PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

MAKALAH

Disusun unutk memenuhi tugas Mata Kuliah
Pengantar Mikrobiologi
yang dibimbing oleh dr. Umie Lestari, M. Si.

Oleh :
Kelompok 1/ Offering H

DWI RAHMAWATI                                    (120342422456)

RIZA RAHAYU ILMAWATI                    (120342422495)
PUTRI MOORTIYANI AL ASNA            (120342422487)

The Learning University

UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN BIOLOGI
Januari 2015

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Bioteknologi sudah dimulai ribuan tahun yang lalu, sebelum tahun 1985 orang-orang telah menggunakan ragi untuk membuat oti dan anggur melalui proses fermentasi. Setelah tahun 1985 orang telah melakukan pengembangan industri fermentasi yaitu pembuatan etanol, butanol, asam cuka, asam laktat, dan asam organik lainnya serta pengolahan air limbah dengan menggunakan mikroorganisme. Pada tahun 1985 Roux ahli Biologi berhasil melakukan kultur  jaringan sel (cell tissue culture). Berdasarkan percobaan Roux ini, para ahli mulai memanipulasi sel tumbuhan secara in vitro.

Produk-produk bioteknologi tersebut selalu menimbulkan keterkejutan, keheranan dan akhirnya memunculkan kekaguman kepada kita, karena tidak pernah membayangkan sebelumnya produk-produk tersebut dapat dibuat oleh manusia. Di bidang Pertanian, bioteknologi mampu menciptakan jenis tanaman yang mempunyai sifat unggul (produksi tinggi, tahan hama dan penyakit), lebih sensasional lagi bahwa tanaman tersebut dapat menghasilkan pupuk sendiri. Di bidang peternakan dan perikanan, teknologi transgenik merupakan salah satu alternatif upaya peningkatan produksi untuk memenuhi kebutuhan protein hewani masyarakat. Di bidang kesehatan dan pengobatan, bioteknologi telah mampu menyelesaikan masalah infertilitas.

Kiranya sudah tidak dapat terbendung lagi derasnya arus bioteknologi memasuki milenium ke tiga, yang semakin hari keberadaanya semakin kokoh. Menurut beberapa informasi, sangat banyak manfaat bioteknologi ini bagi kehidupan manusia dalam meningkatkan kesejahteraan dan perbaikan hidupnya, antara lain untuk memerangi kelaparan, mengatasi kelangkaan sumber daya energi, mengurangi pencemaran lingkungan dan masih banyak lagi.

Menghadapi pesatnya kemajuan bioteknologi ini, kita perlu memahami bagaimana  awal munculnya bioteknologi, perkembangannya dari masa ke masa, serta penemuan-penemuan di bidang bioteknologi dari dulu hingga sekarang, sehingga bioteknologi masih digunakan hingga saat ini. Maka disusunlah makalah dengan tema “Perkembangan Bioteknologi”.

B.     Rumusan Masalah

1.      Bagaimanakah sejarah perkembangan bioteknologi ?

2.      Apa saja macam produk dari perkembangan bioteknologi?

3.      Bagaimana peran perkembangan bioteknologi bagi kejahteraan manusia?

4.      Bagaimana dampak dari  perkembangan bioteknologi?

C.    Tujuan

1.      Untuk menjelaskan mengenai sejarah perkembangan bioteknologi.

2.      Untuk menjelaskan macam produk dari perkembangan bioteknologi.

3.      Untuk menjelaskan mengenai peran perkembangan bioteknologi bagi kejahteraan manusia.

4.      Untuk menjelaskan mengenai dampak perkembangan bioteknologi.

BAB II
ISI

A.    Definisi dan Pengertian Bioteknologi

Istilah bioteknologi untuk pertama kalinya dikemukakan oleh Karl Ereky, seorang insinyur Hongaria pada tahun 1917 untuk mendeskripsikan produksi babi dalam skala besar dengan menggunakan bit gula sebagai sumber pakannya (Suwanto,1998). Beragam batasan dan pengertian dikemukakan oleh berbagai lembaga untuk menjelaskan tentang Bioteknologi.

