Feeds:
Pos
Komentar

Biokimia

1.1. PENGERTIAN – RUANG LINGKUP BIOKIMIA
Makhluk hidup, baik tumbuhan, hewan maupun manusia terdiri atas unit-unit kecil yang disebut sel. Selama makhluk itu masih hidup banyak sekali proses perubahan yang terjadi di dalam sel. Aktivitas yang terjadi dalam sel inilah yang menunjang fungsi organ-organ dalam makhluk itu dan dengan demikian juga merupakan penunjang terlaksananya fungsi makhluk hidup itu sendiri.

Fenomena kehidupan yang ditandai oleh adanya pertumbuhan dan reproduksi serta hal-hal yang berkaitan merupakan ruang lingkup Biologi dan ilmuilmu yang relevan misalnya ilmu kedokteran atau kesehatan.
Di sisi lain Ilmu kimia adalah suatu ilmu tentang benda-benda serta proses perubahannya yang ditinjau berdasarkan susunan dan sifat atom-atom atau molekul yang membentuknya. Jadi Ilmu kimia menitik beratkan pembahasannya pada hubungan antara struktur kimia benda-benda dengan fungsi dan reaksi-reaksinya dengan benda lain.

Interseksi sudut pandang ilmu kimia dengan biologi merupakan disiplin ilmu yang meninjau organisme hidup serta proses yang terjadi di dalamnya secara kimia. Disiplin ilmu tersebut yaitu Biokimia. Jadi ruang lingkup biokimia antara lain meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat-sifat senyawa serta reaksi kimia yang terjadi dalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organisme hidup serta energi yang diperlukan atau dihasilkan. Dengan kata lain Biokimia menyangkut dua aspek yaitu struktur senyawa dan reaksi antar senyawa dalam organisme hidup.
Reaksi kimia yang terjadi dalam sel disebut metabolisme merupakan bagian penting dan pusat perhatian dalam biokimia.

1.2. Perkembangan Biokimia
Sejalan .dengan Perkembangan biokimia, para, ahli biologi sel ikut memberikansumbangannya dalam bidang struktur .sel. Diawali oleh Robert Hooke pada Abad xvn yang telah melakuk~ observasi terhadap sel-sel, maka perbaikan atas teknik observasidengan menggunakan mikroskop telah dapat meningkatkan pemahaman atas struktur yang kompleks.
Pengembangan mikroskop elektron pada pertengahan Abad XX telahmengakibatkan pemahaman yailg lebih rinci atas struktur sel, terutama organel…,organel yang terdapat dalam sel seperti mitokon¬dria, kloroplas dan lain-lain serta fungsi organel-organel tersebut dalam proses biokimia yang berlangsung dalam sel.

Hal ini sangat menunjang perkembangan biokimia, baik pemahaman atas struktur senyawa-senyawa biokimia, maupun identifIkasi reaksi metabolik dalam sel. Meskipun demikian masih banyak proses kimia dalam kehidupan yang belum dapat dijelaskan.

Perkembangan biokimia juga tidak terlepas dari perkembangan yang terjadi pada bidang pengetahuan genetika. Gagasan tentang adanya gen, yakni unit pembawa sifat-sifat yang diturunkan oleh individu, timbul dati karya Gregor Mendel pada pertengahan Abad XIX dan kemudian menjelang Abad XX diketahui bahwa gen tersebut terdapat pada kromosom. Namun hingga pertengahan Abad XX, belum ada seorang pun yang dapat mengisolasi gen serta mengetahui struktur kimianya.
Telah diketahui bahwa kromosom itu terdiri dati protein dan asam aukleat. Struktur kimia dati protein dan asam-nukleat belum diketahui meskipun pada. tahun 1869 asam nukleat telah dijsolasi Friedrich Miescher. Pada awal Abad XX kebanyakan ahli biokiinia berpen¬dapat bahwa hanya protein dengan s~ruktrur yang kompleks yang membawa informasi genetika, sedangkan asam nukleat dipandang sebagai senyawa yang sederhana• dalam sel.

Barn pada pertengahan Abad XX ini terbukti bahwa asam deok¬siribonukleat (DNA) adalah senyawa pembawa informasi genetika. Suatu kemajuan ilmiah yang sangat penting telah terjadi pada tahun 1953, ketika James Watson dan Francis Crick menjelaskan tentang struktur DNA yang berbentuk heliks ganda. Dengan struktur DNA demikian ini dapat dijelaskan pula bagaimana informasi genetika dapat dilangsungkan sehingga makin bertambahlah pengetahuan tentang proses-proses “Yang teIjadi dalam -sel hidup. Hal ini jelas merupakan sumbangan bagi. kemajuan dalam bidang bio¬kimia.

Secara umum dapat •;dikatakan ‘bahwa dalam Abad XX . ini biokimia mengalami perkembangan :yang pesat. Penelitian dalam masalah gizi telah menimblllkan penemuan tentang vitamin yang dapat mencegah seseorang terkena penyakit tertentu. Dengan ma-junya pengetahlian. tentang .struktur dan sifat protein, telah diketahui bahwa enzim yang meropakan biokatalis bagi reaksi yang terjadi dalam tubuh adalah suatu protein. Disamping itu kemajuan atau perkembangan metodeanalisis kromatogrcw, penemuan hasil antara dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein, peilemuan struktur primer, sekunder, tersier dan kuartemer protein serta struk¬tur DNA dan RNA mempunyai arti y.ang sangat penting da1am perkembangan biokimia. Selain itu perkembangan biokimia juga dapat terlihat dari banyaknya publikasi baik berupa buku, majalah atall disertasi yang memuat hasil-hasil penelitian dalam berbagai bidang dalam biokimia serta penerapannya.

1.3. KETERKAITAN BIOKIMIA DENGAN ILMU LAIN
Semula Ilmu Kimia mempunyai 2 spesialisasi yaitu Kimia anorganik dan Kimia Organik. Kimia organic merupakan spesialisasi kimia yang mempelajari phenomena kimia dalam bahan alam atau organisme (makhluk hidup).
Bahan alam selalu menarik perhatian para ahli kimia dan biologi. Sejak sekitar pertengahan abad ke 18- telah dapat dipisahkan beberapa senyawa organic dari makhluk hidup. Sebagai contoh misalnya : Karl Wilhelm sheele (1742-1786) telah berhasil memisahkan senyawa gliserol,asamoksala, laktat dan sitrat dari sumber organik yang berasal dari tumbuhkan dan binatang . Friederich W.Struner (1783-1841). Berhasil memisahkan morfina dari opium dan sebagainya.

Pada tahun 1828 Friedrich Wohler menunjukan bahwa Urea yang terdapat dalam urine ternyata dapat dibuat dalam Laboratorium dengan jalan memanaskan alkali sianat dengan garam almonium. Penemuan ini menjadi babak baru dalam perkembangan sudut padang Kimia organic.
Pada abat XIX Eduard dan Hans Buhner menemukan bahwa ekstrak sel-sel ragi yang telah dirusak atau telah mati tetap dapat menyebabkan terjadinya proses peragian / fermentasi. Penemuan ini membuka kemungkinan dilakukan analisis reaksi-reaksi biokimia secara in vitro (di Laboratorium). Pada tahun 1926 J.B Sumner membuktikan bahwa urease yaitu enzim yang diperoleh dari biji kara pedang (Jack beans) dapat dikristalkan seperti juga senyawa organic lainnya.
Perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan tersebut memacu perkembangan dan spesialisasi dari kimia organic yaitu Biokimia .

