bioteknologi
mikroorganisme sudah dipakai untuk pembersihan iimbah
dan kotoran, sejak abad 19 bidang pertanian mikroorganismea dipakai untuk penyuburan tanah melalui bakteri-bakteri penambat nr ,vaksin-vaksin tertentu dibuat dari virus atau bakteri .tertentu yang sudah dilemahkan, bioteknologi bukan suatu terobosan teknologi yang revolusioner, sebab teknologi ini sudah ada sejak adanya peradaban manusia, hampir semua antibiotik dan enzim-enzim yang dipakai untuk berbagai keperluan mulai dari pembuatan sirup fruktosa sampai pencucian pakaian berasal dari
mikroorganismea, selama beribu-ribu tahun manusia sudah memakai mikroorganismea seperti bakteri khamir untuk membuat yogurt, tempe,
nata de coco ,roti, anggur, keju, bioteknologi bukan sesuatu yang baru, manusia sudah mencatat tanaman dan hewan semanusiar 10 000 tahun yang
lalu,
tahun 1960 sampai 1970 , pengetahuan manusia tentang molekuler dan biologi sel sudah sampai pada usaha untuk memanipulasi suatu ,organisme di tingkat seluler atau molekuler untuk kepentingan manusia , yang baru yaitu bagaimana manusia melakukan manipulasi itu . sebelumnya, manusia memakai organisme utuh untuk seleksi bahan genetika unggul, namun sekarang manusia memakai sel-sel dan molekul organisme , sebelurnnya manusia melakukan manipulasi tanpa mengetahui mekanisme yang mendasari manipulasi itu sehingga sulit diperkirakan hasilnya, namun pada bioteknologi tingkat molekuler manusia dapat diperkirakan pengaruh manipulasi yang dilakukan dengan tingkat ketepatan yang lebih tinggi,
45 tahun sejak karl ereky mengenalkan bioteknologi, istilah ini dipakai dalam pengertian berbeda oleh pakar yang berbeda sehingga mengakibatkan kerancuan. kerancuan berakhir pada 1961 ketika carl goren heden mengusulkan mempublikasi penelitian dalam .bidang mikroorganismeiologi terapan dan fennentasi diubah dari journal oj microbiological and biochemical engineering and technology menjadi biotechnology and bioengineering. sejak saat itu, bioteknoloogi diartikan sebagai produksi barang dan jasa memakai organisme, sistem, atau proses biologi, sehingga
bioteknologi bergantung pada rekayasa kimia ,mikroorganismeiologi.dan biokimia, suatu proses industri bioteknologi yang memakai
mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk, pada
dasamya terdiri atas 3 tahapan yaitu :
i. proses hulu: perlakuan pada bahan mentah sehingga dapat dipakai sebagai sumber makanan bagi mikroorganisme sasaran.
2. fennentasi dan transfonnasi: penumbuhan mikroorganisme sasaran dalam bioreaktor besar (biasanya lebih dari 100 liter) yang diikuti dengan produksi (hasil biotransfonnasi) bahan yang diinginkan, seperti :
asam-asam organik,antibiotik, asam amino atau enzim,
3. proses hilir: pemumian senyawa atau bahan yang diinginkan dari medium fennentasi atau dari massa sel,
penelitian-penelitian bioteknologi untuk menemukan mikroorganisme yang sesuai untuk produksi obatobatan,pangan, pakan, suplemen dan pangan,
tahun 1960 sampai 1970 , penelitian difokuskan pada proses hulu, desain bioreaktor, dan proses hilir sehingga banyak dihasilkan data yang menjadi dasar penting bagi pembuatan instrumentasinya, teknologi scale-up ,
bagian biotransfonnasi merupakan bagian yang sulit dioptimalkan galur-galur
