Bagian dari seri
Ilmu Pengetahuan
Formal Logika Matematika Logika matematika Statistika matematika Ilmu komputer teoretis Teori permainan Teori keputusan Ilmu aktuaria Teori informasi Teori sistem
Fisikal Fisika Fisika klasik Fisika modern Fisika terapan Fisika komputasi Fisika atom Fisika nuklir Fisika partikel Fisika eksperimental Fisika teori Fisika benda terkondensasi Mekanika Mekanika klasik Mekanika kuantum Mekanika kontinuum Rheologi Mekanika benda padat Mekanika fluida Fisika plasma Termodinamika Relativitas umum Relativitas khusus Teori dawai Teori medan kuantum Kimia Reaksi asam basa Alkimia Kimia analitik Astrokimia Biokimia Kristalografi Kimia lingkungan Kimia pangan Geokimia Kimia hijau Kimia anorganik Ilmu bahan Fisika molekuler Kimia nuklir Kimia organik Fotokimia Kimia fisik Radiokimia Kimia benda padat Stereokimia Kimia supramolekul Ilmu permukaan Kimia teori Astronomi Astrofisika Kosmologi Astronomi galaksi Geologi planet Ilmu keplanetan Astronomi bintang Astronomi radio Instrumentasi astronomi Astrobiologi Astrogeologi Astrometri Arkeoastronomi Astroarkeologi Ilmu bumi Meteorologi Klimatologi Ekologi Ilmu lingkungan Geodesi Geologi Geomorfologi Geofisika Glasiologi Hidrologi Limnologi Oseanografi Paleoklimatologi Paleoekologi Palinologi Pedologi Edafologi Geografi fisik Ilmu luar angkasa
Hayati Biologi Anatomi Astrobiologi Biofisika Biogeografi Biokimia Biologi evolusioner Biologi kelautan Biologi konservasi Biologi molekuler Biologi perkembangan Biologi sel Biologi tanah Biopsikologi Bioteknologi Botani Ekologi Etnobiologi Etologi Fisiologi Genetika Gerontologi Imunologi Kriobiologi Limnologi Mikrobiologi Ilmu syaraf Paleontologi Parasitologi Radiobiologi Sistematika Sosiobiologi Teknik biologis Toksikologi Zoologi
Sosial Antropologi Arkeologi Kriminologi Demografi Ekonomi Pendidikan Geografi manusia Hubungan internasional Hukum Linguistik Ilmu politik Psikologi Sosiologi
Terapan Teknik dan rekayasa Biomedis Dirgantara Genetika Ilmu komputer Industri Kimia Komputer Listrik Mesin Militer Nuklir Perangkat lunak Perlindungan kebakaran Pertambangan Pertanian Riset operasi Robotika Sipil Ilmu kesehatan Epidemiologi Farmasi Kedokteran Kedokteran gigi Kedokteran hewan Keperawatan Perawatan kesehatan Teknik biologis
Antardisiplin Fisika terapan Kecerdasan buatan Bioetika Bioinformatika Teknik biomedis Biostatistika Ilmu kognitif Sistem kompleks Linguistik komputasi Studi budaya Sibernetika Ilmu lingkungan Ilmu sosial lingkungan Studi lingkungan Studi etnik Psikologi evolusioner Kehutanan Kesehatan Ilmu perpustakaan Biologi matematika dan teori Fisika matematika Ilmu militer Ilmu jaringan Teknik syaraf Ilmu syaraf Kajian ilmu Ilmu, teknologi, dan masyarakat Permodelan ilmiah Semiotika Sosiobiologi Statistika Ilmu sistem Transdisiplineritas Perencanaan kota Ilmu web
Filosofi • Sejarah Penelitian murni Ilmu masyarakat Fringe science Sejarah ilmu Filosofi ilmu Protosains Pseudosains Kebebasan akademik Sains (Kebijakan Pendanaan Metode) Sosiologi Teknosains
Portal Ilmu  Kategori
l b s

Bioteknologi adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol,antibiotik, asam organik) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa yang dapat digunakan oleh manusia.^[1] Dimasa 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.^[1] Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Istilah bioteknologi pertama sekali diperkenalkan pada tahun 1919 oleh seorang sarjana pertanian Hongaria, Karl Ereky. Pada waktu itu, istilah bioteknologi digunakan untuk menghasilkan suatu produk dari bahan baku dengan bantuan organisme hidup.^[2]

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.^[3] 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.^[1] 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.^[4] Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.^[5] 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.^[5] 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.^[6] 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.^[3]

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.^[3]

Perubahan sifat Biologis melalui rekayasa genetika tersebut menyebabkan "lahirnya organisme baru" produk bioteknologi dengan sifat - sifat yang menguntungkan bagi manusia. Produk bioteknologi, antara lain:^[3]

• Jagung tahan hama serangga
• Kapas resisten hama serangga
• Pepaya resisten virus
• Enzim pemacu produksi susu pada sapi
• Padi mengandung vitamin A
• Pisang mengandung vaksin hepatitis

