Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari pemanfaatanmakhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk darimakhluk hidup (enzim, alkohol,antibiotik, asam organik) dalam prosesproduksi untuk menciptakan barang dan jasa yang dapat digunakan olehmanusia.Saat ini perkembangan bioteknologi tidak hanya berbasis pada biologi tetapijuga pada ilmu-ilmu murni dan terapan lainnya seperti biokimia, ilmu komputer, biologi molekuler, mikrobiologi, ilmu genetika, kimia, matematika,dan lain-lain.Seperti yang sudah dijelaskan diatas, bioteknologi adalah ilmu terapan yangmemadukan berbagai cabang ilmu pengetahuan dalam produksi barang danjasa.Dalam bidang kedokteran, penerapan bioteknologi di masa lalu telahdibuktikan antara lain dengan ditemukannya vaksin, antibiotik dan insulin,walaupun masih terbatas karena fermentasi yang tidak sempurna.Perubahan signifikan terjadi setelah Louis Pasteur menemukan bioreaktor.Dengan alat ini, dimungkinkan untuk mencapai produksi massal antibiotik dan vaksin.
Saat ini, bioteknologi memiliki perkembangan yang sangat pesat, terutama dinegara-negara maju. Kemajuan tersebut ditandai dengan ditemukannyaberbagai teknologi seperti rekayasa genetika, kultur jaringan, DNArekombinan, seleksi sel punca, kloning, dan lain-lain.
Bioteknologi secara generik berarti menaikkan kualitas suatu organismemelalui penerapan teknologi. Penerapan teknologi tersebut dapat mengubahfungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organismelain atau dengan memodifikasi gen organisme tersebut.
Perubahan sifat biologis oleh rekayasa genetika menyebabkan “lahirnya
organisme baru”, produk bioteknologi dengan sifat yang bermanfaat bagi
manusia. Produk Bioteknologi antara lain:
● Jagung tahan hama serangga
● Kapas anti hama serangga
● Pepaya tahan terhadap virus
● Enzim meningkatkan produksi susu pada sapi
● Padi mengandung vitamin A
● Pisang mengandung vaksin hepatitis
Sejarah Perkembangan Bioteknologi
Bioteknologi berasal dari 3 kata yaitu bios artinya hidup, teknos artinya penerapan
dan logos artinya ilmu. Penerapan bioteknologi telah dipraktekkan oleh nenek
moyang kita ribuan tahun yang lalu. Perkembangan itu sendiri dapat diklasifikasikan
menjadi 3 periode, yaitu:
1. Bioteknologi Tradisional (6000 SM)
Ditandai dengan penggunaan mikroorganisme (fermentasi) untuk menyiapkan ataumengawetkan makanan dan minuman. Periode ini, yang terjadi sebelum tahun 1800M, dimulai dengan produksi bir dari ragi Babilonia.Selain bir, ada juga makanan dan minuman yang diolah melalui fermentasi Misalnya: roti, tempe, lakban, sake, oncom dan kecap. Namun, orang dahulu tidak
2. Era Bioteknologi Ilmiah (1800 SM – pertengahan abad ke 19)
Orang-orang mulai menyadari bahwa fermentasi tidak terjadi secara kebetulan.Penasaran, mereka melakukan penelitian dengan menggunakan prinsip ilmiah.Hasilnya adalah penemuan enzim yang diekstraksi dari ragi yang dapat mengubahgula menjadi alkohol.Hal ini diikuti dengan penggunaan istilah bioteknologi oleh Karl Ereky pada tahun1919. Saat itu, buah dari bioteknologi tidak hanya makanan tetapi juga obat-obatan,seperti antibiotik dan penisilin.
3. Era Bioteknologi Modern (setelah perang dunia II – sekarang)
Seiring berjalannya waktu, kebutuhan manusia juga semakin meningkat. Upayasedang dilakukan untuk memproduksi makanan dan obat-obatan melalui prosesyang lebih efisien dan efektif. Era Bioteknologi modern sudah ada saatditemukannya enzim restriksi endonuklease. Enzim ini memungkinkan kitamemotong dan menempelkan DNA ke dalam organisme hidup.
Jenis Bioteknologi
Oleh karena itu bioteknologi dapat dibagi berdasarkan kompleksitasnya menjadi dua jenis, yaitu bioteknologi tradisional atau konvensional dan bioteknologi modern
sebagai berikut:
1. Bioteknologi Konvensional (Tradisional)
Bioteknologi konvensional atau tradisional adalah bioteknologi yang menggunakanbakteri, proses biokimia, serta proses genetik alami berupa mutasi atau rekombinasigen. Prinsip bioteknologi ini telah dikenal umat manusia selama ribuan tahun.
