MANFAAT PENERAPAN BIOINFORMATIKA MANFAAT PENERAPAN BIOINFORMATIKA
DI BIDANG BIOLOGI GENOM DI BIDANG BIOLOGI GENOM
MAKALAH
MAKALAH BIOINFORMATBIOINFORMATIKAIKA
Oleh: Oleh: Chintia
Chintia Dwi Dwi Ratna Ratna K. K. 101810401031018104010377
FAKULTAS MATEMATIKA dan ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) FAKULTAS MATEMATIKA dan ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA)
JURUSAN BIOLOGI JURUSAN BIOLOGI UNIVERSITAS JEMBER UNIVERSITAS JEMBER 2012 2012
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Istilah bioinformatika 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.
1.2 Rumusan Masalah
Pengertian Bioinformatika dan peranan umum bioinformatika Pengertian genomics
1.3 Tujuan
Makalah ini bertujuan untuk memberi informasi tentang peranan bioinformatika bagi biosains dalam genomics. Selain itu, makalah ini disusun bertujuan untuk
BAB II. PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Bioinformatika
Bioinformatika merupakan kombinsai atau gabungan dari biologi dan teknologi informatika yang terfokus dalam tingkatan aplikasi sel dan biologi molekul pada bioteknologi modern. Bioinformatika merupakan kajian yang memadukan disiplin ilmu biologi molekul, matematika dan teknik informasi. Bioinformatika berperan dalam bidang klinis dalam bentuk informasi klinis, identifikasi mutas i gen-gen penyebab penyakit, terapi gen, dan pengobatan individual sesuai profil genetik setiap pasien. Bioinformatika juga berperan dalam identifikasi agen penyakit baru, diagnosis penyakit baru dan dalam penemuan obat. Aplikasi dari bioinformatika dalam penemuan obat ini menggunakan pendekatan genomik untuk identifikasi target-target obat dan desain senyawa untuk obat yang akan berikatan dengan DNA target. Bioteknologi telah diterapkan secara luas dalam bidang pertanian, antara lain yaitu:
Pupuk Hayati (biofertiliser) yaitu suatu bahan yang berasal dari jasad hidup, khususnya mikrobia yang digunakan untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas produksi tanaman.
Kultur in vitro, yaitu pembiakan tanaman dengan menggunakan bagian tanaman yang ditumbuhkan pada media bernutrisi dalam kondisi asept ik.
Kultur in vitro memungkinkan perbanyakan tanaman secara massal dalam waktu yang singkat.
Teknologi DNA Rekombinaan, pengembangan tanaman transgenik, misalnya galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari Bacillus thuringiensis untuk pengendalian hama.
Bioteknologi dapat diklasifikasikan menjadi bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Bioteknologi modern ditandai dengan penggunaan teknik biologi molekuler sehingga rekayasa yang dilakukan dapat jauh lebih terarah sehingga hasil yang diperoleh dapat lebih atau sepenuhnya dikendalikan. Dalam biologi konvensional, agensia biologis yang digunakan masih “apa adanya” sehingga hasil yang diperoleh belum
Bioinformatika adalah kombinasi dari teknologi biologi dan informasi. Ini adalah cabang ilmu yang berkaitan dengan analisis berbasis komputer besar set data biologis. Bioinformatika menggabungkan pengembangan ke toko dan data pencarian dan alat statistik dan algoritma untuk menganalisis dan menentukan hubungan antara set data biologis, seperti sekuens makromolekul, struktur, profil ekspresi dan jalur biokimia. Bioinformatika adalah fokus pada tingkat seluler dan molekuler biologi. Biologi dan komputer menjadi sepupu dekat yang saling menghormati, membantu dan mempengaruhi satu sama lain dan sinergis menggabungkan lebih dari sebelumnya (Fulekar, 2008).
2.2 Genomics
Genomic adalah teknologi komputer yang kuat digunakan untuk memahami struktur dan fungsi semua gen dalam suatu organisme berdasarkan mengetahui urutan DNA seluruh organisme. Bidang ini meliputi upaya intensif untuk menentukan urutan DNA seluruhorganisme dan fine-skala usaha pemetaan genetik. Bidang ini juga mencakup studifenomena intragenomic seperti heterosis, epistasis pleiotropy, dan interaksi lainnya antara lokus dan alel dalam genom. Sebaliknya, penelitian tentang gen tunggal, fungsi danperan, sesuatu yang sangat umum dalam penelitian saat ini medis dan biologis, dan fokusutama dari biologi molekuler, tidak masuk dalam definisi genomik, kecuali tujuan jalur ini, genetik, dan analisis informasi fungsional adalah untuk menjelaskan efeknya pada tempat dan respon ke jaringan seluruh genome itu.
