MAKALAH
Di susun untuk memenuhi tugas terstruktur matakuliah Bioteknologi
Pangan dan Agroindustri
Oleh:
Yan Abdi Nugroho ( 105100504111003 )
Kelas A
PROGRAM
STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
JURUSAN
TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
FAKULTAS
TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS
BRAWIJAYA
MALANG
2013
BAB
I
PENDAHULUAN
I.1.
Latar Belakang
Pertumbuhan penduduk
yang sangat pesat membuat banyak orang semakin keras untuk berpikir bagaimana
caranya untuk dapat mengimbangi pertambahan jumlah penduduk dengan
kesejahteraan hidup yang layak. Banyak faktor yang harus diperhatikan seperti
ketersediaan bahan pangan, lahan produktifitas pertanian, lapangan pekerjaan,
tempat tinggal yang layak serta jaminan kesehatan dan masih banyak lagi.
Banyaknya jumlah
penduduk secara tidak langsung berdampak buruk pada psikologis manusia yang
seolah-olah hidup dibawah tekanan dan tuntutan, sehingga membuat kebanyakan
orang kurang memperhatikan kondisi kesehatan tubuhnya. Berbagai macam penyakit
bermunculan dimasyarakat salah satunya penyakit yang mematikan didunia yaitu
diabetes mellitus.
Penyakit ini dapat
disebabkan oleh beberapa faktor yaitu faktor keturunan, pola makan tidak
teratur, kurangnya istrahat, jarang berolahraga, tekanan hidup yang berat serta
masih banyak lagi. Penyakit diabetes mellitus ini terjadi apabila kadar gula
dalam darah yang tinggi serta berkurangnya kemampuan tubuh dalam memproduksi hormon
insulin. Oleh sebab itu para ilmuwan melakukan penelitian yang menggunakan
rekayasa genetika dalam proses pembuatan insulin sebagai salah satu terapi
penyakit diabetes mellitus.
I.2. Tujuan
Tujuan dari makalah ini adalah untuk
mengetahui dan mengkaji sumber insulin yang baik dan sesuai dengan insulin
manusia agar dapat digunakan dalam terapi penyakit diabetes mellitus.
I.3. Rumusan
Masalah
Rumusan Masalah dari penulisan makalah ini yaitu untuk mengetahui :
1.
Apa prinsip dasar dari rekayasa genetika?
2.
Bagaimana proses pembuatan insulin?
3.
Bagaimana cara pemberian Insulin pada penderita
diabetes mellitus?
4.
Apa jenis insulin yang tepat sesuai dengan insulin
manusia?
BAB II
TINJAUAN
PUSTAKA
II.1.
Definisi Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika adalah proses mengidentifikasi dan
mengisolasi DNA dari suatu sel hidup atau mati dan memasukkannya dalam sel
hidup lainnya. Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk
menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika
disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika
digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari
setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat
direkombinasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk
hidup secara turun-temurun.
II.2. Proses Rekayasa Genetika
Pada proses penyisipan gen diperlukan tiga faktor utama
yaitu
1. Vektor, yaitu pembawa gen asing yang
akan disisipkan, biasanya berupa plasmid, yaitu lingkaran kecil AND yang
terdapat pada bakteri. Plasmid diambil dari bakteri dan disisipi dengan gen
asing.
2. Bakteri, berperan dalam memperbanyak
plasmid. Plasmid di dalam tubuh bakteri akan mengalami replikasi atau
memperbanyak diri, makin banyak plasmid yang direplikasi makin banyak pula gen
asing yang dicopy sehingga terjadi cloning gen.
3. Enzim, berperan untuk memotong dan
menyambung plasmid. Enzim ini disebut enzim endonuklease retriksi, enzim
endonuklease retriksi yaitu enzim endonuklease yang dapat memotong ADN pada
posisi dengan urutan basa nitrogen tertentu.