Beberapa diantaranya akan diulas singkat sebagai berikut:

1.      Menurut Bull et al. (1982), bioteknologi merupakan penerapan asas-asas sains (ilmu pengetahuan alam) dan rekayasa (teknologi) untuk pengolahan suatu bahan dengan melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan/atau jasa.

2.      Bioteknologi merupakan penerapan prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan bahan dan jasa (OECD,1982).

3.      Bioteknologi adalah teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian organisme untuk membuat atau memodifikasi suatu produk dan meningkatkan/memperbaiki sifat tanaman atau hewan atau mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus (OTA-US, 1982).

4.      Menurut Primrose (1987), secara lebih sederhana bioteknologi merupakan eksploitasi komersial organisme hidup atau komponennya seperti; enzim.

Berdasarkan terminologinya, maka bioteknologi dapat diartikan sebagai berikut:

·         “Bio” memiliki pengertian agen hayati (living things) yang meliputi; organisme (bakteri, jamur (ragi), kapang), jaringan/sel (kultur sel tumbuhan atau hewan), dan/atau komponen sub-selulernya (enzim).

·         “Tekno” memiliki pengertian teknik atau rekayasa (engineering) yaitu segala sesuatu yang berkaitan dengan rancang-bangun, misalnya untuk rancang bangun suatu bioreaktor. Cakupan teknik disini sangat luas antara lain; teknik industri dan kimia.

·          “Logi” memiliki pengertian ilmu pengetahuan alam (sains) yang mencakup; biologi, kimia, fisika, matematika dsb. Ditinjau dari sudut pandang biologi (biosain), maka bioteknologi merupakan penerapan (applied); biologi molekuler, mikrobiologi, biokimia, dan genetika. Dengan demikian, bioteknologi merupakan penerapan berbagai bidang (disiplin) ilmu (interdisipliner). Oleh karena itu, tidak ada seorangpun yang dapat menguasai seluruh aspek bioteknologi.

Berdasarkan definisi dan pengertian di atas, maka bioteknologi tidak lain adalah suatu proses yang unsur-unsurnya sebagai berikut:

1.      Input yaitu bahan kasar (raw material) yang akan diolah seperti; beras, anggur, susu dsb.

2.      Proses yaitu mekanisme pengolahan yang meliputi; proses penguraian atau penyusunan oleh agen hayati.

3.      Output yaitu produk baik berupa barang dan/atau jasa, seperti; alkohol, enzim, antibiotika, hormon, pengolahan limbah.

Apapun batasan yang diberikan oleh para ahli yang pasti dalam proses bioteknologi terkandung tiga hal pokok :

1.      Agen biologis (mikroba, enzim, sel tanaman, sel hewan)

2.      Pendayagunaan secara teknologis dan industrial

3.      Produk dan jasa yang diperoleh.

Dahulu bioteknologi dianalogikan dengan industri mikrobiologi (industri yang berbasis pada peran agen-agen mikrobia). Tetapi perkembangan selanjutnya, tanaman dan hewan juga dieksploitasi secara komersial seperti; hortikultura dan agrikultura. Dengan demikian, “payung” bioteknologi sangatlah luas mencakup semua teknik untuk menghasilkan barang dan jasa dengan memanfaatkan sistem biologi.

B.     Sejarah Bioteknologi

Dalam kurun waktu 20 tahun terakhir ini, bioteknologi telah mengalami perkembangan sangat pesat. Di beberapa negara maju, bioteknologi mendapatkan perhatian serius dan dikembangkan secara intensif dengan harapan dapat memberi solusi untuk mengatasi berbagai permasalahan yang dihadapi manusia pada saat ini maupun yang akan datang yang menyangkut; kebutuhan pangan, obat-obatan, penelitian, yang pada gilirannya semuanya bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan hidup umat manusia.

Pemanfaatan mikroba untuk kepentingan manusia telah ada sejak zaman sebelum masehi. Hingga sekarang manusia telah mengalami tiga periode perkembangan bioteknologi, yaitu sebagai Berikut :

1.        Periode bioteknologi tradisional ( sebelum abad ke-15 M )

Dalam periode ini  telah ada teknologi pembuatan minuman bir dan anggur menggunakan ragi (6000 SM), mengembangkan roti dengan ragi (4000 SM), dan pemanfaatan ganggang sebagai sumber makanan yang dilakukan oleh bangsa aztek (1500 SM ).

2.        Periode bioteknologi ilmiah ( abad ke-15 sampai ke-20 M)

Periode ini ditandai dengan adanya beberapa peristiwa berikut ini :

Tahun 1670 :  usaha penambangan biji tembaga dengan bantuan mikroba di Rio Tinto, Spanyol.

Tahun 1686 :  Penemuan mikrosop oleh Antony van Leeuwenhoek yang juga menjadi manusia pertama yang dapat melihat mikrob.

Tahun 1870 :  Louis pasteur menemukan adanya mikrob dalam makanan dan minuman.

Tahun 1890 : alkohol dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar motor.

Tahun 1897 : penemuan enzim dari ekstrak ragi yang dapat mengubah gula menjadi alkohol oleh Eduard Buchner.

Tahun 1912 : pengelolahan limbah dengan menggunakan mikrob.

Tahun 1915 :  produksi aseton, butanol, dan gliserol dengan menggunakan bakteri.

Tahun 1917 :  Karl Ereky memperkenalkan istilah Bioteknologi

Tahun 1928 : penemuan zat antibiotik penisilin oleh Alexander Fleming

Tahun 1943 : Penisilin diproduksi dalam skala industri

Tahun 1944 : Avery, MacLeod, McCarty mendemonstrasikan bahwa DNA adalah bahan genetik

Tahun 1955 : Watson & Crick menentukan struktur DNA

Tahun 1961 : Jurnal Biotechnology and Bioengineeringditetapkan

Tahun  1961-1966 : Seluruh sandi genetik terungkapkan

Tahun 1970 : Enzim restriksi endonuklease pertama kali diisolasi

Tahun 1972 : Khorana dan kawan-kawan berhasil mensintesa

secara kimiawi seluruh gen tRNA

Tahun 1953 : penemuan struktur asam deoksiribo nukleat ( ADN ) oleh Crick dan Watson .

Tahun 1973 : Boyer dan Cohen memaparkan teknologi DNA rekombinan

Tahun 1975 : Kohler dan Milstein menjabarkan produksi antibodi monoklonal

 Tahun 1976 : Perkembangan teknik-teknik untuk menentukan urutan DNA

 Tahun 1978 : Genetech menghasilkan insulin manusia dalam E.coli

Tahun1980: US Supreme Court: Mikroba hasil manipulasi dapat dipatenkan

 Tahun  1981 : Untuk pertama kalinya automated DNA synthesizersdijual secara komersial

 Tahun  1981 : Untuk pertama kalinya kit diagnostik berdasar antibodi disetujui untuk dipakai di Amerika Serikat

Tahun  1982 : Untuk pertama kalinya vaksin hewan hasil teknologi DNA rekombinan disetujui pemakaiannya di Eropa

Tahun 1983 : Plasmid Ti hasil rekayasa genetik dipakai untuk transformasi tanaman

Tahun 1988 : US Patent diberikan untuk mencit hasil rekayasa genetik sehingga rentan terhadap kanker (untuk penelitian tumor)

Tahun  1988 : Metode Polymerase Chain Reaction dipubliikasi

Tahun  1990 : USA: Telah disetujui percobaan Terapi gen sel somatik pada manusia

Tahun 1994 : Produksi besar-besaran penisilin

Tahun  1997 : Kloning hewan (domba Dolly) dari sel dewasa (sel kambing)

3.        Periode bioteknologi modern ( abad ke-20 M sampai sekarang)

Periode ini diawali dengan penemuan teknik rekayasa genetik pada tahun 1970-an. Era rekayasa genetik dimulai dengan penemuan enzim endonuklease restiksi oleh Dussoix dan Boyer. Dengan adanya enzim tersebut memungkinkan kita dapat memotong ADN pada posisi tertentu, mengisolasi gen dari kromosom suatu organisme, dan menyisipkan potongan ADN lain ( dikenal dengan teknik ADN rekombinan). Setelah penemuan enzim endonuklease restriksi, dilanjutkan dengan program bahan bakar alkohol dari brazil, teknologi hibridoma yang menghasilkan antibodi monoklonal (1976), diberikannya izin untuk memasarkan produk jamur yang dapat dikonsumsi manusia kepada Rank Hovis Mc. Dougall (1980).

