BIOTEKNOLOGI dan yang id bab 2
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
Jenis-Jenis Bioteknologi
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 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 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 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.
Bioteknologi hijau (green biotechnology) 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 antibodiprotein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa
asing (antigen).
Bioteknologi biru (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
mahluk hidup melalui transfer gen dari suatu organisme ke organisme lain.
Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi:
1.
2.
3.
4.
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
Mutagenesis adalah 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 internasional 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). 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 selsel pembuluh yang rusak (neovaskularisasi). Aplikasi terapeutik sel stem
embrionik pada berbagai penyakit degeneratif. 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.
Bioteknologi Terbagi Menjadi :
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
Jenis-Jenis Bioteknologi
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 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 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 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.
Bioteknologi hijau (green biotechnology) 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 antibodiprotein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa
asing (antigen).
Bioteknologi biru (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
mahluk hidup melalui transfer gen dari suatu organisme ke organisme lain.
Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi:
1.
2.
3.
4.
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
Mutagenesis adalah 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 internasional 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). 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 selsel pembuluh yang rusak (neovaskularisasi). Aplikasi terapeutik sel stem
embrionik pada berbagai penyakit degeneratif. 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.
Bioteknologi Terbagi Menjadi :