bioinformatika

 

Bioinformatika

Bioinformatika  yaitu  gabungan antara ilmu   teknik informasi dan penggunaan komputer dalam biologi molekul,pengumpulan, penyimpanan, analisis, interpretasi, penyebaran dan aplikasi  dari data-data biologi molekul matematika  , berdasarkan  artificial intelligence  yaitu semua gejala yang ada di alam ini   dapat  dibuat secara artificial melalui simulasi dari  data-data yang menjadi kunci penentu seperti    basis data sekuens biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk  meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA , analisis ekspresi gen,analisis  filogenetika , gen DNA atau RNA,  Untuk database DNA yaitu  GenBank  Amerika 

untuk sekuen asam aminonya  yaitu  Protein Data Bank (PDB) untuk 

struktur tiga dimensinya,  untuk protein  yaitu  Swiss-Prot   Swiss,

manajemen data-data klinis dari pasien seperti  data  analisa diagnosa laboratorium, hasil konsultsi dan saran, foto rontgen, ukuran .detak jantung

genom manusia,,melalui Electrical Medical Record (EMR).  data ini untuk  menentukan obat untuk  pasien ,

genom, yaitu cetak biru informasi genetik yang menentukan sifat setiap makhluk  hidup yang disandi dalam bentuk pita molekul DNA (asam deoksiribonukleat). Database genom manusia  sudah  terbuka untuk seluruh kalangan, sehingga dapat  diketahui  gen yang berpotensi kedokteran,

sejak awal  tahun 1960 telah ada   teknik biologi molekuler dalam mengungkap sekuens biologis dari protein  dan asam nukleat ,Penemuan teknik 

sekuensing DNA  menjadi salah satu pembuka jalan bagi  pengungkapan genom  dan analisis  sekuens sehingga  lahirlah bioinformatika,

sejak tahun 2000 kloning, bioinformatika  seperti rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA,pengembangbiakan sel induk, 

 ilmu kimia kombinatorial yaitu ilmu  sifat unik dari setiap molekul , bahwa atom karbon dapat membentuk berbagai senyawa karbon,seperti ditemukanya  isomer dalam senyawa  karbon ,  pada molekul monosakarida (heksosa), 

dari heksosa ada    dua kelompok besar monosakarida berdasarkan gugus fungsional  yang dimilikinya, yaitu kelompok ketosa dan aldosa , 

pada aldosa, maka ada   16 jenis aldosa berdasarkan isomer optiknya,  ini dikarenakan  tiap molekul aldosa mempunyai. 4  atom karbon  asimetrik ,

semakin banyak jumlah atom karbon yang membentuk senyawa organik, 

maka semakin beragam senyawa organik nya , keragaman ini dapat dilihat dari kemampuan unsur lain seperti oksigen, hidrogen, dan nitrogen berikatan dengan atom karbon,keragaman ini dapat dilihat  bagaimana caranya atom karbon berikatan satu sama lainnya,

proses  pencarian molekul  membutuhkan   ilmu kimia kombinatorial  dan  komputer, ilmu kimia kombinatorial  merancang struktur  molekul tertentu dengan sifat tertentu ,dalam menghambat  pematangan buah  dilakukan dengan menghambat enzim yang memicu proses pematangan itu,  untuk menghambat enzim pematangan perlu  diberi molekul tertentu yang dapat berikatan dengan enzim itu,  

molekul yang digunakan harus mempunyai   persyaratan yaitu  sebagai penghabat enzim pematangan buah tidak boleh berikatan permanen 

dengan enzim itu, hambatan ini tidak bersifat permanen dan dapat lepas 

sesudah  beberapa  waktu tertentu,  molekul ini  tidak bersifat racun 

terhadap manusia,

Basis data yaitu  kumpulan data  yang disimpan di dalam  komputer secara sistematik sehingga dapat dilihat  menggunakan suatu  program komputer untuk memperoleh informasi ,basis data sekuens biologis dapat berupa basis data primer untuk menyimpan sekuens  primer asam nukleat maupun protein , basis data sekunder untuk  menyimpan motif sekuens protein, dan basis data struktur untuk  menyimpan data yang mengandung informasi tentang jenis asam nukleat 

( DNA atau RNA ), pustaka yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat ,organisme sumber asam nukleat ,nama organisme sumber asam nukleat data struktur protein maupun asam nukleat. seperti DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang ),GenBank (Amerika Serikat), 

EMBL (European Moleculer Biology Laboratory, Eropa), 

 Sumber  data sekuens asam nukleat  yaitu  pendaftaran paten,submisi langsung dari periset individual, proyek sekuensing genom, 

contoh  basis data  yang menyimpan sekuens prime  protein yaitu TrEMBL (Eropa),PIR (Protein Information Resource, Amerika Serikat),  Swiss-Prot (Swiss),  Ketiga basis data ini  telah  digabungkan dalam UniProt  yang didanai  oleh Amerika  Serikat , dalam UniProt mengandung    informasi tentang penjelasan mengenai fungsi protein  ,sekuens  protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan, 

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) merupakan peralatan 

bioinformatika yang berhubungan  erat dengan penggunaan basis data sekuens  biologis, dengan adanya BLAST  sehingga 

memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens asam nukleat maupun 

protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya, ini 

berguna  untuk memeriksa  hasil sekuensing ,memeriksa fungsi gen hasil sekuensing,menemukan gen sejenis pada beberapa organisme,

Algoritma yang mendasari kerja  BLAST yaitu  penyejajaran sekuens, PDB menyimpan data struktur sebagai  koordinat 3  dimensi yang menggambarkan posisi atom -atom dalam  protein ataupun asam nukleat,.PDB (Protein Data Bank) yaitu  basis data tunggal yang menyimpan model struktural 3  dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan eksperimental (dengan kristalografi  sinar-X dan spektroskopi NMR ) 

 

Penyejajaran sekuens  yaitu  proses  penyusunan  dua atau lebih sekuens sehingga persamaan  sekuens-sekuens itu  tampak nyata. Hasil dari proses ini  dinamakan  sebagai sequence alignment ,Baris sekuens  dalam suatu alignment diberi sisipan (umumnya dengan tanda "–")  sehingga kolom-kolomnya memuat karakter yang identik atau sama di antara sekuens-sekuens itu , contoh  alignment DNA dari dua sekuens pendek DNA yang berbeda, "ccatcaac"  dan "caatgggcaac" (tanda "|" menunjukkan kecocokan atau match di antara  kedua sekuens).