II.3. Insulin
Insulin adalah hormon yang berfungsi menurunkan kadar gula
dalam darah. Hormon ini sangat diperlukan oleh penderita diabetes mellitus
karena kelenjar pankreas penderita tidak mampu menghasilkan hormone tersebut.
Hormon insulin berfungsi untuk mengubah glukosa dalam darah menjadi glikogen.
Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga
sebagai sebutan insulin endogen.
Namun, ketika kalenjar pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi
hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh,
dapat berupa obat buatan manusia atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen.
Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti
diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51
asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang
dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan
rantai B terdiri dari 30 asam amino.
Insulin pertama kali di ekstraksi dari jaringan pankreas
anjing pada tahun 1921 oleh para ahli fisiologi asal kanada Sir Federick Glant
Banting dan Charles Hebert Best serta ahli fisiologi asal Inggris John James
Richard Macleod. Seorang ahli boikimia James Betram Collip kemudian memproduksi
dengan tingkat kemurnian yang cukup baik untuk digunakan sebagai obat pada
manusia.
Pada tahun 1965 insulin manusia telah berhasil disintesis
secara kimia. Insulin merupakan protein manusia pertama yang disintesis secara
kimia. Secara tradisional, insulin untuk pengobatan pada manusia diisolasi dari
pankreas sapi atau babi. Walaupun insulin hewan secara umum cukup memuaskan
tetapi untuk penggunaan pada manusia dapat menimbulkan dua masalah. Pertama,
adanya perbedaan kecil dalam asam amino penyusunnya yang dapat menimbulkan efek
samping berupa alergi pada beberapa penderita. Kedua, prosedur pemurnian sulit
dan cemaran berbahaya asal hewan tidak selalu dapat dihilangkan secara
sempurna.
Pada tahun 1981 telah terjadi perbaikan secara berarti cara
produksi insulin melalui rekayasa genetika. Insulin yang diperoleh dengan cara
ini mempunyai struktur mirip dengan insulin manusia. Melalui teknologi DNA
rekombinan, insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak patogen.
Karena kedua hal tersebut di atas, insulin hasil rekayasa genetika ini
mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah dibandingkan dengan insulin
yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, tidak menimbulkan efek alergi serta
tidak mengandung kontaminan berbahaya.
BAB III
PEMBAHASAN
III.1. Prinsip Dasar Rekayasa Genetika
Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi
atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan
gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan
organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Pada proses rekayasa
genetika organisme yang sering digunakan adalah bakteri Escherichia coli.
Bakteri Escherichia coli dipilih karena paling mudah dipelajari pada
taraf molekuler.
III.2. Proses Pembuatan Insulin
Pada proses pembuatan Insulin ada beberapa tahapan yaitu sebagai
berikut:
1. Tahap pertama dalam membuat bakteria
yang bisa menghasilkan insulin adalah dengan mengisolasi plasmid pada bakteri
tersebut yang akan direkayasa. Plasmid adalah materi genetik berupa DNA yang
terdapat pada bakteria namun tidak tergantung pada kromosom karena tidak berada
di dalam kromosom.
2. Kemudian plasmid tersebut dipotong
dengan menggunakan enzim di tempat tertentu sebagai calon tempat gen baru yang
nantinya dapat membuat insulin.
3. Gen yang dapat mengatur sekresi
(pembuatan) insulin diambil dari kromosom yang berasal dari sel manusia.
4. Gen yang telah dipotong dari
kromosom sel manusia itu kemudian ‘direkatkan’ di plasmid tadi tepatnya di
tempat bolong yang tersedia setelah dipotong tadi.
5. Plasmid yang sudah disisipi gen
manusia itu kemudian dimasukkan kembali ke dalam bakteria.
6. Bakteria yang telah mengandung gen
manusia itu selanjutnya berkembang biak dan menghasilkan insulin yang
dibutuhkan. Dengan begitu diharapkan insulin dapat diproduksi dalam jumlah yang
tidak terbatas di pabrik-pabrik.
