hasil percobaannya telah dibuktikan pada organisme yang tidak terbatas jumlahnya , dan Mendelisme sekarang merupakan dasar semua teori genetika.

Mendel mengajukan hasil percobaannya pada Natural History Society of Brunn pada tahun 1865, dan beberapa tahun kemudian dipublikasikan di dalam Transactions of the Society. Walaupun demikian, karyanya tetap tidak mendapat perhatian sampai hampir selama 50 tahun. Alasannya tidak jelas. Salah satu perkiraan ialah bahwa Transactions of the Natural History Society di Brunn merupakan majalah yang tidak begitu dikenal, tetapi sebenarnya pada saat itu bukan kurang dikenal, seperti yang diduga, karena majalah itu dikirimkan kepada paling sedikit 120 perhimpunan, akademi dan perpustakaan. Yang lebih mungkin ialah bahwa cendekiawan pada pertengahan abad kesembilan belas hanyalah belum siap menerima karya ini. Orang-orang pada zaman Mendel disibukkan dengan teori evolusi dan hakiki spesies yang diajukan oleh Darwin. Mungkin mereka menyalahtafsirkan karya Mendel sebagai usaha yang keliru dalam menyelidiki masalah-masalah mereka sendiri. Bahkan Carl Nageli, ahli terkemuka dalam masalah hibridisasi tanaman, telah gagal untuk melihat arti pentingnya hasil percobaan Mendel, dan Nageli adalah kawan dekat dan penasehat Mendel.

Hukum-hukum Mendel tentang pewarisan sebagian besar tetap tidak dikenal sampai pada tahun 1900 waktu dalam selang beberapa bulan, hukum-hukum tadi ditemukan kembali secara terpisah oleh tiga ahli biologi: Hugo de Vries, seorang profesor botani di Universitas Amsterdam, Carl Correns, seorang ahli botani di Universitas Tubungen dan Erich von Tschermak-Seysenegg, seorang asisten pada pusa percobaan tanaman di Esslingen dekat Wina. Ketiga penyelidik tadi secara terpisah memperoleh kesimpulan yang sama dengan yang diperoleh oleh Mendel. Patut disayangkan, bahwa Mendel telah meninggal 16 tahun sebelum hasil karyanya diketahui umum sebagai salah satu penemuan yang paling penting sepanjang masa

Menurut Tatum, maka era genetika dapat dibagi atas 4 perioide :

1. PERIODE PRIMITIF/ PERIODE PRE MENDEL

Ditandai dengan experiments yang tidak sempurna, malahan kadang-kadang kurang tepat.

Contoh :

1760-1790 : seleksi dan inbreeding oleh beckwell, Collings, Bates.

1765: hibridisasi tembakau oleh Kolreuter.

1777 : Sifat buta warna oleh Scott, dan pada tahun 1779 Lort mencoba

menerangkannya. Keterangan mereka kurang tepat. 40 tahun kemudian

Nassa berhasil menerangkannya dengan tepat : sexlinked.

1803 : sifat hemophilia oleh Otto.

1822 : John Goss menyalidiki segregesi resesif tanaman kacang, tetapi gagal

mendapatkan ratiionya. Hal ini juga dilakukan oleh Alexander seton.

1823 : Knight melaporkan adanya dominansi, resesif, dan segresi pada kacang.

Penyelidikannya tidak beraturan.

2. PERIODE KLASIK

Dipelajari oleh Mendel (1866). Mendel berhasil dengan baik "menolak" teori humoral yang masih dianut oleh para sarjana ketika itu.

Mendel merupakan orang yang pertama-tama yang berhasil hibridasi secara ilmiah. Dasr-dasar penyelidikannya ini dilupakan orang untuk waktu 34 tahun, karena orang lebih tertarik hasil penyelidikan Charles Darwin.

3. PERIODE RENAISSANCE

Penyelidikan sudah pada tingkat molekuler. Pelopornya adalah Bradle dan Tatum yang terkenal dengan teorinya :"one gene one enzyme"

4. PERIODE MODERN

Taraf mencari struktur gen (DNA-RNA)

Nama-nama para sarjana yang perlu diketahui dan hasil penyelidikan mereka ialah antara lain :

1875 : Strasburger penyebut pertama kromosom.

1885 : Flemming melihat mitosis yang pertama kali.

1886 : Galton memperlihatkan bahwa betapa pentingnya Statiska dalam Genetika

disebut Biometrical Genetics.

1892 : Weismann memperlihatkan bahwa meiosis adalah suatu mekanisme distribusi

kromosom.

1898 : Flemming melihat bahwa jumlah kromosom manusia terdiri atas 24 pasang.

1899 : Kongres Genetika Pertama di London.

1900 : De Vries (Belanda),Corens (Jerman) dan Toschermak (Austria) penemu hukum

Mendel, disebut rediscovery of Mendelian.

1928 : Muller mempelajari Radiation Genetics.

1930-1940 : Sitogenetika maju dengan pesat, terutama sekali penyelidikan dengan

jagung (paramutasi, dan sebagainya).

1953 : Watson dan Crick menemukan struktur DNA.

1956 : Tjio dan levan membantah kebenaran teori/ penemuan Flemming, dan

Mendapatkan bahwa jumlah kromosom manusia adalah 46 kromosom.

Genetika tergolong ilmu pengetahuan modern dan dimulai setelah GREGOR MENDEL mengumumkan hasil-hasil penemuannya. Sebelumnya teori mengenai ilmu keturunan yang berlaku adalah sebagai berikut :

1. Dahulu ada anggapan bahwa faktor keturunan terdapat di dalam darah dan diwariskan dari orang tua kepada anak melalui cairan darah. Teori ini tidak dapat dibenarkan terkenal dengan nama : TEORI DARAH.

2. Ada kepercayaan bahwa cedera yang dialami oleh seorang ibu yang sedang mengandung akan diwariskan kepada anaknya.

3. Teori Telegoni yang menganggap bahwa anak tetap membawa sifat dari ayahnya walaupun si ibu sudah berganti suami.

2. PERMULAAN GENETIKA MANUSIA

Sekarang kita akan menengok kembali hasil karya beberapa pendiri genetika manusia. Kita yakin bahwa perhatian untuk genetika manusia tidak merupakan loncatan di dalam satu malam. Kita telah melihat bagaimana Maupertuis mempelajari pewarisan albinisme dan polidaktili pada abad kesembilan belas. Keterangan Otto mengenai hemofili pada tahun 1903 pada satu keluarga di New Hampshire rupa-rupanya merupakan uraian yang pertama yang jelas mengenai gambaran klinik dan cara pewarisan penyakit ini; hemofili diwariskan oleh wanita karier yang sehat kepada anaknya laki-laki, tetapi tidak pernah oleh ayah yang sakit kepada anaknya laki-laki. Sifat yang diwariskan dengan cara ini disebut terangkai-seks ("sex-linked"). Masalah ini akan dibicarakan kemudian.

Sampai permulaan abad ini, kebanyakan penyelidik mengenai pewarisan pada manusia terutama tertarik untuk melacak silsilah keluarga. Segi genetika manusia yang lain memperoleh sedikit perhatian, kecuali beberapa penyelidikan tentang akibat perkawinan keluarga ( perkawinan seketurunan darah atau konsanguin ). Salah seorang dari ilmuwan yang mula-mula tertarik kepada akibat perkawinan sedarah ( imbreeding) adalah Charles Darwin, yang ia sendiri menikah dengan saudara sepupunya. Hasil percobaannya pada tanaman menyebabkan ia sampai kepada kesimpulan bahwa keturunan yang berada dari perkawinan organisma yang tidak mempunyai hubungan keluarga ( outbreeding) lebih kuat dibanding keturunan hasil perkawinan antara organisma yang mempunyai hubungan keluarga (inbreeding). Meniere, seorang ahli penyakit saraf dari perancis, pada tahun 1856 menunjukkan bahwa pada manusia, penyakit bisu tuli lebih banyak terdapat pada anak-anak yang berasal dari perkawinan keluarga. Secara keseluruhan pengetahuan kita tentang pewarisan pada manusia hanya sedikit sekali mengalami kemajuan sampai pada akhir abad kesembilan belas.

Johannsen adalah orang yang pertama kali menjelaskan perbedaan antara pengertian genotife, yang berarti konstitusi genetic, dengan pengertian fenotife, yang berarti sifat fisik individu yang nerupakan hasil interaksi antara genotife dengan lingkungan. Jadi, tanaman Ercis dapat mempunyai genotipe Tt, tetapi mempunyai fenotipe pendek karena tanaman padi tumbuh di daerah yang kekurangan sinar matahari atau kekurangan air. Pada manusia, perbedaan antara pengaruh alamiah dan pemeliharaan dijelaskan untuk pertama kali pada tahun 1875 oleh Sir Francis Galton, yang seperti saudara sepupunya yang terkenal Charles Darwin, mulai kariernya sebagai mahasiswa kedokteran, tetapi akhirnya meninggalkan bidang kedokteran karena mendapatkan warisan yang besar. Galton mengatakan bahwa karena anak kembar indentik mempunyai konstitusi genetic yang sama, maka kalau ada perbedaan diantara anak kembar tadi tentulah ini akibat pengaruh lingkungan, ini berarti kembar indektik menpunyai genotipe yang sama, tetapi dapat mempunyai fenotipe yang berbeda apabila dibesarkan di dalam lingkungan yang berbeda. Galton terutama tertarik kepada pewarisan sifat fisik dan bakat tertentu. Di dalam mengejar apa yang menarik baginya, ia mempelajari keluarga jago gulat di inggris utara. Tetapi ia sadar bahwa dasar perkiraan kualitatif bakat-bakat tersebut tidak memuaskan dan bahwa penting untuk menilai secara kuantitatif sifat-sifat yang dipelajari. Sebagai alat untuk menaksir derajat kemiripan antara berbagai anggota keluarga, ia memperkenalkan di dalam genetika suatu konsep statistik koefisien regresi. Pekerjaan Galton ini membentuk fundamen bagi pnyelidik-penyelidik selanjutnya yang lebih banyak tertarik kepada segi matematika pada pewarisan manusia.

Perhatian Galton tertuju pada banyak hal, salah satu diantaranya adalah gagasan tentang perbaikan mutu keturunan pada manusia dan hewan dengan cara perkawinan selektif, dan untuk ini diajukanlah istilah eugenik. Selama bertahun-tahun, gerakan eugenik berkembang dan mempunyai pengikut-pengikut yang bergairah baik di Eropa maupun di Amerika Serikat. Kelihatannya cukup beralasan pada saat itu, bahwa tujuan yang diinginkan oleh ahli genetika manusia tentunya adalah perbaikan spesies manusia dengan perkawinan selektif. Oleh karena itu selama bertahun-tahun genetika manusia dan eugenik melekat didalam pikiran masyarakat, tetapi bahkan sampai sekarang pengetahuan kita tentang genetika manusia masih sangat kurang untuk dapat menganjurkan kebijaksanaa-kebijaksaan eugenik secara tegas. Dari apa yang kita ketahui didapat kesan bahwa bagaimanapun tindakan tersebut umumnya tidak akan memadai. Walaupun demikian ini tidak berarti bahwa tidak perlu kita mengingatkan seseorang yang mempunyai faktor keturunan yang membahayakan dengan risiko mempunyai anak sakit, dan menerangkan pentingnya pembatasan jumlah keluarga pada kasus – kasus seperti itu.

E. SITOGENETIKA

Sitogenetika adalah ilmu yang mempelajari struktur kromosom dari sel. Karena keadaan konstan jumlah dan morfologi (struktur kromosom) ada kemungkinan untuk membuat klasifikasi kromosom. Masing-masing kromosom mempunyai karakteristik dasar dalam kaitan dengan :

a. Panjang total

b. Posisi dari sentromer

c. Panjang dari lengan

d. Ada atau tidak adanya satelit

e. Pola banding (pita)

Pada sel berinti, kromosom merupakan komponen utama inti yang mengandung bahan informasi genetik. Kromosom tersusun atas benang-benang kromatin dan tiap serabut kromatin dipercaya mengandung satu molekul DNA. Dikenal dua macam serabut kromatin, yaitu kromatin jenis A dan jenis B. Serabut kromatin jenis A meiliki diameter rata-rata 10 nm, sedangkan jenis B lebih besar, rata-rata adalah 20 – 30 nm. Mengingat diameter helik ganda DNA hanya 2 nm, maka diameter yang sangat berbeda antara serabut kromatin dan DNA menimbulkan pertanyaan karena ternyata serabut kromatin juga mengandung benang DNA. Ternyata perbedaan ini disebabkan oleh adanya lilitan molekul DNA dan sejumlah besar molekul protein.

Sebagai penyusun kromosom, serabut-serabut kromatin mengandung nukleosom yang berupa bangunan-bangunan yang memiliki pola berulang. Nukleosom ini terbentuk oleh gabungan DNA dengan protein inti khusus yang disebut histon yang memiliki diameter sekitar 11 nm dan panjang 5,5 nm.

Molekul histon membentuk inti yang dikelilingi oleh molekul DNA dengan ketebalan 2 nm, menghasilkan superheliks kidal dengan diameter 10,8 nm. Benang DNA membuat dua putaran mengelilingi inti histon. Tiap putaran mengandung sekitar 83 pasang basa. Nukleosom satu dengan nukleosom lainnya akan dihubungkan dengan DNA penyambung (linker DNA).

Pada makhluk tingkat tinggi tiap sel somatic (sel tubuh) mengandung 1 sel kromosom. Kromosom yang berasal dari ayah berbeda dengan kromosom yang berasal dari ibunya. Kromsom kromosom demikian disebut kromosom homolog. Sel-sel kelamin mengandung separo dari jumlah kromsom yang terdapat dalam sel somatic suatu individu. Oleh karena itu sel kelamin bersifat haploid. Satu stel kromosom haploid dari suatu jenis makhluk dinamakan genom. Misalnya :

- manusia tubuhnya mempunyai 46 kromosom

- sel kelamin mempunyai 23 kromosom.

Sel somatic umumnya mengandung jenis kromosom rangkap dibandingkan dengan kromosom sel kelamin dan ini disebut diploid. Jumlah diploid kromosom yang ada dalam sel somatic manusia normal adalah 46.

Kromosom kelamin adalah X dan Y. pada perempuan , kedua kromosom kelaminnua adalah kromosom X, sedangkan pada laki-laki , satu kromosom kelaminnya adalah X dan yang lainnya adalah kromosom Y. jumlah haploid kromosom adalah 23. jumlah ini dihasilkan melalui pembelahan meiosis yang hanya terjadi pada gamet.

Setiap gamet (sperma atau ovum) mengandung satu sel kromosom haploid. Satu sama lain jenisnya berbeda. kromosom kelamin bertindak seperti pasangan homolog autosom dan berpisah saat metaphase I pada pembelahan meiosis. Meiosis menghasilkan variasi genetic. Gen yang berada pada kromosom ibu dan ayah dapat berubah susunan dan disusun ulang melalui proses pertukaran silang (pemutusan dan penyatuan kromatid yang bukan pasangannya dalam metaphase I). konsekuensi genetiknya adalah bertambahnya variasi genetic yaitu keunikan nyata pada setiap manusia.

Dua kromosom dapat berdeviasi dari pola yang normal baik karena kromosom terlalu sedikit atau banyak, yaitu kelainan numeric atau dimana masing-masing kromosom abnormal yaitu kelainan structural.

1. ABNORMALITAS STRUKTUR KROMOSOM

a. Non disfungsi

Hal ini merupakan kegagalan dari pasangan kromatid untuk berpisah pada suatu sel yang membelah. Jika hal ini terjadi baik pada pembelahan pertama atau kedua dari meiosis, maka hal ini akan menimbulkan gamet dengan kromosom abnormal.

b. Translokasi

Pada translokasi sederhana , terdapat pertukaran bahan kromosom antara dua kromosom non homolog.

c. Delesi

Pada delesi, terdapat kehilangan bahan kromosom akibat patahan kromatid selama pembelahan sel.

d. Duplikasi

Jika patahan terjadi pada suatu kromosom selama pembelahan sel, maka bagian yang patah dapat menyusun diri kembali sehingga banyak lokus diduplikasi pada satu kromosom dan tidak ada dari anggota lain dari pasangan kromosom.

e. Inversi.

Hal ini terjadi setelah fraktur dari suatu kromatid, fragmen melekatkan dirinya kembali pada kromosom yang sama dalam suatu urutan yang berbeda.

