Jumat, 29 Oktober 2010

AGAMA, KONFLIK DAN MASYARAKAT

AGAMA, KONFLIK DAN MASYARAKAT
diadaptasi dari makalah Zainul Abas


A. Agama, Konflik dan Masyarakat

Secara sosiologis, Masyarakat agama adalah suatu kenyataan bahwa kita adalah berbeda-beda, beragam dan plural dalam hal beragama. Ini adalah kenyataan sosial, sesuatu yang niscaya dan tidak dapat dipungkiri lagi. Dalam kenyataan sosial, kita telah memeluk agama yang berbeda-beda. Pengakuan terhadap adanya pluralisme agama secara sosiologis ini merupakan pluralisme yang paling sederhana, karena pengakuan ini tidak berarti mengizinkan pengakuan terhadap kebenaran teologi atau bahkan etika dari agama lain.
Sebagaimana yang dikemukakan oleh M. Rasjidi bahwa agama adalah masalah yang tidak dapat ditawar-tawar, apalagi berganti. Ia mengibaratkan agama bukan sebagai (seperti) rumah atau pakaian yang kalau perlu dapat diganti. Jika seseorang memeluk keyakinan, maka keyakinan itu tidak dapat pisah darinya. Berdasarkan keyakinan inilah, menurut Rasjidi, umat beragama sulit berbicara objektif dalam soal keagamaan, karena manusia dalam keadaan involved (terlibat). Sebagai seorang muslim misalnya, ia menyadari sepenuhnya bahwa ia involved (terlibat) dengan Islam. Namun, Rasjidi mengakui bahwa dalam kenyataan sejarah masyarakat adalah multi-complex yang mengandung religious pluralism, bermacam-macam agama. Hal ini adalah realitas, karena itu mau tidak mau kita harus menyesuaikan diri, dengan mengakui adanya religious pluralism dalam masyarakat Indonesia.
Banyak konflik yang terjadi di masyarakat Indonesia disebabkan oleh pertikaian karena agama. Contohnya tekanan terhadap kaum minoritas (kelompok agama tertentu yang dianggap sesat, seperti Ahmadiyah) memicu tindakan kekerasan yang bahkan dianggap melanggar Hak Asasi Manusia. Selain itu, tindakan kekerasan juga terjadi kepada perempuan, dengan menempatkan tubuh perempuan sebagai objek yang dianggap dapat merusak moral masyarakat. Kemudian juga terjadi kasus-kasus perusakan tempat ibadah atau demonstrasi menentang didirikannya sebuah rumah ibadah di beberapa tempat di Indonesia, yang mana tempat itu lebih didominasi oleh kelompok agama tertentu sehingga kelompok agama minoritas tidak mendapatkan hak.

Permasalah konflik dan tindakan kekerasan ini kemudian mengarah kepada pertanyaan mengenai kebebasan memeluk agama serta menjalankan ibadah sesuai dengan agama dan kepercayaan tersebut. Seperti yang kita ketahui bahwa dalam UUD 1945, pasal 29 Ayat 2, sudah jelas dinyatakan bahwa setiap warga negara memiliki hak yang sama dalam memeluk agama dan akan mendapat perlindungan dari negara.

Pada awal era Reformasi, lahir kebijakan nasional yang menjamin kebebasan beragama di Indonesia. Namun secara perlahan politik hukum kebijakan keagamaan di negeri ini mulai bergeser kepada ketentuan yang secara langsung membatasi kebebasan beragama. Kondisi ini kemudian menyebabkan terulangnya kondisi yang mendorong menguatnya pemanfaatan kebijakan-kebijakan keagamaan pada masa lampau yag secara substansial bertentangan dengan pasal HAM dan konstitusi di Indonesia.

Hal ini lah yang dilihat sebagai masalah dalam makalah ini, yaitu tentang konflik antar agama yang menyebabkan tindakan kekerasan terhadap kaum minoritas dan mengenai kebebasan memeluk agama dan beribadah dalam konteks relasi sosial antar agama. Penyusun mencoba memberikan analisa untuk menjawab masalah ini dilihat dari sudut pandang kerangka analisis sosiologis: teori konflik.

B.. Konflik yang ada dalam Agama dan Masyarakat
Di beberapa wilayah, integritas masyarakat masih tertata dengan kokoh. Kerjasama dan toleransi antar agama terjalin dengan baik, didasarkan kepada rasa solidaritas, persaudaraan, kemanusiaan, kekeluargaan dan kebangsaan. Namun hal ini hanya sebagian kecil saja karena pada kenyataannya masih banyak terjadi konflik yang disebabkan berbagai faktor yang kemudian menyebabkan disintegrasi dalam masyarakat.

Banyak konflik yang terjadi di masyarakat Indonesia disebabkan oleh pertikaian karena agama. Contohnya tekanan terhadap kaum minoritas (kelompok agama tertentu yang dianggap sesat, seperti Ahmadiyah) memicu tindakan kekerasan yang bahkan dianggap melanggar Hak Asasi Manusia. Selain itu, tindakan kekerasan juga terjadi kepada perempuan, dengan menempatkan tubuh perempuan sebagai objek yang dianggap dapat merusak moral masyarakat. Kemudian juga terjadi kasus-kasus perusakan tempat ibadah atau demonstrasi menentang didirikannya sebuah rumah ibadah di beberapa tempat di Indonesia, yang mana tempat itu lebih didominasi oleh kelompok agama tertentu sehingga kelompok agama minoritas tidak mendapatkan hak.

Permasalah konflik dan tindakan kekerasan ini kemudian mengarah kepada pertanyaan mengenai kebebasan memeluk agama serta menjalankan ibadah sesuai dengan agama dan kepercayaan tersebut. Seperti yang kita ketahui bahwa dalam UUD 1945, pasal 29 Ayat 2, sudah jelas dinyatakan bahwa setiap warga negara memiliki hak yang sama dalam memeluk agama dan akan mendapat perlindungan dari negara.

Pada awal era Reformasi, lahir kebijakan nasional yang menjamin kebebasan beragama di Indonesia. Namun secara perlahan politik hukum kebijakan keagamaan di negeri ini mulai bergeser kepada ketentuan yang secara langsung membatasi kebebasan beragama. Kondisi ini kemudian menyebabkan terulangnya kondisi yang mendorong menguatnya pemanfaatan kebijakan-kebijakan keagamaan pada masa lampau yag secara substansial bertentangan dengan pasal HAM dan konstitusi di Indonesia.
Hal ini lah yang dilihat sebagai masalah dalam makalah ini, yaitu tentang konflik antar agama yang menyebabkan tindakan kekerasan terhadap kaum minoritas dan mengenai kebebasan memeluk agama dan beribadah dalam konteks relasi sosial antar agama. Penyusun mencoba memberikan analisa untuk menjawab masalah ini dilihat dari sudut pandang kerangka analisis sosiologis: teori konflik.

DAFTAR PUSTAKA

Burhanuddin Daja dan Herman Leonard Beck (red.), Ilmu Perbandingan agama di Indonesia dan Belanda, (Jakarta : INIS, 1992)
Komaruddin Hidayat dan Ahmad Gaus AF (ed.), Passing Over: Melintasi Batas Agama (Jakarta : Gramedia Pustaka Utama, 1998).
Michael H. Hart, Seratus Tokoh Yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah, terj. Mahbub Djunaedi (Jakarta : Pustaka Jaya, 1990), cet. XII.
Mukti Ali, A., “Dialog between Muslims and Christians in Indonesia and its Problems” dalam Al-Jami’ah, No. 4 Th. XI Djuli 1970.
Zainul Abas, HUBUNGAN ANTAR AGAMA DI INDONESIA : TANTANGAN DAN HARAPAN. STAIN Surakarta.

MEKANISME BUKA -TUTUP STOMATA

Faktor yang mempengaruhi membuka dan menutupnya stoma yaitu: 1) faktor internal antara lain cahaya matahari, konsentrasi CO2, dan asam absisat (ABA), serta 2) faktor internal (jam biologis). Cahaya matahari merangsang sel penjaga menyerap ion K+ dan air, sehingga stoma membuka pada pagi hari. Konsentrasi CO2 yang rendah di dalam daun juga menyebabkan stoma membuka. Stomata akan menutup apabila terjadi cekaman air. Pada saat cekaman air, zat pengatur tumbuh ABA diproduksi di dalam daun yang menyebabkan membran menjadi bocor sehingga terjadi kehilangan ion K+ dari sel penjaga dan menyebabkan sel penjaga mengkerut sehingga stomata menutup. Faktor internal yaitu jam biologis memicu serapan ion pada pagi hari sehingga stoma membuka, sedangkanpada malam hari terjadi pembebasan ion yang menyebabkan stoma menutup. Stomata pada sebagian besar tanaman umumnya membuka pada siang hari dan menutup pada malam hari.

Pada beberapa tumbuhan misalnya kelompok tumbuhan CAM stoma membuka pada malam hari sedangkan pada siang hari stoma menutup. Menutupnya stoma pada siang hari Membran plasma Pompa proton merupakan adaptasi untuk mengurangi proses penguapan tumbuhan yang hidup di daerah kering. Pada malam hari CO2 masuk ke dalam tanaman dan disimpan dalam bentuk senyawa C4. Selanjutnya senyawa C4 akan membebaskan CO2 pada siang hari sehingga dapat digunakan untuk fotosintesis.

Adaptasi lainnya yang terdapat pada tumbuhan xerofit untuk mengurangi proses transpirasi yaitu memiliki daun dengan stoma tersembunyi (masuk ke bagian dalam) yang ditutupi oleh trikoma (rambut-rambut yang merupakan penjuluran epidermis. Pada saat matahari terik, jumlah air yang hilang melalui proses transpirasi lebih tinggi daripada jumlah air yang diserap oleh akar. Untuk mengurangi laju transpirasi tersebut stoma akan menutup.

