BIOTEKNOLOGI DAN APLIKASINYA

A. Sejarah Perkembangan Bioteknologi

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal. Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru. Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi

perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap

tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa pengertian dari Bioteknologi adalah teknik penggunaan

makhluk hidup, atau bahan yang didapat dari makhluk hidup, untuk membuat suatu produk dan

jasa yang bermanfa’at bagi manusia.

Kronologi sejarah Bioteknologi:

Percobaan (perkawinan silang) - penemuan kromosom (1880) dan penemuan gen/DNA (1860-

an) – permulaan perkembangan bioteknologi

Misal: ditemukan antibody klon tunggal (1870-an),

B. Perkembangan Bioteknologi

Perkembangan bioteknologi dapat dibagi dalam beberapa era yang meliputi:

1. Era bioteknologi generasi pertama / bioteknologi sederhana.

Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta

pengawetan makanan.

Contoh:

pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.

2. Era bioteknologi generasi kedua.

Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.

Contoh:

a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat

b. pengolahan air limbah

c. pembuatan kompos

3. Era bioteknologi generasi ketiga.

Proses dalam kondisi steril.

Contoh :

produksi antibiotik dan hormone

4. Era bioteknologi generasi baru

Contoh:

produksi insulin, interferon, antibodi monoclonal

Jenis

Bioteknologi memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya diasosikan dengan warna, yaitu:

Bioteknologi merah (red biotechnology) adalah cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioeknologi di bidang medis. Cakupannya meliputi seluruh spektrum pengobatan manusia, mulai dari tahap preventif, diagnosis, dan pengobatan. Contoh penerapannya adalah pemanfaatan organisme untuk menghasilkan obat dan vaksin, penggunaan sel induk untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan cara menyisipkan atau menggantikan gen abnomal dengan gen yang normal.

Bioteknologi putih/abu-abu (white/gray biotechnology) adalah bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan sumber energi terbarukan. Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir/ragi, enzim-enzim juga organisme-organisme yang lebih baik telah tercipta untuk memudahkan proses produksi dan pengolahan limbah industri. Pelindian (bleaching) minyak dan mineral dari tanah untuk meningkakan efisiensi pertambangan, dan pembuatan bir dengan khamir.

Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan. Di bidang pertanian, bioteknoogi telah berperan dalam menghasilkan tanaman tahan hama, bahan pangan dengan kandungan gizi lebih tinggi dan tanaman yang menghasilkan obat atau senyawa yang bermanfaat. Sementara itu, di bidang peternakan, binatang-binatang telah digunakan sebagai "bioreaktor" untuk menghasilkan produk penting contohnya kambing, sapi, domba, dan ayam telah digunakan sebagai penghasil antibodi-protein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa asing (antigen).

Bioteknologi biru (blue biotechnology) disebut juga bioteknologi akuatik/perairan yang mengendalikan proses-proses yang terjadi di lingkungan akuatik. Salah satu contoh yang paling tua adalah akuakultura, menumbuhkan ikan bersirip atau kerang-kerangan dalam

kondisi terkontrol sebagai sumber makanan, (diperkirakan 30% ikan yang dikonsumsi di seluruh dunia dihasilkan oleh akuakultura). Perkembangan bioteknologi akuatik termasuk rekayasa genetika untuk menghasilkan tiram tahan penyakit dan vaksin untuk melawan virus yang menyerang salmon dan ikan yang lain. Contoh lainnya adalah salmon transgenik yang memiliki hormon pertumbuhan secara berlebihan sehingga menghasilkan tingkat pertumbuhan sangat tinggi dalam waktu singkat.

Peta Konsep Bioteknologi

mikroorganisme

Kultur Jaringan

Rekayasa Genetika

Berupa dibedakan

memanfa’atkan berhubungan dengan

aplikasi dalam bidang

Ilmu-ilmu Bioteknologi

- Mikrobiologi

- Biologi sel

- Genetika

- Biokimia

Tradisional Modern

- Mikroba

- Proses Biokimia

- Genetika secara

alami

- Rekayasa DNA

- Transfer DNA antar

organisme

- Pangan

- Pertanian

- Peternakan

- Kesehatan

- pengobatan

C. Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah kegiatan maniulasi gen untuk mendapatkan produksi

baru dengan cara membuat DNA rekombinan melalui penyimpanan gen.

DNA rekombinan adalah DNA yang urutannya telah direkombinasikan agar

memiliki sifat-sifat atau fungsi yang kita inginkan sehingga penerimanya

mengepresikan sifat atau melakukan fungsi yang kita inginkan.

Dasar rekayasa genetika adalah memotong DNA target dan vektor

pembawa/plasmid dengan endonuklease restriksi pada sisi spesifik,

menyambung dengan DNA ligase dan transformasi ke dalam bakteri inang yang

cocok untuk diperbanyak dan diekspresikan.

Langkah-langkah yang dilakukan pada saat akan melakukan rekayasa genetika adalah sebagai berikut : 1. Mengidentifikasi gen dan mengisolasi gen yang diinginkan 2. Membuat DNA salinan dari ARN Duta. 3. Pemasangan cDNA pada cincin plasmid 4. Penyisipan DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri. 5. Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan 6. Pemanenan produk.

Contoh rekayasa genetika pembuatan hormon insulin

Rudolph Si Kucing yang Bisa Menyala

Manfaat Rekayasa Genetika

1. Meningkatnya derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormone manusia seperti insulin dan hormone pertumbuhan.

2. Tersedianya bahan makanan yang lebih melimpah. 3. Tersedianya sumber energy yang terbaharui. 4. Proses industry yang lebih murah. 5. Berkurangnya polusi.

D. Aplikasi Bioteknologi

E. Dampak Bioteknologi dan Bioetika