BIOLOGIKU 2

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Ilmu genetika mendefinisikan dan menganalisis keturunan atau konstansi dan

perubahan pengaturan dari berbagai fungsi fisiologis yang membentuk karakter organisme.

Unit keturunan disebut gen yang merupakan suatu segmen DNA yang nukleotidanya

membawa informasi karakter biokimia atau fisiologis tertentu. Pendekatan tradisional pada

genetika telah mengidentifikasikan gen sebagai dasar kontribusi karakter fenotip atau karakter

dari keseluruhan stuktural dan fisiologis dari suatu sel atau organisme, karakter fenotif seperti

warna mata pada manusia atau resistensi terhadap antibiotik pada bakteri, pada umumnya di

amati pada tingkat organisme. Dasar kimia untuk variasi dalam fenotif atau perubahan urutan

DNA dalam suatu gen atau dalam organisasi gen.

Penelaahan tentang genetika pertama kali dilakukan oleh seorang ahli botani bangsa

Austria, Gregor Mendel  pada tanaman kacang polongnya. Pada tahun 1860-an ia

menyilangkan galur-galur kacang polong dan mempelajari akibat-akibatnya. Hasilnya antara

lain terjadi perubahan-perubahan pada warna,bentuk, ukuran, dan sifat-sifat lain dari kacang

polong tersebut. Penelitian inilah ia mengembangkan hukum-hukum dasar kebakaan. Hukum

kebakaan berlaku umum bagi semua bentuk kehidupan. Hukum-hukum mendel berlaku

manusia dan juga organisme percobaan dahulu amat populer dalam genetika, yakni lalat buah

Drosophila. Namun sekarang, percobaan-percobaan ilmu kebakaan dengan menggunakan

bakteri Escherichia coli. Bakteri ini dipilih karena paling mudah dipelajari pada taraf

molekuler sehingga merupakan organisme pilihan bagi banyak ahli genetika. Hal ini

membantu perkembangan bidang genetika mikroba. Jasad renik yang di pelajari dalam bidang

genetika mikroba meliputi bakteri, khamir, kapang, dan virus.

Genetika mikroba tradisional terutama berdasarkan pada pengamatan atau observasi

perkembangan secara luas. Variasi fenotif telah diamati berdasar kemampuan gen untuk

tumbuh dibawah kondisi terseleksi, misalnya bakteri yang mengandung satu gen yang resisten

terhadap ampisilin dapat dibedakan dari bakteri kekurangan gen selama pertumbuhannya

dalam lingkungan yang mengandung antibiotik sebagai suatu bahan penyeleksi. Catatan

bahwa seleksi gen memerlukan ekspresinya dibawah kondisi yang tepat dapat diamati pada

tingkat fenotif. Genetika bakteri mendasari perkembangan rekayasa genetika, suatu teknologi

yang bertanggung jawab terhadap perkembangan di bidang kedokteran.

Dalam makalah ini, kami akan membahas rekayasa genetika dalam proses pembuatan

insulin sebagai salah terapi penyakit kencing manis. Penyakit kencing manis (diabetes

mellitus/DM) memiliki jumlah penderitayang cukup banyak di Indonesia. Penyakit ini

berkembang karena polamakan dan gaya hidup yang salah. Misalnya terlalu banyak

mengonsumsimakanan yang mengandung kolesterol tinggi, jarang berolahraga,

dansebagainya.Penderita kencing manis diperkirakan akan terus meningkat. Kalau

dulusebagian besar pengidapnya adalah usia tua, kini mereka yang berusia muda.Bahkan

anak-anak pun, bisa terkena penyakit ini. Diperkirakan DM, di antarapenyakit-penyakit

noninfeksi, menjadi penyebab kematian paling tinggi dinegara maju seperti Amerika

Serikat.Pada penderita kencing manis, fungsi insulin di dalam tubuhnya terganggu.Padahal

fungsi insulin sangat penting, untuk memasukkan gula dari dalamdarah ke sel-sel tubuh untuk

digunakan sebagai energi. Karena itu, padapenderita DM gula tidak dapat masuk ke dalam sel

sehingga tetap beredar didalam darah. Hal ini dapat diketahui dari kadar gula darah yang

semakinmeningkat.

I.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat diambil rumusan masalah sebagai

berikut:

Apa pengertian dari genetika bakteri ?

Apa saja komponen yang menyusun genetika dari bakteri ?

Bagaimana proses pembuatan hormon insulin ?