1. PENGARUH POMPA ION KALIUM

Aktivitas stomata terjadi karena hubungan air dari sel-sel penutup dan sel-sel pembantu. Bila sel-sel penutup menjadi turgid dinding sel yang tipis menggembung dan dinding sel yang tebal yang mengelilingi lobang (tidak dapat menggembung cukup besar) menjadi sangat cekung, karenanya membuka lobang. Oleh karena itu membuka dan menutupnya stomata tergantung pada perubahan-perubahan turgiditas dari sel-sel penutup, yaitu kalau sel-sel penutup turgid lobang membuka dan sel-sel mengendor pori/lobang menutup (Pandey dan Sinha, 1983).

Stomata membuka karena sel penjaga mengambil air dan menggembung dimana sel penjaga yang menggembung akan mendorong dinding bagian dalam stomata hingga merapat. Stomata bekerja dengan caranya sendiri karena sifat khusus yang terletak pada anatomi submikroskopik dinding selnya. Sel penjaga dapat bertambah panjang, terutama dinding luarnya, hingga mengembang ke arah luar. Kemudian, dinding sebelah dalam akan tertarik oleh mikrofibril tersebut yang mengakibatkan stomata membuka (Salisbury dan Ross, 1995).

Pada saat stomata membuka akan terjadi akumulasi ion kalium (K+) pada sel penjaga. Ion kalium ini berasal dari sel tetangganya. Cahaya sangat berperan merangsang masuknya ion kalium ke sel penjaga dan jika tumbuhan ditempatkan dalam gelap, maka ion kalium akan kembali keluar sel penjaga (Lakitan, 1993).

Ketika ion kalium masuk ke dalam sel penjaga, sejumlah yang sama ion hydrogen keluar, dimana ion hydrogen tersebut berasal dari asam-asam organic yang disintesis ke dalam sel penjaga sebagai suatu kemungkinan faktor penyebab terbukanya stomata. Asam organic yang disintesis umumnya adalah asam malat dimana ion-ion hydrogen terkandung didalamnya. Asam malat adalah hasil yang paling umum didapati pada keadaan normal. Karena ion hydrogen diperoleh dari asam organic, pH di sel penjaga akan turun (akan menjadi semakin asam), jika H+ tidak ditukar dengan K+ yang masuk (Salisbury dan Ross, 1995).

Suatu penelitian menunjukkan bahwa turgor sel penjaga berkaitan dengan metabolisme penyerapan ion, terutama K+. Meningkatnya konsentrasi K+ pada sel penjaga, stomata membuka lebih lebar sebaliknya ketika menutup tidak terjadi akumulasi K+.

Mekanisme membuka menutupnya stomata terutama tergantung pada akumulasi K+ pada sel stomata dan bukan semata-mata oleh adanya hidrolisa amilum menjadi gula sebagaimana dipercaya selama ini, hidrolisa amilum ini hanya faktor sekunder.

Untuk akumulasi K+ ini disediakan sebagian oleh vakuola sel lateral dan sebagian lagi oleh sel epidermis. Akumulasi K+ ini akan berbalik bila stomata menutup, yaitu K+ berakumulasi di sel epidermis. Tidak ada perbedaan electro potential yang menyolok antara setiap sel epidermis dan bagaimanapun keadaan stomata, K+ ditransport secara aktif dan ketika stomata membuka atau menutup memerlukan energi.

2. PENGARUH FOTOSINTESIS
Adanya klorofil pada sel penjaga mengakibatkan sel penjaga dapat melangsungkan proses fotosintesis yang menghasilkan glukosa dan mengurangi konsentrasi CO2. Glukosa larut dalam air sehingga air dari jaringan di sekitar sel penjaga akan masuk ke dalam sel penjaga yangmengakibatkan tekanan turgor sel penjaga naik sehingga stoma akan membuka.

Pengamatan mikroskopis terhadap permukaan daun menunjukkan bahwa cahaya mempengaruhi pembukaan stomata. Pada saat redup atau tidak ada cahaya umumnya stoma tumbuhan menutup. Ketika intensitas cahaya meningkat stoma membuka hingga mencapai nilai maksimum. Mekanisme membuka dan menutupnya stomata dikontrol oleh sel penjaga.

Dibawah iluminasi, konsentrasi solut dalam vakuola sel penjaga meningkat. Bagaimana konsentrasi solut tersebut meningkat ? Pertama, pati yang terdapat pada kloroplas sel penjaga diubah menjadi asam malat (Gambar 11). Kedua, pompa proton pada membran plasma sel penjaga diaktifkan. Pompa proton tersebut menggerakkan ion H+, beberapa diantaranya berasal dari asam malat, melintasi membran plasma. Asam malat kehilangan ion H+ membentuk ion malat. Hal ini menaikkan gradien listrik dan gradien pH lintas membran plasma. Ion K+ mengalir ke dalam sel tersebut melalui suatu saluran sebagai respon terhadap perbedaan muatan, sedangkan ion Clberasosiasi dengan ion H+ mengalir ke dalam sel tersebut melalui saluran lainnya dalam merespon perbedaan konsentrasi ion H+. Akumulasi ion malat, K+, dan Cl- menaikkan tekanan osmotik sehingga air tertarik ke dalam sel penjaga. Signal yang mengaktifkan enzim yang membentuk malat dan mengaktifkan pompa proton di dalam membran plasma mencakup cahaya merah dan cahaya biru.

Menutupnya stoma akan menurunkan jumlah CO2 yang masuk ke dalam daun sehingga akan mengurangi laju fotosintesis. Pada dasarnya proses membuka dan menutupnya stoma bertujuan untuk menjaga keseimbangan antara kehilangan air melalui transpirasi dengan pembentukan gula melalui fotosintesis.

Namun pada Tanaman CAM membuka stomatanya malam hari, pada malam hari terjadi respirasi tidak sempurna dan KH diubah menjadi asam malat, dari respirasi tersebut CO2 tidak dilepaskan, tetap diikat, pH tetap tinggi (7), pati dalam sel penjaga dihidrolisis menjadi gula, Ψs nya menurun, terjadi endoosmosis, Ψp sel penjaga naik, turgor, dinding sel penjaga tertekan ke arah luar, stomata membuka.

KONSEP IMAN DAN KUFUR MENURUT ALIRAN JABARIYAH DAN QODARIYAH

JABARIYAH (FATALISM/PREDESTINATION)

Masalah Iman dan Kufur.Iman dan kekafiran bergantung sepenuhnya kepada keyakinan di dalam hati dan orang yang telah mengenal baik dengan Alloh swt kemudian ingkar dengan lidahnya tidak akan menjadi kufur karenanya. Bahkan juga tidak menjadi kafir sungguh pun ia menyembah berhala, menjalankan ajaran Yahudi atau Nasrani kemudian mati, bagi Alloh swt orang demikian tetap merupakan seorang mukmin yang sempurna. Firman Alloh swt :Artinya : "Bukanlah kamu yang menghendaki, tetapi Allohlah yang menghendaki". (QS. Al-Ihsan : 30 (Lukman Hakim, 2010.

Menurut Harun Nasution Jabariyah adalah paham yang menyebutkan bahwa segala perbuatan manusia telah ditentukan dari semula oleh Qadha dan Qadar Allah. Maksudnya adalah bahwa setiap perbuatan yang dikerjakan manusia tidak berdasarkan kehendak manusia, tapi diciptakan oleh Tuhan dan dengan kehendak-Nya, di sini manusia tidak mempunyai kebebasan dalam berbuat, karena tidak memiliki kemampuan. Ada yang mengistilahlkan bahwa Jabariyah adalah aliran manusia menjadi wayang dan Tuhan sebagai dalangnya(Rosihan Anwar.2006).

Di antara tokoh adalah Jahm bin Shofwan dengan pendapatnya adalah bahwa manusia tidak mempu untuk berbuat apa-apa. Ia tidak mempunyai daya, tidak mempunyai kehendak sendiri, dan tidak mempunyai pilihan. Pendapat Jahm tentang keterpaksaan ini lebih dikenal dibandingkan dengan pendapatnya tentang surga dan neraka, konsep iman, kalam Tuhan, meniadakan sifat Tuhan, dan melihat Tuhan di akherat. Surga dan nerka tidak kekal, dan yang kekal hanya Allah. Sedangkan iman dalam pengertianya adalah ma'rifat atau membenarkan dengan hati, dan hal ini sama dengan konsep yang dikemukakan oleh kaum Murjiah. Kalam Tuhan adalah makhluk. Allah tidak mempunyai keserupaan dengan manusia seperti berbicara, mendengar, dan melihat, dan Tuhan juga tidak dapat dilihat dengan indera mata di akherat kelak(Harun Nasution.1986).

Ajaran Jabariyah yang moderat adalah Tuhan menciptakan perbuatan manusia, baik itu positif atau negatif, tetapi manusia mempunyai bagian di dalamnya. Tenaga yang diciptakan dalam diri manusia mempunyai efek untuk mewujudkan perbuatannya. Manusia juga tidak dipaksa, tidak seperti wayang yang dikendalikan oleh dalang dan tidak pula menjadi pencipta perbuatan, tetapi manusia memperoleh perbuatan yang diciptakan tuhan. Tokoh yang berpaham seperti ini adalah Husain bin Muhammad an-Najjar yang mengatakan bahwa Tuhan menciptakan segala perbuatan manusia, tetapi manusia mengambil bagian atau peran dalam mewujudkan perbuatan-perbuatan itu dan Tuhan tidak dapat dilihat di akherat. Sedangkan adh-Dhirar (tokoh jabariayah moderat lainnya) pendapat bahwa Tuhan dapat saja dilihat dengan indera keenam dan perbuatan dapat ditimbulkan oleh dua pihak(Abudin Nata.1996).

QODARIYAH (FREE WILL AND FREE ACT)
Harun Nasution menjelaskan pendapat Ghalian tentang ajaran Qadariyah bahwa manusia berkuasa atas perbuatan-perbutannya. Manusia sendirilah yang melakukan perbuatan baik atas kehendak dan kekuasaan sendiri dan manusia sendiri pula yang melakukan atau menjauhi perbuatan-perbutan jahat atas kemauan dan dayanya sendiri. Tokoh an-Nazzam menyatakan bahwa manusia hidup mempunyai daya, dan dengan daya itu ia dapat berkuasa atas segala perbuatannya(Harun Nasution.1986).

