BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangSecara etimologi insulin berasal dari bahasa latin insulanyang berarti pulau. Secara umum insulin adalah suatu hormon yang diproduksi oleh sel beta pulau Langerhans Kelenjar Pankreas. Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen yang berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hormon glucagon. Sebelum ditemukan tehnik sintesis insulin. Hormon ini hanya bisa diperoleh dari insulin pancreas babi atau sapi dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh.Insulin dari pancreas hewan secara umum memang memuaskan tetapi untuk penggunaan pada manusia dapat menimbulkan dua masalah. Pertama, adanya perbedaan kecil dalam asam amino penyusunya yang dapat menimbulkan efek samping berupa alergi pada beberapa penderita. Kedua, prosedur pemurnian sulit dan cemaran berbahaya asal hewan dapat di hilangkan secara sempurna.Insulin manusia dan insulin babi hanya beda 1 asam amino yaitu pada B30, sedangkan insulin manusia dan insulin sapi beda 3 asam amino yaitu pada A8, A10, dan B30 sehingga pemakaian insulin babi kurang imunogenik dibandingkan insulin sapi. Tapi masalahnya, 1 babi yang diekstraksi insulinnya hanya cukup untuk 1 orang selama 3 hari padahal saat ini ada 60 juta orang di dunia yang menderita diabetes tergantung insulin dan diduga meningkat 5-6 % per tahunnya. Maka dari itu sekarang banyak dikembangkan teknologi rekombinan untuk mendapatkan insulin.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 pathogen. Karena kedua hal tersebut diatas insulin hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relative sangat rendah dibandingkan insulin yang diperoleh dari ekstrak pancreas hewan, tidak menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya.Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutanInsulinEndogennamun ketika kelenjar pancreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh yang berupa obat buatan manusia atau dikenal juga sebagai sebutanInsulin Eksogen. Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

Produk hormon insulin manusia dapat dihasilkan dari teknik rekayasa genetika dengan teknologi Plasmid. Insulin adalah hormon yang berfungsi menurunkan kadar gula dalam darah. Hormon ini sangat diperlukan oleh penderita diabetes mellitus karena kelenjar pankreas penderita tidak mampu menghsilkan hormon tersebut. Hormon insulin berfungsi untuk mengubah glukosa dalam darah menjadi glikogen.

1.2 Rumusan Masalah1. Apa itu insulin?2. Bagaimana proses pembuatan insulin oleh bakteri?3. Apa fungsi insulin?

1.3 Tujuan1. Untuk mengetahui pengertian dari insulin2. Untuk mengetahui bagaimana proses pembuatan insulin manusia oleh bakteri3. Untuk mengetahui fungsi insulin

1.4 ManfaatAdapun manfaat dari pembuatan makalah ini adalah sebagai suatu media informasi untuk mengetahui pengertian, dan fungsi insulin, serta pembuatan insulin manusia oleh bakteri.

