Bioteknologi

A.   Pengertian dan Prinsip Bioteknologi

          Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, atau dengan teknologi pengelolaan pembawa sifat keturunan seperti gen dan kromosom) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Sebagai ilmu terapan, bioteknologi sebenarnya merupakan lambang ilmu biologi yang sudah lama dikenal masyarakat luas, tetapi menyandang istilah baru karena pada beberapa tahun terakhir ini memperoleh perhatian khusus dari para ahli biologi dalam usahanya memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari.

Sehingga perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Pengembangan bioteknologi dilakukan untuk meningkatkan nilai tambah bahan mentah, seperti kedelai, tepung terigu, gula, dan bahan lain. Hal itu dilakukan dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme, seperti bakteri dan jamur untuk menguraikan atau mensintesis bahan mentah menjadi bahan yang siap dikonsumsi manusia.

Seperti halnya dengan istilah baru lainnya, bioteknologi memiliki beragam arti. Pihak yang mengartikan bioteknologi sedemikian luas menghubungkan bioteknologi dengan semua proses terapan biologi. Sementara itu, pihak yang mengartikan biologi dalam pengertian yang sempit, mengidentikkan bioteknologi dengan rekayasa genetika.

Untuk mengantisipasi agar perbedaan penafsiran tentang pengertian bioteknologi tidak menjadi semakin tajam, Bull (1982) melalui OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development) mendefinisikan pengertian bioteknologi sebagai upaya penerapan prinsip ilmiah dan rekayasa pengolahan bahan oleh agen biologi untuk menyediakan barang dan jasa. Adapun Shiva (1994) mendefinisikan pengertian bioteknologi sebagai teknologi pemanfaatan organisme atau produk organisme yang bertujuan untuk menghasilkan barang atau jasa.

Demikian pula dengan pendapat para ahli lain, pada umumnya juga menjelaskan tentang keterkaitan mikroorganisme, sistem proses biologi dengan produksi barang dan jasa. Berdasarkan berbagai macam pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa bioteknologi adalah teknologi pemanfaatan organisme atau produk organisme untuk menghasilkan barang dan jasa.

Dengan demikian, bioteknologi merupakan upaya rekayasa organisme untuk menghasilkan barang dan jasa yang penting bagi kehidupan manusia. Jadi, di dalam bioteknologi itu terdapat :

  1. Bahan yang diproses sebagai bahan masukan (input)
  2. Makhluk hidup yang menyelenggarakan proses
  3. Prinsip-prinsip ilmu yang mendasari semua proses
  4. Hasil berupa produk atau jasa sebagai keluaran (output).

Contohnya adalah tapai. Hasil produk berupa tapai dengan bioteknologi sederhana memerlukan bahan, seperti ketela pohon sebagai bahan masukan (input). Di dalam proses pengubahan ketela pohon menjadi tapai digunakan sel-sel ragi tapai sebagai mikroorganisme penyelenggara proses. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah tepung menjadi gula pada tapai dan alkohol. Tapai dengan rasa manis dan beralkohol merupakan produk sebagai keluaran (output).

Karakteristik dan sifat makhluk hidup sebenarnya terletak pada DNA (materi genetik yang terdapat di dalam kromosom). Makhluk hidup mampu menghasilkan berbagai produk, di antaranya ada yang membutuhkan atau dimanfaatkan manusia. Oleh karena itu, para pakar berupaya mengubah-ubah atau merekayasa rangkaian DNA agar makhluk hidup dapat memproduksi zat tertentu yang dapat dimanfaatkan manusia.

Keberdayaan sumber daya alam semakin menipis, sementara kebutuhan manusia terus meningkat seiring peningkatan populasi manusia. Adanya perkembangan bioteknologi diharapkan dapat menjadi solusi akan kebutuhan terhadap bahan makanan, energi, kesehatan, dan bahan industri, serta lingkungan yang dapat mendukung kehidupan manusia.

