MAKALAH BIOTEKNOLOGI INSULIN

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Dalam kehidupan kita sehari-hari, secara langsung maupun tidak langsung, sebagian dari kita pernah berhubungan dengan hasil penerapan Bioteknologi bidang Kesehatan. Salah satu contohnya adalah insulin yang telah digunakan untuk mengobati penyakit diabetes. Penyakit diabetes pada manusia diobati dengan insulin manusia.

Kemajuan dunia kedokteran saat ini tidak terlepas dari peran Bioteknologi. Sebagai bukti dengan ditemukannya vaksin, antibiotik, interferon, antibodimonoklonal, dan pengobatan melalui terapi gen dan lain sebagainya. Berikur merupakan beberapa temuan- temuan bioteknologi di bidang kedokteran.

Biotekhnologi adalah terapan biologi yang melibatkan disiplin ilmu mikrobilogi, biokimia, genetika, dan biologi monokuler. Definisi bioteknologi secara klasik atau konvensional adalah teknologi yang memanfaatkan agen hayati atau bagian-bagiannya untuk menghasilkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sedangkan jika ditinjau secara modern, bioteknolofi adalah pemanfaatan agen hayati atau bagian-bagian yang sudah direkayasa secara in vitro untuk mrenghasilkan barang dan jasa pada skala industri.

Bioteknologi dikembangkan untuk meningkatkan nilai bahan mentah dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme atau bagian-bagiannya misalnya bakteri dan kapang. Selain itu bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dibiakkan sebagai bahan dasar sebagai proses industri.

B.  Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari pembuatan makalah ini adalah:

a.       Bagaimana sejarah bioteknologi kedokteran ?

b.      Bagaimana pembuatan hormon insulin sintetik ?

C.  Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan dari pembuatan makalah ini adalah:

a.       Untuk mengetahui sejarah bioteknologi kedokteran ?

b.      Untuk mengetahui mekanisme pembuatan hormon insulin

BAB II

PEMBAHASAN

A.   Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi berasal dari dua kata, yaitu 'bio' yang berarti makhuk hidup dan 'teknologi' yang berarti cara untuk memproduksi barang atau jasa. Dari paduan dua kata tersebut European Federation of Biotechnology (1989) mendefinisikan bioteknologi sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan meningkatkan aplikasi organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan atau analog molekuler untuk menghasilkan produk dan jasa.

Dalam pengertian popular, bioteknologi dapat diartikan sebagai penerapan teknik-teknik yang sesuai  untuk mendayagunakan organisme (sel, jaringan makhluk hidup) dalam rangka memperoleh hasil yang diinginkan. Bioteknologi dapat dikatakan juga sebagai penggunaan atau pengubahan sel-sel atau senyawa/molekul biologi untuk aplikasi khusus. Aspek dari bioteknologi yang menangani proses-proses yang melibatkan mikroorganisme disebut bioteknologi mikroba. Secara umum Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

B.  Jenis - Jenis Bioteknologi 

Bioteknologi dibagi menjadi dua, yaitu :

1.       Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional adalah paraktik bioteknologi yang dilakukan dengan cara dan peralatan yang sederhana, tanpa adanya rekayasa genetika. Contoh produknya bir, wine, tuak, sake, yoghurt, roti, keju, tempe dll 

2.       Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar Mikrobiologi dan Biokimia. Penerapan bioteknologi modern juga mencangkup berbagai aspek kehidupan, misalnya ternak unggul hasil manipulasi genetik (peternakan), buah tomat hasil manipulasi genetik  yang tahan lama (pangan), tanaman jagung dan kapas yang resisten terhadap serangan penyakit tertentu (pertanian), hormone insulin yang dihasilkan oleh E. coli (kedokteran dan farmasi).                 

Bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir, yaitu :

1.      Kultur Jaringan Tumbuhan

Kultur jaringan tumbuhan merupakan teknik menumbuh kembangkan bagian tanaman, baik berupa sel, jaringan, atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro. Kultur jaringan dapat dilakukan karena adanya sifat totipotensi, yaitu kemampuan setiap sel tanaman untuk tumbuh menjadi individu baru bila berada dalam lingkungan yang sesuai. Dalam kultur jaringan, tanaman yang akan dikulturkan sebaiknya berupa jaringan muda yang sedang tumbuh, misalnya akar, daun muda, dan tunas. Bagian tumbuhan yang akan dikultur disebut sebagai eksplan.

2.      Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah suatu proses perubahan gen-gen dalam tubuh makhluk hidup. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara mengisolasi dan mengidentifikasi serta memperbanyak gen yang dikehendaki.

Berbagai teknik rekayasa genetika berkembang dimungkinkan karena ditemukannya :

a.       Enzim restriksi endonuklease yang dapat memotong benang DNA.

b.      Enzim ligase yang dapat menyambung kembali benang DNA.

c.       Plasmid yang dapat digunakan sbagai wahana memindahkan potongan benang DNA tertentu ke dalam sel mikroorganisme.

3.      Kloning

Kloning berasal dari bahasa inggris clonning yang berarti suatu usaha untuk menciptakan duplikat suatu organisme melalui proses aseksual. Tujuan utama kloning adalah untuk mengisolasi gen yang diinginkan dari seluruh gen yang ada (kromoson) pada organisme donor. Untuk mencapai tujuan tersebut, kloning dapat dilakukan dengan kloning embrio dan transfer inti. Kloning embrio dilakukan dengan fertilisasi in vitro, misalnya kloning pada sapi yang secara genetik identik untuk memproduksi hewan ternak. Sedangkan kloning dengan transfer inti yaitu pemindahan inti sel yang satu ke sel lain sehingga diperoleh individu baru yang memiliki sifat baru sesuai inti yang diterimanya.

