Perkembangan Ilmu Bioteknologi

Perkembangan Ilmu Bioteknologi
Bioteknologi, dari awal Penerapan nya hingga tahun 1857, yang disebut-era bioteknologi non-mikrobiol. Karena waktu itu belum diketahui apakah fermentasi dilakukan dengan makhluk hidup. Produk lain dari non-mikrobiol bioteknologi meliputi: anggur, bir, roti, keju, yogurt, susu asam, sake, dan sebagainya (Sutarno, 2000: 7.6).
Bioteknologi baru mikrobiol dimensi (bioteknologi dimulai sejak tahun 1957 setelah Louis Pasteur tahu apakah fermentasi, proses yang dilakukan oleh makhluk hidup (Lee, 1983) Produk fermentasi era bioteknologi mikrobiol meliputi:. Tembakau, teh dan kakao fermentasi (Sutarno, 2000: 7.5).

Pada tahun 1920, proses fermentasi yang disebabkan oleh mikroorganisme mulai digunakan untuk menghasilkan zat seperti aseton, butanol, etanol dan gliserin. Feremtasi juga digunakan untuk memproduksi asam laktat dan asam asetat (Apeldoorn, 1981).
Setelah Perang Dunia II, yang dihasilkan oleh produk bioteknologi lainnya, yaitu penisilin, dan diikuti oleh peningkatan penelitian mikroorganisme lainnya juga dapat menghasilkan antibiotik dan zat-zat lain seperti vitamin, steroid, enzim, dan asam amino (Sutarno, 2000: 7.5).
produksi antibiotik membawa dengan perbaikan teknologi fermentasi, karena dapat menciptakan kondisi aseptik, dalam arti mampu mengendalikan lingkungan fermentasi sehingga lingkungan fermentasi tidak ada strain mikroba selain mikroba yang digunakan untuk fermentasi. Dengan demikian, mikroba ini dapat berkembang dan menghasilkan antibiotik yang optimal (Rehm, 1981).
Pesatnya perkembangan di bidang biologi molekuler dan biologi sel dalam beberapa dekade terakhir, adalah satu-satunya dasar ilmiah utama untuk pengembangan teknologi mutakhir. Enzim dan teknologi rekayasa genetika untuk memberikan dimensi baru bioteknologi, yang berkembang sangat pesat. Era ini kemudian disebut era bioteknologi modern, sementara dua era sebelumnya sering disebut sebagai era bioteknologi tradisional (Apeldoorn, 1981).
Penemuaan rekayasa genetika melalui teknologi DNA rekombinan (asam nukleat deoksiribosa = deoxyribonucleic acid / ADN, yang terjadi pada tahun 1973 bertanggung jawab untuk terjdinya pengembangan bioteknologi sangat cepat. Teknik ini tidak hanya memberikan harapan proses disempurnakan dan produk saat ini, tapi mudah-mudahan juga bisa untuk mengembangkan produk baru yang sebelumnya (di bidang bioteknologi tradisional) diperkirakan tidak dimungkinkan dan memfasilitasi realisasi proses lainnya yang baru pula (Sutarno, 2000: 7.6).
Tidak ada keraguan bahwa teknologi DNA rekombinan merupakan penyebab utama ketenaran bioteknologi saat ini. di samping itu, harus ditekankan bahwa teknologi rekombinan juga merupakan hal yang sangat penting bagi pengembangan kegiatan di bidang lain yang penting dan juga untuk pengembangan bioteknologi. Subjek yang paling penting dipengaruhi oleh perkembangan teknologi DNA rekombinan di bidang bokatalisator termasuk isolasi, imobilisasi dan stabilisasi enzim, serta mobilisasi dan stabilisasi mikro-organisme sebagai makhluk dan sebagai sel individu. teknologi DNA rekombinan juga berpengaruh dalam bidang imunologi, terutama dalam produksi antibodi monoklonal dalam teknologi fermentasi, produksi, pengolahan limbah dan bioelektrokimia (Sutarno, 2000: 7.6).