mikroorganisme yang diisolasi dari alam tidak optimal untuk dipakai langsung dalam industri bioteknologi. maka produksi mutasi melalui mutagenesis kimia atau radiasi ultraviolet dipakai untuk mengubah secara acak susunan genetika suatu galur mikroorganisme agar didapat galur terbaik, pada antibiotik. cara-cara mutasi acak dan seleksi sudah berhasil dilakukan. namun
pada industri bioteknologi lainnya, mutasi acak menurunkan produksi sebab adanya mutasi pada bagian-bagian lain dari genom mikroorganisme yang bersangkutan, derajat perbaikan galur masih sangat dibatasi oleh sistem biologi yang ada. misalnya : dalam produksi asam sitrat dipakai aspergillus niger yang menghasilkan asam sitrat dengan rendemen tinggi. namun untuk fennentasi media padat, spora kapang ini dapat mengakibatkan masalah medis , mutasi acak untuk menghilangkan spora dari aspergillus niger
tanpa menurunkan rendemen asamnya sulit .dilakukan tanpa melewati batas-batas biologi aspergillus niger,
perbaikan genetika secara tradisional (mutasi acak) tidak dapat diperkirakan hasilnya,, memakan waktu lama , sebab banyaknya galur atau mutan yang
harus diseleksi, ditapis dan kemudian di test kemampuannya , akhir 1970 bioteknologi sudah menjadi teknologi DNA rekombinan, dalam hal teknologi proses hulu dan seleksi galur dengan teknologi DNA rekombinan manusia dapat merancang bangun galur baru dengan bahan genetika tambahan yang tidak pemah ada pada galur asalnya dan melakukan perbaikan galur dengan tepat dan dapat diprediksi,
manusia dapat memindahkan gen-gen kunci untuk biosintesis asam sitrat dari aspergillus niger ke dalam bakteri kapang lain sehingga memudahkan menghindari masalah adanya spora,
dengan adanya teknologi DNA rekombinan, maka optimasi biotransformasi dalam suatu proses bioteknologi dapat diperoleh dengan lebih terarah , manusia dapat merancang bangun, bukan hanya mengisolasi suatu galur , sel eukariot atau prokariot dapat dipakai sebagai pabrik biologi untuk
menghasilkan hormon pertumbuhan, bahan anti virus, insulin, interferon,
memungkinkan produksi senyawa yang secara alami jumlahnya sangat sedikit langsung dari sumber alaminya. misalnya indigo - zat warna biru yang dipakai untuk mewarnai blue jeans - sudah dihasilkan oleh escherichia coli rekombinan sehingga didapat indigo yang relatif lebih ekonomis, tanaman atau hewan dapat dipakai sebagai bioreaktor untuk menghasilkan produk baru atau produk hasil yang tidak mungkin diperoleh dengan cara seleksi persilangan biasa.
bahwa rekombinasi merupakan salah satu cara untuk meningkatkan terjadinya bermacam macam hayati di alam, materi genetika yang ada di alam menyajikan suatu bahan mentah evolusi yang dilakukan oleh seleksi alam atau seleksi buatan yang dilakukan oleh manusia.,
di alam, materi genetika melakukan rekombinasi secara konstan.
contoh rekombinasi genetika dari dua sumber atau lebih:
saat sperma dan ovum melebur pada proses fertilisasi,
saat sel prokariot melakukan transaksi bahan genetika melalui transduksi,konjugasi atau transformasi, saat rekombinasi yang terjadi saat proses meiosis dalam pembentukan garnet tanpa atau dengan terjadinya pindah silang,
teknologi DNA rekombinan dan Rekayasa genetika pemicu lahimya bioteknologi molekuler. DNA rekombinan hasil menggabungkan materi genetika dari dua atau lebih sumber yang berbeda atau melakukan
perubahan secara terarah pada suatu materi genetika tertentu.
