tugas bioteknologi

Click here to load reader

Post on 28-Nov-2015

101 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

TUGAS BIOTEKNOLOGIDNA REKOMBINAN DALAM BIDANG KESEHATANPEMBUATAN INSULIN

OLEH :

NI NYOMAN ENGLANDARI MURTI1008505011NI MADE DWI DIANTHY MARYADHI1008505044ANGELIA PUTRI MOELIONO1008505046I DEWA AYU ADELIA VIVIANDARI1008505047A.A. FEBY DANUSWARI1008505054PUTU LITA ASTRIANI1008505056NI PUTU YULIA PURNAMI1008505059GUSTI AYU EKA PERTIWI1008505060PUTU IKA INDAH INDRASWARI1008505061NI MADE SENDI ROOSVALIN W.1008505063SAGUNG ARI MAHADEWI1008505094

JURUSAN FARMASIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS UDAYANA2013I. KONSEP DNA REKOMBINAN

Prinsip teknologi rekombinasi DNA yaitu menggabungkan molekul fragmen DNA atau gen dari organisme yang berbeda sehingga menghasilkan kombinasi baru yang sebenarnya tidak terdapat secara alami. DNA dari manusia, hewan, tumbuhan dan mikroorganisme dapat direkombinasi. DNA rekombinan buatan sangat berguna dalam penelitian genetika. Teknologi DNA rekombinan terus mengembangkan metode untuk isolasi dan menyatukan gen menjadi kombinasi baru. Tahap awal dari rekombinasi adalah isolasi gen target. Isolasi gen dapat dilakukan dengan 2 cara yakni pemotongan secara langsung dan isolasi mRNA untuk persiapan cDNA. Enzim endonuklease restriksi digunakan untuk memotong untai DNA. Sedangkan DNA ligase berguna untuk menggabungkan fragmen-fragmen DNA. Apabila menggunakan metode isolasi mRNA, maka harus berdasarkan prinsip reverse transcription dan memerlukan penyusunan DNA primer. Gen yang telah diperoleh kemudian disisipkan pada vector pembawa yang akan membawa gen ke dalam sel inang (host). Sel inang yang telah ditransformasi kemudian diseleksi dan digunakan ataupun dikembangkan sebagai organisme penghasil DNA rekombinan (Nelson, 2005).Comment by PutuYustiantara: untuk apa DNA primer?DNA ini merupakan unit terkecil yang membawa sifat keturunan (gen). Dalam penyisipan gen diperlukan mikroorganisme biasanya bakteri, beberapa jenis ragi, atau virus. Bakteri yang biasanya digunakan adalah Escherichia coli, yang berfungsi sebagai pembawa gen (vektor). Sifat bakteri atau ragi yang mengandung gen titipan itu dikendalikan oleh gen asing tadi. Jadi gen asing ini tetap melakukan fungsi seperti sel asalnya, walaupun berada dalam sel bakteri (Sumastri, 2005).Penelitian dalam bidang biologi molekuler dan biologi kedokteran mengalami kemajuan yang pesat dengan adanya perkembangan manipulasi gen. Manipulasi gen didefinisikan sebagai pembentukan baru materi genetik yang dapat diturunkan dengan cara menyisipkan molekul-molekul asam nukleat ke virus atau plasmid bakteri atau organism pembawa lainnya yang memungkinkan terjadi penggabungan ke dalam organisme dan mampu mengadakan penggandaan lagi. Pemanipulasian gen secara invitro dilakukan pada awal tahun 1970 dengan adanya perkembangan teknik transformasi pada bakteri Escherichia coli, pemotongan dan penggabungan molekul-molekul DNA, dan pemantauan reaksi-reaksi pemotongan dan penggabungan. Jika pragmen DNA tidak direplikasikan, cara yang paling baik adalah melekatkanyya ke replikon yang cocok. Replikon ini dissebut juga vector atau tempat pengklonan. Virus yang menyerang bakteri (bakteriofag) atau plasmid merupakan vektor yang tepat karena merupakan replikon mereka sendiri, tidak perlu pemeliharan khusus dan DNA nya dapat dipisahkan dalam bentuk utuh. Pada mulanya plasmid dan fag yang tepat sebagai vektor hanya dijumpai pada bakteri Escherichia coli (Sumastri, 2005). Kemajuan di bidangbioteknologiyang lain diantaranya adalah sintesis insulin dengan bantuan bakteri yang biasa terdapat di usus besar, namanyaEscherichia coli. Teknologi dasar proses ini disebut denganteknologi plasmid (Anonim, 2012).II. DIABETES MELITUSPenyakit diabetes mellitus (DM)-yang dikenal masyarakat sebagai penyakit gula atau kencing manis, terjadi pada seseorang yang mengalami peningkatan kadar gula (glukosa) dalam darah akibat kekurangan insulin atau reseptor insulin tidak berfungsi baik. Diabetes yang timbul akibat kekurangan insulin disebut DM tipe 1 atau Insulin Dependent Diabetes Mellitus (IDDM). Sedang diabetes karena insulin tidak berfungsi dengan baik disebut DM tipe 2 atau Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus (NIDDM). Insulin adalah hormon yang diproduksi sel beta di pankreas, sebuah kelenjar yang terletak di belakang lambung, yang berfungsi mengatur metabolisme glukosa menjadi energi serta mengubah kelebihan glukosa menjadi glikogen yang disimpan di dalam hati dan otot. Tidak keluarnya insulin dari kelenjar pankreas penderita DM tipe 1 bisa disebabkan oleh reaksi autoimun berupa serangan antibodi terhadap sel beta pankreas. Pada penderita DM tipe 2, insulin yang ada tidak bekerja dengan baik karena reseptor insulin pada sel berkurang atau berubah struktur sehingga hanya sedikit glukosa yang berhasil masuk sel. Akibatnya, sel mengalami kekurangan glukosa, di sisi lain glukosa menumpuk dalam darah. Kondisi ini dalam jangka panjang akan merusak pembuluh darah dan menimbulkan berbagai komplikasi. Bagi penderita Diabetes Melitus yang sudah bertahun-tahun minum obat modern seringkali mengalami efek yang negatif untuk organ tubuh lain (Gustia,2012).

