136215070 A Makalah Bioinformatika Chintia 101810401037

MANFAAT PENERAPAN BIOINFORMATIKA
DI BIDANG BIOLOGI GENOM

MAKALAH BIOINFORMATIKA

Oleh:
Chintia Dwi Ratna K.

101810401037

FAKULTAS MATEMATIKA dan ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA)
JURUSAN BIOLOGI
UNIVERSITAS JEMBER
2012

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Istilah bioinformatika mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk
mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidangbidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma
untuk analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an. Kemajuan teknik

biologi molekular dalam mengungkap sekuens biologis dari protein (sejak awal 1950-an)
dan asam nukleat (sejak 1960-an) mengawali perkembangan basis data dan teknik
analisis sekuens biologis. Basis data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun
1960-an di Amerika Serikat , sementara basis data sekuens DNA dikembangkan pada
akhir 1970-an di Amerika Serikat dan Jerman (pada European Molecular Biology
Laboratory, Laboratorium Biologi Molekular Eropa). Penemuan teknik sekuensing DNA
yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah
sekuens DNA yang berhasil diungkapkan pada 1980-an dan 1990-an, menjadi salah satu
pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, meningkatkan kebutuhan akan
pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya
bioinformatika. Perkembangan internet juga mendukung berkembangnya bioinformatika.
Basis data bioinformatika yang terhubung melalui internet memudahkan ilmuwan
mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam basis data tersebut maupun memperoleh
sekuens biologis sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program -program
aplikasi bioinformatika melalui internet memudahkan ilmuwan mengakses programprogram tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.

1.2 Rumusan Masalah





Pengertian Bioinformatika dan peranan umum bioinformatika
Pengertian genomics

1.3 Tujuan
Makalah ini bertujuan untuk memberi informasi tentang peranan bioinformatika
bagi biosains dalam genomics. Selain itu, makalah ini disusun bertujuan untuk
penyelesaian tugas mata kuliah bioinformatika.

BAB II. PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Bioinformatika
Bioinformatika merupakan kombinsai atau gabungan dari biologi dan teknologi
informatika yang terfokus dalam tingkatan aplikasi sel dan biologi molekul pada
bioteknologi modern. Bioinformatika merupakan kajian yang memadukan disiplin ilmu
biologi molekul, matematika dan teknik informasi. Bioinformatika berperan dalam bidang
klinis dalam bentuk informasi klinis, identifikasi mutasi gen-gen penyebab penyakit, terapi
gen, dan pengobatan individual sesuai profil genetik setiap pasien. Bioinformatika juga
berperan dalam identifikasi agen penyakit baru, diagnosis penyakit baru dan dalam
penemuan obat. Aplikasi dari bioinformatika dalam penemuan obat ini menggunakan

pendekatan genomik untuk identifikasi target-target obat dan desain senyawa untuk obat
yang akan berikatan dengan DNA target. Bioteknologi telah diterapkan secara luas dalam
bidang pertanian, antara lain yaitu:
 Pupuk Hayati (biofertiliser) yaitu suatu bahan yang berasal dari jasad hidup,

khususnya mikrobia yang digunakan untuk meningkatkan kuantitas dan
kualitas produksi tanaman.

 Kultur in vitro, yaitu pembiakan tanaman dengan menggunakan bagian

tanaman yang ditumbuhkan pada media bernutrisi dalam kondisi aseptik.

 Kultur in vitro memungkinkan perbanyakan tanaman secara massal dalam

waktu yang singkat.

 Teknologi DNA Rekombinaan, pengembangan tanaman transgenik, misalnya

galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari Bacillus thuringiensis
untuk pengendalian hama.

Bioteknologi dapat diklasifikasikan menjadi bioteknologi konvensional dan
bioteknologi modern. Bioteknologi modern ditandai dengan penggunaan teknik biologi
molekuler sehingga rekayasa yang dilakukan dapat jauh lebih terarah sehingga hasil yang
diperoleh dapat lebih atau sepenuhnya dikendalikan. Dalam biologi konvensional, agensia
biologis yang digunakan masih “apa adanya” sehingga hasil yang diperoleh belum
sepenuhnya dapat dikemdalikan.

Bioinformatika adalah
adalah cabang

ilmu

kombinasi

yang berkaitan

dari teknologi biologi

dengan analisis berbasis


dan informasi. Ini
komputer besar set

data biologis. Bioinformatika menggabungkan pengembangan ke toko dan data pencarian
dan alat statistik dan algoritma untuk menganalisis dan menentukan hubungan antara
set data

biologis, seperti

sekuens makromolekul,

struktur, profil

ekspresi dan

jalur biokimia. Bioinformatika adalah fokus pada tingkat seluler dan molekuler biologi.
Biologi dan komputer menjadi sepupu dekat yang saling menghormati, membantu dan
mempengaruhi satu sama lain dan sinergis menggabungkan lebih dari sebelumnya
(Fulekar, 2008).


