Pengertian Bioteknologi – Halo, Sobat Grameds, apakah kalian mengenal istilah Bioteknologi? Yaps, betul Bioteknologi telah dikenal manusia selama ribuan tahun.
Di bidang teknologi pangan misalnya, kita melihat bahwa produksi bir, roti dan keju telah dikenal sejak abad ke-19, perbanyakan tanaman untuk menciptakan varietas baru di bidang pertanian, serta pembibitan dan peternakan. Ayo, simak penjelasan bioteknologi selengkapnya di bawah ini, Grameds.
Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan peningkatan alat biologis, teknik telah dikembangkan untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat. Salah satu teknik yang paling penting adalah bioteknologi.
Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu yang berkaitan dengan penerapan sistem biologis dan organisme pada 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, bir, keju dan lain-lain. Sampai saat ini, pemanfaatan bioteknologi telah merambah hampir ke seluruh aspek kehidupan dan secara lengkap dijelaskan dalam buku Bioteknologi.
Daftar Isi
Pengertian Bioteknologi
Sumber: Matob Creative Studio
Bioteknologi adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol,antibiotik, asam organik) dalam proses produksi untuk menciptakan barang dan jasa yang dapat digunakan oleh manusia.
Saat ini perkembangan bioteknologi tidak hanya berbasis pada biologi tetapi juga pada ilmu-ilmu murni dan terapan lainnya seperti biokimia, ilmu komputer, biologi molekuler, mikrobiologi, ilmu genetika, kimia, matematika, dan lain-lain.
Seperti yang sudah dijelaskan diatas, bioteknologi adalah ilmu terapan yang memadukan berbagai cabang ilmu pengetahuan dalam produksi barang dan jasa.
Dalam bidang kedokteran, penerapan bioteknologi di masa lalu telah dibuktikan antara lain dengan ditemukannya vaksin, antibiotik dan insulin, walaupun masih terbatas karena fermentasi yang tidak sempurna.
Perubahan signifikan terjadi setelah Louis Pasteur menemukan bioreaktor. Dengan alat ini, dimungkinkan untuk mencapai produksi massal antibiotik dan vaksin.
Saat ini, bioteknologi memiliki perkembangan yang sangat pesat, terutama di negara-negara maju. Kemajuan tersebut ditandai dengan ditemukannya berbagai teknologi seperti rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, seleksi sel punca, kloning, dan lain-lain.
Teknologi ini memungkinkan kita mendapatkan obat untuk penyakit kronis dan genetik yang tidak dapat disembuhkan, seperti kanker atau AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel punca juga memungkinkan korban stroke atau penyakit lain yang mengakibatkan hilangnya atau rusaknya jaringan tubuh pulih kembali.
Di bidang pangan, dengan menggunakan rekayasa genetika, kultur jaringan dan teknologi DNA rekombinan, dimungkinkan untuk menciptakan tanaman dengan sifat dan produk yang unggul karena mengandung lebih banyak nutrisi daripada tanaman biasa dan juga lebih tahan terhadap hama dan tekanan lingkungan.
Penerapan bioteknologi di era ini juga dapat ditemukan dalam perlindungan lingkungan dari pencemaran. Misalnya pada penguraian minyak oleh bakteri yang tumpah ke laut dan pada proses penguraian zat berbahaya (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.
Kemajuan di bidang bioteknologi tidak lepas dari berbagai kontroversi seputar perkembangan teknologinya. Misalnya, teknologi kloning dan rekayasa genetika tanaman pangan telah dikritik oleh banyak kalangan.
Bioteknologi secara generik berarti menaikkan kualitas suatu organisme melalui penerapan teknologi. Penerapan teknologi tersebut dapat mengubah fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau dengan memodifikasi gen organisme tersebut.