Kimia organic pertama kali dikenal dengan nama kimia zat alam dan biokimia satu sama lain saling jalin menjalani tanpa terlihat adanya garis pembatasan yang tegas. Senyawa yang ternyata merupakan hasil samping metabolisme, misalnya pencernaan, pada hakekatnya telah lama diketahui orang dan sebenarnya adalah zat-zat organic. Senyawa organic yang dikenal sebagai karbohidrat dalam biokimia adalah sumber energi metabolisme orang / binatang, tetapi juga merupakan hasil proses fotosintesa dari tumbuhan.

Meskipun biokimia yang pada hakekatnya merupakan spesialisasi dari kimia organic,namun dalam perkembangannya terdapat perbedaannya yang tajam dalam penekanannya yaitu sebagai brikut :
1. Kimia organic terutama mempelajari struktur, sifat-sifat dan fisika secara sintesisnya baik secara alami atau in vivo dari zat-zat kimia, bahan alam misalnya cara pembentukan dan peran biologisnya.
2. Biokimia terutama menekankan pada proses metabolisme primer, yang terdiri dari anabolisme (Reaksi pembentukan) dan katabolisme (Reaksi pemecahan). Metabolisme primer yaitu keseluruhan proses sintesis dan perombakan zat-zat penyusun utama makhluk hidup seperti polisa karida, protein, lemak dan asam nukleat, yang dilakukan oleh organisme untuk kelangsungan hidupnya. Biokimia meliputi sebagian proses-proses kimia organic, bukan saja pada tumbuhan, melainkan juga pada hewan dan makhluk hidup lainnya.
3. Biosintesa terutama mempelajari pembentukan molekul alam dari molekul lain yang rumit strukturnya dengan melalui endoorganic yang merupakan ciri khas pada proses-proses anabolic dalam metabolisme.

1.4. Manfaat. Biokimia

Sebagai suatu disiplin• ilmu, ‘biokimia mengalami kemajuan ber¬kat penelitian yang telah dilakukan oleh para abli biokimia. Manfaat yang diperoleh tampak pada penerapan hasil-hasil peneli¬tian tersebut.
Pada dasarya penerapan biokimia banyak terdapat dalam bidang pertanian dan kedokteran. Sebagai conton biokimia mempunyai peranan dalam memecahkan masalah gizi, penyakit-penyakit akibat dari kurang gizi temtama pada anak-anak. Biokimia juga dapat menjelaskan hal~hal dalam bidang farmakologi dan toksikologi brena dua bidang ini berhubungan dengan pengaruh bahan kimia dari luar terhadap metabolisme. Obat-obatan biasanya mempenga¬rubi jalur metabolik tertentu, misalnya antibiotik penisilin dapat membunuh bakteri dengan menghambat pembentukan polisakarida pada dinding sel bakteri. Dengan demikian bakteri akan mati karena tak dapat membentuk dinding sel.
Penggunaan pestisida di bidang pertanian telah kita kenal lama. Pada umumnya pestisida bekerja dengan jalan menghambat enzim yang bekerja pada hama atau organisme ter:tentu.
Dalam hal ini biokimia berperan dalam meneliti mekanisme ketja pestisida tersebut sehingga dapat meningkatkan selektivitasnya dan dengan demikian dapat dicegah dampak negatif terhadap lingkungan hidup yang dapat ditimbulkannya. Jadi biokimia juga merupakan komponeri penting dalam pengetahuan tentang lingkungan hidup.

Peningkatan kualitas produk dalambidang pertanian dan peternakan telah dapat diwujudkan dengan menerapkan hasil-hasil penelitian dalam bidang genetika. Rekayasa genetika pada waktu ini telah dilaksanakan dan memberi¬kan hasil yang menggembirakan.
Di atas telah dijelaskan tentang manfaat biokimia sebagai suatu disiplin ilmu. Manfaat apakah yang dapat kita peroleh bagi diri kita sendiri maupun bagi orang lain dengan mempelajari biokimia ini? Dengan mempelajari biokimia kita mengetahui tentang reaksi-reaksi kimia penting yang teljadi dalam sel.
Hal ini berarti kita dapat memahami proses-proses yang terjadi dalam tubuh. Dengan demi¬kian diharapkan kita akan mampu menghindari hal-hal dari luar yang akan mempengaruhi proses dalam sel-sel tubuh, misalnya kita akan dapat mengaJ;ur makanan yang akan kita makan sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Contoh lain kita akan mampu menghindari damp’ak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh,Jimbah yang membahayakan kesehatan.

Manfaat mempetajari biokimia tersebut tentu dapat kita berikan kepada orang lain, masyarakat atau kepada anak didik apabila kita bekerja sebagai guru. Bagi guru sangat diperlukan adanya suatu wawasan yang luas. Misalnya dalam mengajarkan ilmu kimia, maka pengetahuan kita tentang biokimia akan sangat membantu dalam memberikan contoh-contoh yang dapat menarik perhatian para anak didik. Wawasan yang luas tentang masalah lingkungan hidup tentu akan meningkatkan gairah qalam proses belajar-mengajar dan hal ini akan membantu upaya kita dalarn menjaga kelestarian lingkungan yang sehat.

Genetika Prokariot
Oswald Avery dan kawan-kawan pada tahun 1940 menunjukkan bahwa materi hereditas adalah ADN dan bukan protein. Kemudian pada tahun 1953 James Watson dan Francis Crick mengusulkan bahwa molekul ADN terdiri dari dua benang yang berikatan satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Kedua benang itu berjalan melingkari satu dengan lainnya sehingga membentuk heliks.

Dogma sentral yang diusulkan oleh Francis Crick mengatakan bahwa informasi yang terkandung di dalam ADN dapat ditranskripsikan menjadi ARN dan informasi di dalam ARN dapat ditranslasikan menjadi protein.

Semenjak dogma sentral diperkenalkan untuk pertama kali, telah dipelajari bahwa beberapa virus memproduksi enzim yang dapat menstranskripsikan ARN menjadi ADN dan virus-virus tersebut dapat mereplikasikan genom ARNnya.

Proses sintesis ADN dengan ARN sebagai template disebut transkripsi balik. Transkripsi adalah proses pembentuk ARN dengan model (template) ADN dan dikatalisis oleh enzim ARN polimerase. Sedangkan transkripsi balik adalah sintesis ADN menggunakan ARN sebagai template dan dikatalisis oleh enzim transkriptase balik. Proses translasi dilakukan oleh ribosom; dan replikasi ADN dilakukan dengan bantuan kompleks ADN polimerase.

George Beadle dan Edward Tatum berjasa karena mampu mengumpulkan data untuk mendukung hipotesis “satu gen mengontrol aktivitas satu polipeptida” (one gene one enzyme hyphotese) pada eukariot rendah.