2.2 Genomics
Genomic adalah
struktur dan
DNA seluruh

fungsi

teknologi komputer

semua gen

organisme. Bidang

dalam suatu

yang

kuat digunakan untuk

memahami


organisme berdasarkan mengetahui urutan

ini meliputi upaya

intensif untuk

menentukan urutan

DNA seluruhorganisme dan fine-skala usaha pemetaan genetik. Bidang ini juga mencakup
studifenomena intragenomic seperti heterosis, epistasis pleiotropy,
antara lokus dan

alel dalam

genom. Sebaliknya,

penelitian

dan


interaksi lainnya

tentang gen tunggal, fungsi

danperan, sesuatu yang sangat umum dalam penelitian saat ini medis dan biologis, dan
fokusutama dari biologi molekuler, tidak masuk dalam definisi genomik, kecuali tujuan jalur
ini, genetik, dan analisis informasi fungsional adalah untuk menjelaskan efeknya pada tempat
dan respon ke jaringan seluruh genome itu.

Perkiraan jumlah gen dalam organisme berdasarkan pada jumlah pasangan basa
nukleotida tidak dapat diandalkan karena adanya tingginya jumlah salinan berlebihan dari
banyak

gen. Genomics telah

mengoreksi situasi

kumpulan gen sehingga dibangun


dan dimasukkan

ini. Gen berguna
ke

dapat dipilih

dalam organisme

dari

lain untuk

perbaikan atau gen berbahaya dapat dibungkam. Di bidang genomik struktural, fungsional
genomik dan genomik nutrisi, bioinformatika memainkan peran penting.

Genomics in Agriculture
Urutan genom tanaman dan hewan akan memberikan manfaat besar bagi
masyarakat pertanian. Alat bioinformatika dapat digunakan untuk mencari gen dalam genom
orang yang berguna bagi masyarakat pertanian dan untuk menjelaskan fungsi mereka.

Pengetahuan genetik tertentu kemudian dapat digunakan untuk menghasilkan kekeringan

lebih kuat, lebih, penyakit dan tanaman tahan serangga dan meningkatkan kualitas ternak
membuat

mereka lebih

sehat, lebih

tahan

penyakit

dan

lebih

produktif. Genetika

perbandingan genom tanaman telah menunjukkan bahwa organisasi gen tetap lebih dihemat

dari waktu ke waktu evolusi dari yang diyakini sebelumnya. Temuan ini menunjukkan bahwa
informasi yang diperoleh dari sistem model tanaman dapat digunakan untuk menyarankan
bahwa informasi yang diperoleh dari sistem model tanaman dapat digunakan untuk
menyarankan perbaikan untuk tanaman pangan lainnya. Arabidopsis thaliana (selada air),
Sativa oryza (beras), Triticum aestivum (gandum) dan Zea mays (jagung) adalah contoh yang

tersedia genom tanaman tanah lengkap.

What can genome sequence tell us?
Beberapa organisme memiliki beberapa salinan kromosom, diploid, triploid,
tetraploid dan sebagainya. Dalam genetika klasik, dalam sebuah organisme yang
bereproduksi secara seksual (biasanya eukariota) gamet memiliki setengah dari jumlah
kromosom sel somatik dan genom adalah set lengkap kromosom dalam gamet a. Istilah
genom dapat diterapkan secara khusus berarti bahwa disimpan pada satu set lengkap DNA
inti (yaitu, genom nuklir) tetapi juga dapat diterapkan untuk yang disimpan di dalam organel
yang mengandung DNA mereka sendiri, seperti dengan 'genom mitokondria' atau ' kloroplas
genom. Selain itu, genom dapat terdiri dari unsur-unsur non genetik kromosom seperti virus,
plasmid, dan elemen transposabel. Kebanyakan entitas biologis yang lebih kompleks dari
virus, kadang-kadang atau selalu, membawa materi genetik tambahan selain yang berada di
kromosom mereka. Dalam 'genom' keadaan seperti itu menggambarkan semua gen dan
informasi di non-coding DNA yang memiliki potensi untuk hadir. Pada eukariota seperti
tanaman, protozoa dan hewan, bagaimanapun, 'genom' membawa konotasi khas informasi
hanya pada DNA kromosom. Informasi genetik yang dikandung oleh DNA dalam yaitu
organel, kloroplas dan / atau mitokondria tidak dianggap bagian dari genom. Bahkan,
mitokondria kadang-kadang dikatakan memiliki genom mereka sendiri sering disebut sebagai
'genom

mitokondria. DNA

ditemukan

dalam

kloroplas

dapat

disebut

sebagai

'plastome'. Analisis komparatif dalam genom mikroba menggunakan perbandingan metabolik
dan organisasi gen di tingkat reaksi metabolik dengan operon mereka menggunakan struktur,
jalur, reaksi, senyawa dan gen orthologs memberikan pemahaman yang lebih baik evolusi
genom. Variasi dalam ukuran genom, konten GC, penggunaan kodon dan komposisi asam
amino berdasarkan noda dari spesies yang sama, spesies erat terkait dan spesies yang jauh

terkait. Kolinearitas antara set gen menunjukkan perbedaan evolusi mereka dalam evolusi gen
individu.