Perubahan sifat biologis oleh rekayasa genetika menyebabkan “lahirnya organisme baru”, produk bioteknologi dengan sifat yang bermanfaat bagi manusia. Produk Bioteknologi antara lain:
- Jagung tahan hama serangga
- Kapas anti hama serangga
- Pepaya tahan terhadap virus
- Enzim meningkatkan produksi susu pada sapi
- Padi mengandung vitamin A
- Pisang mengandung vaksin hepatitis
Sejarah Perkembangan Bioteknologi
Bioteknologi berasal dari 3 kata yaitu bios artinya hidup, teknos artinya penerapan dan logos artinya ilmu. Penerapan bioteknologi telah dipraktekkan oleh nenek moyang kita ribuan tahun yang lalu. Perkembangan itu sendiri dapat diklasifikasikan menjadi 3 periode, yaitu:
1. Bioteknologi Tradisional (6000 SM)
Ditandai dengan penggunaan mikroorganisme (fermentasi) untuk menyiapkan atau mengawetkan makanan dan minuman. Periode ini, yang terjadi sebelum tahun 1800 M, dimulai dengan produksi bir dari ragi Babilonia.
Selain bir, ada juga makanan dan minuman yang diolah melalui fermentasi. Misalnya: roti, tempe, lakban, sake, oncom dan kecap. Namun, orang dahulu tidak mengenal istilah bioteknologi, karena tidak ada ilmu yang menjelaskannya.
2. Era Bioteknologi Ilmiah (1800 SM – pertengahan abad ke 19)
Orang-orang mulai menyadari bahwa fermentasi tidak terjadi secara kebetulan. Penasaran, mereka melakukan penelitian dengan menggunakan prinsip ilmiah. Hasilnya adalah penemuan enzim yang diekstraksi dari ragi yang dapat mengubah gula menjadi alkohol.
Hal ini diikuti dengan penggunaan istilah bioteknologi oleh Karl Ereky pada tahun 1919. Saat itu, buah dari bioteknologi tidak hanya makanan tetapi juga obat-obatan, seperti antibiotik dan penisilin.
3. Era Bioteknologi Modern (setelah perang dunia II – sekarang)
Seiring berjalannya waktu, kebutuhan manusia juga semakin meningkat. Upaya sedang dilakukan untuk memproduksi makanan dan obat-obatan melalui proses yang lebih efisien dan efektif. Era Bioteknologi modern sudah ada saat ditemukannya enzim restriksi endonuklease. Enzim ini memungkinkan kita memotong dan menempelkan DNA ke dalam organisme hidup.
Jenis Bioteknologi
Oleh karena itu bioteknologi dapat dibagi berdasarkan kompleksitasnya menjadi dua jenis, yaitu bioteknologi tradisional atau konvensional dan bioteknologi modern sebagai berikut:
1. Bioteknologi Konvensional (Tradisional)
Bioteknologi konvensional atau tradisional adalah bioteknologi yang menggunakan bakteri, proses biokimia, serta proses genetik alami berupa mutasi atau rekombinasi gen. Prinsip bioteknologi ini telah dikenal umat manusia selama ribuan tahun.
Bioteknologi konvensional menggunakan prinsip atau metode pembuatan produk tradisional. Misalnya membuat lakban dengan cara menaburkan ragi pada permukaan akar singkong dan diamkan selama 3 hari.
Proses ini membutuhkan bantuan mikroorganisme seperti jamur Saccharomyces cerevisiae, jamur Aspergillus sp dan bakteri Acetobacter aceti. Akibatnya, mikroorganisme tersebut mengubah rasa singkong menjadi manis dan beraroma khas.
Manfaat dari bioteknologi tradisional adalah:
- Menambah kandungan gizi produk pangan berupa makanan dan minuman.
- Membantu proses peningkatan industri pertanian sebagai komoditas produksi dan industri perdagangan.
- Menambah jumlah lapangan pekerjaan dan meningkatkan pendapatan masyarakat.
- Mempromosikan produk industri dalam negeri.
Penerapan bioteknologi konvensional telah merambah beberapa bidang kehidupan manusia seperti pangan, pertanian, peternakan, serta kesehatan dan obat-obatan.
A. Pangan
Ada banyak manfaat ilmu bioteknologi konvensional di bidang pangan. Pasalnya, bidang ini menjadi titik awal pengenalan bioteknologi manusia sederhana pada zaman dahulu. Berikut adalah contoh produk bioteknologi di bidang pangan:
- Tempe, yang terbuat dari kacang kedelai menggunakan enzim protease dan fungi Rhizopus oligosporus sebagai agen hayatinya.
