Mesin Super Canggih

Kita mungkin tak sadar kalau tubuh kita adalah sebuah mesin super canggih yang belum bisa ditandingi oleh mesin manapun. Ya, mesin ini terdiri dari mesin-mesin mikro yang sangat banyak. Ia mampu memproduksi sesuatu yang menopang hidup kita sendiri, berjalan dengan sangat efektif, sangat efisien, terintegrasi satu sama lain, mampu membedakan apa yang harus diproduksi dan apa yang tidak, tahu kapan harus bekerja dan kapan beristirahat, ada sistem pengendalian mutu (quality control) dan jaminan mutu (quality assurance), benar-benar canggih.

Mesin itu jumlahnya amat banyak, ada di dalam setiap sel tubuh kita. Mereka memproduksi zat yang super penting yaitu protein, dengan DNA sebagai buku resepnya (blueprint ). Protein inilah yang sesungguhnya menjalankan banyak sekali fungsi kehidupan. Melalui protein lah gen-gen dalam tubuh kita menentukan hampir segala sesuatu tentang tubuh kita, misalnya apa warna rambut kita, bagaimana kita memproses makanan dalam tubuh atau seberapa tahan kita terhadap suatu penyakit. Jadi terbayang kan betapa canggihnya mesin dalam tubuh kita?

Sekilas Protein

Protein adalah molekul yang sangat besar dan kompleks, ia berupa polimer yang tersusun atas rantai panjang molekul-molekul subunit yang dinamakan “asam amino”. Ada 20 jenis asam amino yang menyusun protein, struktur dasar semuanya sama, tapi rantai samping (gugus R) yang berbeda-beda membuat sifat kimiawinya berbeda pula.

Struktur Molekul Asam Amino (Image from en.wikipedia.org)

Seperti umumnya polimer lain seperti DNA, asam-asam amino tersusun rapi bak anak tasbih berjejer membentuk tasbih. Asam-asam amino tersusun satu per satu membentuk rantai lurus protein dengan keteraturan tertentu. Namun yang unik dari protein ini adalah bentuk tiga dimensinya yang tidak lurus seperti tali, melainkan berlipat-lipat, berpelintir, membentuk sebuah struktur tertentu yang khas, berbeda satu sama lain. Bahkan struktur tiga dimensi inilah yang membuat protein dapat berfungsi. Kesalahan sedikit saja protein ini melipat, maka bisa menyebabkan malfungsi bahkan penyakit-penyakit yang sulit disembuhkan.

Struktur Protein (Image from en.wikipedia.org)

Contoh kesalahan struktur tiga dimensi ini misalnya pada penyakit Cystic Fibrosis. Penyakit ini diakibatkan sebuah protein bernama CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) yang gagal melipat dengan benar. Penyebabnya ’sepele’ saja, ‘hanya’ karena ada satu asam amino penyusun CFTR yang kurang (terdelesi). Namun efek tidak berfungsinya CFTR membuat ion khlorida tidak dapat melewati outer membrane pada sel, sehingga menyebabkan terbentuknya lapisan mukus yang tebal di paru-paru dan organ-organ pencernaan. Akibatnya cukup fatal karena dapat menyebabkan kematian penderitanya di usia belia. ‘Hanya’ gara-gara kurang satu asam amino.

Hingga saat ini, para ilmuwan belum dapat memprediksi struktur tiga dimensi (3D) suatu protein dengan tepat. Yang bisa dilakukan adalah mengamati struktur tiga dimensi melalui pengamatan difraksi sinar X. Prediksi baru bisa dilakukan hingga struktur sekunder saja, yaitu apakah suatu bagian tertentu protein membentuk spiral ‘alfa helix’ atau lembaran ‘beta sheets’, sedangkan struktur tersier (3D) masih ’samar-samar’. Padahal kalau kita dapat memprediksi struktur 3D, kita dapat mengerti atau memprediksi sifat fetonip suatu organisme.

Implikasi lain jika struktur 3D protein mampu diprediksi adalah bagi dunia medis. Dengan mampunya kita memprediksi bagaimana protein melipat di dalam sel, maka secara teoritis kita dapat merancang obat yang tepat yang dapat menghambat fungsinya melalui program komputer tanpa harus ‘bersusah payah’ dan mengeluarkan biaya besar untuk eksperimen. Kita berharap semoga para ahli structural bioinformatics mampu segera menyelesaikan masalah ini.

