Perkembangan dan Prinsip Dasar Bioteknologi

Biot eknolog i 173 Sumber:www.wikipedia.org; www.indobiogen.or.id Tahun Perkembangan Bioteknologi Tabel 7.1 Garis aktu Perkembangan Bioteknologi Pengumpulan benih untuk ditanam kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi telah melakukan praktik pengembangbiakan selektif seleksi artifisal untuk meningkatkan kualitas ternak. Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuatan roti dengan bantuan ragi Bangsa Tionghoa membuat yoghurt dan keju dengan bakteri asam laktat Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia Penemuan sel oleh Robert H ooke Inggris melalui mikroskop Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang pengem- bangbiakan hewan M ikroorganisme ditemukan Gregor M endel mengawali genetika tumbuhan rekombinan Gregor M endel menemukan hukum-hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya Karl Ereky, insinyur Hongaria, yang pertama kali menggunakan kata bioteknologi James D. atson, M aurice ilkins, Rosalind Franklin, dan Francis Crick mengungkap struktur DNA Peneliti di A S berhasil menemukan enzim restriksi yang digunakan untuk memotong gen-gen Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein. Para peneliti A S berhasil membuat insulin menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar. Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. M isalnya, coli digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain, setelah disisipi gen manusia. Sekitar 5 pengidap diabetes alergi terhadap insulin hewan yang sebelumnya tersedia FDA menyetujui makanan hasil organisme modifikasi pertama dari Calgene, yaitu tomat flavr savr . Ilmuwan Inggris dari Roslin Institute melaporkan domba Dolly hasil kloning dari dua sel domba dewasa. Perampungan H uman enome Pro ect secara kasar Para ilmuwan berhasil memetakan gen-gen dari tanaman padi Lima puluh tahun setelah penjelasan struktur DNA , H uman enome Pro ect selesai 14 A pril 2003 8000 SM 6000 SM 4000 SM 1500 1665 1800 1880 1856 1865 1919 1953 1970 1975 1978 1980 1992 1997 2000 2002 2003 Perkembangan bioteknologi sangat dipengaruhi oleh perkembangan ilmu-ilmu dasar, sepert i perkembangan mikrobiologi, genet ika, dan biokimia. M ikrobiologi mempunyai peranan sangat penting karena studi awal mengenai manipulasi genet ika dilakukan t erhadap kelompok mikroorganisme. Penelitian awal terhadap mikroorganisme relatif lebih sederhana dibandingkan kelompok makhluk hidup lainnya. Selain itu, kelompok mikroorganisme mudah ditumbuhkan; pertumbuhannya relatif cepat , mudah dilakukan persilangan, analisis genet ika, fisiologi, dan biokimia. Penelit ian awal mengenai makhluk hidup t ransgenik hasil persilangan gen juga dilakukan terhadap mikroorganisme. Sekilas Biologi Dalam Hum an Genom e Project , ilm uw an m encoba m enent ukan posisi yang tepat dari masing- masing gen di dalam kromosom manusia. Jika hal ini berhasil dilakukan, ahli genetik mampu menentukan gen penyebab cacat dan m enetralisasi atau m enggant inya. Sumber: Jendela IPTEK: Kehidupan, 1997 Mudah dan Akt if Belajar Biologi unt uk Kelas XII 174 M ikrobiologi bukan satu-satunya ilmu dasar yang berperan penting dalam pengembangan bioteknologi. Genetika dan biokimia pun berperan penting dalam pengembangan bioteknologi. Genetika beserta pemahaman mengenai pola perwarisan sifat dan substansi genetik menjadi dasar dalam t ek nol ogi rek ombi nasi D N A , persi l angan, dan mut asi . Bi ok i mi a memberi k an dasar pemahaman mengenai st ruk t ur genet i k dan makromolekul lain, misalnya enzim. Pada akhirnya, mikrobiologi, genetika, dan biokimia berkembang secara si mul t an dan sal i ng memengaruhi sehi ngga mendorong perkembangan biot eknologi. Ket iga ilmu dasar t ersebut selanjut nya mendukung perkembangan biologi molekular sebagai suatu disiplin ilmu baru yang melandasi pegetahuan mengenai makhluk hidup dilihat dari molekul pembentuknya. Biologi molekular menjadi ilmu yang mendasari bioteknologi modern. Ilmu-ilmu dasar dan teknologi yang lain juga mempunyai peranan penting dalam perkembangan bioteknologi. Perkembangan bioteknologi saat ini sudah sedemikian luas sehingga batasan antardisiplin ilmu dan ant art eknol ogi semakin t ipis dan sul it dibedakan. Secara ringkas, hubungan antardisiplin ilmu dan teknologi yang turut mengembangkan bioteknologi terangkum dalam Gambar 7.2 berikut. Beberapa disiplin ilmu dan teknologi yang mendukung bioteknologi menghasi l kan cabang- cabang bi ot ek nol ogi baru, di ant aranya, bioteknologi pertanian, bioteknologi lingkungan, bioteknologi kesehatan, dan bioteknologi industri. Pada saat ini, bioteknologi tidak hanya terbatas pada eksperimen di laboratorium, melainkan sudah berkembang menjadi industri besar. Bioteknologi Teknologi pangan Kom p ut er Biot eknologi p ert anian Biot eknologi lingkungan Biot eknologi kesehat an Biot eknologi ind ust ri Biokim ia Mikrob iologi Biologi Molekuler Sumber: Bioteknologi Pangan, 2006 Gambar 7.2 Hubungan ant arilm u dan t eknologi dalam pengem bangan biot eknologi. Kata Kunci • Biokim ia • Biologi m olekuler • Biot eknologi indust ri • Biot eknologi kesehat an • Biot eknologi lingkungan • Biot eknologi pert anian • Genet ika Rekayasa mekanik Elekt ronika Genet ika Ilmu Pangan Rekayasa Kimia Biot eknolog i 175

