Apa Itu Biologi Molekuler dan Bagaimana Perannya dalam Sains?

tirto.id - Ada beragam cabang ilmu turunan dari biologi. Masing-masing di antaranya memiliki fokus dan tujuan yang berbeda.

Biologi molekuler merupakan salah satu di antara cabang ilmu biologi yang dimaksud. Lantas, biologi molekuler mempelajari tentang apa?

Untuk memahami lebih dalam terkait materi biologi molekuler, manfaat, dan contohnya, simak ulasan di bawah.

Apa yang Dimaksud Dengan Ilmu Biologi Molekuler?

Dilansir modul Pengantar Biologi Molekuler (2023) yang disusun oleh Dr. Kartini, S.Si.T, M.Kes, dkk., biologi molekuler adalah ilmu yang mempelajari fungsi dan organisasi jasad hidup atau organisme, ditinjau dari struktur dan regulasi molekular unsur atau komponen penyusunnya.

Materi biologi molekuler mempelajari tentang makromolekul hayati, khususnya asam nukleat, serta proses pemeliharaan, transmisi, dan ekspresi informasi hayati. Informasi hayati yang dimaksud yakni replikasi, transkripsi, dan translasi.

Perkembangan ilmu biologi molekuler erat kaitannya dengan disiplin ilmu-ilmu lain, seperti biologi sel, genetika, biokokima, kimia organik, dan biofisika. Pada dasarnya, keterkaitan ilmu-ilmu tersebut bertujuan mempelajari satu subjek utama, yaitu makhluk hidup.

Dalam ilmu biologi molekuler, makhluk hidup terbagi menjadi dua kelompok besar, yaitu organisme seluler dan organisme non-seluler.

Sejarah biologi molekuler dimulai pada 1930-an. Perkembangan salah satu cabang ilmu biologi ini semakin pesat setelah ditemukan struktur DNA sebagai cetak biru genetik pada 1953 oleh James D. Watson dan Francis H. C. Crick.

Pada 1958, Francis Crick mengarakterisasi konsep yang disebut dogma sentral biologi molekuler. Dikutip dari buku biologi molekuler berjudul Metode Biologi Molekuler (2021), yang ditulis Miftahul Jannah, dkk., dogma sentral biologi molekuler menjelaskan proses transkripsi DNA menjadi RNA, yang kemudian diterjemahkan menjadi protein.

Mekanisme dogma sentral biologi molekuler terbagi atas tiga tahapan besar, yaitu replikasi, transkripsi, dan translasi. Ketiga tahap tersebut memungkinkan penyalinan materi genetik menjadi protein.

Studi biologi molekuler juga berkaitan dengan pemahaman interaksi antara berbagai sistem sel, termasuk keterkaitan DNA, RNA, dan sintesis protein.

Apa Peran Biologi Molekuler?

Peran dan manfaat biologi molekuler sangat penting dalam berbagai bidang ilmu, seperti kesehatan, forensik, energi, lingkungan, dan pengelolaan keanekaragaman hayati.

Teknik dan metode analisis biologi molekuler memungkinkan aplikasi dalam berbagai bidang, seperti analisis biodiversitas, kelainan genetik, diagnostik penyakit, pengembangan vaksin, dan pengawasan penyakit menular. Berikut penjelasan beberapa manfaat biologi molekuler.

1. Bidang Kesehatan

Teknik biologi molekuler di bidang farmasi dan kedokteran biasa digunakan untuk mendeteksi dan mendiagnosis penyakit, seperti kanker, penyakit keturunan genetik, dan infeksi.

Selain itu, biologi molekuler bisa menjadi teknis dasar terapi gen tentang pemahaman struktur dan fungsi molekuler DNA-RNA, sehingga dapat mengobati penyakit tertentu.

2. Bidang Forensik

Teknik biologi molekuler, seperti analisis DNA, membantu dalam identifikasi korban dan tersangka. Manfaat biologi molekuler di bidang forensik juga bisa membantu menentukan hubungan antara korban dan tersangka.

Untuk menentukan itu, DNA diekstraksi dari barang bukti, seperti rambut, sidik jari, saliva, dan jaringan atau sekresi tubuh mana pun yang memiliki inti sel dan terdapat DNA di dalamnya.

3. Bidang Bioteknologi

Salah satu aplikasi bioteknologi adalah rekayasa mikroorganisme. Di bidang bioteknologi, mikroorganisme dimodifikasi secara genetik untuk menghasilkan produk yang diinginkan atau memperbaiki sifat-sifat mikroorganisme tersebut.

Mikroorganisme cenderung dikaitkan dengan bidang ilmu mikrobiologi. Lantas, apakah mikrobiologi termasuk biologi molekuler? mikrobiologi dan biologi molekuler saling berhubungan karena keduanya merupakan cabang ilmu biologi yang saling terkait. Dengan begitu, mikrobiologi bisa dibilang termasuk bagian dari biologi molekuler.

Dalam mikrobiologi, teknik biologi molekuler, seperti PCR dan sekuensing DNA, yang digunakan dalam proses identifikasi dan karakterisasi mikroorganisme. Mikroorganisme dapat dimodifikasi secara genetik untuk menghasilkan obat-obatan, seperti insulin, dan vaksin.

4. Bidang Pertanian

Manfaat biologi molekuler juga mencakup bidang pertanian. Hal ini biasanya berkaitan dengan upaya mengembangkan varietas tanaman yang lebih tahan terhadap penyakit dan hama.

Biologi molekuler berperan penting dalam pengembangan teknologi bioteknologi untuk meningkatkan produktivitas dan kualitas tanaman, sehingga dapat membantu memenuhi kebutuhan pangan dan meningkatkan kesejahteraan petani.

Contoh Biologi Molekuler

Ada banyak contoh biologi molekuler yang dapat diterapkan di kehidupan manusia. Lalu apa saja pemeriksaan molekuler dalam berbagai bidang? Berikut adalah beberapa contoh aplikasi dan teknik dalam bidang biologi molekuler.

1. Polymerase Chain Reaction (PCR)

Sebagai salah satu teknik di bidang biologi molekuler, PCR digunakan secara luas untuk mendeteksi patogen, seperti virus, bakteri, atau jamur.

Selain itu, teknik PCR bersifat sensitif dan spesifik sehingga memungkinkan deteksi akurat terkait penyebab penyakit. Salah satu penerapan teknik PCR adalah ketika pandemi Covid-19. Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) menjadi metode diagnostik yang umum digunakan untuk mendeteksi infeksi virus, termasuk virus SARS-CoV-2 yang menyebabkan Covid-19.

2. CRISPR-Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)

CRISPR-Cas9 adalah teknologi biologi molekuler yang memungkinkan pengeditan DNA secara presisi dan efisien. Teknologi ini memanfaatkan sistem pertahanan bakteri terhadap virus. Dalam prosesnya, bakteri menyimpan sekuens DNA virus yang pernah menyerangnya dalam bentuk CRISPR.

3. ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)

ELISA adalah metode analisis biologi molekuler yang menggunakan sifat katalitik enzim untuk mendeteksi dan mengukur reaksi imunologi. ELISA digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti mendeteksi dan mengukur kandungan antibodi dalam darah. Contoh biologi molekuler dalam metode ini adalah anti-dsDNA, anti-dsg1, ANA, dan antibodi terhadap penyakit infeksi (antibakteri, antiviral, antifungal).