ccat---caac

| || ||||

caatgggcaac

sequence alignment juga digunakan untuk mencari sekuens 

yang mirip atau sama dalam basis data sekuens. BLAST adalah salah satu 

metode alignment yang sering digunakan dalam penelusuran basis data 

sekuens, ketidakcocokan  dalam alignment diasosiasikan dengan proses mutasi,  sedangkan kesenjangan (gap, tanda "–") diasosiasikan dengan proses 

insersi atau delesi, sequence alignment merupakan metode dasar dalam analisa sekuens, metode ini dipakai  untuk mempelajari evolusi sekuens sekuens dari leluhur yang sama (common ancestor),  sequence alignment memberikan hipotesis atas proses  evolusi yang terjadi dalam sekuens-sekuens itu,  misalnya, kedua  sekuens dalam contoh alignment di atas bisa jadi berevolusi dari sekuens  yang sama "ccatgggcaac". dalam kaitannya dengan hal ini, alignment juga  dapat menunjukkan posisi-posisi yang dipertahankan (conserved) selama evolusi dalam sekuens-sekuens protein, yang menunjukkan bahwa posisi posisi ini  bisa jadi penting bagi struktur atau fungsi protein itu,

metode prediksi struktur protein digolongkan  ke dalam 2 kelompok, yaitu metode pemodelan de novo dan  metode  pemodelan protein komparatif , pemodelan  protein komparatif meramalkan struktur  suatu protein berdasarkan struktur protein lain yang telah  diketahui. salah 

satu penerapan metode ini yaitu  pemodelan homologi (homology 

modelling), yaitu prediksi struktur tersier protein berdasarkan kesamaan 

struktur primer protein. pemodelan homologi didasarkan pada teori bahwa 

dua protein yang homolog mempunyai  struktur yang sangat mirip satu sama 

lain,  pada metode ini, struktur suatu protein ( protein target) 

ditentukan berdasarkan struktur protein lain (protein templat) yang telah  

diketahui dan mirip  sekuens dengan protein target itu,

bentuk struktur protein diungkap dengan  kristalografi sinar-X ataupun spektroskopi NMR , namun kedua metode 

itu  sangat memakan waktu  lama  dan biaya  mahal. sedang  metode 

sekuensing protein relatif lebih mudah mengungkapkan sekuens asam 

amino protein,  Prediksi struktur protein  meramalkan struktur 3  

dimensi protein berdasarkan sekuens asam aminonya 

meramalkan struktur tersier dan struktur sekunder berdasarkan struktur 

primer protein , 

penerapan lain pemodelan komparatif yaitu  protein threading 

yang didasarkan pada kemiripan struktur tanpa kemiripan sekuens primer. 

Latar belakang protein threading yaitu  bahwa struktur protein lebih 

dikonservasi dibandingkan  sekuens protein selama evolusi; area   penting bagi fungsi protein dipertahankan strukturnya. Pada pendekatan 

ini, struktur yang paling kompatibel untuk suatu sekuens asam amino 

dipilih dari semua jenis struktur tiga dimensi protein yang ada. Metode- metode yang tergolong dalam protein threading berusaha menentukan 

tingkat kompatibilitas itu, 

Dalam pendekatan de novo atau ab initio, struktur protein 

ditentukan dari sekuens primernya tanpa membandingkan dengan struktur 

protein lain. ada  banyak kemungkinan dalam pendekatan ini, 

misalnya dengan optimisasi global fungsi energi protein , menirukan proses pelipatan (folding) protein dari  sekuens primernya menjadi struktur tersiernya (misalnya dengan simulasi  dinamika molekular ),

Ekspresi gen merupakan rangkaian proses penerjemahan informasi genetik  dalam bentuk urutan basa pada DNA atau RNA  menjadi protein, dan   fenotipe,  Informasi yang dibawa  bahan genetik tidak berarti bagi  organisme jika  tidak  diekspresikan menjadi fenotipe,  Ekspresi gen dapat ditentukan dengan 

mengukur kadar mRNA dengan  teknik  Serial Analysis of Gene Expression ["Analisis Serial  Ekspresi Gen", SAGE]) microarray

Teknik-teknik ini  diterapkan pada  analisa  ekspresi gen skala besar yang mengukur ekspresi banyak gen  bahkan genom  dan menghasilkan data skala besar ,  Metode-metode  penggalian data (data mining) diterapkan pada data itu  untuk  mendapat  pola-pola informatif , contoh metode-metode klastering (clustering) dipakai  untuk  mempartisi data itu  berdasarkan kesamaan ekspresi gen sedang metode-metode  komparasi digunakan untuk membandingkan ekspresi di antara gen-gen, 

teknik-teknik di dalam  biologi molekuler, seperti PCR (polymerase chain reaction) dan  sikuensing DNA, penggunaan sekuen DNA dalam penelitian filogenetika  telah dipakai dalam  taksonomi, misalnya species,famili, marga, 

Analisis filogenetika molekuler yaitu  proses bertahap untuk 

mengolah data sikuen DNA atau protein sehingga didapat  suatu hasil 

yang menggambarkan estimasi mengenai hubungan evolusi suatu 

kelompok organisme, ada   3 tahap penting dalam analisa 

filogenetika molekuler, yaitu sequence alignment, rekonstruksi pohon 

filogenetika, dan evaluasi pohon filogenetika dengan uji statistik.

Filogenetik yaitu   hubungan  kekerabatan antar berbagai macam organisme melalui morfologi dan analisis molekuler 

 penggunaan sekuen DNA dalam  filogenetika 

yaitu bahwa terjadi perubahan basa nukleotida menurut waktu, sehingga 

 dapat direkonstruksi hubungan evolusi antara satu kelompok organisme dengan 

yang lainnya, diperkirakan kecepatan evolusi yang terjadi , yang harus diperhatikan sebelum  menggunakan data sekuen DNA atau protein ke analisis, antaralain: 

setiap sekuen  berkembang secara bebas,sekuen mempunyai  sejarah evolusi yang sama (misalnya bukan  dari campuran DNA inti dan mitokondria); sekuen bersifat homolog (diturunkan dari satu nenek moyang), sekuen berasal dari sumber yang spesifik, apakah dari inti, kloroplas  atau mitokondria; 

perkembangan biologi  molekuler telah mengungkapkan bahwa proses informasi ini juga sampai ke  tingkat biomolekuler seperti asam nukleat, protein, karbohidrat, lipid ,

tubuh mahluk hidup  terdiri dari sistem informasi yang sangat kompleks, dengan 2   sistem yang sangat menonjol, yaitu sistem endokrin dan sistem saraf , kedua   system ini bersama-sama bekerja untuk mempertahankan homeostasis tubuh,  fungsi mereka satu sama lain saling berkaitan , namun dapat dibedakan  dengan sifat  tertentu,

 Sistem informasi pada sistem saraf dikendalikan   oleh  zat kimia  neurotransmitter (karena  impuls listrik tidak mampu  melompat pada sinap yang terlalu lebar) dan impuls elektrik   sedangkan pada  sistem endokrin hanya menggunakan zat kimia yaitu hormon,