B. Bioteknologi Konvensional dan Modern

Secara umum, bioteknologi dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Pada bioteknologi konvensional, penerapan teknik-teknik biologi, biokimia, dan rekayasa genetika masih sangat terbatas. Organisme yang digunakan masih bersifat alamiah. Bahkan, dapat dikatakan bahwa pada teknologi konvensional belum ada rekayasa genetik. Jika pun ada, rekayasa yang dilakukan belum terarah dan belum sepenuhnya dapat dikendalikan. Contohnya, pencarian bibit unggul tanaman melalui radiasi. Teknik mutasi ini menghasilkan mutan-mutan dengan sifat yang berbeda-beda sehingga hasil mutasi tidak dapat sepenuhnya dikendalikan atau diramalkan. Pada biot eknologi modern, sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan, penerapan teknik-teknik biologi, biokimia, dan rekayasa genet ika t el ah mampu menghasil kan produk secara l ebih t erarah. Contohnya, melalui teknik rekombinasi gen sekarang para ilmuwan telah dapat menyisipkan gen penghasil hormon insulin manusia ke dalam DNA bakteri sehingga bakteri tersebut dapat menghasilkan hormon insulin. Dari contoh tersebut, telihat bahwa hasil yang akan dicapai telah dapat diramalkan sebelumnya. Bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern tidak mudah untuk dibedakan. M eskipun demikian, terdapat beberapa ciri khusus pada keduanya. Ciri khusus ini terutama terletak pada kelebihan dan kekurangan kedua jenis biot eknologi t ersebut . Perhat ikan Tabel 7.2 berikut . Gambar 7.3 Produksi hasil biot eknologi berskala indust ri pada pabrik pem buat an a keju dan b bir. Sumber:www.roundamerica.com; www.orexca.com 1. Jelaskan secara singkat perkembangan bioteknologi dari waktu ke waktu. 2. Bagaimanakah kedudukan Ilmu Mikrobiologi, Genetika dan Biokimia terhadap Bioteknologi? Jelaskan. Kerjakanlah di dalam buku latihan. Latihan Pemahaman Subbab A Kata Kunci • Rekayasa Genet ik • Mut asi • Rekom endasi gen • Bibit unggul • Radiasi • Insulin a b Mudah dan Akt if Belajar Biologi unt uk Kelas XII 176 M eskipun bioteknologi konvensional telah berkembang lebih dahulu, tidak berarti bioteknologi konvensional sudah tidak digunakan. H ingga kini, bioteknologi konvensional tersebut masih tetap digunakan sesuai kelebihan yang dimilikinya. A dapun bioteknologi modern hingga kini masih terus berkembang.

1. Bioteknologi Konvensional

Sepert i yang t el ah A nda k et ahui bahwa pada bi ot ek nol ogi konvensional ini tidak ada rekayasa terhadap sifat alami gen biologi yang digunakan. Biot eknologi konvensional ini disebut juga biot eknologi tradisional karena perkembangan bioteknologi ini telah ada sejak ribuan tahun silam. Pada masa itu, manusia belum menyadari bahwa proses yang mereka lakukan merupakan proses bioteknologi. Bioteknologi konvensional yang dilakukan manusia saat itu umumnya menggunakan proses sederhana dan t el ah dil akukan secara t urun temurun. Perhatikan kembali garis waktu perkembangan bioteknologi pada Tabel 7.1. Perkembangan bioteknologi konvensional tidak hanya terjadi pada teknologi pengolahan pangan, seperti pembuatan minuman beralkohol bir, anggur dan makanan roti, keju. A kan tetapi, berkembang hingga pada aspek kesehatan, pemuliaan tanaman, dan peternakan. Berikut ini beberapa pemanfaatan bioteknologi konvensional dalam beberapa bidang kehidupan.

a. Pengolahan Bahan Pangan

M ikroorganisme merupakan kelompok makhluk hidup mikroskopis yang dapat dijumpai hampir di semua tempat dan biasanya berasal dari kelompok bakteri atau jamur. M akhluk hidup sederhana ini memiliki Tabel. 7.2 Kelebihan dan Kekurangan Penerapan Bioteknologi Konvensional dan Modern