C.  Insulin

Insulin menyebabkan sel (biologi) pada otot dan adiposit menyerap glukosa dari sirkulasi darah melalui transporter glukosa GLUT1 dan GLUT4 dan menyimpannya sebagai glikogen di dalam hati dan otot sebagai sumber energi. Kadar insulin yang rendah akan mengurangi penyerapan glukosa dan tubuh akan mulai menggunakan lemak sebagai sumber energi. Insulin digunakan dalam pengobatan beberapa jenis diabetes mellitus.

Saat ini banyak sekali orang yang menderita penyakit kencing manis (diabetes mellitus). Penderita diabetes akan mengalami kekurangan hormon insulin. Para ilmuwan telah berhasil mengatasi penyakit ini dengan cara gen penghasil insulin manusia diambil dari DNA sel manusia, yaitu dengan memotong DNA sel manusia dengan menggunakan enzim pemotong (enzim retriksi). Gen yang menghasilkan insulin ini akan disambungkan pada plasmid bakteri Escherichia coli dengan menggunakan enzim ligase. Hasil sambungan ini kemudian dimasukkan ke dalam sel bakteri Escherichia coli, sehingga bakteri tersebut sudah mengandung gen insulin manusia.

Spesies ini dipelihara dalam tempat yang khusus untuk dikembangbiakkan dengan tujuan agar dapat memproduksi insulin manusia. Rekombinasi gen dalam pembuatan insulin ini memiliki keunggulan, yaitu insulin yang dihasilkan lebih murni karena mengandung protein manusia sehingga insulin ini bisa diterima oleh tubuh manusia, biaya lebih murah dibandingkan dengan pembuatan insulin menggunakan gen pankreas hewan, prosesnya dapat dihentikan sampai kapan pun karena bakteri dapat disimpan sampai diperlukan lagi.

D.  Pembuatan Insulin

Berikut tahapan dalam proses pembuatan tersebut:

1.      Vektor (plasmid E.coli) dan DNA Pengkode Insulin.

Kode genetik insulin terdapat dalam DNA di bagian atas lengan pendek dari kromosom ke-11 yang berisi 153 basa nitrogen (63 dalam rantai A dan 90 dalam rantai B). DNA pengkode insulin dapat diisolasi dari gen manusia yang ditumbuhkan dalam kultur di laboratorium. Selain itu, dapat pula disintesis 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.

Vektor yang digunakan adalah plasmid E.coli yang mengandung amp-R sehingga sel inang akan resistan terhadap amphisilin serta mengandung lac-Z yang menghasilkan β-galactosidase sehingga dapat menghidrolisis laktosa.

2.      Penyelipan DNA Insulin ke dalam Vektor (plasmid E.Coli)

Masing-masing DNA insulin dan plasmid E.Coli dipotong dengan enzim restriksi yang sama. Kemudian DNA insulin A dan B secara terpisah diselipkan ke dalam plasmid berbeda dengan menggunakan enzim ligase.

3.       Pemasukan Plasmid Rekombinan ke dalam Sel E.Coli

Plasmid yang telah diselipkan DNA insulin (plasmid rekombinan) dicampurkan dalam kultur bakteri E.Coli. Bakteri-bakteri tersebut akan mengambil plasmid rekombinan melalui proses transformasi. Akan tetapi, tidak semua bakteri mengambil plasmid tersebut.

4.      Pengklonan Sel yang Mengandung Plasmid Rekombinan

Sel yang mengandung plasmid rekombinan dapat diseleksi dari sel yang tidak mengandung plasmid rekombinan. Medium nutrien bakteri yang digunakan mengandung amphisilin dan X-gal. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, plasmid yang digunakan sebagai vektor ini mengandung amp-R dan lac-Z sehingga sel bakteri yang mengandung plasmid rekombinan akan tumbuh dalam medium tersebut karena resisten terhadap amphisilin serta akan berwarna putih karena plasmid yang mengandung gen asing (gen insulin manusia) dalam gen lac-Z tidak dapat memproduksi β-galactosidase sehingga tidak dapat menghidrolisis laktosa.

5.      Identifikasi Klon Sel yang Membawa Gen Insulin

Proses ini dilakukan melalui hibridisasi asam nukleat. Pada proses ini, disintesis probe asam nukleat yang mengandung komplementer dari gen insulin, probe dilengkapi dengan isotop radioaktif atau fluorosen.

6.      Pomproduksian dalam Sekala Besar

Klon sel yang telah diidentifikasi diproduksi dalam skala besar dengan cara ditumbuhkan dalam tangki yang mengandung medium cair. Gen insulin diekspresikan bersama dengan sel bakteri yang mengalami mitosis. Rantai insulin A dan rantai B yang dihasilkan kemudian dicampurkan dan dihubungkan dalam reaksi yang membentuk jembatan silang disulfida.

Pada saat ini, peneliti mulai menggunakan vektor plasmid dari sel eukariotik yaitu ragi bersel tunggal karena ragi merupakan sel eukariotik yang memiliki plasmid, dapat tumbuh dengan cepat, serta hasil akhir proses pembuatan insulin dengan ragi akan menghasilkan molekul insulin yang lebih lengkap dengan struktur tiga dimensi yang sempurna sehingga lebih identik dengan insulin manusia.

Tweet

Postingan terkait:

— Add Comment — Sekolahan