bioteknologi insulin dan yang id
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peradaban manusia semakin lama semakin berkembang. Dengan berkembangnya
pemikiran manusia maka manusia berusaha bagaimana caranya agar apa yang saat ini kita
inginkan terbatas untuk diperbaharui kedepannya. Nah, dari pemikiran inilah manusia mulai
melakukan eksperimen tentang hal-hal yang mereka inginkan termasuk dalam hal
bioteknologi. Dahulu, sebelum ditemukannya sintesis insulin (hasil bioteknologi teknik
plasmid) bagi mereka yang terkena penyakit kencing manis (diabetes militus) pupus harapan
untuk hidupnya. Namun dengan ditemukannya teknik plasmid untuk memperoleh insulin
yang berfungsi untuk mengatur gula darah pada manusia, mereka yang terkena penyakit
diabetes tetap punya harapan hidup meskipun harus memanfaatkan insulin buatan secara
rutin.
Sebelum ditemukan teknik sintesis insulin, hormon ini hanya bisa diperoleh dari
ekstraksi pankreas babi atau sapi, dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh. Setelah ditemukan
teknik sintesis insulin di bidang bioteknologi inilah, harga insulin bisa ditekan dengan sangat
drastis sehingga bisa membantu para penderita diabetes melitus.
Sintesis insulin dapat diperoleh dengan bantuan bakteri yang biasa terdapat di usus
besar, yaitu Escherichia coli. Teknologi dasar proses ini disebut dengan teknologi plasmid.
Kekurangan insulin disebabkan karena cacat genetik pada pankreas, menyebabkan seseorang
menderita diabetes melitus (kencing manis) yang berdampak sangat luas terhadap kesehatan,
mulai kebutaan hingga impotensi. Insulin sendiri merupakan hormon yang mengubah
glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hormone
glukagon.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana sejarah dan pengertian dari insulin?
2. Apa fungsi insulin?
3. Bagaimana pembuatan insulin manusia oleh bakteri?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini antara lain adalah :
1. Untuk mengetahui sejarah dan pengertian dari insulin tersebut.
2. Untuk mengetahui fungsi dari insulin tersebut.
3. Untuk mengetahui pembuatan insulin manusia oleh bakteri.
1.4 Manfaat
1
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Adapun manfaat dari pembuatan karya tulis ini adalah sebagai suatu media informasi bagi
siswa untuk mengetahui sejarah, pengertian, dan fungsi insulin, serta pembuatan insulin
manusia oleh bakteri.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Sejarah dan Pengertian Insulin
2.1.1 Sejarah Insulin
Sejak insulin ditemukan pada tahun 1921, telah menjadi salah satu yang
paling menyeluruh dipelajari molekul dalam sejarah ilmu pengetahuan.
Diabetes telah diakui sebagai kondisi medis yang berbeda untuk
setidaknya 3.500 tahun, tapi penyebabnya adalah misteri sampai awal abad ini.
Pada awal 1920-an, peneliti diduga kuat bahwa diabetes disebabkan oleh
kerusakan dalam sistem pencernaan yang berhubungan dengan kelenjar
pankreas, organ kecil yang duduk di atas hati.
Pada saat itu, satu-satunya cara untuk diabetes "kontrol" adalah melalui
diet rendah karbohidrat dan gula, dan tinggi lemak dan protein. Alih-alih mati tak
lama setelah diagnosis, diet ini memungkinkan penderita diabetes untuk hidup tapi hanya selama sekitar satu tahun.
Persis apa yang salah, atau hilang, dalam metabolisme jalur gula
penderita diabetes tidak diketahui sampai sekelompok peneliti Kanada
dimurnikan insulin pada tahun 1921 dan membuktikan bahwa diabetes
merupakan penyakit kekurangan insulin.
Seperti kebanyakan penemuan ilmiah utama, dasar bagi penemuan
insulin, telah diletakkan oleh beberapa orang lain sebelum peneliti Kanada
terisolasi. Pada tahun 1889, dua peneliti Eropa, Minkowski dan von Mering,
menemukan bahwa ketika kelenjar pankreas telah dihapus dari anjing, mereka
mengembangkan semua gejala diabetes dan meninggal segera setelah itu.
Minkowski dan von Mering mengusulkan bahwa pankreas sangat penting untuk
metabolisme gula.
Kemudian peneliti mempersempit pencarian ke pulau Langerhanskelompok sel khusus dalam pankreas. Pada tahun 1910, Sharpey-Shafer dari
Edinburgh menyarankan kimia tunggal hilang dari pankreas pada orang
diabetes. Ia mengusulkan memanggil kimia ini "insulin," dan kemudian peneliti
Kanada berhasil membawanya atas saran.
Sementara itu, ilmuwan Amerika EL Scott setengah berhasil
mengekstraksi insulin dengan alkohol. RC Paulesco, Rumania seorang, membuat
ekstrak dari pankreas yang menurunkan glukosa darah anjing. Beberapa
Paulesco klaim adalah orang pertama yang menemukan insulin.
2
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Terobosan terbesar datang pada tahun 1921 ketika Frederick Banting dan
Charles Best melakukan serangkaian percobaan satu musim panas di
laboratorium JJ R. Macleod di Universitas Toronto. Seperti Minkowski dan von
Mering, mereka menunjukkan bahwa menghapus pankreas dari anjing membuat
mereka diabetes.
Kemudian mereka pergi langkah lebih lanjut dan susah payah mengambil
cairan dari Islets anjing sehat 'Langerhans, disuntikkan ke anjing diabetes dan
dikembalikan ke normal - selama mereka memiliki extract.With bantuan rekan
ahli biokimia bernama JB Collip, mereka kemudian mampu mengekstrak formula
cukup murni insulin dari pankreas sapi dari rumah pemotongan hewan.
Pada bulan Januari 1922, seorang remaja diabetes di rumah sakit Toronto
bernama Leonard Thompson menjadi orang pertama yang menerima suntikan
insulin. Dia meningkat secara dramatis, dan berita tentang insulin menyebar ke
seluruh dunia seperti api. Untuk pekerjaan mereka, Banting dan Macleod
menerima Hadiah Nobel dalam Kedokteran pada tahun berikutnya, pada tahun
1923. Banting berbagi bagiannya dari hadiah uang dengan Best, dan Macleod
berbagi dengan Collip.
The University of Toronto segera memberi perusahaan farmasi lisensi
untuk memproduksi insulin bebas royalti. Pada awal 1923, sekitar satu tahun
setelah injeksi tes pertama, insulin menjadi tersedia secara luas, dan
menyelamatkan hidup orang banyak.