Ciri utama bioteknologi:

  1. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan
  2. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri
  3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

B.      Sejarah Singkat 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, DNA rekombinan, 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 sedia kala.

Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, 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.

Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.

Perubahan sifat Biologis melalui rekayasa genetika tersebut menyebabkan “lahirnya organisme baru” produk bioteknologi dengan sifat – sifat yang menguntungkan bagi manusia. Produk bioteknologi, antara lain:

  • Jagung resisten hama serangga
  • Kapas resisten hama serangga
  • Pepaya resisten virus
  • Enzim pemacu produksi susu pada sapi
  • Padi mengandung vitamin A
  • Pisang mengandung vaksin hepatitis

Garis Waktu Bioteknologi :

No.

Peristiwa

Tahun

1.

Pengumpulan benih untuk ditanam kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal) untuk meningkatkan kualitas ternak 8000 SM

2.

Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat roti, membuat tempe dengan bantuan ragi 6000 SM

3.

Bangsa Tionghoa membuat yogurt dan keju dengan bakteri asam laktat 4000 SM

4.

Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia 1500

5.

Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop 1665

6.

Leeunwenhoek pertama kali menemukan mikroba 1680

7.

Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang pengembangbiakan hewan 1800

8.

Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan 1856

9.

Gregor Mendel menemukan hukum-hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya 1865

10.

Louis Pasteur menemukan mikroba perusak 1876

11.

Mikroorganisme ditemukan 1880

12.

Edward Buchner menemukan enzim dari ekstrak ragi untuk membuat alkohol 1897

13.

Penemuan bakteri penghasil aseton, butanol, dan gliserol 1910

14.

Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologi 1919

15.

Diketahuinya struktur rantai ganda DNA / ADN 1928

16.

Penambangan uranium dengan mikroba 1950

17.

Penemuan bakteri antibiotik baru (streptomisin, sefalosporin) 1953

18.

Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk memotong gen-gen 1970

19.

Penemuan DNA rekombinan dan keberhasilan percobaan rekayasa genetik pertama 1973

20.

Hibridoma menghasilkan antibodi monoklonal 1973

21.

Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein 1975

22.

Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar 1978

23.

Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain, dalam bentuk manusia. Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap insulin hewan yang sebelumnya tersedia 1980

24.

Percobaan rekayasa genetika menghasilkan interferon, hormon pertumbuhan, dan vaksin hepatitis 1980

25.

Penemuan interferon untuk kanker dan bahan industri plastik dari mikroba 1980

26.

Insulin hasil rekayasa genetika digunakan untuk umum 1981

27.

Pengembangan produk rekayasa genetika :

  1. Pengolahan minyak dengan mikroba
  2. Ekstrak logam menggunakan mikroba
  3. Produksi hidrogen dari bakteri
  4. Antibodi monoklonal digunakan untuk obat anti kanker
  5. Membuat tanaman yang memupuk sendiri dan tanaman yang mampu menolak serangan hama sendiri
1990

28.

FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat “flavor saver” 1992

29.

Perampungan Human Genome Project 2000

 

Perkembangan Bioteknologi :

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:

  1. Produksi bahan kimia (aseton, asam sitrat)
  2. Pengolahan air limbah
  3. Pembuatan kompos

3.

Era bioteknologi generasi ketiga.
Proses dalam kondisi steril.Contoh:
produksi antibiotik dan hormon

4.

Era bioteknologi generasi baru     bioteknologi baru.
Contoh:
produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal

C.     Bioteknologi Konvensional dan Modern

1.      Bioteknologi Konvensional

            Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan mikroba untuk menghasilkan produk barang dan jasa sesuai dengan kebutuhan manusia melalui proses fermentasi. Di dalam penerapan bioteknologi konvensional, pemanfaatan mikroba tidak dilakukan secara berlebihan, tetapi manusia hanya berusaha mengoptimalkan pertumbuhan dan perkembangan mikroba tertentu agar dapat menghasilkan produk barang atau jasa sesuai dengan yang dibutuhkan. Dalam hal itu manusia menciptakan kondisi dengan menyediakan tempat hidup dan bahan makanan yang cocok bagi mikroba yang dibudidayakan, agar dapat tumbuh dan berkembang secara optimal. Contohnya adalah saat membuat tapai singkong.

