Apa perbedaan dalam definisi klon, cloning, dna rekombinan, rekayasa genetika, genom, gen dan dna

pengertian klon (clone) adalah sekelompok sel atau organisme yang identik secara genetis, seluruhnya diturunkan dari satu sel atau organisme leluhur, atau proses penciptaan sel atau organisme yang identik secara genetis.

Klon berasal dari kata klόόn (yunani), yang artinya tunas.Kloning adalah tindakan menggandakan atau mendapatkan keturunan jasasd hidup tanpa fertilisasi, berasal dari induk yang sama, mempunyai susunan (jumlah dan gen) yang sama dan kemungkinan besar mempunyai fenotib yang sama.

Kata kloning, dari kata Inggris clone, pertama kali diusulkan oleh Herbert Webber pada tahun 1903 untuk mengistilahkan sekelompok makhluk hidup yang dilahirkan tanpa proses seksual dari satu induk. Secara alami kloning hanya terjadi pada tanaman : menanam pohon dengan stek. Kloning pada tanaman dalam arti melalui kultur sel mula-mula dilakukan pada tanaman wortel. Dalam hal ini sel akar wortel dikultur, dan tiap selnya dapat tumbuh menjadi tanaman lengkap. Teknik ini digunakan untuk membuat klon tanaman dalam perkebunan. Dari sebuah sel yang mempunyai sifat unggul, kemudian dipacu untuk membelah dalam kultur, sampai ribuan atau bahkan sampai jutaan sel. Tiap sel mempunyai susunan gen yang sama, sehingga tiap sel merupakan klon dari tanaman tersebut.

Rekayasa genetika adalah suatu teknik bioteknologi yang digunakan untuk mentransfer gen dari suatu organisme ke organisme lain untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA Rekombinan.

DNA Rekombinan adalah DNA yang urutannya telah direkombinasikan agar memiliki sifat- sifat atau fungsi yang kita inginkan sehingga organisme penerimanya mengekspresikan sifat atau melakukan fungsi yang kita inginkan. Misalnya, kita membuat DNA rekombinan yang memiliki fungsi membuat insulin. DNA ini kemudian kita masukan ke dalam bakteri dengan harapan bakteri tersebut dapat menghasilkan insulin. 

DNA rekombinan atau rDNA (bahasa inggris: recombinant DNA) adalah suatu bentuk DNA buatan yang dibuat dengan cara menggabungkan atau merekombinasi dua atau lebih untaian benang DNA yang dalam keadaan normal tidak berpasangan atau terjadi bersama. ^[1] Pada bahasan biologi molekuler, modifikasi genetik dilakukan dengan memasukkan DNA yang relevan ke dalam DNAorganisme yang hidup misalnya pada plasmid bakteri, untuk menyandikan suatu sifat khusus tertentu seperti antibiotik dan sifat lain. ^[1]Hal ini berbeda dengan konsep DNA rekombinan yang kombinasi DNAnya tidak terjadi secara alami di dalam sel tetapi direkayasa. ^[1]Proses rekombinasi DNA yang umum dilakukan adalah dengan menggabungkan untaian DNA dari dua organisme yang berbeda. ^[2]Bergabungnya dua DNA dari organisme yang berbeda misalnya pada suatu plasmid bakteri dibantu oleh enzim ligase. ^[3] Teknologi DNA rekombinan melalui teknik pemotongan DNA merupakan salah saktu bukti penguat yang menunjukkan bahwa DNA adalah suatu unit pewarisan

Menurut Cohen dan Boyer (1980: DNA rekombinan (rDNA) adalah bentuk DNA buatan yang dibuat dengan menggabungkan dua atau lebih sekuens yang tidak akan biasanya terjadi bersama-sama. Dalam hal modifikasi genetik, itu adalah diciptakan melalui pengenalan DNA yang relevan ke dalam DNA organisme yang ada, seperti plasmid bakteri, untuk kode untuk atau mengubah sifat berbeda untuk tujuan tertentu, seperti resistensi antibiotik (News Medical.Net)

Robert (2009) mengatakan bahwa DNA rekombinan adalah DNA yang mengalami perubahan karena penyisipan suatu sekuens deuksinukleotida yang sebelumnya tidak terdapat dalam molekul DNA yang sudah ada dengan cara enzimatik atau kimiawi. Rekayasa genetika adalah serangkaian teknik untuk memodifikasi dan merekomendasi gen dari berbagai organisme yang berbeda yang juga disebut teknologi DNA rekombinan.

