Peranan Bioteknologi untuk Mendukung Kelangsungan Hidup Manusia - Pembahasan materi IPA kali ini mengenai peranan bioteknologi didalam mendukung kelangsungan hidup manusia dan juga tentang Fermentasi, Bioteknologi, DNA, DNA rekombinan, Rekayasa Genetika, Fermentasi, Makanan fermentatif, Terapi genetik, Pengertian Bioteknologi, Sejarah Singkat Bioteknologi, Bioteknologi Modern (Rekayasa Genetika), Tahap-tahap dalam membentuk DNA rekombinan, untuk lebih jelasnya silahkan simak dalam penjelasan berikut ini!
Peranan Bioteknologi di Dalam Mendukung Kelangsungan Hidup Manusia
Bisakah kamu hidup tanpa teknologi? Mungkin tidak akan bisa. Perhatikan aktivitasmu sehari-hari selalu menggunakan hasil-hasil teknologi. Kamu nonton TV, pergi sekolah dengan kendaraan bermotor, berkomuniasi dengan telepon, bekerja dengan komputer, dan sebagainya. Semuanya yang telah dicontohkan tersebut adalah produk teknologi. Demikian juga yang berkaitan dengan sandang, papan, pangan dan pengobatan juga menerapkan teknologi. sebagai contoh, mungkin kamu pernah melihat semangka tanpa biji, mendengar tentang kloning domba atau anjing. Itu semua adalah hasil penerapan teknologi pada organisme untuk menghasilkan produk yang bermanfaat, dan dikenal dengan Bioteknologi. Apa itu bioteknologi akan kamu pelajari pada bab ini.
 |
| Peranan Bioteknologi untuk Mendukung Kelangsungan Hidup Manusia |
Pengertian Bioteknologi
Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan bioteknologi? Bioteknologi berasal dari kata “Bio” dan “teknologi”, dan secara bebas dapat kamu definisikan sebagai pemanfaatan organisme hidup untuk menghasilkan produk dan jasa yang bermanfaat bagi manusia.
Setelah kamu membaca definisi di atas, kamu mungkin akan bertanya, apakah petani yang membajak sawah dengan menggunakan kerbau juga termasuk bioteknologi?
Bioteknologi sebenarnya sudah dikerjakan manusia sejak ratusan tahun yang lalu, karena manusia telah bertahun-tahun lamanya menggunakan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur ragi untuk membuat makanan bermanfaat seperti tempe, roti, anggur, keju, dan yoghurt. Namun istilah bioteknologi baru berkembang setelah Pasteur menemukan proses fermentasi dalam pembuatan anggur.
Di bidang pertanian kita juga sudah menggunakan mikroorganime sejak abad ke-19 untuk mengendalikan hama serangga dan menambah kesuburan tanah. Mikroorganisme juga sudah digunakan secara luas di dalam mengolah limbah industri dalam dasawarsa ini. Dalam bidang kesehatan dan kedokteran, manusia telah dapat memproduksi vaksin tertentu dengan bantuan virus.
Perkembangan yang pesat dalam bidang biologi sel dan biologi molekuler sejak tahun 1960-an mendorong perkembangan bioteknologi secara cepat. Dewasa ini manusia telah mampu memanipulasi, mengubah, dan/atau menambahkan sifat tertentu pada suatu organisme.
Pengubahan itu dilakukan pada tempat yang sangat penting dan mendasar yaitu pada tingkat DNA (Deoksyribo Nucleic Acid = Asam Deoksiribo Nukleat), yaitu suatu rantai kimia yang terdapat di dalam inti sel yang mengontrol seluruh aktivitas sel, termasuk sifat suatu organisme. Atas dasar itu maka definisi bioteknologi sekarang adalah: Pemanfaatan dan/atau perekayasaan proses biologi dari suatu agen biologi untuk menghasilkan produk dan jasa yang bermanfaat bagi manusisa.
Definisi bioteknologi yang terakhir ini lebih dikenal sebagai bioteknologi modern, karena di dalamnya terdapat perekayaan proses, termasuk rekayasa genetika. Sementara itu definisi yang pertama mengacu kepada bioteknologi konvensional (tradisional), dimana manusia hanya menggunakan proses yang terjadi dalam organisme, tanpa melakukan manipulasi, seperti dalam pembuatan tape atau tempe. Perbedaan yang mendasar antara bioteknologi konvensional dengan bioteknologi modern dapat dipelajari dari Tabel.