Sementara bagi qodariyah manusia adalah pelaku kebaikan dan juga keburukan, keimanan dan juga kekufuran, ketaatan dan juga ketidaktaatan.Dari keterangan ajaran-ajaran Jabariyah dan Qodariyah tersebut di atas yang terpenting harus kita pahami bahwa mereka (Jabariyah dan Qodariyah) mengemukakan alasan-alasan dan dalil-dalil serta pendapat yang demikian itu dengan maksud untuk menghindarkan diri dari bahaya yang akan menjerumuskan mereka ke dalam kesesatan beragama dan mencapai kemuliaan dan kesucian Alloh swt dengan sesempurna-sempurnanya. Penghindaran itu pun tidak mutlak dan tidak selama-lamanya, bahkan jika dirasanya akan berbahaya pula, mereka pun tentu akan mencari jalan dan dalil-dalil lain yang lebih tepat(Lukman Hakim. 2010).

Faham takdir yang dikembangkan oleh Qadariyah berbeda dengan konsep yang umum yang dipakai oleh bangsa Arab ketika itu, yaitu paham yang mengatakan bahwa nasib manusia telah ditentukan terlebih dahulu. Dalam perbuatannya, manusia hanya bertindak menurut nasib yang telah ditentukan sejak azali terhadap dirinya. Dengan demikian takdir adalah ketentuan Allah yang diciptakan-Nya bagi alam semesta beserta seluruh isinya, sejak azali, yaitu hokum yang dalam istilah Alquran adalah sunnatullah.

Secara alamiah sesungguhnya manusia telah memiliki takdir yang tidak dapat diubah. Manusia dalam demensi fisiknya tidak dapat bebruat lain, kecuali mengikuti hokum alam. Misalnya manusia ditakdirkan oleh Tuhan tidak mempunyai sirip seperti ikan yang mampu berenang di lautan lepas. Demikian juga manusia tidak mempunyai kekuatan seperti gajah yang mampu membawa barang seratus kilogram.

DAFTAR PUSTAKA

Abudin Nata, Ilmu Kalam, Filsafat dan Tasawuf, (Jakarta: Raja Grafindo Persada, 1998), h. 41-42; Yusran Asmuni, Dirasah Islamiyah: Pengantar Studi Sejarah Kebudayaan Islam dan Pemikiran, (Jakarta: Raja Grafindo Persada, 1996), h. 75
Harun Nasution, Teologi Islam: Aliran-aliran Sejarah Analisa Perbandingan, (Jakarta: UI-Press, 1986), cet ke-5, h. 1
Jalaludin Rahman, Konsep Perbauatan Manusia Menurut Qur'an : Suatu Kajian Tafsir Tematik, Jakarta, Bulan Bintang, Cet. I, 1992.
Rosihan Anwar, Ilmu Kalam, (Bandung: Puskata Setia, 2006), cet ke-2, h. 63

Senin, 18 Oktober 2010

ISOLASI DNA GENOM MANUSIA DARI SAMPEL DARAH (WHOLE BLOOD) MENGGUNAKAN PROTOKOL KIT PROMEGA

TULISAN MASIH PERLU REVISI dan BELUM RAMPUNG. Silahkan mengisi komentar dan saran anda di kolom Comment.

ISOLASI DNA GENOM MANUSIA DARI SAMPEL DARAH (WHOLE BLOOD) MENGGUNAKAN PROTOKOL KIT PROMEGA
Oleh :
HERI SANTOSO (08620061) Student of Biology Departement
Faculty of Science and Technology, Maulana Malik Ibrahim State Islamic University of Malang
Cp : 085731893986, email : prof_hero89@yahoo.com


BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pengenalan isolasi DNA sangatlah penting, mengingat bioteknologi pada akhir-akhir ini sangat maju. Terlebih untuk bidang biologi molekuler. DNA adalah asam nukleat yang mengandung materi genetik dan berfungsi untuk mengatur perkembangan biologis seluruh bentuk kehidupan secara seluler (Jusuf 2001).
Isolasi DNA merupakan langkah yang tepat untuk mempelajari DNA. Prinsipnya ada dua, yaitu sentrifugasi dan presipitasi. Sentrifugasi merupakan teknik untuk memisahkan campuran berdasarkan berat molekul komponennya. Molekul yang mempunyai berat molekul besar akan berada di bagian bawah tabung dan molekul ringan akan berada pada bagian atas tabung.
Teknik melakukan Isolasi DNA Sebenarnya sangat spesifik, terdapat berbagai macam metode dan protocol yang berbeda. Sampel yang digunakan juga bervariasi, sehingga diperlukan protocol yang spesifik untuk mengisolasi DNAnya.Masing masing mempunyai prosedural yang berbeda walaupun sebenarnya konsep yang dipakai adalah sama, pada praktikum kali ini dilakukan Isolasi DNA dari sampel darah Manusia (Whole Blood) dengan menggunakan protocol Kit Promega.

1.2Rumusan Masalah
Dari Latar belakang diatas dapat dikemukakan Rumusan masalah sebagai berikut:
1.Bagaimana Konsep Teknik isolasi DNA manusia melalui sampel Darah?
2.Bagaimana Reaksi dan perubahan yang terjadi pada Isolasi DNA di setiap perlakuan dalam isolasi DNA Genom Manusia melalui smapel Darah Manusia menggunakan Protokol Kit Promega?

1.3Tujuan
1.Mengetahui Konsep dasar teknik Isolasi DNA manusia melalui sampel darah.
2.Mengetahui reaksi dan perubahan yang terjadi pada Isolasi DNA di setiap perlakuan dalm Isolasi DNA Genom Manusia Manusia melalui smapel Darah Manusia menggunakan Protokol Kit Promega.

BAB II Kajian Pustaka
2.1Teknologi Isolasi DNA melalui Sampel Darah Manusia
DNA adalah molekul yang terdapat pada semua mahluk hidup. Molekul ini sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata. Tetapi DNA dapat diekstrak dari ribuan sel sehingga DNA dapat terlihat karena jumlahnya yang sangat banyak. Tahapan dalam ekstraksi DNA adalah pemecahan sel, keluarnya DNA dari nukleus dan pengendapan/presipitasi DNA.
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 (Allexperts, 2008).
2.2 Konsep Dasar Isolasi DNA
Prinsip isolasi DNA adalah melisiskan sel, memisahkan DNA dari protein, mengendapkan DNA, melarutkan kembali DNA, menghitung jumlah DNA yang diperoleh dan menilai kemurnian DNA. Selanjutnya dengan presitasi garam, DNA genom dipisahkan dari protein plasma dan inti. Akhirnya DNA genom diisolasi dengan presipitasi dengan alkohol dan pelarutan kembali endapan yang terbentuk dari larutan dapar yang mengandung suatu bahan pengawet DNA. Hasil isolasi DNA dikatakan baikapabila didapatkan DNA yang murni dan utuh.
Langkah pertama adalah lisis sel. Bahan-bahan sel yang relatif lunak dapat dengan mudah diresuspensi di dalam medium bufer nonosmotik, sedangkan bahan-bahan yang lebih kasar perlu diperlakukan dengan deterjen yang kuat seperti triton X-100 atau dengan sodium dodesil sulfat (SDS). Pada eukariot langkah ini harus disertai dengan perusakan membran nukleus. Setelah sel mengalami lisis, remukan-remukan sel harus dibuang. Biasanya pembuangan remukan sel dilakukan dengan sentrifugasi. Protein yang tersisa dipresipitasi menggunakan fenol atau pelarut organik seperti kloroform untuk kemudian disentrifugasi dan dihancurkan secara enzimatis dengan proteinase. DNA yang telah dibersihkan dari protein dan remukan sel masih tercampur dengan RNA sehingga perlu ditambahkan RNAse untuk membersihkan DNA dari RNA. Molekul DNA yang telah diisolasi tersebut kemudian dimurnikan dengan penambahan amonium asetat dan alkohol atau dengan sentrifugasi kerapatan menggunakan CsCl (Albert et al 2002).
2.3 Metode dan Protokol dalam Isolasi DNA Manusia
DNA terdapat pada seluruh jaringan dan cairan tubuh. Oleh karena itu DNA genom dapat diisolasi dari semua bahan biologis yang mengandung sel berinti, seperti darah, semen, rambut, tulang, liur dan lain-lain. Bahan yang paling sering digunakan untuk tujuan isolasi DNA adalah darah dan rambut beserta akarnya, karena kedua bahan tersebut relatif mudah diperoleh.
Jumlah DNA yang didapat dari darah umumnya dari 35 µg DNA per mL darah. Dari 150 µL sediaan, hasil DNA yang diharapkan berkisar antara 2,5 sampai 7,5 mg. DNA yang diperoleh sangat tergantung pada jumlah sel darah putih dalam sampel darah atau sumsum tulang. Jumlah sel darah putih dalam sampel bervariasi, tapi rata-rata terdapat 7 × 106/ mL darah. Setiap sel rata-rata mengandung 6 pikogram DNA. Hasil yang didapat mungkin lebih rendah, bila sampel darah dikumpulkan tanpa EDTA atau penyimpanannya tidak tepat, atau bila sampel disimpan lebih dari 5 hari sebelum digunakan dalam prosedur isolasi DNA ini.
Pada dasarnya isolasi dan ekstraksi DNA adalah serangkaian proses untuk memisahkan DNA dari komponen sel lainnya.  Proses tersebut meliputi tiga tahapan, yaitu: penghancuran sel, penghilangan protein dan RNA serta pemurnian DNA.