Genom (Ing. genome), dalam genetika dan biologi molekular modern, adalah keseluruhan informasi genetik yang dimiliki suatu selatau organisme, atau khususnya keseluruhan asam nukleat yang memuat informasi tersebut.^[2] Secara fisik, genom dapat terbagi menjadi molekul-molekul asam nukleat yang berbeda (sebagai kromosom atau plasmid), sementara secara fungsi, genom dapat terbagi menjadi gen-gen.^[3] Istilah genom diperkenalkan oleh Hans Winkler dari Universitas Hamburg, Jerman, pada tahun 1920, mungkin sebagai gabungan dari kata gen dan kromosom atau dimaksudkan untuk menyatakan kumpulan gen.^[

Secara umum, kandungan DNA keseluruhan dalam satu sel dikenal sebagai ‘genom’ organisme. Hal ini berlaku bagi banyak organisme, tetapi dalam beberapa virus, mereka hanya memiliki RNA sehingga genom mereka adalah jumlah total konten RNA. Dalam biologi molekuler modern, genom adalah seluruh kuantitas informasi keturunan, sehingga mencakup gen dan urutan DNA / RNA non-koding. Istilah ‘genom’ juga dapat diterapkan untuk merujuk kepada isi genetik tertentu. Misalnya, kandungan total DNA inti pada sel disebut ‘genom inti’ dan kandungan DNA total mitokondria disebut ‘genom mitokondria’. Selain itu, genom juga dapat terdiri dari unsur-unsur genetik non-kromosom seperti virus, plasmid dan unsur yang dapat berpindah.

Gen adalah unsur hereditas yang menentukan gen yang diwariskan yang ditularkan dari orang tua ke anaknya dalam reproduksi. Keberadaan gen dan proses transmisi mereka pertama kali diusulkan oleh Gregor Mendel. Dia disebut gen sebagai ‘faktor’ dan menemukan bahwa sebagian besar elemen keturunan ditularkan dari orang tua kepada keturunannya. Namun, Mendel tidak tahu tentang DNA. Kemudian para ilmuwan menemukan DNA sebagai materi genetik utama yang menentukan dalam organisme.

Gen terdiri dari bagian DNA tertentu atau segmen. Segmen tertentu mampu mengendalikan karakteristik keturunan tertentu. Hal ini biasanya dilakukan oleh proses transkripsi DNA dan translasi DNA. Dalamreproduksi seksual, keturunan memperoleh satu gen dari masing-masing jenis dari kedua orang tuanya. Bentuk-bentuk yang berbeda dari gen yang dikenal sebagai alel. Sebuah alel tunggal, atau beberapa alel bertanggung jawab untuk mengendalikan karakteristik tertentu dalam organisme.

1.                  en adalah segmen atau bagian dari molekul DNA sementara genom adalah kandungan total DNA dalam sel.

2.                  Gen mengkode untuk protein. Genom itu sendiri tidak dapat mengkode untuk protein karena mengandung hampir semua DNA. Karena gen ini hanya sebagian dari molekul DNA, bagian yang cukup untuk kode untuk protein. Hal ini menghasilkan variasi yang luas dari molekul protein dalam organisme.

3.                  Genom terdiri dari semua pasangan basa dalam sel. Gen terdiri dari hanya beberapa pasangan basa karena hanya mewakili segmen DNA.

4.                  Studi tentang sifat gen yang disebut sebagai ‘genetika’ sementara studi tentang sifat dari genom yang disebut sebagai ‘genomik’.

5.                  Secara umum, organisme memiliki satu genom, tetapi memiliki ribuan jutaan gen dalam organisme tertentu.

pengertian DNA atau Asam Ribonukleat adalah materi yang membentuk kromosom-kromosom yang menyimpan informasi genetik dalam tubuh makhluk hidup.

DNA Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah asam nukleat yang mengandung instruksi genetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi dari semua organisme hidup dikenal dan beberapa virus. Peran utama dari molekul DNA adalah penyimpanan jangka panjang informasi. DNAsering dibandingkan dengan satu set cetak biru atau

resep, atau kode, karena berisi instruksi yang dibutuhkan untuk membangun komponen lain dari sel, seperti protein dan molekul RNA. Segmen DNA yang membawa informasi genetik ini disebut gen, tetapi urutan DNA lain yang memiliki tujuan struktural, atau terlibat dalam mengatur penggunaan informasi genetik.