BAB IIPEMBAHASAN2.1Pengertian InsulinInsulin adalah suatu hormon yang diproduksi oleh sel beta pulau langerhans kelenjar pankreas. insulin menstimulasi pemasukan asam amino kedalam sel dan kemudian meningkatkan sintesa protein. Insulin meningkatkan penyimpanan lemak dan mencegah penggunaan lemak sebagai bahan energi. Insulin menstimulasi pemasukan glukosa ke dalam sel untuk digunakan sebagai sumber energi dan membantu penyimpanan glikogen di dalam sel otot dan hati. Insulin endogen adalah insulin yang dihasilkan dari pankreas, sedangkan insulin eksogen adalah insulin yang disuntikan.Insulin dibentuk dari proinsulin kemudian di stimulasi, terutama oleh peningkatan kadar glukosa darah akan terbelah untuk menghasilkan insulin dan peptide penghubung ( C-peptide) yang masuk kedalam aliran darah dalam jumlah ekuimolar. Sejumlah proinsulin juga akan masuk kedalam aliran darah. Kadar C-peptide dapat digunakan untuk memantau insulin produksi insulin endogen dan dapat digunakan untuk menyingkirkan penggunaan insulin secara faktisia sebagai penyebab hipoglikemia yang tidak dapat dijelaskan. Karena insulin dan C-peptide mempunyai jangka waktu yang berbeda, maka kadar C-peptide tidak seluruhnya mencerminkan secara akurat kadar insulin endogen. Insulin adalah suatu polipeptida yang mengandung dua rantai asam amino yang dihubungkan oleh jembatan disulfida. Insulin dibentuk di retikulum endosplasma sel. Insulin kemudian dipindahkan ke aparatus golgi dalam granula-granula berlapis membran. Granula-granula ini bergerak ke dinding sel melalui suatu proses yang melibatkan mikrotubulus dan membran granula, mengeluarkan insulin ke eksterior melalui eksositosis. Insulin kemudian melintasi lamina basalis sel serta kapiler dan endotel kapiler yang berpori mencapai aliran darah. Waktu paruh insulin dalam sirkulasi pada manusia adalah sekitar lima menit. Insulin berikatan dengan reseptor insulin lalu mengalami internalisasi.Berdasarkan lama kerjanya, insulin dibagi menjadi 4 macam, yaitu:1. Insulin kerja singkatYang termasuk disini adalah insulin regular ( Crystal Zinc Insulin / CZI ). Saat ini dikenal 2 macam insulin CZI, yaitu dalam bentuk asam dan netral. Preparat yang ada antara lain : Actrapid, Velosulin, Semilente. Insulin jenis ini diberikan 30 menit sebelum makan, mencapai puncak setelah 1-3 macam dan efeknya dapat bertahan sampai 8 jam.

2. Insulin Kerja MenengahYang dipakai saat ini adalah Netral Protamine Hegedorn ( NPH ),Monotard, Insulatard. Jenis ini awal kerjanya adalah 1.5 2.5 jam. Puncaknya tercapai dalam 4 15 jam dan efeknya dapat bertahan sampai dengan 24 jam.

3. Insulin kerja panjangMerupakan campuran dari insulin dan protamine, di absorsi dengan lambat dari tempat penyuntikan sehingga efek yang dirasakan cukup lama, yaitu sekitar 24 36 jam. Preparat: Protamine Zinc Insulin ( PZI ), Ultratard.

4. Insulin infasik ( campuran )Merupakan kombinasi insulin jenis singkat dan menengah. Preparatnya: Mixtard 30 / 40.

2.2Fungsi InsulinInsulin mempunyai beberapa pengaruh dalam jaringan tubuh. Insulin menstimulasi pemasukan asam amino kedalam sel kemudian meningkatkan sintesa protein. Insulin meningkatkan penyimpanan lemak dan mencegah penggunaan lemak sebagai bahan energi. Insulin menstimulasi pemasukan glukosa kedalam sel untuk digunakan sebagai sumber energi dan membantu penyimpana glikogen didalam sel otot dan hati. Insulin adalah hormon yang mengendalikan gula darah. Tubuh menyerap mayoritas karbohidrat sebagai glukosa ( gula darah ). Dengan meningkatnya gula darah setelah makan, pankreas melepaskan insulin yang membantu membawa gula darah ke dalam sel untuk digunakan sebagai bahan bakar dalam proses metabolism atau disimpan sebagai lemak apabila kelebihan. Orang-orang yang punya kelebihan berat badan atau mereka yang tidak berolahraga sering kali menderita resistensi insulin. Insulin menjaga keseimbangan glukosa dalam darah dan bertindak meningkatkan pengambilan oleh sel badan. Kegagalan badan untuk menghasilkan insulin, atau jumlah insulin yang tidak mencukupi akan menyebabkan glukosa tidak dapat masuk ke dalam sel untuk proses metabolisme. Sehingga glukosa dalam darah meningkat dan menyebabkan diabetes mellitus. Pada kodisi normal, pankreas mempunyai kemampuan untuk menyesuaikan jumlah insulin yang dihasilkan dengan intake karbohidrat, tetapi pada penderita diabetes mellitus fungsi pengaturan ini hilang sama sekali. Pengaturan fisiologi kadar glukosa dalam darah sebagian besar tergantung dari : ekstrasi glukosa, sintesis glikogen dan glikogenesis dari metabolisme di dalam hati. konsentrasi gula darah yang konstan perlu di pertahankan karena glukosa merupakan satu-satunya zat gizi yang dapat digunakan oleh otak, retina, dan epitel germaninativum dalam jumlah cukup yang menyuplai energi sesuai dengan yang dibutuhkannya. Oleh karena itu, perlu mempertahankan konsentrasi glukosa darah pada kadar yang seimbang. Setelah masuk ke dalam tubuh, zat gula akan diedarkan ke seluruh sel tubuh melalui aliran darah. Kelebihan zat gula karena kurangnya aktivitas akan disimpan oleh tubuh. Bagi mereka yang kurang melakukan aktivitas, kelebihan zat gula akan disimpan dalam bentuk lemak.