III. INSULIN3.1 Sejarah InsulinInsulin pertama kali di ekstraksi dari jaringan pankreas anjing pada tahun 1921 oleh para ahli fisiologi asal kanada Sir Federick Glant Banting dan Charles Hebert Best serta ahli fisiologi asal Inggris John James Richard Macleod. Seorang ahli boikimia James Betram Collip kemudian memproduksi dengan tingkat kemurnian yang cukup baik untuk digunakan sebagai obat pada manusia. Pada tahun 1965 insulin manusia telah berhasil disintesis secara kimia. Insulin merupakan protein manusia pertama yang disintesis secara kimia. Secara tradisional, insulin untuk pengobatan pada manusia diisolasi dari pakreas sapi atau babi. Walaupun insulin hewan secara umum cukup memuaskan tetapi untuk penggunaan pada manusia dapat menimbulkan dua masalah. Pertama, adanya perbedaan kecil dalam asam amino penyusunnya yang dapat menimbulkan efek samping berupa alergi pada beberapa penderita. Kedua, prosedur pemurnian sulit dan cemaran berbahaya asal hewan tidak selalu dapat dihilangkan secara sempurna. 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 patogen. Karena kedua hal tersebut di atas, insulin hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah dibandingkan dengan insulin yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, tidak menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya (Gustia,2012).

Tabel 1. Perbedaan susunan asam amino pada insulin manusia, babi, dan sapi

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, B30, sehingga pemakain insulin babi kurang imunogenik dibandingkan insulin sapi. Tapi masalahnya, 1 babi yang diekstraksi insulinnya hanya cukup untuk 1 orang selam 3 hari padahal saat ini ada 60 juta orang didunia yang menderita diabetes tergantung insulin dan meningkat 5-6 % pertahunnya. Maka dari itu sekarang banyak dikembangkan teknologi recombinan untuk mendapatkan insulin. Faktor-faktor ini menyebabkan peneliti mempertimbangkan untuk membuat Humulin dengan memasukkan gen insulin ke dalam uanin 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 (Gustia,2012).Comment by PutuYustiantara: tambahkan kalimat:Perbedaan susunan asam amino pada insulin yang dihasilkan oleh manusia, babi dan sapi ditunjukkan pada tabel 1.

3.2 Struktur Insulin dan Fungsi InsulinInsulin merupakan hormon peptide yang disekresikan oleh sel dari Langerhans pancreas. Fungsi insulin adalah untuk mengatur kadar normal glukosa darah. Insulin bekerja melalui memperantarai uptake glukosa seluler, regulasi metabolism karbohidrat, lemak, dan protein, serta mendorong pemisahan dan pertumbuhan sel melalui efek motigenik pada insulin (Prabawati, 2012).Secara 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 uaninee. Kode uanine 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 guanine, timin, sitosin dan guanine. Sintesis protein tertentu seperti insulin ditentukan oleh urutan dasar tersebut yang diulang (Gustia,2012).

Gambar 2.Struktur InsulinInsulin adalah suatu hormon polipeptida yang diproduksi dalam sel-sel kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula drah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kelenjar pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulindari luar tubuh,dapat berupa obat buatan manusia yang dikenal sebagai sebutan insulin eksogen.Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes militus tergantung insulin(diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipepttida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino (Gustia,2012).Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hor