Kimia, DNA terdiri dari dua polimer panjang unit sederhana yang disebut nukleotida, dengan tulang punggung yang terbuat dari gula dan gugus fosfat bergabung dengan ikatan ester. Kedua untai berjalan dalam arah yang berlawanan satu sama lain dan karena itu anti-paralel. Terlampir gula masing-masing adalah salah satu dari empat jenis molekul yang disebut basa. Ini adalah urutan dari empat basa sepanjang tulang punggung yang mengkodekan informasi. Informasi ini dibaca dengan menggunakan kode genetik, yang menentukan urutan asam amino dalam protein. Kode ini dibaca oleh menyalin membentang dari DNA menjadi RNA asam nukleat terkait, dalam proses yang disebut transkripsi

DNA adalah suatu asam nukleat yang menyimpan segala informasi biologis yang unik dari setiap makhluk hidup dan beberapa virus. Struktur kimianya berupa makromolekul kompleks yang terdiri atas 3 macam molekul, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), asam fosfat, dan basa nitrogen. Peran utama dari molekul DNA adalah penyimpanan jangka panjang informasi. DNA sering dibandingkan dengan satu set cetak biru atau resep, atau kode, karena berisi instruksi yang dibutuhkan untuk membangun komponen lain dari sel, seperti protein dan molekul RNA. Segmen DNA yang membawa informasi genetik ini disebut gen, tetapi urutan DNA lain yang memiliki tujuan struktural, atau terlibat dalam mengatur penggunaan informasi genetik.

DNA dapat mereplikasi yaitu membentuk salinan dirinya sendiri. Setiap untaian DNA berisi sekuens basis tertentu. Setiap basis juga dihubungkan oleh molekul gula dan fosfat. Bila basis membentuk anak tangga (horizontal), maka molekul gula dan fosfat membentuk bagian vertikal dari tangga tersebut.

DNA merupakan singkatan dari deoxyribonucleic acid atau dalam Bahasa Indonesia disebut asam deoksiribonukleat. DNA berasal dari tiga kata utama yaitu deoxyribo, dan nucleid acid (asam nukleat). Arti kata deoxyribo (Wikipedia) adalah gula yang kehilangan atom oksigennya, sementara arti kata asam nukleat (Wikipedia) adalah molekul yang mengandung informasi genetik.

Molekul-molekul DNA di tubuh kita tersusun dalam paket-paket yang disebut kromosom. Setiap manusia memiliki 23 pasang kromosom. Satu dari 23 pasang kromosom itu, yang disebut kromosom seks, berbeda pada pria dan wanita. Wanita memiliki dua kromosom X, laki-laki memiliki kromosom X dan Y. Setiap organisme memiliki jumlah kromosom yang berbeda. Misalnya, simpanze memiliki 24 pasang, pisang 11 pasang, dan lalat hanya 4 pasang.

Selanjutnya, kromosom tersusun dalam segmen-segmen pendek DNA yang disebut gen. Bila DNA adalah buku resep, maka setiap gen adalah resepnya. Resep ini memberitahu sel-sel bagaimana menjalankan fungsi dan mengekspresikan sifat tertentu. Manusia memiliki sekitar 25.000 gen. Gen inilah yang menentukan warna rambut, jenis rambut, warna kulit, warna mata, dll. Misalnya, seseorang memiliki rambut hitam keriting karena gen-gen yang diwarisi dari orangtuanya menginstruksikan sel-sel folikel rambut untuk membentuk rambut hitam dan keriting.

no comment

Kata kloning, dari kata Inggris clone, pertama kali diusulkan oleh Herbert Webber pada tahun 1903 untuk mengistilahkan sekelompok makhluk hidup yang dilahirkan tanpa proses seksual dari satu induk. Secara alami kloning hanya terjadi pada tanaman : menanam pohon dengan stek. Kloning pada tanaman dalam arti melalui kultur sel mula-mula dilakukan pada tanaman wortel. Dalam hal ini sel akar wortel dikultur, dan tiap selnya dapat tumbuh menjadi tanaman lengkap. Teknik ini digunakan untuk membuat klon tanaman dalam perkebunan. Dari sebuah sel yang mempunyai sifat unggul, kemudian dipacu untuk membelah dalam kultur, sampai ribuan atau bahkan sampai jutaan sel. Tiap sel mempunyai susunan gen yang sama, sehingga tiap sel merupakan klon dari tanaman tersebut.