C. Penerapan Bioteknologi dalam Kehidupan
1. Pangan
Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pangan misalnya, tempe dibuat dari kedelai menggunakan jamur Rhizopus, tape dibuat dari ketela pohon dengan menggunakan Khamir Saccharomyces cereviceae, keju dan yoghurt dibuat dari susu sapi dengan menggunakan bakteri Lactobacillus. (Rachmawati, 2009: Hal 154)
2. Perkembangan Ilmu Bioteknologi di Bidang Pertanian dan Perternakan

Beberapa contoh aplikasi bioteknologi modern dibidang pertanian sebagai berikut.
a. Padi Transgenik
Teknologi DNA rekombinan dapat dimanfaatkan untuk memperoleh tanaman padi transgenik. Contoh tanaman padi rojolele transgenik yang mampu mengekspresikan laktoferin dan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin. Untuk mendapatkan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin caranya dengan memasukkan gen tahan dingin dari hewan yang hidup di tempat dingin ke dalam kromosom padi (Kusumawati, 2012: 179).
b. Tembakau resistan terhadap virus
Teknologi DNA rekombinan juga dapat dimanfaatkan untuk memperoleh tanaman tembakau yang tahan tehadap virus TMV (Tobacco Mozaic Virus). Teknologi tersebut dikembangkan oleh Beachy, seorang ilmuan dari Universitas Washington (AS). Plasmid Ti digabung dengan gen yang tahan terhadap penyakit TMV, kemudian dimasukkan ke dalam kromosom tembakau. Kromosom tersebut kemudian diperbanyak melalui teknik kultur jaringan. Hasil akhirnya adalah tanaman tembakau tahan terhadap infeksi virus TMV (Kusumawati, 2012: 179).
c. Bunga Antilayu dan Buah Tahan Busuk
Hormon pertumbuahan yang mengakibatkan bunga menjadi layu adalah etilen. Kelayuan pada bunga terjadi akibat adanya gen yang sensitif pada mahkota bunga. Jika gen tersebut diganti dengan gen yang kurang sensitif, kelayuan pada bunga dapat ditunda. Dengan metode ini telah dikembangkan anyelir transgenik yang mampu bertahan segar selama 3 minggu. Sementara itu, anyelir normal hanya mampu bertahan selama 3 hari saja (Kusumawati, 2012: 179).
Hormon etilen juga merangsang pematangan buah. Jika aktivitas gen penghasil etilen dapat dihambat melalui rekayasa genetika maka buah akan tetap segar dalam waktu lama. Contohnya pada tomat Flavr Svr yang tahan busuk (Kusumawati, 2012: 179).
d. Tanaman Kapas Antiserangga
Tanaman kapas trasngenik antiserangga diperoleh dengan memasukkan gen delta endotioksin Bacillus thuringiensis kedalam tanaman kapas melalui teknik DNA rekombinan. Selanjutnya, tanaman tersebut akan memproduksi protein delta endotoksin. Protein ini akan bereaksi dengan enzim yang diproduksi oleh lambung serangga. Reaksi ini mengubah enzim tersebut menjadi racun. Dengan demikian, serangga yang memakan tanaman tersebut akan mengalami keracunan kemudian mati (Kusumawati, 2012: 179).
Adapun contoh pemanfaatan bioteknologi dalam bidang peternakan di antaranya sebagai berikut.
a. Sapi Perah dengan Hormon Manusia
Teknologi DNA rekombinan mampu menyisipkan gen laktoferin pada manusia yang memproduksi HLF (Human Lactoferin) pada sapi perah. Dengan penyisipan ini akan dihasilkan sapi yang mampu memproduksi susu yang mengandung laktoferin. Contohnya sapi Herman (Kusumawati, 2012: 180).
b. Bovin Somatotropin (BST)
Teknologi ini dilakukan dengan menyisipkan gen somatotropin sapi pada plasmid. Escherichia coli untuk menghasilkan BST. BST yang ditambahkan pada makanan ternak dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak (Kusumawati, 2012: 180).
3. Perkembangan Ilmu Bioteknologi di Bidang Kedokteran

