BIDANG – BIDANG YANG TERKAIT DENGAN BIOINFORMATIKA

Dari pengertian Bioinformatika yang telah dijelaskan, kita dapat menemukan banyak terdapat banyak bidang-bidang disiplin ilmu yang terkait dengan Bioinformatika, terutama karena bioinformatika itu sendiri merupakan suatu bidang interdisipliner. Hal tersebut menimbulkan banyak pilihan bagi orang yang ingin mendalami Bioinformatika.

Biophysics

Adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengalikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society). Disiplin ilmu ini terkait dengan Bioinformatika karena penggunaan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur membutuhkan penggunaan TI.

Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) 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.

Medical Informatics

Menurut Aamir Zakaria [ZAKARIA2004] Pengertian dari 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.” Medical informatics lebih memperhatikan struktur dan algoritma untuk pengolahan data medis, dibandingkan dengan data itu sendiri. Disiplin ilmu ini, untuk alasan praktis, kemungkinan besar berkaitan dengan data-data yang didapatkan pada level biologi yang lebih “rumit”.

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). Kemungkinan penggunaan TI untuk merencanakan secara cerdas dan dengan mengotomatiskan proses-proses yang terkait dengan sintesis kimiawi dari komponenkomponen pengobatan merupakan suatu prospek yang sangat menarik bagi ahli kimia dan ahli biokimia.

Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untukmenganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih. Secara logis tentu saja mungkin untuk membandingkan genom-genom dengan membandingkan kurang lebih suatu himpunan bagian dari gen di dalam genom yang representatif.

Mathematical Biology

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

Menurut Alex Kasman [KASMAN2004] Secara umum mathematical biology melingkupi semua ketertarikan teoritis yang tidak perlu merupakan sesuatu yang beralgoritma, dan tidak perlu dalam bentuk molekul, dan tidak perlu berguna dalam menganalisis data yang terkumpul.

Proteomics

Istilah proteomics pertama kali digunakan untuk menggambarkan himpunan dari protein-protein yang tersusun (encoded) oleh genom. Michael J. Dunn [DUNN2004], mendefiniskan kata “proteome” sebagai: “The PROTEin complement of the genOME“. Dan mendefinisikan 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”.

Pharmacogenomics

Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat. Contohnya meliputi menjaring semua genom untuk penerima yang potensial dengan menggunakan cara Bioinformatika, atau dengan menyelidiki bentuk pola dari ekspresi gen di dalam baik patogen maupun induk selama terjadinya infeksi, atau maupun dengan memeriksa karakteristik pola-pola ekspresi yang ditemukan dalam tumor atau contoh dari pasien untuk kepentingan diagnosa (kemungkinan untuk mengejar target potensial terapi kanker).

Istilah pharmacogenomics digunakan lebih untuk urusan yang lebih “trivial” — tetapi dapat diargumentasikan lebih berguna– dari aplikasi pendekatan Bioinformatika pada pengkatalogan dan pemrosesan informasi yang berkaitan dengan ilmu Farmasi dan Genetika, untuk contohnya adalah pengumpulan informasi pasien dalam database.

Pharmacogenetics

Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik/Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik, contohnya SNP (Single Nucleotide Polymorphisms), karakteristik dari profil respons pasien tertentu dan menggunakan informasi-informasi tersebut untuk memberitahu administrasi dan pengembangan terapi pengobatan.

Gambaran dari sebagian bidang-bidang yang terkait dengan Bioinformatika di atas memperlihatkan bahwa Bioinformatika mempunyai ruang lingkup yang sangat luas dan mempunyai peran yang sangat besar dalam bidangnya. Bahkan pada bidang pelayanan kesehatan Bioinformatika menimbulkan disiplin ilmu baru yang menyebabkan peningkatan pelayanan kesehatan.

Sumber : http://ianspace.wordpress.com/2011/05/01/bioinformatika/

BIOINFORMATIKA

Bioinformatika merupakan ilmu terapan yang lahir dari perkembangan teknologi informasi dibidang molekular. Pembahasan dibidang bioinformatik ini tidak terlepas dari perkembangan biologi molekular modern, salah satunya peningkatan pemahaman manusia dalam bidang genomic yang terdapat dalam molekul DNA.

Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi melalui perkembangan hardware dan soffware. Baik pihak pabrikan sofware dan harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat lunak. Salah satu contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun).

Perkembangan teknologi DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika organisme yang dikenala bioteknologi. Perkembangan bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke bioteknologi modren salah satunya ditandainya dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA dan manipulasi DNA.

Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.

Bioinformatika ialah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama bidang ini meliputi pangkalan data untuk mengelola informasi hayati, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan struktur protein atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.