Sistem saraf yaitu  salah satu bagian yang menyusun sistem 

koordinasi yang berfungsi   memberikan respons terhadap rangsangan ,menghantarkan menerima rangsangan ke seluruh bagian tubuh,  rangsangan yang berasal  dari dalam tubuh seperti nyeri, rasa haus, lapar, 

Rangsangan  berasal dari luar tubuh seperti panas, dingin, manis, pahit suara, cahaya, bau, 

Sistem saraf terdiri atas unit-unit terkecil yang dinamakan  neuron  sel saraf 

Neuron yaitu  sel yang  menerima impuls dan  menghantarkan impuls. Neuron, sel-selnya tidak mengalami pembelahan sehingga bila  sudah mati atau rusak, neuron tidak dapat diganti. Setiap neuron terdiri atas 

3  bagian yaitu akson,badan sel, dendrit, 

badan sel terdiri dari inti sel (nukleus), anak inti sel (nukleolus) dan 

sitoplasma yang mengandung substansi kromatik yaitu badan nissl    juga  serabut  halus pada badan neuron yang dinamakan  neurofibril. badan nissl akan tampak bila  dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron seperti retikulum endoplasma  granuler yang tersusun sejajar antara yang satu dengan yang lain, dendrit yaitu   juluran atau serabut pendek bercabang yang merupakan tonjolan dari sitoplasma  pada badan sel,  Di dalam dendrit ada  badan Nissl  dan mitokondria ,  Dendrit 

berfungsi menghantarkan impuls ke badan sel, 

Akson atau neurit yaitu juluran atau serabut panjang dari badan sel, dan 

berfungsi untuk menghantarkan impuls dari badan sel menuju ujung akson, 

Serabut akson yang tipis dengan bentuk panjang di dalamnya ada  

mitokondria, neurofibril namun  tidak ada  badan Nissl sehingga tidak terlibat  dalam sintesis protein. pada tempat tertentu ada akson yang  tidak dibungkus selubung mielin yang dinamakan  nodus ranvier,Akson diselubungi oleh substansi lemak berwarna putih  kekuningan bernama  selubung mielin, selubung ini berfungsi sebagai memberi nutrisi pada akson , mempercepat jalannya impuls,isolator  yang melindungi akson terhadap tekanan dan luka,

 sifat neuron yaitu permukaan dalamnya bermuatan negatif  sedang permukaan luarnya bermuatan positif, jika neuron mendapat 

rangsangan, maka akan terjadi perubahan muatan pada kedua permukaannya, 

yaitu permukaan luar bermuatan negatif sedangkan bagian dalamnya bermuatan  positif,  ini dinamakan  depolarisasi, impuls saraf atau rangsang saraf yang  merupakan pesan saraf akan dialirkan sepanjang akson dalam bentuk gelombang   listrik, alur impuls saraf ,antaralain : 

-saraf dalam keadaan istirahat tidak menghantarkan impuls, serabut saraf 

dalam keadaan polarisasi yaitu permukaan membran luar bermuatan 

positif, sedangkan membran dalam bermuatan negatif. 

-saraf dirangsang disuatu tempat tertentu sehingga terjadi depolarisasi, 

yaitu permukaan luar bermuatan negatif, sedang permukaan dalam 

bermuatn positif. 

-antara area  yang mengalami depolarisasi dengan area  yang 

mengalami polarisasi timbul aliran listrik. aliran listrik ini dinamakan  arus 

lokal. adanya arus lokal mengakibatkan  depolarisasi diarea  sebelahnya, 

kemudian diikuti arus lokal dan depolarisasi area  sebelahnya demikian 

seterusnya. 

-depolarisasi akan menjalar disepanjang serabut saraf,  ini dinamakan 

impuls saraf,

berdasarkan fungsi dan struktur  sistem saraf dibedakan menjadi dua, 

yaitu   sistem saraf tepi (otonom) dan sistem saraf pusat ,

seluruh  tubuh dikendalikan oleh sistem saraf pusat. sistem saraf pusat  ini mengolah semua pesan yang masuk untuk membuat perintah yang akan dihantarkan melalui saraf motorik ke otot atau   kelenjar. sistem saraf pusat terdiri dari sumsum tulang belakang dan otak ,

otak terdiri dari 5 bagian utama, yaitu : 

1.jembatan varol (pons varoli). 

jembatan varol berisi serabut saraf yang menghubungkan otak kecil bagian 

kiri dan kanan, juga menghubungkan otak besar dan sumsum tulang belakang

2. sumsum lanjutan (medulla oblongata).

sumsum sambung  mengatur gerak refleks  lain,sumsum lanjutan berfungsi menghantar impuls yang datang dari medula 

spinalis menuju ke otak. sumsum sambung  mempengaruhi jembatan, 

refleks fisiologi seperti gerak alat pencernaan,  sekresi kelenjar pencernaan,detak jantung, tekanan darah, volume dan kecepatan  respirasi, 

3. otak besar. 

otak besar mengendalikan semua aktifitas pertimbangan, kepandaian (intelegensi), ingatan (memori), kesadaran, otak besar  aistem penggerak gerakan sadar . pada bagian korteks serebrum yang berwarna  abu abu  ada  bagian penerima rangsang   area sensor yang terletak di  sebelah belakang area motor yang berfungsi merespon rangsangan,mengatur geraka sadar ,ada  area asosiasi yang menghubungkan  area sensorik  dan aea motorik , area ini berperan dalam proses mengingat  ,  di sekitar kedua area itu  adalah bagian yang mengatur  psikologi   seperti  bagian depan merupakan pusat proses  emosi,mengingat, berbicara, kreativitas sedang  pusat penglihatan berada  di bagian belakang, 

4. otak tengah (mesenchefalon).

bagian atas (dorsal) otak tengah merupakan lobus optikus yang merupakan pusat pendengaran , mengendalikan  refleks mata seperti penyempitan pupil mata,  otak tengah berada  di depan otak kecil dan jembatan varol. di depan otak  tengah ada  kelenjar hipofisis  dan talamus yang mengendalikan  kerja kelenjar kelenjar endokrin. 