Pada dasarnya, kita hanya memelihara bakteri ragi (yeast) pada singkong (ketela pohon) sebagai bahan makanan yeast tersebut. Pada saat kita memeram (menutup rapat) singkong yang telah diberi ragi, sebenarnya itu hanya untuk menciptakan kondisi yang tepat bagi yeast agar dapat tumbuh dan berkembang secara optimal. Yeast sangat menyukai tempat yang gelap dan hangat.

Dengan demikian, pesatnya perkembangan dan kemajuan bioteknologi konvensional pada saat sekarang adalah satu rangkaian panjang industri bahan-bahan kebutuhan manusia yang telah dilakukan secara berantai.

2.   Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern adalah bioteknologi yang mengoptimalkan pemanfaatan biologi sel dan biologi molekuler untuk membuat produk yang bermanfaat bagi kehidupan manusia. Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern mengoptimalkan pemanfaatan teknik rekayasa genetika untuk mengubah sifat suatu organisme, sehingga organisme yang bersangkutan memiliki kemampuan seperti yang diinginkan. Misalnya, dengan penerapan bioteknologi modern, manusia mampu mengubah sifat bakteri sehingga dapat memproduksi insulin yang diperlukan manusia.

Di dalam bioteknologi modern, manusia mengembangkan teknologi DNA rekombinan. DNA rekombinan adalah DNA yang rangkaian zat kimia penyusunnya dipotong kemudian disisipkan atau disambungkan dengan DNA baru yang membawa sifat unggul, seperti yang diinginkan. DNA adalah rangkaian rangkaian zat kimia yang menyusun pembawa sifat (gen) suatu makhluk hidup. Cara pembuatan DNA rekombinan :

1)      Mencari DNA unggul dengan mengambil DNA dari  makhluk hidup lain atau membuat sesuai dengan yang diinginkan.

2)      Mempersiapkan alat untuk memasukkan DNA yang tersedia ke dalam sel tubuh makhluk hidup yang akan diubah sifatnya. Selama ini wahana yang dianggap efektif dan efisien adalah virus atau plasmid. Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang dapat bereplikasi sendiri dan terdapat pada kromosom bakteri dan eukariota uniseluler seperti jamur. Plasmid mampu keluar atau masuk sel dan dapat bergabung dengan kromosom sel yang dituju dan dapat pula lepas kembali.

3)      Menyisipkan DNA rekombinan ke dalam sel yang dipersiapkan.

4)      Kloning DNA rekombinan. DNA yang sudah dimasukkan (disisipkan) ke dalam sel diperlakukan sedemikian rupa sehingga bakteri yang disisipi DNA rekombinan membuat tiruan dari DNA rekombinan yang masuk ke dalam selnya.

5)      Memelihara sel agar menghasilkan produk yang diinginkan sesuai dengan sifat yang dibawa oleh DNA yang disisipkan.

Makhluk hidup yang di dalam selnya telah disisipi DNA rekombinan selanjutnya akan memiliki sifat baru sesuai dengan sifat yang dibawa oleh DNA yang disisipkan. Makhluk hidup seperti itu disebut dengan makhluk hidup transgenik (GEO = Genetic Engineering Organism).

Perbedaan bioteknologi konvensional dan modern

No

Aspek

Bioteknologi

Konvensional

Modern

1.

Teknik yang diterapkan Fermentasi ADN rekombinan

2.

Keterlibatan manusia –          Terbatas-          Tidak mengubah sifat organisme –          Tak terbatas-          Dapat mengubah sifat organisme

3.

Contoh hasil  Tape, tempe, yoghurt, alkohol, dan asam cuka  Tomat tahan lama dan insulin dan bakteri

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s