Insulin bervariasi dari satu organisme ke organisme lainnya,
namun hal ini tidak membedakan aktivitasnya. Pada mulanya sumber insulin untuk
penggunaan klinis pada manusia diperoleh dari pancreas sapi atau babi. Insulin
yang diperoleh dari sumber – sumber tersebut efektif bagi manusia karena
indentik dengan insulin manusia. Insulin pada manusia, babi, dan sapi mempunyai
perbedaan dalam susunan asam aminonya, tapi aktivitasnya tetap sama.
Perbedaan
susunan asam amino pada insulin manusia, babi (pork), dan sapi (beef)|
Spesies
|
A8
|
A10
|
B28
|
B29
|
B30
|
|
Manusia
|
Thr
|
Ile
|
Pro
|
Lys
|
Thr
|
|
Babi
|
Thr
|
Ile
|
Pro
|
Lys
|
Ala
|
|
Sapi
|
Ala
|
Val
|
Pro
|
Lys
|
Ala
|
Insulin manusia dan insulin babi hanya beda 1 asam amino
yaitu pada B30, sedangkan insulin manusia dan insulin sapi beda 3 asam amino
yaitu pada A8, A10, dan B30 sehingga pemakaian insulin babi kurang imunogenik
dibandingkan insulin sapi
Tapi masalahnya, 1 babi yang diekstraksi insulinnya hanya
cukup untuk 1 orang selama 3 hari padahal saat ini ada ± 60 juta orang di dunia
yang menderita diabetes tergantung insulin dan diduga meningkat 5-6 % per
tahunnya. Maka dari itu sekarang banyak dikembangkan teknologi rekombinan untuk
mendapatkan insulin.
Salah satu sumber insulin yang sudah tidak asing lagi
digunakan dalam dunia kedokteran adalah insulin babi. Untuk menghasilkan 1
pound insulin didapatkan dari 60 ribu ekor babi serta diperkirakan mampu
mengobati pasien diabetes sebanyak 750-1.000 orang selama setahun. Jika
produksi babi pertahun sebanyak 85 juta maka insulin yang mampu dihasilkan
selama setahun adalah 1.400 pound. Jumlah tersebut dapat mengobati pasien
sebanyak 1, 050 juta sampai 1,4 juta pertahunnya. Jumlah yang cukup
spektakuler.
Saat ini ada alternatif lain pengganti insulin seperti
Humulin. Humulin merupakan produk insulin manusia pertama yang dipasarkan
perusahaan farmasi Amerika serikat, Eli Lily pada tahun 1982. Walaupun lebih
sedikit mahal, ternyata cukup diminati oleh pasien untuk mengganti hormon
insulin babi. Namun, teknologi rekayasa genetika juga telah banyak berperan
dalam produksi insulin, dimana bakteri di rekayasa sedemikian rupa sehingga
mamapu memproduksi insulin. Dengan demikian insulin yang beredar pada dunia
pengobatan merupakan gabungan dari insulin babi dan insulin dari bakteri.
Penggunaan obat insulin yang diproduksi dari transplantasi sel pancreas babi ke
sel bakteri, serta xenotransplatation yang menggunakan katup jantung babi
ditransplantasikan ke jantung manusia memberikan kekhawatiran terhadap mereka
yang beragama Islam. Sesuai dengan Al Qur’an Al Baqarah 173:
“Sesungguhnya Allah hanya mengharamkan bagimu bangkai,
darah, daging babi, dan binatang yang (ketika disembelih) disebut (nama) selain
Allah. Tetapi barangsiapa dalam keadaan terpaksa (memakannya) sedang dia tidak
menginginkannya dan tidak (pula) melampaui batas, maka tidak ada dosa baginya.