2. ABNORMALITAS DARI JUMLAH KROMOSOM

a. Monosomi

Jumlah kromosom adalah 45. monosomi disebabkan tidak adanya satu dari pasangan kromosom dalam sel yang diploid. Misalnya monosomi 21-22 dan fetus meninggal saat lahir.

b. Trisomi

Jumlah kromosom adalah 47, trisomi disebabkan oleh non disjungsi dari suatu pasangan kromosom selama pembelahan meiosis pertama, dengan akibat ditemukannya tiga kromosom ketimbang hanya dua. Misalnya trisomi 13, 18, dan 21. trisomi 13 dan 18 kurang umum ketimbang trisomi 21, yang terakhir berkaitan dengan sindroma down. Ini dijelaskan pertama kali pada tahun 1866, namun penyebabnya belum diketahui hingga tahun 1959, ketika Lejeune dan Turpin berhasil menunjukkan bahwa individu ini membawa 47 kromosom, kromosom ekstra ditandakan pada saat sebagai kromosom 21. Insidens diperkirakan 2 kali lebih sering pada semua pembuahan daripada insidens pada kelahiran hidup.

c. Polisomi.

Jumlah kromosom adalah 48 atau lebih , hal ini terjadi jika satu kromosom diwakili sebanyak empat kali atau lebih. Suatu contoh adalah XXXXY.

d. Anenploidi kompleks.

Pada keadaan ini dua atau lebih kromosom mempunyai variasi jumlah yang abnormal; struktur dari kromosom ini normal. Contohnya adalah trisomi 21 dan XXX pada individu yang sama.

Table 1 trisomi kromosom serta tanda-tanda klinisnya.

SINDROM INSIDENS MANIFESTASI KLINIK

Trisomi 13,

Sindrom Patau 1/20.000 kelahiran Bibir sumbing, jari-jari fleksi dengan polidaktili, hemangioma muka, dahi, atau leher, hidung lebar, telinga mengalami malformasi letak rendah , tengkorak abnormal kecil, malformasi otak, mikrotalmia, malformasi jantung, iga hipoplastik atau tidak ada, anomaly visceral dan genital.

Trisomi 18,

Sindrom Edward 1/8.000 kelahiran Berat badan lahir rendah , tinju tertutup dengan jari telunjuk menumpang pada jari ke-3 dan ke-5 menumpangi ke-4, pinggul sempit dengan abduksi terbatas, kaki dengan telapak rata, mikrosefali, mikrognatia, malformasi jantung dan ginjal dan retardasi mental, 95% kasus meninggal pada umur 1 tahun.

Trisomi 21.

Sindrom Down 1/600-800 kelahiran Hipotonia, muka datar, fisur palpebra keatas dan miring dan lipatan epikantus, iris bernoda (bintik brushfield); berbagai tingkat retardasi mental, displasia pelvis, malformasi jantung, lipatan simian; tangan pendek dan lebar, hipoplasia falanks tengah jari kelima, atresia intestinum, lenkungan langit-langit tinggi, 5 % penderita sindroma down adalah akibat translokasi dimana fenotipnya serupa dengan trisomi 21 sindroma down.

Trisomi 8,

Mosaikisme - Muka panjang, dahi tinggi menonjol, hidung menghadap keatas lebar, bibir bawah tebal menonjol, mikroretrognathia, telinga letak rendah, lengkungan langit-langit tinggi kadang-kadang bercela. Anomaly osteoartikuler lazim ada ; retardasi mental sedang.

F. GENETIKA MOLEKULAR

Cakupan genetika molecular meluas dari struktur gen hingga fugsi produk produknya dalam sel. Bidang ini didominasi oleh kekuatan dan pesatnya perubahan teknologi yang melibatkan manipulasi DNA, RNA dan protein yang mengakibatkan pertukaran yang tetap antara wawasan baru dalam bidang ilmu dasar dan penerapannya pada masalah-masalah kesehatan. Tujuan dasar genetika molecular adalah untuk mengidentifikasi penyakit keturunan pada tingkat gen yang terkena dan untuk mendefinisikan secara kimiawi mutasi dengan tepat. Bila mutasi telah diidentifikasi, upaya dilakukan untuk memahami apa yang terjadi pada fungsi sel , jaringan , organ dan organisme.

1. ASAM NUKLEAT

Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.

Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenin, sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA

2. MOLEKUL DNA SEBAGAI BAHAN GENETIK

Asam deoksiribonukleat atau lebih dikenal dengan singkatan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid) adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Sekitar 50.000 gen diduga terkode dalam DNA.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

Sejarah

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson pada tahun 1953 berdasarkan hasil difraksi sinar-x DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin. Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.

Diterangkan bahwa DNA memiliki struktur heliks ganda. Analisis menunjukkan bahwa tiap untai heliks merupakan suatu polinukleotida yang tersusun oleh nukleotida-nukleotida yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan konvalen fosfodiseter.

Struktur

Sebelum Watson dan Crick, DNA sudah diketahui sebagai polimer yang terdiri dari tiga komponen utama: fosfat, gula deoksiribosa, dan 4 basa nitrogen yaitu adenine, guanine, timin dan sitosin. Asam fosfat dan deoksiribosa membentuk dua utas heliks DNA, serta terletak diantara utas dan menghubungkan mereka. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida

Pada molekul DNA keempat basa ini terdapat berpasangan , antara basa purin dan pirimidin. Adenine akan selalu berpasangan dengan timin melalui dua jembatan hydrogen dan guanine akan selalu berpasangan dengan sitosin melalui tiga jembatan hydrogen.

INFORMASI GENETIK

Meskipun molekul DNA mengandung informasi genetic yang tersimpan dalam sel atau organisme dan selanjutnya dapat diteruskan ke sel atau generasi penerusnya , namun mekanismenya cukup rumit. Informasi genetic yang tersimpan dalam molekul DNA adalah informasi untuk ekspresi suatu fenotipe tertentu melalui pembentukan molekul protein. Tetapi dalam mengarahkan pembentukan molekul protein, DNA tidak secara langsung berfungsi sebagai sablon (template). Dalam hal ini diperlukan molekul lain yang berfungsi sebagai perantara yang dikenal sebagai molekul RNA. Dalam melaksanakan fungsinya molekul perantara ini akan merekam apa yang ada dalam molekul DNA.

3. MOLEKUL RNA SEBAGAI PERANTARA

Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.

Struktur RNA

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.

Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.

Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.]

Tipe-tipe RNA

RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:

1. RNA kurir (bahasa Inggris: messenger RNA, mRNA),

2. RNA ribosom (bahasa Inggris: ribosomal RNA, rRNA),

3. RNA translasi (bahasa Inggris: transfer RNA, tRNA).

Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam bentuk, hingga sekarang dikenal istilah, di antaranya miRNA dan siRNA.

Fungsi RNA

Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.

Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.

Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.

RNA interference

Suatu gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20 adalah adanya mekanisme 'pembungkaman' ("silencing") dalam ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa RNA tidak ditranslasi menjadi protein oleh tRNA. Ini terjadi karena sebelum sempat ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan oleh suatu mekanisme yang disebut sebagai "RNA interference". Mekanisme ini melibatkan paling sedikit tiga substansi (enzim?). Pertama kali ditemukan pada nematoda "Caenorhabditis elegans". Tapi selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme hidup.

G. FARMAKOGENETIKA

Istilah farmakogenetika diperkenalkan oleh Vogel untuk studi variasi-variasi yang ditentukan secara genetik yang hanya diungkapkan oleh pengaruh obat. Definisi tersebut tidak meliputi gangguan herediter, yang gejalanya mungkin terjadi secara spontan, tetapi sering timbul atau diperberat oleh obat-obatan. Sekarang banyak penyelidik juga memasukkan penyakit semacam ini ke dalam lingkup farmakogenetika. Selama beberapa tahun terakhir, beberapa penemuan yang penting telah diperoleh yang menyangkut peranan faktor-faktor keturunan dalam reaksi mikroorganisme dan insekta terhadap obat-obatan. Sebagai contoh, penyelidikan sedang dilakukan terhadap penyebab resistensi terhadap penicillin dan strain bakteri tertentu, dan resistensi terhadap insektisida DDT dan organofosfor pada insekta. Ini merupakan bidang riset yang menarik dan yang mempunyai penerapan langsung didalam ilmu kedokteran klinik dan kesehatan masyarakat.

Sampai akhir-akhir ini perbedaan reaksi terhadap obat-obatan secara individual dan rasial pada manusia dipandang sebagai hal yang menyusahkan, tetapi sekarang variabilitas tersebut merupakan tantangan bagi penyelidik-penyelidik dibidang kedokteran. Telah diketahui selama bertahun-tahun bahwa beberapa individu dapat tertama peka terhadap pengaruh obat tertentu, sedang yang lain dapat resisten. Variasi individual tersebut mungkin adalah akibat dari faktor-faktor yang tidak genetic. Sebagai contoh, orang muda dan tua sangat peka terhadap morfin dan turunan-turunannya, seperti halnya penderita penyakit hepar. Variasi semacam itu tidak masuk dalam lingkup farmakogenetika, yang hanya menyangkut variasi reaksi terhadap obat yang ditentukan secara genetic. Karena kemajuan-kemajuan yang besar dalam bidang ini pada beberapa tahun terakhir, maka banyak orang beranggapan bahwa farmakogenetika dapat dipandang sebagai cabang genetika yang terpisah.

1. GENETIKA DALAM METABOLISME OBAT

Urutan peristiwa yang terjadi pada waktu obat dimetabolisir biasanya adalah sebagai berikut :

• OBAT MASUK
• PENYERAPAN
• DISTRIBUSI
• INTERAKSI OBAT-SEL
• PEMECAHAN
• EKSKRESI

Tidak semua obat-obatan dimetabolisir dengan cara ini, sebagai contoh, beberapa obat tidak dipecah dahulu sebelum diekskresi. Tetapi metabolisme kebanyakan obat mengikuti urutan seperti diatas. Jadi, apabila suatu obat diminum mula-mula ia diabsorpsi (diserap) dari usus dan mengikuti aliran darah, untuk kemudian didistribusikan ke berbagai jaringan dan cairan jaringan. Hanya sebagai kecil dari dosis total yang benar-benar berinteraksi dengan sel-sel untuk menghasilkan pengaruh farmakologik khusus. Sebagian besar obat tadi dipecah atau diekskresi secara utuh. Proses pemecahan yang sebenarnya, yang terjadi terutama didalam hepar, bervariasi untuk berbagai obat. Beberapa obat dioksidasi secara sempurna menjadi oksida karbon, yang kemudian dikeluarkan lewat pernapasan. Yang lain diekskresi dalam berbagai bentuk, baik l;ewat ginjal kedalam urine atau lewat hepar ke dalam empedu, dan kemudian ke dalam feces, dan beberapa obat mengalami berbagai transpormasi biokimiawi yang meningkatkan kelarutannya, sehingga obat-obat tersebut lebih mudah dan cepat diekskresi.

Salah satu transpormasi biokimiawi yang penting adalah konjugasi (penggabungan dua molekul) dengan asam glukonorat, suatu zat hidrat arang, dan proses ini disebut konjugasi glukuronid. Untuk morfin dan derivatnya, seperti codein, eliminasinya hampir seluruhnya tergantung pada proses ini. Isoniasida , suatu bahan yang penting yang dipakai untuk pengobatan TBC , mengalami " asetilasi" sebelum diekskresi. Proses ini menyangkut pemasukan satu gugus asetil-asetil ke dalam molekulnya. Obat–obat lain yang sering mengalami asetilasi sebelum diekskresi adalah sulfonamide.

Untuk mempelajari metabolisme dan efek obat tertentu, cara yang biasa dipakai ialah dengan memberi dosis standard obat, dan kemudian setelah selang waktu tetentu reaksi terhadap obat ditentukan. Ini dapat meliputi pengukuran jumlah obat yang beredar dalam darah atau melakukan pengukuran lain yang berhubungan dengan kecepatan metabolisme obat. ada variasi yang besar di dalam cara berbagai individu bereaksi terhadap obat tertentu , dan variabilitas di dalam reaksi ini dapat kontinyu atau diskontinyu

2. VARIASI GENETIK YANG HANYA DIUNGKAPKAN OLEH PENGARUH OBAT

Diantara contoh-contoh obat yang sangat dikenal, yang telah dapat mengungkapkan adanmya variabilitas genetic, adalah hydrogen peroksida, isoniasida, suksinilkolin, primakuin, obat-obat antikoagulan tertentu, dan obat-obatan anestesi.

Pada tahun 1946, Takahara , seorang ahli THT dari Jepang mengobati seorang gadis umur 11 tahun yang menderita lesi ganggren pada mulut. Jaringan yang mengalami ganggren dieksisi dan hydrogen peroksida dituangkan pada lukanya untuk sterilisasi. Dalam keadaan normal, dengan pemberian hydrogen peroksida, darah yang merembes dari luka akan tetap berwarna merah cerah dan berbuih. Tetapi Takahara mendapatkan bahwa darah yang terkena peroksida berubah menjadi hitam kecoklatan dan tidak berbentuk buih. Takahara menduga bahwa sel-sel darah merah penderita tersebut mungkin mengalami defisiensi enzima katalase yang memecah hydrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Ia mengatakan bahwa apabila enzima ini tidak ada, maka hidrigen peroksida tidak akan dipecah, dan dengan demikian tidak akan terjadi buih, dan Hb akan dioksidasi menjadi methemoglobin yang berwarna hitam kecoklatan.

Penyelidikan selanjutnya menunjukkan bahwa keadaan ini dalam kenyataannya disebabkan oleh tidak adanya katalase, dan oleh karena itu keadaan tersebut disebut akatalasia. Pe nyelidikan terhadap keluarga gadis tadi dan terhadap keluarga yang lain menunjukkan bahwa akatalasia merupakan kelaianan rresesif yang jarang dijumpai. Pengukuran aktivitas enzima katalase darah dapat membedakan tiga golongan individu : individu yang homozigot untuk gena normal dengan kadar enzima yang normal, individu yang homozigot untuk gene akatalasia dengan tidak ada enzima katalase di dalam darahnya, dan individu heterozigot dengan kadar enzima yang sedang. Penyakit akatalasia tidak hanya terbatas pada orang-orang Jepang, tetapi sejak itu juga telah didapatkan pada lain tempat di dunia. Hanya kira-kira separuh dari penderita akatalasia menderita sepsis oral, beberapa orang tidak menunjukkan gejala sama sekali dan benar-benar sehat.

Isoniasida , merupakan salah satu obat terpenting yang dipakai dalam pengobatan TBC . banyak penyelidikan telah dilakukan tentang metabolisme obat ini. Telah ditunjukkan bahwa isoniasida cepat diserap dari usus, yang menyebabkan kadar permulaan yang tinggi didalam darah, dan yang kemudian turun perlahan-lahan karena obat tersebut diinaktivasi dan diekskresi. Dalam hal metabolisme isoniasida dapat sibedakan dengan jelas 2 golongan individu : inaktivator cepat dan lambat, pada yang pertama , kadar obat didalam darah turun dengan cepat setelah pemberian dosis oral, sedangkan pada yang kedua kadar obat-obat didalam darah tetap tinggi untuk beberapa saat. Penyelidikan keluarga menunjukkan bahwa inaktivator lambat untuk isoniasida menunjukkan keadaan homozigot untuk gena resesif autosomal, sedang inaktivator cepat adalah homozigot untuk gena dominant. Kecepatan inaktivasi obat pada heterozigot adalah segera. Kesimpulan penyekidikan tersebut ialah bahwa inaktivator cepat menghasilkan enzima yang menginaktifkan isoniasida, tetapi pada inaktifator lambat enzima terbut tidak ada. Di Amerika Serikat dan Eropa kira-kira 50% dari populasi adalah inaktivator lambat. Pada beberapa individu, isoniasida menyebabkan gejala toksis, misalnya polyneuritis. Mungkin dapat diduga , bahwa karena kadar obat didalam darah tetap lebih tinggi untuk waktu yang lebih lama pada inaktivator lambat, gejala toksis dapat lebih sering terdapat pada individu tersebut, dan memang ada bukti demikian.

Fenelzine, suatu obat yang dipakai untuk pengobatan penyakit depresi menpunyai konfigurasi molekul serupa dengan isoniazide. Tidak semua penderita bereaksi terhadap fenelzin, dan cukup menarik bahwa ada kemungkinan untuk meramalkan penderita mana yang akan bereaksi , dengan mengetahui kemampuannya untuk menginaktivasi isonisida. Penyelidikan terakhir menunjukkan bahwa inaktivator lambat untuk isoniasida mempunyai reaksi lebih baik terhadap ffenelzin dibanding inaktivator cepat ( Johanstone & Marsh, 1973 ). Demikian juga , efek samping toksis terhadap hidralzin dan sulfasalazin lebih umum terdapat pada inaktivator lambat untuk isoniasida.

