Kimia Dalam Bioteknologi

  Hukum-hukum fizik terpenting yang mendasari teori matematik untuk memahami sebahagian besar ilmu fizik dan kesemua ilmu kimia telah diketahui selengkapnya; namun kesukaran hanyalah kerana penggunaan tepat terhadap hukum tersebut akan menerbitkan banyak persamaan matematik yang terlalu sukar untuk diselesaikan, demikian kata saintis fizik, Paul Dirac pada 1929. 

   Semasa menulis hal ini pada 1929, Dirac sama sekali tidak tahu tentang komputer. Malah komputer hanya dicipta pada tahun lima puluhan dan ketika itu tiada siapa pun menjangka perkembangan pesatnya. Kini apa yang disebut kesukaran oleh Dirac bukan lagi kesukaran. Persamaan yang sukar akibat daripada penggunaan teori kuantum terhadap masalah kimia atau biologi yang sangat kompleks kini boleh diselesaikan dalam masa beberapa jam dengan menggunakan kaedah kimia komputasional (computational chemistry) dengan bantuan perisian dan perkakasan komputer canggih hari ini. 

    Pada tahun 1998 Hadiah Nobel kimia dianugerahkan kepada Walter Kohn dan John Poplekerana menghargai sumbangan mereka dalam kimia komputasional yang seterusnya mengasas teknologi molekul (molecular technology) yang kini sama pentingnya dengan bioteknologi. Seperti bioteknologi, teknologi molekul memerlukan ChemInformatics. Keutamaan bidang sains dan teknologi molekul dapat diperhatikan daripada jumlah koleksi buku dan jurnal terbitan terkini dalam bidang tersebut yang melebihi bidang sains yang lain.

   Teknologi molekul sebenarnya adalah teknologi yang dicipta dengan memanipulasikan molekul dan atom pada skala nano (nano scale).Kini teknologi molekul lebih dikenali dengan panggilan nanoteknologi. Nanoteknologi merangkumi bioteknologi dan teknologi molekul bahan. ChemInformatics atau molecular informatics adalah maklumat tentang molekul.Maklumat ini terjana daripada pemahaman terhadap interaksi molekul, atom, elektron dan zarah sub-atom lain. Pemahaman boleh diperoleh dengan dua cara.Pertamanya melalui kaedah kimia komputasional sama ada melalui teori kuantum yang disebut oleh Dirac; mekanik statistik untuk himpunan molekul di mana sifat termodinamiknya boleh dikira atau mekanik molekul berasaskan teori Newton (Newtonian mechanics). 

    Setelah hampir 80 tahun ia berkembang, pelbagai perisian canggih dan mudah guna terbit daripada aktiviti ini termasuklah, Gaussian, Amber, MOPAC, GROMOS dan sebagainya.Secara umum kimia komputasional melibatkan penggunaan teknik menghitung dan numerik untuk menyelesaikan masalah kimia yang kompleks dan besar (dari segi saiz molekulnya) dengan menggunakan komputer berkuasa tinggi.

   Perkembangan kimia komputasional bukan sahaja mengambil kesempatan daripada perkembangan pesat dalam kuasa komputer (cip cpu), media simpanan (disk space), hubungan dan komunikasi (interconnectivity)termasuk perhitungan selari (parallel computing) dan teknologi GRID, tetapi juga daripada perkembangan dalam algoritma komputer dan teknik numerik seperti algoritma genetik. Cara kedua pemahaman ini diperoleh adalah daripada kaedah data extrapolasi dan interpolasi dari himpunan maklumat tersedia ada yang ekstensif (atau lebih tepat data-mining) tentang sifat-sifat molekul, iaitu struktur kimia atau sifat fizik termasukkelakuannya (properties). Iaitu daripada maklumat terhimpun kita terbitkan maklumat baru yang lain. Kini himpunan maklumat kimia terdapat dalam pelbagai pangkalan data kimia untuk pelbagai kegunaan. Contohnya sesetengah pangkalan data kimia berkebolehan mengaitkan pelbagai sifat fizik dengan struktur molekul, kita boleh membuat ramalan terhadap sesuatu kelakuan molekul yang baru.