Bioinformatika pertamakali dikemukakan pada pertengahan 1980an untuk mengacu kepada penerapan ilmu komputer dalam bidang biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.

Kemajuan teknik biologi molekuler dalam mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal 1950an) dan asam nukleat (sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan teknik analisis sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun 1960an di Amerika Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).

Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an. Hal ini menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, yang meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.

Perkembangan jaringan internet juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang terhubungkan melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi bioinformatika melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.

Pangkalan Data sekuens biologi dapat berupa pangkalan data primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat dan protein, pangkalan data sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan pangkalan data struktur untuk menyimpan data struktur protein dan asam nukleat.

Pangkalan data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank (Amerika Serikat), EMBL (the European Molecular Biology Laboratory, Eropa), dan DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga pangkalan data tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan cakupan masing-masing pangkalan data. Sumber utama data sekuens asam nukleat adalah submisi (pengumpulan) langsung dari peneliti individual, proyek sekuensing genom, dan pendaftaran paten. Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam pangkalan data sekuens asam nukleat pada umumnya mengandung informasi tentang jenis asam nukleat (DNA atau RNA), nama organisme sumber asam nukleat tersebut, dan segala sesuatu yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.

Selain asam nukleat, beberapa contoh pangkalan data penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR (Protein Information Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), dan TrEMBL (Eropa). Ketiga pangkalan 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 pada umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein tersebut.

Perangkat bioinformatika yang berkaitan erat dengan penggunaan pangkalan data sekuens Biologi ialah BLAST (Basic Local Alignment Search Tool). Penelusuran BLAST (BLAST search) pada pangkalan data sekuens memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens baik 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 atau untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritma yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.

PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan data tunggal yang menyimpan model struktur 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 atau pun asam nukleat.

Sumber : http://bioinformatika-q.blogspot.com/

Serangan Badai Matahari 2012 Mungkin Menyebabkan Bencana Besar

           Menurut laporan website Inggris “New Scientist”, maksud dari badai matahari atau solar storm adalah siklus kegiatan peledakan dahsyat dari masa puncak kegiatan bintik matahari (sunspot), biasanya setiap 11 tahun akan memasuki periode aktivitas badai matahari. Ilmuwan Amerika baru-baru ini memperingatkan bahwa pada tahun 2012 bumi akan mengalami badai matahari dahsyat (Solar Blast), daya rusakanya akan jauh lebih besar dari badai angin “Katrina”, dan hampir semua manusia di bumi tidak akan dapat melepaskan diri dari dampak bencananya.

Badai Matahari Kuat pada 2012 akan Menyerang

            Pada 22 September 2012 tengah malam, langit New York, Manhattan Amerika Serikat akan tertutupi oleh seberkas layar cahaya yang warna-warni.Di wilayah selatan New York ini, sangat sedikit orang yang dapat melihat fenomena aurora ini. Namun, perasaan menikmati indahnya pemandangan alam ini tidak akan berlangsung lama. Setelah beberapa detik, semua bola lampu listrik di wilayah tersebut mulai gelap dan berkedip tak menentu, kemudian sinar cahayanya dalam seketika tiba-tiba bertambah terang, dan cahaya bola lampu menjadi luar biasa terang. Selanjutnya, semua lampu mati. 90 detik kemudian, seluruh bagian Timur Amerika Serikat akan mengalami pemadaman listrik. Setahun kemudian, jutaan orang Amerika mulai mati, infrastruktur negara akan menjadi timbunan puing. Bank Dunia akan mengumumkan Amerika berubah menjadi negara berkembang. Pada saat yang sama, Eropa, China dan Jepang dan daerah lain atau negara juga akan sama seperti Amerika Serikat, berjuang dalam bencana sekali ini. bencana ini datang dari badai matahari atau solar storm yang dahsyat, terjadi pada permukaan matahari yang berjarak 150 juta km dari bumi.

