NAMA: NANDA ARIEF MOHARYA

KELAS: KIMIA 5A

NIM: 1110096000030

3. gambarkan dan jelaskan mekanisme penghamabtan biosintesis oleh antibiotic?

Penghambatan Sintesis Asam Nukleat

Agen antimikroba dapat mengganggu sintesis asam nukleat pada level berbeda. Mereka

dapat menghambat sintesis nukleotida, mengncegah fungsi template DNA, dan menghambat

enzim polimerase dalam replikasid an transkripsi.

Mengganggu Sintesis Nukleotida

Sejumlah agen mengganggu sintesis purin dan pirimidin atau mengubah pengunaan

nukleotida. Beberapa agen berperan sebagai analog nukleotida sehingga terinkorporasi pada

polinukleotida. Flusitosin (5-fluorocytosine) merupakan agen antifungi khususnya antikhamir.

Flusitosin di dalam sel fungi berubah bentuk menjadi 5-fluoroaracfl yang menghambat enzim

timidilat sintase, sehingga menghasilkan defisit timin dan sintesis impaired DNA. Adenosin

arabinosida menghambat sintesis nukleotida virus. Adenosin arabinodida berperan sebagai

analog DATP, sehingga menghambat DATP berinkorporasi pada DNA. Asiklovir juga

merupakan analog nukleotida. Asiklovir menghambat kerja enzim timidin kinase pada virus

herpes.

Menghambat Fungsi Template DNA

Sejumlah substansi mengikat DNA melalui interkalasi. Klorokuin dan mirasil D

(lucanthone) masing-masing menghambat plasmodia dan schistosoma. Agen ini berinterkalasi

dengan DNA sehingga menghambat sintesis asam nukleat. Pewarna akridin seperti proflavin

juga bekerja melalui mekanisme interkalasi, tetapi tidak digunakan karena bersifat toksis dan

karsinogenesis pada mammalia.

Menghambat Polimerase terpandu DNA

Rifamisin merukana kelompok antibiotik yang menghambat RNA polimerasi terpandu

DNA (Gambar 20.5). Rantai polipeptida RNA polimerase melekat pada faktor spesifitas untuk

mengenali tempat promotor untuk inisiasi transkripsi. Rifampin mengikat nonkovalen kuat

subunit RNA polimerase dan mengganggu spesifitas proses inisiasi. Namun rifampin tidak

memberi efek ketika polimerasi telah berlangsung.

Gambar 20.5 Struktur Rifampin

Menghambat Replikasi DNA

DNA girase dan topoisomerase merupakan enzim sasaran agen antimikroba. DNA girase

berperan dalam menetralisir tekanan torsional (efek supercoiling) selama replikasi DNA. Asam

nalidiksat (Gambar 20.6) berinteraksi dengan DNA girase, sehingga menghambat ikatan antara

subunit A DNA girase dan DNA. Penghambatan ini berakibat fatal dan menyebabkan kematian

bakteri. Agen antimikroba kelompok kuinolon lainnya seperti ciprofloksasin dan ofloksasin juga

berinteraksi dengan DNA girase. Kelompok nitroimidazol seperti metronidazol mampu

memecah pita ganda DNA menjadi fragmen-fragmen DNA (Gambar 20.7). Metronodazol

mampu menghambat pertumbuhan bakteri anaerob dan protozoa.

Gambar 20.6 Struktur antibiotik kelompok kuinolon. Asam nalidiksat hanya menghambat bakteri gram negatif aerob.Gugus fluorin memberi efek mematikan terhadap bakteri gram positif, gugus piperazin meningkatkan aktivitas antimikroba terhadap Enterovacteriaceae dan gugus piperazin dan siklopropil memberi aktivitas antimikroba terhadap Pseudomonas.

Gambar 20.7 Mekanisme metronidazol dalam memecah DNA menjadi beberapa fragmen

Penghambatan Fungi Ribosom

Sejumlah agen antibakteri bekerja menghambat fungsi ribosom. Ribosom bakteri terdiri

atas 2 subunit, yaitu subunit besar (50S) dan kecil (30S). Kedua subunit ribosom ini merupakan

sasaran agen antibakteri dan tidak berpengaruh terhadap ribosom sel inang. Selain kedua subunit

ribosom, protein ribosom juga merupakan sasaran agen antibakteri.