Kurare adalah suatu ekstrak tumbuhan yang dibuat oleh suku Indian tertentu di Amerika Selatan selama bertahun tahun. Bahan ini menyebabkan paralysis otot yang berat tapi tanpa hilangnya kesadaran, dan orang Indian membubuhkan bahan ini pada ujung panah mereka pada waktu berburu. Di dalam bidang kedokteran, kurare dipakai dalam operasi bedah, karena dapat menyebabkan relaksasi otot. Suksinilkolin adalah jenis obat lain yang juga menyebabkan relaksasi otot, walaupun dengan mekanisme berbeda dengan kurare. Obat ini lebih menguntungkan dibandingkan kurare karena kerjanya hanya dalam waktu pendek. Otot-otot pernapasan dilumpuhkan , demikian juga otot skelet yang lain, dan sebagai akibatnya pernapasan berhenti untuk sementara, biasanya dua atau tiga menit setelah suksinilkolin disuntikkan. Selama periode napas berhenti , ahli anestesi mempertahankan pernapasannya dengan pernapasan buatan. Tetapi pada kira-kira satu dalam 2000 penderita , periode apnoeanya dapat diperpamjang sampai 1 jam atau lebih. Pada kasus-kasus demikian, apnoea dapat ditolong dengan transfuse darah yang diambil dari orang normal, kalau tidak, ahli anestesi membuat pernapasan buatan sampai efek obat hilang. Suksinilkolin dalam keadaan normal dipecah di dalam tubuh oleh enzim pseudokolinesterase yang terdapat dalam plasma darah. Pada penderita yang sangat peka terhadap suksinilkolin , pseudokolinesterase plasma dalam darahnya adalah abnormal dan tidak dapat memecah obat dengan kecepatan normal.

Selama bertahun-tahun, kinin merupakan opbat pilihan untuk pengobatan malaria, tetapi walaupun obat ini efektif untuk serangan akut, kinin tidak efektif untuk mencegah kambuhnya penyakit. Pada tahun 1926, primakin diperkenalkan dan terbukti jauh lebih baik dibanding kinin dalam mencegah kambuhnya penyakit. Sejak itu dipakai beberapa bahan yang secara kimiawi serupa dengan primakin. Tetapi tidak lama setelah primakin diperkenalkan , ternyata didapatkan beberapa orang yang peka terhadap obat ini. Obat ini dapat dipakai dalam beberapa hari tanpa efek yang merugikan, tetapi kemudian penderita tiba-tiba mulai mengeluarkan urine berwarna gelap dan sering hitam, kemudian timbul ikterus dan jumlah sel darah merah dan kadar hemoglobin berangsur-angsur turun karena sel darah merah rusak. Penderita biasanya sembuh dalam periode hemolitik tersebut, tetapi kadang-kadang perusakan sel darah merah begitu hebat, sehingga dapat fatal.

Penyebab kepekaan terhadap primakin kemudian ternyata adalah defisiensi enzima dehidrogenase glucose 6 fosfat (G6PD) dalam sel darah merah. Tetapi mekanisme yang pasti bagaimana defisiensi enzim G6PD menyebabkan hemolisis dengan adanya primakin masih belum diketahui dengan jelas. Orang dengan defisiensi enzim G6PD juga peka terhadap fenasetin, furadantin, sulfonamide tertentu dan asam asetil salisilat (aspirin). Penyelidikan keluarga menunjukkan bahwa defisiensi G6PD diwariskan secara resesif terangkai X. defisiensi G6PD sel darah merah lebih sering terdapat pada orang Negro dibanding Kaukasoid, tetapi pada penderita Negro aktivitas enzim dalam sel darah putih adalah normal, sedangkan kadar enzim ini sangat berkurang pada penderita laki-laki Kaukasoid.

Antikoagulan kumarin dipakai dalam pengobatan infark miokard untuk mencegah pengentalan darah. Penyelidikan terakhir menunjukkan bahwa ada variasi diskontinyu dalam reaksi penderita yang menggunkan obat tersebut. Dalam keadaan ini tidak ada kenaikan kepekaan, tetapi malahan ada kenaikan resistensi terhadap efek obat tersebut. Sebagai contoh telah didapatkan seorang penderita yang membutuhkan obat ini 20 kali dosis biasa untuk mempertahankan efek antikoagulasi yang memadai. Resistensi ini rupanya diwariskan secara dominant autosomal.

Riset riset dasar mengenai aspek molekular genetik, pengaturan ekspresi gen dan sintesis protein sekarang membuahkan hasil dalam bidang kedokteran klinis dengan kecepatan yang meningkat. Salah satu hasil awal adalah pemahaman mengenai mekanisme bagaimana antibiotik bekerja. Banyak yang berkerja dengan menghambat sintesis protein pada salah satu tahapan pembentukan sel. Sebagian antibiotik bekerja terutama pada bakteri , tetapi yang lain menghambat sintesis dalam sel hewan lain, termasuk mamalia. Kenyataan ini membuat antibiotik sangat berguna dalam riset serta pengobatan infeksi.

OBAT EFEK

Kloramfenikol Mencegah ikatan normal mRNA dengan ribosom

Streptomicin, Neomicin, Kanamisin Memyebabkan kesalahan pembacaan kode genetic

Sikloneksimid, tetrasiklin Menghambat pemindahan kompleks mRNA asam amino ke polipeptida

Puromisin Kompleks puromisin-asam amino menggantikan kompleks tRNA –asam amino dan mencegah penambahan asam amino lain ke polipeptida

Mitramicin, mitomicinC, daktinomicin (aktinomicin D) Berikatan dengan DNA , mencegah polimerisasi RNA pada DNA

Klorokuin, kolkisin, novoblosin Menghambat DNA polymerase

Mustrard nitrogen, mekloretamin (mustargen) Berikatan dengan guanine pada pasangan basa

Toksin dipteri Mencegah ribosom bergerak pada mRNA.

H. PERKEMBANGAN GENETIKA DALAM DUNIA MEDIS

1. GENETIKA DAN PENYAKIT

Kelainan genetik yang menyebabkan lebih dari 600 penyakit pada manusia sekarang telah berhasil diidentifikasi. Banyak dari penyakit ini jarang dijumpai , tetapi sebagian relatif cukup sering dan sebagian menyebabkan kelainan yang parah dan akhirnya fatal. Pada umumnya hanya penyakit yang jarang yang diwariskan secara sederhana, pada penyakit yang umum, biasanya tidak ada pola pewarisan sederhana. Sebagai contoh , pada kanker payudara, penyelidikan telah jelas menunjukkan bahwa faktor genetik tidak diragukan lagi memainkan peranan sebagai penyebab, tetapi tidak mungkin untuk menerangkan penemuan ini dengan hanya memakai cara pewarisan secara Mendel. Pewarisan unifaktorial atau multifaktorial mungkin ikut berperan sebagai penyebab beberapa macam penyakit, tetapi gambarannya hampir selalu dipersulit oleh faktor-faktor lingkungan.

Didalam mencoba memahami genetika penyakit tertentu , penyelidik dapat mendekati masalahnya dengan berbagai cara . kita dapat mempelajari insidensi penyakit diantara sanak saudara, membandingkan insidensi penyakit pada kembar identik dan non identik, membandingkan insidensi penyakit pada berbagai golongan ras, mempelajari hubungan penyakit tertentu dengan berbagai ciri-ciri lain misalnya golongan darah dan akhirnya mempelajari unsure-unsur patologik penyakit dalam keluarga, misalnya mengenai lipid serum pada keluarga penderita penyakit jantung iskemik.

Pada waktu ini kita percaya bahwa baik faktor hereditas (genetik) maupun faktor lingkungan ikut berperan sebagai penyebab sebagian besar penyakit, walaupun pada beberapa keadaan salah satu faktor dapat lebih penting dibanding yang lain.

Alkaptonuri adalah penyakit yang sangat jarang. Orang yang menderita penyakit ini mengekskresi urine yang berwarna kehitaman. Penyakit ini biasanya diketahui pada masa bayi karena popoknya berwarna kehitaman akibat terkena urine, dan apabila dicuci dengan sabun warna tadi malahan menjadi lebih nyata. Warna kehitaman tadi disebabkan oleh karena adanya asam homogentisat yang pada orang normal akan dipecah, sehingga tidak akan terdapat didalam urine. Penyakit ini tidak berat kecuali apabila terjadi arthritis yang dapat timbul sebagai komplikasi pada umur lanjut, penyakit ini tidak berbahaya dan tidak menyebabkan ketidakmampuan. Pada 1901 dalam suatu naskah yang dibacakan didepan Royal Medical And Chirutgical Society di London, Sir Archibald Garrod melukiskan 4 keluarga dengan 11 orang menderita alkaptonuri, dan tidak kurang dari tiga penderita adalah anak dari hasil perkawinan antara saudara sepupu. Pada tiap kasus, orang tua penderita kelihatannya normal. Bateson mengusulkan kepada Garod bahwa alkaptonuri mungkin merupakan penyakit resesif yang jarang, karena menurut Bateson saudara sepupu lebih mungkin mempunyai gena yang sama yang diwariskan dari nenek yang sama, sehingga diduga terhadap frekwensi perkawinan keluarga yang tinggi diantara orang tua individu homozigot untuk gena jarang . keadaan ini sesuai dengan apa yang didapat Garrod pada keluarga alkaptonuri. Secara umum , makin jarang suatu penyakit resesif ini timbul , maka makin sering penderita penyakit tadi adalah saudara saudara sepupu.

Sampai saat penemuan Garrod, genetika terutama hanya mempelajari pewarisan abnormalitas structural atau lain-lain yang tampak nyata, seperti polidaktilly pada manusia atau warna bunga pada ercis. Hal yang baru dan penting pada penemuan Garrod adalah bahwa pada alkaptonuri ada kelainan herediter yang menyangkut proses kimiawi atau Garrod lebih suka menyebutnya kelainan metabolisme bawaan. ( " Inborn errors of metabolism"). Ini merupakan awal genetika biokimiawi dan gagasan bahwa gena-gena mengatur pembentukan enzima yang nantinya akan berfungsi dalam pelaksanaan proses-proses biokimiawi khusus. Beadle dan Tatum memberikan bukti ekperimental untuk gagasan ini dengan percobaan perkawinan dan pada ragi roti neurospora crassa. Pekerjaan mereka begitu penting, sehingga mereka menerima hasiah nobel dalam ilmu kedokteran dan fisiologi pada tahun 1958.

Pada kira-kira waktu yang sama dengan saat Garrod melakukan pengamatannya yang sangat penting tentang pewarisan alkatonuri dan beberapa kelainan biokimiawi tertentu yang lain pada manusia, Karl Landsteiner menemukan golongan darah ABO . penemuan ini merupakan permulaan berkembangnya cabang genetika manusia yang penting, yaitu genetika golongan darah.

Akhirnya pada tahun 1956, Tjio dan Leifan, demikian pula Ford dan Hamerton secara terpisah, menunjukkan dengan jelas untuk pertama kali bahwa jumlah kromosom pada manusia adalah 46, bukan 48 seperti yang dianggap sebelumnya. Sumbangan yang sangat besar yang oleh para penyelidik tadi adalah pengenalan metode yang diosempurnakan untuk studi kromosom. Sebelum itu sangatlah sulit untuk mempelajari kromosom manusia karena ukurannya yang kecil. Dengan tehnik baru tadi, dimungkinkan untuk memisahkan kromosom kromosom dan mengamatinya secara lebih teliti. Ini terutama merupakan sebab adanya " Pemecahan masalah kromosom" ( " chromosome breakthrough " ) pada tahun 1959, waktu LeJeuNe di Paris dan Ford dan Jacobs di Inggris menunjukkan bahwa pada penderita sindroma down ( mongolisme) dan pada penderita dengan berbagai perkembangan seksual lainnya.

a. DIABETES MELITUS

Ada dua bentuk diabetes mellitus yang secara klinis berbeda, bentuk yang sangat berat, yang timbul pada masa kanak-kanak atau masa dewasa awal, dan bentuk yang jauh lebih ringan yang mengenai orang tua. Bentuk pertama hanya dapat diatasi dengan suntikan insulin secara teratur yang harus dilakukan seumur hidup, sedangkan bentuk yang ringan biasanya dapat bereaksi baik dengan pengaturan diit saja. Wanita dengan diabetes sering melahirkan bayi dengan kelebihan berat badan dan lebih sering melahirkan bayi meninggal serta bayi dengan malformasi congenital tertentu. Keadaan ini juga terjadi pada beberapa wanita yang menderita diabetes di kemudian hari, sedangkan pada waktu hamil tidak ada tanda-tanda klinis penyakit tersebut.

Royal College of General Practitioners di London mengadakan penyelidikan pada sanak saudara derajat pertama ( orang tua, anak-anaknya, saudara-saudara kandungnya) 1307 penderita diabetes mellitus dan membandingkan hasilnya dengan pertemuan pada sanak saudara derajat pertama pada kelompok control yang tidak menderita diabetes mellitus sebanyak 859 orang yang dipilih secara acak dari populasi umum. Mengenai data pada saudara-saudara kandung propositus hasilnya sangat menarik. Pada kelompok control, proporsi mereka yang mempunyai saudara kandung dengan diabetes adalah kira-kira 0,3 persen pada umur 30 tahun, kemudian meninghkat menjadi 2 persen pada umur lebih dari 70 tahun. Sebaliknya pada penderita diabetes mellitus proporsi saudara kandungnya yang juga menderita diabetes adalah 5 persen pada umur di bawah 30 tahun dan 3 persen di atas umur 70 tahun. Ini berarti bahwa penderita diabetes yang diagnosa pada umur dibawah 30 tahun kemungkinannya mempunyai saudara kandung yang juga terkena adalah 15 kali lebih besar dibanding orang sehat. Sebaliknya penderita diabetes yang berumur lebih dari 70 tahun pada saat didiagnosa, kemungkinan mempunyai saudara kandung dengan diabetes hanya 1,5 kali lebih besar daripada orang sehat. Hasil ini menunjukkan bahwa ada predisposisi genetic yang kuat pada orang-orang yang menderita diabetes yang timbul pada umur muda. Pada umur lanjut, penyakit diabetes lebih merupakan akibat faktor lingkungan, misalnya karena makan berlebihan.

Beberapa penyelidik yang menerima pandangan bahwa diabetes disebabkan oleh gen resesif telah melangkah lebih jauh dan mangatakan bahwa bentuk penyakit yang timbul pada masa kanak-kanak dan berat menunjukkan keadaan homozigot, sedangkan yang ringan dan timbul pada umur dewasa menunjukkan keadaan heterozigot.

Meskipun beberapa penyelidik percaya bahwa diabetes mellitus diwariskan secara resesif autosomal, namun penyelidik lain puas dengan anggapan bahwa penyakit ini adalah akibat dari kerja banyak gena (pewarisan multifaktorial). Sebagai dukungan terhadap gagasan ini , telah diketahui bahwa insidensi diabetes mellitus pada orang tua dan anak-anaknya (apabila diadakan koreksi umur) sama dengan pada saudara-saudara kandungnya, suatu hal yang berlawanan dengan apa yang diharapkan apabila penyakit tersebut disebabkan oleh gene resesif. Kedua, tidak ada perbedaan yang jelas antara kadaar gula darah setelah diberi minum sejumlah glukosa pada keluarga penderita diabetes dengan orang-orang control. Pada kedua golongan tadi terdapat distribusi berkesinambungan dari harga normal sampai abnormal, tanpa adanya dua tonjolan ( bimodalitas) yang diharapkan apabila penyakitnya disebabkan oleh gena tunggal. Bukti-bukti berdasarkan frekuensi diabetes pada berbagai sanak saudara individu yang sakit juga menunjukkan bahwa penyakit tersebut diwariskan secara multifaktorial.