Bakteri umumnya mengandung satu genom ADN sirkuler yang melekat pada membran selnya. Genom bakteri bereplikasi dimulai dari satu tempat menuju kedua arah (bidirectional). Satu genom dapat melakukan replikasi lengkap dalam kurang dari setengah jam. Sejumlah enzim dan protein terlibat dalam replikasi ADN seperti ARN polimerase yang membuat ARN primer, ADN ligase, ADN polimerase.

Replikasi ADN berlangsung secara semikonservatif. Pada bakteri, genom anak terpisah satu sama lain oleh pertumbuhan membran sitoplasma di antara titik perlekatannya. Sel anak terbentuk bila membran sel dan dinding sel melakukan invaginasi dan membentuk pembatas di antara kromosom.

Prokariot seperti halnya eukariot mensintesis tiga tipe ARN yaitu ARN-d, ARN-t, dan ARN-r. ARN ribosom merupakan komponen struktural dari ribosom. Pada bakteri ARN-r 5S dan 23S terdapat pada sub unit ribosom 30S.

Terdapat 1 sampai 6 ARN-t untuk masing-masing asam amino dari 20 asam amino yang dikenal pembentuk protein. Ribosom mengkatalisis pembentukan ikatan peptida di antara dua asam amino yang berdekatan.

Sintesis protein terdiri atas 3 tahap, inisiasi, elongasi, dan terminasi. Pada bakteri, selama inisiasi ribosom 70S yang merupakan pertautan dari subunit 30S dan 50S pada kodon start AUG pada ARN-d. Selama elongasi asam amino membentuk ikatan kovalen secara berurutan mengikuti gerakan ribosom sepanjang ARN-d. Terminasi sintesis potein terjadi jika ribosom sampai kepada kodon nonsens (UAA, UGA, UAG). Peptida selanjutnya terlepas dari ikatan ARN-t dan ribosom berdisosiasi menjadi sub unitnya.

Kode genetika adalah triplet, karena masing-masing kode terbentuk dari tiga nukleotida yang disebut kodon. Kodon terdiri dari tiga dari empat kemungkinan nukleotida (A, U, C dan G). Ini berarti akan terdapat 43 = 64 kodon. Keenam puluh empat kodon ini dikenal oleh ARN-t kecuali tiga yang disebut kodon nonsens.

Marshall Nirenberg dan Gobin Khorana berjasa dalam hal menemukan kode genetika ini. Dan kode genetika ini berlalu universal untuk semua organisme dari bakteri sampai manusia.

Dasar Molekuler Variasi

Pada bakteri, mutasi spontan pada suatu gen tertentu terjadi dengan laju kurang lebih 10-7 sampai 10-9 (satu dalam setiap 107 sampai 109 bakteri). Pada eukariot tingkat tinggi mutasi semacam itu terjadi dengan laju yang lebih tinggi, yaitu 10-4 sampai 10-7, kebanyakan mutasi spontan pada bakteri disebabkan oleh panas dan sinar ultrabiolet.

Para ilmuwan seringkali menginduksi terjadinya mutasi dengan sinar ultraviolet, zat kimia pengalkil, asam nitrat, dan basa analog.

Terdapat tiga tipe bakteri jantan, yaitu F+, Hfr, dan F’. Bakteri jantan mampu memindahkan informasi genetiknya kepada bakteri betina (F-) pada peristiwa konyugasi. Bakteri jantan gram negatif umumnya melekat pada bakteri betina melalui tabung panjang pili kelamin. Melalui pili inilah informasi genetika dipindahkan. Bakteri gram positif tidak membentuk pili kelamin yang dapat dilihat. Perkawinan pada bakteri gram negatif ialah dengan melakukan perlekatan satu sama lain selanjutnya membentuk hubungan antarsitoplasma.

Konyugasi antara strain Hfr prototrofik dengan F- auksotrofik, telah berhasil digunakan untuk pemetaan kromosom.

Transduksi terjadi jika virus memasukkan ADN ke dalam sel, kemudian terjadi rekombinasi. Transduksi umum maupun khusus pada bakteriofage telah digunakan untuk pemetaan kromosom.

Transformasi terjadi jika ADN telanjang masuk ke dalam sel dan membentuk rekombinasi dengan informasi genetik sel yang bersangkutan.

Genetika Eukariot

Materi genetis pada eukariot adalah ADN benang ganda. Pada banyak eukariot tingkat tinggi, lebih dari 99% ADN tidak mengkode ARN-d, ARN-t atau pun protein.

Siklus sel dibagi menjadi periode gap pertama (G1), sintesis ADN (S), gap kedua G2), mitosis (M), dan sitokinesis.

Selama periode gap, tidak terdapat aktivitas materi hereditas secara sitoplasma yang dapat diamati. Selama periode sintesis, materi hereditas melakukan replikasi. Pada mitosis dan sitokinesis, kromosom menjadi sangat padat dan bergerak cepat di dalam sitoplasma.

Konyugasi pada eukariot melibatkan fusi sebagian atau fusi lengkap di antara dua tipe kawin. Eukariot mencegah terjadinya penggandaan kromosom ketika mereka melakukan konyugasi, dengan cara mereduksi jumlah kromosomnya menjadi setengah dari jumlah semula. Sel haploid yang demikian ini dibentuk melalui pembelahan meiosis, dan sering disebut sebagai gamet.

Sebanyak 50% sampai 75% gen pada eukariot tingkat tinggi tidak mengkode sesuatu untuk dihasilkan. Daerah yang tidak mengkode sesuatu ini disebut intron, dan daerah pada kromosom yang mengkode informasi tertentu disebut exon.

Translasi eukariot terjadi dalam sitoplasma dan dilakukan oleh ribosom 80S.

Rekayasa Genetika

Rekayasa genetik berkembang dengan pesat dengan berhasilnya diisolasi dan karakterisasi enzim endonuklease restriksi yang mampu memotong benang ADN pada tempat khusus. Di samping itu juga ditemukan bahwa ADN seperti plasmid. Sementara itu potongan-potongan benang ADN dapat disambung kembali menggunakan enzim ligase.

Terdapat empat tahap rekayasa genetik, yaitu isolasi ADN, pembuatan wahana, kloning, dan produksi. Agar ADN yang diinginkan itu diekspresikan, maka ADN itu harus ditempatkan dekat promotor site dari sel yang dititipi itu.

Sampai saat sekarang dengan rekayasa genetik yaitu melalui fusi protoplasma antara sel plasma kanker dengan sel plasma normal, sehingga terbentuk sel yang hibridoma yang mampu menghasilkan satu tipe antibodi (monoklonal).

Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti alat diagnostik, vaksin, pengobatan,dan sebagainya.

Mikrobiologi Tanah/Pertanian

Suatu sistem memiliki 2 komponen yaitu komponen fisikokimia dan komunitas organisme yang ada di dalamnya. Ekosistem dalam ekologi mikroba dapat berupa sistem mikro maupun sistem makro.

Secara umum setiap sistem memiliki ciri-ciri yaitu adanya dinamika populasi, keanekaragaman, mekanisme adaptasi dan adanya hubungan antarorganisme yang ada di dalam sistem tersebut.