Sesungguhnya Allah Maha Pengampun lagi Maha Penyayang”
Pemanfaatan babi dalam dunia Bioteknologi seharusnya menjadi
perhatian lebih bagi umat muslim untuk lebih selektif dalam memilih produk
Bioteknologi tersebut. Islam melarang mengkonsumsi bahan haram tentu ada
hikmah-hikmahnya, baik yang telah diketahui maupun yang belum diketahui manusia
dikarenakan akal manusia yang begitu lemah. Masalah halal dan haram dari
sediaan Bioteknologi ini merupakan bagian esensial dan membutuhkan tinjauan
yang kritis bagi seorang muslim, karena hal ini menyangkut keamanan dari segi
ruhaniah bagi seseorang yang mengkonsumsinya seperti mempengaruhi terkabulnya
doa dan ibadah di sisi Allah swt. Selain itu, kita sebagai seorang muslim yang
mengenyam pendidikan seharusnya merasa prihatin atas keadaan yang demikian dan
terpacu untuk mencari bahan pengganti bahan-bahan haram yang sering digunakan
dalam pembuatan sediaan farmasi.
III.3. Pemberian Insulin Pada
Penderita Diabetes Mellitus
Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan
oleh pankreas. Insulin memungkinkan sel – sel tubuh mengabsorbsi glukosa dari
darah untuk digunakan sebagai sumber energy, diubah menjadi molekul lain yang
diperlukan, atau untuk disimpan. Insulin juga merupakan sinyal control untama
konversi glukosa menjadi glikogen untuk penyimpanan internal di hati dan sel
otot. Bila jumlah insulin yang tersedia tidak mencukupi, sel tidak merespon
adanya insulin (tidak sensitif atau resisten), atau bila insulin itu sendiri
tidak diproduksi oleh sel – sel beta akibat rusaknya sel –sel beta pada pankreas,
maka glukosa tidak dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh ataupun disimpan dalam
bentuk cadangan makanan dalam hati maupun sel otot. Akibat yang terjadi adalah
peningkatan kadar glukosa dalam darah, penurunan sintesis protein, dan gangguan
proses – proses metabolisme dalam tubuh.
Hormon ini bekerja mengatur kadar glukosa dalam darah dengan
cara mempermudah masuknya glukosa ke dalam semua jaringan tubuh. Jika jumlah
insulin yang diproduksi tidak memadai, kadar glukosa dalam darah akan meningkat
dan sebagai akibatnya glukosa akan di ekskresi dalam urine. Defisiensi insulin
dalam manusia menyebabkan penyakit genetik diabetes mellitus jenis I atau
disebut IDDM (Insulin Dependent Diabetes Mellitus). Bila tidak diobati penyakit
ini akan membahayakan kehamilan, bahkan dapat menyebabkan kematian.
Pemberian injeksi insulin secara teratur dalam meningkatkan
kadar insulin dalam darah penderita dapat meminimumkan komplikasi. Pengobatan
ini hanya mungkin dilaksanakan bila insulin tersedia dalam jumlah besar dengan
kemurnian dan mutu yang baik. Pemberian insulin kepada penderita diabetes hanya
bisa dilakukan dengan cara suntikan, jika diberikan melalui oral insulin akan
rusak didalam lambung.
Setelah disuntikan, insulin akan diserap kedalam aliran
darah dan dibawa ke seluruh tubuh. Disini insulin akan bekerja menormalkan
kadar gula darah (blood glucose) dan merubah glucose menjadi energi. Perlu
diperhatikan daerah mana saja yang dapat dijadikan tempat menyuntikkan insulin.
Bila kadar glukosa darah tinggi, sebaiknya disuntikkan di daerah perut dimana
penyerapan akan lebih cepat. Namun bila kondisi kadar glukosa pada darah
rendah, hindarilah penyuntikkan pada daerah perut.