Setelah kamu membaca definisi di atas, kamu mungkin akan bertanya, apakah petani yang membajak sawah dengan menggunakan kerbau juga termasuk bioteknologi?
Bioteknologi sebenarnya sudah dikerjakan manusia sejak ratusan tahun yang lalu, karena manusia telah bertahun-tahun lamanya menggunakan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur ragi untuk membuat makanan bermanfaat seperti tempe, roti, anggur, keju, dan yoghurt. Namun istilah bioteknologi baru berkembang setelah Pasteur menemukan proses fermentasi dalam pembuatan anggur.
Di bidang pertanian kita juga sudah menggunakan mikroorganime sejak abad ke-19 untuk mengendalikan hama serangga dan menambah kesuburan tanah. Mikroorganisme juga sudah digunakan secara luas di dalam mengolah limbah industri dalam dasawarsa ini. Dalam bidang kesehatan dan kedokteran, manusia telah dapat memproduksi vaksin tertentu dengan bantuan virus.
Perkembangan yang pesat dalam bidang biologi sel dan biologi molekuler sejak tahun 1960-an mendorong perkembangan bioteknologi secara cepat. Dewasa ini manusia telah mampu memanipulasi, mengubah, dan/atau menambahkan sifat tertentu pada suatu organisme.
Pengubahan itu dilakukan pada tempat yang sangat penting dan mendasar yaitu pada tingkat DNA (Deoksyribo Nucleic Acid = Asam Deoksiribo Nukleat), yaitu suatu rantai kimia yang terdapat di dalam inti sel yang mengontrol seluruh aktivitas sel, termasuk sifat suatu organisme. Atas dasar itu maka definisi bioteknologi sekarang adalah: Pemanfaatan dan/atau perekayasaan proses biologi dari suatu agen biologi untuk menghasilkan produk dan jasa yang bermanfaat bagi manusisa.
Definisi bioteknologi yang terakhir ini lebih dikenal sebagai bioteknologi modern, karena di dalamnya terdapat perekayaan proses, termasuk rekayasa genetika. Sementara itu definisi yang pertama mengacu kepada bioteknologi konvensional (tradisional), dimana manusia hanya menggunakan proses yang terjadi dalam organisme, tanpa melakukan manipulasi, seperti dalam pembuatan tape atau tempe. Perbedaan yang mendasar antara bioteknologi konvensional dengan bioteknologi modern dapat dipelajari dari Tabel.
| Karakteristik | Bioteknologi | |
|---|---|---|
| Konvensional | Modern | |
| Tenik yg digunakan | Fermentasi | DNA rekombinan |
| Kertelibatan manusia | Tidak mengubah sifat (proses) pada agen biologi (organisme) yang digunakan |
Mengubah sifat (proses) pada agen biologi yang digunakan |
| Contoh hasil | Tape, tempe, alkohol, asam cuka, yoghurt |
Insulin dari bakteri, Tomat tahan lama (tomat Favr Savr) |
Sejarah Singkat Bioteknologi
Bioteknologi bukanlah merupakan ilmu baru dalam peradaban manusia. Bioteknologi telah dilakukan sejak zaman prasejarah, antara lain untuk menghasilkan minuman beralkohol dan makanan yang difermentasikan. Bioteknologi mengalami perkembangan secara bertahap, sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel.
Semenjak awal diterapkan, sampai dengan tahun 1857 disebut era bioteknologi non-mikrobial. Disebut bioteknologi era non-mikrobial karena pada saat itu belum diketahui bahwa makanan produk fermentasi merupakan hasil kerja mikroorganisme. Bioteknologi dimensi baru (bioteknologi mikrobial) dimulai sejak 1857 setelah Louis Pasteur menemukan bahwa fermentasi yang terjadi dalam pembuatan anggur merupakan hasil kerja mikroorganisme. Makanan atau minuman yang diproduksi melalui proses fermentasi antara lain tempe, tape, sake (di Jepang), tuak, anggur, dan yoghurt.
Pada tahun 1920 proses fermentasi yang ditimbulkan oleh mikroorganisme mulai diguna-kan untuk memproduksi zat-zat seperti aseton, butanol, etanol, dan gliserin.
Fermentasi juga digunakan untuk memproduksi asam laktat, asam sitrat, dan asam asetat dengan menggunakan jasa bakteri. Setelah perang dunia II dihasilkan produk bioteknologi lain misalnya penisilin dari jamur Penicillium notatum.
