Bioteknologi Konvesional & Bioteknologi Modern

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Bioteknologi telah 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. Dengan munculnya ilmu pengetahuan dan peningkatan alat-alat biologis, teknik dikembangkan untuk peningkatan standar hidup manusia. Salah satu teknik yang terpenting adalah bioteknologi.

Bioteknologi sendiri merupakan cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu yang berhubungan dengan penerapan sistem biologis dan organisme untuk proses teknis dan industri untuk kesejahteraan manusia.

Bioteknologi telah digunakan selama lebih dari 6000 tahun untuk menghasilkan produk yang diinginkan dengan menggunakan mikroorganisme, seperti roti, keju bir, dan lain-lain. Hingga saat ini, pemanfaatan bioteknologi sudah merambah ke hampir berbagai aspek kehidupan.

Di bidang medis, penerapan cabang ilmu ini pada masa lalu dibuktikan dengan ditemukannya 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.

Dewasa ini, 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. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Di bidang medis, penerapan bioteknologi pada 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.

 

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 sediakala. 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.

 

Penerapannya pada 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. Namun demikian, kemajuan di bidang bioteknologi ini tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari berbagai golongan.

Sejarah Bioteknologi

Bioteknologi sebagai cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu yang berhubungan dengan penerapan sistem biologis dan organisme untuk proses teknis dan industri untuk kesejahteraan manusia. Berikut ini sejarah perkembangan Bioteknologi dari masa ke masa.

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

• 6000 SM: Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat roti, membuat tempe dengan bantuan ragi. 4000 SM Bangsa Tionghoa membuat yogurt dan keju dengan bakteri asam laktat.
• 1500: Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia.
• 1665: Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop.
• 1800: Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang pengembangbiakan hewan.
• 1880: Mikroorganisme ditemukan.
• 1856: Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan.
• 1865: Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya.
• 1919: Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologi.
• 1970: Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk memotong gen gen.
• 1975: Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein.
• 1978: Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar.
• 1980: 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).
• 1992: FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat “flavor saver” (Flavr Savr).
• 2003: Perampungan Human Genome Project

 

Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional ruang lingkupnya sangat terbatas pada peran mikroorganisme dengan menggunakan teknik fermentasi dalam skala kecil. Dalam proses pembuatannya pun seringkali menggunakan peralatan sederhana. Pembahasan mengenai peran mikroorganisme dalam bioteknologi juga bisa dibaca pada buku Bioteknologi Pemanfaatan Mikroorganisme.

Contoh Bioteknologi Konvensional

1. pembuatan tempe,
2. tape,
3. roti,
4. keju,
5. yoghurt,
6. kecap.

 

Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern kita kenal dengan teknik yang lebih jauh melibatkan rekayasa genetika sehingga menghasilkan DNA rekombinan dan organisme transgenik yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan produk yang diinginkan. Temukan pula berbagai praktikum yang berkaitan dengan prinsip dasar bioteknologi sederhana dan modern melalui buku Penuntun Praktikum Bioteknologi.

Contoh Bioteknologi Modern

1. Profil DNA.
2. Kloning DNA.
3. Analisis genom.
4. Transgenesis.
5. Xenotransplantasi.
6. Sel punca dan rekayasa jaringan.
7. Bayi tabung
8. Antibiotik
9. Vaksin
10. Pembuatan Hormon Insulin
11. Tanaman Transgenik

Teknologi Bioteknologi memungkinkan solusi penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis 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 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 pada 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 tahan hama serangga Kapas resisten hama serangga

·  Pepaya resisten virus

·  Enzim pemacu produksi susu pada sapi

·  Padi mengandung vitamin A

·  Pisang mengandung vaksin hepatitis

Contoh produk bioteknologi konvensional, misalnya di bidang pangan ada 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, 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 bioreaktoroleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.

Jenis Bioteknologi

Bioteknologi telah digunakan selama lebih dari 6000 tahun untuk menghasilkan produk yang diinginkan dengan menggunakan mikroorganisme, seperti roti, keju bir, dan lain-lain. Di bidang medis, penerapan cabang ilmu ini pada masa lalu dibuktikan dengan ditemukannya 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. Secara garis besar, cabang ilmu ini dibagi ke dalam dua jenis, yaitu konvensional dan modern. Seperti namanya, bioteknologi konvensional masih menggunakan proses dan peralatan yang sederhana. Biasanya, jenis konvensional memanfaatkan mikroorganisme, contohnya pada proses fermentasi. Contoh-contoh produk bioteknologi ini dapat dilihat pada contoh berikut.