BAB III METODE PRAKTIKUM
3.1 Alat dan bahan
3.1.1 Alat-alat
1.Tabung sampel
2.Tabung mikrosentrifuse steril spesifikasi 1,5ml (untuk 3µl sampel darah)
3.Tabung mikrosentrifuse steril spesifikasi 15 ml (untuk 3ml sampel darah)
4.Sentrifuse
5.Water Bath, 37oC
6.Vortex
7.Rak Tabung
8.Wadah limbah cair
9.Mikropipet
10.Glove dan alat sterilisasi
3.1.2 Bahan-bahan
1.Sampel darah 3 ml
2.Isopropanol suhu ruang
3.Etanol 70% suhu ruang
4.Larutan pelisis sel (Cell Lysis Solution)
5.Larutan pelisis bahan inti (Nuclei Lysis Solution)
6.Larutan RNase (RNase Solution)
7.Larutan Pengendap Protein (Protein precipitation)
8.Larutan Penghidrasi DNA (DNA Rehydration)
3.2 Metode
1)Diambil 3 ml sampel Darah (whole blood).
2)Dimasukkan kedalam tabung sampe 15 ml dan diinvert 5-6kali secara lembut agar mix.
3)Ditambahkan 9 ml Larutan pelisis sel (Cell Lysis Solution).
4)Dihomogenkan campuran dengan diinvert 2-3 kali agar mix.
5)Diinkubasi selama 10 menit pada suhu ruang dalam incubator.
6)Disentrifuse darah yang telah lisis dengan 2.000 rpm selama 10 menit pada suhu ruang.
7)Dibuang supernatan dengan tidak mengganggu pellet putih yang terlihat.
8)Divortex tabung 10-15 detik sampai sel darah putih terendapkan.
9.Ditambahkan 3 ml Larutan pelisis bahan inti (Nuclei Lysis Solution).
10.Optional, ditambahkan Larutan 15 µl RNase.
9)Ditambahkan larutan 1 ml Larutan Pengendap Protein (Protein precipitation).
10)Divorteks Larutan selama 10-20 detik.
11)Disentrifuse 2.000 rpm selama 10 menit dengan suhu ruang.
12)Diambil supernatant dan dipindahkan kedalam tabung sentrifuse steril spesifikasi 15 ml yang berisikan 3 ml isopropanol bersuhu ruang.
13)Dibuang campuran larutan secara pelan hingga terlihat endapan DNA
14)Disentrifuse 2.000 rpm selama 1 menit pada suhu ruang.
15)Ditambahkan etanol 70% bersuhu ruang. Dan diinvert perlahan-lahan dengan memastikan endapan pellet berada di sisi tabung sentrifuse.
16)Diambil larutan diatas Pelet DNA secara perlahan-lahan dan dikeringkan menggunakan hair-dryer selama 10-15 menit.
17)Ditambahkan 250 µl Larutan Penghidrasi DNA (DNA Rehydration)
18)Diinkubasi DNA semalaman pada suhu ruang atau suhu 4oC.
19)Disimpan DNA pada suhu 2-8oC.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan

Diambil 3 ml sampel Darah (whole blood).
Darah berwarna merah membentuk system koloid

Dimasukkan kedalam tabung sampe 15 ml dan diinvert 5-6kali secara lembut agar mix.
 Darah terlihat lebih homogen dan tidak terjadi stratifikasi.

Ditambahkan 9 ml Larutan pelisis sel (Cell Lysis Solution).
 Darah masih bewarna merah dan terjadi stratifikasi kasar

Dihomogenkan campuran dengan diinvert 2-3 kali agar mix.
 Darah terlihat lebih homogen dan stratifikasi tidak jelas

Diinkubasi selama 10 menit pada suhu ruang dalam incubator.
 Darah berwarna lebih pucat dan lebih kental

Disentrifuse darah yang telah lisis dengan 2.000 rpm selama 10 menit pada suhu ruang.
 Terjadi system koloid dengan statifikasi yang angat jelas. Larutan terpisah menjadi supernatant dan pelet

Dibuang supernatan dengan tidak mengganggu pellet putih yang terlihat.
 Didapat hanya bagian pellet yang jumlahnya sedikit dan kental

Divortex tabung 10-15 detik sampai sel darah putih terendapkan.
 Sampel darah tidak berwarna merah sekali tetapi lebih terang

Ditambahkan 3 ml Larutan pelisis bahan inti (Nuclei Lysis Solution).
 Sampel lebih bening dan sedikit lebih viscous

Optional, ditambahkan Larutan 15 µl RNase.
 -
Ditambahkan larutan 1 ml Larutan Pengendap Protein (Protein precipitation).
 Sampel masih terlihat lebih bening terjadi stratifikasi kasar

Divorteks Larutan selama 10-20 detik.
 Stratifikasi semakin jelas dan bening

Disentrifuse 2.000 rpm selama 10 menit dengan suhu ruang.
Terbentuk supernatant dan pelet 

Diambil supernatan dan dipindahkan kedalam tabung sentrifuse steril spesifikasi 15 ml yang berisikan 3 ml isopropanol bersuhu ruang.
 Supernatant semakin liquid dan semakin bening

Dibuang campuran larutan secara pelan hingga terlihat endapan DNA
 Endapan yang lebih viscous dalam jumlah sedikit

Disentrifuse 2.000 rpm selama 1 menit pada suhu ruang.
 Terpisahkan sisa-sisa larutan dengan DNA

Ditambahkan etanol 70% bersuhu ruang. Dan diinvert perlahan-lahan dengan memastikan endapan pellet berada di sisi tabung sentrifuse.
  Tidak terjadi perubahan yang signifikan

Diambil larutan diatas Pelet DNA secara perlahan-lahan dan dikeringkan menggunakan hair-dryer selama 10-15 menit.
 Terpisahkan campuran dan tersisakan DNA dan bersifat kental

Ditambahkan 250 µl Larutan Penghidrasi DNA (DNA Rehydration)
 Tidak terjadi perubahan dalam hal warna. DNA terisolasi
Diinkubasi DNA semalaman pada suhu ruang atau suhu 4oC.



4.2 Pembahasan
Dari penjelasan pada Tinjauan Pustaka diatas maka, dibawah ini akan dibahas persub bagian untuk menggambarkan secara umum
4.2.1Tahap Penghancuran Sel
Pada Praktikum kali ini dilakukan isolasi DNA genom Manusia dari sampel Darah menggunakan Protokol instan berupa Kit Promega. Untuk mengisolasi DNA dari darah, sel darah merah yang tidak mengandung DNA genom harus dilisiskan dahulu agar dapat dipisahkan dari sel darah putih. Sel-sel darah putih yang sudah dipisahkan kemudian ditambahkan Larutan pelisis sel (Cell Lysis Solution). Tatapi dalam Praktikum kali ini tidak diawali dengan pemisahan sel darah merah dan darah putih. Hal ini karena Buffer sudah bekerja langsung pada kedua jenis sel tersebut.
Larutan pelisis sel (Cell Lysis Solution) sebenarnya bersifat sama sebagai bahan pengawet DNA yaitu, deterjen anionik yang dapat melarutkan komponen seluler. Bahan pengawet DNA juga dapat mengurangi aktivitas Dnase yang terdapat di dalam sel. Menurut Muladno (2002) Secara kimiawi penghancuran sel tersebut dilakukan dengan memanfaatkan senyawa kimia seperti lisozim, EDTA (etilendiamin tetraasetat), dan SDS (sodium dodesil sulfat). EDTA berfungsi sebagai perusak sel dengan cara mengikat ion magnesium yang mempertahankan integritas sel. Sedangkan SDS berfungsi untuk merusak membran sel. Sedangkan Proses selanjutnya dilakukan Sentrifugasi bertujuan untuk memisahkan kotoran yang ditimbulkan akibat pengrusakan sel, sehingga yang tertinggal hanya nukleotida (DNA dan RNA).
Hasil yang didapat dari proses ini adalah materi genetik yang tidak murni. masih bercampur dengan sisa-sisa organel sel, protein dan senyawa-senyawa metabolit lain.
4.2.2Penghilangan Protein dan RNA
Larutan RNase (RNase Solution) dan Larutan Pengendap Protein (Protein precipitation) ditambahkan dalam rangka proses Penghilangan protein dan RNA. Untuk menghilangkan protein dari larutan digunakan Larutan Pengendap Protein (Protein precipitation), yang secara kimiawi teridiri dari senyawa fenol berfungsi mengikat protein dan sebagian kecil RNA dan kloroform (membersihkan protein dan polisakarida dari larutan). Sedangkan RNA digunakan RNase. Penambahan RNase merupakan opsi. bisa dilakukan tetapi juga bias tidak perlu dilakukan. Hal ini terkait karena kadar RNA salam sel relative sesuai kebutuhan. RNA bias jadi hanya sebagian kecil dan tidak ditranskripsikan. Sehingga tidak perlu. Namun jika sampel yang digunakan adalah berasal dari sampel kelenjar maka perlu dilakukan penambahan RNase. RNase tersebut bekerja menghentikan aktivitas RNA dan menghancurkan molekulnya.
Protein juga dapat dihilangkan dengan bantuan enzim proteinase, sedangkan RNA yang tertinggal dapat dibersihkan dengan bantuan enzim RNase hingga tinggal DNA yang terdapat di dalam larutan.  Selanjutnya DNA dicampur dengan etanol dan NaCl yang berfungsi untuk memekatkan dan memisahkan DNA dari larutan dan mengendapkannya.  Endapan DNA yang tampak seperti tepung berwarna putih tersebut selanjutnya dimurnikan lagi sebelum kemudian dilarutkan dengan penambahan air atau larutan TE (Tris-EDTA). DNA yang diperoleh ini kemudian digunakan untuk berbagai analisis molekuler (Muladno, 2002).
Hasil yang didapat dari proses ini adalah materi genetik yang belum murni. masih bercampur dengan protein dan senyawa-senyawa metabolit meski dalam jumalah kecil.
4.2.3Pemurnian DNA
Pemurnian DNA merupakan metode yang harus dilakukan untuk memastikan bahwa DNA yang diisolasi tidak tercampur dengan molekul lain yang bersifat kontaminan. Pada praktikum kali ini dilakukan sentrifuse berulangserta ditambahkan larutan penghidrasi DNA
Salah satu metode yang digunakan untuk isolasi DNA adalah salting out. Salting out merupakan metode yang digunakan untuk memisahkan protein yang didasarkan pada prinsip bahwa protein kurang terlarut ketika berada pada daerah yang konsentrasi kadar garamnya tinggi. Konsentrasi garam diibutuhkan oleh protein untuk mempercepat keluarnya larutan yang berbeda dari protein satu ke protein yang lainya (Profchm, 2008).
Jumlah DNA yang didapat dari darah umumnya > dari 35 µg DNA per mL darah. Dari 150 µL sediaan, hasil DNA yang diharapkan berkisar antara 2,5 sampai 7,5 mg. DNA yang diperoleh sangat tergantung pada jumlah sel darah putih dalam sampel darah atau sumsum tulang. Jumlah sel darah putih dalam sampel bervariasi, tapi rata-rata terdapat 7 × 106/ mL darah. Setiap sel rata-rata mengandung 6 pikogram DNA. Hasil yang didapat mungkin lebih rendah, bila sampel darah dikumpulkan tanpa EDTA atau penyimpanannya tidak tepat, atau bila sampel disimpan lebih dari 5 hari sebelum digunakan dalam prosedur isolasi DNA ini.
Prinsip isolasi DNA adalah melisiskan sel, memisahkan DNA dari protein, mengendapkan DNA, melarutkan kembali DNA, menghitung jumlah DNA yang diperoleh dan menilai kemurnian DNA.
BAB V PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Pada dasarnya isolasi dan ekstraksi DNA adalah serangkaian proses untuk memisahkan DNA dari komponen sel lainnya.  Proses tersebut meliputi tiga tahapan, yaitu: penghancuran sel, penghilangan protein dan RNA serta pemurnian DNA.
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 (Allexperts, 2008).
Penggunaan Protokol Kit Promega dalam isolasi DNA Manusia terbukti lebih praktis dan menghasilkan molekul DNA dlam jumalah yang banyak.