Peran teknologi rekayasa genetik pada era ini semakin terasa dengan diizinkannya penggunaan insulin hasil percobaan rekayasa genetik untuk pengobatan penyakit diabetes di Amerika Serikat pada tahun 1982. insulin buatan tersebut diproduksi oleh perusahaan Eli Lilly dan Company. Hingga saat ini, penelitian dan penemuan yang berhubungan dengan rekayasa genetik terus dilakukan. Misalnya dihasilkan organisme transgenik penelitian genom makhluk hidup.

Bioteknologi memiliki gradien perkembangan teknologi, yang dimulai dari penerapan bioteknologi tradisional yang telah lama dan secara luas dimanfaatkan, hingga teknik-teknik bioteknologi baru dan secara terus menerus berevolusi (Gambar 1).

Gambar 1. Gradien Bioteknologi (dimodifikasi dari Doyle dan Presley, 1996).

C.    Macam produk dari perkembangan Bioteknologi

Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/tradisional dan modern.

1.         Bioteknologi konvensional

Ciri-ciri bioteknologi konvensional; kurang steril, jumlah sedikit (terbatas), kualitas belum terjamin. Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganism dapat mengubah bahan pangan. proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. proses tersebut dianggap sebagai bioteknologi masalalu. ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim.  Contoh: industri tempe, tape, anggur, yoghurt, dsb.

2.         Bioteknologi modern

Ciri-ciri bioteknologi modern; steril, produksi dalam jumlah banyak (massal), kualitas standar dan terjamin. Selain itu, bioteknologi modern tidak terlepas dengan aplikasi metode-metode mutakhir bioteknologi (current methods of biotecnology) seperti:

·         Kultur jaringan merupakan suatu metode untuk memperbanyak jaringan/sel yang berasal atau yang didapat dari jaringan orisinal tumbuhan atau hewan setelah terlebih dahulu mengalami pemisahan (disagregasi) secara mekanis, atau kimiawi (enzimatis) secara in vitro (dalam tabung kaca).

·         Teknologi DNA rekombinan (recombinant DNA technology) adalah suatu metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan (insert) gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Transgenik adalah suatu metode untuk. Rekayasa protein (protein engineering).

·         Hibridoma adalah suatu metode untuk menggabungkan dua macam sel eukariot dengan tujuan mendapatkan sel hibrid yang memiliki kemampuan kedua sel induknya.

·         Kloning adalah suatu metode untuk menghasilkan keturunan yang dikehendaki sama persis dengan induknya.

·         Polymerase chains reaction (PCR) merupakan metode yang sangat sensitif untuk mendeteksi dan menganalisis sekuen asam nukleat. RT-PCR untuk memperbanyak (amplifikasi) rantai RNA menjadi DNA; tissue/cells → extracted → RNA/mRNA → rT-PCR → copy DNA (cDNA).

·         Hibridisasi DNA adalah metode untuk menyeleksi sekuen DNA dengan menggunakan probes DNA untuk hibridisasi (pencangkokan) rantai DNA.

D.    Peran Perkembangan Bioteknologi

Berikut ini beberapa peran bioteknologi bagi perkembangan sains dan teknologi serta perubahan lingkungan masyarakat.

a.         Bioteknologi dikembangkan melalui pendekatan multidisipliner dalam wacana molekuler. Ilmu-ilmu dasar merupakan tonggak utama pengembangan bioteknologi maupun industri bioteknologi

b.         Bioteknologi dengan pemanfaatan teknologi rekayasa genetik memberikan dimensi baru untuk menghasilkan produk yang tidak terbatas.

c.         Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif.

d.         Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon

E.     Dampak Perkembangan Bioteknologi

Bioteknologi dalam artian pemanfaatan mikroorganisme untuk mengolah makanan dan minuman, telah dikenal sejak jaman dahulu sebelum masehi. Orang mesir kuno telah mengenal pemanfaatan mikroorgansime untuk membuat bir, anggur, vinegar, keju, tuak, yoghurt dsb. Bioteknologi telah mengalami perkembangan sesuai jamannya untuk memproduksi; alkohol, penisilin, dan akhirnya antibodi monoklonal.

Prospek ke depan, terdapat indikasi bahwa perkembangan penerapan bioteknologi dalam segala bidang kehidupan akan semakin meningkat dengan didukung oleh penemuan-penemuan baru dan penerapan metode-metode baru. Kemajuan yang sangat menggembirakan dalam bioteknologi adalah penerapan rekayasa genetika dengan menyisipkan gen-gen tertentu yang dikehendaki kedalam sel yang telah dikultur dengan tujuan untuk memproduksi insulin dan/atau beberapa hormon pertumbuhan dalam skala besar.

Keanekaragaman hayati merupakan modal utama sumber gen untuk keperluan rekayasa genetik dalam perkembangan dan perkembangan industri bioteknologi. Baik donor maupun penerima (resipien) gen dapat terdiri atas virus, bakteri, jamur, lumut, tumbuhan, hewan, juga manusia. Pemilihan donor / resipien gen bergantung pada jenis produk yang dikehendaki dan nilai ekonomis suatu produk yang dapat dikembangkan menjadi komoditis bisnis.

Demikian pula penggunaan antibodi monoklonal sangat meluas baik untuk penelitian maupun uji klinis termasuk diagnosis dan bahkan upaya mencapai target spesifik untuk pengobatan. Perencanaan strategis dalam Bioteknologi: kompetensi menguasai bioteknologi dapat tercapai manakala pembinaan sumber daya manusia diorientasikan pada kompetensi meneliti dan menerapkan metode-metode mutakhir bioteknologi. Kemampuan menguasai dan mengaplikasikan metode-metode mutakhir bioteknologi seperti: kultur jaringan, rekayasa genetik, hibridoma, kloning, dan polymerase chains reaction (PCR) secara prospektif akan mampu menghasilkan produk-produk penemuan baru.

Bioteknologi, seperti juga lain, mengandung resiko akan dampak negatif. Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat. Di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing, seperti, gen cry dari Bacillus thuringiensis maupun Bacillus sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh mausia, perlu di cermati pula bahwa insersi ( penyisipan ) gen asibg ke genom inag dapat menimbulkan interaksi anatar gen asing dan inang produk bahan pertanian dan kimia yang menggunakan bioteknologi.

Dampak lain yang dapat ditimbulkan oleh bioteknologi adalah persaingan internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan tersebut dapat menimbulkan ketidakadilan bagi negara berkembang karena belum memiliki teknologi yang maju. Dalam perkembangannya, bioteknologi telah mencapai tingkat rekayasa yang lebih terarah, sehingga hasilnya dapat dikendalikan. Dengan teknik yang dikenal sebagai teknik DNA rekombinan, atau secara popular dikenal sebagai rekayasa genetika. Para ilmuan dapat menyambung molekul-molekul DNA yang berbeda menjadi suatu molekul DNA rekombinan yang inti prosesnya adalah “kloning gena”.

BAB III

PENUTUP

A.    Simpulan

Berdasarkan uraian diatas, diperoleh simpulan diantaranya :

1.      Sejarah perkembangan Bioteknologi untuk kepentingan manusia telah ada sejak zaman sebelum masehi dan hingga sekarang manusia telah mengalami tiga periode perkembangan bioteknologi, yaitu Periode bioteknologi tradisional ( sebelum abad ke-15 M ), Periode bioteknologi ilmiah ( abad ke-15 sampai ke-20 M), dan Periode bioteknologi modern ( abad ke-20 M sampai sekarang)

2.      Macam produk hasil perkembangan Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/tradisional dan modern.

3.      Peran   Bioteknologi dapat ditinjau dari beberapa sudut pandang, diantaranya pemanfaatan teknologi rekayasa genetik, Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif., Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon

4.      Bioteknologi memiliki dampak negative dan dampak positif. Dampak negatif diantaranya Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat. Di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing. Sedangkan untuk dampak positif yaitu kompetensi menguasai bioteknologi dapat tercapai manakala pembinaan sumber daya manusia diorientasikan pada kompetensi meneliti dan menerapkan metode-metode mutakhir bioteknologi.

B.     Saran

Diharapkan dengan adanya makalah ini dapat dijadikan sebagai salah satu referensi dalam proses belajar dan pembelajaran Biologi khusunya Bioteknologi.

DAFTAR RUJUKAN