Bioteknologi konvensional menggunakan prinsip atau metode pembuatan produktradisional. Misalnya membuat lakban dengan cara menaburkan ragi padapermukaan akar singkong dan diamkan selama 3 hari.Proses ini membutuhkan bantuan mikroorganisme seperti jamur Saccharomycescerevisiae, jamur Aspergillus sp dan bakteri Acetobacter aceti. Akibatnya,mikroorganisme tersebut mengubah rasa singkong menjadi manis dan beraroma khas.
Manfaat dari bioteknologi tradisional adalah:
- Menambah kandungan gizi produk pangan berupa makanan dan minuman.
- Membantu proses peningkatan industri pertanian sebagai komoditas produksi dan industri perdagangan.
- Menambah jumlah lapangan pekerjaan dan meningkatkan pendapatan masyarakat.
- Mempromosikan produk industri dalam negeri.
Penerapan bioteknologi konvensional telah merambah beberapa bidang kehidupanmanusia seperti pangan, pertanian, peternakan, serta kesehatan dan obat-obatan.
A. Pangan
Ada banyak manfaat ilmu bioteknologi konvensional di bidang pangan. Pasalnya,
bidang ini menjadi titik awal pengenalan bioteknologi manusia sederhana pada
zaman dahulu. Berikut adalah contoh produk bioteknologi di bidang pangan:
- Tempe, yang terbuat dari kacang kedelai menggunakan enzim protease danfunsi Rhizopus oligosporus sebagai agen hayatinya.
- Tauco, dibuat dari kacang kedelai dengan menggunakan enzim protease dan agen hayati Aspergillus oryzae.
- Kecap, terbuat dari kacang kedelai dengan menggunakan enzim protease dan agen hayati kedelai Aspergillus.
- Oncom, dibuat dari bungkin kacang menggunakan enzim protease dan probiotik Monilia sitophila.
- Yogurt, dibuat dari susu dengan menggunakan enzim laktase dan agen biologis dari bakteri Streptococcus thermophilus dan Streptococcus vulgaris.
- Keju, terbuat dari susu dengan enzim Lipase dan agen biologi Lactobacillus.
- Mentega, yang terbuat dari susu memiliki enzim lipase, tetapi jugamengandung bakteri Lactobacillus lactis atau Streptococcus lactis.
- Beras ketan tapai, terbuat dari beras ketan dan menggunakan agen hayati Saccharomyces cereviceae.
- Asinan , dibuat dari kubis dengan menggunakan enzim laktase dan bakteri Lactobacillus plantarum.
- Nata de coco, dibuat dari air kelapa dengan menggunakan enzim selulase dan bakteri Acetobacter xylinum.
- Es Krim, dibuat dari susu dengan menggunakan enzim laktase dan bakteri Saccharomyces Mushroomlis. Selain makanan tersebut.
B. Pertanian
Dalam bidang pertanian bioteknologi yang umum terlihat di masyarakat antara lain :
- Hidroponik adalah metode pertanian yang tidak menggunakan tanah sebagai media tanam.
- Tumbuhan Mustard alami mengalami seleksi manusia untuk menghasilkan brokoli, kembang kol, dan kubis.
C. Peternakan
Bioteknologi konvensional juga banyak diterapkan di bidang peternakan, contoh
penerapannya adalah sebagai berikut.
- Domba Ankon, khususnya yang berkaki pendek dan bengkok karena proses mutasi alami.
- Sapi Jersey, khususnya sapi perah, mengandung lebih banyak krim setelah dimutasi oleh manusia.
D. Kesehatan
Dalam bidang kesehatan dunia, bioteknologi juga banyak diterapkan untuk
menghasilkan obat-obatan seperti:
- Antibiotik adalah produk medis yang terbuat dari jamur dan bakteri.
- Vaksin adalah produk yang meningkatkan kekebalan tubuh denganmenggunakan mikroorganisme atau bagiannya yang telah dibunuh sebelumdiracuni.
2.Bioteknologi Modern
Bioteknologi modern mulai mengalami perkembangan yang signifikan setelah
ditemukannya struktur DNA pada tahun 1950. Bioteknologi modern paling dikenal
sebagai salah satu jenis bioteknologi yang berbasis rekayasa, rekayasa DNA atau
manipulasi genetik dengan menggunakan biokimia dan mikrobiologi.