Bagaimana Protein Diproduksi dalam Tubuh?

Ada tiga tahap proses yang terlibat dalam produksi protein. Semuanya terjadi dengan cara yang cerdas, efektif, efisien dan super canggih. Yo kita lihat.

Replikasi DNA

Replikasi adalah proses penggandaan DNA ketika suatu sel membelah dan membentuk sel yang baru. DNA pada sel lama berfungsi sebagai cetakan (template) untuk membuat salinan DNA pada sel baru yang urutan basa A-C-G-T nya persis sama. Ini menjamin setiap sel dalam tubuh kita memiliki seperangkat resep lengkap untuk membuat protein yang dibutuhkan.

DNA Replication (Image from www.coolschool.ca)

Transkripsi

Pada tahap awal produksi protein, informasi resep yang ada pada gen dikopi satu per satu (basa per basa) dari sebuah rantai DNA di dalam nukleus sel menjadi rantai RNA pembawa pesan (messenger RNA = mRNA). Rantai DNA berfungsi sebagai cetakan (template) yang akan menghasilkan mRNA komplemennya. Bedanya, basa T (thymine) pada DNA digantikan oleh U (uracil) pada mRNA, namun keduanya tetap sama-sama berkomplemen dengan A (adenine). Proses pengkopian DNA menjadi RNA ini dinamakan transkripsi.

Transcription (Image from en.wikipedia.org)

Perlu diingat bahwa jumlah mRNA yang ditranskripsi diatur (diregulasi) oleh tubuh kita sendiri, setiap sel hanya mentranskrip gen-gen yang dibutuhkan. Sel rambut hanya mentranskrip gen-gen pengkode protein di rambut saja, begitu pula dengan sel jantung, kulit, darah, dll. Dalam transkripsi dikenal juga istilah gen yang on dan off, on artinya gen tersebut ditranskripsi menjadi mRNA, off berarti sebaliknya. Jumlah mRNA yang disintesis pun tidak sembarangan, sedikit banyaknya disesuaikan dengan kebutuhan.

Translasi

mRNA hasil transkripsi kemudian dikeluarkan menuju sitoplasma sehingga bisa diproses lebih lanjut oleh suatu organel sel yang bernama ribosom. Ribosom akan membaca urutan basa RNA dan menterjemahkannya (translate ) menjadi urutan asam amino tertentu sesuai dengan resep yang dibawa mRNA. Di sinilah asam-asam amino itu dirakit sesuai urutan yang diresepkan gen (DNA) dan kemudian melipat membentuk struktur tiga dimensi yang fungsional.

Protein Translation (Image from www.scq.ubc.ca)

Anda dapat melihat video proses Replikasi, Transkripsi dan Translasi di sini.

Central Dogma

Tiga langkah proses di atas dinamakan “Central Dogma” dan bisa dikatakan sebagai tulang punggung Biologi Molekular. Ini semua sudah direncanakan alam dan masing-masing ada kegunaannya sendiri-sendiri.

Central Dogma of Molecular Biology (Image from en.wikipedia.org)

Coba perhatikan ketiga proses di atas, replikasi menjamin resep tubuh kita (DNA) tetap terjaga utuh di setiap sel. Transkripsi melibatkan RNA pembawa pesan (mRNA) yang mana sekaligus melindungi “otak” seluruh sistem ini –yaitu DNA– dari kerusakan, mengingat sintesis protein terjadi di sitoplasma yang penuh dengan bahan-bahan kimia, maka kalaupun terjadi kerusakan pada mRNA, DNA sebagai resep utama masih tetap utuh terjaga. Akhirnya, mRNA hasil transkripsi diterjemahkan (translasi) menjadi protein sebagai ‘pekerja’ bagi tubuh kita. Protein yang disintesis terkait langsung dengan regulasi ketika transkripsi, jadi protein apa saja yang disintesis dan berapa jumlahnya amat sangat teratur, tidak boleh ada istilah kekurangan atau kelebihan.

