Kimia Dalam Bioteknologi
Oleh : PROF DR. RAUZAH HASHIM Jabatan Kimia, Universiti Malaya
[ http://www.kimia.um.edu.my/]
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 Pople kerana 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 termasuk kelakuannya (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.