Tanah sebagai suatu sistem, memiliki anggota komunitas yang tersusun dari berbagai populasi mikroba yaitu bakteri, Actinomycetes, kapang (jamur), alga, virus, khamir dan protozoa. Macam dan jumlah mikroba tanah tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor jenis tumbuhan, pH, temperatur, curah hujan, macam tanah dan kelembaban tanah.

Peran Mikroba sebagai Dekomposer

Berbagai populasi mikroba tanah berperan membantu menyediakan zat-zat makanan bagi tumbuhan. Zat-zat makanan yang tersedia di dalam tanah, yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan antara lain berupa senyawa-senyawa karbon dioksida, dan ion-ion nitrat, sulfat, fosfat.

Di alam terjadi peristiwa daur ulang senyawa-senyawa organik dan anorganik, berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, sehingga terjadi suatu siklus. Siklus-siklus materi tersebut menyangkut siklus karbon, nitrogen, fosfor, sulfur dan besi.

Mikrobiologi Air

Air yang terdapat di bumi ini dikelompokkan menjadi air atmosfer, air permukaan dan air di bawah permukaan tanah. Struktur komunitas pada ekosistem air secara umum terdiri atas kelompok autotrof dan kelompok saprotrof.

Ekosistem air permukaan dapat dibedakan menjadi ekosistem air mengalir dan ekosistem air tergenang yang memiliki perbedaan-perbedaan baik secara fisik, biologi maupun kimia. Ditinjau dari kandungan kadar garamnya terdapat adanya ekosistem air tawar dan ekosistem air laut. Pada ekosistem air tawar maupun air laut, keduanya memiliki daerah yang khas kearah vertical, yang memberikan ciri pada komunitas yang menempatinya.

Fungsi mikroba pada ekosistem air, terutama adalah sebagai produser dan decomposer sedangkan di ekosistem tanah mikroba hanya berperan sebagai decomposer.

Air bagi Kehidupan Manusia

Berdasar peruntukannya air dikelompokkan menjadi 4 kelompok yaitu air golongan A, B, C, dan D. Air yang diperuntukkan bagi rumah tangga, umumnya termasuk golongan B dan perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu agar dapat memenuhi syarat kesehatan.

Proses pengolahan air kotor yang umumnya telah tercemar dilakukan secara bertahap, yaitu melalui tahap penyaringan bahan-bahan kasar, pengendapan secara fisik, koagulasi, penyaringan secara halus dengan pasir, khlorionasi selanjutnya baru dapat didistribusikan ke masyarakat konsumen.

Bahan pencemar di dalam air dapat berupa pencemar, fisik, kimia maupun biologi. Pencemar biologi ditandai dengan adanya bakteri coliform, antara lain bakteri E. coli. Untuk mengetahui adanya bakteri secara keseluruhan dan bakteri E. coli khususnya dalam suatu contoh air, perlu dilakukan uji bakteriologis.

Dasar-dasar Pengendalian

Berbagai macam sarana proses fisik telah tersedia untuk mengendalikan populasi mikroba. Pengendalian tersebut dapat dilakukan dengan cara mematikan mikro-organisme, menghambat pertumbuhan dan metabolismenya, atau secara fisik menyingkirkannya. Cara pengendalian mana yang digunakan tergantung kepada keadaan yang berlaku pada situasi tertentu.

Pemberian suhu tinggi/terutama pada uap bertekanan, merupakan salah satu cara yang paling efisien dan efektif untuk mensterilkan sesuatu bahan. Namun demikian bahan-bahan tertentu yang biasa digunakan di laboratorium, rumah-rumah penduduk, dan rumah-rumah sakit mudah rusak bila dikenai suhu tinggi. Prosedur sterilisasi pilihan seperti radiasi, penggunaan berkas elektron, atau penyaringan harus digunakan untuk mensterilkan bahan-bahan yang akan rusak bila diberi suhu tinggi.

Tersedia beribu-ribu zat kimia dipakai untuk mengendalikan mikroorganisme. Penting sekali memahami ciri-ciri pembeda masing-masing zat ini dan organisme yang dapat dikendalikannya serta bagaimana zat-zat tersebut dipengaruhi oleh lingkungannya. Setiap zat kimia mempunyai keterbatasan dalam keefektifannya, bila digunakan dalam kondisi praktis keterbatasan-keterbatasan ini perlu di amati. Tujuan yang dikehendaki dalam hal pengendalian mikroorganisme tidak selalu sama. Pada beberapa kasus mungkin perlu mematikan semua organisme (sterilisasi) sedangkan pada kasus-kasus lain mungkin cukup mematikan sebagian mikroorganisme tetapi tidak semua (sanitasi).

Dengan demikian pemilihan suatu bahan kimia untuk penggunaan praktis dipengaruhi juga oleh hasil antimikrobial yang diharapkan daripadanya.

Cara kerja zat-zat kimia dalam menghambat atau mematikan mikroorganisme itu berbeda-beda, beberapa diantaranya mengubah struktur dinding sel atau membran sel yang lain menghambat sintetis komponen-komponen seluler yang vital atau yang mengubah keadaan fisik bahan selular. Pengetahuan mengenai perilaku khusus tentang bagaimana suatu zat kimia menghasilkan efek anti mikroba sangat berguna baik untuk mempertimbangkan kemungkinannya bagi penggunaan praktis maupun untuk mengusulkan perbaikan-perbaikan apa yang mungkin dilakukan untuk merancang bahan bahan kimia baru.

Desinfeksi adalah proses penting dalam pengendalian penyakit, karena bertujuan merusak agen-agen patogen. Berbagai istilah digunakan berkaitan dengan agen-agen kimia sesuai dengan kerjanya atau organisme yang khas yang terkena. Istilah-istilah ini meliputi desinfektan, antiseptic, agen bakteriostasis, bakterisida, germisida, sporisida, virisida, fungisida, dan preservative (pengawet).

Mekanisme desinfektan mungkin beraneka dari satu desinfektan ke desinfektan yang lain dapat menyebabkan kerusakan pada membran sel atau oleh tindakan pada protein sel atau pada gen yang khas yang berakibat kematian atau mutasi.

Faktor yang mengubah laju desinfeksi mencakup macam agen konsentrasi, waktu dan suhu, jumlah mikroorgansime dengan ciri-cirinya (misalnya perbedaan jenis, spora, dan kapsul) dan keadaan medium yang mengelilinginya.

Dalam merencanakan desinfeksi, desinfektan harus dipilih sesuai organisme yang akan dihancurkan dan material yang akan diperlakukan. Keamanan selalu menjadi pertimbangan utama, dan variabel perlu ditangani sebagaimana diperlukan untuk menjamin hasil yang aman.

Berbagai uji dalam penggunaan untuk menilai agen-agen kimia. Semuanya menyediakan jumlah tertentu informasi yang berguna namun harus diingat keterbatasan uji yang digunakan.

Mikroorganisme, Penyakit-Resistensi dan Pemindah sebarannya

Tubuh manusia mempunyai flora normal yang mulai diperolehnya segera setelah lahir. Setiap bagian tubuh mempunyai keadaan lingkungan khusus yang didiami berbagai macam mikroba yang berbeda-beda.

