enzim kejuruteraan genetik

Upload: nadia-farhana

Post on 16-Jul-2015

152 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

KEGUNAAN ENZIM DALAM KEJURUTERAAN GENETIK ENZIM KEJURUTERAAN GENETIK = Genetically engineered enzymes = GE Mikroorganisma terjurutera genetik (GMO) telah digunakan sebagai sumber enzim dalam pelbagai industri. Terutama industri makanan dan ubatan. Kultur ekstrak enzim tulen jual.

Guna GE mikroorganisma (bakteria, fungus, yis) untuk: hasilkan enzim lebih banyak bekalan enzim yang lebih murah meningkatkan ketulenan enzim meningkatkan fungsi enzim Contoh: Kimosin (rennin) GE untuk buat keju, Dulu guna rennet perut lembu

Tujuan kejuruteraan genetik: menambah, meningkatkan atau menghilangkan ciri-ciri tertentu. Kejuruteraan genetik menggunakan teknologi rekombinan DNA: = fragmen genetik tertentu dipencilkan dan diselitkan dalam organisma lain Perubahan DNA perubahan ciri protein/enzim = manipulasi DNA Manipulasi DNA menggunakan: - enzim tertentu untuk pensplisan gen (gene splicing) - vektor untuk pindahkan DNA baru (klon) (plasmid bakteria) kepada host baru untuk hasilkan protein/enzim baru Contoh enzim dalam teknologi rekombinan: Enzim penyekat = potong DNA, tinggalkan hujung melekit (sticky end) yang akan mengikat bes DNA dari sumber lain Enzim ligase = membentuk ikatan bes DNA yang kuat

CONTOH ENZIM GE DAN KEGUNAANEnzim -asetolaktat dekarboksilase - amilase Katalase Organsima GE Bakteria Bakteria Fungus Kegunaan Buang bahan pahit dari beer Ubah kanji kepada gula ringkas Kurangkan kerosakan produk makanan; produk telur Proses buat keju Ubah kanji/gula Ubah glukosa kepada fruktosa

Kimosin

Bakteria/ fungus

SiklodekstrinBakteria glukosil transferase Glukosa isomerase Bakteria

Kejuruteraan genetik =manipulasi gen Untuk hasilkan molekul DNA rekombinan. Serpihan DNA baru diperbanyakkan dengan kaedah pengklonan gen. Menggunakan enzim tertentu dalam proses: Replikasi dan transkripsi DNA Pemotongan DNA Memperbaikki DNA Rekombinasi molekul DNA

ENZIM-ENZIM YANG DIGUNAKAN KEJURUTERAAN GENETIK 1. Nuklease Memotong, memendek atau mendegradasikan asid nukleik 2. Ligase Menyambungkan asid-asid nukleik 3. Polimerase Memasukkan atau menyalin asid nukleik 4. Enzim modifikasi Menambah atau mengeluarkan kumpulan berfungsi tertentu 5. Topoisomerase Menjadikan atau menghilangkan keadaan supergelungan pada DNA bulat- kovalen tertutup

1.

NUKLEASE Memutuskan ikatan fosfodiester yang mengikat nukleotida dalam satu bebenang polinukleotida (DNA) Terbahagi kepada eksonuklease dan endonuklease

Eksonuklease Mengeluarkan satu nukleotida dari hujung molekul DNA pada arah 3-5 atau 5- 3 Bertindak ke atas dua bebenang atau satu bebenang DNA Contoh: a. Nuklease Bal 31; keluarkan nukleotida dari kedua hujung DNA dua bebenang. 5 ------------ 3 3 ------------ 5 5 -------- 3 3 -------- 5

hujung tumpul

b. Eksonuklease III; keluarkan nukleotida daripada hujung 3 5 ------------ 3 3 ------------ 5 5 ----------3 3---------- 5 hujung melekit

Endonuklease : Memotong ikatan fosfodiester dalaman molekul DNA/RNA Contoh: a. DNase I; memotong DNA satu bebenang (tunggal) atau kedua bebenang. Bebenang tunggal; 5 ---------------- 3 5 -------- 3 + 5 -------- 3 Kedua bebenang; 5 ---------------- 3 5 -------- 3 5 -------- 3 3 ---------------- 5 3 -------- 5 + 3 -------- 5

b.

Endonuklease penyekat (restriction) Ada 3 jenis: I, II dan III. Endonuklease penyekat Jenis II: Penting dalam kejuruteraan genetik kerana dapat mengenal jujukan DNA khusus dalam 4 -8 pasangan bes. Hasilkan hujung melekit atau hujung tumpul , berguna untuk disambungkan dengan serpihan DNA asing.

Beberapa contoh enzim endonuklease penyekat

Enzim Eco RI Bam HI Hind III Pvu II Hae III

Sumber Escherichia coli Bacillus amyloliquefaciens Haephilus influenza Rd Proteus vulgaris

Tapak sasaran GAATTC GGATTC AAGCTT CAGCTG

Menghasilkan hujung melekit melekit melekit tumpul tumpul

Haephilus aegyptius GGCC

2.

