Visualisasi Ekstraksi DNA, dan Analisis Sequen DNA dengan BLAST

         Bioteknologi adalah suatu teknik yang menggunakan organisme hidup atau substansi tertentu dari makhluk hidup untuk membuat atau memodifikasi sebuah produk, untuk mendukung kegiatan hewan, dan tumbuhan atau menggunakan mikroorganisme untuk kegiatan tertentu. Bioteknologi kini berkembang sangat pesat di negara maju, bahkan ada anggapan masa depan bahwa manusia didominasi oleh produk bioteknologi. Apalagi sejak dikuasainya teknologi DNA rekombinan oleh ilmuwan, yaitu kemampuan untuk  merekayasa materi dasar kehidupan yang disebut gen. Dengan adanya teknologi DNA rekombinan,  kini manusia dapat memotong dan mengeluarkan gen dari tempatnya pada kromosom, dan memindahkannya ke sel individu lain atau jenis makhluk hidup yang lain, serta dapat bekerja dengan normal dalam tubuh penerima atau yang mengalami rekayasa itu. Dengan teknologi baru ini banyak sekali hal dalam kehidupan kita yang dapat teratasi dengan baik.

         DNA  dapat  berperan  dalam  bidang  evolusi,  antropologi,  bioarkeologiforensik,  kedokteran,  farmasi,  pertanian,  peternakan,  bioteknologi  dan  ilmu biologi  terapan  yang lain.  Contohnya pada di  bidang  farmasi,  dihasilkan  hormon  insulin  dengan  menyisipkan  gen penyandi  insulin  pada    E.  Coli.  Pada  bidang  forensik,  pihak  kepolisian  dapat mengungkap kasus kejahatan dengan sidik jari DNA 

         Begitu  pentingnya  DNA  saat  ini,  yang  berhubungan  dengan  rekyasa DNA,  maka  perlu  cara  untuk  dapat  mengisolasi  DNA,  mengingat  ukuran  DNAyang  sangat  kecil  dan  letaknya  berada  di  dalam  inti  sel.  DNA  dapat  diperoleh dengan cara isolasi, dari jaringan atau sel tumbuhan hewan maupun manusia. Pada tumbuhan,  isolasi  DNA  dapat  menggunakan  sampel  akar,  batang,  daun,  bunga darah, akar rambut, kuku, limfa, kulit, semen ataupun organ lainnya buah maupun biji. Sedangkan pada hewan atau  manusia, DNA dapat diisolasi.

Visualisasi Ekstraksi DNA

DNA adalah asam nukleat yang mengandung materi genetik dan berfungsi untuk mengatur perkembangan biologis seluruh bentuk kehidupan secara seluler. DNA terdapat pada nukleus, mitokondria dan kloroplas. Perbedaan di antara ketiganya adalah  DNA nukleus berbentuk linear dan berasosiasi sangat erat dengan protein histon, sedangkan DNA mitokondria dan kloroplas berbentuk sirkular dan tidak berasosiasi dengan protein histon. Selain itu, DNA mitokondria dan kloroplas memiliki ciri khas, yaitu hanya mewariskan sifat-sifat yang berasal dari garis ibu. Hal ini sangat berbeda dengan DNA nukleus yang memiliki pola pewarisan sifat dari kedua orangtua. Dilihat dari organismenya, struktur DNA prokariot berbeda dengan struktur DNA eukariot. DNA prokariot tidak memiliki protein histon dan berbentuk sirkular, sedangkan DNA eukariot berbentuk linear dan memiliki protein histon (Klug & Cummings 1994: 315--316; Raven & Johnson 2002: 94).

Keseluruhan  DNA  yang  menyusun  DNA  mitokondria,  kloroplas,  dan  inti tersebut  disebut  juga  sebagai  DNA  genom,  dengan  penyebutan  umum adalah  DNA genom mitokondria, DNA  genom kloroplast  dan DNA  genom inti (Muladno 2002).

DNA memiliki struktur pilinan utas ganda yang antiparalel dengan komponen-komponennya, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), gugus fosfat, dan pasangan basa. Pasangan basa pada DNA terdiri atas dua macam, yaitu basa purin dan pirimidin. Basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G) yang memiliki struktur cincin-ganda, sedangkan basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T) yang memiliki struktur cincin-tunggal. Ketika Guanin berikatan dengan Sitosin, maka akan terbentuk tiga ikatan hidrogen, sedangkan ketika Adenin berikatan dengan Timin maka hanya akan terbentuk dua ikatan hidrogen. Satu komponen pembangun (building block) DNA terdiri atas satu gula pentosa, satu gugus fosfat dan satu pasang basa yang disebut nukleotida (Lewis 2003: 176-178).