Hasil interaksi antara inang dan mikroba ada yang menyerang inang. Apakah suatu mikroorganisme itu akan menimbulkan penyakit ditentukan oleh tidak hanya sifat- sifatnya, tetapi juga oleh kemampuan inangnya untuk menekan infeksi.

Resistensi inang dapat berupa resistensi alamiah atau resistensi khusus. Resistensi alamiah bergantung kepada sejumlah faktor. Faktor-faktor resistensi yang dibawa sejak lahir adalah; spesies, ras dan perorangan. Faktor-faktor luar meliputi rintangan mekanis dan kimiawi tubuh. Diantara faktor-faktor pertahanan internal adalah peradangan, fagositosis, komplemen, dan interferon.

Penyakit yang dipindahsebarkan melalui udara meliputi wahana tetesan liur dan sekresi pernafasan liurnya, debu tercemar, dan fomit. Gerbang masuk bagi penyebab penyakit adalah nasofaring. Beberapa infeksi asal udara ini menyerang sistem organ lain pada tubuh meskipun mereka memasuki tubuh melalui hidung maupun tenggorokan.

Penyakit asal makanan ditularkan melalui penelanan makanan yang tercemar oleh jenis-jenis mikroorganisme tertentu dalam jumlah cukup tinggi sehingga mencakup dosis infektif. Ada dua mekanisme yang terlibat pada peracunan makanan oleh mikrorganisme, yaitu infeksi asal makanan dan keracunan makanan.

Sumber infeksi asal air yang sesungguhnya ialah tinja yang telah mencemari air. Bahan tinja mengandung mikroorganisme patogenik bila berasal dari orang-orang yang terinfeksi atau penular. Sayangnya, air merupakan wahana yang baik bagi penularan dan penyebaran penyakit-penyakit enterik semacam itu, yang kesemuanya mempunyai rute tinja ke mulut ke usus. Rute ini harus dihambat untuk dapat mengendalikan infeksi enterik asal air dengan baik.

Arthropoda tidak hanya merupakan penular mekanis penyakit ( seperti penularan demam tifoid oleh lalat rumah), tetapi juga merupakan vektor biologis, karena mikroba patogenik yang ditularkannya berinkubasi dan berkembang di dalam diri mereka.

Terdapat sejumlah besar penyakit yang ditularkan oleh arthropoda. Mereka menyerang berjuta-juta manusia dan tersebar luas diseluruh muka bumi.

Mikrobiologi Pangan

Kehadiran mikroorganisme pada bahan pangan dapat merugikan manusia, tetapi dapat pula menguntungkan. Kehadiran mikroorganisme pada bahan pangan senantiasa menyebabkan terjadinya perubahan tekstur, warna, rasa dan aroma. Perubahan yang terjadi ada yang dikendaki dan ada yang tidak dikehendaki oleh manusia. Jika perubahan yang terjadi tidak dikehendaki disebut kontaminan.

Kontaminasi bahan pangan dapat terjadi dari beberapa sumber, yaitu dari: daerah asal bahan pangan tersebut dipanen meliputi daerah pertanian, peternakan, tambak; saat panen; dan pengolahan pasca panen meliputi semua proses pengolahan sampai konsumsi siap makan. Kehadiran mikroorganisme kontaminan pada bahan pangan merupakan indikator kualitas bahan pangan. Bahan pangan kualitasnya dapat dikatakan baik, jika jumlah dan macam mikroorganismenya masih memenuhi nilai batas maksimum cemaran yang ditetapkan secara nasional dan internasional. Hal ini berkaitan pula dengan keamanan pangan.

Sedangkan jika perubahan yang terjadi pada bahan pangan dikehendaki, maka mikroorganismenya sengaja ditumbuhkan untuk membuat makanan fermentasi. Fermentasi makanan memanfaatkan kelompok bakteri, kapang atau khamir yang menghasilkan enzim-enzim amilolitik, proteolitik atau lipolitik. Enzim-enzim ini bekerja mengubah molekul-molekul kompleks menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana sehingga makanan lebih mudah dicerna oleh usus manusia. Pengolahan makanan secara fermentasi dapat meningkatkan nilai gizi makanan tersebut.

Mikrobiologi Industri

Mikrobiologi industri membahas perbanyakan mikroorganisme dalam jumlah besar, di bawah kondisi terkendali, yang bertujuan untuk menghasilkan produk bernilai ekonomi dan bermanfaat. Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk mikrobiologi industri adalah isolasi dan seleksi mikroorganisme; seleksi media yang sesuai dengan tujuan; sterilisasi semua bagian penting untuk mencegah kontamitasi oleh mikroba lain; dan evaluasi hasil.

Penentuan produk industri menggunakan jasa mikroorganisme sangat tergantung dari sifat-sifat mikroorganisme yang dipilih. Mikroorganisme yang dipilih harus memenuhi kriteria-kriteria: memiliki sifat-sifat yang stabil; mampu tumbuh pesat; tidak patogenik; memiliki sifat potensial menjamin proses biotransformasi berlangsung sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Mikroorganisme yang terpilih ini berupa galur-galur unggul. Sedangkan penentuan media dan bagian pengendali proses lainnya disesuaikan dengan spesifikasi sifat mikroorganisme serta enzim-enzimnya. Macam-macam tipe produk industri dari mikroorganisme antara lain : sel-sel mikroorganisme itu sendiri sebagai produk .yang dikehendaki; enzim-enzim yang dihasilkan mikroorganisme; metabolit dari mikroorganisme.

Selanjutnya pembahasan mikrobiologi industri meliputi beberapa contoh proses pembuatan produk industri menggunakan jasa mikroorganisme antara lain industri minuman beralkohol; industri sirup fruktosa tinggi; produksi asam amino; produksi asam sitrat; produksi asam glutamat; produksi obat pengendali hama; produksi antibiotika; produksi vaksin rekombinan. Pada bagian terakhir disajikan tabel yang menunjukkan berbagai produk, tipe serta mikroorganisme yang potensial dalam produk industri.

Berdasarkan penelitian ekstensif tentang siklus fisiologi, ditemukan bahwa setiap fungsi tubuh memiliki irama aktivitas biologi yang bekerja secara sistematis dalam siklus atau putaran 24 jam tanpa henti. Proses pencernaan sendiri terdiri dari tiga siklus yang didasarkan pada tiga fungsi tubuh, yaitu menyerap (sari-sari makanan), mencerna (zat-zat makanan), dan membuang (sampah-sampah makanan). Meskipun ketiga fungsi tersebut bekerja aktif secara simultan (terus-menerus), setiap delapan jam sehari masing-masing lebih intensif dibandingkan siklus-siklus lainnya.

Pukul 12.00 – 20.00 : PENCERNAAN
Pukul 20.00 – 04.00 : PENYERAPAN
Pukul 04.00 – 12.00 : PEMBUANGAN

Siklus pencernaan sangat intensif antara pukul 12.00 (tengah hari) dan pukul 20.00 (8 malam). Pada siklus ini energi tubuh lebih banyak dipusatkan ke fungsi pencernaan. Sepanjang siklus ini merupakan saat yang tepat untuk mengisi lambung dengan makanan padat. Kalau pada siang hari perut tak terisi, Anda akan merasa sangat lapar.