DAFTAR PUSTAKA
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. 2002. Molecular Biology of the Cell. Edisi ke-4. Garland Science: New York. ISBN 0-8153-3218-1 (versi online di NCBI Bookshelf).
Allexperts. 2008. Biologi Molekuler.http://en.allexperts.com/q/ Molecular-Biology-1353/DNA-extraction-using-salting. htm
[Anonim]. 2010. Biologi Molekuler. [terhubung berkala]. http:// www. Wikimedia.org/file: biologi molekuler.[31 Mei 2010]
Budowle et al. J. Human Genetics 48:137-144 (1991).
Jusuf M. 2001. Genetika I Struktur dan Ekspresi Gen. Bogor : Sagung Seto.
Kasai et al. J. Forensic Science 35:1196-1200 (1990).
Morell. Science 260:1422-1423 (4 June 1993).

Rabu, 06 Oktober 2010

Sang Penemu 23 Kromosom dari Indonesia

tulisan ini dikutip dari http://sciencebiotech.net/
Siapa sangka seorang ilmuwan dari Indonesia ternyata berperan penting dalam perkembangan bioteknologi khususnya genetika. Dia bersama koleganyalah yang menemukan dan memastikan bahwa kromosom manusia berjumlah 23 pasang, padahal sebelumnya para ilmuwan meyakini bahwa jumlah kromosom manusia adalah 24. Nah lho!
Kisahnya bermula tahun 1921, ada 3 orang yang datang kepada Theophilus Painter meminta untuk dikebiri. Dua pria kulit hitam dan seorang pria kulit putih itu merelakan ‘senjata’ mereka dicopot berdasarkan kepercayaan yang mereka anut. Painter yang orang Texas ini lantas mengamati isi testis ketiga orang tadi, dia sayat tipis-tipis, lalu diproses dengan larutan kimia, dan dia amati di bawah mikroskop. Ternyata ia melihat ada serabut-serabut kusut yang merupakan kromosom tak berpasangan pada sel testis. Hitungan dia saat itu ada 24 kromosom. Dia sangat yakin, ada 24.
‘Keyakinan’ ini dikuatkan oleh ilmuwan lain yang mengamati dengan cara berbeda, mereka pun mendapat hasil yang sama, 24 kromosom. Bahkan hingga 30 tahun ‘keyakinan’ ini bertahan. Begitu yakinnya para ilmuwan akan hitungan ini sampai-sampai ada sekelompok ilmuwan meninggalkan penelitian mereka tentang sel hati manusia karena mereka tidak menemukan kromosom ‘ke-24′ dalam sel tersebut, mereka ‘hanya’ menemukan 23 saja. Ilmuwan lain berhasil memisah-misahkan kromosom manusia dan menghitungnya, jumlahnya? Tetap 24 pasang.
Barulah 34 tahun setelah ‘tragedi’ pengebirian oleh Painter, ilmuwan menemukan cara untuk memastikan bahwa jumlah kromosom manusia hanya ada 23, bukan 24. Adalah Joe-Hin Tjio yang bermitra dengan Albert Levan di Spanyol menemukan teknik yang lebih baik untuk mendapatkan jumlah 23 pasang kromosom manusia. Bahkan ketika mereka menghitung ulang gambar eksperimen terdahulu yang menyebutkan bahwa jumlahnya ada 24, mereka mendapati hanya ada 23. Benar-benar aneh, mata siapa yang bisa error begini?
Dan memang kenyataan bahwa manusia hanya memiliki 23 pasang kromosom dianggap aneh dan mengejutkan. Pasalnya, simpanse, orang utan dan gorila, yang kandungan genetiknya mirip dengan manusia memiliki 24 pasang kromosom. Jadi kromosom manusia ini lain daripada bangsa ungka (ape) yang lain. Dan usut punya usut, ternyata ada dua kromosom pada gorila yang jika digabungkan ukurannya akan mirip dengan kromosom 2 pada manusia. Sungguh ajaib memang, perbedaan yang ‘kecil’ ini ditambah sedikit keragaman antara gen-gen manusia dan gorila, membuat ‘penampakan’ keduanya jauh berbeda.
Oh ya, kembali ke sang penemu 23 pasang kromosom pada manusia, salah satunya, yaitu Joe-Hin Tjio, adalah orang Indonesia.

Sekilas Joe-Hin Tjio

Seperti ditulis dalam Encyclopædia Britannica, Tjio (diucapkan CHEE-oh) lahir di Jawa tanggal 2 November 1919. Tjio kecil bersekolah di sekolah penjajah Belanda, kemudian dia sempat mendalami fotografi mengikuti jejak ayahnya yang juga seorang fotografer profesional. Namun selanjutnya Tjio memutar stir ke bidang pertanian dengan kuliah di Sekolah Ilmu Pertanian di Bogor, waktu itu Tjio berusaha mengembangkan tanaman hibrida yang tahan terhadap penyakit. Dari sinilah pondasi ilmu genetika membawanya menjadi seorang ahli genetik terkemuka kelak.
Sempat dipenjara selama tiga tahun saat masa pendudukan Jepang, Tjio melanjutkan pendidikannya ke Belanda melalui program beasiswa. Ia melanjutkan kembali studinya mengenai cytogenetik tanaman dan serangga hingga menjadi ahli dalam bidang tersebut. Kemudian Tjio menghabiskan waktu 11 tahun di Zaragoza setelah pemerintah Spanyol mengundangnya untuk melakukan studi dalam program peningkatan mutu tanaman. Di sela-sela liburannya, Tjio pun nyambi riset di Institute of Genetics di Lund Swedia dan tertarik untuk meneliti jaringan sel mamalia. Di sinilah penemuannya yang menghebohkan itu ia lakukan. Pada tahun 1955, Tjio menggunakan suatu teknik yang baru ditemukan untuk memisahkan kromosom dari inti (nukleus) sel, ia merupakan salah satu peletak pondasi cytogenetik modern –ilmu yang mempelajari hubungan antara struktur dan aktifitas kromosom serta mekanisme hereditas– sebagai sebuah cabang utama ilmu genetika. Penelitiannya yang lain pada tahun 1959 membawa pada penemuan bahwa orang-orang yang terkena Down Syndrome memiliki tambahan kromosom dalam sel-sel mereka.
Ada cerita menarik di balik penemuan jumlah 23 pasang kromosom ini, selain memang hasil penelitiannya yang menghebohkan, Tjio pun melakukan tindakan yang cukup menggemparkan dunia riset Eropa karena ia menolak untuk mencantumkan Albert Levan (kepala Institute of Genetics tempat risetnya dilakukan) sebagai Author utama dalam jurnal yang diterbitkan dalam Scandinavian Journal Hereditas tahun 1956 itu, padahal itu sesuatu yang ‘wajib’ sesuai konvensi Eropa yang telah berlangsung lama. Tjio bahkan mengancam akan membuang pekerjaannya itu jika Tjio tidak dicantumkan sebagai Author utama. Akhirnya, mengingat ini adalah penemuan besar, Levan mengalah dan dia dicantumkan hanya sebagai co-author.
Di sisa 37 tahun terakhir karirnya, Tjio bekerja di NIH (National Institute of Health) Washington. Di sana Tjio mengkompilasi koleksi-koleksi foto-foto ilmiah yang mendokumentasikan penelitian-penelitiannya yang luar biasa. Ternyata bakat fotografi terpendamnya tersalurkan juga di NIH. Prestasi Tjio pun tak bisa dipandang remeh, bahkan sangat membanggakan, terbukti dengan anugerah Outstanding Achievement Award dari Presiden Kennedy tahun 1962.
Tjio tutup usia tanggal 27 November 2001, 25 hari setelah ultahnya yang ke 82 di Gaithersburg, Maryland, Amerika. Kita boleh berbangga sekaligus prihatin, bangga karena ilmuwan kelahiran Indonesia mampu memberi sumbangsih besar untuk ilmu pengetahuan, tapi juga prihatin karena di negeri kita ‘belum’ menjadi tempat bagi ilmuwan luar biasa. Banyak potensi besar orang-orang cerdas yang kurang diperhatikan, sehingga mereka ‘dibajak’ oleh negara-negara lain yang sudah maju dan mau menghargai kehebatan mereka, bahkan sejak mereka masih sangat muda. Tentu sayang jika orang hebat seperti Joe-Hin Tjio yang lahir di Jawa pada akhirnya dikenal sebagai ahli genetik Amerika.