 

• Tempe Bahan: Kedelai Mikroorganisme: Rhizopus oligosporus
• Kecap Bahan: Kedelai Mikroorganisme: Aspergilus soyae dan Aspergilus wentii
• Tauco Bahan: Kedelai Mikroorganisme: Aspergilus oryzae
• Yoghurt Bahan: susu Mikroorganisme: Streptococcus, thermophilus, Lactobacillus bulgaricus
• Keju Bahan: Susu Mikroorganisme: Lactobacillus lactis, Lactobaccilus vulgaris
• Mentega Bahan: Susu Mikroorganisme: Streptococcus lactis
• Nata de coco Bahan: Sari kelapa Mikroorganisme: Acetobacter xylinum

Jenis bioteknologi ini mampu menciptakan tumbuhan dan hewan transgenik. Selain itu, bioteknologi modern dapat dilakukan untuk pengembangan gen, uji bayi tabung, mengembangkan vaksin DNA, hingga memperbaiki gen yang cacat. Bioteknologi memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya:

Bioteknologi Merah (Red Biotechnology)

Bioteknologi Merah (Red Biotechnology) merupakan Cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioteknologi 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 punca untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan cara menyisipkan atau menggantikan gen abnomal dengan gen yang normal. Pembahasan lebih lanjut juga bisa ditemukan melalui buku Bioteknologi Farmasi dibawah ini.

Sejak bioteknologi merah memiliki keduanya penelitian murni serta aplikasi medis praktis, sering didasarkan atas produksi laboratorium bahan biologis dasar. Protein, ekspresi gen, dan antibodi yang dipelajari sebagai vektor yang dapat digunakan untuk membuat sel-sel rekayasa genetik atau seluruh organisme, seperti ragi atau bakteri, yang dapat direkayasa untuk menghasilkan obat dan insulin untuk mengobati pasien diabetes. Protein juga telah diubah untuk mendorong produksi enzim dalam sel hamster yang dapat digunakan dalam mengobati penyakit jantung manusia.

Semakin, pengembangan obat tersebut, seperti di bidang pengobatan kanker, sangat beracun dalam dosis berukuran normal dan harus diberikan dalam ukuran kecil, jumlah hati-hati dikendalikan untuk menjadi perawatan medis yang efektif. Hal ini membuat bidang penelitian nanoteknologi untuk pengiriman obat merupakan aspek penting dari bioteknologi merah juga. Bidang bioteknologi merah melibatkan menciptakan bentuk-bentuk baru obat atau perawatan selular untuk penyakit usia tua seperti tuberkulosis dan strain yang resisten terhadap malaria atau virus yang tidak merespon terhadap antibiotik tradisional.

Ini adalah bidang termasuk penelitian yang melibatkan ilmu dasar menjadi proses biologis, metode diagnostik untuk mendeteksi penyakit, dan perawatan baik dalam bentuk konvensional, seperti kedokteran, atau bentuk canggih, seperti manipulasi genetik. bioteknologi Merah menggunakan pendekatan ini berjenjang untuk mencoba untuk mengatasi beberapa penyakit yang paling luas umat manusia, dari hepatitis dan AIDS untuk menekan strain resisten dari virus influenza.

Pembahasan lebih mendalam mulai dari proses kematian sel, sarcopenia, atropi otot, dan masih banyak lagi juga bisa ditemukan pada buku Bioteknologi Penuaan, Peran Pangan dalam Peremajaan Kulit.

 

Bioteknologi Putih atau Abu-Abu

Bioteknologi Putih/Abu-Abu adalah bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan sumber energi terbarukan. Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir atau ragi, enzim-enzim dan 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. Bioremediasi merupakan cara memulihkan kondisi lingkungan yang semula tercemar sehingga mencapai suatu acuan tertentu secara biologi yang dapat digabungkan secara fisik dan kimia, tanpa menimbulkan kerusakan dan mengurangi limbah secara permanen. Proses bioremediasi tanah yang terkontaminasi berdasarkan lokasi pengolahannya, dapat dilakukan secara In-situ (pengolahan di tempat tanah tercemar berada) dan Ex-situ (pengolahan ditempat lain). Beberapa teknologi yang digunakan dalam bioremedasi, yaitu :

 

Biostimulasi : penggunaan nutrien (seperti fosfor dan nitrogen) untuk memicu mikroba melakukan biodegradasi yang terdapat secara alami.

Bioaugmentasi : peningkatan biodegradasi melal ui penambahan mikroba atau enzim pada lingkungan tercemar.

Biofilter : memisahkan gas organik dengan melewatkan udara melalui suatu carrier yang dapat berupa kompos atau tanah, mengandung mikroba untuk mendegradasi bahan yang dilewatkan.