Metode yang digunakan untuk mengisolasi DNA dari berbagai jenis tanaman, organ tanaman, maupun jaringannya dapat dilakukan dengan berbagai cara. Namun pada intinya terdapat tiga faktor utama yang sangat penting untuk dalam melakukan purifikasi dan ekstraksi DNA secara maksimal. Pertama adalah cara dalam menghomogenkan jaringan tanaman khususnya adalah dinding selnya. Kedua adalah komposisi dari larutan buffer yang ditambahkan dalam penggerusan jaringan tanaman dan yang ketiga adalah penghilangan enzim penghambat-polisakarida. (Rizki S.Si, 2008)

Ekstraksi merupakan suatu proses pemisahan suatu bahan dari campurannya dengan menggunakan pelarut yang berbeda yang tidak saling campur. Cara yang paling sederhana adalah dengan ekstraksi bertahap, yaitu cukup dengan hanya menambahkan pelarut pengekstraksi yang tidak saling campur dengan pelarut semula. Kemudian dikocok sehingga terjadi keseimbangan konsentrasi zat yang akan diekstraksi dan dicapai suatu lapisan kemudian didiamkan dan dipisahkan ( S.M. Khopkar, 1990 ).

DNA juga dapat diisolasi, baik pada manusia maupun pada tumbuhan DNA manusia dapat diisolasi melalui darah. Darah manusia terdiri atas plasma darah, globulus lemak, substansi kimia (karbohidrat, protein dan hormon), dan gas (oksigen, nitrogen dan karbon dioksida). Plasma darah terdiri atas eritrosit (sel darah merah), leukosit (sel darah putih) dan trombosit (platelet). Komponen darah yang diisolasi yaitu sel darah putih. Sel darah putih dijadikan pilihan karena memiliki nukleus, di mana terdapat DNA di dalamnya. DNA pada tumbuhan juga dapat diisolasi, contohnya pada tumbuhan bawang merah (Allium cepa) dan pada pisang

Prinsip-prinsip dalam melakukan isolasi DNA ada 2, yaitu sentrifugasi dan presipitasi. Prinsip utama sentrifugasi adalah memisahkan substansi berdasarkan berat jenis molekul dengan cara memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas. Teknik sentrifugasi tersebut dilakukan di dalam sebuah mesin yang bernama mesin sentrifugasi dengan kecepatan yang bervariasi, contohnya 2500 rpm (rotation per minute) atau 3000 rpm (Kimball 2005: 4; Lewiston 2002:1--3; LPCH 2005: 2)

Analisis sequen DNA dengan Blast (Penjajaran Sekuens)

              Sekuens Alignment merupakan metode dasar dalam analisis sekuens. Metode ini digunakan  untuk mempelajari evolusi sekuens-sekuens yang sama (common ancestor). Ketidakcocokan (mismatch) dalam alignment diasosiasikan dengan proses mutassi. Sedangkan kesenjangan diasosiasikan dengan proses insersi atau delesi (http://wikikpedia.org/wiki/Bioinformatika).

        Sekuens Alignment adalah proses penyusunan pengaturan dua atau lebioh sekuens sehingga persamaan sekuens-sekuens tresebut tampak nyata. Basis sekuens dalam suatu alignment diberi sisipan  (umumnya dengan tanda ) sedemikian rupa sehingga kolom-kolomnya memuat karakter yang identik atau sama diantara sekuens sekuens tersebut (http://wikikpedia.org/wiki/Bioinformatika).

1.2.1. Basis data utama untuk sekuens asam nucleat saat ini antara lain:

1. GenBank (Amerika Serikat)

2. EMBL (European Molecular Biology Laboratory, Eropa)

3. DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang)

1.2.2. Basis data utama untuk sekuens primer protein saat ini antara lain:

1. PIR (Protein Information Resourch, Amerik Serikat)

2. Swiss-Prot (Eropa)

3. TrEMBL (Eropa)

4. UniProt (Amerika Serikat)

       Pengolahan Data hasil identifikasi sekuen mengunakan program Bioinformatika

              Istilah bioinformatika mulai ditemukan pada pertengahan era 1980-an untuk mengsacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika sudah dilakukan sejak tahun 1960-an (http://wikikpedia.org/wiki/Bioinformatika).

              Bioinformatika adalah ilmu yang mempelajari penerapan teknik yang komputasional untuk mengola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis terutama dengan menggunakan sequen DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan (http://wikikpedia.org/wiki/Bioinformatika).

Metode Alignment

Penjajaran DNA (sekuensing DNA) dapat dilakukan dengan beberapa metode, antara lain:

1.      BLAST (Basic Local Alignment Search Tool)

            BLAST merupakan perkakas bioinformatika yang berkaitan erat dengan penggunaan basis data sekuen biologis. Blast berguna untuk menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau intuk memeriksa ke absahan hasil sekuensing maupun untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing

2.      Clustal

            Clustal adalah program bioinformatika untuk alignment multiple, yaitu alignment beberapa sekuens sekaligus. Dua varian utama clustal adalh Clustal W dan Clustal X.

a.       Clustal W

Clustal W adalah suatu program umum yang bertujuan untuk sekuensing alignment ganda (http://ebi.ac.ukTools/clustalw2/index.html).

b.      Clustal X

Clustal X adalah suatu program baru yang menghubungkan Clustal W untuk kelurusan sekuens ganda. Clustal X memiliki dua mode yang dapat dipilih menggunakan  saklar secara langsung pada tampilan multiple alignmet mode dan profile alignet mode (http://bips.u-strasbg.fr/en/documentation/ClustalX/).

