SKENARIO 4 BLOK 7

Biologi MolekulerBiologi 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 hidupTekhnik Biologi Molekuler

1)      Ekspresi kloningSalah 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 elektroforesisElektroforesis 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.