Optimized Conditions

Dalam rangkaian reaksi kimia, kondisi opitimum yang pas segala-galanya merupakan syarat penting jika ingin reaksi tersebut berjalan dengan baik. Contoh saja dalam reaksi enzimatik, ketika suatu enzim dapat mengkatalis suatu substrat untuk menghasilkan senyawa lain. Untuk terlaksananya reaksi tersebut dibutuhkan komponen-komponen seperti substrat, enzim, katalisator yang semuanya dalam jumlah mencukupi dan reaksinya dikondisikan pada kondisi optimumnya. Dan bagaimanakah tahunya kondisi optimum dan mencukupi itu?

Nah, mari sesekali mengupas sedkit tentang eksperimen di bidang biologi molekular :mrgreen: *pemanasan*.

Untuk membuat sebuah model eksperimen di laboratorium, yang harus diperhatikan adalah meciptakan kondisi optimum supaya kondisi di dalam tabung mendekati kondisi di dalam sel. Misalnya saja jika ingin mendesain eksperimen polymerase chain reaction (PCR) yaitu reaksi enzimatik untuk memperbanyak segmen DNA yang kita inginkan menjadi jutaan kopi yang identik. Ilustrasinya, misalkan kita mengisolasi satu utai DNA dari sel darah tapi yang ingin diteliti adalah gen leptin reseptor (lepr), leptin reseptor fungsinya untuk mengatur nafsu makan dan berkaitan dengan obesitas. Maka dengan PCR, dari satu utai DNA tersebut pada daerah terdapat gen lepr-nya akan difotokopi jutaan kalinya.

Model eksperimen PCR diadopsi dari model repikasi DNA yang alami terjadi di dalam sel tubuh. Seperti, tahap awal PCR adalah denaturasi atau pemisahan DNA untai ganda menjadi untai tunggal dengan suhu tinggi 94-95° C, dengan harapan suhu tinggi tersebut dapat memutus ikatan hydrogen yang menghubungkan dua utas DNA. Tahapan denaturasi ini mengadopsi tahapan yang sama di dalam sel, namun bedanya di dalam sel dua utai DNA tersebut dipisahkan oleh aktifitas enzim helicase yang bertugas membuka pilinan helix dan memisahkannya menjadi utai tunggal. Untai tunggal tersebut kemudian dipegang oleh sejumlah single-stranded binding protein (SSB) supaya tidak kusut dan menyatu kembali.

Tahap kedua dalam PCR disebut annealing, yaitu penempelan sepasang utas DNA pendek yang disebut primer. Primer ini dibuat secara sintetik dan biasanya hanya sepanjang 20-25 basa yang harus didesain spesifik untuk gen target yang ingin diperbanyak. Sebab kalau primer itu bisa menempel dibanyak tempat, wuah buhuyu :lol:. Nanti yang didapatkan bukan gen lepr saja, malah dapat gen-gen lainnya :P. Primer ini fungsinya untuk membatasi segmen DNA yang ingin kita fotokopi. Primer yang digunakan ada dua macam yaitu forward primer yang harus menempel di bagian depan dan reverse primer yang menempel di belakang. Primer ini bisa menempel di daerah target pada suhu tertentu sehingga terbentuklah ikatan hidrogen antara primer dengan DNA yang ingin difotokopi. Seperti halnya yang terjadi secara alamiah di dalam sel, setelah DNA untai ganda dibuka oleh enzim helicase, enzim RNA primase menyintesis sepasang primer yang juga akan membatasi segmen DNA yang akan direplikasi.

Setelah primer tersebut menempel di tempat yang diinginkan, kemudian mulailah tahap sintesis untai DNA baru yang dilakukan oleh enzim DNA polymerase. DNA polymerase akan membuat untai baru sesuai dengan cetakan (DNA yang akan difotokopi tadi), yang bahan bakunya berupa deoxynucleoside triphosphate (dNTP). dNTP ini terdiri atas dATP (untuk menambahkan basa adenine), dCTP (untuk basa cytosine), dTTP (untuk basa thymine) dan dGTP (untuk basa guanine). Anyway, intinya selama dalam tahap ini enzim polymerase akan memperpanjang primer dengan memasangkan komponen dNTP tersebut namun sesuai dengan DNA cetakannya. Sehingga didapatkanlah untai baru yang identik dengan DNA cetakan. Proses ini berlangsung pada suhu optimum bekerjanya enzim DNA polymerase, yaitu sekitar 72° C. Kurang dari itu, enzimnya tidak bekerja dan lebih dari itu enzimnya akan rusak. Dan di dalam tabung juga ditambahkan larutan penyangga (buffer) untuk menjaga pH dalam kisaran optimum sehingga enzim ini bisa bekerja dengan baik, karena perubahan suhu juga bisa merubah pH larutan.

