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.[2] Di bidang medis, penerapan bioteknologi pada 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, DNA rekombinan, 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 DNA rekombinan, 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 pada 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.Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut. Perubahan sifat Biologis melalui rekayasa genetika tersebut menyebabkan "lahirnya organisme baru" produk bioteknologi dengan sifat - sifat yang menguntungkan bagi manusia. Produk bioteknologi, antara lain: Jagung resisten hama serangga Kapas resisten hama serangga Pepaya resisten virus Enzim pemacu produksi susu pada sapi Padi mengandung vitamin A Pisang mengandung vaksin hepatitisJenisBioteknologi memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya diasosikan dengan warna, yaitu: Bioteknologi merah (red biotechnology) adalah cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioeknologi di bidang medis. Cakupannya meliputi seluruh spektrum pengobatan manusia, mulai dari tahap preventif, diagnosis, dan pengobatan. Contoh penerapannya adalah pemanfaatan organisme untuk menghasilkan obat dan vaksin, penggunaan sel induk untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan cara menyisipkan atau menggantikan gen abnomal dengan gen yang normal. Bioteknologi putih/abu-abu (white/gray biotechnology) adalah bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan sumber energi terbarukan. Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir/ragi, enzim-enzim juga organisme-organisme yang lebih baik telah tercipta untuk memudahkan proses produksi dan pengolahan limbah industri. Pelindian (bleaching) minyak dan mineral dari tanah untuk meningkakan efisiensi pertambangan, dan pembuatan bir dengan khamir. Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan. Di bidang pertanian, bioteknoogi telah berperan dalam menghasilkan tanaman tahan hama, bahan pangan dengan kandungan gizi lebih tinggi dan tanaman yang menghasilkan obat atau senyawa yang bermanfaat. Sementara itu, di bidang peternakan, binatang-binatang telah digunakan sebagai "bioreaktor" untuk menghasilkan produk penting contohnya kambing, sapi, domba, dan ayam telah digunakan sebagai penghasil antibodi-protein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa asing (antigen). Bioteknologi biru (blue biotechnology) disebut juga bioteknologi akuatik/perairan yang mengendalikan proses-proses yang terjadi di lingkungan akuatik. Salah satu contoh yang paling tua adalah akuakultura, menumbuhkan ikan bersirip atau kerang-kerangan dalam kondisi terkontrol sebagai sumber makanan, (diperkirakan 30% ikan yang dikonsumsi di seluruh dunia dihasilkan oleh akuakultura). Perkembangan bioteknologi akuatik termasuk rekayasa genetika untuk menghasilkan tiram tahan penyakit dan vaksin untuk melawan virus yang menyerang salmon dan ikan yang lain. Contoh lainnya adalah salmon transgenik yang memiliki hormon pertumbuhan secara berlebihan sehingga menghasilkan tingkat pertumbuhan sangat tinggi dalam waktu singkat.