Kloning  DNA adalah memasukkan DNA asing ke dalam plasmid suatu sel bakteri. DNA yang dimasukkan ini akan bereplikasi (memperbanyak diri) dan diturunkan pada sel anak pada waktu sel tersebut membelah. Gen asing ini tetap melakukan fungsi seperti sel asalnya, walaupun berada dalam sel bakteri. Pembentukan DNA rekombinan ini disebut juga rekayasa genetika. Perekayasaan genetika terhadap satu sel dapat dilakukan dengan hanya menghilangkan, menyisipkan atau menularkan satu atau beberapa pasang basa nukleotida penyusun molekul DNA tersebut. Untuk kloning ini diperlukan plasmid dan enzim untuk memotong DNA, serta enzim untuk menyambungkan gen yang disisipkan itu ke plasmid.

Rekayasa genetik dengan menggunakan plasmid bakteri E. coli dapat dilakukan sebagai berikut.

1. Menentukan gen yang diinginkan untuk disisipkan, misalnya gen pengkode hormone insulin dari sel-sel pankreas manusia atau gen pengkode hormone pertumbuhan dari kelenjar pituitari. Kromosom sel-sel pankreas dikeluarkan dengan memecah membran plasma. Membran plasma ini dipecah dengan diberi kejutan listrik atau dengan pemberian zat kimia yaitu polietilen glikol atau kalsium klorida (CaCl₂), sehingga kromosom dapat keluar dari sel pankreas.

2. Kromosom yang diinginkan tadi dipotong dengan menggunakan enzim restriksi endonuklease untuk melepaskan bagian DNA yang diinginkan, kemudian memurnikan DNA tersebut. Elektroforesis dapat juga digunakan untuk persiapan memurnikan fragmen DNA tertentu, selain digunakan untuk menganalisis.

3. Mengektraksi plasmid dari sel bakteri. Plasmid dipisahkan dari sel dengan cara memecah dinding sel bakteri. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan deterjen atau dengan enzim lisozim, kemudian dilisis dengan natrium hidroksida (NaOH) dan larutan dedosil sulfat. DNA kromosom akan menggumpal dan dinetralisir dengan natrium asetat. DNA plasmid ini akan menggumpal membentuk jaring-jaring dan dengan mudah mengendap. Untuk memisahkan DNA ini dilakukan sentrifugasi.

4. Cairan yang mengandung plasmid ini dijenuhkan dengan pengendapan etanol. DNA plasmid yang dimurnikan dengan filtrasi gel. Plasmid yang berbentuk lingkaran itu dipotong dengan enzim restriksi endonuklease yaitu enzim yang sama digunakan untuk memotong DNA pankreas. Enzim ini memecah ikatan fosfodiester pada molekul DNA. Endonuklease memecah asam nukleat pada posisi internal, sedangkan enzim eksonuklase memecah molekul DNA dari ujung molekulnya.

5. Kemudian pemasangan gen pengkode yang diinginkan tadi ke dalam plasmid dengan menggunakan enzim ligase yang fungsinya menggabungkan ikatan fosfodiester antara fragmen ujung-ujung yang terpotong tadi. Proses penyambungan tersebut disebut ligasi. Karena enzim yang digunakan untuk memotong DNA sel pankreas dan plasmid sama jenisnya, akan menghasilkan ujung-ujung yang lengket yang sama strukturnya, sehingga penyambungannya akan menyatu sempurna. Suhu optimum untuk ligasi adalah 37^oC, tetapi ikatannya tidak stabil. Ligasi akan berhasil jika dilakukan pada suhu 4^o-150^oC.

6. Plasmid yang telah disisipi gen pengkode yang diinginkan itu dimasukkan ke dalam sel bakteri coli dengan cara tranformasi. Transformasi dilakukan dengan memasukkan bakteri E. coli ke dalam larutan CaCl2 sehingga terbentuk lubang-lubang sementara, sehingga plasmid dapat masuk ke dalam sel bakteri. Diharapkan bakteri yang telah disisipi gen tersebut mewarisi sifat gen baru, sehingga bakteri yang telah disisipi dengan gen pengkode insulin dapatm memproduksi insulin.

7. Langkah selanjutnya adalah mengembangbiakkan bakteri hasil rekayasa dalam tabung fermentasi yang berisi medium untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan bakteri E. coli untuk memproduksi insulin dalam jumlah yang banyak. Insulin yang terbentuk kemudian dipisahkan dari senyawa yang lain.

Dalam melakukan teknik kloning ini, ada beberapa prosedur yang dijelaskan secara sederhana sebagai berikut:

1.         Mempersiapkan sel stem yaitu suatu sel awal yang akan tumbuh menjadi sel tubuh. Sel ini diambil dari manusia yang akan dikloning.