- Tauco, dibuat dari kacang kedelai dengan menggunakan enzim protease dan agen hayati Aspergillus oryzae.
- Kecap, terbuat dari kacang kedelai dengan menggunakan enzim protease dan agen hayati kedelai Aspergillus.
- Oncom, dibuat dari bungkin kacang menggunakan enzim protease dan probiotik Monilia sitophila.
- Yogurt, dibuat dari susu dengan menggunakan enzim laktase dan agen biologis dari bakteri Streptococcus thermophilus dan Streptococcus vulgaris.
- Keju, terbuat dari susu dengan enzim Lipase dan agen biologi Lactobacillus.
- Mentega, yang terbuat dari susu memiliki enzim lipase, tetapi juga mengandung bakteri Lactobacillus lactis atau Streptococcus lactis.
- Beras ketan tapai, terbuat dari beras ketan dan menggunakan agen hayati Saccharomyces cereviceae.
- Asian, dibuat dari kubis dengan menggunakan enzim laktase dan bakteri Lactobacillus plantarum.
- Sirup gula, menggunakan enzim amilase dan bakteri Bacillus subtilis.
- Nata de coco, dibuat dari air kelapa dengan menggunakan enzim selulase dan bakteri Acetobacter xylinum.
- Es Krim, dibuat dari susu dengan menggunakan enzim laktase dan bakteri Saccharomyces Mushroomlis.
Selain makanan tersebut, bioteknologi konvensional juga banyak menciptakan produk berupa minuman. Salah satunya adalah teh kombucha yang merupakan produk larutan teh fermentasi dengan kultur mikroba. Penyeduhan teh ini menggunakan enzim tetes tebu sebagai limbah gula yang melimpah.
Tetes enzim dikenal sebagai produk sampingan dari produksi gula tebu. Meski begitu, kandungan asam organik dan gulanya cukup tinggi untuk digunakan sebagai sumber nutrisi selama fermentasi. Kultur teh Kombucha sendiri banyak mengandung bakteri dan ragi.
Beberapa bakteri yang ada di dalamnya adalah Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti, Acetobacter pasteunanus, Brettanamyces bruxellensis. Brettanomyces intermedius, Saccharomyces cerevisiae, Candida forma, Gluconobacter, Mycoderma, Mycotorula, Pichia, Schizosaccharomyces dan Torula.
Teh Kombucha dikatakan efektif dalam mengobati stres saraf dan mental, pengerasan pembuluh darah, kelelahan kronis, mencegah penuaan kulit, gangguan usus, menurunkan kolesterol, mengobati kanker usus besar dan kedua kanker payudara. Ini karena kandungan asam dan vitamin yang berbeda.
B. Pertanian
Dalam bidang pertanian bioteknologi yang umum terlihat di masyarakat antara lain :
- Hidroponik adalah metode pertanian yang tidak menggunakan tanah sebagai media tanam.
- Tumbuhan Mustard alami mengalami seleksi manusia untuk menghasilkan brokoli, kembang kol, dan kubis.
C. Peternakan
Bioteknologi konvensional juga banyak diterapkan di bidang peternakan, contoh penerapannya adalah sebagai berikut.
- Domba Ankon, khususnya yang berkaki pendek dan bengkok karena proses mutasi alami.
- Sapi Jersey, khususnya sapi perah, mengandung lebih banyak krim setelah dimutasi oleh manusia.
D. Kesehatan
Dalam bidang kesehatan dunia, bioteknologi juga banyak diterapkan untuk menghasilkan obat-obatan seperti:
- Antibiotik adalah produk medis yang terbuat dari jamur dan bakteri.
- Vaksin adalah produk yang meningkatkan kekebalan tubuh dengan menggunakan mikroorganisme atau bagiannya yang telah dibunuh sebelum diracuni.