DNA LIGASE Memangkinkan penyambungan dua serpihan DNA dengan pembentukan ikatan fosfodiester di antara dua hujung serpihan Hujung dupleks yang disambung boleh dalam bentuk tumpul atau melekit

Contoh: DNA ligase T4 dan DNA liagse E. coli a. Ligasi hujung tumpul ------------ + ---------------------------------b. Ligasi hujung melekit --------------------------------+ -----------------------------------------------

---------------------------------

-----------------------------------------------

3.

POLIMERASE Mensintesiskan satu bebenang DNA baru yang berkomplimentari dengan templat DNA/RNA

Empat jenis yang biasa digunakan: a. DNA polimerase I, daripada E. Coli Mempunyai aktiviti polimerase 5 --- 3 dan juga eksonuklease. Berguna untuk sintesis cDNA bagi menghasilkan benang kedua cDNA b. Serpihan Klenow Mempunyai aktiviti polimerase I tanpa eksonuklease. Taq polimerase DNA polimerase termostabil, suhu optimum 75 -80oC Transkiptase berbalik Mensintesis benang DNA yang berkomplimenatri dengan templat RNA

c.

d.

Tindak balas am polimerase: 5-A-A-G-C-A-A-T-G-3 T-A-C-5 Templat 4. primer

bebenang asal 5-A-A-G-C-A-A-T-G-3 3-T-A-C-G-T-T-A-C-5 bebenang baru

ENZIM MODIFIKASI DNA Mengubah molekul DNA dengan menambah atau mengeluarkan kumpulan berfungsi khusus pada/daripada molekul DNA Ada 3 jenis yang utama: a. Fosfatase alkali mengeluarkan residu 5-fosfat darpada DNA, RNA menghasilkan kumpulan 5-hidroksil menghalang ligasi semula molekul DNA, RNA

b.

Polinukleotida kinase Memindahkan satu kumpulan - fosfat daripada 5-nukleosida trifosfat ke 3-hidroksi bebas pada polinukleotida DNA/RNA Guna: - untuk modifikasi DNA,RNA atau oligonukleotida bagi manipulasi seterusnya (eg ligasi) - untuk labelkan molekul bagi tujuan pengesanan dalam eksperimen prob, pemetaan dan penjujukan

c.

Nukleotidil transferase Menambah deoksinukleotida trifosfat kepada hujung 3-primer oligo dan polinukleotida Guna: untuk sintesis homopolimer dan heteropolimer kerana boleh menambah oligonukleotida pada hujung satu molekul

5.

TOPOISOMERASE Mengubah konformasi DNA bulat-kovalen tertutup seperti plasmid dengan menjadikan supergelungan atau membuka supergelungan. Supergelungan = ciri utama semua kromosom virus, prokaryot dan eukaryot Penting dalam kajian replikasi

Kegunaan hasil tindak balas enzim manipulasi gen: 1. Boleh selitkan DNA asing DNA baru = DNA rekombinan 2. Selitkan DNA rekombinan dalam bakteria atau plasmid dan kultur dalam organsima host 3. Jika DNA selitan adalah gen berfungsi protein yang penting (enzim GE, insulin, hormon pertumbuhan, faktor antihemolitik ) 4. Boleh klonkan gen dengan pengklonan sel bakteria 5. Sampel DNA boleh diklonkan dengan teknik PCR Kejuruteraan genetik berguna untuk hasilkan: 1. 2. 3. Produk gen; organisma terubah suai (GMO) hasilkan bahan kimia untuk perubatan dan industri. Fenotip baru; guna teknologi gen untuk ubah ciri organisma (haiwan ternakan, tumbuhan) Terapi gen; guna teknologi gen untuk rawat penyakit.

CONTOH PRODUK GEN

PRODUK Insulin HCG Faktor VIII Penisilin Rennin

KEGUNAAN Hormon, rawat diabetes Hormon, rawat pertumbuhan manusia Faktor pembeku darah, rawat hemofilia Antibiotik, bunuh bakteria Enzim, buat keju

ORGANISMA HOST Bakteria, yis Bakteria Bakteria Fungus, bakteria Bakteria, yis

CONTOH FENOTIP BARU

ORGANISMA Tomato

PERUBAHAN Ubah gen poligalakturonase (PG) dan pektinase, supaya buah lambat masak, tahan lama, flavor. Pindahkan gen protein toksin bakteria Bacillus thuringiensis ke dalam tanaman rintang serangga

Jagung, padi, kentang

CONTOH TERAPI GEN Tujuan: ubah genetik manusia untuk rawat penyakit Cystic fibrosis Punca; kerosakan gen CFTR dalam kromosom 7 Kesan; air terkumpul dalam sel, sukar bernafas, infeksi paru-paru Cara rawatan: Masukkan gen CFTR elok (klon cDNA) ke dalam sel epitelium paru-paru Cara angkut: cDNA dalam liposom dan adenovirus dalam aerosol inhaler