2.         Sel stem diambil inti selnya yang mengandung informasi genetik kemudian inti selnya dipisahkan dari sel.

3.         Inti sel dari sel stem diimplantasikan ke sel telur.

4.         Sel telur dipicu supaya terjadi pembelahan dan pertumbuhan. Setelah membelah, pada hari kedua terbentuk sel embryo.

5.         Sel embryo yang terus membelah ini disebut blastosit, mulai memisahkan diri pada hari kelima dan siap diimplantasikan ke dalam rahim.

6.         Embryo tumbuh dalam rahim menjadi bayi yang mempunyai kode genetik persis sama dengan sel stem donor.

Stem Cell adalah sel induk yang berfungsi untuk membentuk sel baru. Ada beberapa jenis Stem Cell, diantaranya adalah:

1.         Adult Stem Cell adalah sel induk yang sudah dewasa, artinya sudah memiliki fungsi spesifik dan hanya mampu membentuk beberapa jenis sel yang segolongan saja (multipoten), misalnya Stem Cell Jantung  hanya dapat membentuk sel otot jantung, sel otot polos dan endotel. Therapy menggunakan Adult Stem Cell sudah digunakan selama puluhan tahun, namun Karena biayanya yang sangat mahal dan prosedur yang sangat rumit, tidak banyak pasien yang berkesempatan menjalani therapy ini.

2.         Embryonic Stem Cell adalah sel induk (sel punca) yang merupakan cikal bakal atau sel mula-mula yang berkembang biak membentuk seluruh organ tubuh makhluk hidup (pluripoten). Stem Cell inilah yang terus menerus membelah diri sehingga terbentuk janin yang kemudian lahir sebagai bayi. 

TAKE HOME REKAYASA GENETIKA 

soal nomor 1 sebutkan dan jelaskan tahap-tahap kloning gen pada bakteri e. coli misalnya kloning gen insullin dari hewan mamalia sapi

1.1 Prinsip Dasar Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah proses mengidentifikasi dan mengisolasi DNA dari suatu sel hidup atau mati dan memasukkannya dalam sel hidup lainnya. Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkombinasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun-temurun. Rekayasa Genetika pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak, mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan obat-obatan dan kosmetika, serta Pembuatan insulin manusia dari bakteri ( Sel pancreas yang mempu mensekresi Insulin digunting , potongan DNA itu disisipkan ke dalam Plasmid bakteri ) DNA rekombinan yang terbentuk menyatu dengan Plasmid diinjeksikan lagi ke vektor, jika hidup segera di kembangbiaakan.

Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Pada proses rekayasa genetika organisme yang sering digunakan adalah bakteriEscherichia coli. Bakteri Escherichia coli dipilih karena paling mudah dipelajari pada taraf molekuler.

Proses Rekayasa Genetika

Pada proses penyisipan gen diperlukan tiga faktor utama yaitu

1.       Vektor, yaitu pembawa gen asing yang akan disisipkan, biasanya berupa plasmid, yaitu lingkaran kecil AND yang terdapat pada bakteri. Plasmid diambil dari bakteri dan disisipi dengan gen asing.

2.       Bakteri, berperan dalam memperbanyak plasmid. Plasmid di dalam tubuh bakteri akan mengalami replikasi atau memperbanyak diri, makin banyak plasmid yang direplikasi makin banyak pula gen asing yang dicopy sehingga terjadi cloning gen.

3.       Enzim, berperan untuk memotong dan menyambung plasmid. Enzim ini disebut enzim endonuklease retriksi, enzim endonuklease retriksi yaitu enzim endonuklease yang dapat memotong ADN pada posisi dengan urutan basa nitrogen tertentu.

1.2 Pembuatan Insulin dan Peranan Mikroorganisme

Insulin 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 pankreas 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. Pembuatan insulin dari bahan berupa makhluk hidup menunjukkan tanda – tanda kekuasaan Allah SWT sesuai firman Allah SWT dalam surat An Nahl ayat 5 yang artinya

“Dan Dia telah menciptakan binatang ternak untuk kamu, padanya ada (bulu) yang menghangatkan dan berbagai – bagai manfaat dan sebahagiannya kamu makan”

Insulin adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kalenjar pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh, dapat berupa obat buatan manusia atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen. Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

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

Produksi insulin dapat dilakukan dengan cara mentransplantasikan gen-gen pengendali hormon tersebut ke plasmid bakteri. Keberhasilan memindahkan gen insulin manusia ke dalam bakteri sudah dapat diperoleh, yaitu melalui bakteri-bakteri yang tumbuh dengan metode fermentasi. Teknik Plasmid bertujuan untuk membuat hormone dan antibodi. Misal untuk membuat hormon insulin dengan teknik plasmid. Gen /DNA digunting dengan Enzim Endonuklease Restriksi Gen /DNA disambung dengan Enzim Ligase.

Proses Pembuatan Insulin

Gambar di atas adalah rekayasa genetika pada bakteria guna menghasilkan hormon insulin yang penting untung pengendalian gula darah pada penderita diabetes. Tahap-tahapnya adalah sebagai berikut:

1.       Tahap pertama dalam membuat bakteria yang bisa menghasilkan insulin adalah dengan mengisolasi plasmid pada bakteri tersebut yang akan direkayasa. Plasmid adalah materi genetik berupa DNA yang terdapat pada bakteria namun tidak tergantung pada kromosom karena tidak berada di dalam kromosom.

2.       Kemudian plasmid tersebut dipotong dengan menggunakan enzim di tempat tertentu sebagai calon tempat gen baru yang nantinya dapat membuat insulin.

3.       Gen yang dapat mengatur sekresi (pembuatan) insulin diambil dari kromosom yang berasal dari sel manusia.

4.       Gen yang telah dipotong dari kromosom sel manusia itu kemudian ‘direkatkan’ di plasmid tadi tepatnya di tempat bolong yang tersedia setelah dipotong tadi.

5.       Plasmid yang sudah disisipi gen manusia itu kemudian dimasukkan kembali ke dalam bakteria.

6.       Bakteria yang telah mengandung gen manusia itu selanjutnya berkembang biak dan menghasilkan insulin yang dibutuhkan. Dengan begitu diharapkan insulin dapat diproduksi dalam jumlah yang tidak terbatas di pabrik-pabrik.

Insulin bervariasi dari satu organisme ke organisme lainnya, namun hal ini tidak membedakan aktivitasnya. Pada mulanya sumber insulin untuk penggunaan klinis pada manusia diperoleh dari pancreas sapi atau babi. Insulin yang diperoleh dari sumber – sumber tersebut efektif bagi manusia karena indentik dengan insulin manusia. Insulin pada manusia, babi, dan sapi mempunyai perbedaan dalam susunan asam aminonya, tapi aktivitasnya tetap sama.

1.3 Pemberian Insulin Pada Penderita Diabetes Mellitus

Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans pankreas. Insulin memungkinkan sel – sel tubuh mengabsorbsi glukosa dari darah untuk digunakan sebagai sumber energy, diubah menjadi molekul lain yang diperlukan, atau untuk disimpan. Insulin juga merupakan sinyal control untama konversi glukosa menjadi glikogen untuk penyimpanan internal di hati dan sel otot.  Bila jumlah insulin yang tersedia tidak mencukupi, sel tidak merespon adanya insulin (tidak sensitif atau resisten), atau bila insulin itu sendiri tidak diproduksi oleh sel – sel beta akibat rusaknya sel –sel beta pada pancreas, maka glukosa tidak dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh ataupun disimpan dalam bentuk cadangan makanan dalam hati maupun sel otot. Akibat yang terjadi adalah peningkatan kadar glukosa dalam darah, penurunan sintesis protein, dan gangguan proses – proses metabolisme dalam tubuh. Hormon ini bekerja mengatur kadar glukosa dalam darah dengan cara mempermudah masuknya glukosa ke dalam semua jaringan tubuh. Jika jumlah insulin yang diproduksi tidak memadai, kadar glukosa dalam darah akan meningkat dan sebagai akibatnya glukosa akan di ekskresi dalam urine. Defisiensi insulin dalam manusia menyebabkan penyakit genetik diabetes mellitus jenis I atau disebut IDDM (Insulin Dependent Diabetes Mellitus). Bila tidak diobati penyakit ini akan membahayakan kehamilan, bahkan dapat menyebabkan kematian. Adanya insulin yang dapat membantu mengatur kadar glukosa darah merupakan salah satu tanda kekuasaanNya. Hal ini tercantum dalam firman Allah surat Al furqan ayat 2 yang artinya

“ yang kepunyaanNya lah kerajaan langit dan bumi, dan dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagi Nya dalam kekuasaan (Nya), dan dia telah menviptakan segala sesuatu, dan dia menetapkan ukuran – ukurannya dengan serapi – rapinya.”