Tiga langkah yang terlihat sederhana, simple namun ternyata amat rumit dan canggih dan menghasilkan sesuatu yang luar biasa bergunanya bagi kehidupan. Ya, semuanya ada dalam tubuh kita sendiri.

Sumber : http://sciencebiotech.net/mesin-super-canggih-itu-ada-dalam-tubuh-kita/

Osteoporosis karena minum susu??

Saya tertarik dengan diskusi pada kuliah endokrinologi tadi siang tentang masalah osteoporosis. Bu Grat (dosen pengampu) mengatakan bahwa beberapa hari yang lalu membaca artikel tentang osteoporosis yang disebabkan karena minum susu. Benarkah? Makanya saya langsung mencari artikel tersebut. Ini artikel bersumber dari http://kesehatan.kompas.com/read/xml/2009/11/04/07414164/minum.susu.justru.sebabkan.osteoporosis. Maaf belum di edit.

Hari Osteoporosis Nasional 2009 diperingati ribuan warga di Bundaran Hotel Indonesia, Jakarta, tanggal 25 Oktober lalu. Sebagai sebuah event, acara itu cukup berhasil menarik perhatian, yang tentu tidak lepas dari peran sebuah perusahaan swasta yang memasarkan produk susu, terutama untuk orang dewasa.

Acara itu juga seolah-olah merupakan antitesis atau sanggahan terhadap pendapat bahwa minum susu terlalu banyak justru menyebabkan osteoporosis. Pendapat yang terakhir ini tercantum dalam buku best seller karya Prof dr Hiromi Shinya, The Miracle of Enzyme-Self-Healing Program, yang tahun 2008 telah diterjemahkan ke bahasa Indonesia dan diterbitkan Qanita, anak perusahaan Mizan.

Hingga tahun ini, buku itu telah mengalami cetak ulang beberapa kali. Tak kurang dari pengusaha Ciputra amat memercayai isi buku itu, sampai pernah mengadakan seminar untuk warga usia lanjut di rumahnya dengan pembicara seorang dokter yang menguraikan pokok-pokok isi buku Shinya.

Dalam bukunya itu, Shinya yang guru besar kedokteran Fakultas Kedokteran Albert Einstein di Amerika Serikat menulis demikian: ”Satu miskonsepsi umum yang terbesar mengenai susu adalah bahwa susu membantu mencegah osteoporosis. Oleh karena jumlah kalsium dalam tubuh kita berkurang seiring dengan usia, kita diberi tahu untuk minum susu yang banyak untuk mencegah osteoporosis. Namun, ini adalah sebuah kesalahan besar. Minum susu terlalu banyak sebenarnya menyebabkan osteoporosis.”

Apa argumen Shinya terhadap pendapatnya yang ”melawan” pendapat umum ini, termasuk sebagian dokter ahli gizi klinik? Menurut Shinya, kadar kalsium dalam darah manusia biasanya terpatok pada 9-10 mg. ”Namun, saat minum susu, konsentrasi kalsium dalam darah Anda tiba-tiba meningkat. Walaupun sepintas lalu hal ini mungkin terlihat seperti banyak kalsium telah terserap, peningkatan jumlah kalsium dalam darah ini memiliki sisi buruk. Ketika konsentrasi kalsium dalam darah tiba-tiba meningkat, tubuh berusaha untuk mengembalikan keadaan abnormal ini menjadi normal kembali dengan membuang kalsium dari ginjal melalui urine,” demikian pendapat Shinya.

Ia menambahkan, ”Jika Anda mencoba minum susu dengan harapan mendapatkan kalsium, hasilnya sungguh ironis, yaitu menurunnya jumlah kalsium dalam tubuh Anda secara keseluruhan. Dari empat negara susu besar—Amerika, Swedia, Denmark, dan Finlandia—yang banyak sekali mengonsumsi susu setiap hari, ditemukan banyak kasus retak tulang panggul dan osteoporosis.”

Masuk akal

Menanggapi pendapat Shinya ini, pakar gizi klinik Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia, Prof Dr Waloejo Soerjodibroto, ketika dihubungi menyatakan bahwa pendapat tersebut masuk akal. Waloejo mengaku belum membaca buku Shinya, tetapi ia belum yakin bahwa kadar kalsium yang berlebih akibat asupan minum susu justru akan mendorong pembuangan kalsium dari ginjal melalui urine, termasuk kalsium dari massa tulang. ”Betapapun susu adalah sumber protein sehingga dalam konteks yang benar, susu tetap berguna untuk tubuh,” katanya.