Manfaatnya bidang kedokteran Pemetaan kromosom Membuat antibodi monoklonal Membentuk spesies baru Di dalam fusi sel diperlukan adanya: Sel sumber gen (sumber sifat ideal) Sel wadah (sel yang mampu membelah cepat) Fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel). Teknologi plasmid Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target, karena memiliki sifat: a. Merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu b. Dapat beraplikasi diri c. Dapat berpindah ke sel bakteri lain d. Sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk. Rekombinasi DNA Yaitu proses menyambungkan DNA, bertujuan untuk menyambungkan gen yang brada di dalam DNA. Rekombinasi DNA terbagi menjadi dua, yaitu alami dan buatan. a. Alami yaitu dengan pindah silang, transduksi, transformasi b. Buatan dengan penyambungan DNA secara in vitro. Faktor-Faktor DNA Rekombinan: Enzim (pemotong & penyambung) Vektor Agen (sel target) Antibodi monoklonal Antibodi monoklonal diproduksi dengan mengembangkan sel sel limfosit yang hanya mensekresikan satu jenis antibodi. Antigen yang spesifik disuntikkan ke dalam limpa tikus secara invitro menghasilkan sel-sel limfosit. Dengan teknik fusi sel-sel limfosit digabungkan dengan dengan sel-sel tumor (sel myeloma) menghasilkan sel hibridoma. Fusi sel dapat diperbanyak dengan menggunakan polietilen glikol (PEG), senyawa kimia yang berfungsi untuk membuka membran sel sehingga mempermudah proses fusi sel. Sel hibridoma ditanam pada medium selektif, sehingga berkembang biak. Setelah 10-30 hari sel hibridoma dipisahkan dari campuran dan dibiakkan dalam tabung fermentasi. Antibodi monoklonal yang dihasilkan harus dipisahkan dan dimurnikan. Antibodi monoklonal yang spesifik digabungkan dengan perangkat kit untuk tujuan diagnostik, contohnya menyalurkan obat-obatan ke bagian yang sakit, untuk mendeteksi penyakit secara cepat, untuk mendeteksi kehamilan dan pengobatan penyakit kanker. Pembuatan vaksin Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut. Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia. Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen (contoh: Vaksin Hepatitis B dan malaria) Pembuatan antibotik Merupakan metabolit sekunder yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Antibiotik tidak secara langsung dikode oleh gen, tetapi dibuat di dalam sel dengan reaksi katalis enzim. Enzim disusun berdasarkan instruksi gen spesifik. Dengan teknologi fusi sel akan terjadi kombinasi gen dan sintesis enzim-enzim baru, sehingga mikroba dapat menghasilkan antibiotik baru.Ex. Penisilin dihasilkan oleh jamur Penicillium notatum. Antibiotik Mikroorganisme Penghasil FungsiAklasinomisin A Streptomyces antibioticus Anti TumorAktinomisin D Streptomyces antibioticus Anti TumorBasitrasin Bacillus sp Anti BakteriBleomisin Streptomyces verticillium Anti KankerDaurubisin Streptomyces peucetius Anti ProtozoaFumagilin Aspergillus sp Pembunuh AmubaGrisovulvin Penicillium sp Anti FungiKloramfenikol Cephalosporium sp Anti BakteriMitomisin C Streptomyces lavendulae Anti TumorMitramisin Streptomyces argillaceus Anti TumorNata Streptomyces Pengawet MakananNisin Streptomyces Pengawet MakananPenisilin G Penicillium sp Anti BakteriRifomisin Nocordia sp Anti TBCSepalosporium Acremonium sp Anti BakteriStreptomisin Streptomyces sp Anti Bakteri Pembuatan hormon insulinInsulin manusia diambil dari DNA selmanusia, yaitu dengan memotong DNA selmanusia dengan menggunakan enzimpemotong (enzim retriksi). Gen yangmenghasilkan insulin ini akan disambungkanpada plasmid bakteri Escherichia coli denganmenggunakan enzim ligase. Hasil sambunganini kemudian dimasukkan ke dalamsel bakteri Escherichia coli, sehingga bakteritersebut sudah mengandung gen insulinmanusia. Kloning salah satu bentuk reproduksi secara aseksual. Dalam cloning tidak terjadi proses meosis dan rekombinasi sehingga sel-sel atau organisme yang dihgasilkan disebut klon yang memiliki kesamaan genetic. Ada dua jenis cloning yaitu: 1. cloning gen 2. cloning individu. Terapi gen Terapi gen digunakan untuk mengobati penyakit yang disebabkan oleh kelainan genetik. Terapi gen dilakukan dengan memasukkan gen normal ke dalam sel pasien, dengan tujuan agar gen yang rusak digantikan oleh gen normal. Gen normal diselipkan melalui vektor virus (retrovirus atau adenovirus). Vektor virus menginfeksi sel-sel sumsum tulang yang telah diambil dari pasien. Kemudian vektor virus memasukkan gen normal ke dalam inti sel, sehingga sel akan membuat protein sesuai dengan perintah gen normal.

Dampak yang ditimbulkan oleh perkembangan bioteknologi Dampak Positif Dampak Negatif Dampak positif bioteknologi di bidang kedokteran Menghasilkan hormon pertumbuhan (STH= Somatotroph Hormone) Protein hasil rekayasa genetika untuk mengatasi penyakit jantung dan stroke Antibodi monoklonal, untuk mendiagnosis penyakit dan meninkatkan kekebalan tubuh terhadap kanker Manipulasi produk vaksin oleh Escherichia coli dan antibiotik baru hasil fusi sel. Interferon merupakan antibiotik yang dimodifikasi dan berfungsi untuk melawan melanoma (kanker darah) dan membantu menyembuhkan rematik tulang. Dampak negatif bioteknologi di bidang kedokteran Ada produk hasil rekayasa genetik yang disinyalir menimbulkan masalah serius, misalnya kematian akibat penggunaan insulin, Sapi penghasil susu yang disuntik dengan Hormon BGH mengandung bahan kimia yang berbahaya, Tomat Flavr Savr diketahui membawa gen resisten terhadap antibiotik. Efek samping Antibody Monoklonal pada pasien, yang paling umum adalah demam, menggigil dan gejala mirip flu lainnya, seperti nyeri otot, nyeri kepala dan rasa letih. Gunakan antibiotik sesuai dosis yang dianjurkan, jangan memberikan antibiotik dengan dosis yang kelewat rendah atau tinggi, karena bisa berbahaya. 3. Bioteknologi dalam Bidang Peternakan dan Pangan Bidang Peternakan 1. Tanaman Tahan Hama Rekayasa genetika dapat menjawab tantangan terhadap proses pengendalian hama. Salah satunya adalah menghasilkan tanaman yang tahan terhadap serangan hama dan penyakit, terutama pada tanaman bernilai ekonomis. Untuk mendapatkan tanaman yang berkualitas melalui rekayasa genetika dengan rekombinasi gen dan kultur jaringan. 2. Tanaman Penambat Nitrogen Berdasarkan cara hidupnya organisme penambat nitrogen dapat di bedakan menjadi 2 macam yaitu : a) Organisme penambat hidrogen yang hidup bebas (tidak bersimbiosis dengan tumbuhan). b) Organisme penambat nitrogen yang bersimbiosis dengan akar tumbuhan. 4. Melalui bioteknologi, dilakukan upaya untuk meningkatkan kemampuan bakteri dalam menambat nitrogen dengan teknik rekombinasi gen. Berikutnya dilakukan upaya agar bakteri penambat nitrogen dapat hidup di dalam akar tumbuhan selain kacang-kacangan. Upaya ini dilakukan dengan tujuan untuk mengurangi penggunaan pupuk nitrogen di areal pertanian Dalam Bidang Pangan Mikroorganisme sangat besar peranannya dalam bidang pangan yaitu untuk mengubahan bahan makanan dan dapat digunakan sebagai sumber makanan oleh manusia maupun hewan. Pengolahan Bahan Makanan yang memanfaatkan mikrorganisme dalam pembuatannya secara umum dapat digolongkan kedalam dua produk, yaitu pengolahan produk susu dan pengolahan produk non susu. 5. 1.Pengolahan produk susu Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti : yoghurt Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus keju Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. mentega. Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonostoceremoris. 2. Produk Makanan Non Susu Produk produk makanan yang juga menggunakan proses bioteknologi konvensional namun tidak berasal dari susu antara lain sebagai berikut. Kecap menggunakan Aspergillus oryzae Tempe menggunakan Rhyzopus oryzae Tape menggunakan sel-sel ragi Anggur menggunakan fermentasi gula yang ada di dalam buah anggur