Bioteknologi

Penerapan di bidang pengobatan

Selain terapi gen untuk gangguan genetik, bioteknologi dapat digunakan untuk mengubah bakteri sehingga mereka mampu membuat protein manusia. Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana hal ini dilakukan untuk menghasilkan sitokin, yang merupakan protein kecil yang membantu melawan infeksi. Protein yang dibuat oleh bakteri yang disuntikkan ke orang-orang yang tidak dapat menghasilkan mereka karena mutasi.

Insulin adalah protein pertama pada manusia yang diproduksi dengan cara ini. Insulin membantu sel mengambil glukosa dari darah. Orang dengan diabetes tipe 1 memiliki mutasi pada gen yang biasanya mengkode untuk insulin.

Tanpa insulin, glukosa darah mereka akan naik ke tingkat tinggi. Saat ini, satu-satunya pengobatan untuk diabetes tipe 1 adalah suntikan insulin dari sumber luar. Sampai saat ini, tidak ada cara yang dikenal untuk membuat insulin di luar tubuh manusia. Masalah ini diselesaikan oleh kloning gen. Gen insulin manusia dikloning dan digunakan untuk mengubah sel-sel bakteri, yang kemudian bisa menghasilkan sejumlah besar insulin manusia.

Vaksin merupakan aplikasi lain dari teknologi DNA rekombinan. Vaksin hepatitis B yang sekarang digunakan terdiri dari protein virus yang diproduksi oleh sel-sel ragi dan digabungkan dengan gen virus. Vaksin ini aman karena tidak mengandung partikel virus. Vaksin eksperimental terhadap AIDS sedang diproduksi dengan cara yang sama. Salah satu vaksin digunakan untuk vaccinia (cacar sapi) sebagai vektor virus.

Insinyur Genetik Bakteri untuk Menghasilkan Protein Manusia. Bakteri dapat direkayasa secara genetika untuk menghasilkan protein manusia, seperti sitokin. Sitokin adalah protein kecil yang membantu melawan infeksi.

Virus ini telah digabungkan dengan gen dari beberapa virus, dan diharapkan bahwa suntikan vaksin akan merangsang ketahanan terhadap beberapa penyakit. Vaksin juga dapat diproduksi dengan menghilangkan gen yang merangsang penyakit tertentu dari patogen, yang menyebabkan organisme berbahaya yang akan merangsang respon kekebalan tubuh.

Penerapan di bidang kesehatan

Bayi Tabung

Untuk dapat menghasilkan seorang bayi, harus terjadi pertemuan antara sel telur ibu dan sel sperma ayah. Kadang kala proses pertemuan sel telur dan sel sperma (fertilisasi) tidak dapat terjadi secara baik. Hal tersebut dapat disebabkan oleh adanya penghalang di saluran telur, atau karena kualitas sperma yang kurang bagus sehingga tidak dapat mencapai sel telur. Jika terjadi masalah tersebut, dapat diatasi dengan teknologi yang disebut teknologi bayi tabung. Teknik bayi tabung ini adalah teknik untuk mempertemukan sel sperma dan sel telur di luar tubuh sang ibu (in vitro fertilization). Setelah terjadi pertemuan antara sel sperma dan sel telur ini terjadi, proses selanjutnya, embrio yang dihasilkan ditanamkan kembali di rahim ibu hingga terbentuk bayi dan dilahirkan secara normal.

Farmakogenomik

Kita tahu bahwa, berkat DNA kita, kita masing-masing memiliki sedikit perbedaan. Beberapa perbedaan yang jelas, seperti mata dan warna rambut. Lainnya tidak begitu jelas, seperti bagaimana tubuh kita bereaksi terhadap obat-obatan. Para peneliti mulai melihat bagaimana menyesuaikan perawatan medis untuk profil genetik kita, dalam bidang yang disebut farmakogenomik yang masih relatif baru. Beberapa terobosan terbesar telah dilakukan dalam pengobatan kanker.

Biologi sintetis

Bayangkan sel hidup bertindak sebagai perangkat memori, biofuel pembuatan bir dari ragi, atau reseptor cahaya yang diambil dari ganggang yang membuat foto-foto di piring bakteri. Bidang baru biologi sintetis membuat biologi lebih mudah untuk insinyur sehingga fungsi baru dapat diturunkan dari sistem kehidupan.

Penerapan dalam bidang Pertanian

Bioteknologi telah digunakan untuk membuat tumbuhan transgenik. Tumbuhan transgenik secara genetik dimodifikasi dengan gen baru yang berisi kode untuk sifat-sifat yang berguna bagi manusia. Diagram pada Gambar di bawah menunjukkan bagaimana tumbuhan transgenik dibuat.

Tumbuhan transgenik telah diciptakan dengan berbagai sifat yang berbeda, seperti menghasilkan makanan lebih banyak, memiliki rasa yang lebih baik, hidup dalam kekeringan, dan menolak hama serangga. Para ilmuwan bahkan telah menciptakan sebuah tomat ungu transgenik yang mengandung senyawa pelawan kanker dan lain-lain yang memiliki tingkat antioksidan.

