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
4. Metode Smith-Waterman
Metode Smith - Waterman
menghasilkan alignment lokal, yaitu alignment atas bagian-bagian
dalam sekuens
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
No comments:
Post a Comment
semoga bermanfaat