Demikianlah, dalam satu siklus (denaturasi-annealing-polimerisasi) menyebabkan satu untai DNA cetakan difotokopi menjadi dua untai. Tiga tahapan tersebut biasanya diulangi berkali-kali supaya didapatkan kopi DNA yang banyak. DNA hasil fotokopi akan bertambah secara eksponensial, 2 pangkat n , n adalah banyaknya pengulangan. Biasanya diulangi maksimal sampai 35 siklus, jika lebih dari itu kondisi reaksi sudah tidak optimum lagi misalnya enzimnya sudah rusak dan produk sudah sedemikian banyaknya sehingga malah bisa menghambat reaksi itu sendiri. Di akhir siklus ke-35 pun kita sudah dapet buanyak kopi dari satu untai DNA cetakan. Jika dihitung pakai rumus 2 pangkat n , maka 2 pangkat 35 adalah 34.359.738.368 kopi yang identik :shock:, itupun hanya dari satu untai DNA lho. Karena dalam prakteknya yang bisa dimasukan sekitar 50 ng DNA, itu lebih dari ratusan untai.

Seperti yang sudah disebutkan di awal tulisan ini, kondisi reaksi tersebut harus optimal agar setiap komponen dan tahapan bekerja dengan baik. Suhunya harus pas, waktu pun tidak boleh terlalu lama ataupun terlalu sebentar, dan komponen yang ditambahkan jumlahnya juga jangan terlalu banyak maupun sedikit. Pengetahuan tentang kondisi optimum ini melibatkan serangkaian uji coba dengan beragam variasi, misalnya mencoba dengan konsentrasi enzim yang berbeda, atau dengan suhu annealing yang berbeda. Sehingga didapatkan kondisi optimum, berupa konsentrasi tiap-tiap bahan dan suhu serta lamanya waktu reaksi.

Tahapan optimasi ini merupakan saat-saat yang paling bikin frustasi jika gagal terus :|. Makanya tak heran pernah ada yang jijingkrakan ketika mendapatkan hasil yang dia inginkan :lol:. Dan sempat ada selorohan jika gagal melulu mungkin karena dia kurang banyak beramal *nodong nraktir bakso* :P. Tapi jika meminta saran pada orang yang sudah pengalaman, dengan gampangnya bersabda menyebutkan satu nilai suhu “coba pakai suhu 56° selama satu menit”. Dan setelah dicoba, ternyata langsung dapat hasil yang bagus :-o. Pengalaman memang guru terbaik m(_ _)m. Namun melewati serangkaian kegagalan sebenarnya bagian yang paling menggairahkan dari sebuah eksperimen. Jika sudah bisa memecahkan masalahnya dan mendapatkan hasil yang diinginkan setelah berkali-kali mencoba, rasanya ingin berteriak eureka \m/. Ada perasaan puas, puas karena tiba-tiba merasa berdaya setelah sebelumnya nyaris tak berdaya :mrgreen:.

Kondisi yang sudah teroptimasi itu bisa disebut juga sebagai kondisi ideal. Ideal untuk semuanya berjalan dan bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya masing-masing. Ketika tercapai harmonisasi dan kesetimbangan dari semua komponen. Meski ada yang sedikit berlebih maupun sedikit kurang, tapi tak terlalu masalah karena masih dalam kisaran yang diperbolehkan.

Dan mengharapkan kondisi teroptimasi itu bisa terjadi juga di luar tabung reaksi memang sangat naif ya :lol:. Bahkan di dalam tubuh kita pun tidak selamanya teroptimasi, jika selalu teroptimasi maka semuanya akan immortal :P. Seperti proses aging (penuaan) akibat menumpuknya produk sampingan metabolisme yang berupa senyawa yang bisa berikatan dengan DNA dan mengganggu keseluruhan fungsi sel akibatnya sel tersebut lama-lama mati.. hmm *meracau*

Ah tampaknya saya butuh liburan =_=’

Advertisements

6 thoughts on “Optimized Conditions

  1. Ah tampaknya saya butuh liburan =_=’

    Dan tampaknya, saya mesti keluar sejenak untuk menghela nafas dan mencoba untuk membaca ulang lain kali.

    *bookmark*

  2. berhasil setelah nyoba seharian rasanya memang menyenangkan, tapi tetap gagal berminggu2 rasanya pengen mecahin semua beaker glass yg ada dan membakar labnya 😐

  3. @ Mr.El-Adani:
    Silahkan 😀

    @ Gentole:
    Liburan ke Yunani. Boleh juga 😉

    @ TamaGO:
    Pernah sampai setengah tahun ga ada hasil. Langsung dah ambil cuti buat menjernihkan pikiran 😆

  4. Masih belum dapat 100% 😦 10 % cukup juga buat pemula, apa saya mesti liburan juga yaa? Boleh juga… 😀

  5. anu… biokimia saya cuma dapet C doang :mrgreen:
    kondisi optimum kayaknya didapat setelah berulang ratusan/ribuan kali eksperimen trial and error, sblm akhirnya putus asa dan nyari jalan singkat…. nebak 😆

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s