Membuat tanaman transgenik. Tanaman transgenik yang dimodifikasi secara genetik untuk menjadi lebih berguna bagi manusia. Bakteri transfer T-DNA (dari plasmid Ti) dengan fragmen gen yang diinginkan ke dalam genom inti tanaman inang.

Teknik kultur jaringan merupakan suatu teknik memperbanyak tumbuhan dalam skala besar dan waktu yang singkat. Teknik kultur jaringan dibuat dengan mengambil sel atau jaringan pada tumbuhan, bisa melalui potongan kecil daun, akar, batang, atau bagian tumbuhan yang lainnya. Potongan tumbuhan tersebut lalu ditumbuhkan di suatu medium yang telah dipersiapkan dan mengandung semua zat yang diperlukan untuk pertumbuhan tumbuhan. Dari potongan tumbuhan tersebut, akan tumbuh menjadi individu baru yang utuh. Teknik kultur jaringan ini menggunakan sifat totipotensi sel. Sifat totipotensi adalah sifat sel yang mampu menjadi satu individu baru utuh.

Keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh dari teknik kultur jaringan ini adalah:

a. dapat dilakukan di lahan yang sempit, artinya tidak diperlukan lahan yang luas untuk memproduksi bibit tumbuhan yang banyak;

b. bibit tumbuhan dapat diperoleh dalam jumlah yang banyak dengan waktu yang singkat;

c. bibit tumbuhan yang didapat dari teknik kultur jaringan mempunyai sifat yang seragam dan sama dengan induk tumbuhannya.

Aplikasi pada Ilmu Forensik

Bioteknologi juga memiliki dampak yang luar biasa dalam ilmu forensik.

Aplikasi Bioteknologi Bidang Pengolahan Pangan

a. Aplikasi Bioteknologi pada Yoghurt

Yoghurt merupakan minuman hasil fermentasi susu menggunakan bakteri Lactobacillus substilis atau Lactobacillus bulgaricus. Bakteri yang di manfaatkan mampu mendegradasi protein dalam susu menjadi asam laktat. Proses degradasi ini disebut fermentasi asam laktat dan hasil akhirnya dinamakan yoghurt.

b. Aplikasi Bioteknologi pada Keju

Keju merupakan contoh produk bioteknologi yang cukup terkenal (Gambar 8.6). Keju dibuat dengan bantuan bakteri pada susu. Bakteri tersebut dikenal sebagai bakteri asam laktat atau Lactobacillus. Bakteri Lactobacillus mengubah laktosa menjadi asam laktat dan menyebabkan susu menggumpal. Pada pembuatan keju, kondisi pH harus rendah. Kondisi pH yang rendah membuat susu mengental. Akibatnya protein pada susu berubah menjadi semi solid yang disebut curd. Proses ini dibantu dengan menambahkan enzim renin. Enzim renin dapat diekstrak dari perut anak sapi. Namun, saat ini enzim renin dapat diproduksi dalam skala besar dengan menggunakan teknik rekayasa genetika.

Dampak penggunaan bioteknologi

Adapun dampak positif Bioteknologi antara lain yakni :

1. Pada bidang pertanian, dengan menggunakan peralatan yang semakin modern serta pupuk dengan kualitas yang lebih baik, memberikan kemudahan pengerjaan sawah bagi para petani dengan hasil panen yang lebih baik dan labih banyak. Dimana yang sebelumnya hanya menggunakan bajak dengan bantuan hewan (seperti sapi, kerbau) untuk membajak sawahnya, kini petani semakin dimudahkan dengan adanya traktor untuk membajak sawah serta penggunaan pupuk yang memberikan kesuburan pada tanaman dan terhindar dari hama tanaman. Namun, dengan penggunaan pupuk mengakibatkan kerusakan pada lingkungan karena pupuk yang digunakan mengandung bahan-bahan kimia yang dapat merusak lingkungan.

2. 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. Oleh karena itu, kegiatan bioteknologi dengan menggunakan rekayasa genetik menjadi tidak terbatas dan membutuhkan suatu kajian sains baru yang mendasar dan sistematik yang berhubungan dengan kepentingan dan kebutuhan manusi ; Kegiatan tersebut disebut sebagai bioprespecting. Perdebatan tentang positif untuk mengatasi dampak negatif yang dapat ditimbulkan bioteknologi, antara lain pada tahun 1992 telah disepakati konvensi keanekaragaman Hayati, ( Convetion on Biological Diversity )yang mengikat secara hukum bagi negara-negara yang ikut mendatanginnya.

Adapun dampak negatif perkembangan bioteknologi antara lain yakni

1. Penggunaan pupuk mengakibatkan kerusakan pada lingkungan karena pupuk yang digunakan mengandung bahan-bahan kimia yang dapat merusak lingkungan.

2. Penggunaan peralatan modern membutuhkan keahlian khusus atau terdidik sehingga penggunaan alat ini terbatas.

3. 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 inang dapat menimbulkan interaksi antar 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, Kesenjangan teknologi yang sangat jauh tersebut disebabkan karena bioteknologi modern sangat mahal sehingga sulit dikembangkan oleh negara berkembang.