2. Bioteknologi Modern
Bioteknologi modern mulai mengalami perkembangan yang signifikan setelah ditemukannya struktur DNA pada tahun 1950. Bioteknologi modern paling dikenal sebagai salah satu jenis bioteknologi yang berbasis rekayasa, rekayasa DNA atau manipulasi genetik dengan menggunakan biokimia dan mikrobiologi.
Rekayasa genetika atau genetic engineering adalah manipulasi gen secara langsung untuk tujuan praktis. Salah satu teknik rekayasa genetika adalah DNA rekombinan dimana gen tertentu dimasukkan ke dalam sel dengan teknik kloning yang disebut juga dengan kultur jaringan.
Misalnya, microarray DNA yang diwakili oleh titik-titik berwarna ditafsirkan sebagai tingkat ekspresi relatif dari 2.400 gen manusia. Analisis mikro aril sering digunakan untuk membandingkan ekspresi gen pada beberapa sampel yang berbeda, seperti sampel jaringan normal dan sampel kanker.
Pengetahuan ini kemudian dikembangkan dan digunakan sebagai teknik untuk melakukan penelitian tentang penyakit kanker dan penyakit lainnya. Seiring dengan perkembangannya, bioteknologi modern diterapkan di berbagai bidang kehidupan.
A. Teknologi Reproduksi
Teknologi reproduksi adalah cara reproduksi yang menggunakan alat dan proses tertentu. Cara ini dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan kualitas pribadi agar menjadi lebih baik sesuai dengan harapan manusia. Ada beberapa bentuk teknik reproduksi yang diterapkan, yaitu:
- Kultur jaringan, suatu cara memperbanyak jumlah tanaman dengan cara mengkulturkan jaringan tertentu sehingga berkembang menjadi individu yang memiliki ciri-ciri yang sama dengan induknya. Cara ini dapat menghasilkan benih berkualitas tinggi dalam waktu singkat, dalam jumlah banyak dan bebas penyakit.
- Inseminasi buatan, metode pembuahan yang dilakukan dengan menggunakan bantuan manusia. Metode inseminasi ini biasanya diterapkan pada ternak sapi dan kadang juga bagi manusia.
- Fertilisasi in Vitro atau bayi tabung, metode menghasilkan bayi melalui proses pembuahan yang tidak dilakukan di dalam tubuh. Metode ini sering dilakukan oleh pasangan suami istri yang sulit mendapatkan keturunan.
- Cloning atau pengklonan, metode menghasilkan keturunan yang sangat identik dengan induknya berdasarkan sifat aseksual. Pemuliaan, metode persilangan organisme dari keturunan yang berbeda.
B. Radiasi
Radiasi atau disebut juga penyinaran adalah suatu cara penggunaan gelombang elektromagnetik untuk mengawetkan makanan, menghambat pertumbuhan pucuk tanaman, mencegah pematangan buah, dan juga merupakan cara mutagenesis.
C. Hidroponik dan Aeroponik
Hidroponik adalah metode pertanian yang menggunakan air dan bahan berpori atau berpori. Sementara itu aeroponik merupakan suatu metode bertanam dengan cara membiarkan akar tanaman menggantung di udara sehingga akar tersebut tidak menempel pada media tanam apapun.
Berikut ini adalah beberapa kelebihan dari bercocok tanam dengan metode hidroponik serta aeroponik, antara lain:
- Pertumbuhan tanaman tidak bergantung pada musim dan tempat termasuk ketinggian lokasi dan luas tanah sebagai media tanam.
- Mutu hasil perkebunan seperti sayur dan buah lebih baik dibanding dengan proses tanam seperti biasa.
- Pupuk yang digunakan lebih hemat, karena jumlah yang diberikan harus diatur.
- Hama dan penyakit tanaman yang berasal dari tanah tidak akan menyerang tanaman.
D. Pengobatan
Bioteknologi modern juga banyak digunakan dalam bidang medis, khususnya untuk produksi obat-obatan. Berikut adalah beberapa produk bioteknologi di bidang kedokteran, khususnya:
- Interferon, obat yang diproduksi untuk meningkatkan kekebalan dan melawan infeksi. Biasanya diberikan pada penderita kanker dan hepatitis.