Alat Deteksi Amerika Berhasil Mengambil Foto Badai Matahari

            Mungkin cerita di atas kedengarannya mustahil, dalam keadaan normal matahari tidak akan bisa menyebabkan bencana besar seperti itu pada bumi. Namun, laporan khusus yang dikeluarkan oleh National Academy of Sciences, Amerika Serikat pada bulan Januari 2009 menyatakan bahwa bencana seperti ini sangat mungkin bisa terjadi. Studi tersebut disponsori oleh NASA. Dalam beberapa dekade, dalam perkembangan masyarakat manusia, peradaban Barat telah menanamkan bibit-bibit untuk kehancuran mereka sendiri. Cara hidup modern secara berlebihan yang sangat tergantung pada ilmu pengetahuan dan teknologi, secara tidak sengaja membuat kita lebih banyak terperangkap dalam suatu kondisi yang super berbahaya. Plasma balls yang dipancarkan dalam letusan permukaan matahari mungkin bisa menghancurkan jaringan listrik kita, sehingga mengakibatkan bencana dahsyat. Daniel Becker dari University of Colorado seorang ahli cuaca angkasa adalah pencetus laporan khusus dari Academy of Sciences Amerika Serikat, “Sekarang ini kita semakin dekat dengan kemungkinan bencana ini. Jika manusia tidak dapat mempersiapkan diri deng-an matang terhadap bencana badai matahari yang akan menimpa ini. Badai matahari ini mungkin akan memutuskan pasokan listrik umat manusia, sinyal ponsel, bahkan termasuk sistem pasokan air.”

            Namun demikian, ada beberapa ahli yang menyatakan pandangan yang berbeda, mereka mempertimbangkan dampak badai matahari terutama terkonsentrasi di luar ruang angkasa, dan karena efek rintangan medan magnetik bumi dan atmosfir, pengaruh gangguannya tidak akan terlalu nyata terhadap kehidupan di bumi. Para ahli mengatakan, ketika aktivitas badai matahari aktif, akan terus menerus terjadi pembakaran dan peledakan pada sunspot, pada saat sejumlah besar sinar ultraviolet dilepaskan akan menyebabkan densitas lapisan ionosfir di atas angkasa bumi meningkat mendadak, menyerap habis energi gelombang pendek, sehingga gelombang pendek sinyal radio terganggu. Tetapi ponsel yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, termasuk transmisi sinyal radio tidak melalui lapisan ionosfir, sehingga pada umumnya dampak badai matahari terhadap komunikasi di permukaan bumi tidak akan signifikan. Secara teori, pada umumnya intensitas badai matahari tidak akan bisa menerobos perlindungan atmosfer dan medan magnetik bumi, hingga secara fatal mengancam spesies yang berada di bumi. Tetapi untuk badai matahari tahun 2012 para ahli khawatir mungkin menjadi pengecualian.

Mungkin Membawa Dampak Bencana Besar pada Bumi

            Ilmuwan Amerika Serikat memperingatkan bahwa, pada 2012 badai matahari yang kuat di bumi akan membawa malapetaka besar pada manusia, yang akan mempengaruhi setiap aspek pada masyarakat modern sekarang. Para ahli yang mengeluarkan peringatan meng-atakan, dampak badai matahari pada bumi kemungkinan adalah “efek domino”. Coba pikirkan, bila jaringan listrik menjadi rapuh dan tidak stabil, hal-hal yang berhubungan dengan bisnis pasokan listrik juga akan menjadi korban: peralatan refrigeration berhenti, makanan dan obat-obatan yang tersimpan dalam ruang berpendingin dalam jumlah besar akan kehi-langan kondisi penyimpanan dan rusak; pompa tiba-tiba berhenti berfungsi, air minum pada masyarakat akan menjadi masalah. Selain itu, karena gangguan pada sinyal satelit, sistem posisi GPS akan menjadi sampah. Sebenarnya pada awal 1859 pernah terjadi kasus serupa, peledakan badai matahari saat itu bahkan me-ngakibatkan jaringan telegram terbakar rusak. Tentu saja sekarang ini di bumi sudah dipenuhi oleh fasilitas kabel dan nirkabel, tetapi fasilitas ini sulit menahan ujian badai matahari.

            Ketika badai matahari kuat menyerang, umat manusia di bumi akan menghadapi dua masalah besar. Pertama, adalah tentang masalah jaringan listrik modern sekarang. Jaringan listrik modern sekarang pada umumnya menggunakan tegangan tinggi untuk mencakup daerah lebih luas, ini akan memungkinkan operasi jaringan listrik lebih efisien, Anda bisa mengurangi kerugian selama transmisi listrik, juga kerugian listrik karena produksi yang berlebihan. Namun, secara bersama ia juga menjadi lebih rentan terhadap serangan cuaca ruang angkasa. transmisi jaringan akan menjadi sangat rentan dan tidak stabil, atau bahkan mungkin menyebabkan terhenti secara total. dan ini hanya merupakan efek domino yang pertama, selanjutnya mungkin juga akan menyebabkan “lalu lintas lumpuh, komunikasi terputus, industri keuangan runtuh dan fasilitas umum kacau; pompa berhenti menyebabkan pasokan air minum terputus, kurangnya fasilitas pendingin, makanan dan obat-obatan sulit disimpan secara efektif. Para ilmuwan telah memperkirakan bila ada intensitas badai matahari kuat mungkin dapat menyebabkan kerugian sosial dan ekonomi manusia, hanya pada tahun pertama saja kerugiannya mencapai 1-2 triliun dollar AS, sementara pemulihan dan rekonstruksinya diperlukan setidaknya 4-10 tahun.