3.      Metode NeedLeman-Wuncsh

            Metode NeedLeman-Wuncsh digunakan untuk menyusun Alignment global diantara dua atau lebih sekuens, yaitu alignment atas keseluruhan panjang sekuens tersebut

(http://wikikpedia.org/wiki/Bioinformatika).

4.      Metode Smith-Waterman

            Metode Smith - Waterman menghasilkan alignment lokal, yaitu alignment atas bagian-bagian dalam sekuens

(http://wikikpedia.org/wiki/Bioinformatika).

5.      HMM (Hidden Markov Model)

            HMM (Hidden Markov Model) merupakan model statistika yang mulanya digunakan dalam ilmu komputer untuk mengenali pembicaraan manusia (speech recognition). Namun dalam sekuens, metode HMM berguna dalam prediksi daerah pegkode protein dalam genom dan juga prediksi struktur sekunder protein

(http://wikikpedia.org/wiki/Bioinformatika).

Kerang Mutiara

Kerang Mutiara laut adalah  hewan laut penghasil mutiara yang bertubuh lunak yaitu hewan dalam biologi di masukan dalam pilum  molusca. Mutiara   yang di hasilkan merupakan suatu keistimewaan. dimana pilum tersebut terbagi atas enam kelas yaitu: (1) Monoplacophora; (2) Amphineura; (3) Gastropoda; (4) Lamellibranchiata atau Pellecypoda; (5) Scaphopoda; (6) Cephalopoda.

Kerang mutiara dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Kingdom : Invertebrata

Pilum      : Mollusca

Klas        : Pellecypoda

Ordo       : Anysomyaria

Famili     : Pteridae

Genus     : Pinctada

Spesies   : Pinctada sp. dan Pteria sp.

Kerang mutiara mempunyai dua cangkok yang dapat membuka dan menutup dengan menggunakan otot  aduktor dalam tubuhnya. Cangkok ini berfungsi untuk melindungi tubuh. Cangkok di bagian dorsal tebal dan di bagian ventral tipis. Cangkok ini terdiri dari tiga lapisan, yaitu:

a. Periostrakum adalah lapisan terluar dari zat kitin yang berfungsi sebagai

pelindung.

b. Lapisan prismatik, tersusun dari kristal-kristal kapur yang berbentuk

prisma.

c. Lapisan nakreas atau sering disebut lapisan induk mutiara, tersusun

dari lapisan kalsit (karbonat) yang tipis dan paralle

di bawah ini adalah gambar bagian-bagian tubuh kerang yang dipotong secara melintang

(A)Penampang melintang tubuh Pelecypoda; (B) Penampang

melintang cangkok dan mantel.

Kerang mutiara bernafas dengan dua buah insang. bagian mantel Insang ini berbentuk lembaran-lembaran (lamela) yang banyak mengandung batang insang. Sementara  itu  antara  tubuh dan  mantel terdapat rongga mantel. Rongga ini merupakan  jalan  masuk  keluarnya  air. Sistem  pencernaan  kerang  mutiara dimulai dari mulut, kerongkongan, lambung, usus dan  akhirnya  bermuara  pada  anus. Anus ini terdapat  di  saluran  yang   sama dengan saluran untuk keluarnya air. Sedangkan makanan  golongan  hewan  kerang  ini  adalah  hewan-hewan  kecil yang  terdapat dalam  perairan  yaitu  berupa  protozoa diatom, dll. Makanan ini dicerna di lambung dengan bantuan getah pencernaan dan hati. Sisa-sisa makanan dikeluarkan melalui anus.

Ada tiga spesies penghasil mutiara terpenting  yang  di budidayakan yaitu, Pinctada martensii, Pinctada margaritifera dan Pinctada maxima. Sebagai jenis yang ukuran terbesar adalah Pinctada maxima.

            Manfaat kerang mutiara, Kerang mutiara di manfaatkan sebagai  bahan perhiasan yang nilai harganya sangat mahal, selain itu cangkangnya juga di manfaatkan untuk perhiasan rumah dan cindramata,selain di manfaatkan untuk perhiasan kerang mutiara juga di manfaatkan utuk bahan pembuat cosmetic karena mutiara mengandung zat pemutih yang mampu di percaya untuk memutihkan kulit.

            Pada umumnya di dunia perdagangan kerang mutiara di hasilkan melalui budidaya kerang induk dan inokulasi nukleus ke dalam mantel kerang yang di budidayakan.