   Kaedah ini lebih dikenali dengan panggilan Quantitative Structure Property Relationship (QSPR). ChemInformatics merangkumi penghitungan kimia, data simpanan dan sistem retrieval, menjana satu bidang ilmunya tersendiri dan khusus dengan menggunakan komputer untuk menerbitkan informasi yang mengandungi maklumat daripada eksperimen terhadap struktur, sifat (properties) dan tindak balas bahan kimia. Melalui ChemInformatiks ramalan terhadap kelakuan molekul boleh dibuat. Maka ia sangat berguna terutama apabila maklumat tidak boleh diperoleh dari eksperimen atau terlalu sukar kerana keadaan memperolehnya tidak boleh dicapai.

Catatan:// Tulisan ini pernah muncul di Utusan Malaysia. Pihak MajalahSains.Com mengambil inisiatif untuk memuatkan semula rencana ini dengan persetujuan Prof Rauzah melalui emel.

MIC 208 = Virology (Baltimore Classification)

BALTIMORE CLASSIFICATION

1.      Definition

Ø  The Baltimore classification, developed by David Baltimore, is a virus classification system that groups viruses into families, depending on their type of genome (DNA, RNA, single-stranded (ss), double-stranded (ds), etc.) and their method of replication.  This is also found in 1971 that was group by seven class of Baltimore Classification.

2.      Advantages of Baltimore Classification

Ø  Encompasses all viruses

Ø  Based on the viral genome and its relationship to mRNA, modes of replication and gene expression.

Ø  Can make inferences and predictions about the fundamental nature of all viruses within each defined group.

Ø  Can classify between the (+) strand RNA viruses that do (Class VI) and do not (Class IV) undergo reverse transcription.

3.      Baltimore Classification of virus including Class, Virus family, Stranded, Shaped, Example and Diseases

Class	Virus Family	Examples	Nucleic Acid Type	Shaped	Virion Naked/ Enveloped	Diseases
I	Adenoviridae	Adenovirus	DS DNA	Icosahedral	Naked	Respiratory Infection
	Papovaviridae	Papova virus	DS DNA	Icosahedral	Naked	Cancer
	Herpesviridae	Varicella-Zoster virus	DS DNA	Icosahedral	Enveloped	Chicken Pox
	Poxviridae	Smallpox virus	DS DNA	Complex	Complex coats	Small pox
	Irdoviridae	Irdovirus	DS DNA	Icosahedral	Enveloped	Small Iridescent Insect
II	Parvoviridae	Canine Parvovirus	SS DNA	Icosahedral	Naked	a mild rash illness
III	Reoviridae	Reovirus	DS RNA + sense	Icosahedral	Naked	Gastroenteritis in infant
IV	Picornaviridae	Hepatovirus	SS RNA + sense	Icosahedral	Naked	Hepatitis A
	Togaviridae	Rubella virus	SS RNA + sense	Icosahedral	Enveloped	Rubella
	Caliciviridae	Hepatitis E virus	SS RNA + sense	Icosahedral	Naked	Hepatitis E
	Flaviviridae	Dengue virus, Yellow fever virus	SS RNA + sense	Icosahedral	Enveloped	Dengue, Yellow fever
	Coronaviridae	Corona virus	SS RNA + sense	Helical	Enveloped	SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome)
V	Rhabdoviridae	Rabies virus	SS RNA - sense	Helical	Enveloped	Rabies disease
	Filoviridae	Ebola virus, Marburg virus	SS RNA - sense	Helical	Enveloped	Ebola, Marburg
	Paramyxoviridae	Mumps virus, nipah virus	SS RNA - sense	Helical	Enveloped	Nipah disease
	Orthomyxoviridae	Influenza virus A,B & C	SS RNA - sense	Helical	Enveloped	Influenza
	Bunyaviridae	Nairo virus	SS RNA - sense	Helical	Enveloped	Nairobi Sheep disease
	Arenaviridae	Arena virus	SS RNA - sense	Complex	Enveloped	Lassa fever
VI	Retroviridae	HIV virus	SS RNA + sense	Spherical	Enveloped	Aids
VII	Hepadnaviridae	Hepatitis B virus	DS DNA	Icosahedral	Enveloped	Hepatitis B