- Insulin, hormon buatan manusia yang digunakan untuk mengontrol gula darah. Hormon ini biasanya diberikan pada penderita diabetes.
- Vaksin, antigen yang digunakan untuk menciptakan kekebalan terhadap penyakit tertentu. Pemberian vaksin sering disebut dengan vaksinasi atau imunisasi.
- Penisilin, antibiotik yang digunakan sebagai obat untuk mengobati infeksi yang disebabkan oleh bakteri dan jamur.
- Hormon pertumbuhan, merupakan hormon yang diproduksi sebagai obat untuk mencegah stunting dan sebagai bahan dalam proses penyembuhan.
- Beta-endorphin, hormon buatan manusia yang berguna untuk menghilangkan rasa sakit. Hormon ini sering diberikan pada penderita gangguan jiwa seperti skizofrenia.
- Aktivator plasminogen, obat yang berguna untuk mencegah stroke dan juga melarutkan bekuan darah.
- Interleukin 2, suatu protein juga bermanfaat untuk mengaktifkan kembali sistem imun tubuh.
- Antibodi monoklonal buatan manusia digunakan untuk menyerang dan kemudian menghancurkan tumor dan sel kanker.
- Enzim, obat yang berguna untuk meningkatkan reaksi atau bertindak sebagai katalis biologis yang baik. Penggunaannya biasa digunakan untuk keperluan manusia dan bidang industri.
Contoh Penerapan Bioteknologi
Bioteknologi telah diterapkan di berbagai bidang atau sektor sesuai dengan misinya untuk membantu kehidupan manusia. Bentuk aplikasi atau penerapannya merambah ke beberapa bidang, mulai dari bidang pangan, pertanian, kesehatan, industri, air dan kehutanan
1. Bidang Pangan
Ada banyak aplikasi bioteknologi dalam industri makanan dan hampir semuanya telah disebutkan. Produk hasil rekayasa bioteknologi sering dikonsumsi dalam bentuk minuman dan makanan. Beberapa di antaranya adalah yogurt, sirup, roti, dan tempe.
2. Pertanian dan Kehutanan
Pemanfaatan bioteknologi di bidang pertanian dan kehutanan juga sangat beragam. Beberapa di antaranya kedelai yang tahan terhadap herbisida, tomat yang direkayasa secara genetik agar tahan, dan jagung yang tahan terhadap serangga. Sektor kehutanan memiliki metode kultur jaringan.
3. Bidang Kesehatan
Di bidang kesehatan, aplikasi bioteknologi kebanyakan melibatkan rekayasa genetika. Beberapa contoh bioteknologi di bidang ini antara lain produksi hormon insulin oleh bakteri, penggunaan sel punca, penemuan vaksin, dan juga penggunaan antibodi monoklonal.
4. Bidang Industri
Aplikasi industri bioteknologi termasuk penggunaan biomassa untuk mengubah energi dan berbagai produk. Secara umum, produk bioteknologi memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Contoh penerapannya adalah proses produksi gula, alkohol, enzim, dll.
5. Bidang Kelautan
Bahan aktif yang dihasilkan oleh organisme laut juga banyak digunakan untuk keperluan pengobatan, pertanian, industri dan lingkungan. Ada banyak produk kosmetik yang menggunakan bahan aktif dari organisme laut sebagai bahannya, serta proses restorasi laut.
Penutup
Demikian ulasan mengenai pengertian bioteknologi, sejarah, jenis, dan contoh penerapannya. Buat Grameds yang ingin lebih tahu tentang ilmu bioteknologi lainnya kamu bisa mengunjungi Gramedia.com untuk mendapatkan buku-buku terkait.
Sebagai #SahabatTanpaBatas, Gramedia selalu memberikan produk terbaik, agar kamu memiliki informasi terbaik dan terbaru untuk kamu. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca.
Penulis: Ziaggi Fadhil Zahran
BACA JUGA:
Otot Lurik: Pengertian, Bagian, Sifat, Ciri-ciri, Cara Kerja dan Fungsi