Pemberian injeksi insulin secara teratur dalam meningkatkan kadar insulin dalam darah penderita dapat meminimumkan komplikasi. Pengobatan ini hanya mungkin dilaksanakan bila insulin tersedia dalam jumlah besar dengan kemurnian dan mutu yang baik. Pemberian insulin kepada penderita diabetes hanya bisa dilakukan dengan cara suntikan, jika diberikan melalui oral insulin akan rusak didalam lambung. Setelah disuntikan, insulin akan diserap kedalam aliran darah dan dibawa ke seluruh tubuh. Disini insulin akan bekerja menormalkan kadar gula darah (blood glucose) dan merubah glucose menjadi energi. Perlu diperhatikan daerah mana saja yang dapat dijadikan tempat menyuntikkan insulin. Bila kadar glukosa darah tinggi, sebaiknya disuntikkan di daerah perut dimana penyerapan akan lebih cepat. Namun bila kondisi kadar glukosa pada darah rendah, hindarilah penyuntikkan pada  daerah perut. Secara urutan, area proses penyerapan paling cepat adalah dari perut, lengan atas dan paha. Insulin akan lebih cepat diserap apabila daerah suntikkan digerak-gerakkan. Penyuntikkan insulin pada satu daerah yang sama dapat mengurangi variasi penyerapan. Penyuntikkan insulin selalu di daerah yang sama dapat merangsang terjadinya perlemakan dan menyebabkan gangguan penyerapan insulin. Daerah suntikkan sebaiknya berjarak 1inchi (+ 2,5cm)  dari daerah sebelumnya. Lakukanlah rotasi di dalam satu daerah selama satu minggu, lalu baru pindah ke daerah yang lain. Kerja insulin dalam tubuh dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya :

1. Dosis

Semakin tinggi dosisnya maka semakin cepat aksinya.

2. Tempat injeksi

Pada umumnya insulin diberikan dengan injeksi menembus kulit. Pada pemberian intravena aksinya cepat, pad transdermal atau secara subkutan maka pada otot terjadi degradasi insulin 20-25%. Makanya harus diperhitungkan untuk mendapatkan dosis yang tepat. Kebanyakan insulin diinjeksikan pada perut (intrperional). Jarum untuk injeksi insulin kecil sekali dan pendek (0,5-1 cm). Dapat juga menggunakan implant pad dada yang dapat mensuplai insulin sedikit demi sedkit.

3. Kehadiran antibodi insulin

Hal ini terutama pada penggunaan hewan sebagai insulin. Jika digunakan insulin dari luar dikhawatirkan terjadi reaksi antigen antibodi maupun perusakan lain, kecuali pada penderita autoimun.

4. Aktivitas fisik

Semakin banyak aktivitas fisik yang kita lakukan maka kita perlu energi  (dari glukosa) yang semakin besar sehingga tidak perlu aksi insulin yang ekstra untuk mengubah glukosa menjadi glikogen (insulin yang diperlukan semakin sedikit).

Insulin dapat dibedakan atas dasar:

1.       Waktu kerja insulin (onset), yaitu waktu mulai timbulnya efek insulin sejak disuntikan.

2.       Puncak kerja insulin, yaitu waktu tercapainya puncak kerja insulin.

3.       Lama kerja insulin (durasi), yaitu waktu dari timbulnya efek insulin sampai hilangnya efek insulin.

Terdapat 4 buah insulin eksogen yang diproduksi dan dikategorikan berdasarkan puncak dan jangka waktu efeknya. Berikut keterangan jenis insulin eksogen :

1. Insulin Eksogen kerja cepat.

Bentuknya berupa larutan jernih, mempunyai onset cepat dan durasi pendek. Yang termasuk di sini adalah insulin regular (Crystal Zinc Insulin / CZI ). Saat ini dikenal 2 macam insulin CZI, yaitu dalam bentuk asam dan netral. Preparat yang ada antara lain : Actrapid, Velosulin, Semilente. Insulin jenis ini diberikan 30 menit sebelum makan, mencapai puncak setelah 1– 3 macam dan efeknya dapat bertahan samapai 8 jam.

2. Insulin Eksogen  kerja sedang.

Bentuknya terlihat keruh karena berbentuk hablur-hablur kecil, dibuat dengan menambahkan bahan yang dapat memperlama kerja obat dengan cara memperlambat penyerapan insulin kedalam darah. Yang dipakai saat ini adalah Netral Protamine Hegedorn ( NPH ),MonotardÒ, InsulatardÒ. Jenis ini awal kerjanya adalah 1.5 – 2.5 jam. Puncaknya tercapai dalam 4 – 15 jam dan efeknya dapat bertahan sampai dengan 24 jam.

