Skenario
4 Tutorial Blok 7
Author
: Nova Enendar
Biologi
Molekuler
Biologi molekular adalah studi biologi pada
tingkat molekuler. Bidang ini bertumpang tindih dengan bidang biologi dan
kimia, terutama genetika dan biokimia. Biologi molekuler terutama berkutat
memahami interaksi antara berbagai sistem sel, termasuk interaksi antara DNA,
RNA dan protein biosintesis dan juga belajar bagaimana interaksi ini diatur.
Rekayasa
Genetika
Rekayasa genetika adalah sebuah kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan
produk baru dengan cara membuat DNA rekombinan melalui penyisipan gen. DNA
rekombinan adalah pembentukan
kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam
suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami
perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang.
Rekayasa genetika melalui
DNA rekombinan dapat menciptakan rekombinasi genetik yang tidak terbatas, sama
seperti jika terjadi secara alamiah melalui reproduksi seksual. Dengan menggunakan teknik DNA rekombinan, saat
ini telah dapat dihasilkan berbagai zat, misalnya insulin manusia, hormon
pertumbuhan manusia, interferon alfa dan vaksin hepatitis B.
Teknologi DNA rekombinan merupakan kumpulan
tekhnik atau metoda yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen di dalam
tabung reaksi.
Tekhnik tersebut meliputi :
- Tekhnik
untuk mengisolasi DNA
- Tekhnik
untuk memotong DNA
- Tekhnik
untuk menggambung atau menyambung DNA
- Tekhnik
untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup
Tekhnik
Biologi Molekuler
1)
Ekspresi
kloning
Salah
satu teknik yang paling dasar biologi molekuler untuk mempelajari fungsi
protein adalah kloning ekspresi. Dalam teknik ini, DNA coding untuk suatu protein
bunga kloning (menggunakan PCR dan / atau enzim restriksi) ke dalam sebuah
plasmid (dikenal sebagai vektor ekspresi). Plasmid ini mungkin memiliki elemen
promotor khusus untuk mendorong produksi protein yang menarik, dan mungkin juga
memiliki penanda resistensi antibiotik untuk membantu mengikuti plasmid.
Plasmid
ini dapat dimasukkan ke dalam sel-sel bakteri baik atau hewan. Memperkenalkan
DNA ke dalam sel bakteri dapat dilakukan dengan transformasi (melalui
penyerapan DNA telanjang), konjugasi (melalui kontak sel-sel) atau dengan
transduksi (melalui vektor virus). Memperkenalkan DNA ke dalam sel eukariotik,
seperti sel hewan, dengan cara fisik atau kimia yang disebut transfeksi.
Beberapa teknik transfeksi berbeda tersedia, seperti transfeksi kalsium fosfat,
elektroporasi, injeksi dan transfeksi liposom. DNA juga dapat diperkenalkan ke
dalam sel eukariotik menggunakan virus atau bakteri sebagai pembawa, yang
terakhir ini kadang-kadang disebut bactofection dan khususnya menggunakan
Agrobacterium tumefaciens. Plasmid dapat diintegrasikan ke dalam genom,
menghasilkan transfeksi stabil, atau mungkin tetap independen dari genom, yang
disebut transfeksi sementara.
Dalam
kedua kasus, DNA coding untuk suatu protein yang menarik sekarang di dalam sel,
dan protein sekarang dapat dinyatakan. Berbagai sistem, seperti promotor
diinduksi dan spesifik sel-sinyal faktor, yang tersedia untuk membantu
mengekspresikan protein kepentingan di tingkat tinggi. Jumlah besar protein
kemudian dapat diekstrak dari sel bakteri atau eukariotik. Protein dapat diuji
untuk aktivitas enzimatik bawah berbagai situasi, protein dapat mengkristal
sehingga struktur tersier yang dapat dipelajari, atau, dalam industri farmasi,
aktivitas obat baru terhadap protein dapat dipelajari.
2)
Polymerase
chain reaction (PCR)
Reaksi
berantai polimerase adalah teknik yang sangat serbaguna untuk menyalin DNA.
Secara singkat, PCR memungkinkan urutan DNA tunggal untuk disalin (jutaan
kali), atau diubah dengan cara-cara yang telah ditentukan. Sebagai contoh, PCR
dapat digunakan untuk memperkenalkan situs enzim restriksi, atau untuk
bermutasi (mengubah) basa tertentu DNA, yang terakhir adalah metode disebut
sebagai "perubahan Cepat". PCR juga dapat digunakan untuk menentukan
apakah suatu fragmen DNA tertentu ditemukan di perpustakaan cDNA. PCR memiliki
banyak variasi, seperti PCR transkripsi terbalik (RT-PCR) untuk amplifikasi
RNA, dan, baru-baru ini, real-time PCR (QPCR) yang memungkinkan untuk
pengukuran kuantitatif molekul DNA atau RNA.