TUMBUHAN PAKU

PANDUAN PRAKTIKUM PTERIDOPHYTA
MATA KULIAH BOTANY CRYPTOGAMAE
diambil dari Tulisan (ENI NURAENI, M. Pd) di http://file.upi.edu/Direktori/D%20-%20FPMIPA/JUR.%20PEND.%20BIOLOGI/197606052001122%20-%20ENI%20NURAENI/BAHAN%20AJAR/PTERIDOPHYTA.pdf


TUMBUHAN PAKU

Pteridophyta adalah tumbuhan paku yang menghasilkan spora dan umumnya mempunyai susunan daun yang membentuk bangun sayap serta pada bagian pucuk tumbuhan itu terdapat bulu-bulu. Tumbuhan paku memperlihatkan pergiliran keturunan yang sangat jelas, dimana fase gametofitnya berumur pendek dengan ukuran yang kecil dan masih berbentuk thallus yang disebut protalium. Adapun fase sporofitnya terlihat jelas dan dominan. Fase ini adalah bentuk tumbuhan yang biasa kita lihat, yaitu tumbuhan paku.
Daun tumbuhan paku ada dua macam, yaitu tropofil dan sporofil. Tropofil adalah daun yang khusus berfungsi untuk melakukan proses fotosintesis dan tidak mengandung spora, sedangkan sporofil adalah daun yang berfungsi untuk menghasilkan spora. Ada juga yang dikenal dengan troposporofil, dimana dalam satu tangkai daun, anak-anak daun ada yang menghasilkan spora dan ada yang tidak menghasilkan spora. Bentuk sporofil ini ada yang mirip dengan tropofil dan ada juga yang sangat berbeda dengan bentuk strobilus. Berdasarkan hal ini tumbuhan paku dapat dibedakan menjadi tumbuhan paku homofilum dan tumbuhan paku heterofilum.
Spora tumbuhan paku yang memiliki perbedaan baik bentuk, ukuran, maupun sifatnya, dibedakan menjadi tumbuhan paku homospora, tumbuhan paku heterospora, dan tumbuhan paku peralihan (memiliki sifat keduanya, baik tumbuhan paku homospora maupun heterospora). Pada tumbuhan paku heterospora akan dihasilkan jenis spora yang disebut makrospora dan mikrospora yang mempunyai perbedaan sifat. Pada tumbuhan paku homospora hanya dihasilkan satu jenis spora pada sporangiumnya.
Susunan atau letak sporangium pada tumbuhan paku ada beberapa macam. Ada yang tersusun dalam sorus, strobilus, dan sporokarpium. Badan-badan penghasil sporokarpium tersebut ada yang letaknya di ketiak daun atau cabang, di ujung cabang, atau di helaian daunnya. Sporangium yang berkumpul menjadi satu membentuk sorus. Sorus yang masih muda ditutupi selaput pelindung yang disebut indusium. Bentuk indusium berbeda sesuai dengan jenisnya. Sporangium berukuran sangat kecil, sejumlah sel penutupnya berdinding tebal dan membentuk cincin yang disebut anulus.
Bila sporangium kering, anulus membuka dan terlemparlah spora-spora. Spora jatuh pada tempat yang lembab dan kemudian akan tumbuh menjadi protalium. Selanjutnya protalium akan tumbuh dan berkembang kemudian menghasilkan anteridium dan arkegonium. Anteridium akan menghasilkan spermatozoid dan arkagonium akan menghasilkan ovum.
Selanjutnya perkawinan antara spermatozoid dan ovum akan menghasilkan zigot.
Zigot akan tumbuh menjadi tumbuhan paku muda. Proses pembuahan ovum oleh sel telur umumnya dibantu oleh air. Zigot yang dihasilkan berkutub satu, sehingga akarnya tidak berkembang seperti tumbuhan biji.
Karakteristik, Klasifikasi dan Peranan Tumbuhan Paku

2. 1 Karakteristik Tumbuhan Paku
A. Ciri-Ciri Umum
Tumbuhan paku termasuk tumbuhan kormus berspora, artinya dapat dibedakan antara akar, batang dan daun. Tumbuhan ini disebut Pteridophyta yang berasal dari bahasa Yunani. Pteridophyta diambil dari kata pteron yang berarti sayap, bulu dan phyta yang berarti tumbuhan. Di Indonesia tumbuhan ini lebih dikenal sebagai tumbuhan paku.
Sesuai dengan artinya pteridophyta mempunyai susunan daun yang umumnya membentuk bangun sayap (menyirip) dan pada bagian pucuk terdapat bulu-bulu. Daun mudanya membentuk gulungan atau melingkar.
Tumbuhan paku memperlihatkan pergiliran keturunan yang jelas dan menghasilkan spora seperti halnya pada filum bryophyta. Namun pada pteridophyta fase gametofitnya sangat kecil dan masih berbentuk thallus yang disebut protalium (berupa lembaran kecil) sehingga tidak terlihat jelas.
Sifat prothallium pada tumbuhan paku tergantung pada sifat sporanya. Selain itu pada tumbuhan paku, fase gametofitnya lebih singkat daripada fase sporofitnya.
Adapun fase sporofitnya terlihat jelas. Fase inilah yang sering kita lihat dan kita kenal sebagai tumbuhan paku

B. Morfologi
Tumbuhan ini disebut tumbuhan kormus karena sudah menyerupai tumbuhan tinggi. Hal ini dapat dilihat dari bentuk tumbuhan ini sendiri, yaitu :
a) Batangnya bercabang-cabang, ada yang berkayu serta mempunyai tinggi hampir 2 meter.
b) Sudah memiliki urat-urat daun, ada juga yang tidak berdaun atau daun serupa sisik.
c) Rhizoidnya sudah berkembang menjadi bentuk akar yang sebenarnya.
d) Sudah memiliki berkas pembuluh (xylem dan floem) dengan tipe radial atau konsentris.
Bentuk daun pada tumbuhan paku muda dan dewasa berbeda. Pada tumbuhan paku muda daun akan menggulung, sedangkan pada tumbuhan paku dewasa daunnya dapat dibedakan menjadi :
a) Trofofil : Daun khusus untuk fotosintesis dan tidak mengandung spora.
b) Sporofil : Daun penghasil spora.
c) Trofosporofil : Dalam satu tangkai daun, anak-anak daun ada yang menghasilkan spora dan ada yang tidak ada spora.
Pada tumbuhan paku picisan daunnya memiliki sporofil yang bentuknya lebih panjang atau bebeda dengan tropofilnya, tumbuhan paku tersebut termasuk kedalam paku heterofil. Sedangkan pada tumbuhan paku yang memiliki daun yang bentuknya sama disebut paku homofil.
Spora pada tumbuhan paku dihasilkan oleh sporangium. Sporangium pada tumbuhan paku umumnya membentuk suatu kumpulan. Berkumpulnya sporangium pada tumbuhan paku bermacam-macam, antara lain adalah sebagai berikut :
a) Sorus : Sporangia dalam kotak sporangia terbuka atau berpenutup (insidium). Letak sori pada setiap bangsa tumbuhan paku berbeda.
b) Strobilus : Sporangia membentuk suatu karangan bangun kerucut bersama sporofilnya.
c) Sporokarpium : Sporangia dibungkus oleh daun buah (karpelum).

C. Habitat
Tumbuhan paku ada yang hidup sebagai saprofit dan ada pula yang epifit. Paku menyukai tempat lembab (higrofit), daerah tumbuhnya mulai dari pantai (paku laut) sampai sekitar kawah-kawah (paku kawah).

D. Reproduksi
Tumbuhan paku pada umumnya mempunyai daur hidup dengan perselangan dua generasi : Generasi Aseksual
Tumbuhan paku jenis ini dikenal sebagai sporofit yang berupa tumbuhan paku dan dapat dibedakan antara daun, akar, dan batang. Generasi aseksual ini disebut generasi diploid. Generasi Seksual
Tumbuhan paku ini tergolong gametofit yang berasal dari sporofit, sehingga gametofit ini bersifat haploid. Gametofit ini akan membentuk gamet jantan (anterozoid) dan gamet betina (sel telur). Generasi seksual ini disebut generasi haploid.

2. 2 Klasifikasi Tumbuhan Paku
Kedudukan tumbuhan paku adalah pada tingkat takso Divisi Pteridophyta, dengan pembagian kelas sebagai berikut :
A. Kelas Psilotiinae
Kelas psilotiinae sering disebut sebagai paku telanjang, psilos yang berarti telanjang. Hal ini disebabkan karena tumbuhan paku ini masih tergolong tumbuhan primitif dan tidak memiliki daun. Sebaian anggota dari tumbuhan paku ini sudah punah. Kelas ini mempunyai sporangium yang dibentuk diketiak buku. Contohnya adalah Psilotum.

B. Kelas Lycopodiinae
Kelas Lycopodiinae mempunyai daun yang serupa rambut atau sisik dan duduk daunnya tersebar. Paku ini juga memiliki batang yang seperti kawat. Karena itulah paku ini sering disebut sebagai paku kawat. Sporangium pada Lycopodiinae tersusun dalam strobilus dan sibentuk diujung cabang. Contohnya Lycopodium dan Selaginella.

C. Kelas Equisetiinae
Equisetiinae berasal dari kata equus yang berarti kuda dan seta yang berarti tangkai. Anggota paku Equisetiinae memiliki dau yang serupa sisik dan transparan yang susunannya berkarang (dalam satu lingkaran). Batangnya berongga dan berbuku-buku atau beruas.
Kelas Eqisetiinae memiliki sporangium yang tersusun dalam stobilus dan mempunyai bentuk seperti ekor kuda. Sporanya memiliki elater sebanyak 4 buah. Contohnya adalah Equisetum.

D. Kelas Filiciinae
Filiciinae berasal dari kata filix yang berarti tumbuhan paku sejati. Tumbuhan paku ini mempunyai daun yang berukuran besar dan duduk daunnya menyirip. Tumbuhan paku pada kelas ini ada yang hidup di air dan ada yang hidup di darat. Tumbuhan paku yang hidup di darat sporangiumnya terbentuk dalam sorus, sedangkan yang hidup di air sporangiumnya terbentuk dalam sporokarpium. Tumbuhan paku pada kelas ini juga mempunyai daun muda yang menggulung dan sorus dibentuk dibawah permukaan daun. Contohnya adalah Nephrolepis, Dryopteris.

