Bioinformatika (bioinformatics) adalah ilmu yang
mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis
informasi biologis. Pembahasan dibidang bioinformatik ini tidak terlepas
dari perkembangan biologi molekular modern, salah satunya peningkatan pemahaman
manusia dalam bidang genomic yang terdapat dalam molekul DNA.
Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika, informatika, fisika, biologi, dan ilmu kedokteran 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.
Latar Belakang Bioinformatika
Kemajuan bioteknologi dan teknologi informasi dilatarbelakangi
oleh ledakan data (data explosion) observasi biologi sebagai hasil yang dicapai
dari kemajuan bioteknologi. Contohnya adalah pertumbuhan pesat database DNA
pada GenBank. Genbank adalah database utama dalam biologi molekuler, yang
dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) di AS.
Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA
ini sangat didukung oleh teknologi informasi melalui perkembangan hardware dan
software. Baik pihak pabrikan sofware dan harware maupun pihak ketiga dalam
produksi perangkat lunak. Salah satu contohnya dapat dilihat pada upaya Celera
Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan
sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan teknologi informasi
sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa
tahun).
Peluang Bioinformatika
Ilmu bioinformatika lahir atas insiatif para ahli ilmu
komputer berdasarkan artificial intelligence. Mereka berpikir bahwa semua
gejala yang ada di alam ini bisa dibuat secara artificial melalui simulasi dari
gejala-gejala tersebut. Untuk mewujudkan hal ini diperlukan data-data yang yang
menjadi kunci penentu tindak-tanduk gejala alam tersebut, yaitu gen yang
meliputiDNA atau RNA.
Bioinformatika ini penting untuk manajemen data-data dari
dunia biologi dan kedokteran modern. Perangkat utama Bioinformatika adalah
program software dan didukung oleh kesediaan internet
Teknologi DNA Rekombinan
Perkembangan teknologi DNA rekombinan memainkan peranan
penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan
memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika organisme yang
dikenal dengan bioteknologi.
Perkembangan bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke
bioteknologi modern salah satunya ditandainya dengan kemampuan manusia dalam
melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA dan manipulasi DNA.
Sekuensing DNA
Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki
kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah
berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudian sekuen seluruh DNA
manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat
dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat
ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA,
GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.
Sejarah Bioinformatika
• 1960an: penerapan bidang-bidang dalam
bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma
untuk analisis sekuens biologi.
• 1970an: pangkalan data sekuens DNA dikembangkan
di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European
Molecular Biology Laboratory).
• 1970an: Penemuan teknik sekuensing DNA
menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan
pada 1980an dan 1990an. Hal ini menjadi salah satu pembuka jalan bagi
proyek-proyek pengungkapan genom, yang meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan
dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.
• 1980an:
Bioinformatika pertamakali dikemukakan untuk mengacu kepada penerapan ilmu
komputer dalam bidang biologi. Tepatnya, istilah Bioinformatika pertama kali diperkenalkan
pada 1979 oleh Paulien Hogeweg.
Perkembangan jaringan internet juga mendukung berkembangnya
bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang terhubungkan melalui
internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam
pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi sebagai bahan
analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi bioinformatika
melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses program-program tersebut
dan kemudian memudahkan pengembangannya.
Kemajuan ilmu Bioinformatika ini lebih didesak lagi oleh genome
projectyang dilaksanakan di seluruh dunia dan menghasilkan tumpukan informasi
gen dari berbagai makhluk hidup, mulai dari makhluk hidup tingkat rendah sampai
makhluk hidup tingkat tinggi. Pada tahun 2001, genom manusia yang terdiri
dari 2.91 juta bp (base-pare, pasangan basa) telah selesai dibaca. Baru-baru
ini genom mikroba Plasmodium penyebab Malaria dan nyamuk Anopheles yang
menjadi vektor mikroba tersebut juga telah berhasil dibaca. Dan masih banyak
lagi gen-gen dari makhluk hidup lainnya yang sudah dan sedang dibaca
Pengorganisasian data yang ada sangat berguna untuk analisis
yang lebih baik. Pekerja di bidang bioinformatika memastikan informasi
biologis tersedia, melalui pengawasan kualitas, pemeriksaan silang, dan
standarisasi, untuk selanjutnya bisa dicari dengan mudah.
Istilah Biologi
• Biologi
molecular : Merupakan salah satu cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian
mengenai kehidupan pada skala molekul.
• Sel :
merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan dalam arti
biologis.
• DNA : Asam deoksiribonukleat,
lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid),
adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat
kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel. Secara
garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik;
artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel.
• RNA : Asam ribonukleat (bahasa
Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan
memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma)
genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan
ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.
• Gen : Gen adalah
unit pewarisan sifat bagi organisme hidup. Gen adalah bagian DNA yang bertugas
untuk menentukan kapan, dimana, seberapa banyak suatu protein diproduksi.
• Molekul : didefinisikan sebagai
sekelompok atom (paling sedikit dua) yang saling berikatan dengan sangat kuat
(kovalen) dalam susunan tertentu dan bermuatan netral serta cukup stabil
• Protein : senyawa organik
kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer
asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida.
• Genom
: Genom (Ing. genome), dalam genetika, adalah keseluruhan bahan
genetik yang membawa semua informasi pendukung kehidupan pada suatu makhluk
hidup, baik yang merupakan gen atau bukan.
Tools Bioinformatika
BLAST
Perangkat bioinformatika yang berkaitan erat dengan
penggunaan pangkalan data sekuens Biologi ialah BLAST (Basic Local Alignment
Search Tool). Penelusuran BLAST (BLAST search) pada pangkalan data sekuens
memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens baik 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 atau untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritma
yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.
PDB
PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan
data tunggal yang menyimpan model struktur 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 atau pun asam nukleat.
Kesimpulan
Masih banyak kendala dalam bioinformatika, di antaranya
adalah kesulitan untuk menemukan semua gen dari organisme, mengidentifikasi dan
menjelaskan tentang gen-gen tersebut, kesulitan dalam membandingkan kemiripan
DNA/protein yang ada, dan seterusnya. Namun semakin canggihnya komputer
membuat bioinformatika patut optimis. Karena komputer hanya bisa membuat
data dan mereka tidak memberikan jawaban, dunia ini masih memerlukan banyak
orang yang mau dan mampu memberikan jawaban atas persoalan biologis yang
bermanfaat bagi kehidupan di dunia.
By:
Fabiola Nur Islamiyah (52410462)
Fauzan Mulya Adiputra (52410642)
Mutiara Yulianingsih (54410887)
Putri Ratna Sari (55410464)
Reference
http://bioinformatika-q.blogspot.com
http://www.unpad.ac.id
http://id.wikipedia.org
https://lecturer.eepis-its.edu/~tita/KTI/Materi/Bioinformatika1%20Sejarah.ppt
Tidak ada komentar:
Posting Komentar