            Isu yang kedua adalah tentang masalah sistem jaringan listrik yang saling ketergantungan yang dukungan kehidupan modern kita, seperti masalah air dan penanganan limbah, masalah infrastruktur logistik supermarket, masalah pengendalian gardu listrik, pasar keuangan dan lainnya yang tergantung pada listrik. Jika dua masalah digabung jadi satu, kita dapat dengan jelas melihat bahwa peristiwa kemungkinan muncul kembalinya badai matahari Carrington sangat mungkin akan menyebabkan bencana besar yang langka. Adviser laporan khusus dari National Academy of Sciences Amerika Serikat dan analis daya listrik industri John Kappenman menganggap “Bencana seperti ini dibandingkan dengan bencana yang biasa kita bayangkan secara total berlawanan. biasanya wilayah kurang berkembang rawan serangan bencana, namun dalam bencana ini, wilayah yang semakin berkembang lebih rentan terhadap serangan bencana.”

Manusia Belum Mempersiapkan Diri

            Menghadapi kemungkinan bencana serius yang akan me-nimpa, Amerika Serikat dan seluruh umat manusia tidak segera merespon untuk mempersiapkan pekerjaan secara baik dalam menghadapi putaran badai matahari berikutnya. Becker me-ngatakan bahwa karena kemungkinan terjadinya skala besar badai matahari sangat kecil, “Seluruh masyarakat bahkan tidak menanggapinya, namun hanya memperhatikan masalah di hadapan mata”. Terhadap cuaca di bumi, para ahli cuaca dapat melacak badai yang akan menimpa selama beberapa hari ke depan, dan mengeluarkan peringatan yang sesuai kepada penduduk setempat, namun badai matahari atau cuaca ruang angkasa benar-benar berbeda. Backer mengatakan bahwa sekarang ini kita masih tidak dapat memprediksi secara akurat waktu dan kekuatan badai matahari, yang dapat diprediksi oleh saya dan rekan saya hanya jika sebuah badai matahari besar menyerang, kami secara mutlak tidak mampu menanganinya.”

            Ini mirip dengan peringatan dini bencana angin topan dan manusia di bumi, dewasa ini umat manusia terutama tergantung pada prediksi dari siklus sunspot untuk memantau intensitas badai matahari serta dampaknya pada bumi. Yang dimaksud dengan sunspot adalah proses peningkatan dan pengurangan yang berarti dalam jumlah sunspot setiap 11 tahun. Siklus dihitung mulai dari aktivitas terendah sunspot pada matahari. Dalam masa aktif sunspot akan meningkat, badai matahari yang terjadi akan lebih banyak. Ketika badai matahari terjadi, partikel kecepatan tinggi serta aliran ion yang terbentuk oleh partikel bermuatan listrik yang dipancarkan secara besar-besaran oleh matahari akan berpengaruh terhadap lapisan medan magnit bumi, ionosfir serta kondisi atmosfir netral. Dalam masalah dampak bahaya badai matahari, lebih dari satu abad, orang-orang terus memantau kegiatan sunspot.

            Berdasarkan fenomena yang terjadi di atas permukaan matahari serta data bintik matahari siklus yang terjadi sebelumnya, para ilmuwan dari National Center for Atmospheric Research, NCAR, Amerika Serikat, berhasil mengembangkan sebuah model baru ilmu dinamika solar. Dengan model baru, para astronom dapat memberikan peringatan secara dini dari aktivitas sunspot matahari. Mereka berharap bahwa peringatan dini dapat membantu perusahaan-perusahaan listrik, para pengendali satelit dan aspek lainnya dalam beberapa hari atau bahkan tahun-tahun sebelumnya agar bisa bersiap-siap menghadapai kegiatan sunspot matahari. Menurut informasi, ketepatan model baru ini dapat mencapai akurasi 98%. Richard Enke dari National Science Foundation, Departemen Atmospheric Research Amerika Serikat mengatakan bahwa jika dapat secara dini memprediksi aktivitas badai matahari, orang-orang akan dapat dengan baik menanggulangi gangguan seperti komunikasi, kegagalan satelit, pemadaman listrik, serta ancaman terhadap astronot dan hal-hal lain.(Erabaru.or.id/lim)

Sumber : http://erabaru.net/iptek/81-antariksa-astronomi/1721-serangan-badai-matahari-2012-mungkin-menyebabkan-bencana-besar.