Bioteknologi

Kristal insulin.

Bioteknologi yaitu 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 benda/barang dan jasa.^[1] Dewasa ini, peningkatan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni beda, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan beda menjadinya.^[1] Dengan ucap beda, bioteknologi yaitu ilmu terapan yang menggabungkan bermacam cabang ilmu dalam proses produksi benda/barang dan jasa.

Bioteknologi dengan programa sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Menjadi contoh, di bidang teknologi pangan yaitu 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 binatang.^[2] Di bidang medis, penerapan bioteknologi pada masa lalu dibuktikan diantaranya dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun baru saja dalam jumlah yang terbatas dampak proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan dijadikan setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.^[1] Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilaksanakan dengan programa massal.

Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya bermacam jenis teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan menjadinya.^[3] Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.^[4] Riset di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit beda yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.^[4] Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena berisi zat gizi yang bertambah jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga bertambah tahan terhadap hama maupun tekanan proses yang terkait.^[5] Penerapan bioteknologi pada masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian proses yang terkait hidup dari polusi. Menjadi 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.^[2]

Kemajuan di bidang bioteknologi tak bebas dari bermacam kontroversi yang melingkupi peningkatan teknologinya. Menjadi contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari berjenis-jenis golongan.

Bioteknologi dengan programa umum berarti memperkembangkan kualitas suatu organisme menempuh aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme beda atau merekayasa gen pada organisme tersebut.^[2]

Perubahan sifat Biologis menempuh rekayasa genetika tersebut menyebabkan "lahirnya organisme baru" produk bioteknologi dengan sifat - sifat yang menguntungkan untuk manusia. Produk bioteknologi, diantaranya^[2]:

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

Garis waktu bioteknologi

Peragian adalah model aplikasi awal dari bioteknologi

• 8000 SM Pengerahan benih untuk ditanam pulang. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi menjalankan praktik pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal) untuk memperkembangkan kualitas ternak.
• 6000 SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, membikin roti, membikin tempe dengan bantuan ragi.
• 4000 SM Bangsa Tionghoa membikin yogurt dan keju dengan bakteri asam laktat.
• 1500 Pengerahan tumbuhan di seluruh alam.
• 1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) menempuh mikroskop.^[6]
• 1800 Nikolai I. Vavilov membikin riset komprehensif tentang pengembangbiakan binatang.
• 1880 Mikroorganisme ditemukan.
• 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan.^[7]
• 1865 Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya.^[8]
• 1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan ucap bioteknologi.
• 1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang dipakai untuk memotong gen gen.
• 1975 Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein.
• 1978 Para peneliti di AS berhasil membikin insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar.^[9]
• 1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, E. coli, dipakai untuk memproduksi insulin dan obat beda, dalam bangun-bangun manusia. Bertambah kurang 5% pengidap diabetes alergi terhadap insulin binatang yang ketika belumnya tersedia).
• 1992 FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat "flavor saver".
• 2000 Perampungan Human Genome Project

Jenis

Bioteknologi memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya diasosikan dengan warna, yaitu:^[10]

Bir, salah satu produk bioteknologi putih konvensional.

• Bioteknologi merah (red biotechnology) yaitu cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioeknologi di bidang medis.^[10] Cakupannya meliputi seluruh spektrum pengobatan manusia, mulai dari tahap preventif, diagnosis, dan pengobatan. Contoh penerapannya yaitu pemanfaatan organisme untuk menghasilkan obat dan vaksin, penggunaan sel induk untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan programa menyisipkan atau mengalihkan gen abnomal dengan gen yang normal.^[10]
• Bioteknologi putih/abu-abu (white/gray biotechnology) yaitu bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan asal energi terbarukan.^[10] Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir/ragi, enzim-enzim juga organisme-organisme yang bertambah 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.^[10]
• Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan.^[10] Di bidang pertanian, bioteknoogi telah berperan dalam menghasilkan tanaman tahan hama, bahan pangan dengan kandungan gizi bertambah tinggi dan tanaman yang menghasilkan obat atau senyawa yang berguna. Sementara itu, di bidang peternakan, binatang-binatang telah dipakai menjadi "bioreaktor" untuk menghasilkan produk penting misalnya kambing, sapi, domba, dan ayam telah dipakai menjadi penghasil antibodi-protein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa asing (antigen).^[10]
• Bioteknologi biru (blue biotechnology) dinamakan juga bioteknologi akuatik/perairan yang mengelola proses-proses yang dijadikan di proses yang terkait akuatik.^[10] Salah satu contoh yang paling tua yaitu akuakultura, menumbuhkan ikan bersirip atau kerang-kerangan dalam kondisi terkontrol menjadi asal makanan, (diperkirakan 30% ikan yang dikonsumsi di seluruh alam dihasilkan oleh akuakultura). Peningkatan bioteknologi akuatik termasuk rekayasa genetika untuk menghasilkan tiram tahan penyakit dan vaksin untuk melawan virus yang menyerang salmon dan ikan yang beda. Contoh bedanya yaitu salmon transgenik yang memiliki hormon pertumbuhan dengan programa amat sangat sehingga menghasilkan tingkat pertumbuhan sangat tinggi dalam waktu singkat.^[11][12]