Keberhasilan ini diikuti dengan penelitian kemampuan mikroorganisme lain menghasilkan antibiotik dan zat-zat lain seperti vitamin, steroid, enzim, asam amino, dan senyawa-senyawa protein tertentu.
Perkembangan teknologi mutakhir yang dibarengi dengan perkembangan di bidang biokimia, biologi seluler, dan biologi molekuler melahirkan teknologi enzim dan rekayasa genetika yang akhirnya mengantarkan kita ke suatu era bioteknologi modern. Kini bioteknologi telah benar-benar digunakan untuk menjawab berbagai tantangan kehidupan manusia.
Semenjak awal diterapkan, sampai dengan tahun 1857 disebut era bioteknologi non-mikrobial. Disebut bioteknologi era non-mikrobial karena pada saat itu belum diketahui bahwa makanan produk fermentasi merupakan hasil kerja mikroorganisme. Bioteknologi dimensi baru (bioteknologi mikrobial) dimulai sejak 1857 setelah Louis Pasteur menemukan bahwa fermentasi yang terjadi dalam pembuatan anggur merupakan hasil kerja mikroorganisme. Makanan atau minuman yang diproduksi melalui proses fermentasi antara lain tempe, tape, sake (di Jepang), tuak, anggur, dan yoghurt.
Pada tahun 1920 proses fermentasi yang ditimbulkan oleh mikroorganisme mulai diguna-kan untuk memproduksi zat-zat seperti aseton, butanol, etanol, dan gliserin.
Fermentasi juga digunakan untuk memproduksi asam laktat, asam sitrat, dan asam asetat dengan menggunakan jasa bakteri. Setelah perang dunia II dihasilkan produk bioteknologi lain misalnya penisilin dari jamur Penicillium notatum.
Keberhasilan ini diikuti dengan penelitian kemampuan mikroorganisme lain menghasilkan antibiotik dan zat-zat lain seperti vitamin, steroid, enzim, asam amino, dan senyawa-senyawa protein tertentu.
Perkembangan teknologi mutakhir yang dibarengi dengan perkembangan di bidang biokimia, biologi seluler, dan biologi molekuler melahirkan teknologi enzim dan rekayasa genetika yang akhirnya mengantarkan kita ke suatu era bioteknologi modern. Kini bioteknologi telah benar-benar digunakan untuk menjawab berbagai tantangan kehidupan manusia.
| Tabel Sejarah Singkat Perkembangan Bioteknologi | |
|---|---|
| Peristiwa | Kapan |
| Ragi untuk pembuatan anggur | < 6000 SM |
| Ragi untuk mengembangkan roti | ± 4000 SM |
| Tembaga ditambang dengan mikroba di Spanyol | < 1670 |
| Mikroba pertama kali dilihat oleh Leewenhoek | 1680 |
| Mikroba perusak fermentasi ditemukan Louis Pasteur | 1876 |
| Enzim diekstrak dari ragi dapat membuat alkohol ditemukan Eduard Buchner |
1897 |
| Penemuan bakteri penghasil aseton, butanol, gliserol | ± 1910 |
| Struktur rantai ganda ADN terungkap | 1953 |
| Penemuan bakteri antibiotik baru (streptomisin, sefalosporin, dll) |
1953 |
| Mikroba digunakan menambang uranium di Kanada | 1960-an |
| Ditemukan ADN rekombinan dan percobaan rekayasa genetik pertama berhasil |
1973 |
| Hibridoma menghasilkan antibodi monoklonal | 1973 |
| Bahan mentah industri plastik dari mikroba, interferon untuk kanker |
80-an |
| Mikroba hasil rekayasa membantu mengekstrak minyak dari tanah. Mikroba secara luas digunakan untuk mengekstrak logam, produksi hidrogen dari bakteri, Antibodi mono- klonal digunakan untuk menuntunobat anti kanker, membuat tanaman yang memupuk sendiri dan tanamanyang mampu menolak serangan hama sendiri, lewat rekayasa genetika. |
1990-an |
Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang mengandalkan jasa mikroba untuk menghasilkan produk yang dibutuhkan manusia melalui proses fermentasi (proses peragian). Di dalam pemanfaatan mikroba ini, manusia tidak melakukan manipulasi atau rekayasa proses. Manusia hanya menciptakan kondisi dan bahan makanan yang cocok bagi mikroba untuk berkembang secara optimal. Contoh rangkaian proses yang digunakan dalam bioteknologi konvensional dapat dilihat pada Gambar.