, teknologi ini memudahkan manusia dalam menangani penyakit genetika melalui terapi gen, masalah pengobatan berbagai jenis kanker, dan penyediaan vaksin DNA sebagai altematif pengobatan masa depan,
bioteknologi molekuler, komponen bioteknologi dikembangkan dan di-
sempumakan oleh pakar-pakar mikroorganismeiologi industri dan
rekayasa kimia, sedangkan pengembangan komponen teknologi dna rekombinan bergantung pada -penemuan dalam biologi molekuler, genetika, biokimia dan mikroorganismeiologi. sebagian besar pengetahuan yang mendasari bioteknologi dihasilkan oleh penelitian-penelitan terdahulu,
penyatuan antara bioteknologi dan teknologi DNA rekombinan menciptakan bioteknologi molekuler. industri bioteknologi molekuler adalah industri yang
berbasis riset (research-based industry). bioteknologi molekuler akan menjadi metode baku untuk mengembangkan suatu sistem dalam memproduksi suatu barang atau jasa,
sejarah bioteknologi molekuler,antaralain:
1917 Ereky memperkenalkan istilah bioteknologl
1943 Penisilin diproduksi dalam skala industri
1944 Avery, Macleod, McCarty mengenalkan bahwa
DNA adalah bahan genetika
1953 Watson dan Crick menentukan struktur DNA
1961 Jurnal Biotechnology and Bioengineering ditetapkan
1961-1966 Seluruh sandi genetika diketahui
1970 Enzim restriksi endonuklease pertama kali diisolasi
1972 Khorana dan kawan-kawan berhasil mensintesa secara
kimiawi seluruh gen tRNA
1973 Boyer dan Cohen menjelaskan teknologi DNA rekombinan
1975 Kohler dan Milstein menjelaskan produksi antibodi monoklonal
1976 Perkembangan teknik-teknik untuk menentukan sekuen
DNA
1978 Genentech menghasilkan insulin manusia dalam E. coli
1980 Mikroorganisme hasil manipulasi genetika dapat dipatenkan ,
1981 pertama kalinya automated DNA synthesizers dijual secara komersial
1981 pertama kalinya kit diagnostik berdasar antibodi
disetujui untuk dipakai di Amerika Serikat
1982 pertama kalinya vaksin binatang hasil teknologi DNA
rekombinan disetujui pemakaiannya di Eropa
1983 Plasmid Ti hasil rekayasa genetika dipakai untuk
transformasi tanaman
1988 US patent diberikan untuk meneliti rentan kanker hasil
rekayasa genetika,
1988 Metode Polymerase Chain Reaction dipublikasi
1990 Percobaan terapi gen sel somatik pada manusia disetujui
dengan menyeleksi suatu variasi genetika tertentu dari suatu populasi dan membuang variasi genetika lainnya, maka manusia melakukan rekombinasi bahan genetika dengan tujuan khusus, manusia mengubah bahan genetika organisme yang sudah manusia dokumentasikan, variasi genetika menjadi sumber bagi manusia untuk melakukan eksploitasi , pengetahuan manusia untuk melakukan pemuliaan yang hasilnya dapat diprediksi , rekayasa genetika merupakan langkah kesinambungan usaha manusia untuk mencari varietas atau galur yang paling sesuai,
teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika yaitu teknik molekuler yang mengubah suatu molekul DNA, atau menggabungkan molekul DNA tertentu dari sumber yang berbeda. Rekombinasi DNA dilakukan dengan enzim (enzim restriksi dan ligase) yang dapat melakukan pemotongan dan penyambungan molekul DNA dengan tepat dan dapat diprediksi. kemudian DNA rekombinan dimasukkan ke dalam organisme sasaran melalui introduksi langsung (transformasi), melalui bakteri atau virus, dalam melakukan rekombinasi genetika, harus melakukannya melalui penyatuan sel telur dan sperma (atau serbuk sari dan putik pada tanaman) , melakukan rekombinasi bahan genetika dengan ketelitian yang lebih tinggi ,
rekayasa genetika sebagai teknik yang bertujuan untuk menggabungkan materi genetika dari sumber berbeda untuk menghasilkan organlsme yang mempunyai slfat-slfat baru yang berguna. meskipun pada dasamya rekayasa genetika memiliki kesamaan,dalam rekayasa genetika, manusia memindahkan satu gen tunggal yang fungsinya sudah diketahui dengan jelas, yang dipindahkan berupa kumpulan gen, meskipun metode silang balik untuk mentransfer satu gen sehingga diperoleh galur isogenik. dengan
meningkatkan ketepatan dan kepastian dalam manipulasi genetika, maka resiko menghasilkan organisme dengan sifat-sifat yang tidak diharapkan dapat dicegah,
genetika sudah tidak ada lagi hambatan taksonoml. manipulasi genetika tidak lagi terbatas pada sekelompok kecil variasi genetika. bila mengharapkan suatu bahan. genetik untuk disisipkan pada suatu organisme, maka tldak lagl
menjadi masalah seberapa jauh hubungan kekerabatan organisme pemilik bahan genetika itu. misalnya gen penyandi antibodi dari manusia dapat dipindahkan ke tumbuhan tembakau sehingga manusia dapat memanen antlbiotik bukan dari hewan percobaan, kemampuan memindahkan gen dari
satu organisme ke organisme lain tanpa batasan taksonoml memungkinkan manusia memanfaatkan sumber daya alam yang luar biasa, yaitu bermacam macam hayati ,