5. otak kecil (cerebellum).

serebellum sebagai  koordinator  posisi tubuh,gerakan otot yang  terjadi secara sadar, keseimbangan, jika  ada rangsangan  yang  berbahaya maka gerakan sadar yang normal tidak  aktif  ,

 sumsum tulang belakang  sebagai pusat gerak refleks, membawa impuls 

motorik dari otak ke efektor, penghantar impuls sensorik dari kulit atau otot ke otak,  sumsum tulang belakang terletak di dalam rongga ruas-ruas tulang 

belakang, yaitu lanjutan dari medula oblongata memanjang sampai tulang 

punggung  sampai ruas tulang pinggang kedua (canalis centralis vertebrae),

pada penampang melintang sumsum tulang belakang ada    bagian seperti sayap yang terbagi atas sayap atas dinamakan  tanduk dorsal dan sayap  bawah dinamakan  tanduk ventral, pada penampang melintang sumsum tulang belakang tampak bagian luar  berwarna putih, sedangkan bagian dalam berbentuk kupu-kupu dan berwarna  kelabu ,

 impuls sensori dari reseptor dihantar masuk ke  sumsum tulang belakang melalui tanduk dorsal dan impuls motor keluar dari  sumsum tulang belakang melalui tanduk ventral menuju efektor, pada tanduk  dorsal ada  badan sel saraf penghubung (asosiasi konektor) yang akan  menerima impuls dari sel saraf sensori dan akan menghantarkannya ke saraf  motor. pada bagian putih ada  serabut saraf asosiasi. kumpulan serabut saraf membentuk saraf (urat saraf). urat saraf yang membawa impuls ke otak  merupakan saluran asenden dan yang membawa impuls yang berupa perintah dari  otak merupakan saluran desenden, 

sistem saraf tepi (sistem saraf perifer)  adalah  lanjutan dari neuron yang bertugas membawa  impuls saraf menuju ke dan dari sistem saraf pusat,  berdasarkan cara kerjanya  sistem saraf tepi dibedakan menjadi dua yaitu :

a. sistem saraf sadar (somatik). 

sistem saraf sadar disusun oleh saraf sumsum tulang belakang, yaitu saraf-saraf yang  keluar dari sumsum tulang belakang, dan saraf otak (saraf kranial), yaitu saraf-saraf yang  keluar dari otak, 

saraf otak ada   12 pasang yang terdiri   atas :

1. tiga pasang saraf sensori, yaitu saraf nomor 1, 2, dan 8

2. lima pasang saraf motor, yaitu saraf nomor 3, 4, 6, 11, dan 12 

3. empat pasang saraf gabungan sensori dan motor, yaitu saraf nomor 5, 7, 

9  dan 10. 

saraf otak khusus  untuk area  kepala dan leher, kecuali nervus vagus yang 

melewati leher ke bawah sampai area   rongga perut dan toraks . nervus vagus 

membentuk bagian saraf otonom. oleh karena area  jangkauannya sangat luas 

maka nervus vagus dinamakan  saraf pengembara ,saraf sumsum tulang belakang berjumlah 31 pasang saraf gabungan,

berdasar  asalnya, saraf sumsum tulang belakang dibedakan atas  5 pasang saraf  pinggul, 1 pasang saraf ekor, 8 pasang saraf leher, 12 pasang saraf punggung, 5 pasang saraf pinggang,

sistem saraf otonom disusun oleh serabut saraf yang berasal dari  sumsum tulang belakang  maupun otak  dan menuju organ yang bersangkutan,

 beberapa urat saraf bersatu membentuk jaringan urat saraf yang dinamakan  pleksus. ada   3 buah pleksus ,antaralain: 

pleksus brachialis mempengaruhi bagian tangan,sistem saraf tidak  sadar (otonom), pleksus jumbo sakralis yang mempengaruhi bagian kaki,pinggul ,

 pleksus cervicalis merupakan gabungan urat saraf leher yang 

mempengaruhi bahu, diafragma,bagian leher, 

dalam sistem ini ada  beberapa jalur dan masing-masing jalur membentuk

sinapsis yang kompleks dan juga membentuk ganglion. urat saraf yang 

ada  pada pangkal ganglion dinamakan  urat saraf pra ganglion dan  

urat saraf yang  ada  pada  ujung ganglion dinamakan  urat saraf post ganglion,

sistem saraf otonom dapat dibagi atas sistem saraf parasimpatik dan sistem 

saraf simpatik,

Tabel  Fungsi saraf otonom

 Parasimpatik                                             Simpatik

menstimulasi sekresi kelenjar            menghambat sekresi kelenjar pencernaan

pencernaan

 mengerutkan kantung kemih             menghambat kontraksi kandung kemih

mengecilkan pupil                                  memperbesar pupil

menstimulasi aliran ludah                    menghambat aliran ludah

memperlambat denyut jantung         mempercepat denyut jantung

 membesarkan bronkus                       mengecilkan bronkus

perbedaan struktur antara saraf simpatik dan parasimpatik  terletak pada posisi ganglion, saraf parasimpatik  memiliki  urat pra ganglion yang panjang karena ganglion menempel pada  organ yang dibantu, saraf simpatik memiliki  ganglion yang berada  di sepanjang tulang belakang menempel pada sumsum tulang belakang  sehingga memiliki  urat pra ganglion pendek, 

fungsi sistem saraf simpatik dan parasimpatik selalu berlawanan,.

sistem endokrin yaitu  sistem kontrol kelenjar tanpa saluran  yang memproduksi  hormon yang tersirkulasi di tubuh melalui aliran darah untuk  mempengaruhi organ-organ lain, hormon bertindak sebagai  pembawa pesan  dan dibawa oleh aliran darah ke berbagai sel dalam tubuh, yang kemudian  akan menerjemahkan  pesan  itu  menjadi suatu tindakan, .sistem endokrin terdiri  dari sekelompok organ yang  menghasilkan dan  melepaskan hormon-hormon secara langsung ke dalam aliran darah, organ  dari sistem endokrin antara lain :  kelenjar tiroid, hipotalamus, kelenjar hipofisa, indung telur (ovarium) ,buah  zakar (testis), kelenjar paratiroid, pulau langerhans pada pankreas, timus, kelenjar adrenal, 

sebagian besar hormon merupakan protein yang terdiri atas  rantai asam 

amino dengan panjang yang berbeda-beda. sisanya merupakan steroid, yaitu zat  lemak yang merupakan derivat dari kolesterol. hormon dalam jumlah yang sangat  kecil mengakibatkan respon tubuh yang sangat luas, hormon terikat kepada reseptor  di permukaan sel atau di dalam sel, ikatan antara  reseptor dan hormon  akan  merubah,mempercepat, memperlambat  fungsi sel, 

pada akhirnya hormon  mengendalikan fungsi dari organ secara keseluruhan, antara lain :

mengendalikan volume cairan dan kadar air dan garam di dalam darah,

mempengaruhi cara tubuh dalam menggunakan dan menyimpan energi,

 mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan, perkembangbiakan dan 

ciri-ciri seksual,

beberapa hormon hanya mempengaruhi satu atau dua organ, sedangkan 

hormon yang lainnya mempengaruhi seluruh tubuh,  misalnya, tsh dihasilkan 

oleh kelenjar hipofisa dan hanya mempengaruhi kelenjar tiroid, sedang

hormon tiroid dihasilkan oleh kelenjar tiroid, namun hormon ini mempengaruhi 

sel-sel di seluruh tubuh. insulin dihasilkan oleh sel-sel pulau pankreas dan 

mempengaruhi metabolisme lemak,gula, protein lemak ,

bila  kelenjar endokrin mengalami kelainan fungsi, maka kadar hormon di 

dalam darah bisa menjadi tinggi atau rendah, sehingga mengganggu fungsi tubuh, untuk mengendalikan fungsi endokrin, maka pelepasan setiap hormon harus  diatur dalam batas-batas yang tepat,tubuh perlu merasakan dari waktu ke waktu  apakah diperlukan lebih banyak atau lebih sedikit hormon,