Secara urutan, area proses penyerapan paling cepat adalah
dari perut, lengan atas dan paha. Insulin akan lebih cepat diserap apabila
daerah suntikkan digerak-gerakkan. Penyuntikkan insulin pada satu daerah yang
sama dapat mengurangi variasi penyerapan. Penyuntikkan insulin selalu di daerah
yang sama dapat merangsang terjadinya perlemakan dan menyebabkan gangguan
penyerapan insulin. Daerah suntikkan sebaiknya berjarak 1 inchi (+ 2,5cm) dari
daerah sebelumnya. Lakukanlah rotasi di dalam satu daerah selama satu minggu,
lalu baru pindah ke daerah yang lain.
Kerja
insulin dalam tubuh dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya :
1.
Dosis
Semakin tinggi dosisnya maka semakin cepat aksinya.
2.
Tempat injeksi
Pada umumnya insulin diberikan dengan injeksi menembus
kulit. Pada pemberian intravena aksinya cepat, pad transdermal atau secara
subkutan maka pada otot terjadi degradasi insulin 20-25%. Makanya harus
diperhitungkan untuk mendapatkan dosis yang tepat. Kebanyakan insulin
diinjeksikan pada perut (intrperional). Jarum untuk injeksi insulin kecil
sekali dan pendek (0,5-1 cm). Dapat juga menggunakan implant pada dada yang
dapat mensuplai insulin sedikit demi sedkit.
3.
Kehadiran antibodi insulin
Hal ini terutama pada penggunaan hewan sebagai insulin. Jika
digunakan insulin dari luar dikhawatirkan terjadi reaksi antigen antibodi
maupun perusakan lain, kecuali pada penderita autoimun.
4.
Aktivitas fisik
Semakin banyak aktivitas fisik yang kita lakukan maka kita
perlu energi (dari glukosa) yang semakin besar sehingga tidak perlu aksi
insulin yang ekstra untuk mengubah glukosa menjadi glikogen (insulin yang diperlukan
semakin sedikit).
BAB IV
KESIMPULAN
IV.1. Kesimpulan
1. Insulin adalah hormon yang berfungsi
menurunkan kadar gula dalam darah.
2. Kekurangan insulin dapat menyebabkan
penyakit seperti diabetes mellitus.
3. Hormon insulin dapat dibuat dari
pancreas sapi atau babi akan tetapi dapat menimbulkan dua masalah yaitu pertama,
adanya perbedaan kecil dalam asam amino penyusunnya yang dapat menimbulkan efek
samping berupa alergi pada beberapa penderita. Kedua, prosedur pemurnian sulit
dan cemaran berbahaya asal hewan tidak selalu dapat dihilangkan secara
sempurna.
4. Melalui teknologi DNA rekombinan,
insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak patogen. Insulin hasil
rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah
dibandingkan dengan insulin yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, tidak
menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya.
5. Pemberian injeksi insulin secara
teratur dalam meningkatkan kadar insulin dalam darah penderita dapat
meminimumkan komplikasi.
6. Pemberian insulin kepada penderita
diabetes hanya bisa dilakukan dengan cara suntikan, jika diberikan melalui oral
insulin akan rusak didalam lambung.
7. Penyuntikkan insulin selalu di
daerah yang sama dapat merangsang terjadinya perlemakan dan menyebabkan
gangguan penyerapan insulin.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous, 2008. Rekombinasi DNA. http://evarifaatulmahmudahbio2008.wordpress. com/2010/01/05/. Diakses
pada tanggal 12 Oktober 2013.
Bondioli ,KR , M.E. Westhusin dan C.R Looney. 1990.
Production of Identical Bovine offspring by Nuclear Transfer. Theriogenology.
33 : 165-174
N. S. Rudolph, “Biopharmaceutical production in
transgenic livestock,” Trends in Biotechnology, vol. 17, no. 9, pp.
367–374,1999.
Palomares,
L. A., Estrada-Mondaca, S., and RamÃrez, O.T. (2004) Principles and
applications
of the
insect-cell-baculovirus expression vector system, in Cell Culture Technology
for Pharmaceutical and Cellular Applications (Ozturk, S. and Hu, W. S., eds.),
Marcel Dekker, New York, NY, in press.
