Bioteknologi

Indonesia adalah negara tropika yang memiliki sumber daya alam hayati melimpah, namun belum dikembangkan secara optimal menjadi produk-produk hayati yang memiliki nilai tambah (produk bioteknologi). Hal ini antara lain disebabkan oleh kurangnya tenaga-tenaga ahli di bidang bioteknologi yang dapat meneliti, mengembangkan dan mengkomersialisasikan produk-produk hayati tersebut untuk kemakmuran bangsa Indonesia.

Apa itu Bioteknologi? (Penting)
BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi adalah ilmu yang menggunakan prinsip-prinsip kehidupan maupun sistem kehidupan organisme untuk menghasilkan produk yang berguna dan ramah lingkungan. Secara tidak sadar, bioteknologi sudah diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya pembuatan yogurt menggunakan bakteri Lactobacillus sp.

5 Warna Bioteknologi
Ada 5 warna dalam bioteknologi. Masing-masing warna mewakili satu bidang dalam bioteknologi.

Bioteknologi merah mewakili bioteknologi dalam bidang kesehatan. Dengan mottonya “heal the world”, bioteknologi merah menghasilkan banyak produk yang berperan serta dalam meningkatkan taraf kesehatan umat manusia. Beberapa produk yang sangat umum digunakan dalam kesehatan adalah vaksin dan antibiotik. Keduanya berupa suatu sistem yang dibuat untuk memperkuat dan melatih respon imun tubuh terhadap penyakit tertentu.
Bioteknologi merah memiliki beberapa produk yang saat ini masih menjadi kontroversi seperti cloning (kloning) yaitu penggandaan suatu makhluk hidup dan rekayasa genetika. Dengan kloning, sangat memungkinkan dibuat suatu organisme baru yang sangat persis dengan aslinya, baik itu manusia maupun hewan. Contoh nyata hasil kloning adalah eve (manusia kloning pertama) dan domba Dolly. Sedangkan rekayasa genetika memungkinkan untuk memodifikasi kecacatan atau kekurangan pada makhluk hidup. Dengan rekayasa genetika, autisme dapat dibasmi, down syndrome dapat dihilangkan, warna kulit seseorang dapat diubah, tinggi badan dapat diatur, bentuk wajah dapat dimodifikasi, dsb. Walaupun memiliki maksud yang baik, secara tidak langsung rekayasa genetika mewakili sifat manusia yang tidak pernah puas dan tidak bersyukur dengan apa yang diperoleh.

Bioteknologi hijau mewakili bioteknologi yang bergerak dalam bidang agrikultur dan pangan. Tak mau kalah dengan bioteknologi merah, bioteknologi hijau memiliki motto “feed the world”. Sesuai dengan mottonya, bioteknologi hijau dapat memecahkan masalah pangan di dunia. GM Food (Genetically Modified Food) adalah salah satu produk bioteknologi hijau yang sangat terkenal. GM Food memiliki komposisi gizi yang dapat diatur sesuai kebutuhan gizi manusia. Salah satu produk GM Food adalah makanan-makanan yang telah difortivikasi dengan vitamin maupun mineral, seperti margarin dan mentega yang difortivikasi dengan vitamin A.
Golden rice merupakan perbincangan hangat di kalangan ilmuwan bioteknologi. Golden rice merupakan hasil rekayasa pada padi, sehingga bulir-bulir padi yang dihasilkan berwarna kuning keemasan karena telah difortivikasi dengan beta karoten. Golden rice dibuat untuk menanggulangi defisiensi vitamin A pada anak-anak kecil di Afrika.

Bioteknologi biru adalah bioteknologi yang bergerak dalam bidang perairan dan kelautan. Bioteknologi biru berupaya untuk mengembalikan keseimbangan ekosistem laut sebagai akibat dari pemanasan global. Namun, bioteknologi biru juga dapat menjadi industri yang hebat tanpa merusak lingkungan. Salah satunya adalah produksi nori (rumput laut) secara masal, rekayasa genetika pada ikan untuk memodifikasi ukuran ikan, dan pembuatan golden pearl di filipina. Golden pearl adalah mutiara berwarna emas yang dihasilkan oleh tiram-tiram mutiara yang telah direkayasa genetikanya sehingga dapat menghasilkan mutiara yang berkilauan seperti emas.

Bioteknologi abu-abu adalah bioteknologi yang bergerak dalam bidang lingkungan. Tujuan utama bioteknologi abu-abu sesuai mottonya “help the world” adalah penyelamatan lingkungan yang kian lama kian rusak oleh perbuatan manusia. Produk bioteknologi abu-abu yang sangat familiar adalah biodegradable plastic, merupakan plastik yang mudah didegradasi oleh organisme-organisme uniseluler berupa mikroba. Sudah banyak market-market di Indonesia yang menggunakan biodegradable plastic ini. Kebanyakan organisasi yang bergerak dalam bidang bioteknologi abu-abu bersifat non-profit dan bertujuan untuk menyelamatkan bumi kita tercinta. Betapa berjasanya mereka bukan?