I.3 Tujuan Penulisan

Penulisan ini betujuan untuk mengetahui pengertian dari genetika bakteri dan

komponen apa sajakah yang menyusun genetika bakteri serta proses pembuatan hormon

insulin. Genetika merupakan bagian yang sangat penting dalam kehidupan bakteri. Tanpa

adanya faktor genetika ini, kelanjutan spesies bakteri yang bersangkutan tentu sangat

dipertanyakan. Oleh karena pentingnya masalah ini, kelompok kami mencoba untuk

membahas dan mempresentasikannya pada presentasi kali ini.

Adapun terdapat beberapa tujuan dari pengambilan materi genetika bakteri ini, antara lain

adalah:

untuk menambah wawasan dan pengetahuan penulis mengenai faktor genetika bakteri.

Untuk mengetahui proses pembuatan insulin sebagai salah satu obat diabetes militus.

Penulis mendapat banyak pengetahuan tentang bagaimana genetika bakteri dapat

berpindah dari satu sel ke sel lainnya.

Penulis dapat mengetahui lebih dalam bagaimana suatu sel bakteri dapat mengalami

proses mutasi dan menjadi mutagen dalam kesehariannya.

Semua tujuan-tujuan ini diharapkan dapat tercapai setelah terwujudnya laporan

makalah ini. Selain itu, pengetahuan-pengetahuan yang penulis dapat dari pembahasan materi

ini bisa menjadi wawasan awal yang dapat penulis ambil dan kembangkan menjadi

pengetahuan yang lebih tinggi lagi berikutnya.

I.4 Manfaat penulisan

Penulisan ini memberikan beberapa manfaat. Aspek akademis memberikan informasi

ilmiah kepada masyarakat tentang pengertian dari genetika bakteri serta manfaatnya.

Mengetahui genetika dari mikroorganisme serta kompoen penyusunnya maka dapat membuat

mikoorganisme yang mempunyai kualitas yang sama yang digunakan dalam bidang medis

dengan memanfaatkan genetika dari mikroorganisme sebagai obat darinsuatu penyakit.

I.5 metode penulisan

Dalam pembahasan materi “Rekayasa Genetika Bakteri dalam Proses Pembuatan Insulin” ini,

penulis menggunakan metode kepustakaan untuk mendapatkan bahan materi yang

menyeluruh. Kepustakaan yang penulis gunakan tak hanya memakai beberapa buku untuk

menjadi sumber acuan. Akan tetapi, penulis juga mencari bahan dari internet baik berupa

materi maupun gambar yang dapat melengkapi pembahasan materi sebelumnya

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Prinsip Dasar 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. Rekayasa Genetika pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas

kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara,

meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak,

mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan obat-obatan dan

kosmetika, serta Pembuatan insulin manusia dari bakteri ( Sel pancreas yang mempu

mensekresi Insulin digunting , potongan DNA itu disisipkan ke dalam Plasmid bakteri ) DNA

rekombinan yang terbentuk menyatu dengan Plasmid diinjeksikan lagi ke vektor, jika hidup

segera di kembangbiaakan.

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.

2.2 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.

2.3 TEKNOLOGI PLASMID

Molekul DNA berbentuk sirkuler yang terdapat dalam sel bakteri atau ragi disebut plasmid.

Plasmid merupakan molekul DNA  nonkromosom  yang  dapat  berpindah  dari  bakteri  satu

ke bakteri dan mempunyai sifat pada keturunan bakteri sama dengan induknya. Selain itu,

plasmid juga dapat memperbanyak diri melalui proses replikasi sehingga dapat terjadi

pengklonan DNA menghasilkan plasmid dalam jumlah banyak. Karena sifat-sifat plasmid

yang menguntungkan, maka plasmid digunakan sebagai vektor atau pembawa gen untuk

memasukkan gen ke dalam sel target. Contoh aplikasi penggunaan teknologi plasmid yang

telah dikembangkan manusia adalah produk insulin secara besar-besaran. Insulin dibuat di

dala tubuh manusia dengan di kontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian diambil dari

pulau langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan kedalam plasmid bakteri. Untuk

menghubungkan gen insulin dengan plasmid diperlukan rekombinasi genetik. Dalam

rekombinasi DNA dilakukan pemotongan dan penyambungan DNA.

