Andre's: April 2017

Minggu, 16 April 2017 -

Komputasi Biologi ( BioInformatika )

Komputasi

Komputasi adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input. Data input disini adalah sebuah masukan yang berasal dari luar lingkungan sistem. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu komputer berpadu dengan ilmu matematika. Secara umum ilmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains).

Komputasi modern bisa disebut sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama kali digagasi oleh John Von Neumann (1903-1957). Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:

1. Akurasi

2. Kecepatan

3. ProblemVolume Besar

4. Modelling

5. Kompleksitas

Biologi

Biologi berasal dari bahasa Yunani yaitu 'bios' yang berarti hidup atau kehidupan dan 'logos' yang berati ilmu pengetahuan. Dari asal usul kata tersebut biologi bisa kita artikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang kehidupanan.

Beberapa cabang biologi diantaranya sebagai berikut:

1. Botani: mempelajari semua kehidupan tumbuh-tumbuhan.

2. Zoology: mempelajari semua kehidupan hewan

3. Morfologi: mempelajari bentuk dan struktur suatu mahluk hidup.

4. Fisiologi: amempelajari sifat faal dan cara kerja dari tubuh suatu organisme.

5. Embriologi: mempelajari perkembangan suatu organisme dari mulai zigot sampai menjadi dewasa.

6. Ekologi: mempelajari interaksi antara makhluk hidup dan lingkungannya.

7. Mikrobiologi: mempelajari segala aspek kehidupan mikroorganisme yang berukuran mikroskopis.

8. Taksonomi: mempelajari klasifikasi atau pengelompokkan makhluk hidup.

9. Genetika: mempelajari tentang cara menurunnya sifat pada makhluk hidup.

10. Evolusi: mempelajari suksesi dan perubahan-perubahan dari jenis makhluk hidup sepanjang waktu.

11. Sitologi: mempelajari susunan dan fungsi sel.

12. Patologi: mempelajari tenatang seluk beluk penyakit.

Komputasi Biologi (BioInformatika)

Bioinformatika adalah (ilmu yang mempelajari) penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.

Dalam bidang bioinformatika mempunyai 9 cabang, yaitu:

1. Biophysics

Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).

2. Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biologyadalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel.

3. Medical Informatics

Medical informatics adalah sebuah disiplin ilmu yang baru yang didefinisikan sebagai pembelajaran, penemuan dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi, pengertian dan manajemen informasi medis.

4. Cheminformatics

Cheminformatics adalah kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis dan pendekatan data-mining yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute’s Sixth Annual Cheminformatics conference).

5. Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.

6. Mathematical Biology

Mathematical biology menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam software maupun hardware.

7. Proteomics

Proteomics berkaitan dengan studi kuantitatif dan kualitatif dari ekspresi gen di level dari protein-protein fungsional itu sendiri. Yaitu: “sebuah antarmuka antara biokimia protein dengan biologi molekul”.

8. Pharmacogenomics

Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat.

9. Pharmacogenetics

Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik atau Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik.

Contoh-Contoh Penggunaan “BIOINFORMATIKA”

1. Bidang Pangan

Penerapan bioteknologi dalam bidang pangan memanfaatkan mikroorganisme untuk membuat berbagai produk makanan dan minuman melalui proses fermentasi.

No	Mikroorganisme	Bahan Baku	Produk
1.	Lactobacilius bulgaricus Streptococus lactis	Susu	Keju
2.	Lactobacilius lactis	Susu	Mentega
3.	Rhizopus oryzae	Kedelai	Tempe
4.	Saccharomyces cereviceae	Amilum	Tape
5.	Acetobacter xylinum	Air kelapa	Nata de coco
6.	Aspergillus wentii	Kedelai	Kecap

Selain melalui proses fermentasi, pemanfaatan mikroorganisme dikembangkan untuk menghasilkan protein sel tunggal (PST), contohnya Chlorella dan Spirulina.

2. Bidang Pertanian

· Hidroponik adalah teknik budi daya tanam tanpa menggunakan tanah sebagai tempat menanam tanaman. Zat hara diberikan pada tanaman dalam bentuk zat terlarut dalam air.

· Aeroponik adalah teknik budi daya tanam dengan cara posisi tanaman digantung pada pot, akar dibiarkan menggantung di udara tanpa menempel pada media apapun. Zat hara diberikan melalui pengabutan di udara sekitar tanaman.

· Pengendalian hama dengan mikroorganisme yang berfungsi sebagai pestisida, misalnya bakteri Bacillus thuringiensis.