Insulin adalah salah satu protein pertama yang mengkristal dalam bentuk
murni, pada tahun 1926. Bentuk kristal memungkinkan peneliti untuk
mempelajari struktur dengan teknik yang disebut x-ray kristalografi dan
perkiraan bentuk tiga dimensi. Mengetahui bentuk molekul membantu
memahami cara kerjanya dalam tubuh dan sejak itu para ilmuwan telah
mencoba untuk memilah-milah bagaimana insulin bertindak dan apa molekul lain
mungkin berinteraksi dengan.
Pada tahun 1955, insulin menjadi protein pertama yang sepenuhnya
diurutkan. Pekerjaan yang menghasilkan Hadiah Nobel 1959 untuk Frederick
Sanger. Melalui kerja Sanger kita sekarang tahu bahwa semua protein manusia
memiliki urutan yang unik dari salah satu atau semua dari 20 jenis asam amino.
Asam-asam amino dirangkai menjadi rantai yang disebut peptida, agak seperti
huruf menggabungkan ke dalam kata-kata panjang.
Banyak protein memiliki lebih dari satu rantai, bergabung bersama
dengan cara tertentu. Insulin manusia memiliki dua peptida. The Sebuah rantai
(untuk asam) memiliki 21 asam amino dan rantai B (untuk dasar) memiliki 30
asam amino. Dua rantai yang dihubungkan oleh dua jembatan disulfida, obligasi
terbentuk antara atom belerang dalam asam amino yang sistin. Rantai A juga
memiliki sebuah jembatan disulfida internal yang ketiga. Jembatan disulfida
memegang molekul bersama-sama. Tanpa mereka, protein mungkin tidak akan
aktif dalam tubuh.
3
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Setelah urutan protein yang dikenal, adalah mungkin, dalam teori, untuk
menciptakan itu sintetis. Bahkan, insulin adalah protein pertama yang secara
kimia disintesis di laboratorium, pada tahun 1963. Namun para peneliti tidak
dapat menghasilkan banyak. Selama 60 tahun setelah kelompok insulin terisolasi
Banting, penderita diabetes mengandalkan hormon dimurnikan dari hewan,
terutama sapi dan babi. Hewan insulin bekerja dengan baik secara keseluruhan,
namun tidak sama persis dengan hormon manusia dan kadang-kadang
menyebabkan reaksi yang merugikan, misalnya, ruam kulit. Pada tahun 1978
insulin menjadi protein manusia pertama yang diproduksi melalui bioteknologi.
Sebuah tim peneliti dari City of Hope National Medical Center dan perusahaan
bioteknologi Genentech masih muda berhasil mensintesis insulin manusia di
laboratorium menggunakan proses yang bisa menghasilkan jumlah besar.
Tim dimasukkan gen untuk insulin manusia ke dalam DNA bakteri, dan
menggunakan bakteri sebagai miniatur pabrik untuk membuat rantai A dan B
protein secara terpisah. Pada tahap kedua, proses kimia menggabungkannya.
Hasilnya adalah insulin manusia, tanpa masalah insulin hewan kadang-kadang
menyebabkan. Humulin, sebagai produk komersial disebut, merevolusi
pengobatan diabetes ketika menjadi tersedia secara luas pada awal tahun 1980.
Hari ini, hampir semua orang diabetes menggunakan insulin rekombinan
manusia bukan hewan insulin.
Para peneliti diabetes awal tidak tahu betapa beruntungnya mereka.
Ternyata urutan asam amino insulin hampir persis sama pada spesies hewan
yang berbeda, sehingga insulin dari sapi dan babi juga bekerja pada manusia.
Struktur dasar insulin - dua rantai peptida dengan tiga jembatan disulfida dikonservasi dalam semua hampir 100 spesies yang berbeda diselidiki sejauh ini.
Melihat enzim secara lebih rinci, urutan babi (babi) insulin dan insulin
manusia hampir identik, tetapi tidak benar - itu berbeda dengan satu asam
amino. Bovine (sapi) insulin yang berbeda dengan tiga asam amino dari
manusia. Inilah sebabnya mengapa orang mampu menggunakan insulin dari sapi
di tahun 1920, meskipun mereka tidak tahu pada saat itu.
Pada tahun 1996 Food and Drug Administration telah menyetujui insulin
manusia diubah disebut Humalog, yang khusus dikembangkan untuk menjadi
aktif sangat cepat setelah injeksi.
Apa yang berikutnya untuk insulin? Para ilmuwan tidak yakin, tapi satu hal
yang pasti: Beyond nilai terkenal untuk penderita diabetes, insulin juga telah
berada di garis depan ilmu pengetahuan selama lebih dari 60 tahun.
2.1.2 Pengertian Insulin
Insulin adalah hormon utama yang mengendalikan glukosa dari darah ke
dalam sebagian besar sel (terutama sel otot dan lemak, tetapi tidak pada sel
sistem saraf pusat). Oleh karena itu, kekurangan insulin atau kekurangpekaan
reseptor-reseptor memainkan peran sentral dalam segala bentuk diabetes
mellitus.
4
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Sebagian besar karbohidrat dalam makanan akan diubah dalam waktu
beberapa jam ke dalam bentuk gula monosakarida yang merupakan karbohidrat
utama yang ditemukan dalam darah dan digunakan oleh tubuh sebagai bahan
bakar. Insulin dilepaskan ke dalam darah oleh sel beta (β-sel) yang berada di
pankreas, sebagai respons atas kenaikan tingkat gula darah, biasanya setelah
makan. Insulin digunakan oleh sekitar dua pertiga dari sel-sel tubuh yang
menyerap glukosa dari darah untuk digunakan sel-sel sebagai bahan bakar,
untuk konversi ke molekul lain yang diperlukan, atau untuk penyimpanan.
Insulin juga merupakan sinyal kontrol utama untuk konversi dari glukosa
ke glycogen untuk penyimpanan internal dalam hati dan sel otot.
Tingkatan insulin yang lebih tinggi menaikkan anabolic (rangkaian jalur
metabolisme untuk membangun molekul dari unit yang lebih kecil), seperti
proses pertumbuhan sel dan duplikasi, sintesa protein, lemak dan penyimpanan.
Insulin adalah sinyal utama dalam mengkonversi banyak bidirectional proses
metabolisme dari catabolic (rangkaian jalur metabolisme untuk membongkar
molekul-molekul ke dalam bentuk unit yang lebih kecil dan melepaskan energi)
ke anabolic, dan sebaliknya. Secara khusus, tingkatan insulin yang lebih rendah
berguna sebagai pemicu masuk keluarnya ketosis (fase metabolik pembakaran
lemak).
Jika jumlah insulin yang tersedia tidak cukup, jika sel buruk untuk
merespon efek dari insulin (kekurangpekaan atau perlawanan terhadap insulin),
atau jika insulin cacat/defective, maka gula tidak akan diserap dengan baik oleh
orang-orang sel-sel tubuh yang memerlukannya dan tidak akan disimpan dengan
baik di hati dan otot. Efek selanjutnya adalah tingkat gula darah yang tetap
tinggi , miskin sintesis protein, dan lainnya kekacauan metabolisme lainnya,
seperti acidosis yaitu meningkatnya keasaman (konsentrasi ion hidrogen) dalam
darah.
2.2 Fungsi Insulin
Insulin berperan dalam penggunaan glukosa oleh sel tubuh untuk
pembentukan energi. Apabila tidak ada insulin maka sel tidak dapat
menggunakan glukosa sehingga proses metabolisme menjadi terganggu.
Proses yang terjadi yaitu karbohidrat dimetabolisme oleh tubuh untuk
menghasilkan glukosa, glukosa tersebut selanjutnya diabsorbsi di saluran
pencernaan menuju ke aliran darah untuk dioksidasi di otot skelet sehingga
menghasilkan energi.
Glukosa juga disimpan dalam hati dalam bentuk glikogen kemudian
diubah dalam jaringan adiposa menjadi lemak dan trigliserida. Insulin
memfasilitasi proses tersebut. Insulin akan meningkatkan pengikatan glukosa
oleh jaringan, meningkatkan level glikogen dalam hati, mengurangi pemecahan
glikogen (glikogenolisis) di hati, meningkatkan sintesis asam lemak, menurunkan
pemecahan asam lemak menjadi badan keton, dan membantu penggabungan
asam amino menjadi protein.
5
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Insulin termasuk hormon polipeptida yang awalnya diekstraksi dari
pankreas babi maupun sapi, tetapi kini telah dapat disintesis dengan teknologi
rekombinan DNA menggunakan E.coli. Susunan asam amino insulin manusia
berbeda dengan susunan insulin hewani. Insulin rekombinan dibuat sesuai
dengan susunan insulin manusia sehingga disebut sebagai human insulin.
Insulin diproduksi oleh sel beta di dalam pankreas dan digunakan untuk
mengontrol kadar glukosa dalam darah. Sekresi insulin terdiri dari 2 komponen.
Komponen pertama yaitu: sekresi insulin basal kira-kira 1 unit/jam dan terjadi
diantara waktu makan, waktu malam hari dan keadaan puasa. Komponen kedua
yaitu: sekresi insulin prandial yang menghasilkan kadar insulin 5-10 kali lebih
besar dari kadar insulin basal dan diproduksi secara pulsatif dalam waktu 0,5-1
jam sesudah makan dan mencapai puncak dalam 30-45 menit, kemudian
menurun dengan cepat mengikuti penurunan kadar glukosa basal. Kemampuan
sekresi insulin prandial berkaitan erat dengan kemampuan ambilan glukosa oleh
jaringan perifer.
Fungsi insulin:
Membantu pembakaran dan penyerapan glukosa oleh sel badan
Mengimbangkan paras glukosa didalam darah dan mencegah kencing
manis.
Membantu sel menyimpan tenaga dalam bentuk glukosa didalam hati
Membantu proses penyimpanan glukosa berlebihan dalam bentuk lemak
didalam hati.
Insulin sampai saat ini dikelompokkan menjadi beberapa jenis antara lain:
1.
Kerja cepat (rapid acting)
Contoh: Actrapid, Humulin R,Reguler Insulin (Crystal Zinc Insulin)
Bentuknya larutan jernih, efek puncak 2-4 jam setelah penyuntikan, durasi kerja
sampai 6 jam. Merupakan satu-satunya insulin yang dapat dipergunakan secara
intra vena. Bisa dicampur dengan insulin kerja menengah atau insulin kerja
panjang.
2.
Kerja menengah (intermediate acting)
Contoh: Insulatard, Monotard, Humulin N, NPH, Insulin Lente Dengan
menambah protamin (NPH / Neutral Protamin Hagedom) atau zinc (pada insulin
lente), maka bentuknya menjadi suspensi yang akan memperlambat absorpsi
sehingga efek menjadi lebih panjang. Bentuk NPH tidak imunogenik karena
protamin bukanlah protein.
3.
Kerja panjang (long acting)
Contoh: Insulin Glargine, Insulin Ultralente, PZI Insulin bentuk ini
diperlukan untuk tujuan mempertahankan insulin basal yang konstan. Semua
jenis insulin yang beredar saat ini sudah sangat murni, sebab apabila tidak murni
akan memicu imunogenitas, resistensi, lipoatrofi atau lipohipertrofi.
6
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Cara pemberian insulin ada beberapa macam: a) intra vena: bekerja
sangat cepat yakni dalam 2-5 menit akan terjadi penurunan glukosa darah, b)
intramuskuler: penyerapannya lebih cepat 2 kali lipat daripada subkutan, c)
subkutan: penyerapanya tergantung lokasi penyuntikan, pemijatan, kedalaman,
konsentrasi. Lokasi abdomen lebih cepat dari paha maupun lengan. Jenis insulin
human lebih cepat dari insulin animal, insulin analog lebih cepat dari insulin
human.
Insulin diberikan subkutan dengan tujuan mempertahankan kadar gula darah
dalam batas normal sepanjang hari yakni 80-120 mg% saat puasa dan 80-160
mg% setelah makan. Untuk pasien usia diatas 60 tahun batas ini lebih tinggi
yaitu puasa kurang dari 150 mg% dan kurang dari 200 mg% setelah makan.
Karena kadar gula darah memang naik turun sepanjang hari, maka sesekali
kadar ini mungkin lebih dari 180 mg% (10 mmol/liter), tetapi kadar lembah
(through) dalam sehari harus diusahakan tidak lebih rendah dari 70 mg% (4
mmol/liter). Insulin sebaiknya disuntikkan di tempat yang berbeda, tetapi paling
baik dibawah kulit perut.
Dosis dan frekuensi penyuntikan ditentukan berdasarkan kebutuhan
setiap pasien akan insulin. Untuk tujuan pengobatan, dosis insulin dinyatakan
dalam unit (U). Setiap unit merupakan jumlah yang diperlukan untuk
menurunkan kadar gula darah kelinci sebanyak 45 mg% dalam bioassay. Sediaan
homogen human insulin mengandung 25-30 IU/mg.(netdoctor.co.uk/bun)
2.3 Pembuatan Insulin Manusia Oleh Bakteri
Pembuatan insulin secara komersial sangat bermanfaat dalam pengobatan
penyakit diabetes melitus yang disebabkan oleh gangguan produksi insulin.
Proses pembuatan insulin ini memanfaatkan teknik DNA rekombinan. Berikut
tahapan dalam proses pembuatan tersebut:
1. Pengisolasian Vektor (plasmid E.coli) dan DNA Pengkode Insulin.
Kode genetik insulin terdapat dalam DNA di bagian atas lengan pendek
dari kromosom ke-11 yang berisi 153 basa nitrogen (63 dalam rantai A dan 90
dalam rantai B). DNA pengkode insulin dapat diisolasi dari gen manusia yang
ditumbuhkan dalam kultur di laboratorium. Selain itu, dapat pula disintesis rantai
DNA yang membawa sekuens nukleotida spesifik yang sesuai karakteristik rantai
polipeptida A dan B dari insulin. Urutan DNA yang diperlukan dapat ditentukan
karena komposisi asam amino dari kedua rantai telah dipetakan. Enam puluh
tiga nukleotida yang diperlukan untuk mensintesis rantai A dan sembilan puluh
untuk rantai B, ditambah kodon pada akhir setiap rantai yang menandakan
pengakhiran sintesis protein.
Vektor yang digunakan adalah plasmid E.coli yang mengandung amp-R
sehingga sel inang akan resistan terhadap amphisilin serta mengandung lac-Z
yang menghasilkan β-galactosidase sehingga dapat menghidrolisis laktosa.
2. Penyelipan DNA Insulin ke dalam Vektor (plasmid E.Coli)
7
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Masing-masing DNA insulin dan plasmid E.Coli dipotong dengan enzim
restriksi yang sama. Kemudian DNA insulin A dan B secara terpisah diselipkan ke
dalam plasmid berbeda dengan menggunakan enzim ligase.
3. Pemasukan Plasmid Rekombinan ke dalam Sel E.Coli
Plasmid yang telah diselipkan DNA insulin (plasmid rekombinan)
dicampurkan dalam kultur bakteri E.Coli. Bakteri-bakteri tersebut akan
mengambil plasmid rekombinan melalui proses transformasi. Akan tetapi, tidak
semua bakteri mengambil plasmid tersebut.
4. Pengklonan Sel yang Mengandung Plasmid Rekombinan
Sel yang mengandung plasmid rekombinan dapat diseleksi dari sel yang
tidak mengandung plasmid rekombinan. Medium nutrien bakteri yang digunakan
mengandung amphisilin dan X-gal. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya,
plasmid yang digunakan sebagai vektor ini mengandung amp-R dan lac-Z
sehingga sel bakteri yang mengandung plasmid rekombinan akan tumbuh dalam
medium tersebut karena resisten terhadap amphisilin serta akan berwarna putih
karena plasmid yang mengandung gen asing (gen insulin manusia) dalam gen
lac-Z tidak dapat memproduksi β-galactosidase sehingga tidak dapat
menghidrolisis laktosa.
5. Identifikasi Klon Sel yang Membawa Gen Insulin
8
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Proses ini dilakukan melalui hibridisasi asam nukleat. Pada proses ini,
disintesis probe asam nukleat yang mengandung komplementer dari gen insulin,
probe dilengkapi dengan isotop radioaktif atau fluorosen.
6. Pomproduksian dalam Sekala Besar
Klon sel yang telah diidentifikasi diproduksi dalam skala besar dengan
cara ditumbuhkan dalam tangki yang mengandung medium cair. Gen insulin
diekspresikan bersama dengan sel bakteri yang mengalami mitosis. Rantai
insulin A dan rantai B yang dihasilkan kemudian dicampurkan dan dihubungkan
dalam reaksi yang membentuk jembatan silang disulfida.
Pada saat ini, peneliti mulai menggunakan vektor plasmid dari sel
eukariotik yaitu ragi bersel tunggal karena ragi merupakan sel eukariotik yang
memiliki plasmid, dapat tumbuh dengan cepat, serta hasil akhir proses
pembuatan insulin dengan ragi akan menghasilkan molekul insulin yang lebih
lengkap dengan struktur tiga dimensi yang sempurna sehingga lebih identik
dengan insulin manusia.
Perbedaan susunan asam amino pada insulin manusia, babi (pork), dan sapi (beef)
Spesies
Manusia
Babi
Sapi
A8
Thr
Thr
Ala
A10
Ile
Ile
Val
B28
Pro
Pro
Pro
B29
Lys
Lys
Lys
B30
Thr
Ala
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.
9
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari pembahasan pada pembahasan diatas dapat disimpulkan hal-hal sebagai
berikut.
1.
Insulin ditemukan pada tahun 1921, dan telah menjadi salah satu yang
paling menyeluruh dipelajari molekul dalam sejarah ilmu pengetahuan.
2.
Insulin adalah hormon utama yang mengendalikan glukosa dari darah ke
dalam sebagian besar sel (terutama sel otot dan lemak, tetapi tidak
pada sel sistem saraf pusat).
3.
Fungsi insulin:
Membantu pembakaran dan penyerapan glukosa oleh sel badan
Mengimbangkan paras glukosa didalam darah dan mencegah
kencing manis.
Membantu sel menyimpan tenaga dalam bentuk glukosa didalam
hati
Membantu proses penyimpanan glukosa berlebihan dalam bentuk
lemak didlm hati.
4.
Tahapan dalam proses pembuatan Insulin, yaitu:
Pengisolasian Vektor (plasmid E.coli) dan DNA Pengkode Insulin.
Penyelipan DNA Insulin ke dalam Vektor (plasmid E.Coli)
Pemasukan Plasmid Rekombinan ke dalam Sel E.Coli
Pengklonan Sel yang Mengandung Plasmid Rekombinan
Identifikasi Klon Sel yang Membawa Gen Insulin
Pomproduksian dalam Sekala Besar
3.2 Saran
Meskipun telah ditemukannya sintesis insulin, namun tetap saja kita harus
berpola hidup yang sehat baik pola makannya maupun yang lainnya karena pada
zaman sekarang makanan banyak mengandung gula yang tinggi untuk itu
jangan sembarangan makan makanan yang belum pasti keamanannya untuk
dikonsumsi. Penulis juga menyarankan agar berolah raga yang telatur guna
membakar gula yang berada dalam tubuh kita. Dengan berpola hidup yang
sehat, berarti kita telah mencegah penyakit diabetes militus.
10
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Insulin
http://www.artikelkesehatan.info/sejarah-diabetes/
https://prezi.com/vxqzsw0yeup0/insulin-rekombinan/
http://www.jevuska.com/2014/03/07/insulin/
http://www.sridianti.com/apa-pengertian-hormon-insulin.html
http://biologimediacentre.com/bioteknologi-5-membuat-insulin-dengan-bantuane-coli/
https://sites.google.com/site/emodulbiologi/materi/bab-iii---bioteknologi-dalambidang-kedokteran-dan-farmasi/3-4-rekayasa-genetika-untuk-produksihormon-insulin
http://www.slideshare.net/olivianisa/pembuatan-insulin
11
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peradaban manusia semakin lama semakin berkembang. Dengan berkembangnya
pemikiran manusia maka manusia berusaha bagaimana caranya agar apa yang saat ini kita
inginkan terbatas untuk diperbaharui kedepannya. Nah, dari pemikiran inilah manusia mulai
melakukan eksperimen tentang hal-hal yang mereka inginkan termasuk dalam hal
bioteknologi. Dahulu, sebelum ditemukannya sintesis insulin (hasil bioteknologi teknik
plasmid) bagi mereka yang terkena penyakit kencing manis (diabetes militus) pupus harapan
untuk hidupnya. Namun dengan ditemukannya teknik plasmid untuk memperoleh insulin
yang berfungsi untuk mengatur gula darah pada manusia, mereka yang terkena penyakit
diabetes tetap punya harapan hidup meskipun harus memanfaatkan insulin buatan secara
rutin.
Sebelum ditemukan teknik sintesis insulin, hormon ini hanya bisa diperoleh dari
ekstraksi pankreas babi atau sapi, dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh. Setelah ditemukan
teknik sintesis insulin di bidang bioteknologi inilah, harga insulin bisa ditekan dengan sangat
drastis sehingga bisa membantu para penderita diabetes melitus.
Sintesis insulin dapat diperoleh dengan bantuan bakteri yang biasa terdapat di usus
besar, yaitu Escherichia coli. Teknologi dasar proses ini disebut dengan teknologi plasmid.
Kekurangan insulin disebabkan karena cacat genetik pada pankreas, menyebabkan seseorang
menderita diabetes melitus (kencing manis) yang berdampak sangat luas terhadap kesehatan,
mulai kebutaan hingga impotensi. Insulin sendiri merupakan hormon yang mengubah
glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hormone
glukagon.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana sejarah dan pengertian dari insulin?
2. Apa fungsi insulin?
3. Bagaimana pembuatan insulin manusia oleh bakteri?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini antara lain adalah :
1. Untuk mengetahui sejarah dan pengertian dari insulin tersebut.
2. Untuk mengetahui fungsi dari insulin tersebut.
3. Untuk mengetahui pembuatan insulin manusia oleh bakteri.
1.4 Manfaat
1
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Adapun manfaat dari pembuatan karya tulis ini adalah sebagai suatu media informasi bagi
siswa untuk mengetahui sejarah, pengertian, dan fungsi insulin, serta pembuatan insulin
manusia oleh bakteri.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Sejarah dan Pengertian Insulin
2.1.1 Sejarah Insulin
Sejak insulin ditemukan pada tahun 1921, telah menjadi salah satu yang
paling menyeluruh dipelajari molekul dalam sejarah ilmu pengetahuan.
Diabetes telah diakui sebagai kondisi medis yang berbeda untuk
setidaknya 3.500 tahun, tapi penyebabnya adalah misteri sampai awal abad ini.
Pada awal 1920-an, peneliti diduga kuat bahwa diabetes disebabkan oleh
kerusakan dalam sistem pencernaan yang berhubungan dengan kelenjar
pankreas, organ kecil yang duduk di atas hati.
Pada saat itu, satu-satunya cara untuk diabetes "kontrol" adalah melalui
diet rendah karbohidrat dan gula, dan tinggi lemak dan protein. Alih-alih mati tak
lama setelah diagnosis, diet ini memungkinkan penderita diabetes untuk hidup tapi hanya selama sekitar satu tahun.
Persis apa yang salah, atau hilang, dalam metabolisme jalur gula
penderita diabetes tidak diketahui sampai sekelompok peneliti Kanada
dimurnikan insulin pada tahun 1921 dan membuktikan bahwa diabetes
merupakan penyakit kekurangan insulin.
Seperti kebanyakan penemuan ilmiah utama, dasar bagi penemuan
insulin, telah diletakkan oleh beberapa orang lain sebelum peneliti Kanada
terisolasi. Pada tahun 1889, dua peneliti Eropa, Minkowski dan von Mering,
menemukan bahwa ketika kelenjar pankreas telah dihapus dari anjing, mereka
mengembangkan semua gejala diabetes dan meninggal segera setelah itu.
Minkowski dan von Mering mengusulkan bahwa pankreas sangat penting untuk
metabolisme gula.
Kemudian peneliti mempersempit pencarian ke pulau Langerhanskelompok sel khusus dalam pankreas. Pada tahun 1910, Sharpey-Shafer dari
Edinburgh menyarankan kimia tunggal hilang dari pankreas pada orang
diabetes. Ia mengusulkan memanggil kimia ini "insulin," dan kemudian peneliti
Kanada berhasil membawanya atas saran.
Sementara itu, ilmuwan Amerika EL Scott setengah berhasil
mengekstraksi insulin dengan alkohol. RC Paulesco, Rumania seorang, membuat
ekstrak dari pankreas yang menurunkan glukosa darah anjing. Beberapa
Paulesco klaim adalah orang pertama yang menemukan insulin.
2
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Terobosan terbesar datang pada tahun 1921 ketika Frederick Banting dan
Charles Best melakukan serangkaian percobaan satu musim panas di
laboratorium JJ R. Macleod di Universitas Toronto. Seperti Minkowski dan von
Mering, mereka menunjukkan bahwa menghapus pankreas dari anjing membuat
mereka diabetes.
Kemudian mereka pergi langkah lebih lanjut dan susah payah mengambil
cairan dari Islets anjing sehat 'Langerhans, disuntikkan ke anjing diabetes dan
dikembalikan ke normal - selama mereka memiliki extract.With bantuan rekan
ahli biokimia bernama JB Collip, mereka kemudian mampu mengekstrak formula
cukup murni insulin dari pankreas sapi dari rumah pemotongan hewan.
Pada bulan Januari 1922, seorang remaja diabetes di rumah sakit Toronto
bernama Leonard Thompson menjadi orang pertama yang menerima suntikan
insulin. Dia meningkat secara dramatis, dan berita tentang insulin menyebar ke
seluruh dunia seperti api. Untuk pekerjaan mereka, Banting dan Macleod
menerima Hadiah Nobel dalam Kedokteran pada tahun berikutnya, pada tahun
1923. Banting berbagi bagiannya dari hadiah uang dengan Best, dan Macleod
berbagi dengan Collip.
The University of Toronto segera memberi perusahaan farmasi lisensi
untuk memproduksi insulin bebas royalti. Pada awal 1923, sekitar satu tahun
setelah injeksi tes pertama, insulin menjadi tersedia secara luas, dan
menyelamatkan hidup orang banyak.
Insulin adalah salah satu protein pertama yang mengkristal dalam bentuk
murni, pada tahun 1926. Bentuk kristal memungkinkan peneliti untuk
mempelajari struktur dengan teknik yang disebut x-ray kristalografi dan
perkiraan bentuk tiga dimensi. Mengetahui bentuk molekul membantu
memahami cara kerjanya dalam tubuh dan sejak itu para ilmuwan telah
mencoba untuk memilah-milah bagaimana insulin bertindak dan apa molekul lain
mungkin berinteraksi dengan.
Pada tahun 1955, insulin menjadi protein pertama yang sepenuhnya
diurutkan. Pekerjaan yang menghasilkan Hadiah Nobel 1959 untuk Frederick
Sanger. Melalui kerja Sanger kita sekarang tahu bahwa semua protein manusia
memiliki urutan yang unik dari salah satu atau semua dari 20 jenis asam amino.
Asam-asam amino dirangkai menjadi rantai yang disebut peptida, agak seperti
huruf menggabungkan ke dalam kata-kata panjang.
Banyak protein memiliki lebih dari satu rantai, bergabung bersama
dengan cara tertentu. Insulin manusia memiliki dua peptida. The Sebuah rantai
(untuk asam) memiliki 21 asam amino dan rantai B (untuk dasar) memiliki 30
asam amino. Dua rantai yang dihubungkan oleh dua jembatan disulfida, obligasi
terbentuk antara atom belerang dalam asam amino yang sistin. Rantai A juga
memiliki sebuah jembatan disulfida internal yang ketiga. Jembatan disulfida
memegang molekul bersama-sama. Tanpa mereka, protein mungkin tidak akan
aktif dalam tubuh.
3
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Setelah urutan protein yang dikenal, adalah mungkin, dalam teori, untuk
menciptakan itu sintetis. Bahkan, insulin adalah protein pertama yang secara
kimia disintesis di laboratorium, pada tahun 1963. Namun para peneliti tidak
dapat menghasilkan banyak. Selama 60 tahun setelah kelompok insulin terisolasi
Banting, penderita diabetes mengandalkan hormon dimurnikan dari hewan,
terutama sapi dan babi. Hewan insulin bekerja dengan baik secara keseluruhan,
namun tidak sama persis dengan hormon manusia dan kadang-kadang
menyebabkan reaksi yang merugikan, misalnya, ruam kulit. Pada tahun 1978
insulin menjadi protein manusia pertama yang diproduksi melalui bioteknologi.
Sebuah tim peneliti dari City of Hope National Medical Center dan perusahaan
bioteknologi Genentech masih muda berhasil mensintesis insulin manusia di
laboratorium menggunakan proses yang bisa menghasilkan jumlah besar.
Tim dimasukkan gen untuk insulin manusia ke dalam DNA bakteri, dan
menggunakan bakteri sebagai miniatur pabrik untuk membuat rantai A dan B
protein secara terpisah. Pada tahap kedua, proses kimia menggabungkannya.
Hasilnya adalah insulin manusia, tanpa masalah insulin hewan kadang-kadang
menyebabkan. Humulin, sebagai produk komersial disebut, merevolusi
pengobatan diabetes ketika menjadi tersedia secara luas pada awal tahun 1980.
Hari ini, hampir semua orang diabetes menggunakan insulin rekombinan
manusia bukan hewan insulin.
Para peneliti diabetes awal tidak tahu betapa beruntungnya mereka.
Ternyata urutan asam amino insulin hampir persis sama pada spesies hewan
yang berbeda, sehingga insulin dari sapi dan babi juga bekerja pada manusia.
Struktur dasar insulin - dua rantai peptida dengan tiga jembatan disulfida dikonservasi dalam semua hampir 100 spesies yang berbeda diselidiki sejauh ini.
Melihat enzim secara lebih rinci, urutan babi (babi) insulin dan insulin
manusia hampir identik, tetapi tidak benar - itu berbeda dengan satu asam
amino. Bovine (sapi) insulin yang berbeda dengan tiga asam amino dari
manusia. Inilah sebabnya mengapa orang mampu menggunakan insulin dari sapi
di tahun 1920, meskipun mereka tidak tahu pada saat itu.
Pada tahun 1996 Food and Drug Administration telah menyetujui insulin
manusia diubah disebut Humalog, yang khusus dikembangkan untuk menjadi
aktif sangat cepat setelah injeksi.
Apa yang berikutnya untuk insulin? Para ilmuwan tidak yakin, tapi satu hal
yang pasti: Beyond nilai terkenal untuk penderita diabetes, insulin juga telah
berada di garis depan ilmu pengetahuan selama lebih dari 60 tahun.
2.1.2 Pengertian Insulin
Insulin adalah hormon utama yang mengendalikan glukosa dari darah ke
dalam sebagian besar sel (terutama sel otot dan lemak, tetapi tidak pada sel
sistem saraf pusat). Oleh karena itu, kekurangan insulin atau kekurangpekaan
reseptor-reseptor memainkan peran sentral dalam segala bentuk diabetes
mellitus.
4
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Sebagian besar karbohidrat dalam makanan akan diubah dalam waktu
beberapa jam ke dalam bentuk gula monosakarida yang merupakan karbohidrat
utama yang ditemukan dalam darah dan digunakan oleh tubuh sebagai bahan
bakar. Insulin dilepaskan ke dalam darah oleh sel beta (β-sel) yang berada di
pankreas, sebagai respons atas kenaikan tingkat gula darah, biasanya setelah
makan. Insulin digunakan oleh sekitar dua pertiga dari sel-sel tubuh yang
menyerap glukosa dari darah untuk digunakan sel-sel sebagai bahan bakar,
untuk konversi ke molekul lain yang diperlukan, atau untuk penyimpanan.
Insulin juga merupakan sinyal kontrol utama untuk konversi dari glukosa
ke glycogen untuk penyimpanan internal dalam hati dan sel otot.
Tingkatan insulin yang lebih tinggi menaikkan anabolic (rangkaian jalur
metabolisme untuk membangun molekul dari unit yang lebih kecil), seperti
proses pertumbuhan sel dan duplikasi, sintesa protein, lemak dan penyimpanan.
Insulin adalah sinyal utama dalam mengkonversi banyak bidirectional proses
metabolisme dari catabolic (rangkaian jalur metabolisme untuk membongkar
molekul-molekul ke dalam bentuk unit yang lebih kecil dan melepaskan energi)
ke anabolic, dan sebaliknya. Secara khusus, tingkatan insulin yang lebih rendah
berguna sebagai pemicu masuk keluarnya ketosis (fase metabolik pembakaran
lemak).
Jika jumlah insulin yang tersedia tidak cukup, jika sel buruk untuk
merespon efek dari insulin (kekurangpekaan atau perlawanan terhadap insulin),
atau jika insulin cacat/defective, maka gula tidak akan diserap dengan baik oleh
orang-orang sel-sel tubuh yang memerlukannya dan tidak akan disimpan dengan
baik di hati dan otot. Efek selanjutnya adalah tingkat gula darah yang tetap
tinggi , miskin sintesis protein, dan lainnya kekacauan metabolisme lainnya,
seperti acidosis yaitu meningkatnya keasaman (konsentrasi ion hidrogen) dalam
darah.
2.2 Fungsi Insulin
Insulin berperan dalam penggunaan glukosa oleh sel tubuh untuk
pembentukan energi. Apabila tidak ada insulin maka sel tidak dapat
menggunakan glukosa sehingga proses metabolisme menjadi terganggu.
Proses yang terjadi yaitu karbohidrat dimetabolisme oleh tubuh untuk
menghasilkan glukosa, glukosa tersebut selanjutnya diabsorbsi di saluran
pencernaan menuju ke aliran darah untuk dioksidasi di otot skelet sehingga
menghasilkan energi.
Glukosa juga disimpan dalam hati dalam bentuk glikogen kemudian
diubah dalam jaringan adiposa menjadi lemak dan trigliserida. Insulin
memfasilitasi proses tersebut. Insulin akan meningkatkan pengikatan glukosa
oleh jaringan, meningkatkan level glikogen dalam hati, mengurangi pemecahan
glikogen (glikogenolisis) di hati, meningkatkan sintesis asam lemak, menurunkan
pemecahan asam lemak menjadi badan keton, dan membantu penggabungan
asam amino menjadi protein.
5
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Insulin termasuk hormon polipeptida yang awalnya diekstraksi dari
pankreas babi maupun sapi, tetapi kini telah dapat disintesis dengan teknologi
rekombinan DNA menggunakan E.coli. Susunan asam amino insulin manusia
berbeda dengan susunan insulin hewani. Insulin rekombinan dibuat sesuai
dengan susunan insulin manusia sehingga disebut sebagai human insulin.
Insulin diproduksi oleh sel beta di dalam pankreas dan digunakan untuk
mengontrol kadar glukosa dalam darah. Sekresi insulin terdiri dari 2 komponen.
Komponen pertama yaitu: sekresi insulin basal kira-kira 1 unit/jam dan terjadi
diantara waktu makan, waktu malam hari dan keadaan puasa. Komponen kedua
yaitu: sekresi insulin prandial yang menghasilkan kadar insulin 5-10 kali lebih
besar dari kadar insulin basal dan diproduksi secara pulsatif dalam waktu 0,5-1
jam sesudah makan dan mencapai puncak dalam 30-45 menit, kemudian
menurun dengan cepat mengikuti penurunan kadar glukosa basal. Kemampuan
sekresi insulin prandial berkaitan erat dengan kemampuan ambilan glukosa oleh
jaringan perifer.
Fungsi insulin:
Membantu pembakaran dan penyerapan glukosa oleh sel badan
Mengimbangkan paras glukosa didalam darah dan mencegah kencing
manis.
Membantu sel menyimpan tenaga dalam bentuk glukosa didalam hati
Membantu proses penyimpanan glukosa berlebihan dalam bentuk lemak
didalam hati.
Insulin sampai saat ini dikelompokkan menjadi beberapa jenis antara lain:
1.
Kerja cepat (rapid acting)
Contoh: Actrapid, Humulin R,Reguler Insulin (Crystal Zinc Insulin)
Bentuknya larutan jernih, efek puncak 2-4 jam setelah penyuntikan, durasi kerja
sampai 6 jam. Merupakan satu-satunya insulin yang dapat dipergunakan secara
intra vena. Bisa dicampur dengan insulin kerja menengah atau insulin kerja
panjang.
2.
Kerja menengah (intermediate acting)
Contoh: Insulatard, Monotard, Humulin N, NPH, Insulin Lente Dengan
menambah protamin (NPH / Neutral Protamin Hagedom) atau zinc (pada insulin
lente), maka bentuknya menjadi suspensi yang akan memperlambat absorpsi
sehingga efek menjadi lebih panjang. Bentuk NPH tidak imunogenik karena
protamin bukanlah protein.
3.
Kerja panjang (long acting)
Contoh: Insulin Glargine, Insulin Ultralente, PZI Insulin bentuk ini
diperlukan untuk tujuan mempertahankan insulin basal yang konstan. Semua
jenis insulin yang beredar saat ini sudah sangat murni, sebab apabila tidak murni
akan memicu imunogenitas, resistensi, lipoatrofi atau lipohipertrofi.
6
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Cara pemberian insulin ada beberapa macam: a) intra vena: bekerja
sangat cepat yakni dalam 2-5 menit akan terjadi penurunan glukosa darah, b)
intramuskuler: penyerapannya lebih cepat 2 kali lipat daripada subkutan, c)
subkutan: penyerapanya tergantung lokasi penyuntikan, pemijatan, kedalaman,
konsentrasi. Lokasi abdomen lebih cepat dari paha maupun lengan. Jenis insulin
human lebih cepat dari insulin animal, insulin analog lebih cepat dari insulin
human.
Insulin diberikan subkutan dengan tujuan mempertahankan kadar gula darah
dalam batas normal sepanjang hari yakni 80-120 mg% saat puasa dan 80-160
mg% setelah makan. Untuk pasien usia diatas 60 tahun batas ini lebih tinggi
yaitu puasa kurang dari 150 mg% dan kurang dari 200 mg% setelah makan.
Karena kadar gula darah memang naik turun sepanjang hari, maka sesekali
kadar ini mungkin lebih dari 180 mg% (10 mmol/liter), tetapi kadar lembah
(through) dalam sehari harus diusahakan tidak lebih rendah dari 70 mg% (4
mmol/liter). Insulin sebaiknya disuntikkan di tempat yang berbeda, tetapi paling
baik dibawah kulit perut.
Dosis dan frekuensi penyuntikan ditentukan berdasarkan kebutuhan
setiap pasien akan insulin. Untuk tujuan pengobatan, dosis insulin dinyatakan
dalam unit (U). Setiap unit merupakan jumlah yang diperlukan untuk
menurunkan kadar gula darah kelinci sebanyak 45 mg% dalam bioassay. Sediaan
homogen human insulin mengandung 25-30 IU/mg.(netdoctor.co.uk/bun)
2.3 Pembuatan Insulin Manusia Oleh Bakteri
Pembuatan insulin secara komersial sangat bermanfaat dalam pengobatan
penyakit diabetes melitus yang disebabkan oleh gangguan produksi insulin.