Proses pemotongan dan penyambungan tersebut menggunakan enzim pemotong dan

penyambung. Enzim pemotong dikenal sebagai enzim retrikasi atau enzim penggunting yang

bernama retriksi endonuklease. Enzim pemotong ini jumlahnya banyak dan setiap enzim

hanya dapat memotong urutan basa tertentu pada DNA. Hasil pemotongannya berupa

sepenggal DNA berujung runcing yang komplemen. Selanjutnya, DNA manusia yang

diinginkan disambungkan kebagian benang plasmid yang terbuka dengan menggunakn enzim

ligase DNA yang mengkatalis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA. Potongan  DNA 

antara  gen  manusia  dengan  benang plasmid  ini  bisa  menyambung  karena  endonuklease 

yang digunakan untuk memotong DNA manusia tersebut sa jenisnya. Sehingga dihasilkan

ujung-ujung yang sama strukturnya. Gen manusia dan plasmid yang telah menyatu

membentuk lingkaran plasmid ini disebut kimera (DNA rekombinan). Kimera  tersebut 

kemudian  dimasukkan  ke  dalam  sel  target E. coli. Bakteri ini akan hidup normal dan

memiliki tambahan yang sesuai dengan sifat gen yang disisipkan. Bakteri E. Coli kemudian

dikultur untuk dikembangbiakkan. Bakteri tersebut kemudian mampu menghasilkan hormon

insulan manusia. Hormon  insulin  ini  akhirnya  dapat  dipanen  untuk digunakan oleh orang

yang membutuhkannya. Keuntungan dari insulin hasil rekayasa genetik ini adalah insulin

tersebut bebas dari protein hewan yang tercemar yang sering menimbulkan alergi.

2.4  Pembuatan Insulin dan Peranan Mikroorganisme

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. Pembuatan insulin

dari bahan berupa makhluk hidup menunjukkan tanda – tanda kekuasaan Allah SWT sesuai

firman Allah SWT dalam surat An Nahl ayat 5 yang artinya :

“Dan Dia telah menciptakan binatang ternak untuk kamu, padanya ada (bulu) yang

menghangatkan dan berbagai – bagai manfaat dan sebahagiannya kamu makan”

Insulin adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β kelenjar

Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula

darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). 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.

Produk hormon insulin manusia dapat dihasilkan dari teknik rekayasa genetika dengan

teknologi Plasmid. Insulin adalah hormon yang berfungsi menurunkan kadar gula dalam

darah. Hormon ini sangat diperlukan oleh penderita diabetes mellitus karena kelenjar

pankreas penderita tidak mampu menghsilkan hormone tersebut. Hormon insulin berfungsi

untuk mengubah glukosa dalam darah menjadi glikogen.

Produksi insulin dapat dilakukan dengan cara mentransplantasikan gen-gen pengendali

hormon tersebut ke plasmid bakteri. Keberhasilan memindahkan gen insulin manusia ke

dalam bakteri sudah dapat diperoleh, yaitu melalui bakteri-bakteri yang tumbuh dengan

metode fermentasi. Teknik Plasmid bertujuan untuk membuat hormone dan antibodi. Misal

untuk membuat hormon insulin dengan teknik plasmid. Gen /DNA digunting dengan Enzim

Endonuklease Restriksi Gen /DNA disambung dengan Enzim Ligase.

Membuat Hormon Insulin dengan Bantuan Bakteri E.coli

1. Suatu DNA kecil berbentuk lingkaran yang exist

dalam bacteria, dikenal sebagai plasmid. Plasmid ini

selanjutnya dimodifikasi agar disisipkan suatu urutan

DNA manusia yang mengandung gen pembentuk

proinsulin. Proinsulin adalah precursor untuk

pembentukan insulin.

2. Plasmid yang telah mengandung gen proinsulin lalu

disisipkan (transformasi) ke dalam Eschericia coli

( E. coli ) yang akan memproduksi human proinsulin.

3. Bakteri ini akan berkembang biak di dalam suatu

fermentor yang berisi media produksi dan akan

menghasilkan human proinsulin dalam jumlah besar.

4. Selanjutnya Bakteri diinaktif kan dengan cara heat

sterilization, proinsulin dipanen.

5. Proinsulin diambil lalu dengan cara memotong

secara enzymatik akan dihasilkan human insulin.

6. Proses selanjutnya adalah sentrifugasi dan

penghilangan sel-sel yang tidak diperlukan.

Pemurnian dilakukan dengan cara liquid

chromatography dan crystallization.

Struktur Insulin

Secara kimia, insulin merupakan suatu protein yang kecil dan sederhana. Insulin terdiri dari

51 asam amino, 30 diantaranya

menyusun 1 rantai polipeptida

dan 21 asam amino menyusun

rantai kedua. Kedua rantai

tersebut dihubungkan dengan

ikatan disulfida (Gambar 1).

Kode genetik dari insulin ditemukan dalam DNA pada bagian atasshort arm dari kromosom

ke-11. Kromosom ini mengandung 153 basa nitrogen (63 pada rantai A

dan 90 pada rantai B). DNA (yang menyusun kromosom) terdiri dari 2

rantai helix yang saling berpilin, tersusun dari rantai nukleotida,

setiap rantai tersusun dari gula deoksiribosa, fosfat, dan basa nitrogen.

Ada 4 jenis basa yang berbeda, Adenin, Thymine, Cytosine, dan

Gunanine. Sintesis dari protein tertentu seperti insulin ditentukan

oleh susunan basa-basa tersebut yang berulang (Gambar 2).

Sintesis insulin diawali dengan proses transkripsi :

Rantai ganda dari kromosom ke-11 dari

DNA dibagi 2, mengekspos basa nitrogen

yang tidak berpasangan, yang spesifik untuk

produksi insulin (Gambar 3).

Menggunakan satu dari rantai DNA yang terekspos (Gambar 4.) sebagai template, messenger

RNA membentuk proses transkripsi (Gambar 5).

Peranan rantai mRNA, dimana basa nitrogen Thymine digantikan dengan Uracil, adalah untuk

membawa informasi genetik, seperti informasi yang berhubungan dengan insulin, dari

nukleus ke sitoplasma, dimana rantai mRNA menempel pada ribosom (Gambar 6).

Basa nitrogen pada mRNA dikelompokkan menjadi 3, dikenal

sebagai kodon. Molekul transfer RNA (tRNA), 3 basa tidak

berpasangan yang berikatan dengan asam amino spesifik, dikenal

sebagai anti kodon (Gambar 7) berpasangan dengan basa

komplementer (kodon) pada mRNA. Pembacaan mRNA oleh

tRNA pada ribosom dikenal sebagai translasi. Suatu rantai asam

amino yang spesifik terbentuk oleh tRNA mengikuti kode yang

telah ditentukan oleh mRNA. Rantai basa dari mRNA telah

diterjemahkan menjadi susunan asam amino yang berikatan

bersama-sama untuk membentuk protein spesifik seperti insulin.

Vektor

Vektor yang digunakan sebagai “pabrik” yang

memproduksi insulin secara rekayasa genetika

adalah berupa bakteri Escherichia coli ,suatu

bakteri gram negatif yang mendiami saluran

pencernaan manusia (gambar 8).

Sewaktu bakteri itu berkembangbiak, gen

insulin bereplikasi bersama dengan plasmid, suatu daerah sirkuler dari

DNA (gambar 9). E. Coli memproduksi enzim yang secara cepat

mendegradasi protein asing seperti insulin. Dengan menggunakan strain mutan yang tidak

memiliki enzim ini, masalah ini dapat dihindari.

Pada E. coli , B-galaktosidase merupakan enzim yang mengendalikan transkripsi dari gen.

Untuk membuat bakteri memproduksi insulin, gen insulin perlu diikatkan pada enzim ini.

Enzim restriksi, yang secara alami diproduksi oleh bakteri, bertindak sebagai gunting biologik

(biological scalpels) (gambar 10), yang hanya mengenali bagian tertentu

dari nukleotida, seperti bagian yang mengkode insulin.

Dengan adanya restriction enzymes ini, dimungkinkan untuk memotong daerah DNA yang

mengkode insulin dari satu kromosom organisme sehingga dapat diproduksi insulin.

(Gambar 11). DNA ligase adalah enzim yang bekerja sebagai lem genetik (genetic glue)

yang menempelkan kedua ujung nukleotida yang bebas menjadi satu.

Pembuatan Human Insulin (Humulin, Eli Lilly)

Tahap pertama adalah mensintesa secara kimia rantai DNA yang

membawa urutan nukleotida spesifik yang mengkarakterisasi rantai

polipeptida A dan B dari insulin (Gambar 12).

Urutan DNA

yang

diperlukan

dapat ditentukan karena

komposisi asam amino dari kedua rantai tersebut telah tersusun. Sebanyak 63 nukleotida

diperlukan untuk mensintesa rantai A dan 90 nukleotida untuk rantai B, plus satu kodon pada

ujung setiap rantai, menandakan akhir dari sintesis protein. Suatu antikod on, yang

mengandung asam amino methionine, diletakkan pada awal setiap rantai yang memungkinkan

pelepasan protein insulin dari asam amino sel bakteri. Gen rantai sintetik A dan B kemudian

dimasukkan secara terpisah ke dalam gen enzim bakteri, B-galaktosidase, yang dilakukan

dalam plasmid vektor (gambar 13). Pada tahap ini, penting untuk meyakinkan bahwa kodon

dari gen sintetik sesuai dengan kodon dari B-galaktosidase.

Plasmid rekombinan kemudian dimasukkan ke dalam sel E. coli. Penggunaan praktis dari

teknologi rekombinan DNA dalam sintesa human insulin memerlukan jutaan kopi dari bakteri

yang plasmidnya telah digabungkan dengan gen insulin untuk menghasilkan insulin. Gen

insulin diekspresikan sewaktu bakteri bereplikasi dengan B-galaktosidase dalam sel

mengalami mitosis (gambar 14).

Protein yang terbentuk, terdiri dari sebagian B-galaktosedase, tergabung baik pada rantai A

maupun B dari insulin (Gambar 15). Rantai A dan B kemudian diekstraksi dari fragmen B-

galaktosidase dan dimurnikan.

Kedua rantai tersebut kemudian

dicampur dan dihubungkan kembali

dalam suatu reaksi yang

membentuk jembatan disulfida,

menghasilkan Humulin murni –

suatu insulin manusia sintetik

(gambar 16).

Membuat strain murni DNA rekombinan

Setelah tumbuh membentuk koloni, bakteri yang mengandung DNA rekombinan

diidentifikasi menggunakan probe. Probe adalah rantai RNA atau rantai tunggal DNA yang

diberi label bahan radioaktif atau bahan fluorescent dan dapat berpasangan dengan basa

nitrogen tertentu dari DNA rekombinan. Pada langkah pembuatan insulin ini probe yang

digunakan adalah ARNd dari gen pengkode insulin pankreas manusia. Untuk memilih koloni

bakteri mana yang mengandung DNA rekombinan, caranya adalah menempatkan bakteri pada

kertas filter lalu disinari dengan ultraviolet. Bakteri yang memiliki DNA rekombinan dan

telah diberi probe akan tampak bersinar. Nah, bakteri yang bersinar inilah yang kemudian

diisolasi untuk membuat strain murni DNA rekombinan. Dalam metabolismenya, bakteri ini

akan memproduksi hormon insulin.

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.

Dari abu Hurairah r.a. yang berkata : Rosulullah saw bersabda : “ Sesungguhnya Allah Ta’ala

itu Thayyib (Bersih dari kekurangan dan kotoran) dan tidak menerima kecuali yang thayyib.

Sesungguhnya Allah telah memerintahkan kaum mukminin dengan apa yang

diperintahkannya kepada rasul. Allah Ta’ala berfirman : ‘Hai para rasul, makanlah dari

makanan-makanan yang thayyib dan kerjakanlah amal saleh. Allah Ta’ala juga berfirman :

“Hai orang-orang yang beriman, makanlah diantara rezki-rezki yang thayyib yang Kami

berikan kepadamu.” Kemudian beliau menyebut tentang seseorang laki-laki yang menempuh

perjalanan yang panjang, badannya kusut dan berdebu, ia mengangkat tanggannya ke langit

sambil berdoa : ‘Rabbi, Rabbi!’ sedangkan makanannya haram, minumannya haram,

pakaiannya haram, dan ia dikenyangkan dengan hal-hal yang haram, maka mana mungkin

doanya terkabulkan ?” (HR. Muslim)

Wahai Sa’ad, perbaikilah (murnikanlah) makananmu, niscaya kamu menjadi orang

yang terkabul do’anya. Demi yang jiwa Muhammad dalam genggamanNya. Sesungguhnya

seorang hamba melontarkan sesuap makanan yang haram ke dalam perutnya maka tidak

akan diterima amal kebaikannya selama empat puluh hari. Siapapun yang dagingnya tumbuh

dari yang haram maka api neraka lebih layak membakarnya. (HR. Ath-Thabrani)

Jadi Penggunaan insulin yang berasal dari pankreas babi diperbolehkan apabila tidak ada lagi

sumber yang berasal dari sesuatu yang di halalkan oleh Allah.

“Katakanlah: “Tiadalah aku peroleh dalam wahyu yang diwahyukan kepadaku, sesuatu yang

diharamkan bagi orang yang hendak memakannya, kecuali kalau makanan itu bangkai, atau

darah yang mengalir atau daging babi – karena sesungguhnya semua itu kotor – atau

binatang yang disembelih atas nama selain Allah. Barangsiapa yang dalam keadaan

terpaksa, sedang dia tidak menginginkannya dan tidak (pula) melampaui batas, maka

sesungguhnya Tuhanmu Maha Pengampun lagi Maha Penyayang.”

1.3 Pemberian Insulin Pada Penderita Diabetes Mellitus

Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans

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 pancreas,

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. Adanya insulin yang dapat membantu mengatur kadar glukosa darah

merupakan salah satu tanda kekuasaanNya. Hal ini tercantum dalam firman Allah surat Al

furqan ayat 2 yang artinya :

“ yang kepunyaanNya lah kerajaan langit dan bumi, dan dia tidak mempunyai anak, dan

tidak ada sekutu bagi Nya dalam kekuasaan (Nya), dan dia telah menviptakan segala sesuatu,

dan dia menetapkan ukuran – ukurannya dengan serapi – rapinya.”

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 1inchi (+ 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 pad 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).

Insulin dapat dibedakan atas dasar:

1. Waktu kerja insulin (onset), yaitu waktu mulai timbulnya efek insulin sejak

disuntikan.

2. Puncak kerja insulin, yaitu waktu tercapainya puncak kerja insulin.

3. Lama kerja insulin (durasi), yaitu waktu dari timbulnya efek insulin sampai hilangnya

efek insulin.

Terdapat 4 buah insulin eksogen yang diproduksi dan dikategorikan berdasarkan puncak dan

jangka waktu efeknya. Berikut keterangan jenis insulin eksogen :

1. Insulin Eksogen kerja cepat.

Bentuknya berupa larutan jernih, mempunyai onset cepat dan durasi pendek. Yang termasuk

di sini adalah insulin regular (Crystal Zinc Insulin / CZI ). Saat ini dikenal 2 macam insulin

CZI, yaitu dalam bentuk asam dan netral. Preparat yang ada antara lain : Actrapid, Velosulin,

Semilente. Insulin jenis ini diberikan 30 menit sebelum makan, mencapai puncak setelah 1– 3

macam dan efeknya dapat bertahan samapai 8 jam.

2. Insulin Eksogen  kerja sedang.

Bentuknya terlihat keruh karena berbentuk hablur-hablur kecil, dibuat dengan menambahkan

bahan yang dapat memperlama kerja obat dengan cara memperlambat penyerapan insulin

kedalam darah. Yang dipakai saat ini adalah Netral Protamine Hegedorn ( NPH ),MonotardÒ,

InsulatardÒ. Jenis ini awal kerjanya adalah 1.5 – 2.5 jam. Puncaknya tercapai dalam 4 – 15

jam dan efeknya dapat bertahan sampai dengan 24 jam.

3. Insulin Eksogen campur antara kerja cepat & kerja sedang (Insulin premix)

Yaitu insulin yang mengandung insulin kerja cepat dan insulin kerja sedang. Insulin ini

mempunyai onset cepat dan durasi sedang (24 jam). Preparatnya: Mixtard 30 / 40

Insulin Eksogen kerja panjang (lebih dari 24 jam).

Merupakan campuran dari insulin dan protamine, diabsorsi dengan lambat dari tempat

penyuntikan sehingga efek yang dirasakan cukup lam, yaitu sekitar 24 – 36 jam. Preparat:

Protamine Zinc Insulin ( PZI ), Ultratard.

Karakteristik farmakokinetik: pendek, intermediet dan long-acting sediaan insulin

Kategori Onset (jam setelah

pemberian)

Aktivitas puncak

(jam setelah

pemberian)

Durasi (jam)

Aksi pendek 0,5-1 2-5 6-8

Aksi menengah 2 4-12 Sampai 24

Aksi lama 4 10-20 Sampai 36

Pemberian insulin:

- short acting              : diberi 0,5-1 jam sebelum maakan

- intermediet acting   : diberi 2 jam sebelum makan

- long acting               : diberi 4 jam sebelum makan

Pemberian preparat insulin perlu diatur seperti di atas supaya saat kadar glukosa dalam tubuh

tinggi (mencapai puncak) maka kadar insulin juga sudah tinggi, jadi harus seimbang. jika

kadar insulin tinggi kadar glukosa darah rendah maka akan terjadi shock. Jika kadar insulin

rendah tetapi kada glukosa darah tinggi maka terjadi kelebihan gula (diabetes).