a. Antibiotik
Pembuatan antibiotik termaksud penerapan bioteknologi konvensional. Antibiotik adalah senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang dimanfaatkan sebagai penghasil antibiotik di antaranya sebagai berikut.
1) Jamur Cephalosporium sp. Menghasilkan antibiotik sefalosporin untuk membunuh bakteri yang kebal terhadap antibiotik penisilin.
2) Bakteri Streptomyces griseus menghasilkan antibiotik streptomisin untuk membunuh bakteri yang kebal terhadap antibiotik penisilin dan sefalosporin.
3) Bakteri Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum menghasilkan antibiotik penisilin untuk melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri Staphylococcus (Kusumawati, 2012: 180).
b. Insulin
Insulin merupakan hormon yang diproduksi oleh kelenjar pancreas dan berfungsi mengatur kadar gula dalam darah. Melalui teknik rekayasa genitika, insulin dapat diproduksi dalam jumlah banyak. Produksi insulin dibuat dengan mencangkokkan gen yang mengkode insulin ke dalam plasmid bakteri. Bakteri dengan DNA rekombinan ini kemudian membelah diri. Bakteri ini selanjutnya akan memproduksi insulin yang dibutuhkan. Penyakit yang disebabkan oleh kekurangan insulin disebut diabetes mellitus. Penyakit ini dapat diatasi dengan memberikan insulin ke dalam tubuh. Oleh karena itu, insulin diperoleh dengan mengambil kelenjar pancreas dari hewan untuk keperluan pengobatan diabetes melitus (Kusumawati, 2012: 180).
c. Vaksin Transgenik
Vaksin adalah siapan antigen yang dimasukkan ke dalam tubuh untuk memicu terbentuknya sistem kekebalan tubuh. Pembuatan vaksin dilakukan melalui teknik DNA rekombinan dengan mengisolasi gen yang mengkode senyawa penyebab penyakit (antigen) dari mikrobia yang bersangkutan. Gen tersebut kemudian disisipkan pada plasmid mikrobia yang telah dilemahkan sehingga mikrobia ini menjadi tidak berbahaya karena telah dihilangkan bagian yang menimbulkan penyakit, misal lapisan lendirnya. Mikrobia yang disisipi gen tersebut akan membentuk antigen murni. Mikrobia ini dapat dibiakkan dalam media kultur sehingga terbentuk antigen murni dalam jumlah yang banyak. Apabila antigen ini disuntikkan kepada manusia, sistem kekebalan tubuh akan membentuk antibody yang berfungasi melawan antigen yang masuk ke dalam tubuh (Kusumawati, 2012: 181).
d. Antibodi Monoklonal
Bioteknologi pembuatan antibody monoclonal menggunkan prinsip fusi protoplasma. Fusi protoplasma dilakukan dengan menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dari dua sel dari organism yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus-menerus seperti sel kanker yang dinamakan antibodi monoklonal (Kusumawati, 2012: 182).
Pembuatan antibodi monoklonal dapat dijelaskan sebgai berikut. Kelinci atau tikus terlebih dahulu disuntik dengan antigen kemudian diambil limpanya (temat pembuatan limposit B). Sel-sel limfosit B inin kemudian didifusikan dengan sel myeloma (sel kanker) melalui elektrofusi. Elektofusi adalah fusi secara elektris dengan frekuensi tinggi yang mengakibatkan sel-sel tertarik satu sama lain dan akhirnya bergabung. Sel-sel hasil fusi kemudian diseleksi untuk diidentifikasi. Sel-sel yang telah diseleksi kemudian diinjeksi ke tubuh hewan. Dalam tubuh hewan, sel-sel gabungan tersebut akan membentuk antibodi. Sel gabungan tersebut juga dapat dibiakkan di dalam media kultur sehingga menghasilkan antibodi dalam jumlah banyak (Kusumawati, 2012: 182).
Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil. Dengan demikian, antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mengetahui adanya kehamilan. Antibodi monoklonal juga dimanfaatkan untuk deteksi dini dan membunuh sel kanker (Kusumawati, 2012: 182).
e. Terapi Gen pada Penderita Fibrosis Sistik
Penderita fibrosis sistik mengalami kesulitan bernafas karena paru-paru terisi lender. Hal ini disebabkan mutasi gen yang mengakibatkan tidak terbentuknya alfa-1-antitripsin (ATT). Untuk mengatasi masalah tersebut dilakukan terapi gen untuk memperbaiki atau mengganti gen-gen penyebab penyakit. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan mengisolasi gen yang mengkode ATT dari orang sehat untuk dimasukkan ke dalam DNA virus. Selanjutnya, virus tersebut diidentifikasi pada paru-paru pasien. Virus akan mentransfer gen pengode ATT yang dibawa dalam sel paru-paru pasien. Dengan demikia, sel paru-paru pasien dapat membuat protein ATT dan pasien dapat bernapas dengan lebih normal (Kusumawati, 2012: 183) .

4. Perkembangan Ilmu Bioteknologi di Bidang Lingkungan
Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk mengani pencemaran lingkungan. Pada proses pemurnian logam. Bahan-bahan tambang yang diperoleh umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran). Untuk itu diperlukan bahan kimia untuk memurnikannya. Namun, bahan-bahan kimia tersebut ternyata kurang efektif dalam memisahkan logam dari bijihnya sehingga banyak sisa bahan tambang yang kemudian dibuang sebagai limbah. Dengan menggunkan bakteri Thlobacillus ferrooxidans, berbagai jenis logam dapat diambi dari cairan sisa penambangan. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat berbagai logam seperti tembaga, seng, dan uranium membentuk logam sulfida. Bakteri tidak memanfaatkan logam-logam tersebut sehingga natinya logam akan dilepas ke air dan dimanfaatkan oleh manusia. Dengan demikian, pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi dengan memanfaatkan peran mikroorganisme (Kusumawati, 2012: 183).
Biotenologi juga diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi (Kusumawati, 2012: 183).

sumber