hipotalamus dan  kelenjar hipofisa melepaskan hormonnya bila  mereka merasakan bahwa kadar  hormon lainnya yang mereka kontrol terlalu tinggi atau terlalu rendah , hormon  hipofisa kemudian  masuk ke dalam aliran darah untuk merangsang aktivitas di kelenjar  target,  bila  kadar hormon kelenjar target dalam darah mencukupi, maka  hipotalamus dan kelenjar hipofisa mengetahui bahwa tidak diperlukan  perangsangan lagi dan mereka berhenti melepaskan hormon,

 sistem umpan balik  ini mengatur semua kelenjar yang berada dibawah kendali hipofisa,hormon tertentu yang berada dibawah kendali hipofisa memiliki fungsi

tertentu. misalnya, suatu siklus menstruasi wanita melibatkan peningkatan sekresi LH dan FSH oleh kelenjar hipofisa setiap  bulannya ,hormon estrogen dan progesteron pada indung telur juga kadarnya  mengalami turun-naik setiap bulannya. mekanisme pasti dari pengendalian oleh   hipotalamus dan hipofisa terhadap bioritmik ini masih belum dapat dimengerti, namun  jelas tampak  bahwa organ memberikan respon terhadap semacam jam  biologis ,faktor-faktor lainnya juga merangsang pembentukan hormon, prolaktin   atau hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar hipofisa mengakibatkan kelenjar susu di  payudara menghasilkan susu, isapan bayi pada puting susu merangsang hipofisa  untuk menghasilkan lebih banyak prolaktin,  isapan bayi juga meningkatkan  pelepasan oksitosin yang mengakibatkan  mengkerutnya saluran susu sehingga susu   dapat  dialirkan ke mulut bayi , kelenjar semacam pulau pankreas dan kelenjar  paratiroid, tidak berada dibawah kendali hipofisa ,mereka mempunyai  sistem sendiri  untuk merasakan apakah tubuh memerlukan lebih banyak atau lebih sedikit  hormon. misalnya kadar insulin meningkat segera sesudah  makan karena tubuh  harus mengolah gula dari makanan,bila  kadar insulin terlalu tinggi, kadar gula  darah akan turun sampai sangat rendah, bioinformatika  memberikan  data biofisik dari senyawa molekul protein dan asam nukleat sebagai  kunci dalam  proses kehidupan,protein  yaitu  senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang 

merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu  sama lain dengan ikatan peptida,

protein berperan penting dalam  struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup,  kebanyakan protein merupakan  enzim ,jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau  mekanis, seperti misalnya protein yang menyusun struktur tubuh dan sendi  sitoskeleton, protein terlibat dalam sistem kekebalan tubuh   sebagai antibodi dan  sistem kendali dalam bentuk hormon,

Proses mencari dan menyusun data dilakukan terhadap berbagai molekul 

protein dengan berbagai jenis asam amino dengan urutan yang spesifik, Proses ini  berguna untuk meramalkan konformasi molekul protein yang baru ditemukan 

dengan mengacu pada molekul protein yang telah diketahui konformasi

molekulnya. Mengetahui konformasi molekul protein bisa diketahui secara 

eksperimental terhadap protein ini  atau dengan peramalan atau simulasi 

komputer terhadap protein ini . Hasilnya dicocokkan dengan konformasi 

molekul protein ini . Dari sini dapat diukur seberapa cermat kemampuan 

program komputer ini  untuk meramalkan konformasi molekul protein.

Peramalan atau simulasi komputer ini merupakan disiplin dalam bidang 

bioinformatika dengan peranan dan bantuan ahli komputer untuk mencocokkan 

hasil program komputer terhadap struktur hipotetik dari suatu protein yang 

dibandingkan dengan struktur protein sesungguhnya. Peramalan juga dilakukan 

terhadap molekul protein hipotetik, yaitu molekul protein yang didesain dengan

urutan dan jenis asam amino tertentu dengan menggunakan komputer.

Hal lain yang menjadi sentral pengamatan dari suatu protein ialah tingkat 

keragamannya dengan protein serupa, tetapi berasal dari organisme lain. 

Contohnya adalah usaha untuk melihat tingkat keragaman struktur hormon insulin 

manusia dan insulin kera. Logikanya jika semakin mirip jenis dan urutan asam 

amino kedua hormon ini  maka tingkat kekerabatan mahluk ini  semakin 

dekat pula. Ini yang diusahakan untuk mendobrak hipotesis evolusi dari Charles 

Darwin.

Membandingkan, meramal, dan mengurut asam amino penyusun protein 

saat ini sudah dilakukan dengan berbagai program komputer hasil pengembangan 

disiplin bioinformatika. Sudah tidak jamannya lagi membandingkan sifat ini  

secara manual, sebab akan banyak menyita waktu dan hasilnya titak efisien. 

Kajian mengenai mekanisme interaksi antara protein dan reseptornya juga sudah 

dikembangkan dalam teknik bioiformatika. Dalam hal ini dibahas mekanisme 

hipotetik (peramalan manusia) mengenai interaksi antara molekul protein dengan 

karakter tertentu dan reseptornya yang juga terdiri dari berbagai jenis biomolekul 

seperti protein, lipid dan lain-lain termasuk membran sel tempat reseptor ini  

berada.

. Data Asam Nukleat

Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida (polinukleotida) yang 

berperan dlm penyimpanan serta pemindahan informasi genetik. Disebut asam 

karena memiliki sifat asam dan nukleat mencerminkan tempatnya yaitu di dalam 

inti sel (nukleus). Namun, pada organisme prokariot (sel tidak berinti), asam 

nukleatnya ada  di dalam sitoplasma. Di dalam sel ada  dua jenis asam 

nukleat (berdasarkan gula yang dikandungnya), yaitu asam deoksiribonukleat 

(DNA), gulanya deoksiribosa dan asam ribonukleat (RNA), gulanya ribosa. Satu satunya perbedaan diantara kedua gula ini adalah bahwa deoksiribosa tidak 

memiliki satu atom oksigen pada karbon nomor duanya yang membuat namanya  menjadi deoksi

DNA dan RNA merupakan polimer linier, tidak bercabang dan tersusun 

dari subunit-subunit yang disebut nukleotida. Masing-masing nukleotida terdiri 

dari tiga bagian, yaitu gula berkarbon 5 (pentosa), basa organik heterosiklik yang 

disebut basa nitrogen (mengandung karbon, nitrogen dan berbentuk datar) dan 

gugus fosfat bermuatan negatif, yang membuat polimer bersifat asam

Basa nitrogen, baik pada DNA maupun pada RNA, dapat dikelompokkan 

menjadi dua golongan, yaitu purin dan pirimidin  Basa purin 

mempunyai dua buah cincin (bisiklik), sedangkan pirimidin hanya mempunyai 

satu cincin (monosiklik). Pada DNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A)

dan guanin (G). Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan 

RNA. Kalau pada DNA basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada 

RNA tidak ada timin dan sebagai gantinya ada  urasil (U). Timin berbeda 

dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga 

timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil. 