Bioteknologi putih adalah penerapan bioteknologi dalam bidang industri. Bioteknologi putih juga memiliki satu motto terkenal, yaitu “fuel the world”. Bioteknologi putih berkaitan dengan erat untuk memperbaiki bumi. Salah satu faktor yang merusak atmosfer bumi adalah karbon dioksida yang dihasilkan oleh pembakaran di pabrik maupun kendaraan bermotor. Bioteknologi putih memperkirakan semuanya itu. Pembuatan cerobong asap dengan prinsip koagulasi memungkinkan gas karbon dioksida yang dihasilkan pabrik dapat dikumpulkan dan tidak lepas ke udara bebas
Selain itu, pembuatan bio-ethanol dan bio-diesel merupakan bentuk kepedulian untuk mengurangi emisi karbon dioksida pada asap kendaran bermotor. Kedua bahan bakar tersebut menggunakan tumbuh-tumbuhan dan alga sebagai bahan baku produksi. Hal ini bertujuan untuk mengurangi pemakaian minyak bumi yang semakin menipis.

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. 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.

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 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. 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. 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 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

Peragian merupakan model aplikasi awal dari bioteknologi

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".
2000 Perampungan Human Genome Project
Jenis

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

Bir, salah satu produk bioteknologi putih konvensional.
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.
Rekayasa genetika

Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Secara umum, rekayasa genetika melakukan modifikasi pada mahluk hidup melalui transfer gen dari suatu organisme ke organisme lain. Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi:

Isolasi gen.
Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya lebih baik.
Mentrasfer gen tersebut ke organisme baru.
Membentuk produk organisme transgenik.
Prosedur pembentukan organisme transgenic ada dua, yaitu:
Melalui proses introduksi gen
Melalui proses mutagenesis
Proses introduksi gen
Beberapa langkah dasar proses introduksi gen adalah:
Membentuk sekuen gen yang diinginkan yang ditandai dengan penanda yang spesifik
Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan
Mengkultur jaringan yang sudah mengandung gen yang ditransformasikan
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 lain sehingga terjadi perubahan sifat pada organisme tersebut, contoh: semula sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama. Agen mutagenesis ini biasanya dikenal dengan istilah mutagen. Beberapa contoh mutagen yang umum dipakai adalah sinar gamma (mutagen fisika) dan etil metana sulfonat (mutagen kimia).

Human Genome Project

Human Genome Project adalah 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. 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

Aplikasi dari bioteknologi medis sudah berlangsung lama, sebagai contoh 100 tahun lalu lintah umum digunakan untuk merawat penyakit dengan cara membiarkan lintah menyedot darah pasien bloodletting| bloodletting. Hal ini dipercaya dapat menghilangkan darah yang sudah terjangkit penyakit. Pada zaman sekarang, lintah ditemukan memiliki enzim pada kelenjar salivanya yang dapat menghancurkan gumpalan darah yang bila tidak dihancurkan dapat menyebabkan strok dan serangan jantung. Selain contoh tersebut, terdapat banyak aplikasi bioteknologi di bidang medis sebagai berikut.

Sel Punca

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

Aplikasi dari sel punca diantaranya adalah 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 berbagai penyakit degeneratif. Cermin Dunia Kedokteran . Selain itu, sel punca diduga dapat digunakan untuk pengobatan diabetes tipe I dengan cara mengganti sel pankreas yang sudah rusak dengan sel pankreas hasil diferensiasi sel punca. Hal ini dilakukan untuk menghindari reaksi penolakan yang dapat terjadi seperti pada transplantasi pankreas dari binatang. Sejauh ini percobaan telah berhasil dilakukan pada mencit

^ a b c Merck. Biotechnology Institute. 2005. What is biotechnology??. http://www.biotechinstitute.org/what_is/. Diakses pada 25 April 2010.
^ a b c d e f Smith JE. 2004. Biotechnology; Studies in Biology. Ed ke-4. Cambridge: Inggris.
^ Peters P. 1993. Biotechnology: A Guide To Genetic Engineering. Wm C Brown: AS.
^ a b Clark DP, Pazdernik NJ. 2009. Biotechnology; Applying the Genetic Revolution. Elsevier: China.
^ a b Chirikjian JG. 1995. Plant Biotechnology, Animal Cel Culture, Immunobiotechnology. Vol 1. Jones and Bartlett Publishers: London.
^ Scott Michon. 2010. Timeline. http://www.strangescience.net/timeline.htm. Diakses pada 12 Mei 2010.
^ Gregor Madel: Plants. 2008. http://www.lycos.com/info/gregor-mendel--plants.html. Diakses pada 12 Mei 2010.
^ Encyclopedia, Timeline of Scientific Discoveries. http://www.statemaster.com/encyclopedia/Timeline-of-scientific-discoveries#BC. Diakses pada 12 Mei 2010.
^ Koivisto VA, Soman V, Conrad P, Hendler R, Nadel E. Insulin binding to monocytes in trained athletes. J Clin Invest 65:1011-15.
^ a b c d e f g h DaSilva EJ. 2004. The colours of biotechnology: Science, Development and Humankind. Electron. J Biotechnol 7:3 .
^ Madhavan G, Oakley B, Kun L. 2008. Career Development in Bioengineering and Biotechnology. New York: Springer+Business media, LLC.
^ a b c Thieman WJ, Palladino MA. 2004. Introduction to Biotechnology San Francisco: Pearson Education Inc.

Share on Facebook Share on Twitter Share on Google Plus

About Fikri

This is a short description in the author block about the author. You edit it by entering text in the "Biographical Info" field in the user admin panel.