Perkiraan jumlah gen dalam organisme berdasarkan pada jumlah pasangan basa nukleotida tidak dapat diandalkan karena adanya tingginya jumlah salinan berlebihan dari banyak gen. Genomics telah mengoreksi situasi ini. Gen berguna dapat dipilih dari
kumpulan gen sehingga dibangun dan dimasukkan ke dalam organisme lain untuk perbaikan atau gen berbahaya dapat dibungkam. Di bidang genomik struktural, fungsional
genomik dan genomik nutrisi, bioinformatika memainkan peran penting.
Genomics in Agriculture
Urutan genom tanaman dan hewan akan memberikan manfaat besar bagi masyarakat pertanian. Alat bioinformatika dapat digunakan untuk mencari gen dalam genom orang yang berguna bagi masyarakat pertanian dan untuk menjelaskan fungsi mereka. Pengetahuan genetik tertentu kemudian dapat digunakan untuk menghasilkan kekeringan
lebih kuat, lebih, penyakit dan tanaman tahan serangga dan meningkatkan kualitas ternak membuat mereka lebih sehat, lebih tahan penyakit dan lebih produktif. Genetika perbandingan genom tanaman telah menunjukkan bahwa organisasi gen tetap lebih dihemat dari waktu ke waktu evolusi dari yang diyakini sebelumnya. Temuan ini menunjukkan bahwa informasi yang diperoleh dari sistem model tanaman dapat digunakan untuk menyarankan bahwa informasi yang diperoleh dari sistem model tanaman dapat digunakan untuk
menyarankan perbaikan untuk tanaman pangan lainnya. Arabidopsis thaliana (selada air), Sativa oryza (beras), Triticum aestivum (gandum) dan Zea mays (jagung) adalah contoh yang tersedia genom tanaman tanah lengkap.
What can genome sequence tell us?
Beberapa organisme memiliki beberapa salinan kromosom, diploid, triploid, tetraploid dan sebagainya. Dalam genetika klasik, dalam sebuah organisme yang bereproduksi secara seksual (biasanya eukariota) gamet memiliki setengah dari jumlah kromosom sel somatik dan genom adalah set lengkap kromosom dalam gamet a. Istilah genom dapat diterapkan secara khusus berarti bahwa disimpan pada satu set lengkap DNA inti (yaitu, genom nuklir) tetapi juga dapat diterapkan untuk yang disimpan di dalam organel yang mengandung DNA mereka sendiri, seperti dengan 'genom mitokondria' atau ' kloroplas genom. Selain itu, genom dapat terdiri dari unsur-unsur non genetik kromosom seperti virus, plasmid, dan elemen transposabel. Kebanyakan entitas biologis yang lebih kompleks dari virus, kadang-kadang atau selalu, membawa materi genetik tambahan selain yang berada di kromosom mereka. Dalam 'genom' keadaan seperti itu menggambarkan semua gen dan informasi di non-coding DNA yang memiliki potensi untuk hadir. Pada eukariota seperti tanaman, protozoa dan hewan, bagaimanapun, 'genom' membawa konotasi khas informasi hanya pada DNA kromosom. Informasi genetik yang dikandung oleh DNA dalam yaitu organel, kloroplas dan / atau mitokondria tidak dianggap bagian dari genom. Bahkan, mitokondria kadang-kadang dikatakan memiliki genom mereka sendiri sering disebut sebagai 'genom mitokondria. DNA ditemukan dalam kloroplas dapat disebut sebagai 'plastome'. Analisis komparatif dalam genom mikroba menggunakan perbandingan metabolik dan organisasi gen di tingkat reaksi metabolik dengan operon mereka menggunakan struktur, jalur, reaksi, senyawa dan gen orthologs memberikan pemahaman yang lebih baik evolusi
genom. Variasi dalam ukuran genom, konten GC, penggunaan kodon dan komposisi asam amino berdasarkan noda dari spesies yang sama, spesies erat terkait dan spesies yang jauh
terkait. Kolinearitas antara set gen menunjukkan perbedaan evolusi mereka dalam evolusi gen individu.
Similarity Searching Tools
Pertumbuhan eksponensial genomik adalah karena tantangan komputasi secara sistematis mengumpulkan, menyimpan, mengorganisir, memanipulasi dan visualisasi jumlah besar menganalisis informasi biologis datang dari percobaan yang dilakukan oleh ahli biologi. Dengan demikian, bioinformatika, dalam arti luas, dapat dilihat sebagai menyediakan baik infrastruktur dan ilmiah kerangka di mana ahli biologi mengambil informasi dan menggunakan komputer untuk membantu mengubahnya menjadi pengetahuan. Selain dari kenyataan bahwa bioinformatika adalah baru diakui disiplin; ada keragaman mengesankan bioinformatika sumber daya yang tersedia saat ini. Meskipun beragam sumber daya komersial ada, beberapa di antaranya secara ideal cocok untuk tugas-tugas tertentu, dan tersedia secara bebas. Banyak database dan alat analisis kami jelaskan sini-host oleh pemerintah atau penelitian akademik pusat dan dapat diakses melalui user-friendly web
antarmuka.
Sumber yang bagus untuk dunia database genomik adalah masalah database tahunan Asam Nukleat jurnal Research, yang diterbitkan pada 1 Januari setiap tahun (Www3.oup.co.uk/nar/database/c /). Selain itu, Genbank, Nasional Pusat Informasi Bioteknologi (NCBI), Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) dan Databank DNA dari Jepang (DDBJ), adalah pelopor sebagai DNA dan protein urutan repositori. Sebuah berbagai tanaman dan model genom tanaman tertentu database juga dapat diakses melalui
UKCropNet termasuk GrainGenes, (yang memegang molekul dan fenotipik informasi tentang gandum, jelai, gandum, rye dan tebu), dan MaizeDB (untuk jagung). Beberapa database yang khusus untuk agak lebih besar taksonomi kumpulan misalnya, database Gramene, yang bertujuan untuk mengintegrasikan informasi genomik dari antara semua rumput menggunakan urutan genom padi sebagai fokus titik. Pfam, urut an protein database signature, adalah database yang berasal [28]. Berasal database di pabrik genomik sering hanya mencakup sistem-sistem tanaman memiliki data yang paling berlimpah. Salah satu contoh adalah himpunan Angka Indeks Gen di Lembaga Studi Genomic (TIGR), yang merupakan kumpulan dari banyak difokuskan database, masing-masing mencakup tanaman hewan, berbeda, protista atau spesies jamur. Setiap Indeks Gene komputasi merakit set non berlebihan dari gen urutan untuk organisme yang, dengan link ke ekspresi, homologi dan
informasi lainnya. Ahli biologi tanaman, tentu saja, juga tertarik pada tanaman simbion dan organisme penyebab penyakit. Sejumlah bakteri patogen tumbuhan dan jamur telah baik t elah diurutkan secara utuh, termasuk Agrobacterium Agrobacterium, Ralstonia solanacearum dan Xylella fastidiosa, atau merupakan subyek sekuensing yang sedang berlangsung proyek, seperti Magnaporthe grisea, Pseudomonas syringae pv. tomat dan Xanthomonas campestris. Selain itu, berbagai genom tanaman virus telah disimpan di Genbank. Database Genom online (GOLD) adalah daftar online secara teratur diperbarui dari prokariotik dan eukariotik genom proyek yang memiliki selesai atau yang sedang berlangsung. TIGR menawarkan apa itu panggilan database Mikroba Komprehensif Sumber Daya, yang memungkinkan eksplorasi dan perbandingan beranotasi mikroba urutan.
BAB III KESIMPULAN
Berdasarkan uraian diatas maka dapat disimpulkan bahwa genomic adalah teknologi komputer yang kuat digunakan untuk memahami struktur dan fungsi semua gen dalam suatu organisme berdasarkan mengetahui urutan DNA seluruh organisme. . Himpunan Angka Indeks Gen di Lembaga Studi Genomic (TIGR) merupakan kumpulan dari banyak database, masing-masing mencakup tanaman hewan, berbeda, protista atau spesies jamur. Database Genom online (GOLD) adalah daftar online secara teratur diperbarui dari prokariotik dan eukariotik genom proyek yang memiliki selesai atau yang sedang berlangsung.
DAFTAR PUSTAKA
V.K., Singh, dkk. 2011. Role of Bioinformatics in Agriculture and Sustainable Development .
India: Banaras Hindu University
Professor Dr. M.H. Fulekar & Jaya Sharma. 2008. Bioinformatics Applied in Bioremediation. Mumbai: University of Mumbai, Environmental Biotechnology Laboratory,
Department of Life Sciences, Santacruz
Seung Yon Rhee, and Dong Xu, Julie Dickerson. 2006. Bioinformatics and Its Applications in Plant Biology. California: Department of Plant Biology, Carnegie Institution, Stanford,
Mahalakshmi, Viswanathan.2001. Plant genomics and agriculture: From model organisms to crops, the role of data mining for gene discovery. Chile: Universidad Católica de Valparaíso
Michael R. Barnes and Ian C. Gray. 2003. Bioinformatics for Geneticists. England: John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex
