BIOINFORMATIKA
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.
Anggota Kelompok :
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