Gambar 7. Struktur basa pirimidin dan purin

Keempat basa-basa ini  berikatan secara spesifik tergantung 

pasangannya melalui ikatan hidrogen. A dengan T pada DNA atau A dengan U 

pada RNA melalui 2 buah ikatan hidrogen, sementara C dengan G melalui 3 

ikatan hidrogen   Adanya ikatan hidrogen ini  menjadikan kedua 

rantai polinukleotida terikat satu sama lain dan saling komplementer. Artinya, 

begitu sekuens basa pada salah satu rantai diketahui, maka sekuens pada rantai 

yang lainnya dapat ditentukan.

monomer nukleotida pada DNA maupun RNA berikatan satu sama lain 

melalui ikatan fosfodiester antara gugus hidroksil (OH) di atom C nomor 3‘nya 

dengan gugus fosfat dari nukleotida berikutnya   ,oleh karena itu, 

suatu polinukleotida tersusun atas kerangka gula-fosfat yang berselang-seling dan   memiliki  ujung 5’-P dan 3’-OH,  adanya ujung-ujung ini  menjadikan 

rantai polinukleotida linier memiliki  arah tertentu,

DNA ada  dalam bentuk heliks ganda (double helix) yang seragam 

dengan rantai-rantai komplementer yang berpilin satu sama lain membentuk 

tangga spiral ke arah kanan, sedangkan molekul-molekul RNA disintesis dari 

cetakan DNA sebagai untai tunggal, Namun, untai tunggal RNA juga 

dapat melipat ke rantainya sendiri dan membentuk pasangan basa komplementer  yang menghasilkan struktur sekunder yang unik, Kedua untai komplementer dari  heliks ganda DNA bekerja dengan arah yg berlawanan atau antiparalel,  bila  salah 

satu rantai dibaca dari ujung fosfat 5’-nya, maka rantai lainnya akan dibaca dari 

ujung hidroksil 3’-nya,  Ujung 3‛ membawa gugus –OH bebas pada posisi 3‛ dari 

cincin gula, dan ujung 5‛   membawa gugus fosfat bebas pada posisi 5‛ dari cincin   gula, Heliks ganda DNA akan membawa satu putaran setiap 10 pasangan basa  (sekitar 3,4 nm), 

basa yang berpasangan terletak di tengah molekul, membentuk rongga 

hidrofobik sehingga lebar heliks menjadi sekitar 2 nm,  bentuk DNA itu  

dikatakan berada dalam bentuk B atau bentuk yang sesuai dengan model asli 

Watson-Crick, bentuk yang lain, misalnya bentuk A, akan dijumpai jika DNA 

berada dalam medium dengan kadar garam tinggi, pada bentuk A ada  11 

pasangan basa dalam setiap putaran spiral. selain itu, ada pula bentuk Z, yaitu 

bentuk molekul DNA yang memiliki  arah pilinan spiral ke kiri. Bermacam-macam bentuk DNA ini sifatnya fleksibel, artinya dapat berubah dari yang satu ke  yang lain bergantung kepada kondisi lingkungannya,

DNA dobel heliks dapat dikopi secara persis karena masing-masing untai 

mengandung sekuen nukleotida yang persis berkomplemen dengan sekuen untai  pasangannya,masing-masing untai dapat berperan sebagai cetakan untuk sintesis  dari untai komplemen baru yang identik dengan pasangan awalnya ,

 untai tunggal RNA juga dapat melipat  ke rantainya sendiri dan membentuk pasangan basa komplementer yang  menghasilkan struktur sekunder yang unik (ikatan hidrogen dalam molekulnya  sendiri =intramolekuler), adanya modifikasi struktur rna mengakibatkan  adanya  perbedaan fungsi,berdasar  fungsinya, ada   3 jenis RNA yaitu: RNA ribosom (rRNA),RNA duta  atau messenger (mRNA) dan RNA transfer (tRNA) ,

-rRNA bertugas mensintesa protein dengan menggunakan asam amino, 

proses ini berlangsung dalam ribosom dan hasil akhirnya adalah 

polipeptida,

-mRNA bertugas menerima data    genetik dari DNA,  proses 

ini dinamakan transkripsi dan berlangsung dalam nukleus. berfungsi 

sebagai perantara antara DNA kromosom dan asam amino sitoplasma, 

berperan  dalam  pembuatan protein,

- tRNA  mengikat asam amino yang ada  dalam sitoplasma, 

Sebelum dapat diikat oleh tRNA, asam animo berekasi terlebih dahulu 

dengan ATP agar   aktif,  tRNA membawa asam amino yang 

diikat itu ke ribosom. Disini  berlangsung perubahan informasi genetik 

yang dinyatakan oleh urutan basa dari mRNA ke urutan asam amino dalam 

protein yang dibentuk. Proses perubahan ini dinamakan  Translasi,.

 informasi yang ada dari struktur asam nukleat antara lain :

 -asam nukleat menginformasikan  mengenai gen yang tidak terekspresi, 

atau sisa gen yang sudah tidak terekspresi lagi,  manusia mempunyai  gen 

demikian dan ini memberi kontribusi terhadap besarnya ukuran genom 

manusia,

-asam nukleat memberi informasi mengenai sifat suatu gen tertentu pada 

manusia dan membandingkannya dengan sifat gen itu pada berbagai 

hewan, proses perbandingan ini sangat penting untuk berbagai tujuan 

seperti pengobatan dan proses transplantasi jaringan,

- asam nukleat dapat memberi informasi mengenai interaksi antara protein 

dan asam nukleat,

 -cetak biru atau data mendasar suatu organisme ada  pada asam 

nukleatnya,

-asam nukleat memberi informasi mengenai kemampuan suatu organisme 

bertahan di berbagai lingkungan hidup selama evolusinya,

 -asam nukleat dapat bersifat sebagai jam molekul suatu organisme yang 

menerangkan bagaimana sejarah panjang evolusi organisme itu 

ditinjau dari molekul penyusunnya,

bioteknologi

Bull et al. (1982) mengungkapkan bahwa  bioteknologi adalah  penerapan 

rekayasa  ilmu pengetahuan alam  untuk pengolahan suatu bahan 

dengan melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan

jasa,Karl Ereky  seorang insinyur Hongaria pada tahun 1917   untuk pertama kalinya mengenalkan Istilah bioteknologi  untuk mendeskripsikan produksi babi 

dalam skala besar dengan menggunakan bit gula sebagai sumber pakannya,

Bioteknologi berasal dari dua kata, yaitu 'bio' yang berarti makhuk hidup dan 

'teknologi' yang berarti cara untuk memproduksi barang dan  jasa, European Federation of Biotechnology mendefinisikan 

bioteknologi sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa 

yang bertujuan meningkatkan  organisme hidup, sel, bagian dari 

organisme hidup, dan atau analog molekuler untuk menghasilkan produk dan 

jasa,bioteknologi   adalah suatu proses yang unsur-unsurnya yaitu 

Output yaitu produk baik berupa barang dan/atau jasa, seperti; alkohol, enzim, 

 Input yaitu bahan kasar  material yang akan diolah seperti; beras, anggur, 

susu ,Proses yaitu mekanisme pengolahan  proses penguraian atau penyusunan oleh agen hayati,antibiotika, hormon, pengolahan limbah,

Dahulu bioteknologi dianalogikan dengan industri mikrobiologi  industri yang 

berdasar agen-agen mikrobia namun  perkembangan selanjutnya, 

tanaman dan hewan juga dieksploitasi secara komersial seperti; hortikultura dan  agrikultura,

bioteknologi  telah   dikembangkan secara intensif agar dapat  memberikan 

solusi untuk mengatasi berbagai permasalahan yang dihadapi manusia yang menyangkut  obat-obatan, kebutuhan makanan ,  

untuk meningkatkan 

kesejahteraan hidup umat manusia,

Bioteknologi dalam bidang  pemanfaatan mikroorganisme untuk mengolah 

makanan dan minuman, telah dikenal sejak jaman dahulu sebelum masehi. Orang  mesir kuno sudah  mengenal pemanfaatan mikroorgansime untuk membuat yoghurt , bir, anggur, vinegar, keju, Bioteknologi telah mengalami 

perkembangan untuk menghasilkan  antibodi monoklonal,alkohol, penisilin,   

penemuan  dibidang immunologi  atau ilmu  sistem kekebalan tubuh telah berhasil diproduksi antibodi-monoklonal (MAb) ,Penemuan MAb dengan metode klonasi (clone), mempunyai   kelebihan antara lain: akurat,peka (sensitivitas), khas (spesifitas),  MAb telah  dirasakan manfaatnya  dalam dunia 

riset (research) seperti: immunositokimia (immunocytochemistry),enzymeimmunoassay (EIA), radioimmunoassay (RIA), MAb dapat  digunakan untuk  jasa pelayanan  seperti: pencegahan pengobatan penyakit,diagnosis suatu penyakit dengan akurat, 

 bioteknologi adalah penerapan  rekayasa genetika dengan menyisipkan gen-gen tertentu yang dikehendaki kedalam  sel yang telah dikultur dengan tujuan untuk menghasilkan  insulin atau  hormon pertumbuhan dalam skala besar. 

penggunaan antibodi  monoklonal  meluas baik untuk penelitian maupun uji klinis termasuk diagnosa  dan  pengobatan,

 Kemampuan menguasai dan mengaplikasikan metode-metode mutakhir 

bioteknologi seperti: polymerase chains reaction (PCR)  kultur jaringan, rekayasa genetik, hibridoma, kloning,  akan mampu menghasilkan 

 penemuan baru,

bioteknologi dapat diklafikasikan menjadi dua asaz  yaitu: bioteknologi 

konvensional dan bioteknologi modern, 

 bioteknologi  telah berlangsung  lama, dalam 

peradapan manusia; seperti upaya pengolahan limbah,produksi antibiotik, fermentasi, alcohol, pangan kesemuanya  dikelompokan ke dalam 

biteknologi konvensional,

biteknologi modern, adalah rekayasa genetik  dengan teknik gen kloning yang berkembang berdasar penemuan struktur dan fungsi DNA ,

bioteknologi telah mencapai tingkat rekayasa yang 

lebih terarah, sehingga hasilnya dapat dikendalikan. Dengan teknik bernama DNA rekombinan, atau rekayasa  genetika. agar dapat menyambung molekul-molekul DNA yang berbeda  menjadi suatu molekul DNA rekombinan yang inti prosesnya adalah  kloning gena

Ciri-ciri bioteknologi konvensional kualitas belum terjamin, kurang steril, jumlah sedikit terbatas seperti   industri yoghurt, tempe, tape, anggur, 

Ciri-ciri bioteknologi modern kualitas standar dan terjamin ,steril, produksi dalam jumlah banyak  massal dengan aplikasi metode mutakhir bioteknologi 

seperti: 

-Teknologi DNA rekombinan (recombinant DNA technology) yaitu  

metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan (insert) gena 

yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Transgenik yaitu suatu metode 

untuk Rekayasa protein ,

-Hibridoma yaitu   metode untuk menggabungkan dua macam sel 

eukariot dengan tujuan mendapatkan sel hibrid yang mempunyai kemampuan 

kedua sel induknya. 

Kloning yaitu   metode untuk menghasilkan keturunan yang 

dikehendaki sama persis dengan induknya. 

- Kultur jaringan merupakan suatu metode untuk memperbanyak jaringan/sel 

yang berasal atau yang didapat dari jaringan orisinal tumbuhan atau hewan 

setelah terlebih dahulu mengalami pemisahan (disagregasi) secara mekanis, 

atau kimiawi (enzimatis) secara in vitro (dalam tabung kaca)

- Polymerase chains reaction (PCR) yaitu  metode untuk mendeteksi dan menganalisis sekuen asam nukleat. RT-PCR untuk   memperbanyak (amplifikasi) rantai RNA menjadi DNA; tissue/cells →

extracted → RNA/mRNA → rT-PCR → copy DNA (cDNA). 

 Hibridisasi DNA yaitu  metode untuk menyeleksi sekuen DNA dengan 

menggunakan probes DNA untuk hibridisasi (pencangkokan) rantai DNA,

Pita ganda ,

-double stranded, ds  DNA secara artifisial dapat dipisahkan dengan 

pemanasan atau agen kimia untuk memperoleh   pita tunggal (single stranded, 

ss), dinamakan  proses denaturasi. Dengan pendinginan dan terkwndali, pita yang  terpisah dapat disatukan lagi (reanneal) namun  hanya dalam sekuen 

komplementer. 

- Northern blot analysis yaitu  metode untuk analisa   sekuen asam amino 

messenger RNA (mRNA). 

-Western blot analysis yaitu metode untuk analisa   sekuen asam amino DNA. 

dengan  tahapan yaitu  seleksi dan penyaringan → pemeliharaan kultur 

→ propagasi,

 skema klasifikasi                    kingdom                      organisme 

Whose                Archaeobacteria               bakteri yang memproduksi gas metan, 

(1977)                 Eubacteria                          membutuhkan  suhu tinggi  dan garam

                              Eucaryotes                           semua bakteri lain, termasuk bakteri 

                                                                           penyebab penyakit, bakteri tanah dan air,                                                             

                                                                           bakteri fotosintetik hewan,

                                                                            ,protozoa, alga, fungi, tanaman ,  

linnaeus                                  plantae             bakteri, fungi, alga, tanaman 

(1753)                                     animalia            protozoa dan hewan 

 

haeckel                               plantae                alga multiseluler dan tanaman 

(1865)                                  animalia              hewan

                                               protista              mikroorganisme (khamir,bakteri,    

                                                                             protozoa, alga, kapang  ) 

 

 Whittaker                      Plantae                     Alga multiseluler dan tanaman 

(1969)                          Animalia                     Hewan

                                         Protista                   Protozoa dan alga bersel tunggal 

                                            Fungi                       Kapang dan khamir 

                                       Monera                       Semua bakteri (prokariot) 

                                                                        

                                                                      

-Kapang  : berbentuk silindris dan saling melekat membentuk filamen dinamakan  hifa  yang  mengandung spora  berakumulasi menjadi miselium   untuk menghasilkan  keju,antibiotika penisilin,kecap, 

-Khamir:  untuk membuat roti, minuman beralkohol  ,Uniseluler

-Eubacteria: memiliki  bentuk spiral  (spirilum) ,bulat (coccus)  atau batang (bacillus) ,archaeobacteria: mirip eubacteria, namun berbeda lingkungan hidupnya,komposisi kimia dan  aktivitas  hidupnya,menghasilkan  metan pada kondisi anaerob, mampu hidup pada lingkungan yang keras  bergaram berasam beruhu tinggi), ukuran sel : 0,5 sampai  5,0 µm ,uniseluler, namun dapat berkelompok,berpasangan, membentuk rantai atau tetrad ,

-Bakteri termasuk prokariot  sebab tidak memiliki membran internal yang memisahkan nukleus dari sitoplasma,

-Fungi :fungi (mikroskopik) terbagi menjadi kapang dan khamir ,termasuk eukariot, memiliki  dinding sel kaku , tidak mengandung klorofil , dapat berupa uniseluler (sel tunggal) maupun multiseluler 

Kapang   :    Candida tropicalis/ Saccharomyces  cerevisiae

Produk    :   PST

manfaat   :  Protein non konvensional 

Kapang   :    S. cerevisiae/S. fragilis

Produk    :   Etanol

manfaat   :  bahan baku industri ,Pelarut, bahan bakar, 

Kapang   :     Aspergillus niger   

Produk    :     Asam  sitrat 

manfaat   :  Produk pangan, obat 

Kapang   :    Rhizopus oryzae

Produk    :   Asam  laktat 

manfaat   :  Produk pangan, industri kimia, farmasi, kulit,  tekstil, bioplastik PLA 

Kapang   :    Aspergillus   aureus

Produk    :   pektinase

manfaat   :  Penjernih sari buah 

Kapang   :    Rhizopus  nigricans

Produk    :   Asam fumarat

manfaat   :  Pembuatan resin, “wetting agent” 

Kapang   :    Penicillium   notatum/chrysogenum

Produk    :   penisilin

manfaat   :  antibiotika

Agen Hayati 

produk-produk yang dihasilkan dari pemanfaatan aplikasi bioteknologi ,antaralain:

1.Aplikasi bioteknologi untuk pertanian  peternakan  perikanan seperti 

Perbaikan sifat tanaman dapat dilakukan dengan teknik modifikasi genetik 

dengan bioteknologi melalui rekayasa genetika. 

Keuntungan bioteknologi pertanian antara lain: 

Meningkatkan produksi pangan  dengan menciptakan kultivar 

unggul seperti  kapas tahan hama,padi tahan wereng,  

Ternak yang dapat menghasilkan  asam amino tertentu. 

Mengurangi penggunaan pupuk dan pestisida, 

 perbaikan defisiensi mikronutrien,

 menciptakan kultivar  unggul seperti tanaman padi dan tanaman semusim 

Meningkatkan produksi dan kualitas melalui transgenic pada  tanaman ,

Mempercepat swasembada tanaman sebab  kebal terhadap hama ,

Menciptakan jenis ternak unggul ,benih dan induk ikan berkualitas unggul,

Meningkatkan produksi peternakan , efisiensi dan kualitas pakan seperti manipulasi mikroba rumen ,

Meningkatkan system kekebalan hewan  dengan menggunakan bioremediasi,vaksin, imunostimulan, 

 probiotik pada pakan atau dalam lingkungan perairan budidaya 

sebagai penyeimbang mikroba dalam pencernaan ,

2.Aplikasi bioteknologi dalam bidang kesehatan dan pengobatan memiliki manfat,antaralain : 

Memproduksi  vaksin untuk pencegahan jenis penyakit tertentu sesuai dengan 

jenis vaksinnya seperti  TBC ,polio, cacar, hepatitis-B, vaksin  digunakan untuk melindungi ternak  dari serangan berbagai penyakit menular,

Memproduksi obat-obatan terhadap penyakit infeksi (antibiotik) seperti:

streptomysin,penisilin, 

Memproduksi zat kebal antibody untuk diagnosa  penyakit, penelitian dan 

terapi. Antibodi monoclonal. 

Untuk memproduksi hormon; Insulin untuk terapi penderita kencing manis. 

 Untuk terapi gen; Sel somatis (somatic gene therapy); sel darah atau otot, 

terapi penyakit genetis (bawaan). Sel embrional (Germ line gene therapy); 

terapi gen misalnya untuk terapi penyakit genetis,

3. Aplikasi bioteknologi dalam bidang lingkungan antara lain:

Pelestarian plasma nutfah dan Untuk pengolahan limbah 

untuk penanganan dan  pemanfaatan material sampah organik ,

 Molase, sebagai produk sampingan (limbah) industri gula masih mengandung 

kadar gula 50 %. Molase digunakan  sebagai bahan baku 

fermentasi dan untuk produksi antibiotik, asam organic, dan khamir untuk 

pembuatan roti, bumbu masak (MSG) ,Whey sebagai produk sampingan (limbah) industri keju digunakan sebagai substrat fermentasi. 

Bagase (ampas tebu) banyak mengandung ligno selulose. 

Produksi biogas methane dan poduk fermentasi lain jika tidak dapat diberikan 

ternak.