Rekayasa genetika atau genetic engineering adalah manipulasi gen secara langsung untuk tujuan praktis. Salah satu teknik rekayasa genetika adalah DNA
rekombinan dimana gen tertentu dimasukkan ke dalam sel dengan teknik kloning yang disebut juga dengan kultur jaringan.
Misalnya, microarray DNA yang diwakili oleh titik-titik berwarna ditafsirkan sebagai
tingkat ekspresi relatif dari 2.400 gen manusia. Analisis mikro aril sering digunakan
untuk membandingkan ekspresi gen pada beberapa sampel yang berbeda, seperti
sampel jaringan normal dan sampel kanker.
Pengetahuan ini kemudian dikembangkan dan digunakan sebagai teknik untuk
melakukan penelitian tentang penyakit kanker dan penyakit lainnya. Seiring dengan
perkembangannya, bioteknologi modern diterapkan di berbagai bidang kehidupan.
Teknologi Reproduksi
Teknologi reproduksi adalah cara reproduksi yang menggunakan alat dan proses
tertentu. Cara ini dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan kualitas pribadi agar
menjadi lebih baik sesuai dengan harapan manusia. Ada beberapa bentuk teknik
reproduksi yang diterapkan, yaitu:
- Kultur jaringan, suatu cara memperbanyak jumlah tanaman dengan caramengkulturkan jaringan tertentu sehingga berkembang menjadi individu yangmemiliki ciri-ciri yang sama dengan induknya. Cara ini dapat menghasilkan benih berkualitas tinggi dalam waktu singkat, dalam jumlah banyak dan bebas penyakit.
- Inseminasi buatan, metode pembuahan yang dilakukan denganmenggunakan bantuan manusia. Metode inseminasi ini biasanya diterapkan pada ternak sapi dan kadang juga bagi manusia.
- Fertilisasi in Vitro atau bayi tabung, metode menghasilkan bayi melalui proses pembuahan yang tidak dilakukan di dalam tubuh. Metode ini sering dilakukan oleh pasangan suami istri yang sulit mendapatkan keturunan.
- Cloning atau pengklonan, metode menghasilkan keturunan yang sangat identik dengan induknya berdasarkan sifat aseksual.
- Pemuliaan, metode persilangan organisme dari keturunan yang berbeda.
- Interferon, obat yang diproduksi untuk meningkatkan kekebalan dan melawan infeksi. Biasanya diberikan pada penderita kanker dan hepatitis.
Contoh Penerapan Bioteknologi
Bioteknologi telah diterapkan di berbagai bidang atau sektor sesuai dengan misinya
untuk membantu kehidupan manusia. Bentuk aplikasi atau penerapannya
merambah ke beberapa bidang, mulai dari bidang pangan, pertanian, kesehatan,
industri, air dan kehutanan
1. Bidang Pangan
Ada banyak aplikasi bioteknologi dalam industri makanan dan hampir semuanya
telah disebutkan. Produk hasil rekayasa bioteknologi sering dikonsumsi dalam
bentuk minuman dan makanan. Beberapa di antaranya adalah yogurt, sirup, roti,
dan tempe.
2. Pertanian dan Kehutanan
Pemanfaatan bioteknologi di bidang pertanian dan kehutanan juga sangat beragam.
Beberapa di antaranya kedelai yang tahan terhadap herbisida, tomat yang
direkayasa secara genetik agar tahan, dan jagung yang tahan terhadap serangga.
Sektor kehutanan memiliki metode kultur jaringan.
3. Bidang Kesehatan
Di bidang kesehatan, aplikasi bioteknologi kebanyakan melibatkan rekayasa
genetika. Beberapa contoh bioteknologi di bidang ini antara lain produksi hormon
insulin oleh bakteri, penggunaan sel punca, penemuan vaksin, dan juga penggunaan
antibodi monoklonal.
4. Bidang Industri
Aplikasi industri bioteknologi termasuk penggunaan biomassa untuk mengubah
energi dan berbagai produk. Secara umum, produk bioteknologi memiliki nilai
ekonomi yang tinggi. Contoh penerapannya adalah proses produksi gula, alkohol, enzim, dll.
5. Bidang Kelautan
Bahan aktif yang dihasilkan oleh organisme laut juga banyak digunakan untuk
keperluan pengobatan, pertanian, industri dan lingkungan. Ada banyak produk
kosmetik yang menggunakan bahan aktif dari organisme laut sebagai bahannya,
serta proses restorasi laut.
Perbedaan Bioteknologi Konvensional dan Bioteknologi Modern
Definisi di atas tentu telah memberikan gambaran tentang apa saja perbedaan
mendasar dari dua jenis Bioteknologi.