Siklus penyerapan berlangsung sangat intensif antara pukul 20.00 (8 malam) dan pukul 04.00 (dini hari). Sepanjang siklus ini terjadi proses penyerapan sebagian besar zat-zat makanan yang sudah tercerna dan pembagian zat-zat makanan ke seluruh bagian tubuh. Karena itu, tidur terlambat atau makan larut malam dapat mengurangi pasokan energi yang diperlukan untuk proses penyerapan. Hambatan pada salah satu siklus dapat mengacaukan siklus-siklus berikutnya, sehingga Anda akan merasa grogi pada pagi harinya.

Siklus pembuangan sangat intensif terjadi antara pukul 04.00 (tengah hari) dan pukul 12.00 (tengah hari). Pada siklus ini, energi akan lebih banyak dipakai untuk membantu proses pembuangan. Sampah akan lebih banyak dikeluarkan dalam siklus ini. Banyak orang mengeluh tidak mempunyai nafsu makan pada pagi hari, tapi tidak menyadari bahwa ini adalah hal sangat alami. Karena tubuh tengah melalui siklus pembuangan. Tubuh tidak terlalu membutuhkan makanan padat (misalnya nasi dan daging) yang sulit dicerna dalam kurun waktu tersebut, malah bisa mengacaukan proses pembuangan karena kekurangan energi.

FAKTA SEDERHANA
Dari beberapa fakta alamiah berikut inilah disusun prinsip-prinsip dasar FC (Food Combining). Tubuh mempunyai siklus-siklus pencernaan, penyerapan, dan pembuangan yang berbeda intensitasnya.

1. Ada makanan yang boleh dikombinasikan dan dimakan bersama, ada pula yang tidak serasi untuk dikombinasikan.
2. Setiap makanan butuh waktu pencernaan berbeda.Hanya dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ini, kerja pencernaan tubuh sudah bisa dijaga agar tetap dalam kondisi maksimal.Sebetulnya faktanya begitu sederhana. Jika fungsi pencernaan bekerja maksimal, dengan sendirinya penyerapan zat gizi akan berjalan lancar, dan pembuangan racun tubuh pun tidak terhambat. Hasilnya, pastilah tidak bisa lain adalah tubuh yang sehat.

Hormon

Hormon (dari bahasa Yunani, όρμή: horman – “yang menggerakkan”) adalah pembawa pesan kimiawi antarsel atau antarkelompok sel. Semua organisme multiselular, termasuk tumbuhan (lihat artikel hormon tumbuhan), memproduksi hormon. Hormon berfungsi untuk memberikan sinyal ke sel target yang selanjutnya akan melakukan suatu tindakan atau aktivitas tertentu.

Tindakan yang dilakukan karena pesan hormon sangat bervariasi, termasuk di antaranya adalah perangsangan atau penghambatan pertumbuhan serta apoptosis (kematian sel terprogram), pengaktifan atau penonaktifan sistem kekebalan, pengaturan metabolisme dan persiapan aktivitas baru (misalnya terbang, kawin, dan perawatan anak), atau fase kehidupan (misalnya pubertas dan menopause). Pada banyak kasus, satu hormon dapat mengatur produksi dan pelepasan hormon lainnya. Hormon juga mengatur siklus reproduksi pada hampir semua organisme multiselular.

Pada hewan, hormon yang paling dikenal adalah hormon yang diproduksi oleh kelenjar endokrin vertebrata. Walaupun demikian, hormon dihasilkan oleh hampir semua sistem organ dan jenis jaringan pada tubuh hewan. Molekul hormon dilepaskan langsung ke aliran darah, walaupun ada juga jenis hormon – yang disebut ektohormon (ectohormone) – yang tidak langsung dialirkan ke aliran darah, melainkan melalui sirkulasi atau difusi ke sel target.

Pada prinsipnya pengaturan produksi hormon dilakukan oleh hipotalamus (bagian dari otak). Hipotalamus mengontrol sekresi banyak kelenjar yang lain, terutama melalui kelenjar pituitari, yang juga mengontrol kelenjar-kelenjar lain. Hipotalamus akan memerintahkan kelenjar pituitari untu mensekresikan hormonnya dengan mengirim faktor regulasi ke lobus anteriornya dan mengirim impuls saraf ke posteriornya dan mengirim impuls saraf ke lobus posteriornya.

Pada tumbuhan, hormon dihasilkan terutama pada bagian tumbuhan yang sel-selnya masih aktif membelah diri (pucuk batang/cabang atau ujung akar) atau dalam tahap perkembangan pesat (buah yang sedang dalam proses pemasakan). Transfer hormon dari satu bagian ke bagian lain dilakukan melalui sistem pembuluh (xilem dan floem) atau transfer antarsel. Tumbuhan tidak memiliki kelenjar tertentu yang menghasilkan hormon.

Faktor Regulasi

Faktor regulasi adalah senyawa kimia yang mengontrol produksi sejumlah hormon yang memiliki fungsi penting bagi tubuh. Senyawa tersebut dikirim ke lobus anterior kelenjar pituitari oleh hipotalamus. Terdapat 2 faktor regulasi, yaitu faktor pelepas (releasing factor) yang menyebabkan kelenjar pituitari mensekresikan hormon tertentu dan faktor penghambat (inhibiting factor) yang dapat menghentikan sekresi hormon tersebut. Sebagai contoh adalah FSHRF (faktor pelepas FSH) dan LHRF (faktor pelepas LH) yang menyebabkan dilepaskannya hormon FSH dan LH.

Hormon Antagonistik

Hormon antagonistik merupakan hormon yang menyebabkan efek yang berlawanan, contohnya glukagon dan insulin. Saat kadar gula darah sangat turun, pankreas akan memproduksi glukagon untuk meningkatkannya lagi. Kadar glukosa yang tinggi menyebabkan pankreas memproduksi insulin untuk menurunkan kadar glukosa tersebut

Tentang kesehatan

1. BEKAS BOTOL AQUA

Mungkin sebagian dari kita mempunyai kebiasaan
memakai dan memakai ulang botol plastik (Aqua, VIT, etc) dan menaruhnya di mobil atau di kantor. Kebiasaan ini tidak baik, karena bahan plastic botol (disebut juga sebagai polyethylene terephthalate or PET) yang
dipakai di botol2 ini mengandung zat2 karsinogen
(atau DEHA). Botol ini aman untuk dipakai 1-2 kali saja, jika anda ingin memakainya lebih lama, tidak boleh lebih dari seminggu, dan harus ditaruh di tempat yang jauh dari matahari Kebiasaan mencuci ulang dapat membuat lapisan
plastik rusak dan zat karsinogen itu bisa masuk ke air yang kita minum.

Lebih baik membeli botol air yang memang untuk dipakai ber-ulang2, jangan memakai botol plastik.