2.3Pembuatan Insulin Oleh BakteriSejak Banting dan Best menemukan hormon insulin pada tahun 1921, pasien diabetes mellitus yang mengalami peningkatan kadar gula darah disebabkan gangguan produksi insulin, telah diterapi dengan menggunakan insulin yang berasal dari kelenjar pankreas hewan.Meskipun insulin sapi dan babi mirip dengan insulin manusia, namun komposisinya sedikit berbeda. Akibatnya, sejumlah sistem kekebalan tubuh pasien menghasilkan antibodi terhadap insulin babi dan sapi yang berusaha menetralkan dan mengakibatkan respon inflamasi pada tempat injeksi. Selain itu efek samping dari insulin sapi dan babi ini adalah kekhawatiran adanya komplikasi jangka panjang dari injeksi zat asing yang rutin.

Faktor-faktor ini menyebabkan peneliti mempertimbangkan untuk membuat Humulin dengan memasukkan gen insulin ke dalam vektor yang cocok, yaitu sel bakteri E. coli, untuk memproduksi insulin yang secara kimia identik dan dapat secara alami diproduksi. Hal ini telah dicapai dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan.

Gambar: Struktur InsulinSecara kimia, insulin adalah protein kecil sederhana yang terdiri dari 51 asam amino, 30 di antaranya merupakan satu rantai polipeptida, dan 21 lainnya yang membentuk rantai kedua. Kedua rantai dihubungkan oleh ikatan disulfida.Kode genetik untuk insulin ditemukan dalam DNA di bagian atas lengan pendek dari kromosom kesebelas yang berisi 153 basa nitrogen (63 dalam rantai A dan 90 dalam rantai B). DNA yang membentuk kromosom, terdiri dari dua heliks terjalin yang dibentuk dari rantai nukleotida, masing-masing terdiri dari gula deoksiribosa, fosfat dan nitrogen. Ada empat basa nitrogen yang berbeda yaitu adenin, timin, sitosin dan guanin. Sintesis protein tertentu seperti insulin ditentukan oleh urutan dasar tersebut yang diulang.

Gambar: Proses ProduksiEscherrichia coli (E. coli), penghuni saluran pencernaan manusia, adalah pabrik yang digunakan dalam rekayasa genetika insulin. Ketika bakteri berreproduksi, gen insulin direplikasi bersama dengan plasmid. E. coli seketika memproduksi enzim yang dengan cepat mendegradasi protein asing seperti insulin. Hal tersebut dapat dicegah dengan cara menggunakan E. coli strain mutan yang sedikit mengandung enzim ini. Pada E. coli, B-galaktosidase adalah enzim yang mengontrol transkripsi gen. Untuk membuat bakteri memproduksi insulin, gen insulin perlu terikat pada enzim ini.Enzim restriksi secara alami diproduksi oleh bakteri. Enzim restriksi bertindak seperti pisau bedah biologi, hanya mengenali rangkaian nukleotida tertentu, misal salah satunya rangkaian kode untuk insulin. Hal tersebut memungkinkan peneliti untuk memutuskan pasangan basa nitrogen tertentu dan menghapus bagian DNA yang berisi kode genetik dari kromosom sebuah organisme sehingga dapat memproduksi insulin. Sedangkan DNA ligase adalah suatu enzim yang berfungsi sebagai perekat genetik dan pengelas ujung nukleotida.