Walaupun demikian, Waloejo setuju dengan sebagian pendapat Shinya bahwa susu sapi memang paling cocok untuk anak sapi, bukan untuk anak manusia, apalagi manusia dewasa. ”Dalam perkembangan masyarakat modern, air susu ibu diganti oleh susu formula atau pengganti air susu ibu supaya kaum ibu bisa aktif bekerja. Manusia punya otak untuk merekayasa, termasuk menciptakan pengganti air susu ibu yang mendekati atau mirip air susu ibu, walaupun tak bisa sama persis,” tambahnya.

Kita tentu ingat slogan gizi ”Empat Sehat, Lima Sempurna” yang diciptakan tokoh gizi nasional, almarhum Prof dr Poorwosoedarmo, sekitar empat dekade lalu, yang menyebutkan bahwa konsumsi susu ”menyempurnakan” empat komponen makanan lainnya (karbohidrat, protein dan lemak nabati/hewani, sayur, dan buah-buahan). Menurut Waloejo, slogan itu bagus dan amat berguna pada masa tahun 1960-an ketika kondisi gizi masyarakat Indonesia masih kurang baik karena memberikan panduan yang mudah diingat masyarakat awam.

”Namun, kini kita dapat mempertanyakan, apakah benar tanpa susu asupan gizi kita kurang sempurna. Panduan ini kemudian diganti dengan istilah ’menu seimbang’ (balanced diet), yang sebenarnya juga tidak pas. Yang benar untuk konteks Indonesia adalah giza atau gizi lengkap (wholesome diet). Semua komponen ada, tidak kelebihan, tidak kekurangan,” tutur Waloejo.

Konsumsi ikan

Menurut Prof Errol Untung Hutagalung, Ketua Perhimpunan Osteoporosis Indonesia (Perosi), puncak massa tulang (peak bone mass) manusia terjadi pada usia 20 hingga 30-an tahun. Jumlah penderita osteoporosis terus meningkat dan dikhawatirkan menjadi beban masalah kesehatan di Indonesia 40 tahun lagi. Salah satu upaya pencegahannya adalah dengan memaksimalkan mengonsumsi kalsium ketika usia 20-30 tahun. Pengurangan kalsium mulai terjadi pada usia 40 tahun dan makin meningkat setelah usia 50 tahun, katanya (Kompas, 26/10). Ketika dihubungi semalam, Hutagalung menyatakan belum membaca buku Shinya sehingga belum bisa berkomentar bahwa konsumsi susu malah dapat meningkatkan laju osteoporosis.

Prof Waloejo sebaliknya setuju dengan pendapat Prof Shinya bahwa asupan kalsium tidak melulu harus dari susu. Ikan-ikan kecil dan rumput laut, yang selama berabad-abad dimakan oleh bangsa Jepang, ternyata mengandung kalsium yang tidak terlalu cepat diserap (slow release) yang justru dapat meningkatkan jumlah kalsium dalam darah.

Waloejo menekankan, yang penting untuk mencegah berkurangnya massa kalsium pada jaringan tulang bukan hanya asupan kalsium, tetapi juga tersedianya vitamin D3, yang dibuat dari inti kolesterol.

Pada awal evolusi, manusia purba tidak gampang mencari lemak. Dalam perkembangannya, lingkungan dan pola hidup manusia berubah, tetapi mekanisme usus dan enzim-enzim manusia purba masih tidak berbeda dengan manusia modern.

”Itulah sebabnya kita sekarang menjumpai banyak kasus obesitas, kelebihan kolesterol dan trigliserida. Kritik Prof Shinya ada benarnya,” katanya.

Hormon saat kita jatuh cinta

- Pheromones

Sama persis dengan yang diproduksi oleh ratu lebah untuk mengenali jenis lebah dari kawanannya, kalau kamu naksir seseorang, maka tubuh akan secara otomatis mengeluarkan wewangian khusus. Dan jika yang ditaksir merasa cocok dengan wangi tersebut, maka cinta pun akan berbalas.