2. PENGGEMAR SATE
Kalau Anda makan sate, jangan lupa makan timun
setelahnya. Karena
ketika kita makan sate sebetulnya ikut juga karbon
dari hasil pembakaran arang yang dapat menyebabkan kanker.

Untuk itu kita punya obatnya yaitu timun yang disarankan untuk dimakan setelah makan sate. Karena sate mempunyai zat Karsinogen (penyebab kanker) tetapi timun ternyata punya anti Karsinogen. Jadi jangan lupa makan timun setelah makan sate .

3. UDANG DAN VITAMIN C
Jangan makan udang setelah Anda makan Vitamin C.
Karena ini akan menyebabkan keracunan dari racun Arsenik (As) yang merupakan proses reaksi dari Udang dan Vitamin C di dalam tubuh dan berakibat keracunan yang fatal dalam hitungan jam .

4. MIE INSTAN
Untuk para penggemar mi instan, pastikan Anda punya selang waktu paling tidak 3 (tiga) hari setelah Anda mengkonsumsi mi instan, jika Anda akan mengkonsumsinya lagi, dari informasi kedokteran, ternyata terdapat lilin yang melapisi mi instan . Itu sebabnya
mengapa mi instan tidak lengket satu sama lainnya ketika dimasak.
Konsumsi mie instan setiap hari akan meningkatkan kemungkinan seseorang terjangkiti kanker. Seseorang, karena begitu sibuknya dalam berkarir tidak punya waktu lagi untuk memasak, sehingga diputuskannya untuk mengkonsumsi mi instan setiap hari . Akhirnya dia menderita kanker.
Dokternya mengatakan bahwa hal ini disebabkan karena adanya lilin dalam mi instan tersebut. Dokter tersebut mengatakan bahwa tubuh
kita memerlukan waktu lebih dari 2 (dua) hari untuk membersihkan lilin tersebut .

5. BAHAYA DIBALIK KEMASAN MAKANAN
Kemasan makanan merupakan bagian dari makanan yang
sehari-hari kita konsumsi. Bagi sebagian besar orang, kemasan makanan hanya sekadar bungkus makanan dan cenderung dianggap sebagai “pelindung” makanan .

Sebetulnya tidak tepat begitu, tergantung jenis
bahan kemasan. Sebaiknya mulai sekarang Anda cermat memilik kemasan makanan.
Kemasan pada makanan mempunyai fungsi kesehatan,
pengawetan, kemudahan, penyeragaman, promosi, dan informasi. Ada begitu banyak bahan yang digunakan sebagai pengemas primer pada makanan, yaitu kemasan yang bersentuhan langsung dengan makanan .

Tetapi tidak semua bahan ini aman bagi makanan yang dikemasnya.

Inilah ranking teratas bahan kemasan makanan yang
perlu Anda waspadai.

A. Kertas.
Beberapa kertas kemasan dan non-kemasan (kertas
koran dan majalah) yang sering digunakan untuk membungkus makanan,
terdeteksi mengandung timbal (Pb) melebihi batas yang
ditentukan. Di dalam tubuh manusia, timbal masuk melalui saluran
pernapasan atau pencernaan menuju sistem peredaran darah dan
kemudian menyebar ke berbagai jaringan lain, seperti: ginjal, hati, otak,
saraf dan tulang.
Keracunan timbal pada orang dewasa ditandai dengan gejala 3 P, yaitu pallor (pucat), pain (sakit) & paralysis (kelumpuhan). Keracunan yang terjadipun bisa bersifat kronis dan akut. Untuk terhindar dari makanan yang terkontaminasi logam berat timbal, memang susah-susah gampang . Banyak makanan jajanan seperti pisang goreng, tahu goreng dan tempe goreng yang dibungkus dengan koran karena pengetahuan yang kurang dari si penjual, padahal bahan yang panas dan berlemak mempermudah berpindahnya timbal makanan tsb .
Sebagai usaha pencegahan, taruhlah makanan jajanan tersebut di atas piring.

B.Styrofoam
Bahan pengemas styrofoam atau polystyrene telah
menjadi salah satu pilihan yang paling populer dalam bisnis pangan .
Tetapi, riset terkini membuktikan bahwa styrofoam diragukan
keamanannya.
Styrofoam yang dibuat dari kopolimer styren ini menjadi pilihan bisnis pangan karena mampu mencegah kebocoran dan tetap mempertahankan bentuknya
saat dipegang. Selain itu, bahan tersebut juga mampu mempertahankan
panas dan dingin tetapi tetap nyaman dipegang, mempertahankan kesegaran dan keutuhan bahan yang dikemas, biaya murah, lebih aman, serta ringan. Pada Juli 2001, Divisi Keamanan Pangan Pemerintah Jepang mengungkapkan bahwa residu styrofoam dalam makanan sangat berbahaya . Residu itu dapat menyebabkan endocrine disrupter (EDC), yaitu suatu penyakit yang terjadi akibat adanya gangguan pada sistem endokrinologi dan reproduksi manusia akibat bahan kimia karsinogen dalam makanan.

Enzim

Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Hal-ihwal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan tersendiri tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama dipelajari dalam kedokteran, ilmu pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian.

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor dan inhibitor.

Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.

DNA

DNA adalah asam nukleat yang mengandung materi genetik dan berfungsi untuk mengatur perkembangan biologis seluruh bentuk kehidupan secara seluler. DNA terdapat pada nukleus, mitokondria dan kloroplas. Perbedaan di antara ketiganya adalah: DNA nukleus berbentuk linear dan berasosiasi sangat erat dengan protein histon, sedangkan DNA mitokondria dan kloroplas berbentuk sirkular dan tidak berasosiasi dengan protein histon. Selain itu, DNA mitokondria dan kloroplas memiliki ciri khas, yaitu hanya mewariskan sifat-sifat yang berasal dari garis ibu. Hal ini sangat berbeda dengan DNA nukleus yang memiliki pola pewarisan sifat dari kedua orangtua. Dilihat dari organismenya, struktur DNA prokariot berbeda dengan struktur DNA eukariot. DNA prokariot tidak memiliki protein histon dan berbentuk sirkular, sedangkan DNA eukariot berbentuk linear dan memiliki protein histon (Klug & Cummings 1994: 315–316; Raven & Johnson 2002: 94).

DNA memiliki struktur pilinan utas ganda yang antiparalel dengan komponen-komponennya, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), gugus fosfat, dan pasangan basa. Pasangan basa pada DNA terdiri atas dua macam, yaitu basa purin dan pirimidin. ‘Basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G) yang memiliki struktur cincin-ganda, sedangkan basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T) yang memiliki struktur cincin-tunggal. Ketika Guanin berikatan dengan Sitosin, maka akan terbentuk tiga ikatan hidrogen, sedangkan ketika Adenin berikatan dengan Timin maka hanya akan terbentuk dua ikatan hidrogen. Satu komponen pembangun (building block) DNA terdiri atas satu gula pentosa, satu gugus fosfat dan satu pasang basa yang disebut nukleotida (Lewis 2003: 176–178).