Langkah pertama pembuatan humulin adalah mensintesis 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.Antikodon menggabungkan asam amino, metionin, kemudian ditempatkan di setiap awal rantai yang memungkinkan pemindahan protein insulin dari asam amino sel bakteri itu. Gen sintetik rantai A dan B kemudian secara terpisah dimasukkan ke dalam gen untuk enzim bakteri, B-galaktosidase, yang dibawa dalam plasmid vektor tersebut. Pada tahap ini, sangat penting untuk memastikan bahwa kodon gen sintetik kompatibel dengan B-galaktosidase. Plasmid rekombinan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam sel E. coli.

Foto mikroskop elektron plasmid bakteri E. Coli

Praktis penggunaan teknologi DNA rekombinan dalam sintesis insulin manusia membutuhkan jutaan salinan plasmid bakteri yang telah digabungkan dengan gen insulin dalam rangka untuk menghasilkan insulin. Gen insulin diekspresikan bersama dengan sel mereplikasi galaktosidase-B di dalam sel yang sedang menjalani mitosis.

Protein yang terbentuk, sebagian terdiri dari B-galaktosidase, bergabung ke salah satu rantai insulin A atau B. Rantai insulin A dan rantai B kemudian diekstraksi dari fragmen B-galaktosidase dan dimurnikan.

Kedua rantai dicampur dan dihubungkan kembali dalam reaksi yang membentuk jembatan silang disulfida, menghasilkan Humulin murni (insulin manusia sintetis).

Implikasi biologis dari rekayasa genetika Humulin rekombinan

Humulin merupakan protein hewani yang dibuat dari bakteri sedemikian rupa sehingga strukturnya benar-benar identik dengan molekul alami. Hal ini akan mengurangi kemungkinan komplikasi yang disebabkan produksi antibodi oleh tubuh manusia. Dalam studi kimia dan farmakologi, insulin rekombinan DNA manusia yang diproduksi secara komersil telah terbukti bisa dibedakan dari insulin pankreas manusia.Awalnya, kesulitan utama yang dihadapi adalah kontaminasi produk akhir oleh sel inang, sehingga meningkatkan resiko kontaminasi dalam kaldu fermentasi. Bahaya ini diatasi dengan ditemukannya proses pemurnian. Ketika dilakukan tes pada produk akhir insulin, termasuk teknik terbaikradio-immuno assay, tidak ada kotoran yang terdeteksi.Seluruh prosedur, sekarang dilakukan dengan menggunakan sel ragi sebagai media pertumbuhan, karena sel ragi dapat menghasilkan sebuah molekul insulin manusia yang hampir lengkap dengan struktur tiga dimensi yang sempurna. Ini meminimalkan kebutuhan untuk prosedur pemurnian kompleks dan mahal.

BAB IIIPENUTUP

3.1 KesimpulanInsulin mempunyai beberapa pengaruh dalam jaringan tubuh. Insulin menstimulasi pemasukan asam amino kedalam sel kemudian meningkatkan sintesa protein. Insulin meningkatkan penyimpanan lemak dan mencegah penggunaan lemak sebagai bahan energi. Insulin menstimulasi pemasukan glukosa kedalam sel untuk digunakan sebagai sumber energi dan membantu penyimpanan glikogen didalam sel otot dan hati. Insulin endogin adalah insulin yang dihasilkan oleh pankreas, sedangkan insulin eksogin adalah insulin yang disuntikkan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Ansel,Howard C. Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi Edisi keempat.2005.UIP:Jakarta2. Susan L.Elrod.,Ph.D and William D.,Ph.D Schaums Genetika Edisi IV, Erlangga:Jakarta3. Tof, Ilanit. 1994. Recombinant DNA Technology in the Synthesis of Human Insulin [disitasi 30 November 2010]. Diunduh dari:http://www.littletree.com.au/dna.htm4. Gambar diambil dari:http://www.littletree.com.au/dna.htm

12