Proses pembuatan insulin ini memanfaatkan teknik DNA rekombinan. Berikut
tahapan dalam proses pembuatan tersebut:
1. Pengisolasian Vektor (plasmid E.coli) dan DNA Pengkode Insulin.
Kode genetik insulin terdapat dalam DNA di bagian atas lengan pendek
dari kromosom ke-11 yang berisi 153 basa nitrogen (63 dalam rantai A dan 90
dalam rantai B). DNA pengkode insulin dapat diisolasi dari gen manusia yang
ditumbuhkan dalam kultur di laboratorium. Selain itu, dapat pula disintesis rantai
DNA yang membawa sekuens nukleotida spesifik yang sesuai karakteristik rantai
polipeptida A dan B dari insulin. Urutan DNA yang diperlukan dapat ditentukan
karena komposisi asam amino dari kedua rantai telah dipetakan. Enam puluh
tiga nukleotida yang diperlukan untuk mensintesis rantai A dan sembilan puluh
untuk rantai B, ditambah kodon pada akhir setiap rantai yang menandakan
pengakhiran sintesis protein.
Vektor yang digunakan adalah plasmid E.coli yang mengandung amp-R
sehingga sel inang akan resistan terhadap amphisilin serta mengandung lac-Z
yang menghasilkan β-galactosidase sehingga dapat menghidrolisis laktosa.
2. Penyelipan DNA Insulin ke dalam Vektor (plasmid E.Coli)
7
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Masing-masing DNA insulin dan plasmid E.Coli dipotong dengan enzim
restriksi yang sama. Kemudian DNA insulin A dan B secara terpisah diselipkan ke
dalam plasmid berbeda dengan menggunakan enzim ligase.
3. Pemasukan Plasmid Rekombinan ke dalam Sel E.Coli
Plasmid yang telah diselipkan DNA insulin (plasmid rekombinan)
dicampurkan dalam kultur bakteri E.Coli. Bakteri-bakteri tersebut akan
mengambil plasmid rekombinan melalui proses transformasi. Akan tetapi, tidak
semua bakteri mengambil plasmid tersebut.
4. Pengklonan Sel yang Mengandung Plasmid Rekombinan
Sel yang mengandung plasmid rekombinan dapat diseleksi dari sel yang
tidak mengandung plasmid rekombinan. Medium nutrien bakteri yang digunakan
mengandung amphisilin dan X-gal. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya,
plasmid yang digunakan sebagai vektor ini mengandung amp-R dan lac-Z
sehingga sel bakteri yang mengandung plasmid rekombinan akan tumbuh dalam
medium tersebut karena resisten terhadap amphisilin serta akan berwarna putih
karena plasmid yang mengandung gen asing (gen insulin manusia) dalam gen
lac-Z tidak dapat memproduksi β-galactosidase sehingga tidak dapat
menghidrolisis laktosa.
5. Identifikasi Klon Sel yang Membawa Gen Insulin
8
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
Proses ini dilakukan melalui hibridisasi asam nukleat. Pada proses ini,
disintesis probe asam nukleat yang mengandung komplementer dari gen insulin,
probe dilengkapi dengan isotop radioaktif atau fluorosen.
6. Pomproduksian dalam Sekala Besar
Klon sel yang telah diidentifikasi diproduksi dalam skala besar dengan
cara ditumbuhkan dalam tangki yang mengandung medium cair. Gen insulin
diekspresikan bersama dengan sel bakteri yang mengalami mitosis. Rantai
insulin A dan rantai B yang dihasilkan kemudian dicampurkan dan dihubungkan
dalam reaksi yang membentuk jembatan silang disulfida.
Pada saat ini, peneliti mulai menggunakan vektor plasmid dari sel
eukariotik yaitu ragi bersel tunggal karena ragi merupakan sel eukariotik yang
memiliki plasmid, dapat tumbuh dengan cepat, serta hasil akhir proses
pembuatan insulin dengan ragi akan menghasilkan molekul insulin yang lebih
lengkap dengan struktur tiga dimensi yang sempurna sehingga lebih identik
dengan insulin manusia.
Perbedaan susunan asam amino pada insulin manusia, babi (pork), dan sapi (beef)
Spesies
Manusia
Babi
Sapi
A8
Thr
Thr
Ala
A10
Ile
Ile
Val
B28
Pro
Pro
Pro
B29
Lys
Lys
Lys
B30
Thr
Ala
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.
9
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari pembahasan pada pembahasan diatas dapat disimpulkan hal-hal sebagai
berikut.
1.
Insulin ditemukan pada tahun 1921, dan telah menjadi salah satu yang
paling menyeluruh dipelajari molekul dalam sejarah ilmu pengetahuan.
2.
Insulin adalah hormon utama yang mengendalikan glukosa dari darah ke
dalam sebagian besar sel (terutama sel otot dan lemak, tetapi tidak
pada sel sistem saraf pusat).
3.
Fungsi insulin:
Membantu pembakaran dan penyerapan glukosa oleh sel badan
Mengimbangkan paras glukosa didalam darah dan mencegah
kencing manis.
Membantu sel menyimpan tenaga dalam bentuk glukosa didalam
hati
Membantu proses penyimpanan glukosa berlebihan dalam bentuk
lemak didlm hati.
4.
Tahapan dalam proses pembuatan Insulin, yaitu:
Pengisolasian Vektor (plasmid E.coli) dan DNA Pengkode Insulin.
Penyelipan DNA Insulin ke dalam Vektor (plasmid E.Coli)
Pemasukan Plasmid Rekombinan ke dalam Sel E.Coli
Pengklonan Sel yang Mengandung Plasmid Rekombinan
Identifikasi Klon Sel yang Membawa Gen Insulin
Pomproduksian dalam Sekala Besar
3.2 Saran
Meskipun telah ditemukannya sintesis insulin, namun tetap saja kita harus
berpola hidup yang sehat baik pola makannya maupun yang lainnya karena pada
zaman sekarang makanan banyak mengandung gula yang tinggi untuk itu
jangan sembarangan makan makanan yang belum pasti keamanannya untuk
dikonsumsi. Penulis juga menyarankan agar berolah raga yang telatur guna
membakar gula yang berada dalam tubuh kita. Dengan berpola hidup yang
sehat, berarti kita telah mencegah penyakit diabetes militus.
10
Makalah Bioteknologi tentang Insulin
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Insulin
http://www.artikelkesehatan.info/sejarah-diabetes/
https://prezi.com/vxqzsw0yeup0/insulin-rekombinan/
http://www.jevuska.com/2014/03/07/insulin/
http://www.sridianti.com/apa-pengertian-hormon-insulin.html
http://biologimediacentre.com/bioteknologi-5-membuat-insulin-dengan-bantuane-coli/
https://sites.google.com/site/emodulbiologi/materi/bab-iii---bioteknologi-dalambidang-kedokteran-dan-farmasi/3-4-rekayasa-genetika-untuk-produksihormon-insulin
http://www.slideshare.net/olivianisa/pembuatan-insulin
11
Makalah Bioteknologi tentang Insulin