· Dikembangkan bakteri pengikat nitrogen bebas, misalnya bakteri Rhizobium dan Azetobacter.

3. Bidang Reproduksi

· Inseminasi Buatan

Inseminasi buatan adalah teknik pembuahan yang dilakukan dengan cara untuk memasukkan sperma hewan ternak jantan ke dalam alat reproduksi hewan ternak betina agar membuahi sel telur dengan alat khusus.Keuntungan inseminasi buatan antara lain:

1. untuk mendapatkan hewan ternak yang kualitas lebih baik,

2. caranya mudah, praktis, dan murah,

3. tidak perlu mendatangkan induk jantan yang unggul.

· Kloning
Kloning merupakan metode reproduksi secara vegetatif dengan penggunaan sel somatik pada makhluk hidup multiseluler untuk membuat satu atau lebih individu dengan materi genetik yang sama atau identik. Kloning diperkenalkan oleh Dr. Ian Willmut ilmuwan asal Skotlandia pada tahun 1997, dengan mengkloning hewan pertama kali adalah domba yang diberi nama Dolly.

· Kultur Jaringan

Kulturjaringan disebut teknik kultur in vitro adalah teknik perbanyakan tanaman, memanfaatkan sifat totipotensi yang dimiliki oleh sel tumbuhan, dengan cara menumbuhkan sel yang diambil dari jaringan tanaman dalam media khusus, untuk memperoleh bibit unggul dalam jumlah yang banyak dalam waktu singkat. Sifat totipotensf adalah kemampuan tiap sel untuk tumbuh menjadi individu yang sempurna. Keuntungan kultur jaringan antara lain:

1. untuk memperoleh bibit tanaman unggul dalam jumlah yang banyak dalam waktu singkat,

2. tidak membutuhkan area yang luas,

3. sifat tanaman yang dikultur sesuai dengan induknya.

· Transgenik
Transgenik merupakan teknik rekayasa genetika dengan cara menyisipkan suatu gen ke dalam plasmid, sehingga menghasilkan individu yang memiliki sifat tertentu sesuia dengan yang diinginkan.Penerapan transgenik antara lain:

1. Produksi insulin dengan cara menyisipkan gen pengontrol penghasil insulin manusia ke dalam plasmid bakteri.

2. Tumbuhan tahan hama, dengan cara menyisipkan gen pembentuk pestisida pada tumbuhan agar tumbuhan mampu menghasilkan pestisida yang dapat mematikan hama.

3. Tumbuhan pemfiksasi nitrogen, sehingga menghasilkan tanaman yang mampu melakukan fiksasi nitrogen.

· Bayi Tabung

Bayi tabung disebut juga fertilisasi in vitro adalah perkembangbiakan dengan cara melakukan pembuahan antara sel sperma dan sel telur (ovum) yang terjadi di luar tubuh, setelah terbentuk embrio kemudian ditanam dalam rahim induk.

· Hibridisasi atau Persilangan

Hibridisasi atau persilangan adalah pengembangbiakan dengan cara mengawinkan antara varietas dalam satu spesies yang memiliki sifat unggul. Contoh tanaman yang dihasilkan dari hibridisasi, anggrek, padi, dan jagung.

4. Kedokteran dan Kesehatan

· Antibodi monoklonal merupakan antibodi yang dihasilkan melalui teknologi hibridoma, yaitu teknik penggabungan dua sel yang memiliki karakter berbeda. Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendiagnosa dan membunuh penyakit.

· Antibiotik merupakan senyawa organik yang dihasilkan oleh suatu mikoorganisme yang dapat menghambat atau mematikan mikroorganisme lain yang hidup di sekitarnya, misalnya penicilin berasal dari jamur Penicillium notatum atau Penicillium chrysogenum.

· Vaksin diperoleh dari virus yang dilemahkan, melaui rekayasa genetika vaksin dapat diperoleh dalam skala besar; contoh vaksin campak, hepatitis, dan polio.

· Hormon, melalui teknik rekayasa genetika digunakannya mikroorganisme untuk memproduksi hormon, misalnya hormon insulin untuk mengobati diabetes.

SSumber:

http://oolish.blog.uns.ac.id/komputasi/

http://www.zonasiswa.com/2014/05/pengertian-biologi-lengkap.html

http://satriosite.blogspot.co.id/2015/03/teori-komputasi-dan-implementasi-dalam.html

https://deadydiedy.wordpress.com/2015/04/05/implementasi-komputasi-dalam-bidang-bioinformatika/

http://www.katapengertian.com/2016/02/manfaat-bioteknologi-dalam-berbagai.html