- Oxytocin
Hormon yang membuatmu merasa ingin selalu dipeluk atau dicium oleh orang yang kamu sukai. Sangat berpengaruh dalam mendekatkan hubungan.

- Vasopressin
Hormon yang mempengaruhi tingkah laku seksual seseorang, dan tingkat kesetiaannya. Semakin tinggi kadar vasopressin, maka orang tersebut akan semakin setia pada pasangannya.

- Dopamine

Pernah dengar istilah bahwa orang akan terlihat bersinar, tambah cantik jika sedang jatuh cinta? Hormon inilah yang bekerja pada tampilan fisik sehingga membuatnya menjadi seperti itu. Jadi jika ingin terlihat lebih cantik atau bersinar, jangan ragu untuk jatuh cinta.

- Neuropinephrine

Hormon pemicu semangat, memicu aliran darah untuk mengalir lebih cepat sehingga tubuh merasa enerjik dan gembira. Karena hormon ini maka orang yang sedang jatuh cinta akan merasa happy dan cerah ceria terus.

Materi Biologi Konservasi

1. Biodiversitas (download)
2. Biogeografi (download)
3. Threats (download)
   

Penemuan Primata Transgenik Pertama dan Bioetikanya

Ilmuwan Jepang baru-baru ini mengumumkan berhasil menciptakan primata transgenik. Bukan itu saja, untuk pertama kali di dunia, ekspresi gen yang dimasukkan bisa bertahan dan menurun pada generasi kedua primata hasil rekayasa genetika itu. Perkembangan riset eksperimental tentang sejumlah penyakit butuh percobaan dengan memakai primata. Hal itu disebabkan hewan ini lebih dekat dengan manusia secara fungsional dan anatomi daripada hewan pengerat.

Dalam riset yang dimuat pada situs Japan Science and Technology Agency ini, gen yang mengode protein berpendar hijau (green fluorescent protein/ GFP) diisolasi dan diinjeksi dengan vektor virus lalu dimasukkan ke dalam embrio monyet melalui inseminasi buatan. Embrio dengan gen GFP itu dikultur beberapa hari, hanya embrio yang mengekspresikan gen GFP yang dimasukkan ke rahim induk monyet pengganti. Metode ini untuk memastikan kelima monyet yang lahir adalah transgenik.

Percobaan itu berhasil ketika gen itu menurun pada anak- anak monyet yang dilahirkan. Tak semua hewan selamat saat tubuhnya dimasuki gen asing. Bagi yang berhasil, gen itu diturunkan kepada anak-anaknya. Hal ini berarti gen itu bisa dikembangkan melalui proses reproduksi biasa. Monyet-monyet hasil transgenik ini bisa digunakan untuk mempelajari penyakit pada manusia, terutama penyakit turunan seperti penyakit parkinson dan amyotrophic lateral sclerosis.

Sebelumnya, belum ada riset yang berhasil menciptakan hewan primata transgenik generasi kedua dan tak ada bukti ilmiah ekspresi gen dalam jaringan maupun transmisi gen asing ke sel reproduksi primata transgenik. Jadi, penemuan itu pertama kali di dunia dan amat penting dalam pengembangan bioteknologi.

Perpindahan gen

Rekayasa genetik adalah rangkaian teknik untuk mengisolasi, memodifikasi, menggandakan, dan merekombinasi gen dari organisme berbeda. Teknologi ini dirancang untuk mematahkan halangan antarspesies dan melemahkan mekanisme pertahanan spesies.

Agar dapat memanipulasi, menyalin, dan memindahkan gen, para pakar rekayasa genetik menggunakan parasit-parasit genetik yang direkombinasi. Namun, ini justru bisa menyebabkan penyakit, termasuk kanker dan parasit lain, menyebarkan gen virulen dan gen yang kebal antibiotik.

Sejumlah aplikasi rekayasa genetik dalam genetika dan pengobatan punya implikasi bagi etika dan kesehatan, baik untuk manusia maupun hewan. Secara etis, aplikasi itu bisa menimbulkan diskriminasi genetik berdasarkan uji diagnostik dan berdampak negatif pada kesejahteraan hewan.

Aplikasi itu juga dikhawatirkan menimbulkan epidemi lintas spesies akibat rekombinasi antara virus hewan dan manusia, risiko reaksi imunitas serius dari vektor dalam terapi gen. Risiko lain adalah penciptaan supervirus lintas spesies, kanker, penyakit baru dari obat dan vaksin hasil rekayasa genetik.

Penemuan monyet transgenik baru-baru ini diharapkan jadi terobosan dalam pengembangan terapi untuk mengatasi gangguan saraf otak. Mengingat sejumlah risiko yang ditimbulkan, penggunaan bioteknologi itu perlu dilakukan dengan hati-hati dan aman bagi lingkungan.

Kajian Bioetika

Berdasarkan 4 prinsip moral dasar bioetika, penemuan ini dapat dikaji melalui berbagai sudut pandang yaitu dari sudut pandang primata transgenik tersebut, para penderita yang mengaplikasikan penemuan ini untuk penyembuhan penyakitnya, serta lingkungan sebagai suatu area yang berhubungan langsung dengan penggunaan penemuan ini.

Dari sudut pandang primata transgenik itu sendiri, 4 prinsip moral dasar bioetika yang harus dikaji adalah Autonomi, Justice, Beneficence, dan Nonmalficence. Primata yang menjadi objek penelitian pasti tidak bisa berbuat apa-apa ketika manusia mencoba bereksperimen menggunakan tubuhnya, sehingga konsep autonomy tidak terpenuhi. Hewan tersebut tidak dapat memutuskan bagaimana kesanggupannya sebagai bahan percobaan. Namun hal ini harus dikaitkan dengan konsep justice, peneliti harus bersungguh-sungguh menghormati otonomi hewan yang digunakan untuk eksperimennya tersebut. Peneliti dituntut untuk senantiasa berpegang teguh agar tujuan utama menggunakan hewan tersebut bisa berhasil. Dengan adanya prinsip beneficence, eksperimen ini bisa diaplikasikan agar hewan itu sendiri juga bisa tahan terhadap kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan seperti sekarang ini dengan penciptaan hewan varian baru. Dengan berpegang pada prinsip nonmalficence, peneliti juga harus tahu resiko yang muncul pada hewan transgenik itu, misalnya virus yang diinjeksikan ke tubuh hewan itu dikhawatirkan akan bermutasi dan menjadi suatu agen pembawa penyakit baru bagi hewan tersebut dan jika ini terjadi akan berakibat serius untuk keturunannya jika hewan transgenik ini hidup dan berkembangbiak.

Dari sudut pandang para penderita yang mengaplikasikan penemuan ini untuk penyembuhan penyakitnya, penderita tersebut memiliki sebuah prinsip autonomy, prinsip untuk memilih, karena mereka juga berhak untuk sembuh dari penyakit dan bisa kembali sehat. Prinsip justice juga memberi gambaran untuk memberi keadilan bahwa orang sakit berhak disejajarkan dengan orang sehat dengan memberinya penyembuhan. Prinsip beneficence juga bisa digunakan untuk mengkaji bahwa penemuan di ranah bioteknologi ini bisa digunakan untuk mengobati penderita dari penyakit yang ada di tubuhnya. Namun, prinsip nonmalficence mengatakan agar resiko penggunaan bioteknologi ini untuk manusia bisa diminimalisir karena penggunaan virus untuk pengobatan tak selamanya berdampak positif, dampak negatifnya justru bisa lebih gawat jika teknologi yang digunakan kurang berkualitas.

Dari sudut pandang lingkungan, prinsip autonomy, justice, beneficence dan nonmalficence sangat berkaitan erat. Peneliti tidak boleh seenaknya sendiri membuat suatu bioteknologi menggunakan virus tersebut tanpa mempedulikan lingkungan sekitar. Lingkungan juga perlu mendapat perhatian serius karena jika virus yang diinjeksikan ke tubuh hewan menyebar ke lingkungan, kemungkinan virus tersebut masuk ke inang lain, misalnya hewan tertentu, sehingga akan merusak keseimbangan alam dan kelestarian lingkungan tersebut. Akibat buruknya, lingkungan akan rusak dan tempat hidup manusia akan terganggu akibat perlakuan manusia sendiri terhadapnya.

sumber : http://cetak.kompas.com/read/xml/2009/06/06/03170028/kontroversial.tetapi.menjanjikan