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 di 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, rekombinan DNA, 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 rekombinan DNA, 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 di 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.

Ciri utama bioteknologi:

1. Adanya aBen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan

2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri

3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

Gbr. Kegunaan Bioteknologi untuk memenuhi kebutuhan manusia

Perkembangan bioteknologi :

1.Era bioteknologi generasi pertama (Bioteknologi sederhana)

Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.

Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.

2.Era bioteknologi generasi kedua.

Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.

Contoh:
a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat

b. pengolahan air limbah

c. pembuatan kompos

3.Era bioteknologi generasi ketiga.

Proses dalam kondisi steril.

Contoh: produksi antibiotik dan hormone

4.Era bioteknologi generasi baru (bioteknologi baru.)

Contoh: produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal

Bioteknologi Dalam Produksi Pangan

1. Makanan bahan susu

Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.

a. Keju

Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.

b. Yoghurt

Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris Þ pemberi rasa dan aroma

2. Streptococcus thermophilus Þ menambah keasaman

c. Mentega

Mikroba: Leuconostoc cremoris

Gbr. Tahap-tahap dasar pembuatan minuman anggur merah

2. Makanan non susu

1.Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi

2.Kecap, oleh Aspergillus oryzae

3.Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum

Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi

4.Cuka, oleh Acetobacter aseti

Alkohol difermentasi dalam kondisi aerob

Bioteknologi Dalam Industri

1.Asam Sitrat

mikroba : Aspergillus niger

bahan : tetes gula dan sirup

Fs. Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya asam ini banyak terdapat pada jeruk.

2.Vitamin

- B1 oleh Assbya gossipii

- B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas

3.Enzim

a. Amilase: digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa.

Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa.

Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.

mikroba: Aspergillus niger

Aspergillus oryzae

Bacillus subtilis

b. Protease

- digunakan antara lain dalam produksi roti, bir

- protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan ..campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein

mikroba: Aspergillus oryzae

Bacillus subtilis

c. Lipase

Antara lain dalam produksi susu dan keju Þ untak meningkatkan cita rasa.

mikroba: Aspergillus niger

Rhizopus spp

d. Asam Amino

- asam glutamat Þ bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)

- Lisin Þ asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar oleh ternak.

Keduanya oleh Corynobacterium glutamicum

Protein Sel Tunggal

Protein Sel Tunggal (Single Cell Protein = Scp)

adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme

Contoh:

1. Mikoprotein dari Fusarium

Substrat: tepung gandum dan ketan

2. Spirulina dan Chlorella

Kelebihan SCP:

1.Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan

Gbr. Diagram umum proses/tahapan produksi SCP

Rekayasa Genetika / ADN Rekombian

1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.

Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen

2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.

Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriksi

3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)

Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika

Bioteknologi Dalam Kedokteran Dan Produksi Obat

1.Antibodi Monoklonal

adalah antibodi sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel b sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda; penghasil sel b Limpa dan sel mieloma) yang dikultur.

Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan

2.Terapi Gen

adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal

3.Antibiotik

Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.

- Penicillium chrysogenum Þ memperbaiki penisilin yang sudah ada. Dilakukan dengan mutasi secara iradiasi ultra violet dan sinar X.

- Cephalospurium ........Þ penisilin N.

- Cephalosporium ........Þ sefalospurin C.

- Streptomyces ............Þ streptomisin, untuk pengobatan TBC

4.Interferon

Adalah antibodi terhadap virus. Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia. Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukan waktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasi virus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.

5.Vaksin

Contoh: Vaksin Hepatitis B dan malaria.

Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia. Dengan Bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen.

Gbr. Tahapan sintesis vaksin yang direkayasa secara genetika

Bioteknologi Penambangan / Biohidrometalurgi

Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).

................................................................... aktivitas
Reaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ———————————> CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi

.................................................

aktivitas
CuSO₄ + 2Fe⁺+ H₂SO₄ + energi ———————————> 2FeSO₄ + Cu2⁺ + 2H⁺ Thichacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof

Bioteknologi Dalam Menyelesaikan Masalah Pencemaran

1.Pencemaran oleh minyak.

Strain-strain Pseudomorms Þ mengkonsumsi hidrokarbon. Rekayasa genetik membentuk bakteri super yang meogandung empat jenis plasmid pembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.

2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerob atau anaerob

Gbr. Skema pengolahan air limbah

Bioteknologi Dalam Pemberantasan Hama

Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.

1. Bacillus thuringiensis Þ menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.

-Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan ..tanaman yang bersifat resisten hama serangga.

- Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat disemprotkan ..ke tanaman. Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.

2. Baculovirus sp. Virus disemprotkan ketanaman.

Bila termakan, serangga akan mati dengan sebelumnya menyebarkan virus melalui perkawinan.

Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan

Bioteknologi Dalam Perbanyakan Tanaman / Kultur Jaringan

Sifat totipotensial tanaman, dapat diterapkan untuk kultur jaringan. Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru.

Penemu F.C. Steward menggunakan jaringan floem akar wortel.

Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan oleh Steward terhadap tanaman wortel (Daucus carota)

Manfaat / Keuntungan Kultur Jaringan

1. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yang singkat.

2. Sifat identik dengan induk.

3. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki.

4. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa.

Pengembangan Tanaman Kebal Penyakit Dan Mampu Menambat N2 Dari Udara.

1. Tanaman kebal terhadap penyakit, misalnya tembakau kebal terhadap TMV

Skema rekayasa genetika untuk membuat tumbuhan kebal virus TMV

2. Tanaman mampu menambat N2.

Pemberian nitrogen dalam bentuk pupuk buatan secara berlebih ternyata berdampak negatif yaitu:

1. Meningkatkan tekanan osmosis air tanah

2. Meningkatkan keasaman tanah Þ akibat lanjut adalah defisiensi Ca, Mg dan K.

3. Terjadinya eutrofikasi karena penumpukan NO3 diperairan, jalan keluarnya adalah dilakukan rekayasa genetika.

Mohon maaf kalo tulisan ini belum lengkap, karena no body is perfect...!!! di atas langit masih ada langit

ThanK's For Allah SWT, Orang Tua Ku, and pacarKu tercInta (nIndhy)...!!!

Semoga tulisan ini bermanfaat bagi kalian semua. Amiiiinnn.....!!!!!!!!