2. 3 Peranan Tumbuhan Paku
Banyak tumbuhan paku memiliki manfaat dan peranan penting dalam kehidupan manusia, antara lain :
1. Tanaman hias : Adiantum (suplir), Platycerium (paku tanduk rusa), Asplenium (paku sarang burung), Nephrolepis, Alsophoila (paku tiang) dan lainnya.
2. Bahan obat : Equisetum (paku ekor kuda) untuk antidiuretik (lancar seni), Cyclophorus , untuk obat pusing dan obat luar, Dryopteris untuk obat cacing pita,
Platycerium bifurcata untuk obat tetes telinga luar, dan Lycopodium untuk antidiuretik dan pencahar lemah dari sporanya.
3. Bahan sayuran : Marsilea (semanggi), Pteridium aquilinum (paku garuda), dan lain-lain.
4. Kesuburan tanah : Azolla pinnata, karena mampu bersimbiosis dengan Anabaena (alga biru) sehingga dapat mengikat unsur nitrogen dari udara.
5. Gulma pertanian : Salvinia natans (kayambang), pengganggu tanaman padi.

Jumat, 01 Oktober 2010

BIOLOGI MOLEKULER

Biologi molekular atau biologi molekul merupakan salah satu cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian mengenai kehidupan pada skala molekul. Ini termasuk penyelidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup dan kesannya, terutama tentang interaksi berbagai sistem dalam sel, termasuk interaksi DNA, RNA, dan sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur. Bidang ini bertumpang tindih dengan bidang biologi (dan kimia) lainnya, terutama genetika dan biokimia.

Keterkaitan dengan ilmu hayati "skala-molekul" lainnya

Para peneliti biologi molekular menggunakan teknik-teknik khusus yang khas biologi molekular (lihat subbab Teknik di bagian lain artikel), namun kini semakin memadukan teknik-teknik tersebut dengan teknik dan gagasan-gagasan dari genetika dan biokimia. Tidak terdapat lagi garis tegas yang memisahkan disiplin-disiplin ilmu ini seperti sebelumnya. Secara umum keterkaitan bidang-bidang tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:
Semakin banyak bidang biologi lainnya yang memfokuskan diri pada molekul, baik secara langsung mempelajari interaksi molekular dalam bidang mereka sendiri seperti pada biologi sel dan biologi perkembangan, maupun secara tidak langsung (misalnya dengan menggunakan teknik biologi molekular untuk menyimpulkan ciri-ciri historis populasi atau spesies) seperti pada genetika populasi dan filogenetika.

Teknik biologi molekular

Kloning ekspresi

Salah satu teknik dasar biologi molekular adalah kloning ekspresi, yang digunakan misalnya untuk mempelajari fungsi protein. Pada teknik ini, potongan DNA penyandi protein yang diinginkan ditransplantasikan ke suatu plasmid (DNA sirkular yang biasanya ditemukan pada bakteri; dalam teknik ini, plasmid disebut sebagai vektor ekspresi).
Plasmid yang telah mengandung potongan DNA yang diinginkan tersebut kemudian dapat disisipkan ke dalam sel bakteri atau sel hewan. Penyisipan DNA ke dalam sel bakteri disebut transformasi, dan dapat dilakukan dengan berbagai metode, termasuk elektroporasi, mikroinjeksi dan secara kimia. Penyisipan DNA ke dalam sel eukaryota, misalnya sel hewan, disebut sebagai transfeksi, dan teknik transfeksi yang dapat dilakukan termasuk transfeksi kalsium fosfat, transfeksi liposom, dan dengan reagen komersial. DNA dapat pula dimasukkan ke dalam sel dengan menggunakan virus (disebut transduksi viral).
Setelah penyisipan ke dalam sel, protein yang disandi oleh potongan DNA tadi dapat diekspresikan oleh sel bersangkutan. Berbagai jenis cara dapat digunakan untuk membantu ekspresi tersebut agar protein bersangkutan didapatkan dalam jumlah besar, misalnya inducible promoter dan specific cell-signaling factor. Protein dalam jumlah besar tersebut kemudian dapat diekstrak dari sel bakteri atau eukaryota tadi.

Polymerase chain reaction (PCR)

 

Polymerase chain reaction ("reaksi [be]rantai polimerase", PCR) merupakan teknik yang sangat berguna dalam membuat salinan DNA. PCR memungkinkan sejumlah kecil sekuens DNA tertentu disalin (jutaan kali) untuk diperbanyak (sehingga dapat dianalisis), atau dimodifikasi secara tertentu. Sebagai contoh, PCR dapat digunakan untuk menambahkan situs enzim restriksi, atau untuk memutasikan (mengubah) basa tertentu pada DNA. PCR juga dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan sekuens DNA tertentu dalam sampel.
PCR memanfaatkan enzim DNA polimerase yang secara alami memang berperan dalam perbanyakan DNA pada proses replikasi. Namun demikian, tidak seperti pada organisme hidup, proses PCR hanya dapat menyalin fragmen pendek DNA, biasanya sampai dengan 10 kb (kb=kilo base pairs=1.000 pasang basa). Fragmen tersebut dapat berupa suatu gen tunggal, atau hanya bagian dari suatu gen.
Proses PCR untuk memperbanyak DNA melibatkan serangkaian siklus temperatur yang berulang dan masing-masing siklus terdiri atas tiga tahapan. Tahapan yang pertama adalah denaturasi cetakan DNA (DNA template) pada temperatur 94-96 °C, yaitu pemisahan utas ganda DNA menjadi dua utas tunggal. Sesudah itu, dilakukan penurunan temperatur pada tahap kedua sampai 45-60 °C yang memungkinkan terjadinya penempelan (annealing) atau hibridisasi antara oligonukleotida primer dengan utas tunggal cetakan DNA. Primer merupakan oligonukelotida utas tunggal yang sekuens-nya dirancang komplementer dengan ujung fragmen DNA yang ingin disalin; primer menentukan awal dan akhir daerah yang hendak disalin. Tahap yang terakhir adalah tahap ekstensi atau elongasi (elongation), yaitu pemanjangan primer menjadi suatu utas DNA baru oleh enzim DNA polimerase. Temperatur pada tahap ini bergantung pada jenis DNA polimerase yang digunakan. Pada akhirnya, satu siklus PCR akan menggandakan jumlah molekul cetakan DNA atau DNA target, sebab setiap utas baru yang disintesis akan berperan sebagai cetakan pada siklus selanjutnya.

Elektroforesis gel

Elektroforesis gel merupakan salah satu teknik utama dalam biologi molekular. Prinsip dasar teknik ini adalah bahwa DNA, RNA, atau protein dapat dipisahkan oleh medan listrik. Dalam hal ini, molekul-molekul tersebut dipisahkan berdasarkan laju perpindahannya oleh gaya gerak listrik di dalam matriks gel. Laju perpindahan tersebut bergantung pada ukuran molekul bersangkutan. Elektroforesis gel biasanya dilakukan untuk tujuan analisis, namun dapat pula digunakan sebagai teknik preparatif untuk memurnikan molekul sebelum digunakan dalam metode-metode lain seperti spektrometri massa, PCR, kloning, sekuensing DNA, atau immuno-blotting yang merupakan metode-metode karakterisasi lebih lanjut.
Gel yang digunakan biasanya merupakan polimer bertautan silang (crosslinked) yang porositasnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Untuk memisahkan protein atau asam nukleat berukuran kecil (DNA, RNA, atau oligonukleotida), gel yang digunakan biasanya merupakan gel poliakrilamida, dibuat dengan konsentrasi berbeda-beda antara akrilamida dan zat yang memungkinkan pertautan silang (cross-linker), menghasilkan jaringan poliakrilamida dengan ukuran rongga berbeda-beda. Untuk memisahkan asam nukleat yang lebih besar (lebih besar dari beberapa ratus basa), gel yang digunakan adalah agarosa (dari ekstrak rumput laut) yang sudah dimurnikan.
Dalam proses elektroforesis, sampel molekul ditempatkan ke dalam sumur (well) pada gel yang ditempatkan di dalam larutan penyangga, dan listrik dialirkan kepadanya. Molekul-molekul sampel tersebut akan bergerak di dalam matriks gel ke arah salah satu kutub listrik sesuai dengan muatannya. Dalam hal asam nukleat, arah pergerakan adalah menuju elektroda positif, disebabkan oleh muatan negatif alami pada rangka gula-fosfat yang dimilikinya. Untuk menjaga agar laju perpindahan asam nukleat benar-benar hanya berdasarkan ukuran (yaitu panjangnya), zat seperti natrium hidroksida atau formamida digunakan untuk menjaga agar asam nukleat berbentuk lurus. Sementara itu, protein didenaturasi dengan deterjen (misalnya natrium dodesil sulfat, SDS) untuk membuat protein tersebut berbentuk lurus dan bermuatan negatif.
Setelah proses elektroforesis selesai, dilakukan proses pewarnaan (staining) agar molekul sampel yang telah terpisah dapat dilihat. Etidium bromida, perak, atau pewarna "biru Coomassie" (Coomassie blue) dapat digunakan untuk keperluan ini. Jika molekul sampel berpendar dalam sinar ultraviolet (misalnya setelah "diwarnai" dengan etidium bromida), gel difoto di bawah sinar ultraviolet. Jika molekul sampel mengandung atom radioaktif, autoradiogram gel tersebut dibuat.
Pita-pita (band) pada lajur-lajur (lane) yang berbeda pada gel akan tampak setelah proses pewarnaan; satu lajur merupakan arah pergerakan sampel dari "sumur" gel. Pita-pita yang berjarak sama dari sumur gel pada akhir elektroforesis mengandung molekul-molekul yang bergerak di dalam gel selama elektroforesis dengan kecepatan yang sama, yang biasanya berarti bahwa molekul-molekul tersebut berukuran sama. "Marka" atau penanda (marker) yang merupakan campuran molekul dengan ukuran berbeda-beda dapat digunakan untuk menentukan ukuran molekul dalam pita sampel dengan meng-elektroforesis marka tersebut pada lajur di gel yang paralel dengan sampel. Pita-pita pada lajur marka tersebut dapat dibandingkan dengan pita sampel untuk menentukan ukurannya. Jarak pita dari sumur gel berbanding terbalik terhadap logaritma ukuran molekul.