Proses terjadi berurutan, dari tepung menjadi glukosa oleh jamur Aspergillus, selanjutnya glukosa diubah menjadi alkohol oleh jamur Saccharomyces. Rangkaian proses ini telah lama digunakan.
Proses terjadi berurutan, dari tepung menjadi glukosa oleh jamur Aspergillus, selanjutnya glukosa diubah menjadi alkohol oleh jamur Saccharomyces. Rangkaian proses ini telah lama digunakan.
 |
| Bagan jalur mikrobia untuk menghasilkan metana (biogas) |
Contoh lain yang lebih populer dapat kamu lihat ketika seseorang membuat tape. Pembuat tape sebenarnya hanya memelihara jamur ragi tape (mikroba pembuat tape) pada ketela pohon atau nasi ketan yang dijadikan substrat bagi jamur ragi. Pemeraman ketela pohon atau nasi ketan yang telah ditaburi ragi sebagai upaya untuk menciptakan kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan jamur ragi, karena jamur ragi menyukai tempat yang gelap dan hangat.
Bioteknologi Modern (Rekayasa Genetika)
Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern (khususnya rekayasa genetika) berusaha mengubah sifat organisme sehingga memiliki kemampuan seperti yang diinginkan. Sebagai contoh misalnya, bakteri pada masa dahulu tidak mampu menghasilkan insulin yang diperlukan oleh manusia, pada saat sekarang orang sudah berhasil menambah sifat baru kepada bakteri tersebut, sehingga mampu menghasilkan insulin.
Bioteknologi modern juga digunakan untuk merekombinasi DNA. DNA dipotong kemudian disambung dengan DNA baru yang membawa sifat unggul. DNA baru hasil penggabungan inilah yang disebut DNA rekombinan. Bagaimana DNA rekombinan itu dibuat?
Bioteknologi modern juga digunakan untuk merekombinasi DNA. DNA dipotong kemudian disambung dengan DNA baru yang membawa sifat unggul. DNA baru hasil penggabungan inilah yang disebut DNA rekombinan. Bagaimana DNA rekombinan itu dibuat?
 |
| Urut-urutan pembuatan DNA rekombinan |
Tahap-tahap dalam membentuk DNA rekombinan
- Mula-mula orang mencari DNA unggul, misalnya diambil dari makhluk hidup lain atau membuatnya. Orang pada saat sekarang sudah berhasil membuat DNA ini.
- Menyiapkan wahana (vektor), yaitu alat untuk memasukkan DNA itu ke dalam makhluk hidup yang akan diubah sifatnya. Wahana biasanya berupa virus atau plasmid dari bakteri. Plasmid adalah DNA yang bentuknya melingkar, terdapat di luar DNA inti bakteri. DNA plasmid mampu keluar masuk sel dan bisa bergabung dengan kromosom sel organisme lain. DNA plasmid yang telah bergabung ini dapat pula lepas kembali.
- Memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel.
- Kloning (perbanyakan) DNA rekombinan. DNA yang sudah dimasukkan ke dalam sel, diperlakukan sedemikian rupa sehingga bakteri yang dimasuki DNA itu menggandakan DNA tersebut di dalam selnya.
- Memelihara sel agar menghasilkan produk yang diinginkan, sesuai dengan sifat yang dibawa oleh DNA yang disisipkan.
Penerapan Biteknologi untuk Mendukung Kelangsungan Hidup Manusia
- Bioteknologi sebenarnya bukanlah ilmu baru, karena bioteknologi konvensional sudah ada sejak manusia ada. Teknik fermentasi telah digunakan oleh manusia sejak dahulu kala untuk membuat berbagai ragam makanan fermentatif seperti tempe, tape, oncom, tahu, legen, terasi, susu masam, dan sebagainya.
- Sejalan dengan berkembangnya teknologi dan ilmu pengetahuan terutama biologi sel dan biologi molekuler, orang melakukan intervensi untuk mengubah beberapa sifat makhluk hidup sesuai dengan keinginannya. Perubahan itu dilakukan dengan menyisipkan atau mengganti DNA (pembawa sifat) makhluk hidup itu dengan potongan DNA lain yang “unggul”.