Gambar 20.8 Struktur antibiotika aminoglikosida

Agen antibakteri kelompok aminoglikosida (Gambar 20.8) mampu mengikat subunit

ribosom spesifik. Gugus hidroksil (OH) dan amin bebas (NH) dari aminoglikosida mampu

mengikat protein khusus ribosom. Streptomisin merupakan antibakteri kelompok aminoglikosida

pertama kali dipelajari. Streptomisin mengikat protein S12 pada subunit kecil ribosom, sehingga

menyebabkan ribosom salah menterjemahkan urutan nukleotida mRNA (Gambar 20.9).

Sekarang streptomisin jarang digunakan kecuali untuk mengobati tuberculosis. Aminoglikosida

lainnya tidak hanya mengikat protein S12 ribosom 30S, tetapi juga mengikat protein L6 ribosom

50S.

Spektinomisin merupakan antibiotik aminosilitol (berkerabat dengan aminogliksida)

mengikat protein lain pada ribosom. Antibiotik ini bersifat bakteriostatis bukan bakteriosida dan

biasanya digunakan untuk mengobati pasien gonorrhea yang resisten penisilin.

Tetrasiklin (Gambar 20.10) merupakan antibiotik yang mengikat ribosom 30S khususnya

menghambat asosiasi antara aminoasil-tRNA dan A-site dari ribosom 30S. tetrasiklin

merupakan antibiotik spektrum luas dan mampu menghambat bakteri, chlamida, dan

mikoplasma.

Gambar 20.9 Mekanisme penghambatan sintesi protein oleh antibiotik amninoglikosida

Gambar 20.10 Struktur tetrasiklin dan tempat modifikasi turunan tetrasiklin

Terdapat 3 kelompok obat penghambat ribosom 50S, yaitu kloramfenikol, makrolida, dan

linsinoid. Kloramfenikol merupakan agen bakteriostatis dan menghambat bakteri gram positif dan negatif.

Kloramfenikol menghambat proses pemanjangan peptida saat translasi dengan mengikat enzim

peptidiltransferase ribosom 50S. Makrolida menghambat ribosom 50S melalui proses salah pemasangan

pada proses pemanjangan peptida. Makrolida penting adalah eritromisin yang menghambat bakteri gram

positif seperti Haemophilus, Mycoplasma, Chlamydia, dan Legionella. Makrolida baru dan lebih kuat

aktivitas antibakteri daripada eritromisin adalah azitromisin dan claritromisin. Linsinoid berperan sama

seperti makrolida. Linsinoid penting adalah clindamisin. Baik makrolida dan linsonoid merupakan agen

bakteriostatik dan hanya menghambat pembentukan rantai peptida.

Penghambatan Lainnya

Trimethoprim dan sulfonamida mengganggu metabolisme folat pada sel bakteri dengan memblok

(kompetisi) biosintesis tetrahidrofolat (Gambar 20.11). Bakteri dan parasit protozoa biasanya kehilangan

sistem transport untuk mengambil asam folat dari lingkungannya. Biasanya mereka menyintesis asam

folat. Folat merupakan prekursor asam nukleat (DNA, RNA, tRNA).

Gambar 20.11 Struktur sulfolamida dan trimetoprim dan tempat penghambatannya pada metabolisme folat.

4. jelaskan proses (ada skema dan gambarnya) salah satu aplikasi dari DNA Rekombinan?

Teknik Pembuatan Insulin dari Bakteri Escherichia coli

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.

Insulin bervariasi dari satu organisme ke organisme lainnya, namun hal ini tidak membedakan

aktivitasnya. Pada mulanya sumber insulin untuk penggunaan klinis ada manusia diperoleh dari

pancreas sapi atau babi. Insulin yang diperoleh dari suber-sumber tersebut efektif bagi manusia

karena identik 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)

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 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.

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.

Proses Pembuatan Insulin

 

 

1. Pada proses pembuatan insulin ini, langkah pertama adalah mengisolasiplasmid dari E. coli.

Plasmid adalah salah satu bahan genetik bakteri yang berupa untaian DNA berbentuk

lingkaran kecil. Selain plasmid, bakteri juga memiliki kromosom. Keunikan plasmid ini

adalah dapat bisa keluar-masuk tubuh bakteri, dan bahkan sering dipertukarkan antar

bakteri.

2. Pada langkah kedua ini plasmid yang telah diisolir dipotong pada segmen tertentu

menggunakan enzim restriksi endonuklease. Sementara itu DNA yang di isolasi

darisel pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin.

Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama.

3. DNA kode insulin tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzimDNA

ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang

disebut DNA rekombinan.

4. DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri.

5. Bila bakteri E. coli berkembangbiak, maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki

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(Isharmanto, 2009).