Bacaan lanjutan

  • (en) Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. 2002. Molecular Biology of the Cell. Edisi ke-4. Garland Science: New York. ISBN 0-8153-3218-1 (versi online di NCBI Bookshelf)
  • (en) Sambrook J., Russel D.W. 2001. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Edisi ke-3. Cold Spring Harbor Laboratory Press: Cold Spring Harbor, NY. ISBN 0-87969-577-3

BIOINFORMATIKA

Disalin dari http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika

Bioinformatika (bahasa Inggris: bioinformatics) adalah (ilmu yang mempelajari) penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.

Sejarah

Istilah bioinformatics mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an.
Kemajuan teknik biologi molekular dalam mengungkap sekuens biologis dari protein (sejak awal 1950-an) dan asam nukleat (sejak 1960-an) mengawali perkembangan basis data dan teknik analisis sekuens biologis. Basis data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun 1960-an di Amerika Serikat, sementara basis data sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970-an di Amerika Serikat dan Jerman (pada European Molecular Biology Laboratory, Laboratorium Biologi Molekular Eropa). Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang berhasil diungkapkan pada 1980-an dan 1990-an, menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.
Perkembangan Internet juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Basis data bioinformatika yang terhubung melalui Internet memudahkan ilmuwan mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam basis data tersebut maupun memperoleh sekuens biologis sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi bioinformatika melalui Internet memudahkan ilmuwan mengakses program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.

Penerapan utama bioinformatika

 

Basis data sekuens biologis

Sesuai dengan jenis informasi biologis yang disimpannya, basis data sekuens biologis dapat berupa basis data primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat maupun protein, basis data sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan basis data struktur untuk menyimpan data struktur protein maupun asam nukleat.
Basis data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank (Amerika Serikat), EMBL (Eropa), dan DDBJ(en) (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga basis data tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan cakupan masing-masing basis data. Sumber utama data sekuens asam nukleat adalah submisi langsung dari periset individual, proyek sekuensing genom, dan pendaftaran paten. Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam basis data sekuens asam nukleat umumnya mengandung informasi tentang jenis asam nukleat (DNA atau RNA), nama organisme sumber asam nukleat tersebut, dan pustaka yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.
Sementara itu, contoh beberapa basis data penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR (Protein Information Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), dan TrEMBL (Eropa). Ketiga basis data tersebut telah digabungkan dalam UniProt (yang didanai terutama oleh Amerika Serikat). Entri dalam UniProt mengandung informasi tentang sekuens protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan, dan komentar yang umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein tersebut.
BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) merupakan perkakas bioinformatika yang berkaitan erat dengan penggunaan basis data sekuens biologis. Penelusuran BLAST (BLAST search) pada basis data sekuens memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens asam nukleat maupun protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal ini berguna misalnya untuk menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau untuk memeriksa keabsahan hasil sekuensing maupun untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritma yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.
PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) adalah basis data tunggal yang menyimpan model struktural tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan eksperimental (dengan kristalografi sinar-X, spektroskopi NMR dan mikroskopi elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga dimensi yang menggambarkan posisi atom-atom dalam protein ataupun asam nukleat.

Penyejajaran sekuens

Penyejajaran sekuens (sequence alignment) adalah proses penyusunan/pengaturan dua atau lebih sekuens sehingga persamaan sekuens-sekuens tersebut tampak nyata. Hasil dari proses tersebut juga disebut sebagai sequence alignment atau alignment saja. Baris sekuens dalam suatu alignment diberi sisipan (umumnya dengan tanda "–") sedemikian rupa sehingga kolom-kolomnya memuat karakter yang identik atau sama di antara sekuens-sekuens tersebut. Berikut adalah contoh alignment DNA dari dua sekuens pendek DNA yang berbeda, "ccatcaac" dan "caatgggcaac" (tanda "|" menunjukkan kecocokan atau match di antara kedua sekuens).
Sequence alignment merupakan metode dasar dalam analisis sekuens. Metode ini digunakan untuk mempelajari evolusi sekuens-sekuens dari leluhur yang sama (common ancestor). Ketidakcocokan (mismatch) dalam alignment diasosiasikan dengan proses mutasi, sedangkan kesenjangan (gap, tanda "–") diasosiasikan dengan proses insersi atau delesi. Sequence alignment memberikan hipotesis atas proses evolusi yang terjadi dalam sekuens-sekuens tersebut. Misalnya, kedua sekuens dalam contoh alignment di atas bisa jadi berevolusi dari sekuens yang sama "ccatgggcaac". Dalam kaitannya dengan hal ini, alignment juga dapat menunjukkan posisi-posisi yang dipertahankan (conserved) selama evolusi dalam sekuens-sekuens protein, yang menunjukkan bahwa posisi-posisi tersebut bisa jadi penting bagi struktur atau fungsi protein tersebut.
Selain itu, sequence alignment juga digunakan untuk mencari sekuens yang mirip atau sama dalam basis data sekuens. BLAST adalah salah satu metode alignment yang sering digunakan dalam penelusuran basis data sekuens. BLAST menggunakan algoritma heuristik dalam penyusunan alignment.
Beberapa metode alignment lain yang merupakan pendahulu BLAST adalah metode "Needleman-Wunsch" dan "Smith-Waterman". Metode Needleman-Wunsch digunakan untuk menyusun alignment global di antara dua atau lebih sekuens, yaitu alignment atas keseluruhan panjang sekuens tersebut. Metode Smith-Waterman menghasilkan alignment lokal, yaitu alignment atas bagian-bagian dalam sekuens. Kedua metode tersebut menerapkan pemrograman dinamik (dynamic programming) dan hanya efektif untuk alignment dua sekuens (pairwise alignment)
Clustal adalah program bioinformatika untuk alignment multipel (multiple alignment), yaitu alignment beberapa sekuens sekaligus. Dua varian utama Clustal adalah ClustalW dan ClustalX.
Metode lain yang dapat diterapkan untuk alignment sekuens adalah metode yang berhubungan dengan Hidden Markov Model ("Model Markov Tersembunyi", HMM). HMM merupakan model statistika yang mulanya digunakan dalam ilmu komputer untuk mengenali pembicaraan manusia (speech recognition). Selain digunakan untuk alignment, HMM juga digunakan dalam metode-metode analisis sekuens lainnya, seperti prediksi daerah pengkode protein dalam genom dan prediksi struktur sekunder protein.

Prediksi struktur protein

Secara kimia/fisika, bentuk struktur protein diungkap dengan kristalografi sinar-X ataupun spektroskopi NMR, namun kedua metode tersebut sangat memakan waktu dan relatif mahal. Sementara itu, metode sekuensing protein relatif lebih mudah mengungkapkan sekuens asam amino protein. Prediksi struktur protein berusaha meramalkan struktur tiga dimensi protein berdasarkan sekuens asam aminonya (dengan kata lain, meramalkan struktur tersier dan struktur sekunder berdasarkan struktur primer protein). Secara umum, metode prediksi struktur protein yang ada saat ini dapat dikategorikan ke dalam dua kelompok, yaitu metode pemodelan protein komparatif dan metode pemodelan de novo.

Analisis ekspresi gen

Ekspresi gen dapat ditentukan dengan mengukur kadar mRNA dengan berbagai macam teknik (misalnya dengan microarray ataupun Serial Analysis of Gene Expression ["Analisis Serial Ekspresi Gen", SAGE]). Teknik-teknik tersebut umumnya diterapkan pada analisis ekspresi gen skala besar yang mengukur ekspresi banyak gen (bahkan genom) dan menghasilkan data skala besar. Metode-metode penggalian data (data mining) diterapkan pada data tersebut untuk memperoleh pola-pola informatif. Sebagai contoh, metode-metode komparasi digunakan untuk membandingkan ekspresi di antara gen-gen, sementara metode-metode klastering (clustering) digunakan untuk mempartisi data tersebut berdasarkan kesamaan ekspresi gen.

Bioinformatika di Indonesia

Saat ini mata ajaran bioinformatika maupun mata ajaran dengan muatan bioinformatika sudah diajarkan di beberapa perguruan tinggi di Indonesia. Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati ITB menawarkan mata kuliah "Pengantar Bioinformatika" untuk program Sarjana dan mata kuliah "Bioinformatika" untuk program Pascasarjana. Fakultas Teknobiologi Universitas Atma Jaya, Jakarta menawarkan mata kuliah "Pengantar Bioinformatika". Mata kuliah "Bioinformatika" diajarkan pada Program Pascasarjana Kimia Fakultas MIPA Universitas Indonesia (UI), Jakarta. Mata kuliah "Proteomik dan Bioinformatika" termasuk dalam kurikulum program S3 bioteknologi Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta. Materi bioinformatika termasuk di dalam silabus beberapa mata kuliah untuk program sarjana maupun pascasarjana biokimia,biologi, dan bioteknologi pada Institut Pertanian Bogor (IPB). Selain itu, riset-riset yang mengarah pada bioinformatika juga telah dilaksanakan oleh mahasiswa program S1 Ilmu Komputer maupun program pascasarjana biologi serta bioteknologi IPB.
Riset bioinformatika protein dilaksanakan sebagai bagian dari aktivitas riset rekayasa protein pada Laboratorium Rekayasa Protein, Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Cibinong, Bogor. Lembaga Biologi Molekul Eijkman, Jakarta, secara khusus memiliki laboratorium bioinformatika sebagai fasilitas penunjang kegiatan risetnya. Selain itu, basis data sekuens DNA mikroorganisme asli Indonesia sedang dikembangkan di UI.

Referensi dan bacaan lanjutan

  • (en) Attwood, T.K., dan D.J. Parry-Smith. 1999. Introduction to Bioinformatics. Harlow: Pearson Education. ISBN 0-582-32788-1
  • (en) Krane, D.E., dan M.L. Raymer. 2003. Fundamental Concepts of Bioinformatics. San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-4633-3
  • (en) Mount, D.W. 2001. Bioinformatics: Sequence and Genome Analysis. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 0-87969-608-7