3. Insulin Eksogen campur antara kerja cepat & kerja sedang (Insulin premix)

Yaitu insulin yang mengandung insulin kerja cepat dan insulin kerja sedang. Insulin ini mempunyai onset cepat dan durasi sedang (24 jam). Preparatnya: Mixtard 30 / 40

1.       Insulin Eksogen kerja panjang (lebih dari 24 jam).

Merupakan campuran dari insulin dan protamine, diabsorsi dengan lambat dari tempat penyuntikan sehingga efek yang dirasakan cukup lam, yaitu sekitar 24 – 36 jam. Preparat: Protamine Zinc Insulin ( PZI ), Ultratard.

Karakteristik farmakokinetik: pendek, intermediet dan long-acting sediaan insulin

Kategori	Onset (jam setelah pemberian)	Aktivitas puncak (jam setelah pemberian)	Durasi (jam)
Aksi pendek	0,5-1	2-5	6-8
Aksi menengah	2	4-12	Sampai 24
Aksi lama	4	10-20	Sampai 36

Pemberian insulin:

– short acting              : diberi 0,5-1 jam sebelum maakan

– intermediet acting   : diberi 2 jam sebelum makan

– long acting               : diberi 4 jam sebelum makan

Pemberian preparat insulin perlu diatur seperti di atas supaya saat kadar glukosa dalam tubuh tinggi (mencapai puncak) maka kadar insulin juga sudah tinggi, jadi harus seimbang. jika kadar insulin tinggi kadar glukosa darah rendah maka akan terjadi shock. Jika kadar insulin rendah tetapi kada glukosa darah tinggi maka terjadi kelebihan gula (diabetes).

Kemajuan di bidang bioteknologi yang lain diantaranya adalah sintesis insulin dengan bantuan bakteri yang biasa terdapat di usus besar, namanya Escherichia coli. Teknologi dasar proses ini disebut dengan teknologi plasmid.

Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hormon glukagon. Kekurangan insulin karena cacat genetik pada pankreas, menyebabkan seseorang menderita diabetes melitus (kencing manis) yang berdampak sangat luas terhadap kesehatan, mulai kebutaan hingga impotensi.

Sebelum ditemukan teknik sintesis insulin, hormon ini hanya bisa diperoleh dari ekstraksi pankreas babi atau sapi, dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh. Setelah ditemukan teknik sintesis insulin di bidang bioteknologi inilah, harga insulin bisa ditekan dengan sangat drastis sehingga bisa membantu para penderita diabetes melitus.

1.    Pada proses pembuatan insulin ini, langkah pertama adalah mengisolasi plasmid dari E. coli. Plasmid adalah salah satu bahan genetik bakteri yang berupa untaian DNA berbentuk lingkaran kecil. Selain plasmid, bakteri juga memiliki kromosom. Keunikan plasmid ini adalah: ia bisa keluar-masuk ‘tubuh’ bakteri, dan bahkan sering dipertukarkan antar bakteri.

2.    Pada langkah kedua ini plasmid yang telah diisolir dipotong pada segmen tertentu menggunakan enzim restriksi endonuklease. Sementara itu DNA yang di isolasi dari sel pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin. Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama.

3.    DNA kode insulin tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzim DNA ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan.

4.    DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri.

5.    Bila bakteri E. coli berbiak, maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki DNA rekombinan.

Membuat strain murni DNA rekombinan

Setelah tumbuh membentuk koloni, bakteri yang mengandung DNA rekombinan diidentifikasi menggunakan probe. Probe adalah rantai RNA atau rantai tunggal DNA yang diberi label bahan radioaktif atau bahan fluorescent dan dapat berpasangan dengan basa nitrogen tertentu dari DNA rekombinan. Pada langkah pembuatan insulin ini probe yang digunakan adalah ARNd dari gen pengkode insulin pankreas manusia.

Untuk memilih koloni bakteri mana yang mengandung DNA rekombinan, caranya adalah menempatkan bakteri pada kertas filter lalu disinari dengan ultraviolet. Bakteri yang memiliki DNA rekombinan dan telah diberi probe akan tampak bersinar. Nah, bakteri yang bersinar inilah yang kemudian diisolasi untuk membuat strain murni DNA rekombinan. Dalam metabolismenya, bakteri ini akan memproduksi hormon insulin.