Rekayasa genetika

Rekayasa genetika yaitu programa landasan dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Dengan programa umum, rekayasa genetika menjalankan modifikasi pada mahluk hidup menempuh transfer gen dari suatu organisme ke organisme beda. Programa rekayasa genetika dengan programa umum meliputi^[2]:

1. Isolasi gen.
2. Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya bertambah baik.
3. Mentrasfer gen tersebut ke organisme baru.
4. Membentuk produk organisme transgenik.

Programa pembentukan organisme transgenic ada dua, yaitu:

1. Menempuh proses introduksi gen
2. Menempuh proses mutagenesis

Proses introduksi gen

Beberapa langkah landasan proses introduksi gen yaitu^[2]:

1. Membentuk sekuen gen yang diharapkan yang ditandai dengan penanda yang spesifik
2. Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan
3. Mengkultur jaringan yang sudah berisi gen yang ditransformasikan
4. Uji coba kultur tersebut di lapangan

Mutagenesis

Memodifikasi gen pada organisme tersebut dengan mengganti sekuen basa nitrogen pada DNA yang ada untuk diganti dengan basa nitrogen beda sehingga dijadikan perubahan sifat pada organisme tersebut, contoh: semula sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama. Wakil pengusaha yang merundingkan mutagenesis ini biasanya dikenal dengan sebutan mutagen. Beberapa contoh mutagen yang umum dipakai yaitu sinar gamma (mutagen fisika) dan etil metana sulfonat (mutagen kimia).^[5]

Human Genome Project

Human Genome Project yaitu usaha international yang dimulai pada tahun 1990 untuk mengidentifikasi semua gen (genom) yang terdapat pada DNA dalam sel manusia dan memetakan lokasinya pada tiap kromosom manusia yang berjumlah 24.^[12] Proyek ini memiliki potensi tak terbatas untuk peningkatan di bidang pendekatan diagnostik untuk mendeteksi penyakit dan pendekatan molekuler untuk menyembuhkan penyakit genetik manusia ^[12]

Aplikasi di Bidang Medis

Aplikasi dari bioteknologi medis sudah berlaku lama, menjadi contoh abad lalu lintah umum dipakai untuk merawat penyakit dengan programa membiarkan lintah menyedot darah pasien bloodletting| bloodletting. Hal ini dipercaya dapat menghilang darah yang sudah terjangkit penyakit. Pada abad sekarang, lintah ditemukan memiliki enzim pada kelenjar salivanya yang dapat menghancurkan gumpalan darah yang bila tidak dihancurkan dapat menyebabkan strok dan serangan jantung. Beda daripada contoh tersebut, terdapat banyak aplikasi bioteknologi di bidang medis menjadi berikut.

Sel Punca

Sel punca yaitu jenis sel khusus dengan kemampuan membentuk ulang dirinya dan dalam saat yang bersamaan membentuk sel yang terspesialisasi. Aplikasi Terapeutik Sel Stem Embrionik pada Bermacam Penyakit Degeneratif. Dalam Cermin Alam Kedokteran, meskipun biasanya sel dalam tubuh seperti jantung maupun hati telah terbentuk khusus untuk memenuhi fungsi tertentu, stem cell selalu ada dalam hal tidak terdiferensiasi sampai ada sinyal tertentu yang menujukannya berdiferensiasi menjadi sel jenis tertentu. Kemampuannya untuk berproliferasi bersamaan dengan kemampuannya berdiferensiasi menjadi jenis sel tertentu inilah yang membikinnya unik . Karakteristik biologis dan diferensiasi stem cell fokus pada mesenchymal stem cell. Cermin Alam Kedokteran

Aplikasi dari sel punca diantaranya yaitu pengobatan infark jantung yaitu menggunakan sel punca yang berasal dari sumsum tulang untuk mengganti sel-sel pembuluh yang rusak (neovaskularisasi). Aplikasi terapeutik sel stem embrionik pada bermacam penyakit degeneratif. Cermin Alam Kedokteran . Beda daripada itu, sel punca diduga dapat dipakai untuk pengobatan diabetes tipe I dengan programa mengganti sel pankreas yang sudah rusak dengan sel pankreas hasil diferensiasi sel punca. Hal ini dilaksanakan untuk menghindari reaksi penolakan yang dapat dijadikan seperti pada transplantasi pankreas dari binatang. Sejauh ini percobaan telah berhasil dilaksanakan pada mencit

Lihat Pula

• bioremediasi
• genetika molekular
• sel punca

Referensi

Pranala luar

• "Dr. Jekyll & Mr Hyde" Bioteknologi - artikel ilmiah terkenal mengenai bioteknologi di harian Akal Rakyat.