Sebuah sel memiliki DNA yang merupakan materi genetik dan bersifat herediter pada seluruh sistem kehidupan. Genom adalah set lengkap materi genetik (DNA) yang dimiliki suatu organisme dan terorganisasi menjadi kromosom. (Human Genome Project 2005: 1)

* DNA juga dapat diisolasi, baik pada manusia maupun pada tumbuhan. DNA manusia dapat diisolasi melalui darah. Darah manusia terdiri atas plasma darah, globulus lemak, substansi kimia (karbohidrat, protein dan hormon), dan gas (oksigen, nitrogen dan karbon dioksida). Plasma darah terdiri atas eritrosit (sel darah merah), leukosit (sel darah putih) dan trombosit (platelet). Komponen darah yang diisolasi yaitu sel darah putih. Sel darah putih dijadikan pilihan karena memiliki nukleus, di mana terdapat DNA di dalamnya. DNA pada tumbuhan juga dapat diisolasi, contohnya pada tumbuhan bawang merah (Allium cepa) dan pada pisang (Musa sp.) (Kimball 2005: 8; Kent & Carr 2001: 317).

* Isolasi DNA memiliki beberapa tahapan, yaitu:
o 1. Isolasi jaringan
o 2. Dinding dan membran sel dilisiskan
o 3. Diekstraksi dalam larutan
o 4. Dipurifikasi
o 5. Dipresipitasi

Prinsip-prinsip dalam melakukan isolasi DNA ada 2, yaitu sentrifugasi dan presipitasi. Prinsip utama sentrifugasi adalah memisahkan substansi berdasarkan berat jenis molekul dengan cara memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas. Teknik sentrifugasi tersebut dilakukan di dalam sebuah mesin yang bernama mesin sentrifugasi dengan kecepatan yang bervariasi, contohnya 2500 rpm (rotation per minute) atau 3000 rpm (Kimball 2005: 4; Lewiston 2002:1–3; LPCH 2005: 2).

Ada 5 tahap untuk melakukan isolasi DNA, yaitu: isolasi jaringan, pelisisan dinding dan membran sel, pengekstraksian dalam larutan, purifikasi, dan presipitasi.

Tahap pertama yang dilakukan yaitu mengisolasi jaringan yang ingin digunakan, yaitu darah.

Tahap selanjutnya yaitu melisiskan dinding dan membran sel dengan larutan pelisis sel darah merah. Setelah dilakukan inkubasi, darah yang telah bercampur dengan pelisis sel darah merah tersebut lalu disentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 2500 rpm. Selanjutnya supernatan yang terbentuk dibuang dan kemudian dilakukan ekstraksi di dalam larutan. Hal tersebut bertujuan agar didapat ekstrak nukleus sel darah putih.

Tahap berikutnya adalah purifikasi. Tahap ini bertujuan untuk membersihkan sel darah putih dari zat-zat lainnya, dan tahap terakhir, yaitu presipitasi bertujuan untuk mengendapkan protein histon, sehingga untai-untai DNA tidak lagi menggulung (coiling) dan berikatan dengan protein histon, yang menyebabkan DNA menjadi terlihat (Kimball 2005: 4; Lewiston 2002:1–3; LPCH 2005: 2).

Tahap isolasi jaringan; untuk mengisolasi jaringan sel darah putih, maka darah yang masih memiliki komponen-komponen lengkap perlu dipisahkan satu dengan lainnya sehingga yang tersisa hanya sel darah putih. Karena itu ke dalam tabung yang berisi darah diberikan larutan pelisis sel darah merah yang merupakan larutan hipotonis. Karena larutan tersebut hipotonis, maka akan terjadi hemolisis. Larutan pelisis sel darah merah terdiri atas EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) yang akan membentuk kompleks (chelate) dengan ion logam, seperti Mg2+ yang merupakan kofaktor DNAse. Selanjutnya tabung dibolak-balik denan gerakan memutar yang membentuk angka 8 agar larutan dapat menyatu dengan sempurna selama 10 menit. Darah yang telah bercampur dengan pelisis sel darah merah tersebut lalu disentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 2500 rpm. Selanjutnya supernatan yang terbentuk dibuang. Untuk melisiskan membran sel dan membran nukleus sel darah putih yang terisolasi tadi, diberikan larutan pelisis sel darah putih yang terdiri atas EDTA dan SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) yang berfungsi untuk merusak lipid pada membran sel sehingga leukosit hancur (Rybicki & Purves 2005: 1; Harley 2005: 410).

Tahap selanjutnya yaitu purifikasi. Purifikasi bertujuan untuk membersihkan sel darah putih dari zat-zat lainnya; Ke dalam larutan tadi kemudian diberikan RNAse dan diinkubasi selama 15 menit pada suhu 37°C. Hal tersebut bertujuan untuk mengoptimalkan kerja enzim yang sangat dipengaruhi oleh temperatur. Tahap berikutnya yaitu presipitasi; Tahap presipitasi dilakukan dengan cara meneteskan larutan presipitasi protein dan kemudian divortex yang bertujuan untuk menghomogenkan larutan. Larutan presipitasi protein terdiri atas amonium asetat yang jika berikatan dengan protein mengakibatkan terbentuknya senyawa baru yang memiliki kelarutan yang lebih rendah, sehingga menyebabkan protein mengendap. Larutan tersebut kemudian disentrifugasi kembali selama 15 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Supernatan yang berisi DNA kemudian dituangkan ke dalam tabung berisi isopropanol dingin dan tabung dibolak-balik kembali dengan gerakan angka 8. Pemberian isopropanol bertujuan untuk visualisasi DNA. Selanjutnya tabung disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil dari sentrifugasi adalah terdapatnya pelet DNA pada dasar tabung yang kemudian ditambahkan etanol 70% dan dibolak-balik kembali. Pemberian etanol bertujuan untuk membersihkan DNA dari pengotor-pengotornya. Setelah tercampur, tabung kemudian disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil akhirnya adalah DNA yang berada pada tepi dasar tabung. Langkah akhirnya adalah dengan pemberian Tris-EDTA yang bertujuan untuk melarutkan kembali DNA untuk dipreservasi (Harley 2005: 409–410; Lewiston 2002: 1–2).

Isolasi DNA genom buah pisang memiliki prinsip yang sama dengan isolasi DNA sel darah putih. Langkah pertama adalah dengan memasukkan buah pisang ke dalam blender dan blender selama 5 menit. Hasil blender kemudian ditambahkan air dengan perbandingan 1:1 dan garam lalu diaduk selama 15 menit. Garam memiliki fungsi yang sama dengan SDS pada isolasi DNA genom sel darah putih, yaitu untuk memberikan kondisi ionik, sehingga reaksi berjalan lebih stabil. Campuran tersebut kemudian disaring dengan corong dan ditambahkan isopropanol yang berfungsi untuk memvisualisasikan DNA dan menetralkan (desalted) sebab isopropanol tidak memiliki muatan, sedangkan DNA bermuatan negatif (-). Kemudian tabung dibolak-balik untuk mendapatkan DNA. Akan tetapi, setelah diberikan Tris-EDTA, yang didapat oleh praktikan hanyalah pengotor yang tidak larut di dalamnya. Hal ini dapat terjadi karena kurang teliti dalam mengerjakan proses isolasi tersebut (Harley 2005: 410).