Boreaktor : penangan terhadap bahan pencemar dalam tangki besar yang berisi mikroba atau enzim.

Bioslurry : pengolahan tanah yang tercemar hidrokarbon dengan menggunakan bakteri. Proses ini dilakukan pada kolam yang berfungsi sebagai bioreaktor.

Bioventing : dilakukan dengan menyemburkan oksigen melalui tanah untuk menstimulasi pertumbuhan mikroba, digunakan pada tanah yang tercemar minyak bumi.

Composting : teknik ini dilakukan dengan mencampur bahan yang tercemar dengan kompos, lalu diinkubasi pada suhu yang reatif tinggi.

Landfarming : metode ini mengandalkan biodegradasi dengan menggunakan tanah sebagai sumber inokulum mikroba. Penggunaan teknik ini untuk mendorong pertumbuhan mikroba dengan cara tanah tercemar disebarkan di lahan terbuka, digunakan untuk membersihkan sejumlah besar tumpahan minyak dalam tanah.

Bioteknologi Hijau

Bioteknologi hijau mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan. Di bidang pertanian, bioteknologi 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). Sementara itu, dibidang pertenakan 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).

Tujuan inseminasi buatan pada hewan ternak adalah Memperbaiki mutu genetik ternak,  Tidak mengharuskan pejantan unggul untuk dibawa ketempat yang dibutuhkan sehingga mengurangi biaya, Mengoptimalkan penggunaaan bibit pejantan unggul secara lebih luas dalam jangka waktu yang lama dan Meningkatkan angka kelahiran dengan cepat dan teratur, Mencegah penularan atau penyebaran penyakit kelamin.

Bioteknologi Biru

Bioteknologi Biru atau blue biotechnology disebut juga bioteknologi akuatik atau 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.  Rekayasa Genetika Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi.

Secara umum, rekayasa genetika melakukan modifikasi pada makhluk hidup melalui transfer gen dai suatu organisme ke organisme lain. Prosedur rekayasa genetikan secara umum meliputi Isolasi gen, Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya lebih baik, Mentransfer gen tersebut ke organisme baru dan  Membentuk produk organisme transgenik Prosedur pembentukan organisme transgenik ada 4, yaitu  Melalui proses introduksi gen Beberapa langkah dasar proses introduksi gen adalah:

 

1. Membentuk sekuen gen yang diinginkan yang ditandai dengan penanda yang spesifik
2. Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan
3. Mengkultur jaringan yang sudah mengandung gen yang di transformasikan
4. Uji coba kultur tersebut di lapangan. Melalui proses mutasigenesis Memodifikasi gen pada organisme tersebut dengan mengganti sekuen basa nitrogen pada DNA yang ada untuk diganti dengan basa nitrogen lain sehingga terjadi perubahan sifat pada organisme tersebut. Contoh nya semula tanman yang sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama. · Human Genome Project Human Genome Project adalah usaha internasional untuk mengindentifikasi semua gen yang terdapat pada DNA dalam sel manusia dan memetakan lokasinya pada tiap kromosom manusia yang berjumlah 24. Proyek ini memiliki potensi tak terbatas untuk perkembangan di bidang pendekatan diagnostik untuk mendeteksi penyakit dan pendekatan molekuler untuk menyembuhkan penyakit genetik manusia. · Aplikasi di bidang medis Aspek dari bioteknologi medis sudah berlangsung lama, sebagai contoh lintah digunakan untuk merawat penyakit dengan cara membiarkan lintah menyedot darah, hal ini dipercaya dapat menghilangkan darah yang sudah terjangkit penyakit.

Sumber Artikel : https://www.gramedia.com/literasi/bioteknologi/ 

Pertanyaan :

Jawablah pertanyaan berikut ini pada kolom komentar dibawah ini!

1. Apakah perbedaan mendasar dari Bioteknologi sederhana dan Bioteknologi Moderen?

2. Apakah manfaat dari Bioteknologi sederhana maupun moderen?

3. Apakah tantangan bagi umat manusia kedepan mengingat semakin canggihnya ilmu pengetahuan terutama dibidang sains dan teknologi kaitannya dengan produk-produk bioteknologi modern kedepan?

4. Sebutkan masing-masing 1 bioteknologi sederhana dan bioteknologi modern yang betul-betul ingin kamu pelajari lebih dalam!

5. Buatlah sebuah study literatur (mencari dari berbagai sumber) terkait informasi 2 bioteknologi yang kamu pilih tadi untuk kamu persentasikan pada pertemuan selanjutnya!