Dengan menerima gagasan pewarisan multifaktorial , Simpson dan Smith secara terpisah membuat perkiraan tentang heritabilitasnya, yaitu kira-kira 75 persen untuk diabetes yang timbul awal dan hanya 35 persen untuk diabetes yang timbul lambat.

b. HIPERTENSI

Penderita hipertensi dibagi menjadi dua golongan. Pada orang pertama, penyakit timbul umumnya pada masa dewasa awal dan disebabkan secara sekunder oleh penyakit ginjal tertentu atau kelainan kelanjar endokrin tertentu. Bentuk hipertensi ini disebut hipertensi sekunder dan tidak sering dijumpai. Pada penderita golongan kedua tidak didapatkan penyebab yang nyata untuk hipertensinya, yang biasanya mulai pada umur setengah tua. Bentuk penyakit ini disebut hipertensi essensial dan jauh lebih sering dijumpai dibanding hipertensi sekunder. Umumnya disepakati bahwa faktor genetic penting dalam etiologi hipertensi essensial, karena telah ditunjukkan bahwa terdapat konkordansi yang tinggi pada kembar indentik, tetapi para ahli mempunyai perbedaan pendapat mengenai hakiki yang pasti faktor-faktor genetic tersebut.

c. PENYAKIT JANTUNG ISKEMIK

Aterosklerosis dengan akibat penyempitan arteria koronaria yang menyebabkan penyakit jantung iskemik atau trombosis koroner, sebagian disebabkan oleh penimbunan lipid pada dinding pembuluh darah. Ini merupakan bagian dari proses menua alami. Tetapi keadaan ini dapat terjadi secara premature dan dapat menyebabkan kematian pada decade ketiga sampai kelima kehidupan.

Satu macam penyakit jantung iskemik yang timbul awal adalah hiperkolesterolemi familiar yang diwariskan secara autosomal dominant. Ini hanyalah merupakan sebagian kecil dari penyakit jantung iskemik yang timbul awal. Kasus-kasus lain ada hubungannya dengan beberapa penyakit lain misalnya diabetes mellitus. Tetapi sebagian besar kasus tidak diwariskan secara sederhana dan tidak berhubungan dengan proses penyakit yang lain.

Pendapat yang umum ialah bahwa pada sebagian besar penderita , penyakit itu multifaktorial dengan heritabilitas kira-kira sebesar 65 persen, resiko pada keluarga derajat pertama penderita adalah rata-rata 6 kali lebih besar daripada insidensi populasi, insidensi populasi adalah kira-kira 15 orang per 1000 pada laki-laki yang timbul penyakitnya sebelum umur 55 tahun dan 10 orang per 100 pada wanita yang timbul penyakitnya sebelum umur 65 tahun.

d. ULKUS PEPTIK

Doll dan kawan-kawan menunjukkan bahwa ulkus ventrikuli dan ulkus duodeni dua kali lebih sering terjadi pada keluarga derajat pertama penderita dibanding pada populasi umum dan tipe ulkusnya cenderung sama untuk penderita dan keluarganya yang juga menderita ulkus. Dapat diterangkan bahwa kenaikan risiko pada keluarga dekat hanyalah mencerminkan adanya kesamaan lingkungan.

Hasil-hasil penyelidikan yang luas pada anak kembar baru-baru ini memberikan beberapa kejelasan mengenai masalah tersebut. Dari kira-kira 29 pasang anak kembar identik yang diseleksi karena salah satu dari pasangan sakit, ditemukan bahwa pada 12 pasangan, anak yang merupakan pasangannya juga sakit. Tetapi pada pasangan anak kembar non-identik, yang menunjukkan bahwa terdapat faktor genetic yang berperan. Tetapi karena konkordansi pada anak kembar identik hanya 41%, ini berarti bahwa faktor lingkungan tentunya juga memainkan peranan penting sebagai penyebab.

Beberapa penyelidikan dalam beberapa tahun terakhir ini menunjukkan bahwa penyakit tertentu lebih sering ada hubungannya dengan golongan darah tertentu dibandingkan dengan yang diharapkan terjadi secara kebetulan.

Pengamatan ini menunjukkan adanya kaitan kausal antara penyakit tertentu dengan golongan darah yang berhubungan dengannya. Dapat dianggap bahwa karena golongan-golongan darah diwariskan, maka faktor genetik tentunya memainkan peranan dalam menyebabkan penyakit tertentu yang berhubungan dengan golongan darah tersebut. Contoh hubungan semacam itu yang paling sering baik dan tercatat ialah hubungan (asosiasi) antara ulkus duodeni dengan golongan darah O (gambar 38). Ini tidak berarti bahwa semua orang yang bergolongan darah O akan menderita ulkus duodeni, tetapi hanyalah bahwa risiko orang dengan golongan darah O untuk menderita ulkus duodeni lebih besar dibanding dengan orang-orang dengan golongan darah lain.

Telah dihitung bahwa orang orang dengan golongan darah O kira-kira 40 persen lebih besar kemungkinannya untuk menderita ulkus duodeni dibanding orang orang dengan golongan darah A, B dan AB . ulkus ventrikuli juga ada hubungannya dengan golongan darah O , tetapi tidak begitu kuat. Hubungan antara golongan darah O dengan ulkus duodeni didapatkan pada orang-orang Eropa, Jepang, Negro Amerika Utara dan beberapa kelompok Rsil.

Penting untuk membedakan antara hubungan (asosiasi) dengan perangkaian genetic. Pada hubungan/asosiasi, timbul dua kelainan pada orang yang sama lebih sering daripada yang diperkirakan terjadi secara kebetulan, dan ini menunjukkan adanya hubungan kausal antara dua keadaan tersebut. Tetapi perangkaian genetic hanyak mengenai susunan letak gen dalam kromosom. Gen dikatakan berangkai apabila gena-gena tersebut terletak pada pasangan kromosom yang sama, suatu hal yang penting adalah bahwa perangkaian itu terjadi karena antara lokus-lokus dan bukan dengan satu alel tertentu pada satu lokus.

Bagaimana gena golongan darah mempengaruhi dinding lambung dan dinding duodeni belum diketahui. Mungkin, intergritas lapisan mukosa lambung dan duodenum diatur oleh beberapa gena untuk ulserasi peptic dan tidak hanya berhubungan dengan golongan darah , tetapi juga dengan status secretor. Substansi golongan darah ABO disekresi di dalam air ludah dan getah lambung orang-orang yang mempunyai gena sekrestor (S). gena ini dominant terhadap gena non secretor (s). orang-orang yang homozigot dominant untuk gena non secretor (s) tidak mensekresi substansi golongan darah ABO. Telah ditemukan bahwa ulkus duodeni dan ulkus ventrikuli lebih umum terdapat pada orang-orang non secretor. Dalam kenyataan, rupanya status secretor lebih penting daripada golongan darah se4seorang dalam menentukan kemungkinan timbulnya ulkus peptic.

e. SKIZOFRENIA

Skizofreni adalah penyakit psikotik yang biasanya timbul pada kehidupan dewasas awal. Penyakit ini ditandai dengan adanya perubahan kepribadian dan emosional yang diiukuti dengan lari dari dunia yang nyata diseertai dengan halusinasi dan angan-angan (delusi). Pada waktu ini, kira-kira ada 80.000 penderita skizofreni di Inggris. Belum ada kelainan biokimia khusus yang dapat diketahui pada pemyakit ini.

Sebagian besar penyelidik setuju bahwa ada peranan genetic dalam etiologi skizofreni, tetapi bagaimana cara berpengaruhnya dan seberapa besar peranan tersebut belum jelas, sebagian karena adanya kekacauan mengenai definisinya , terutama dalam pemakaian istilah schizoid. Istilah schizoid dipakai untuk menunjukkan kelainan yang menyerupai skizofreni yang sering terdapat pada kleuarga skizofreni. Masalah ini timbul karena tidak ada krieteria klinis untuk membedakan secara jelas antara kepribadian schizoid dan kepribadian normal. Masalah definisi telah dibicarakan secara mendalam oleh Heston (1970). Untuk penyederhanaan, kita dapat memandang isitilah schizoid untuk orang yang mempunyai gejala dasar skizofreni, tetapi dalam bentuk yang lebih ringan, diperkirakan bahwa secara kasar 4 persen dari populasi umum menderita kelainan skizofreni atai schizoid.

Penyakit skizofreni ada hubungannya degan beberapa cirri, misalnya bentuk tubuh, intelegensi, dan banyak orang percaya bahwa faktor lingkungan tentu mempunyai peranan penting dalam etiologi penyakit. Mungkin adanya prevalensi diantara keluarga dekat sebagian disebabkan karena mereka mempunyai lingkungan yang sama. Beberapa penyelidik sekarang menganggap bahwa skizofreni dalam kenyataannya dapat diwariskan secra multifaktorial, dengan heritabilitas kira-kira 80 persen. Tetapi dengan pengetahuan kita pada saat ini tidak mungkin untuk menetapkan secaara tegas tentang hakiki faktor genetic pada skizofreni. Riset biokimiawi pada penderita dan keluarganya pada saat ini mungkin dapat memperjelas keadaan pada masa-masa yang akan datang.

f. KELAINAN KONGENITAL

Banyak kelainan congenital yang disebabkan oleh defek gena tunggal (misalnya mikrosefali bentuk resesif autosomal) atau oleh kelainan kromosom (misalnya sindroma trisomi autosomal). Kelainan kelainan congenital tertentu yang agak sering terjadi dianggap mempunyai sebab multifaktorial . termasuk disini adalah spina bifida, anensefali, penyakit jantung congenital bentuk yang umum, stenosis pylorus congenital, celah bibir dan langit-langit , kaki pengkor (club foot) congenital dan dislokasi pinggul congenital. Bukti-bukti untuk pewarisan multifaktorial pada kelainan-kelainan ini telah dikumpulkan oleh Carter (1965).

Spina bifida dan anensefali relative sering terjadi yaitu mengenai satu diantara 200 bayi, dan dalam beberapa hal antara kedua kelainan tersebut ada hubungan, karena keduanya sering terjadi pada anggota keluarga lain di dalam keluarga yang sama. Kelainan ini lebih sering terjadi pada anak-anak dari ibu multipara yang berumur tua dan lebih sering terdapat di Inggris Barat Laut dan Wales serta Skotland dibanding dengan Inggris Tenggara.

g. KANKER

Kanker merupakan suatu penyakit yang menyerang proses dasar kehidupan sel, yang hampir semuanya mengubah genom sel (komplemen genetic total sel) serta mengakibatkan pertumbuhan liar dan penyebaran sel kanker. Penyebab perubahan genom ini adalah mutasi (perubahan) salah satu gen atau lebih; atau mutasi sebagian besar segmen utas DNA yang mengandung banyak gen; atau pada beberapa keadaan, penambahan atau pengurangan sebagian besar segmen kromosom.

Setiap gen pada keturunan manusia mempunyai kemungkinan 1 dalam 100.000 merupakan suatu mutan bila dibandingkan dengan gen orang tuanya. Jadi hanya dibutuhkan kesempatan agar mutasi dapat berlangsung. Akan tetapi, faktor-faktor lain yang menambah kemungkinan mutasi adalah radiasi ionisasi, zat karsinogen, beberapa virus, iritasi fisik dan predisposisi herediter.

Beberapa kanker dijumpai pada golongan ras tertentu, dan ini menunjukkan adanya penyebab genetic. Sebagai contoh, kanker kulit pada orang kulit putih di Australia jauh lebih sering terdapat dibandingkan dengan penduduk asli, mungkin ini disebabkan karena melanin didalam kulit penduduk asli dapat mencegah penembusan sinar ultraviolet.

Pada kanker tertentu, faktor genetik rupanya memegang peranan penting sebagai penyebab, tetapi tidak eksklusif. Kanker lambung dan payudara termasuk jenis ini, bukti ini berasal dari empat sumber yaitu : frekuensi penyakit pada keluarga dekat penderita, penyelidikan anak kembar, penyelidikan golongan darah dan pemakaian analog binatang.

Penyelidikan pada kanker lambung menunjukkan bahwa kira-kira 3 persen dari keluarga derajat pertama mempunyai kemungkinan untuk mendapatkan penyakit dibanding 1,5 persen pada control. Bahwa frekuensi jenis tumor yang didapatkan pada propositus lebih besar pada keluarga dekat penderita daripada dengan populasi umum, menunjukkan adanya faktor genetik sebagai penyebabnya.

2. REKAYASA GENETIKA / KLONING

Rekayasa genetika merupakan istilah yang digunakan untuk menguraikan pengenalan akan criteria pilihan dan rancangan manusia ke dalam suatu konstruksi dan kombinasi gen. walaupun demikian, istilah ini akan berarti pertukaran bahan herediter buatan antar spesies.

Pemindahan informasi genetik dari organisme yang lebih tinggi ke dalam bakteri saat ini merupakan suatu hal yang memungkinkan . hal ini melibatkan implantasi gen manusia ke dalam bakteri dengan DNA rekombinan, dalam suatu usaha untuk mendapatkan pengetahuan yang baru dari mekanisme genetic pada tingkat molecular dan juga untuk memperoleh mamfaat dengan dapat diperolehnya suplai insulin, interferon, dan protein lain manusia yang berlimpah dan murah.

Pada hakekatnya terdapat tiga vector yang digunakan dalam teknologi DNA rekombinan (rekayasa genetika) : yaitu plasmid, fage dan kosmid. Semua ini bereplikasi dalam sel bakteri host. Plasmid secara alamiah terdapat dalam bakteri serta memberikan ketahanan bagi bakteri terhadap berbagai bahan termasuk antibiotika. Mereka diwariskan secara stabil dalam keadaan ekstrakromosomal dan terdiri dari suatu dupleks DNA yang sirkuler.

Setelah DNA asing dimasukkan dalam plasmid, maka plasmid dimasukkan kembali ke dalam sel bakteri host dengan memaparkan sel bakteri dengan garam kalsium yang menjadikan membrane sel permeable terhadap plasmid.

Langkah berikutnya adalah menumbuhkan vektor host dalam biakan untuk menghasilkan suatu klon, yaitu keadaan dimana semua sel berasal dari konstitus genetik tunggal. Akhirnya, dibuat dilakukan suatu seleksi terhadap klon yang mengandung fragmen DNA yang relevan. Sejumlah tehnik telah dikembangkan untuk mendeteksi insersi dari ururtan yang khas.

Terdapat beberapa aplikasi dari DNA rekombinan . misalnya dalam pemetaan/struktur gen, dan struktur populasi , pengendalian penyakit genetika, biosintesa, misalnya biosintesa insulin, hormone pertumbuhan dan interferon, dan pengobatan penyakit genetika dengan insersi dari suatu gen dengan klonasi yang normal.

KLONING

Kloning diartikan sebagai cara perkembangbiakan makhluk hidup untuk mendapatkan individu atau anakan yang persis sama dengan induknya tanpa melalui suatu proses pembuahan. Heboh kloning, diawali dengan lahirnya domba lucu Doly hasil kloning dr Ian Wilmut, ilmuwan asal Skotlandia di tahun 1997. Lahirnya binatang hasil kloning ini diasumsikan membuka pintu gerbang untuk pengklon-an manusia, dan pada perkembangannya isu-isu tersebut langsung disinggungkan dengan harkat dan martabat manusia. Sehingga bak bola salju, di tahun 1997-an berita ini mengalir dari media masa satu ke media masa yang lain dan mengundang komentar berbagai pakar mulai dari ilmuwan, agamawan sampai budayawan. Padahal sebenarnya kloning bukan merupakan hal yang baru. Bagi para ahli mikrobiologi kloning bagaikan makanan sehari-hari, karena teknik ini digunakan misalnya untuk riset, diagnostik, pemetaan gen dan enzim.

Bagi para biolog, teknik inipun tergolong usang, karena sejak tahun 1952 teknik ini sudah mulai digunakan yakni untuk mengeluarkan inti embrion kodok. Bagi masyarakat awam, pendekatan kloning secara tidak sadar sudah sering dilakukan, yakni pada saat kita melakukan stek, baik stek akar, batang atau daun. Dengan stek kita benar-benar bisa berharap untuk mendapatkan individu baru (anakan) dengan sifat-sifat yang sama dengan tanaman yang kita stek.

Sejak lahirnya domba Doly banyak pihak maupun ilmuwan berpikir untuk menggunakan teknik ini untuk berbagai tujuan. Mulai dari tujuan mulia misalnya untuk keperluan pengobatan sampai tujuan edan-edanan, membuat Hitler atau John F Kenedy baru.

Padahal menurut Prof Dr Sangkot Marzuki (Direktur Lembaga Biologi Molekuler Eijkman) pengklonan manusia hanya merupakan fantasi saja karena suksesnya 1 dari 277 dan hasilnyapun (kalau pun bisa berhasil) diragukan apakah mewarisi kesuksesan pendahulunya.

Dalam bidang kesehatan banyak yang bisa diharapkan untuk teknik ini misalnya untuk pengobatan kanker dan penyakit-penyakit degeneratif seperti atherosklerosis (pengapuran pada pembuluh darah) dan osteoporosis (kerapuhan tulang).

Pada penyakit kanker terjadi pembelahan sel secara tidak terkendali secara terus menerus (satu menjadi dua, dua menjadi empat dan seterusnya) sehingga timbul tumor, hal ini terjadi karena adanya telomerase (enzim penghancur telomer). Padahal normalnya telomer beraksi seperti sumbu pembakar. Sumbu semakin menyusut setiap kali sel membelah dan akhirnya ketika sumbu habis akan memicu tombol untuk membunuh atau menghentikan pertumbuhan dirinya sendiri. Dengan teknik kloning diharapkan dapat mengisolasi protein penghasil telomerase tersebut, yang pada gilirannya bisa menangkal dan mengobati penyakit kanker. Untuk penyakit degeneratif (penyakit yang timbul karena usia lanjut) diobati secara tidak langsung yaitu memberikan obat awet muda, berupa protein hasil kloning yang dapat menghambat proses penuaan pada sel, sehingga sel normal hidupnya lebih lama dan penyakit tua tadi jadi lambat datangnya. Konon kabarnya protein awet muda tersebut siap dikemas dalam bentuk pil. Dan barang siapa meminumnya dimungkinkan menjadi awet muda dan panjang umur. Ada yang tidak sabar meminumnya ? Tunggu saja barangkali di tahun 2000 ini ada iklan di TV-media untuk pil tersebut, hanya 99.999 rupiah.

Teknologi kloning juga mencatat kemajuan yang berarti setelah si gempar Doly, yaitu pada awal-awal tahun 1998 dengan dilahirkannya 2 ekor sapi (George dan Charlie) di Texas AS. Kedua ekor sapi ini diciptakan melalui proses kombinasi antara teknik kloning dan rekayasa genetik (transgenik). Seperti umumnya hewan hasil kloning, mereka mempunyai sifat-sifat unggul, dan dirancang untuk menghasilkan sesuatu yang unggul sesuai dengan program penciptanya. Program genetik yang disiapkan untuk kedua sapi ini adalah untuk menghasilkan susu yang mengandung gizi sempurna dan mengandung obat-obatan untuk jenis-jenis penyakit tertentu. Bahkan para ahli di sana mengaku bahwa mereka telah menyiapkan sapi yang apabila lahir nanti akan menghasilkan susu yang mengandung serum albumin, protein esensial dalam darah yang sangat berguna bagi dunia kedokteran dan kesehatan.

Pro dan kontra tentang produk transgenik atau produk hasil rekayasa genetika masih tetap hangat.Teknologi rekayasa genetika sebenarnya bukanlah hasil orisinal para ilmuwan biotek. Dia hasil peniruan proses alamiah yang sudah ada seperti proses sintesis protein antibodi IgG dalam sel tubuh mamalia yang merupakan salah satu bentuk pertahanan tubuh dari serangan kuman penyakit. Beratus jenis antibodi IgG dalam tubuh mamalia dikodekan oleh berbagai gen DNA yang merupakan hasil potong dan tempel (rekombinasi) alamiah berbagai fragmen DNA di dalam sel.

Proses transfer gen antar-kingdom seperti bakteri Agrobacterium tumefaciens ke dalam sel inangnya sudah terjadi sejak dulu tanpa campur tangan manusia. Proses inilah yang mengilhami rekayasa genetika tanaman, dengan memanfaatkan plasmid Agrobacterium sebagai pembawa gen dari sifat yang ingin dicangkokkan pada suatu tanaman.

Teknologi rekayasa genetika dalam bentuk yang lebih konservatif juga kita temui dalam proses perkawinan silang untuk mendapatkan bibit unggul. Proses ini memakan waktu lama serta terikutnya sifat yang tak dinginkan dari tanaman penyilang. Sedangkan dalam rekayasa genetika modern, rekombinan dilakukan secara in vitro (di luar sel makhluk hidup), sehingga dimungkinkan mencangkok (kloning) hanya satu jenis gen yang diinginkan dalam waktu lebih cepat.

Hasil penelitian kloning monyet mengungkapkan masalah mendasar yang mungkin akan membuat proses itu tidak mungkin diterapkan terhadap manusia. Menurut laporan wartawan VOA Jessica Berman, penemuan itu bermakna penting karena potensi cloning untuk penyembuhan penyakit manusia. Laporan selengkapnya disampaikan berikut oleh Guga Pardede dalam Amerika Kini.

Para penganjur apa yang disebut terapi kloning untuk manusia mengatakan teknik itu mempunyai potensi menyembuhkan penyakit seperti diabetes atau penyakit gula, alzheimer atau pikun, dan penyakit Parkinson's. Para penganjur tersebut yakin usaha untuk meng-klone primata atau monyet akan mengembangkan teknik tersebut. Dari semua primata diluar manusia, monyet rhesus adalah diantara primata yang gennya paling serupa dengan manusia – yang memungkinkan kloning dapat diterapkan pada manusia. Oleh karena itu, para ilmuwan telah berusaha meng-klone monyet rhesus – dengan mendorong sel telur binatang itu membuat duplikatnya sendiri – tanpa menggunakan embrio karena penggunaan embrio dapat menimbulkan pertentangan. Sebaliknya, para peneliti berusaha membuahi telur dengan D-N-A atau gen yang diambil dari sel dewasa dimanapun dalam tubuh. Para pakar berharap untuk merangsang pertumbuhan telur dan mengambil sel-sel stem-nya yang menurut pakar dapat dikembangkan untuk menjadi bagian manapun dalam tubuh.

Tetapi, dalam sebuah artikel dalam jurnal "Science," para peneliti mengatakan telur monyet rhesus yang diklone tidak dapat dikembangkan menjadi sell stem. Tidak seperti binatang lain yang berhasil diklone sebegitu jauh dengan menggunakan sel dewasa, antara lain tikus, pemimpin penelitian Christopher Navara dari bagian Obstetrik dan Gynecology mengatakan telur monyet rhesus tampaknya berbeda.

"Langkah pertama dalam eksperimen kloning adalah mengambil D-N-A dari telur. Tampaknya dalam kasus monyet rhesus, ketika kita mengambil D-N-A dari sel telur, kita juga mengeluarkan faktor lain yang perlu untuk perkembangan embrio. Jadi, kalau kita menggantikan D-N-A yang dikeluarkan tadi dengan D-N-A dari sel lain, embrionya tidak dapat lagi berkembang seterusnya."

D-N-A atau bahan genetika dalam setiap sel menyediakan program atau rencana untuk pertumbuhan sel. Profesor Navara mengatakan sel telur tadi tidak dapat berkembang dengan normal karena bahan genetika penting dalam sel telur hilang dari ke-724 sel yang diklone. Para peneliti di Advanced Cell Technology adalah yang pertama berhasil mengklone tikus, dengan menggunakan teknik yang sama dengan yang dicoba para peneliti di Pittsburgh. Walaupun kelompok Pittsburgh ini tidak berhasil mengklone monyet, direktur kedokteran Robert Lanza yakin masih mungkin mengklone monyet rhesus. Dr. Lanza mengemukakan selalu ada masalah dalam mengklone binatang, oleh karena itu para pakar harus melakukan penelitian bertahun-tahun untuk mengatasi masalah yang dihadapi. Walaupun kurang berhasil, Christopher Navara dari Universitas Pittsburgh tadi mengatakan para peneliti akan terus berusaha untuk mengklone monyet rhesus karena membuka kemungkinan untuk dapat diterapkan terhadap manusia.

Para penentang kloning mengatakan penelitian itu membuktikan bahwa kloning tidak dapat dan tidak patut diadakan pada manusia karena itu akan mengarah ke suatu bentuk pembuatan manusia. Kekhawatiran mereka mungkin beralasan karena seorang dokter kesuburan di Kentucky, Panayiotis Davos, mengklaim bahwa ia telah berhasil membuat embrio manusia yang pertama dari bahan genetika sel dewasa. Kalau hasil tes menunjukkan embrio itu sehat, Dr. Zavos mengatakan ia berencana memasukkannya ke kandungan seorang wanita bulan depan. Dalam menanggapinya, penulis artikel dalam jurnal Science tadi, Gerarld Schatten, dikutip mengatakan kloning untuk melahirkan manusia adalah tidak aman, tidak etis, dan sepatutnya dilarang hukum.

3. DOPING

Berbagai upaya dilakukan, untuk menciptakan atlet super, yang dapat memecahkan rekor dunia dalam semua cabang olahraga. Diantaranya dengan menyalahgunakan obat-obatan, yang sebetulnya dikembangkan untuk menolong penderita penyakit kronis. Misalnya saja, pada akhir tahun 80-an, para ahli kedokteran meneliti Erythro-poietin-EPO, yakni sejenis hormon yang diproduksi di dalam ginjal. Dalam tubuh EPO memiliki fungsi penting dalam pembentukan sel darah merah. Penelitian ditujukan untuk membantu penderita gagal ginjal, untuk meningkatkan jumlah sel darah merahnya.

EPO diperoleh dengan cara rekayasa genetika dari tubuh penderita gagal ginnjal itu sendiri. Dengan menyuntikan hormon, yang berasal dari tubuhnya sendiri, dapat diperoleh dua keuntungan. Tubuh penderita gagal ginjal tidak akan menolak hormon EPO, dan sekaligus jumlah sel darah merahnya akan bertambah. Tapi rupanya keunggulan EPO, juga tercium oleh para olahragawan. Dengan metode serupa, para atlet disuntik doping EPO yang berasal dari sel darahnya sendiri. Seperti juga pada penderita gagal ginjal, atlit yang mendapat doping EPO, menunjukan peningkatan jumlah sel darah merah secara signifikan.

Dengan meningkatnya jumlah sel darah merah, pasokan oksigen ke berbagai jaringan otot atlit bersangkutan juga meningkat drastis. Doping EPO terutama digemari oleh atlit yang memerlukan stamina tinggi. Misalnya para pembalap sepeda atau pelari marathon dan lomba ski jarak jauh. Banyaknya kasus doping EPO yang terbongkar, menunjukan betapa atraktifnya doping dengan sel darah sendiri ini. Sebab dampak negatifnya juga dapat diminimalkan. Akibat skandal EPO, tahun 1998 lalu dalam balapan sepeda Tour de France, tim balap Perancis, Festina didiskualifikasi. Dalam olimpiade musim dingin tahun 2002, juara lomba ski 50 kilometer, Johann Mühlegg harus mengembalikan medalinya, karena terbukti melakukan doping EPO.

Doping EPO memang masih dapat dilacak oleh para pengawas doping. Karena EPO yang direkayasa secara genetika, tetap masih memiliki perbedaan kecil dengan EPO yang diproduksi tubuh secara alami. Tentu saja kasus doping dengan memanfaatkan teknik rekayasa genetika, tidak berhenti dengan kasus EPO. Sebaliknya, pengetahuan yang diperoleh dari doping EPO, merupakan landasan dasar bagi doping jenis baru, yang sulit dilacak lagi jejaknya. Yakni doping genetika.

Tahun 1997 lalu, para peneliti kedokteran dari Universitas Chicago, dalam ujicoba menggunakan tikus dan monyet di laboratorium, membuktikan, pemberian gen EPO tambahan, dapat memacu produksi EPO alami. Dalam tubuh tikus dan monyet yang direkayasa gen EPO tambahan, jumlah sel darah merahnya meningkat antara 70 sampai 80 persen. Padahal jika menggunakan suntikan EPO konvensional, peningkatan jumlah sel darah merah, hanya mencapai 7 sampai 10 persen saja. Juga doping genetika semacam itu akan sulit dilacak. Sebab produk dopingnya identik dengan produk hormon alami. Barulah jika dilakukan biopsi otot, dapat terlacak jejak rekayasa genetikanya.

Doping rekayasa genetika memang tidak akan berhenti pada penyalahgunaan gen EPO. Beberapa tahun lalu, kelompok peneliti dari fakultas kedokteran Universitas Royal Free di London, yang dipimpin Geofrey Goldspink menemukan sejenis gen, yang memproduksi protein yang menstimulir pertumbuhan otot. Rekayasa gen pertumbuhan otot pada tikus percobaan, menunjukan perkembangan volume otot antara 15 sampai 30 persen. Sasaran penelitian, sebetulnya untuk membantu penderita penyakit penyusutan otot. Namun dari awal Goldspink sudah menyadari, penemuannya suatu hari nanti, akan disalahgunakan untuk doping.

Seperti juga diungkapkan Prof.Dr. Horst Michna, dari universitas teknik München, peluang penyalah gunaannya memang amat besar. Akan tetapi, ia juga memperingatkan dampak sampingannya. Tahun 1999 lalu, seorang pasien berusia 18 tahun, penderita penyakit genetika gangguan metabolisme, meninggal, ketika menjalani terapi genetika semacam itu. Tahun 2002 lalu, pemerintah Perancis menghentikan penelitian terapi genetika pada anak-anak, yang mengidap penyakit genetika lemahnya sistem kekebalan tubuh. Penyebabnya, pengobatan tsb memicu munculnya penyakit kanker darah.

Tapi juga jangan dilupakan, bagi para atlit, ketenaran dan keberhasilan memecahkan rekor, adalah segalanya. Tidak peduli semahal apapun harga yang harus dibayar di kemudian hari. Selain itu, keberhasilan para ahli genetika, membuat pemetaan genome manusia, membuka cakrawala baru dalam rekayasa genetika. Termasuk penyalahgunaannya untuk doping. Para pakar genetika, sejauh ini juga sudah mengenali sejumlah gen manusia, yang berkaitan dan berpengaruh pada prestasi puncak olahraga.

Namun prestasi puncak dalam olahraga, tidak hanya ditentukan oleh satu atau beberapa gen saja. Terdapat kaitan rumit antar gen, yang memiliki parameternya masing-masing. Demikian diungkapkan Bernd Wolfrath, dokter kepala di bagian kedokteran olahraga universitas teknik München. Disebutkannya, sebuah tim internasional, saat ini sedang memetakan apa yang disebut gen "fitness" tsb. Sejauh ini sudah diketahui terdapat 100 gen, yang berperan pada pencapaian prestasi puncak. Disadari, dengan pengetahuan genome seluas itu, kasus doping genetika ibaratnya tinggal menunggu waktu untuk mencuat.

PROGRAM KEDOKTERAN HEWAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Rekayasa genetika telah memproduksi vaksin subunit yang berasal dari protein permukaan virus. Vaksin sub unit pertama diproduksi adalah vaksin hepatitis. Dengan menggunakan vaksin sub unit, tidak ada resiko terjadi infeksi, dibandingkan dengan penggunaan vaksin yang berasal dari virus utuh (Dewi Pertiwi, 2013).

Sejak vaksin diperkenalkan Edward Jenner 1796, vaksinasi sering dilakukan untukmelindungi manusia dan hewan terhadap infeksi virus. Keberhasilan vaksinasi tercermin dari berkurangnya penyakit-penyakit infeksi pada manusia dan hewan ternak. Vaksinasi sekarang menjadi istilah umum untuk pemaparan antigen terhadap manusia atau binatang dalam membangkitkan respon kekebalan. Kebanyakan vaksin virus yang digunakan saat ini merupakan sel utuh yang telah dilemahkan atau dimatikan. Keuntungan vaksin ini pada umumnya mampu menghasilkan imunitas cukup lama dan merangsang seluruh reaksi kekebalan pada host yaitu humoral antibody dan cell-mediated (Wija, 2013).

Insulin merupakan protein manusia pertama yang disintesis secara kimia. Secara tradisional, insulin untuk pengobatan pada manusia diisolasi dari pankreas sapi atau babi. Pada tahun 1981 telah terjadi perbaikan secara berarti cara produksi insulin melalui rekayasa genetika. Insulin yang diperoleh dengan cara ini mempunyai struktur mirip dengan insulin manusia. Melalui teknologi DNA rekombinan, insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak patogen. Karena kedua hal tersebut di atas, insulin hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah dibandingkan dengan insulin yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, tidak menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya.

1.2    Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka Rumusan Masalah dalam makalah ini yaitu

1.      Apakah yang dimaksud dengan vaksin dan insulin dalam bidang farmasi?

2.      Bagaimana prosedur pembuatan vaksin dan insulin dengan teknologi rekayasa genetika?

3.      Bagaimanakah keuntungan dan kerugian dari vaksin dan insulin dalam pengobatan?

1.3    Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini yakni

1. Untuk mengetahui definisi vaksin dan insulin dalam bidang farmasi
2. Untuk mengetahui prosedur pembuatan vaksin dan insulin dengan teknologi rekayasa genetika.
3. Untuk mengetahui kekurangan dan kelebihan dari vaksin dan insulin dalam pengobatan.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Vaksin

2.1.1 Pengertian Vaksin

Vaksin berasal dari kata vaccinus yang berarti berasal dari sapi. Sejarah vaksinasi dapat dikatakan dimulai sejak 1796 ketika seorang dokter desa melakukan vaksinasi menggunakan virus cacar sapi untuk memberi kekebalan pada manusia terhadap infeksi cacar (smallpox). Kemudian setelah pengetahuan tentang penyakit infeksi berkembang pada akhir abad 19, maka perkembangan vaksin pun mulai meramaikan dunia kesehatan dalam memerangi penyakit infeksi. Sejak masa tersebut berbagai macam vaksin dibuat dan dikembangkan, seperti vaksin terhadap rabies, anthrax, penyakit-penyakit enterobakteria.