3)
Gel
elektroforesis
Elektroforesis
gel adalah salah satu alat utama biologi molekuler. Prinsip dasarnya adalah
bahwa DNA, RNA, dan protein semuanya dapat dipisahkan melalui medan listrik.
Dalam elektroforesis gel agarosa, DNA dan RNA dapat dipisahkan berdasarkan
ukuran dengan menjalankan DNA melalui gel agarosa. Protein dapat dipisahkan
berdasarkan ukuran dengan menggunakan gel SDS-PAGE, atau berdasarkan ukuran dan
muatan listrik mereka dengan menggunakan apa yang dikenal sebagai
elektroforesis gel 2D.
Manfaat
Rekayasa genetika dalam bidang kesehatan
Dalam bidang kesehatan, industri farmasi
adalah yang pertama kali memperkenalkan potensi bioteknologi termasuk rekayasa
genetik, dan telah membuka pendekatan bans dalam pengembangan obat. Rekayasa
genetilk mempunyai dampak terhadap perbaikan dan keamanan produk, dan
memberikan pemecahan teknis dalam penyebarluasan pemakaian obat dengan bahan
baku yang terbatas. Misalnya, sejak tahun 1982 telah dipasarkan insulin sebagai hasil pemanfaatan
rekayasa genetik dalam industri. Dengan mengambil bagian yang mengatur
pembuatan insulin pada sel-sel Langerhans manusia, dimasukkan ke dalam kuman
E.Coli. Kuman ini dapat menghasilkan insulin yang sama dengan insulin manusia.
Pengembangan Antibiotik. Pada segi lain penerapan DNA rekombinan untuk pengobatan terbuka bagi
pengembangan antibiotik. Kepentingan untuk pengembangan antibiotik dengan
teknik ini didukung oleh kenyataan nilai penjualan dan keuntungan perdagangan
antibiotik yang menduduki tempat teratas dewasa ini. Suatu hal yang perlu
dicatat adalah, antibiotik bukan merupakan produk gen primer, tetapi lebih
merupakan produk metabolit sekunder, dimana pembentukan antibiotik dalam sel
melalui reaksi yang dikatalisir oleh enzim protein sebagai produk gen primer.
Obat ini memiliki struktur kimia yang berbeda satu dengan lain dan memiliki
kesamaan aksi sebagai penghambat pertumbuhan bakteri. Pada umumnya antibiotik
dihasilkan oleh mikroba golongan aktinomisetes, dan biasanya dari jenis
streptomises. Dalam perdagangan, ada beberapa kelompok besar antibiotik yang
memegang peranan seperti penisilin,sefalosporin, dan tetrasiklin. Kelompok
antibiotik lainnya adalah yang termasuk makrolida polien, streptomisin,
eritromisin, rifampisin, bleomisin dan antrasiklin yang mempengaruhi segi-segi
metabolisme sel yaitu dari replikasi DNA sampai kepada pembentukan protein.
Sekurangnya ada tiga saluran penerapan DNA rekombinan dalam produksi
antibiotik: melalui penyempurnaan produk, modifikasi invivo, dan anti- biotik
hibrida
Penyediaan Vaksin.
Vaksin juga adalah suatu produk dalam bidang kesehatan yang bisa didekati
dengan rekayasa genetik. Kegiatan penelitian terhadap hepatitis B adalah sebuah
contoh. Melalui rekayasa genetik gen dari virus hepatitis B telah diklonakan,
dan strukturnya telah diketahui pada tingkat nukleotida, kendatipun virusnya
belum dapat dikembangkan di dalam sel jaringan biakan. Antigen permukaan yang
diperlukan untuk memproduksi vaksin ini adalah suatu masalah yang sulit untuk
dipecahkan, dalam arti sulit mencapai modifikasi yang cocok dari antigen, dan
itu tidak akan terjadi pada pembawa prokariotik. Jalan untuk mengelakkan diri
dari masalah yang muncul akibat penggunaan sistem pembawa eukariotik, adalah
dengan menggunakan ragi atau sel binatang sebagai pembawa, yang dalam beberapa
segi lebih menguntungkan.
Source
Tidak ada komentar:
Posting Komentar