Similarity Searching Tools

Pertumbuhan eksponensial genomik adalah karena tantangan komputasi secara
sistematis mengumpulkan, menyimpan, mengorganisir, memanipulasi dan visualisasi jumlah
besar menganalisis informasi biologis datang dari percobaan yang dilakukan oleh ahli
biologi. Dengan demikian, bioinformatika, dalam arti luas, dapat dilihat sebagai
menyediakan baik infrastruktur dan ilmiah kerangka di mana ahli biologi mengambil
informasi dan menggunakan komputer untuk membantu mengubahnya menjadi pengetahuan.
Selain dari kenyataan bahwa bioinformatika adalah baru diakui disiplin; ada keragaman
mengesankan bioinformatika sumber daya yang tersedia saat ini. Meskipun beragam sumber
daya komersial ada, beberapa di antaranya secara ideal cocok untuk tugas-tugas tertentu, dan
tersedia secara bebas. Banyak database dan alat analisis kami jelaskan sini-host oleh
pemerintah atau penelitian akademik pusat dan dapat diakses melalui user-friendly web
antarmuka.
Sumber yang bagus untuk dunia database genomik adalah masalah database
tahunan Asam Nukleat jurnal Research, yang diterbitkan pada 1 Januari setiap tahun
(Www3.oup.co.uk/nar/database/c /). Selain itu, Genbank, Nasional Pusat Informasi
Bioteknologi (NCBI), Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) dan Databank DNA
dari Jepang (DDBJ), adalah pelopor sebagai DNA dan protein urutan repositori. Sebuah
berbagai tanaman dan model genom tanaman tertentu database juga dapat diakses melalui
UKCropNet termasuk GrainGenes, (yang memegang molekul dan fenotipik informasi tentang
gandum, jelai, gandum, rye dan tebu), dan MaizeDB (untuk jagung). Beberapa database yang
khusus untuk agak lebih besar taksonomi kumpulan misalnya, database Gramene, yang
bertujuan untuk mengintegrasikan informasi genomik dari antara semua rumput
menggunakan urutan genom padi sebagai fokus titik. Pfam, urutan protein database signature,
adalah database yang berasal [28]. Berasal database di pabrik genomik sering hanya
mencakup sistem-sistem tanaman memiliki data yang paling berlimpah. Salah satu contoh
adalah himpunan Angka Indeks Gen di Lembaga Studi Genomic (TIGR), yang merupakan
kumpulan dari banyak difokuskan database, masing-masing mencakup tanaman hewan,
berbeda, protista atau spesies jamur. Setiap Indeks Gene komputasi merakit set non
berlebihan dari gen urutan untuk organisme yang, dengan link ke ekspresi, homologi dan

informasi lainnya. Ahli biologi tanaman, tentu saja, juga tertarik pada tanaman simbion dan
organisme penyebab penyakit. Sejumlah bakteri patogen tumbuhan dan jamur telah baik telah
diurutkan secara utuh, termasuk Agrobacterium Agrobacterium, Ralstonia solanacearum dan
Xylella fastidiosa, atau merupakan subyek sekuensing yang sedang berlangsung proyek,
seperti Magnaporthe grisea, Pseudomonas syringae pv. tomat dan Xanthomonas campestris.
Selain itu, berbagai genom tanaman virus telah disimpan di Genbank. Database Genom
online (GOLD) adalah daftar online secara teratur diperbarui dari prokariotik dan eukariotik
genom proyek yang memiliki selesai atau yang sedang berlangsung. TIGR menawarkan apa
itu panggilan database Mikroba Komprehensif Sumber Daya, yang memungkinkan eksplorasi
dan perbandingan beranotasi mikroba urutan.

BAB III KESIMPULAN

Berdasarkan uraian diatas maka dapat disimpulkan bahwa genomic adalah
teknologi komputer yang kuat digunakan untuk memahami struktur dan fungsi semua gen
dalam suatu organisme berdasarkan mengetahui urutan DNA seluruh organisme. . Himpunan
Angka Indeks Gen di Lembaga Studi Genomic (TIGR) merupakan kumpulan dari banyak
database, masing-masing mencakup tanaman hewan, berbeda, protista atau spesies jamur.
Database Genom online (GOLD) adalah daftar online secara teratur diperbarui dari
prokariotik dan eukariotik genom proyek yang memiliki selesai atau yang sedang
berlangsung.

DAFTAR PUSTAKA

V.K., Singh, dkk. 2011. Role of Bioinformatics in Agriculture and Sustainable Development.
India: Banaras Hindu University

Professor Dr. M.H. Fulekar & Jaya Sharma. 2008. Bioinformatics Applied in Bioremediation .
Mumbai: University of Mumbai, Environmental Biotechnology Laboratory,
Department of Life Sciences, Santacruz

Seung Yon Rhee, and Dong Xu, Julie Dickerson. 2006. Bioinformatics and Its Applications
in Plant Biology. California: Department of Plant Biology, Carnegie Institution,

Stanford,

Mahalakshmi, Viswanathan.2001. Plant genomics and agriculture: From model organisms to
crops, the role of data mining for gene discovery. Chile: Universidad Católica de

Valparaíso

Michael R. Barnes and Ian C. Gray. 2003. Bioinformatics for Geneticists. England: John
Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex