NANOTEKNOLOGI

DEFINISI NANOTEKNOLOGI

Nanoteknologi mencakup pengembangan teknologi dalam skala nanometer, biasanya 0,1 sampai 100 nm (satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau sepersejuta milimeter). Istilah ini kadangkala diterapkan ke teknologi sangat kecil. Artikel ini membahas nanoteknologi, ilmu nano, dan nanoteknologi molekular "conjecture".

Istilah nanoteknologi kadangkala disamakan dengan nanoteknologi molekul (juga dikenal sebagai "MNT"), sebuah conjecture bentuk tinggi nanoteknologi dipercayai oleh beberapa dapat dicapai dalam waktu dekat di masa depan, berdasarkan nanosistem yang produktif. Nanoteknologi molekul akan memproduksi struktur tepat menggunakan mechanosynthesis untuk melakukan produksi molekul. Nanoteknologi molekul, meskipun belum ada, dipromosikan oleh para pendukungnya nantinya akan memiliki dampak yang besar dalam masyarakat bila benar-benar jadi.

 gambar nanotiub karbon berputar

SEJARAH NANOTEKNOLOGI

Sesuai dengan namanya, nanoteknologi adalah ilmu pengetahuan teknologi dengan skala nanometer. Nanoteknologi ini merupakan teknologi masa depan. Hal ini dibuktikan dengan adanya nanoteknologi, semua kebutuhan manusia dapat terselesaikan. Sejumlah terobosan yang penting terjadi di dalam nanoteknologi. Pengembangan ini ditemukan dan digunakan di dalam aplikasi produk di seluruh dunia di sepanjang abad sekarang ini. Beberapa contoh adalah konvertor katalitis di dalam mobil yang membantu memindahkan air pengotor, alat di dalam komputer yang berfungsi untuk membaca dan merekam dalam komponen hard-disk, sunscreens tertentu, kosmetik yang dapat menghalangi radiasi berbahaya dari matahari, pakaian mantel khusus untuk sports yang mampu meningkatkan performen atlet. Meski demikian, banyak ilmuwan, insinyur, dan teknolog percaya bahwa mereka hanya memanfaatkan sebagian permukaan dari potensi nanoteknologi.
Pengembangan nanoteknologi dewasa ini berdampak luar biasa, karena itu negara-negara maju berlomba-lomba mengalokasikan dana untuk berinvestasi mengembangkan teknologi material berukuran mini itu. Partikel baru yang sangat halus itu akan mempunyai sifat-sifat dan penampilan yang jauh lebih baik dan berbeda dengan material aslinya, misalnya teknik pembuatan peralatan elektronik dari semikonduktor silikon yang dibentuk sesuai pola tertentu dan teknologi layer. Ilmuwan yang terkenal dalam konsep nanoteknologi adalah K.E. Drexler. Drexler mengembangkan nanoteknologi molekular dengan meniru apa yang terjadi pada sel. Hukum ini selanjutnya disebut Drexlerian Nanoteknologi dengan idenya yang disebut assembler. Assembler ini bertindak seperti tangan robot pada pabrik skala makro, yang menaruh atom/molekul pada tempat yang diinginkan.

Selanjutnya dengan menggunakan assembler-assembler level awal yang menyusul blok bangunan berupa atom, assembler-assembler pada ukuran yang lebih besar dibangun. Pada ukuran ini, blok bangunannya berupa molekul. Kemudian assembler yang lebih besar dibangun, dan seterusnya hingga produk-produk biasa berukuran makro dapat terbuat. Perbedaan dengan metode konvensional adalah, produk nanoteknologi molekular ini lebih kuat, prosesnya hemat energi dan presisinya hingga level atom. Untuk mempermudah prosesnya, assembler-assembler tingkat awal dilengkapi dengan kemampuan swa-replikasi (self-replication).

PERKEMBANGAN NANOTEKNOLOGI

Jepang dan AS merupakan dua negara terdepan dalam riset nanoteknologi. Berdasarkan data tahun 2002, pemerintah Jepang mengeluarkan dana riset US$1 miliar, sementara AS US$550 juta, dan Uni Eropa US$450 juta. Jepang memulai risetnya pada 1985. Untuk itu pemerintah Jepang, melalui Federasi Organisasi Ekonomi Jepang, Kaidanren, membentuk Expert Group on Nanotechnology sebagai motor penelitian nanoteknologi. AS mulai serius mengembangkan nanoteknologi di era Bill Clinton, yang tahun 2000 lalu mendirikan National Nanotechnology Initiative.

Selain badan pemerintahan, perusahaan swasta juga serius mengadakan riset pengembangan nanoteknologi. IBM, misalnya, melalui IBM Zurich Research Laboratory yang dipimpin oleh Petter Yettiger dan Gerd Binning, sedang mengembangkan instrumen penyimpan data sebesar jarum nano dengan teknik scanning tunneling microscope. Dengan teknologi ini, IBM mampu menyimpan 25 juta halaman buku dalam alat penyimpanan yang ukurannya hanya sebesar perangko (bandingkan dengan hard disk yang ada saat ini).
Prototipe alat penyimpan data ini akan dinamakan Millipede. Tak mau kalah, Intel Corporation pun mengembangkan prosesor yang memiliki kemampuan sepuluh kali lipat dibanding Pentium 4, yang rencananya dilepas ke pasar pada 2007. ]

Bagaimana dengan Indonesia? Kita juga tak kalah. Adalah PT Dirgantara Indonesia, bekerja sama dengan Pusat Teknologi Elektronika Dirgantara dari Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), merancang satelit nano yang dinamakan Indonesia nano satelit-1 (Inasat-1). Mochtar Riady dari Grup Lippo dan Prof. Yohanes Surya (pelopor Tim Olimpiade Fisika Indonesia) dan kawan-kasan juga telah mendirikan Center for Nanotechnology. Dengan ukuran lebih kecil, lebih kuat dan lebih efisien. Hal ini akan berdampak positif bagi perkembangan teknologi. Bahkan, kini sedang dikembangkan komputer quantum dengan nanoteknologi.

MANFAAT NANOTEKNOLOGI DALAM KEHIDUPAN MANUSIA

1 Bidang Kesehatan

Dalam bidang kesehatan, melalui nanoteknologi dapat diciptakan "mesin nano" yang disuntikan ke dalam tubuh guna memperbaiki jaringan atau organ tubuh yang rusak. Penderita hipertensi, misalnya, kini tak perlu lagi disuntik atau mengonsumsi obat, cukup hanya disemprot saja ke bagian tubuh tertentu. Nanoteknologi mencakup pengembangan teknologi dalam skala nanometer, biasanya 0,1 sampai 100 nm (satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau sepersejuta milimeter). Untuk industri logam, dapat diciptakan sebuah materi logam alternatif yang murah, ringan dan efisien, yang dapat menekan biaya produksi kendaraan, mesin dan lainnya. Nanoteknologi telah dapat merekayasa obat hingga dapat mencapai sasaran dengan dosis yang tepat, termasuk peluang untuk mengatasi penyakit-penyakit berat seperti tumor, kanker, HIV dan lain lain.

 2. Bidang Industri

Aplikasi nanoteknologi dalam industri sangat luas. Dengan nanoteknologi, kita bisa membuat pesawat ruang angkasa dari bahan komposit yang sangat ringan tetapi memiliki kekuatan seperti baja. Kita juga bisa memproduksi mobil yang beratnya hanya 50 kilogram. Industri fashion pun tidak ketinggalan. Mantel hangat yang sangat tipis dan ringan bisa menjadi tren di masa mendatang dengan bantuan nanoteknologi.

Berbagai terobosan dapat dilakukan dengan nanoteknologi untuk menggantikan bahan baku industri yang kian langka. Jepang, misalnya, pada 1997 membuat proyek ultra baja untuk mengembangkan teknologi konservasi baja. Baja super ini dilaporkan memiliki kekuatan dua kali lipat dari baja biasa, sehingga pemakaiannya dapat lebih efisien. Hal ini dapat menjadi solusi bagi krisis baja yang melanda dunia beberapa bulan terakhir akibat melonjak tajamnya permintaan baja dari Cina.Diperkirakan tahun 2010, produk-produk industri dalam skala apa pun akan menggunakan material hasil rekayasa nanoteknologi. Tidak heran kalau Bill Clinton-saat menjabat Presiden AS-sejak 1993 telah menginstruksikan kepada National Science and Technology Council (NSTC) untuk meriset bidang nanoteknologi ini. (dapat dilihat di www.whitehouse.gov/WH/EOP/OSTP/ NSTC/).Perkembangan pesat ini akan mengubah wajah teknologi pada umumnya karena nanoteknologi merambah semua bidang ilmu. Tidak hanya bidang rekayasa material seperti komposit, polimer, keramik, supermagnet, dan lain-lain. Bidang-bidang seperti biologi (terutama genetika dan biologi molekul lainnya), kimia bahan dan rekayasa akan turut maju pesat. Misalnya, manusia akan mengecat mobil dengan cat nanopartikel yang mampu memantulkan panas sehingga kendaraan tetap sejuk walau diparkir di panas terik matahari. Atau, kawat tembaga akan sangat jarang digunakan (terutama dalam hardware computer) karena digantikan dengan konduktor nanokarbon yang lebih tinggi konduktivitasnya.

 3.Bidang Luar Angkasa

Nanoteknologi juga sudah berhasil menyodorkan suatu material hebat yang sangat ringan, tetapi kekuatannya 100 kali lebih kuat dari baja! Material hebat ini diberi nama Carbon Nano-Tube (CNT). Material ini hanya tersusun dari atom karbon (C), seperti grafit dan berlian. Kuat tetapi sangat ringan sehingga menara dapat dibuat lebih tinggi dan kabel dapat dibuat lebih panjang dan kuat tanpa takut jatuh/roboh karena beratnya sendiri. Hal berikut yang sangat dibutuhkan adalah sesuatu yang cukup berat yang mengorbit mengelilingi bumi. Asteroid dapat dimanfaatkan untuk tujuan ini! Asteroid ini berfungsi sebagai beban yang menstabilkan kabel serta satelit geostasioner yang sedang mengorbit itu. Tanpa beban penstabil (counterweight), kabel dan satelit bisa jatuh menimpa bumi karena tertarik gravitasi, walaupun bahan konstruksinya merupakan material yang sangat ringan. Asteroid ini nantinya dihubungkan dengan satelit menggunakan kabel yang sama. Asteroid ini dapat diarahkan supaya mengorbit pada ketinggian tertentu mengelilingi bumi dengan cara menembaknya dengan rudal. Tabrakan dengan rudal tersebut dapat menggeser posisi asteroid sehingga berada pada jangkauan gravitasi bumi. Dengan demikian asteroid akan terus mengorbit mengelilingi bumi pada ketinggian yang sama. Rencana konstruksi bangunan dan lintasan/kabelnya tampaknya sudah cukup baik. Lalu bagaimana dengan 'lift'nya sendiri? Yang pasti bentuknya tidak sama dengan lift yang biasa kita lihat di gedung-gedung bertingkat. Lift ke luar angkasa ini berupa sebuah pesawat luar angkasa yang akan membawa penumpang dari bumi menuju satelit yang sedang mengorbit. Pesawat ini berbeda dengan pesawat luar angkasa yang saat ini digunakan para astronot untuk menjalankan misi-misi mereka.

 4 Bidang Teknologi Tahan Gempa

Nanoteknologi jadikan beton kokoh dan tahan gempa. Konstruksi bangunan menjadi dua kali lebih kokoh, tahan gempa, kedap air laut dengan ditemukannya bahan konstruksi nanosilika, suatu jenis mineral yang melimpah ruah di Indonesia dan diolah melalui teknologi nano.Dengan mencampur beton dengan 10 persen bahan nano-silica, kekuatan bertambah menjadi dua kali lipatnya.

 5 Bidang Teknologi Informasi

Dunia informatika dan komputer/elektronik bisa menikmati adanya kuantum yang mampu mengirimkan data dengan kecepatan sangat tinggi. Superkomputer di masa depan tersusun dari chip yang sangat mungil, tetapi mampu menyimpan data jutaan kali lebih banyak dari komputer yang kita gunakan saat ini. Begitu kecilnya superkomputer itu, kita mungkin hanya bisa melihatnya dengan menggunakan mikroskop cahaya/elektron. Peran teknologi nano dalam pengembangan teknologi informasi (IT,information technology), sudah tidak diragukan lagi. Bertambahnya kecepatan komputer dari waktu ke waktu, meningkatnya kapasitas hardisk dan memori, semakin kecil dan bertambahnya fungsi telepon genggam, adalah contoh-contoh kongkrit produk teknologi nano di bidang IT.

Gambaran mudahnya, bila ukuran satu buah transistor bisa dibuat lebih kecil maka kepadatan jumlah transistor pada ukuran chip yang sama secara otomatis akan menjadi lebih besar. Dalam pembuatan LSI (large scale integrated sedapat mungkin jumlah transistor dalam satu chip bisa diperbanyak. Sebagai contoh, tahun 2005, INTEL berhasil meluncurkan 70 Megabit SRAM (static random access memory) yang dibuat dengan teknologi nano proses tipe 65 nanometer (nm). Pada produk baru ini, di dalam satu chip berisi lebih dari 500 juta buah transistor, dimana lebih maju dibanding teknologi processor tipe 90 nm yang dalam satu chipnya berisi kurang lebih 200 juta transistor. Diperkirakan ke depannya, sejalan dengan terus majunya teknologi nano, ukuran transistor terus akan mengecil sesuai dengan hukum Moore dan processor tipe 45 nm akan masuk pasar tahun 2007, dan selanjutnya tahun 2009 akan processor 32 nm.

MANFAAT LAIN DARI NANOTEKNOLOGI SERTA APLIKASI YANG DIGUNAKAN

Nanoteknologi ini berdampak pada bisnis yang akan menawarkan produk baru dan lebih baik dan proses dan akan memungkinkan perusahaan untuk berinovasi dan memasuki pasar baru - di bawah ini adalah beberapa contoh.

Advanced Manufaktur

·         Manfaat: proses manufaktur Terkendali, output ekonomis dan tinggi dengan biaya rendah.

·         Aplikasi dan Penggunaan: elektronik lebih cepat, pengembangan materi baru

Aerospace

·         Manfaat: pengurangan CO2, bahan ringan, pindah ke penghematan biaya konsumsi bahan bakar kurang, fungsi yang disempurnakan bahan, meminimalkan risiko, fleksibilitas dan sistem baru

·         Aplikasi dan Kegunaan: nanocomposites, sensor canggih, elektronik lebih cepat untuk pengolahan data

Pertanian

·         Manfaat: hasil panen lebih tinggi, pengurangan penggunaan pestisida dan pengelolaan air yang lebih baik

·         Aplikasi dan Penggunaan: nanopartikel untuk menghilangkan kontaminasi, sensor kelembaban, deteksi patogen

Otomotif

·         Manfaat: pengurangan CO2, bahan ringan, pindah ke konsumsi bahan bakar kurang

·         Aplikasi dan Penggunaan: / Pelumas aditif hidrolik, nanopartikel di catalytic converter, sel bahan bakar, penyimpanan hidrogen

Chemical Industries

·         Manfaat: pengurangan limbah dan pengurangan CO2

·         Aplikasi dan Penggunaan: sel bahan bakar, nanopartikel sebagai katalis

Konstruksi

·         Manfaat: kebutuhan energi yang lebih rendah, pengurangan CO2

·         Aplikasi dan Penggunaan: isolasi Thermal, Energi perangkat penyimpanan

Kosmetik

·         Manfaat: UV perlindungan, pengiriman disempurnakan produk kulit obat

·         Aplikasi: tabir surya jelas, produk perawatan kecantikan, cosmeceuticals, Nutraceuticals

Industri Kreatif

·         Manfaat: pengembangan produk Bioinspired

·         Aplikasi dan Kegunaan: efek perubahan, maju sistem tampilan

Pertahanan

·         Manfaat: deteksi yang lebih baik dan teknik pengawasan,

·         Aplikasi dan Penggunaan: tubuh baju besi, kimia dan biologi sensor

Elektronik

·         Manfaat: menyediakan tangan lebih cepat, lebih kecil dan meningkatkan perangkat diadakan

·         Aplikasi dan Kegunaan: menampilkan teknologi Advanced dengan Nanomaterials konduktif, komputasi kuantum, penyimpanan data, elektronik cetak dan fleksibel, nanopartikel magnetik untuk penyimpanan data

Energi / Listrik

·         Manfaat: Bahan Baru untuk energi panen dan penyimpanan

·         Aplikasi dan Penggunaan: konverter DC-DC power, sel bahan bakar, nanocomposites untuk aplikasi temperatur tinggi

Lingkungan

·         Manfaat: pengurangan CO2 dan bersih-up

·         Aplikasi dan Penggunaan: Air dan penyaringan air, limbah dan pengolahan air, bahan hazourdous pembuangan, dalam membangun sistem lingkungan, perbaikan

Extreme Lingkungan

·         Manfaat: De-icing,

·         Aplikasi dan Penggunaan: Advanced tekstil, bahan kuat

Makanan dan minuman kemasan

·         Manfaat: pelacakan, pemantauan kualitas dan anti-pemalsuan, memberikan peningkatan informasi tentang produk dan ramah lingkungan

·         Aplikasi dan Penggunaan: sifat penghalang ditingkatkan dan tahan panas, anti-mikroba dan kemasan anti-jamur, kemasan biodegradable cerdas penginderaan,

Kesehatan

·         Manfaat: baik pasien rawat dan pemahaman proses biologi

·         Aplikasi dan Penggunaan: Nanoparticulate drug delivery, perban Nanosilver, label biologi Fluorescent

Produk rumah tangga

·         Manfaat: membersihkan diri, anti bakteri dan anti-fouling

·         Aplikasi dan Kegunaan:, air dan udara sistem pemurnian pengharum dan anti-gerimis sistem

Karbon Rendah Technologies

·         Manfaat: ramah lingkungan dengan tujuan untuk mengurangi produksi CO2

·         Aplikasi dan Penggunaan: perangkat penyimpanan energi

Laut

·         Manfaat: produk untuk meningkatkan transportasi

·         Aplikasi dan Penggunaan: lapisan anti-fouling, sensor,

Bahan

·         Manfaat: bahan kuat dan ringan, bahan functionalized

·         Aplikasi dan Kegunaan: Anti-fouling coating, polimer nanotube, elektronik dicetak

Minyak dan Gas Bumi

·         Manfaat: Keselamatan pemantauan, pemulihan minyak ditingkatkan, baik manajemen

·         Aplikasi dan Penggunaan: nanopartikel, sensor novel

Keselamatan

·         Manfaat: pemantauan karyawan, pencitraan maju, pengujian yang lebih baik, metode karakterisasi baru

·         Aplikasi dan Penggunaan: peralatan APD, bahan kuat

Keamanan

·         Manfaat: penandaan dan pelacakan, monitoring, sensor kemajuan teknologi, peningkatan teknologi RFID

·         Aplikasi dan Penggunaan: armor tubuh, memerangi penipuan dengan tinta nanopartikel berbasis

Sporting Barang dan rekreasi

·         Manfaat: kuat dan produk tahan lama, kain ditingkatkan, tekstil tertanam dengan sensor

·         Aplikasi dan Penggunaan: bola tenis, raket tenis, tongkat hoki

Tekstil

·         Manfaat: pakaian rumah sakit, darurat pakaian dan APD, mode sesuai permintaan

·         Aplikasi dan Kegunaan: Kain Stain-tahan, membersihkan diri dan lapisan anti-bakteri, perlindungan dan deteksi, kesehatan, tekstil dpt dipakai baru menggabungkan sel surya, sensor dan sifat membersihkan diri

Pariwisata

·         Manfaat: menampilkan ditingkatkan dan user interface

·         Aplikasi dan Penggunaan: bandara kios informasi

ETIKA DALAM PENERAPAN NANOTEKNOLOGI

Perkembangan nanoteknologi pada saat ini terus berkembang seiring dengan sejalannya waktu. Nanoteknologi akan terus mengalami kemajuan karena manusia akan selalu berpikir kritis dan kreatif untuk menciptakan nanoteknologi.

Semakin berkembangnya nanoteknologi maka semakin diperlukannya penerapan etika dalam perkembangan nanoteknologi. Etika dalam nanoteknologi mencakup penerapan standar-standar etika dalam pemilihan, perencanaan, penerapan, dan pengawasan teknologi untuk mencegah terjadinya kegagalan teknologi yang merugikan kepentingan publik. Selain itu, dengan adanya etika atau suatu langkah yang benar dalam menciptakan nanoteknologi, manusia dapat mempertimbangkan keputusan yang diambil dan berfikir dampak negative yang akan ditimbulkan sehingga tidak merugikan banyak pihak.

Pada saat ini banyak para ahli science yang menciptakan nanoteknologi hanya berorientasi pada kebutuhan industri tanpa pernah peduli akibat dari teknologi yang mereka gunakan di masyarakat. Berikut ini merupakan contoh dari tidak diterapkannya etika dalam menciptakan nanoteknologi ialah cloning dan suntik mati.

Standar etika sangat diperlukan bagi scientist dalam membuat keputusan agar tidak mengakibatkan masalah yang merugikan banyak pihak.

Sumber :

http://alumnisaf.blogspot.com/2008/04/nanoteknologi.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Nanoteknologi

http://www.nanopro.biz/index.php/nanotechnology-benefits

http://ms.wikipedia.org/wiki/Nanoteknologi

Bioinformatika : Perkembangan Ilmu Terkait dan Penerapannya

Sejarah Bioinformatika

Istilah bioinformatics mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-anuntuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisissekuens 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 (padaEuropean Molecular Biology Laboratory, Laboratorium Biologi MolekularEropa). 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 pengungkapangenom, 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 program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.

Definisi Bioinformatika

·        Bioinformatika, sesuai dengan asal katanya yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu biologi dan ilmu teknik informasi (TI). Pada umumnya, Bioinformatika didefenisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang yang merangkup berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika, biologi, dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan saling bermanfaat satu sama lainnya.

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

Kegunaan Bioinformatika

Contoh-contoh penggunaan dalam Bioinformatika

1. Bioinformatika dalam Bidang Klinis

Aplikasi Informatika ini berbentuk data-data mengenai informasi klinis dari seorang pasien seperti data analisa diagnosa laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto rontgen, ukuran detak jantung, dan lain lain.

2. Bioinformatika untuk Identifikasi Agent Penyakit Baru

Aplikasi ini digunakan untuk mendeteksi kemungkinan penyakit baru yang akan muncul baik melalui virus ataupun media yang lainnya.

3. Bioinformatika untuk Diagnosa Penyakit Baru

Aplikasi ini digunakan untuk mendiagnosa penyakit apa yang diderita oleh pasien dan untuk mengetahui obat apa yang tepat dan perawatan yang akan diberikan kepada pasien.

4. Bioinformatika untuk Penemuan Obat

Aplikasi ini digunakan untuk menemukan terobosan pada obat dengan kombinasi berbagai macam senyawa seperti enzim, asam amino dan lain-lan.

Bidang Ilmu Yang Terkait

            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.

            Bioteknologi sebagai ilmu multidisiplin dalam kajian dan penerapannya memiliki ruang lingkup yang luas. Banyak bidang ilmu yang terkait, di antaranya adalah :

1. Biologi (Mikrobiologi dan Biologi Sel Molekuler)

2. Biokimia (Kimia)

3. Genetika (Genetika Molekuler)

4. Rekayasa Genetik

5. Rekayasa Bioproses

6. Teknologi Enzim

7. Teknologi Pangan dan Fermentasi

8. Teknik Komputerisasi ( Teknik Bioinformatika)

Cabang Ilmu Bionformatika

Bioinformatika merupakan suatu bidang interdisipliner. Banyak cabang-cabang disiplin ilmu yang terkait dengan Bioinformatika sehingga banyak pilihan bagi yang ingin mendalami Bioinformatika. Beberapa bidang yang terkait dengan Bioinformatika antara lain:

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

2.      Computational Biology

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

3.      Medical Informatics

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

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

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

6.      Mathematical Biology

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

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

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

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

Penerapan Bioinformatika

Basisdata Sekuens Biologis

Sesuai dengan jenis informasi biologis yang disimpannya, basis data sekuens biologis dapat berupa basis data primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat maupun protein, basis data sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan basis data struktur untuk menyimpan data struktur protein maupun asam nukleat.

Basis data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank (Amerika Serikat), EMBL (Eropa), dan DDBJ(Inggris) (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga basis data tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan cakupan masing-masing basis data. Sumber utama data sekuens asam nukleat adalah submisi langsung dari periset individual, proyek sekuensing genom, dan pendaftaran paten. Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam basis data sekuens asam nukleat umumnya mengandung informasi tentang jenis asam nukleat (DNA atau RNA), nama organisme sumber asam nukleat tersebut, dan pustaka yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.

Sementara itu, contoh beberapa basis data penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR (Protein Information Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), danTrEMBL (Eropa). Ketiga basis data tersebut telah digabungkan dalam UniProt (yang didanai terutama oleh Amerika Serikat). Entri dalam UniProt mengandung informasi tentang sekuens protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan, dan komentar yang umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein tersebut.

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) merupakan perkakas bioinformatika yang berkaitan erat dengan penggunaan basis data sekuens biologis. Penelusuran BLAST (BLAST search) pada basis data sekuens memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens asam nukleat maupun protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal ini berguna misalnya untuk menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau untuk memeriksa keabsahan hasil sekuensing maupun untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritmayang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.

PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) adalah basis data tunggal yang menyimpan model struktural tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan eksperimental (dengan kristalografi sinar-X, spektroskopi NMR dan mikroskopi elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga dimensi yang menggambarkan posisi atom-atom dalam protein ataupun asam nukleat.

Penyejajaran Sekuens 

            Penyejajaran sekuens (sequence alignment) adalah proses penyusunan/pengaturan dua atau lebih sekuens sehingga persamaan sekuens-sekuens tersebut tampak nyata. Hasil dari proses tersebut juga disebut sebagai sequence alignment atau alignment saja. Baris sekuens dalam suatu alignment diberi sisipan (umumnya dengan tanda "–") sedemikian rupa sehingga kolom-kolomnya memuat karakter yang identik atau sama di antara sekuens-sekuens tersebut. Berikut adalah contoh alignment DNA dari dua sekuens pendek DNA yang berbeda, "ccatcaac" dan "caatgggcaac" (tanda "|" menunjukkan kecocokan atau match di antara kedua sekuens).

ccat---caac

 | ||   ||||

 caatgggcaac

   Sequence alignment merupakan metode dasar dalam analisis sekuens. Metode ini digunakan untuk mempelajari evolusi sekuens-sekuens dari leluhur yang sama (common ancestor). Ketidakcocokan (mismatch) dalam alignment diasosiasikan dengan proses mutasi, sedangkan kesenjangan (gap, tanda "–") diasosiasikan dengan proses insersi atau delesi. Sequence alignment memberikan hipotesis atas proses evolusi yang terjadi dalam sekuens-sekuens tersebut. Misalnya, kedua sekuens dalam contoh alignment di atas bisa jadi berevolusi dari sekuens yang sama "ccatgggcaac". Dalam kaitannya dengan hal ini, alignment juga dapat menunjukkan posisi-posisi yang dipertahankan (conserved) selama evolusi dalam sekuens-sekuens protein, yang menunjukkan bahwa posisi-posisi tersebut bisa jadi penting bagi struktur atau fungsi protein tersebut.

Selain itu, sequence alignment juga digunakan untuk mencari sekuens yang mirip atau sama dalam basis data sekuens. BLAST adalah salah satu metode alignment yang sering digunakan dalam penelusuran basis data sekuens. BLAST menggunakan algoritma heuristik dalam penyusunan alignment.

Beberapa metode alignment lain yang merupakan pendahulu BLAST adalah metode "Needleman-Wunsch" dan "Smith-Waterman". Metode Needleman-Wunsch digunakan untuk menyusun alignment global di antara dua atau lebih sekuens, yaitu alignment atas keseluruhan panjang sekuens tersebut. Metode Smith-Waterman menghasilkan alignment lokal, yaitu alignment atas bagian-bagian dalam sekuens. Kedua metode tersebut menerapkan pemrograman dinamik (dynamic programming) dan hanya efektif untuk alignment dua sekuens (pairwise alignment) Clustal adalah program bioinformatika untuk alignment multipel (multiple alignment), yaitu alignment beberapa sekuens sekaligus. Dua varian utama Clustal adalah ClustalW danClustalX.

Metode lain yang dapat diterapkan untuk alignment sekuens adalah metode yang berhubungan dengan Hidden Markov Model ("Model Markov Tersembunyi", HMM). HMM merupakan model statistika yang mulanya digunakan dalam ilmu komputer untuk mengenali pembicaraan manusia (speech recognition). Selain digunakan untuk alignment, HMM juga digunakan dalam metode-metode analisis sekuens lainnya, seperti prediksi daerah pengkode protein dalam genom dan prediksi struktur sekunder protein.

Prediksi Struktur Protein

Model protein hemaglutinin dari virusinfluensa

 

Secara kimia/fisika, bentuk struktur protein diungkap dengan kristalografi sinar-X ataupun spektroskopi NMR, namun kedua metode tersebut sangat memakan waktu dan relatif mahal. Sementara itu, metode sekuensing protein relatif lebih mudah mengungkapkan sekuens asam amino protein. Prediksi struktur protein berusaha meramalkan struktur tiga dimensi protein berdasarkan sekuens asam aminonya (dengan kata lain, meramalkan struktur tersier dan struktur sekunder berdasarkan struktur primer protein). Secara umum, metode prediksi struktur protein yang ada saat ini dapat dikategorikan ke dalam dua kelompok, yaitu metode pemodelan protein komparatif dan metode pemodelan de novo.

Pemodelan protein komparatif (comparative protein modelling) meramalkan struktur suatu protein berdasarkan struktur protein lain yang sudah diketahui. Salah satu penerapan metode ini adalah pemodelan homologi (homology modelling), yaitu prediksi struktur tersier protein berdasarkan kesamaan struktur primer protein. Pemodelan homologi didasarkan pada teori bahwa dua protein yang homolog memiliki struktur yang sangat mirip satu sama lain. Pada metode ini, struktur suatu protein (disebut protein target) ditentukan berdasarkan struktur protein lain (protein templat) yang sudah diketahui dan memiliki kemiripan sekuens dengan protein target tersebut. Selain itu, penerapan lain pemodelan komparatif adalah protein threading yang didasarkan pada kemiripan struktur tanpa kemiripan sekuens primer. Latar belakang protein threading adalah bahwa struktur protein lebih dikonservasi daripada sekuens protein selama evolusi; daerah-daerah yang penting bagi fungsi protein dipertahankan strukturnya. Pada pendekatan ini, struktur yang paling kompatibel untuk suatu sekuens asam amino dipilih dari semua jenis struktur tiga dimensi protein yang ada. Metode-metode yang tergolong dalam protein threading berusaha menentukan tingkat kompatibilitas tersebut.

Dalam pendekatan de novo atau ab initio, struktur protein ditentukan dari sekuens primernya tanpa membandingkan dengan struktur protein lain. Terdapat banyak kemungkinan dalam pendekatan ini, misalnya dengan menirukan proses pelipatan (folding) protein dari sekuens primernya menjadi struktur tersiernya (misalnya dengan simulasi dinamika molekular), atau dengan optimisasi global fungsi energi protein. Prosedur-prosedur ini cenderung membutuhkan proses komputasi yang intens, sehingga saat ini hanya digunakan dalam menentukan struktur protein-protein kecil. Beberapa usaha telah dilakukan untuk mengatasi kekurangan sumber daya komputasi tersebut, misalnya dengansuperkomputer (misalnya superkomputer Blue Gene [1] dari IBM) atau komputasi terdistribusi (distributed computing, misalnya proyekFolding@home) maupun komputasi grid.

Analisis Ekspresi Gen

Analisis Klastering Ekspresi Gen Pada Kanker Payudara

            Ekspresi gen dapat ditentukan dengan mengukur kadar mRNA dengan berbagai macam teknik (misalnya dengan microarray ataupun Serial Analysis of Gene Expression ["Analisis Serial Ekspresi Gen", SAGE]). Teknik-teknik tersebut umumnya diterapkan pada analisis ekspresi gen skala besar yang mengukur ekspresi banyak gen (bahkan genom) dan menghasilkan data skala besar. Metode-metode penggalian data (data mining) diterapkan pada data tersebut untuk memperoleh pola-pola informatif. Sebagai contoh, metode-metode komparasi digunakan untuk membandingkan ekspresi di antara gen-gen, sementara metode-metode klastering (clustering) digunakan untuk mempartisi data tersebut berdasarkan kesamaan ekspresi gen.

GenBank

GenBank basis data sekuens adalah akses terbuka , beranotasi koleksi semua yang tersedia secara umum nukleotida urutan dan mereka protein terjemahan. Database ini diproduksi dan dipelihara olehNational Center for Biotechnology Information (NCBI) sebagai bagian dari Internasional Nukleotida Sequence Database Kolaborasi (INSDC). The National Center for Biotechnology Information merupakan bagian dari National Institute of Health di Amerika Serikat . GenBank dan kolaborator yang menerima urutan diproduksi di laboratorium di seluruh dunia dari lebih dari 100.000 organisme yang berbeda.GenBank terus tumbuh pada tingkat eksponensial , dua kali lipat setiap 18 bulan. Release 155, diproduksi pada bulan Agustus 2006, berisi lebih dari 65 miliar basa nukleotida di lebih dari 61 juta urutan. GenBank dibangun oleh pengajuan langsung dari laboratorium individu, maupun dari kiriman curah dari pusat sequencing skala besar.

Kelebihan dan kekurangan bioteknologi modern

Kelebihan dan kekurangn Bioteknologi modern antara lain:

õ  perbaikan sifat genetik dapat dilakukan secara sangat terarah

õ  dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik

õ  dapat memeperpendek jangka waktu pengembangan galur tanaman baru

õ  relatif mahal dan memerlukan kecanggihan teknologi

õ  pengaruh jangka panjang belum diketahui

Kesimpulan

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

                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.

Daftar Pustaka

http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika

https://bioinformaticjbub.wordpress.com/2010/02/22/whats-bioinformatics/

http://anitaapriliani.blogspot.com/2011/04/bioinformatika-perkembangan-ilmu.html

http://nugrohowibowo.blogspot.com/2011/04/bioinformat-ika-definisi-bioinformatika.html

http://reffzuz.blogspot.com/2011/04/bioinformatika.html

http://en.wikipedia.org/wiki/GenBank