Pembuatan vaksin biasanya memerlukan organisme hidup seperti toksin bakteri atau immune sera dalam jumlah besar. Pertumbuhan bakteri biasanya dilakukan pada media cair dalam bejana fermentor. Media ditetapkan secara kimia dan kondisi pembiakan diatur dengan tepat, seperti temperatur, pH, oksigen dan sebagainya. Untuk pembuatan vaksin virus, pertumbuhan dapat dilakukan dalam host atau biakan sel hidup. Vaksin smallpoxdapat dibiakkan pada dermis anak sapi domba, kerbau atau yang lain. Vaksin influenza danyellow fever dapat dibiakkan pada fertile hen’s eggs. Beberapa virus dapat ditumbuhkan pada biakan sel. Biasanya sel disiapkan dari monkey kidney, chick embryo atau human diploid cells.

Inaktivasi atau detoksifikasi vaksin bakteri dapat dilakukan dengan pemanasan atau desinfektan, misalnya formalin untuk inaktivasi Bordetella pertusis sebagai whooping-coughvaccine, dapat juga untuk detoksifikasi toksin Corynebacterium diphtheriae danClostridium tetani sebagai vaksin diphtheria dan tetanus. Phenol juga digunakan inaktivasi Vibrio cholerae dan Salmonella typhi sebagai vaksin kholera dan tifoid (Maya, 2013).

Beberapa prinsip rekayasa genetika dalam pembuatan vaksin adalah sebagai berikut (Bioteknologi, 2009):

1.      mengisolasi / memisahkan gen-gen dari organisme penyebab sakit yang berperan dalam         menghasilkan antigen yang merangsang limfosit untuk menghasilkan antibodi.

2.      menyisipkan gen-gen di atas, ke tubuh organisme yang kekurangan pathogen.

3.      mengulturkan orgamisme hasil rekayasa genetika, sehingga menghasilkan antigen dalam         jumlah banyak.

4.      mengekstraksi antigen, lalu digunakan sebagai vaksin.

2.1.2 Metode Pembuatan Vaksin

Tahap produksi vaksin

Produksi vaksin memiliki beberapa tahap. Proses pembuatan vaksin memiliki langkah-langkah berikut:

• Inaktivasi-ini melibatkan membuat persiapan antigen
• Pemurnian-antigen terisolasi dimurnikan
• Perumusan-antigen dimurnikan dikombinasikan dengan ajuvan, stabilisator dan pengawet untuk membentuk persiapan akhir vaksin.

Menghasilkan antigen dari mikroba

Produksi awal melibatkan generasi antigen dari mikroba. Untuk ini virus atau mikroba tumbuh baik pada sel-sel dasar seperti telur ayam (misalnya di influenza) atau pada sel baris atau berbudaya manusia sel (misalnya Hepatitis A). Bakteri terhadap vaksin dikembangkan dapat tumbuh di bioreactors (misalnya Haemophilus influenzae tipe b). Antigen juga mungkin racun atau toxoid dari organisme (misalnya difteri atau tetanus) atau mungkin menjadi bagian dari mikroorganisme juga. Protein atau bagian dari organisme dapat dihasilkan jamur, bakteri atau sel budaya. Bakteri atau virus mungkin melemah dengan menggunakan bahan kimia atau panas untuk membuat vaksin (misalnya vaksin polio).

Isolasi antigen

Setelah antigen yang dihasilkan, sangat terisolasi dari sel-sel yang digunakan untuk menghasilkan itu. Untuk lemah atau selubung virus pemurnian lebih lanjut tidak mungkin diperlukan. Protein rekombinan perlu banyak operasi melibatkan kromatografi ultrafiltration dan kolom untuk pemurnian sebelum mereka siap untuk administrasi.

Ajuvan, stabilisator dan pengawet

Setelah antigen dikembangkan vaksin yang diformulasikan dengan menambahkan ajuvan, stabilisator dan pengawet. Peran ajuvan adalah untuk meningkatkan respon imun antigen. Stabilisator meningkatkan kehidupan penyimpanan, dan pengawet memungkinkan penggunaan multi dosis cawan.

Hal ini sulit untuk mengembangkan dan memproduksi vaksin kombinasi karena kemungkinan tidak kompatibel dan interaksi antara antigen dan bahan-bahan lain dari vaksin.

Persyaratan-persyaratan produksi vaksin

Produk perlu dilindungi dari udara, air dan kontaminasi manusia. Lingkungan perlu dilindungi dari tertumpah antigen

2.1.3 Keuntungan dan Kerugian Vaksin

Keuntungan vaksin     :

1.      penyakit infeksi akan sulit mewabah

2.      pengurangi biaya pegobatan

3.      memperkecil penyebaran penyakit

4.      Vaksinasi dapat mengurangi morbiditas dan menurunkan mortalitas

5.      Mempunyai daya proteksi : vaksin yang diberikan harus mampu melindungi penerima vaksin dari patogen.

6.      Dapat melindungi penerima vaksin dalam jangka waktu yang lama

7.      Mampu menimbulkan netralisasi oleh antibodi yang diberikan.

8.      Mampu memberikan proteksi dengan meningkatkan respons imun sekuler terutama pada patogen       yang ultraseluler.

kerugian vaksin           :

1.      bisa menimbulkan efek samping

2.     dapat memperparah peyakit ketik a disuntikkan pada orang yang sedang terserang penyakit tersebut.

`2.2.     Insulin

2.2.1 Pengertian Insulin

Insulin merupakan protein manusia pertama yang disintesis secara kimia. Secara tradisional, insulin untuk pengobatan pada manusia diisolasi dari pankreas sapi atau babi. Pada tahun 1981 telah terjadi perbaikan secara berarti cara produksi insulin melalui rekayasa genetika. Insulin yang diperoleh dengan cara ini mempunyai struktur mirip dengan insulin manusia. Pembuatan insulin secara komersial sangat bermanfaat dalam pengobatan penyakit diabetes melitus yang disebabkan oleh gangguan produksi insulin.

Melalui teknologi DNA rekombinan, insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak patogen. Karena kedua hal tersebut di atas, insulin hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah dibandingkan dengan insulin yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, tidak menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya.

INSULIN merupakan suatu protein yang bertugas mengatur metabolisme gula di dalam tubuh manusia. Penderita diabetes tidak dapat menghasilkan insulin dalam jumlah maksimal sehingga diperlukan bantuan dari luar tubuh untuk memenuhi suplai insulin. Sebelumnya, insulin bisa didapatkan dari kelenjar pankreas sapi dan babi. Pada umumnya untuk memperoleh 0,45 kg insulin dibutuhkan oleh 750 orang pasien diabetes dalam setahun diperlukan 3.600 kg kelenjar pankreas yang berasal dari 23.000 ekor hewan.

Insulin manusia tersusun atas dua rantai protein A dan B. Urutan basa nitrogen dalam molekul DNA yang mengkode masing-masing rantai dibuat dalam tabung reaksi dengan menggunakan struktur yang diketahui insulin. Tiap molekul DNA dari masing-masing rantai dicangkokan ke dalam plasmid maka terbentuk DNA rekombinan. Bila DNA rekombinan ini dimasukan ke dalam sel-sel bakteri maka tiap DNA rekombinan menunjukan ekspresinya dan bakteri membuat hibrid protein insulin rantai A atau rantai B. Kedua rantai peptida kemudian disatukan maka akan terbentuklah insulin manusia yang aktif.

Dahulu insulin yang dibutuhkan berasal dari kelenjar pankreas sapi atau babi. untuk membuat hanya satu pond (0.45 Kg) insulin heewani dibutuhkan oleh 750 pasien diabetes selama setahun diperlukan 8.000 pound (3600 Kg) kelenjar pankreas fsti 23.500 ekor hewan. Laporan dari Ministry of Health, Education and Walfare(Kementrian Kesehatan, Pendidikan dan Kesejahteraan Serikat), dalam tahun 1981 diperlukan 56 juta ekor hewan untuk memenuhi kebutuhan insulin di seluruh Amerika Serikat.

2.2.2    Pembuatan Insulin

 Berikut tahapan dalam proses pembuatan tersebut:

1.      Pengisolasian Vektor (plasmid E.coli) dan DNA Pengkode Insulin.

Kode genetik insulin terdapat dalam DNA di bagian atas lengan pendek dari kromosom ke-11 yang berisi 153 basa nitrogen (63 dalam rantai A dan 90 dalam rantai B). DNA pengkode insulin dapat diisolasi dari gen manusia yang ditumbuhkan dalam kultur di laboratorium. Selain itu, dapat pula disintesis rantai DNA yang membawa sekuens nukleotida spesifik yang sesuai karakteristik rantai polipeptida A dan B dari insulin. Urutan DNA yang diperlukan dapat ditentukan karena komposisi asam amino dari kedua rantai telah dipetakan. Enam puluh tiga nukleotida yang diperlukan untuk mensintesis rantai A dan sembilan puluh untuk rantai B, ditambah kodon pada akhir setiap rantai yang menandakan pengakhiran sintesis protein.

Vektor yang digunakan adalah plasmid E.coli yang mengandung amp-R sehingga sel inang akan resistan terhadap amphisilin serta mengandung lac-Z yang menghasilkan β-galactosidase sehingga dapat menghidrolisis laktosa.

2.      Penyelipan DNA Insulin ke dalam Vektor (plasmid E.Coli)

Masing-masing DNA insulin dan plasmid E.Coli dipotong dengan enzim restriksi yang sama. Kemudian DNA insulin A dan B secara terpisah diselipkan ke dalam plasmid berbeda dengan menggunakan enzim ligase.

3.      Pemasukan Plasmid Rekombinan ke dalam Sel E.Coli

Plasmid yang telah diselipkan DNA insulin (plasmid rekombinan) dicampurkan dalam kultur bakteri E.Coli. Bakteri-bakteri tersebut akan mengambil plasmid rekombinan melalui proses transformasi. Akan tetapi, tidak semua bakteri mengambil plasmid tersebut.

4.      Pengklonan Sel yang Mengandung Plasmid Rekombinan

Sel yang mengandung plasmid rekombinan dapat diseleksi dari sel yang tidak mengandung plasmid rekombinan. Medium nutrien bakteri yang digunakan mengandung amphisilin dan X-gal. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, plasmid yang digunakan sebagai vektor ini mengandung amp-R dan lac-Z sehingga sel bakteri yang mengandung plasmid rekombinan akan tumbuh dalam medium tersebut karena resisten terhadap amphisilin serta akan berwarna putih karena plasmid yang mengandung gen asing (gen insulin manusia) dalam gen lac-Z tidak dapat memproduksi β-galactosidase sehingga tidak dapat menghidrolisis laktosa.

5.      Identifikasi Klon Sel yang Membawa Gen Insulin

Proses ini dilakukan melalui hibridisasi asam nukleat. Pada proses ini, disintesis probe asam nukleat yang mengandung komplementer dari gen insulin, probe dilengkapi dengan isotop radioaktif atau fluorosen.

6.      Pomproduksian dalam Sekala Besar

Klon sel yang telah diidentifikasi diproduksi dalam skala besar dengan cara ditumbuhkan dalam tangki yang mengandung medium cair. Gen insulin diekspresikan bersama dengan sel bakteri yang mengalami mitosis. Rantai insulin A dan rantai B yang dihasilkan kemudian dicampurkan dan dihubungkan dalam reaksi yang membentuk jembatan silang disulfida.

Pada saat ini, peneliti mulai menggunakan vektor plasmid dari sel eukariotik yaitu ragi bersel tunggal karena ragi merupakan sel eukariotik yang memiliki plasmid, dapat tumbuh dengan cepat, serta hasil akhir proses pembuatan insulin dengan ragi akan menghasilkan molekul insulin yang lebih lengkap dengan struktur tiga dimensi yang sempurna sehingga lebih identik dengan insulin manusia.

CARA PANEN : Ekstrasinya, yaitu dengan cara ko intraseluler, bakterinya harus dipecah. Namun, kalo ekstraseluler di ambil supernatannya dan disentrifus.

2.2.3    Keuntungan Dan Kerugian Insulin

Pertimbangan keuntungan dan kerugian dalam terapi insulin pada pasien yang dirawat di rumah sakit hendaknya menjadi perhatian bagi dokter yang merawat. Secara umum berbagai keuntungan terapi insulin sudah banyak diketahui. Pada pasien yang dirawat di rumah sakit, terapi insulin dapat menyelamatkan jiwa. Namun demikian, bila cara pemberian dan pemantauan kurang memadai, hal itu dapat mengancam jiwa pasien.

Kesalahan terapi insulin cukup sering ditemukan dan menjadi masalah klinis yang penting. Bahkan terapi insulin termasuk dalam lima besar “pengobatan berisiko tinggi (high-risk medication)” bagi pasien di rumah sakit. Sebagian besar kesalahan tersebut terkait dengan kondisi hiperglikemia dan sebagian lagi akibat hipoglikemia. Jenis kesalahan tersebut antara lain disebabkan keterbatasan dalam hal ketrampilan (skill-based), cara atau protokol (rule-based), dan pengetahuan (knowledge-based) dalam hal penggunaan insulin.

Banyak data yang menunjukkan bahwa hiperglikemia dikaitkan dengan buruknya luaran klinik. Sebagai contoh, kesalahan dalam terapi insulin sebelum pembedahan pada pasien DMT1 akan mengakibatkan KAD dan kematian. Hipoglikemia, walaupun frekuensinya lebih sedikit, namun juga dapat mengakibatkan kematian. Bahaya yang dapat diakibatkan oleh serangan hipoglikemia meliputi kecelakaan seperti jatuh, mual, muntah, respon hipertensi yang mengakibatkan iskemia miokard.

Untuk menghindari bahaya-bahaya di atas, terapi insulin hendaknya diberikan sesuai dengan protokol yang telah ditetapkan. Selain itu, perlu dilakukan pemantauan yang memadai. Sebagai contoh, terapi insulin intensif dengan cara infus intravena hanya dapat diberikan pada pasien khusus serta dilakukan di ruang intensif.

BAB III

KESIMPULAN

Western blotting merupakan teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi dan memposisikan protein berdasarkan kemampuannya untuk berikatan dengan antibody yang spesifik. Analisis western blot dapat mendeteksi protein yang diinginkan dari campuran dari protein dalam jumlah besar. Western blot dapat memberikan informasi tentang ukuran dari protein (dengan perbandingan dengan ukuran marker dalam satuan kilo dalton dan juga memberi informasi tentang ekspresi protein dengan perbandingan dengan kontrol seperti pada sampel yang tidak diberi perlakuan atau sel atau jaringan tipe lain).

Prosedur western blot terdiri dari preparasi sampel, elektroforesis gel, transfer dari gel ke membran, dan imunostain dari blot tersebut.

Salah satu aplikasi pengguanaan teknik Western blotting dalam dunia medik veteriner yakni pengujian laboraturium terhadap protein inhibin untuk menciptakan vaksin inhibin yang dapat memacu pembentukan FSH guna mempercepat proses ovulasi pada inseminasi karena selama ini protein inhibin menjadi faktor penghambat dalam proses ovulasi

Untuk mencapai sasaran yang diinginkan, maka dilakukan langkah-langkah penelitian sebagai berikut, yakni menyiapkan sel granulosa kambing, melakukan kultur sel granulosa kambing, melakukan isolasi dan karakterisasi isolat inhibin baik dari koleksi sel granulosa maupun hasil kultur sel granulosa, serta melakukan konfirmasi titik isoelektrik (pI) dari isolat inhibin dan berat molekul (BM).

DAFTAR PUSTAKA

Burnette WN. 1981. "Western blotting: electrophoretic transfer of proteins from sodium dodecyl sulfate - polyacrylamide gels to unmodified nitrocellulose and radiographic detection with antibody and radioiodinated protein A". Analytical Biochemistry112 (2): 195–203.

Kaneko H., Y. Nakanishi, K. Taya, H. Kishi, G. Watanabe, S. Sasamoto, and Y.Hasegawa. 1993. Evidence that inhibin is an important factor in regulation of FSHsecretion during the mid-luteal phase in cows. J. Endocrinol. 136:35-41.

O'Shea T., M.A. Hillard, S.T. Anderson, B.M. Bindon, J.K. Findlay, C.G. Tsonis, and J.F.Wilkins. 1994. Inhibin immunization for increasing ovulation rate and superovulation. Theriogenology. 41:3-17.

Towbin H, Staehelin T, Gordon J. 1979. "Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some applications".Proceedings of the National Academy of Sciences USA 76 (9): 4350-54.

Walker J.M. 2002. The Protein Protocols Handbook. Humana Press. Totowa, New Jersey.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Saat ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA,rekombinan pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupunAIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderitastroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarianlingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Bahan pangan hewani merupakan kebutuhan pokok manusia untuk hidup sehat, kreatif, produktif dan cerdas. Menurut Prof. I.K Han (1999) menyatakan adanya kaitan positif antara tingkat konsumsi protein hewani dengan umur harapan hidup (UHH) dan pendapatan perkapita. Delgado et. al (1999) menduga akan terjadi peningkatan produksi dan konsumsi pangan hewani dimasa depan. Konsumsi daging penduduk dunia akan meningkat dari 233 juta ton (tahun 2000) menjadi 300 juta ton (tahun 2020). Konsumsi susu naik dari 568 juta ton menjadi 700 juta, sedangkan konsumsi telur sekitar 55 juta ton. Hal tersebut disebabkan oleh bertambahnya jumlah penduduk dunia, meningkatnya kesejahteraan hidup dan meningkatnya kesadaran gizi masyarakat dunia.

Akan tetapi, peningkatan kebutuhan pangan hewani, ternyata tidak diikuti oleh ketersediaan pangan hewani secara murah, merata dan terjangkau. Teknologi budidaya peternakan konvensional dan pertumbuhan populasi ternak yang cenderung lambat merupakan salah satu faktor penyebabnya. Oleh karena itu, aplikasi bioteknologi diharapkan dapat memainkan peranan penting dalam memacu pertumbuhan populasi ternak dan meningkatkan mutu pangan hewani.

Menurut Sudrajat (2003) aplikasi bioteknologi peternakan dilakukan pada tiga bidang utama, yaitu bioteknologi reproduksi (inseminasi buatan, transfer embrio dan rekayasa genetik), bioteknologi pakan ternak dan bioteknologi bidang kesehatan hewan. Bioteknologi peternakan dapat digunakan mempercepat pembangunan peternakan melalui peningkatan daya reproduksi dan mutu genetik ternak, perbaikan kualitas pakan dan kualitas kesehatan ternak.

1.2 TUJUAN

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui pengertian bioteknologi hewan, Untuk mengetahui macam bioteknologi hewan seperti Transfer Embrio, Bayi Tabung, Kultur Sel Hewan, Hormon BST (Bovine Somatotrophin), Hewan transgenic, Kriopreservasi Embrio,  Inseminasi Buatan dan Seksing Sperma dan untuk mengetahui dampak bioteknologi hewan bagi kehidupan.

1.3 RUMUSAN MASALAH

1.      Apa pengertian bioteknologi hewan ?

2.      Bagaimana metode bioteknologi hewan pada, Hewan transgenik?

3.      Apa saja dampak bioteknologi hewan bagi kehidupan ?

BAB II

ISI

2.1 Pengertian Bioteknologi Hewan

Bioteknologi hewan adalah bioteknologi yang mengunakan agen hayatinya berupa hewan dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Bioteknologi reproduksi terus berkembang untuk meningkatkan konsistensi dan keamanan produk dari ternak yang berharga secara genetik dan menyelamatkan spesies langka. Bioteknologi reproduksi juga memudahkan antisipasi kemungkinan industri yang mengarah pada produk dengan sifat-sifat genetik bernilai ekonomis seperti pertumbuhan jaringan otot, produk rendah lemak, dan ketahanan terhadap penyakit.

Metode-metode bioteknologi pda hewan antara lain :

1.   Transfer Embrio

2.    Bayi Tabung

3.    Kultur Sel Hewan

4.    Hormon BST (Bovine Somatotrophin)

5.    Hewan transgenic

6.    Kriopreservasi Embrio

7.    Inseminasi Buatan dan Seksing Sperma

2.2 Hewan Transgenik

Hewan transgenik merupakan satu alat riset biologi yang potensial dan sangat menarik karena menjadi model yang unik untuk mengungkap fenomena biologi yang spesifik. Sedangkan hewan transgenik menurut Federation of European Laboratory Animal Associations adalah hewan dimana dengan sengaja telah dimodifikasi genome-nya, gen disusun dari suatu organisme yang dapat mewarisi karakteristik tertentu. Dua alasan umum mengapa hewan transgenic tetap diproduksi :

-   Beberapa hewan transgenik diproduksi untuk mempunyai sifat ekonomis spesifik. Contoh, ternak transgenic diciptakan untuk memproduksi susu yang mengandung protein khusus manusia, dimana mungkin dapat membantu dalam perawatan penyakit emphysema pada manusia (penyakit pembengkakan paru-paru karena pembuluh darah).

- Hewan transgenik lainnya diproduksi sebagai model penyakit (secara genetic hewan dimanipulasi untuk menunjukkan gejala penyakit sehingga perawatan efektif dapat dipelajari). Contoh, ilmuwan Harvard membuat terobosan besar secar ilmiah ketika mereka diterima sebuah paten U.S. untuk keahlian tikus secara genetic, dimana tikus membawa gen yang mengembangkan variasi kanker manusia.

Kemampuan untuk mengintroduksi gen-gen fungsional ke dalam hewan menjadi alat berharga untuk memecah proses dan sistem biologi yang kompleks. Transgenik mengatasi kekurangan praktek pembiakan satwa secara klasik yang membutuhkan waktu lama untuk modifikasi genetik. Aplikasi hewan transgenik melingkupi berbagai disiplin ilmu dan area riset diantaranya:

1.    Basis genetik penyakit hewan dan manusia, disain dan pengetesan terapinya;

2.    Resistensi penyakit pada hewan dan manusia;

3.  Terapi gen Hewan transgenik merupakan model untuk pertumbuhan, immunologis, neurologis, reproduksi dan kelainan darah);

4.    Obat-obatan dan pengetesan produk;

5.    Pengembangan produk baru melalui “molecular farming”

Introduksi gen ke dalam hewan atau mikroorganisme dapat merubah sifat dari hewan atau organisme tersebut agar dapat menghasilkan produk tertentu yang diperlukan oleh manusia seperti factor IX dan hemoglobin manusia.

a.       Produksi peternakan

1)      Ternak

Pemanfaatan teknologi transgenik memungkinkan diperolehnya ternak dengan karakteristik unggul. Petani selalu menggunakan peternakannya yang selektif untuk menghasilkan hewan yang sesuai dengan keinginan. Misalnya meningkatkan produksi susu, meningkatkan kecepatan pertumbuhan. Peternakan tradisional memakan waktu dan sulit memenuhi permintaan. Ketika teknologi menggunakan biologi molekuler untuk mengembangkan karakteristik hewan dengan waktu yang singkat dan tepat. Disamping itu, transenik hewan menyediakan cara yang mudah untuk meningkatkan hasil.

2)      Kualitas produksi

Sapi transgenik bisa memproduksi susu yang banyak dan rendah laktosa dan kolesterol, babi dan unggas menghasilkan daging yang lebih banyak, dan domba yang memiliki wool yang tebal. Di masa lampau, petani menggunakan hormone pertumbuhan untuk memacu perkembangan hewan tetapi teknik ini bermasalah, khususnya sejak residu hormone masih terkandung dalm produk.

3)      Resistensi penyakit

Ilmuwan mencoba menghasilkan hewan yang resisten terhadap penyakit, seperti babi yang resisten terhadap influenza, tetapi jumlah gen yang berperan masih terbatas jumlahnya.

b.      Aplikasi Kesehatan

1)      Pasien yang meninggal tiap tahun

Karena butuh pengganti jantung, hati, atau ginjal. Contoh, sekitar 5000 organ dibutuhkan tiap tahun di Inggris. Babi transgenic menyediakan transpalantasi organ yang dibutuhkan untuk meredakan. Xenotransplantation adalah wadah yang diproduksi oleh protein babi yang dapat menyebabkan alergi pada penerima donor, tetapi bisa dihindarkan dengan mengganti protein babi dengan protein manusia.

2)      Suplement nutrisi dan Obat-obatan

Produk seperti insulin, hormone pertumbuhan, factor anti penggumpalan darah mungkin terkandung dalam susu sapi, kambing, dan domba transgenic. Penelitian merupakan cara untuk menghasilkan susu melalui transgenesis untuk penyembuhan penyakit seperti phenylketonuria (PKU), penyakit pembengkakan paru-paru yang menurun, dan penyakit kista.

Contoh : Pada tahun 1997, sapi transgenic pertama kali, memproduksi yang kaya akan protein 2,4 gr per liter. Susu sapi transgenic ini lebih bernutrisi daripada susu sapi biasa. Susu ini dapat diberikan pada bayi atau dan orang dewasa dengan gizi yang dibutuhkan dan mudah dicerna. Karena mengandung gen alpha-lactalbumin.

3)      Terapi Gen Manusia

Terapi gen manusia meliputi penambahan copyan gen normal pada genome orang yang memiliki gen yang tidak normal. Perlakuan tersebut berpotensi pada 5000 penyakit genetic yang besar dan hewan transgenic. Contoh, salah satu institute di finladia memproduksi gen anak sapi mampu memacu pertumbuhan sel darah merah di manusia (Margawati,2009).

c.       Aplikasi industri

Pada tahun 2001, 2 ilmuwan di Canada menyambung gen laba-laba ke dalam sel penghasil susu kambing. Kambing mulai menghasilkan strand seperti serabut sutra saat pemerahan susu. Dengan mengekstrak polimer strand dari susu dan menenunnya menjadi benang, kemudian ilmuwan membuatnya menjadi mengkilat, keras, dan fleksibel dan diaplikasikan pada pembuatan kain, kasa steril, dan string raket tenis.

Hewan transgenic yang sensitive terhadap racun telah diproduksi untuk uji keamanan kimia. Mikroorganisme telah dirancang untuk meproduksi varietas protein yang dapat memproduksi enzim untuk mempercepat reaksi kimia pada industri.

d.      Kualitas produk transgenik

Di masa yang akan datang hewan transgenik akan diproduksi dengan penyisipan gen pada lokasi yang spesifik dalam genom. Teknik ini telah terbukti berhasil pada mencit tetapi masih Iintensif diteliti pada hewan-hewan besar.

2.3 Dampak Negatif Bioteknologi Hewan

Ada dua konsep yang berbeda tentang keselamatan hewan yang ada saat ini. Konsep yang terbatas berfokus pada kesehatan biologis dari organisme yang diklon dan pada kualitas kejiwaan dari hewan yang ditunjukkan akibat intervensi manusia dalam hidupnya. Konsep yang luas juga mempertimbangkan mengenai kesempatan hewan untuk menunjukkan spesifikasi jenis spesies yang alami. Kedua perspektif ini menjadi dasar dari perdebatan tentang keselamatan hewan, resiko yang dapat ditimbulkan dan juga segi etikanya.

a)      Konsep terbatas

Konsep terbatas terbagi menjadi dua yaitu tentang sisi etika dan kejiwaan dari hewan dan tentang kesehatan fisiologis dan biologis dari hewan. Sisi etika dan kejiwaan hingga saat ini masih menjadi perdebatan karena tidak terdapat metode untuk mengukur kejiwaan dari hewan. Sehingga umumnya banya dibahas mengenai efek kesehatan fisik dan biologis hewan.

Hal ini seringkali menyebabkan berbagai masalah yang berkaitan dengan keselamatan hewan. Masalah yang umunya terjadi adalah kehamilan yang terlambat atau terlalu dini, kematian saat kelahiran, jarak kematian setelah kelahiran yang singkat, masa hidup yang singkat, obesitas dan berbagai macam cacat tubuh.

b)      Konsep luas

Konsep luas juga mencakup permasalahan pada kesehatan hewan tetapi juga mempertimbangkan kealamian dari hewan dan sisi etika terhadap hewan. Bioteknologi pada hewan dapat menimbulkan efek negatif terutama pada kehidupan alamiah hewan. Proses kloning dan rekayasa ataupun in vitro menyebabkan hewan tidak dapat hidup secara alami pada habitatnya. Fokus masalah umunya terdapat pada proses perkawinan hewan yang tidak lagi terjadi secara alami. Hal ini melanggar kode etik terhadap hewan. Selain itu, proses perkawinan yang direkayasa oleh manusia dapat menghilangkan spesies-spesies alami. Efek tersebut dapat menyebabkan kepunahan terhadap spesies-spesies hewan tertentu.

Bioteknologi pada hewan juga dapat menggangu keseimbangan ekosistem lingkungan dan juga sistem rantai makanan. Selain itu, hewan hasil rekayasa atau kloning kehilangan integritasnya sebagai hewan. Integritas yang dimaksud yaitu hak untuk hidup secara alami yang tidak diperoleh hewan hasil klon atau rekayasa. Hal ini dikarenakan hewan hasil bioteknologi tidak memiliki kesempatan untuk hidup seperti hewan lainnya, contohnya: hidup di laboratorium, makanan diatur ilmuan, proses perkawinan yang direkayasa, dsb.

c)      Resiko pada kesehatan manusia

Produk pangan hewani hasil bioteknologi menjadi perdebatan dalam kalangan masyarakat. Konsumsi produk hewani hasil bioteknologi dapat menyebabkan alergi pada manusia. Selain itu juga diperkirakan dapat mengubah susunan genetik manusia apabila gen yang direkayasa tersebut menyisip pada gen manusia. Penyisipan gen ini dapat menyebabkan berbagai macam efek mutasi pada fisik manusia, salah satu contohnya adalah pertumbuhan sel yang abnormal yang dikenal dengan kanker. Dampak lain dari mutasi adalah cacat lahir pada keturunan berikutnya yang disebabkan karena gen yang menyisip juga diturunkan ke bayi dan diekspresikan.

d)      Resiko pada lingkungan dan sosio ekonomi

Resiko bioteknologi hewan terhadap lingkungan yaitu menggangu keseimbangan alam. Resiko utama adalah kepunahan dari jenis hewan alami, hal ini dikarenakan manusia terus mengembangbiakkan hewan hasil rekayasa sehingga hewan alaminya mulai tersisihkan kemudian punah. Keseimbangan alam lain yang terganggu adalah rantai makanan dan seleksi alam, di mana yang dapat bertahan hidup hanya hewan hasil rekayasa. Hewan hasil rekayasa bioteknologi yang dilepaskan ke alam bebas juga diperkirakan dapat menyebabkan mutasi alam, terutama apabila gen yang disisipkan dapat berpindah kepada organisme lainnya. Mutasi alam berdampak dengan: menurunkan gen pada keturunan berikutnya, menyebabkan ukuran hewan abnormal, dan menyebabkan jumlah hewan kuat yang berlebihan sehingga timbul dominasi di alam. Rekayasa yang terus berkembang juga dapat menyebabkan keseragaman genetik pada ekosistem yang menyebabkan alam kehilangan keberagamannya.

Resiko bioteknologi hewan pada sosio ekonomi berupa adanya keseragaman genetik. Umumnya variasi akan hewan pangan dalam hal jenis dan ukuran akan menyebabkan variasi harga yang mendukung pertumbuhan ekonomi. Apabila ada keseragaman genetik, maka harga hewan pangan akan menjadi sama sehingga terjadi penurunan ekonomi. Perusahaan pangan yang menggunakan produk bioteknologi akan makin berkembang sedangkan yang tidak akan merugi.

Dampak lain juga terdapat pada bidang sosial dan politik. Akan terjadi kesenjangan sosial antara negara yang maju dan menggunakan pangan transgenik dan negara berkembang. Hal ini juga akan memicu ketergantungan pangan oleh negara berkembang terhadap negara maju. Secara politik, ketergantungan ini dapat merugikan negara-negara berkembang. Masalah sosial-politik ini dapat memicu kembali masalah negara barat dan negara timur.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Bioteknologi hewan adalah bioteknologi yang mengunakan agen hayatinya berupa hewan. TE (transfer embrio) merupakan teknologi yang memungkinkan induk betina unggul memproduksi anak dalam jumlah banyak tanpa harus bunting dan melahirkan. Bayi tabung, sel telur yang berada di dalam ovarium betina berkualitas unggul sesaat setelah mati dapat diproses in vitro di luar tubuh sampai tahap embrional. Kultur sel hewan adalah sisitem menumbuhkan sel manusia maupun hewan untuk tujuan memproduksi metabolit tertentu. Pada saat sekarang aplikasi dari system ini banyak digunakan untuk menghasilkan untuk menghasilkan produk-produk farmasi dan kit diagnostik dengan kebanyakan jenis produk berupa molekul protein kompleks. Hewan transgenik merupakan satu alat riset biologi yang potensial dan sangat menarik karena menjadi model yang unik untuk mengungkap fenomena biologi yang spesifik. Dengan rekayasa genetika dihasilkan hormon pertumbuhan hewan yaitu BST (Bovine Somatotrophin). Kriopreservasi merupakan suatu proses penghentian sementara kegiatan metabolism sel tanpa mematikan sel dimana proses hidup dapat berlanjut setelah kriopreservasi dihentikan. Dampak bioteknologi hewan adalah Konsep yang terbatas berfokus pada kesehatan biologis dan Konsep yang luas juga mempertimbangkan mengenai kesempatan hewan untuk menunjukkan spesifikasi jenis spesies yang alami.

3.2 SARAN

            Sebaiknya penggunaan bioteknologi hewan perlu diawasi oleh pemerintah agar tidak memiliki dampak yang merugikan masyarakat banyak.

DAFTAR PUSTAKA

Margawati, Endang Tri. 2009. Transgenic Animals: Their Benefits To Human Welfare.http://www.actionbioscience.org/biotech/margawati.html#learnmore

http://www.crayonpedia.org/Penerapan_Bioteknologi

http://www.cybertokoh.com/mod.php?mod=publisher&op=viewarticle&artid=915

http://rusfidra.multiply.com/Aplikasi_Bioteknologi_dalam_Pemuliaan_Ternak

REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika adalah gambaran dari bioteknologi yang di dalamnya meliputi manipulasi gen, kloning gen, DNA rekombinan, teknologi modifikasi genetik, dan genetika modern dengan menggunakan prosedur identifikasi, replikasi, modifikasi dan transfer materi genetik dari sel, jaringan, maupun organ (Karp, 2002; Nicholl, 2002). Sebagian besar teknik yang dilakukan adalah memanipulasi langsung DNA dengan orientasi pada ekspresi gen tertentu. Dalam skala yang lebih luas, rekayasa genetika melibatkan penanda atau marker yang sering disebut sebagai Marker-Assisted Selection (MAS) yang bertujuan meningkatkan efisiensi suatu organisme berdasarkan informasi fenotipnya (Lewin, 1999; Klug dan Cummings, 2002). Salah satu dari aplikasi rekayasa genetika berupa manipulasi genom hewan. Hewan yang sering digunakan menjadi uji coba adalah mamalia. Mamalia memiliki ukuran genom yang lebih besar dan kompleks dibandingkan dengan virus, bakteri, dan tanaman. Sebagai konsekuensinya, untuk memodifikasi genetik dari hewan mamalia harus menggunakan teknik genetika molekular dan teknologi rekombinasi DNA yang memiliki tingkat kerumitan yang kompleks dan mahalnya biaya yang diperlukan dalam penelitian (Murray et al., 1999).

METODE REKAYASA GENETIKA

Beberapa metode yang sering digunakan dalam teknik rekayasa genetika meliputi pengunaan vektor, kloning, PCR (Polymerase Chain Reaction), dan seleksi, screening, serta analisis rekombinan. Adapun langkah-langkah dari rekombinasi genetik meliputi (1) Identifikasi gen yang diharapkan; (2) Pengenalan kode DNA terhadap gen yang diharapkan; (3) Pengaturan ekpresi gen yang sudah direkayasa; dan (4) Pemantauan transmisi gen terhadap keturunannya (BSAS, 2011; Nicholl, 2002).

PEMANFAATAN 

Memodifikasi materi genetik hewan telah banyak dilakukan dengan tujuan memiliki berbagai macam manfaat yang bisa diambil, antara lain: (1) Bidang Sains dan Kedokteran~ Hewan yang secara genetika sudah dimodifikasi atau dikenal dengan istilah Genetically Modified Animal (GMA) seperti pada hewan uji yakni mencit dapat digunakan untuk penelitian bagaimana fungsi yang ada pada hewan. Disamping itu juga digunakan untuk memahami dan mengembangkan perlakuan pada penyakit baik pada manusia mapun hewan. (2) Pengobatan Penyakit ~ Beberapa penelitian telah menggunakan protein pada manusia untuk mengobati penyakit tertentu dengan cara mentransfer gen manusia ke dalam gen hewan, misalnya domba atau sapi. Selanjutnya hewan tersebut akan menghasilkan susu yang memiliki protein dari gen manusia yang akan digunakan untuk penyembuhan pada manusia. (3) Modifikasi Hasil Produksi Hewan ~ Beberapa negara melakukan rekayasa genetik pada hewan ternak yang diharapkan akan menghasilkan hewan ternak yang cepat pertumbuhanya, tahan terhadap penyakit, bahkan menghasilkan protein atau susu yang sangat bermanfaat bagi manusia (BSAS, 2011).

PERKEMBANGAN TERBARU REKAYASA GENETIKA HEWAN

• GlowFish – Ikan Bercahaya GloFish merupakan salah satu contoh hewan transgenik yang direkayasa secara genetiknya. Ikan ini dikembagkan dari Amerika Serikat yang merekayasa DNA dari ikan zebra (Danio rerio) dengan gen pengkode protein flourens warna hijau dari gfp (green flourescent protein). Namun secara fenotip, warna yang dihasilkan bukan hanya warna hijau saja melainkan warna kuning hingga merah (Pray, 2008).

Gambar 1. GloFish multiwarna (sumber: www.glofish.com). 

• Lembu Transgenik Penghasil Protein Susu ~ Rekombinan Teknologi transgenik ini telah sukses dilakukan untuk kepentingan di bidang agrikultur dalam meningkatkan mutu kualitas pangan. Pada hewan uji yang berupa lembu jarang sekali dilakukan percobaan transgenik hal ini dikarenakan banyak kendala seperti masa regenerasinya butuh waktu sekitar 2 tahun. Namun para peneliti akhirnya bisa menyisipi gen penghasil α-lactalbumin yang berasal dari manusia. Dari hasil uji produksi susu sebesar 91 ml, ditemukan sekresi α–lactalbumin dengan konsentrasi 2,4 mg ml-1 (Eyestone, 1999). Metode yang digunakan adalah melakukan fertilisasi secara in vitro yang selanjutnya akan dihasilkan zigot. Tahap berikutnya zigot akan diinjeksi dengan DNA yang mengandung gen α–lactalbumin. Proses injeksi dengan menggunkan teknik microinjection (Gambar 2). Selanjutnya zigot dikultur selama 6 atau 7 hari dengan menggunakan media sintetik yang menyerupai cairan oviduk. Setelah itu akan tumbuh menjadi embrio dan ditransfer ke rahim lembu untuk proses kehamilan (Eyestone, 1999). 

Gambar 2. Proses microinjection (Sumber: UCI). 

• Kelinci Penghasil Bispesifik T-Cell Antibody ~ Salah satu penyakit pada manusia yang mematikan adalah kanker. Penyakit ini dapat diatasi dengan meningkatkan antibodi sel T. Sekarang dengan menggunakan rekayasa genetika, kelinci dapat dipakai sebagai hewan uji untuk menghasilkan dua macam antibodi spesifik, yakni molekul CD28 dan r28M yang mampu menginduksi TCR/CD3 yang mampu membunuh sel kanker. Dengan ditemukannya antibodi bispesifik ini dapat diharapkan untuk mendapatkan cukup banyak pengetahuan tentang antibodi bispesifik bagi aplikasi medis (Hovest et al.,2004). 


• Ayam Penghasil Tetrasiklin ~ Penemuan ini merupakan terobosan baru dalam mengembangkan bioreaktor yang mampu menghasilkan biofarmasi dalam jumlah kuantitas yang besar. Tetrasiklin merupakan antibiotik yang diperlukan dalam dunia medis untuk men-treatment pasien. Selama ini tetrasiklin dihasilkan dari mikroorganisme. Dengan terobosan baru ini, diharapkan ayam transgenik mampu menghasilkan tetrasiklin dalam jumlah yang lebih banyak serta lebih hemat dalam proses pembutannya.
  
  Dalam penelitian ini digunakan retrovirus sebagai vektornya. Dimana retrovirus didesain untuk membawa materi genetik berupa GFP (Green Flourescent Protein) dan rtTA (reverse tetracycline-controlled transactivator) dibawah pengontrolan tetracycline-inducible promoter dan PGK (Phosphoglycerate Kinase) promoter. Setelah itu, ayam transgenik dihasilkan yang mana pada bagian telur ditemukan doxycycline yang merupakan derivat dari tetrasiklin serta tidak ditemukan adanya disfungsi fisiologis secara signifikan dari telur tersebut (Kwon, 2011). 


• Sapi Penghasil Omega 3 ~ n-3 Polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA) atau omega 3 merupakan salah satu zat yang sangat penting bagi manusia. Dengan pendekatan secara ekonomi, maka dapat dihasilkan omega 3 dengan cara merekayasa sapi menjadi hewan transgenik penghasil omega 3. Sapi yang direkayasa disisipi dengan gen mfat-1 yang mampu memproduksi n-3 PUFA. Dari penelitian ini diperoleh hasil ekpresi gen berupa n-3 PUFA pada jaringan dan susu sapi (Wu, 2011).  


• Tikus Transgenik Resisten Terhadap Infeksi Bakteri ~ Resistensi suatu bakteri terhadap jenis antibiotik merupakan salah satu masalah yang serius bagi dunia medis dan farmasi. Oleh karena itu diperlukan suatu hewan ternak yang mampu menghasilkan protein antibiotik. Namun, dalam hal ini tikus digunakan sebagai uji coba terlebih dahulu. Salah satu protein penghasil antimikroba adalah Protegrin-1 (PG-1) yang meru-pakan derivat dari neutrofil. Pada percobaan ini, digunakan cDNA melalui reverse transkripsi-PCR (RT-PCR) dengan primer upstream 5′-ATGGAGACCCAGAGAGCCAG-3′ dan primer downstream 5′-TCATCCTCGTCCGACA CAGA-3′. Adapun gen yang mengkode PG-1 adalah gen PG-1-His (Gambar 3).

  

Gambar 3. Gen PG-1-His yang menghasilkan protein antimikroba (Protegrin-1). 

Setelah dilakukan penyisipan gen, maka tikus transgenik tersebut diinjeksi dengan bakteri Actinobacillus suis pada paru-parunya. Sebagai perbandingan dilakukan injeksi pula pada tikus tipe alami (WT=wild type). Pada percobaan ini dilakukan tiga variasi, dimana paru-paru tikus diinkubasi dengan media phosphate-buffered saline(PBS; pH 7,4), paru-paru tikus transgenik (TG), dan paru-paru tikus tipe alami (WT). Dari percobaan tersebut dihasilkan sesuai dengan Gambar 4. 

 

Gambar 4. Histopatologi dari jaringan paru-paru berbagai perlakuan setelah
dinjeksi dengan bakteri Actinobacillus suis.

Berdasarkan gambar tersebut, jaringan paru-paru yang diinkubasikan di media PBS (Gambar a, b, c) menunjukkan hasil penampakkan yang masih normal. Sementara pada paru-paru tikus transgenik (gambar d, e, f) menunjukkan adanya penumpukkan neutrofil. Kemudian pada paru-paru tikus tipe alami (gambar g, h, i) menunjukkan adanya neutrofil dan makrofag dalam jumlah yang besar, sehingga jaringan tersebut mengalami kerusakan akibat infeksi bakteri Actinobacillus suis (Queenie, 2008).

SAMPLE KEBERHASILAN REKAYASA GENETIKA

Rekayasa Genetika  = Teknologi DNA = Klining Gen
Pembentukan kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkanya terintegrasi dan mengalami perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang.
Diperoleh melalui tahapan ;
1. Isolasi DNA genomik yang akan diklon,
* Sonikasi,
* Tekanan tinggi,
* Beku - leleh,
* Pemberian lisozim,
Sehingga lisis sel
Bahan halus dengan mudah diresuspensi di dalam medium bufer nonosmotik,
Bahan kasar dengan deterjen yang kuat (Triton X - 100 dan Sodium dodesil sulfat (SDS))
Pada eukariot perlu perusakan hingga membran nucleus.
2. Pemotongan molekul DNA menjadi sejumlah fragmen dengan berbagai ukuran,
3. Isolasi DNA vektor,
4. Penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor untuk menghasikan moleku DNA rekombinan,
5. Transformasi sel inang menggunakan molekul DNA rekombinan,
6. Reisolasi molekul DNA rekombinan dari sel inang,
7. Analisis DNA rekombinan.

DNA terkontaminasi RNA bisa dibersihkan dengan 
1. RNAse
2. Pemurnian dengan Amonium asetat dan alkohol atau dengan sentrifugasi kerapatan menggunakan CsCl
3. Perbedaan daya serap Etidium bromid (zat pewarna DNA yang menyisip) / melakukan interkalasi di sela - sela basa molekul sehingga terbentuk menjadi kerapatan DNA kromosom lebih tinggi daripada DNA plasmid sehingga keduanya dapat dipisahkan dengan sentrifugasi kerapatan.

FILOGENETIK
Filogenetik adalah cabang dari biologi yang berhubungan dengan mempelajari dan menentukan hubungan evolusioner, atau pola keturunan, kelompok organisme. Ada tiga jenis kelompok filogenetik :
Kelompok monofiletik: mengandung leluhur dan semua keturunannya

Kelompok parafiletik: berisi leluhur tetapi hanya beberapa keturunannya

Kelompok polifiletik: berisi berbagai organisme tanpa nenek moyang yang sama baru-baru ini. Sebuah kelompok parafletik adalah jenis seperti sebuah kelompok yang terdiri dari orang tua dan saudara kandung Anda tetapi tidak seperti Anda. Orang tua Anda adalah nenek moyang dari kelompok, dan keturunan yang Anda dan saudara Anda. Jika Anda atau salah satu dari saudara-saudaramu yang tersisa dari kelompok, akan parafiletik karena termasuk nenek moyang dan hanya beberapa keturunan. Dalam filogenetik, bagaimanapun, parafiletik istilah (atau monofiletik atau polifiletik) biasanya digunakan ketika menggambarkan sekelompok spesies dan nenek moyang evolusi mereka dan bukan hanya sebuah unit keluarga kecil.

Ketiga jenis kelompok filogenetik dapat lebih dipahami dengan menggunakan diagram yang disebut pohon filogenetik. Sebuah pohon filogenetik, atau hanya filogeni, adalah diagram percabangan yang menunjukkan hubungan evolusi nenek moyang dan keturunannya. Nenek moyang terakhir dari semua keturunan di pohon diwakili oleh akar. Organisme keturunan diberi label di ujung filogeni tersebut. Sebuah node menunjukkan peristiwa divergensi dan terbagi menjadi dua cabang. Sebuah node juga merupakan nenek moyang bagi keturunan cabang dari itu.

Filogeni di bawah ini menggambarkan masing-masing dari tiga jenis kelompok filogenetik. Keturunan D dan E (ungu) merupakan kelompok monofiletik. Keturunan B dan C, bersama-sama dalam jeruk, mewakili kelompok polifiletik. Kelompok kuning yang mencakup keturunan B, C, D, dan E adalah kelompok parafiletik.


Ingat kelompok parafiletik adalah salah satu yang memiliki nenek moyang yang sama tetapi tidak termasuk semua keturunan. Dalam contoh ini, nenek moyang terbaru untuk kelompok parafiletik adalah akar pohon. Anda dapat menentukan ini dengan memulai pada keturunan (B, C, D, E) dan menelusuri cabang mereka kembali (ke arah akar) sampai mereka bertemu. Akar memiliki lima keturunan (A, B, C, D, dan E), tetapi hanya empat dari mereka (B, C, D, E) yang termasuk dalam kelompok kuning. Jadi kelompok kuning memiliki nenek moyang (akar filogeni) tapi hanya beberapa keturunannya. Hal ini membuat parafiletik.

PRESENTASI 2

COURSES

PENYAKIT GENETIKA SAPI PERAH vs SAPI POTONG
PRESENTASI I

FINAL RESUME 1
FINAL PRESENTASI 1
FINAL RESUME 2
FINAL PRESENTASI 2