• 8000 SM Pengumpulan benih untuk ditanam kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal) untuk meningkatkan kualitas ternak.
• 6000 SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat roti, membuat tempe dengan bantuan ragi.
• 4000 SM Bangsa Tionghoa membuat yogurt dan keju dengan bakteri asam laktat.
• 1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia.
• 1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop.^[7]
• 1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang pengembangbiakan hewan.
• 1880 Mikroorganisme ditemukan.
• 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan.^[8]
• 1865 Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya.^[9]
• 1919 Karl Ereky, insinyur Hungaria, pertama menggunakan kata bioteknologi.
• 1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk memotong gen gen.
• 1975 Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein.
• 1978 Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar.^[10]
• 1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh Kloning molekuler. Model prokariot-nya, E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain, dalam bentuk manusia. Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap insulin hewan yang sebelumnya tersedia).
• 1992 FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat "flavor saver" (Flavr Savr).
• 2003 Perampungan Human Genome Project

Bioteknologi memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya diasosikan dengan warna, yaitu:^[11]

• Bioteknologi merah (red biotechnology) adalah cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang medis.^[11] 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 punca untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan cara menyisipkan atau menggantikan gen abnomal dengan gen yang normal.^[11]
• Bioteknologi putih/abu-abu (white/grey biotechnology) adalah bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan sumber energi terbarukan.^[11] Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir atau ragi, enzim-enzim dan 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.^[11]
• Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan.^[11] Di bidang pertanian, bioteknologi 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).^[11]
• Bioteknologi biru (blue biotechnology) disebut juga bioteknologi akuatik atau perairan yang mengendalikan proses-proses yang terjadi di lingkungan akuatik.^[11] 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.^[12][13]

Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Secara umum, rekayasa genetika melakukan modifikasi pada mahluk hidup melalui transfer gen dari suatu organisme ke organisme lain. Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi:^[3]

1. Isolasi gen
2. Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya lebih baik
3. Mentrasfer gen tersebut ke organisme baru
4. Membentuk produk organisme transgenik

Prosedur pembentukan organisme transgenic ada dua, yaitu:

1. Melalui proses introduksi gen
2. Melalui proses mutagenesis

Beberapa langkah dasar proses introduksi gen adalah :^[3]

1. Membentuk sekuen gen yang diinginkan yang ditandai dengan penanda yang spesifik.
2. Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan.
3. Mengkultur jaringan yang sudah mengandung gen yang ditransformasikan
4. Uji coba kultur tersebut di lapangan.

Memodifikasi gen pada organisme tersebut dengan mengganti sekuen basa nitrogen pada DNA yang ada untuk diganti dengan basa nitrogen lain sehingga terjadi perubahan sifat pada organisme tersebut, contoh: semula sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama. Agen mutagenesis ini biasanya dikenal dengan istilah mutagen. Beberapa contoh mutagen yang umum dipakai adalah sinar gamma (mutagen fisika) dan etil metanasulfonat (EMS) (mutagen kimia).^[6]

Human Genome Project adalah usaha internasional yang dimulai pada tahun 1990 untuk mengidentifikasi semua gen (genom) yang terdapat pada DNA dalam sel manusia dan memetakan lokasinya pada tiap kromosom manusia yang berjumlah 24.^[13] Proyek ini memiliki potensi tak terbatas untuk perkembangan di bidang pendekatan diagnostik untuk mendeteksi penyakit dan pendekatan molekuler untuk menyembuhkan penyakit genetik manusia.^[13]

Aplikasi dari bioteknologi medis sudah berlangsung lama, sebagai contoh 100 tahun lalu lintah umum digunakan untuk merawat penyakit dengan cara membiarkan lintah menyedot darah pasien (bloodletting). Hal ini dipercaya dapat menghilangkan darah yang sudah terjangkit penyakit. Pada zaman sekarang, lintah ditemukan memiliki enzim pada kelenjar salivanya yang dapat menghancurkan gumpalan darah yang bila tidak dihancurkan dapat menyebabkan stroke dan serangan jantung. Selain contoh tersebut, terdapat banyak aplikasi bioteknologi di bidang medis sebagai berikut.

Sel punca adalah jenis sel khusus dengan kemampuan membentuk ulang dirinya dan dalam saat yang bersamaan membentuk sel yang terspesialisasi.^[14] Meskipun kebanyakan sel dalam tubuh seperti jantung maupun hati telah terbentuk khusus untuk memenuhi fungsi tertentu, sel punca selalu berada dalam keadaan tidak terdiferensiasi sampai ada sinyal tertentu yang mengarahkannya berdiferensiasi menjadi sel jenis tertentu. Kemampuannya untuk berproliferasi bersamaan dengan kemampuannya berdiferensiasi menjadi jenis sel tertentu inilah yang membuatnya unik. Karakteristik biologis dan diferensiasi sel punca fokus pada sel punca mesenkimal.

Aplikasi dari sel punca diantaranya adalah pengobatan infark jantung yaitu menggunakan sel punca yang berasal dari sumsum tulang untuk mengganti sel-sel pembuluh yang rusak (neovaskularisasi). Aplikasi terapeutik sel punca embrionik pada berbagai penyakit degeneratif. Selain itu, sel punca diduga dapat digunakan untuk pengobatan diabetes tipe I dengan cara mengganti sel pankreas yang sudah rusak dengan sel pankreas hasil diferensiasi sel punca. Hal ini dilakukan untuk menghindari reaksi penolakan yang dapat terjadi seperti pada transplantasi pankreas dari binatang. Sejauh ini percobaan telah berhasil dilakukan pada mencit.

Bioteknologi memiliki banyak aplikasi atau penerapan dalam berbagai bidang, seperti dalam bidang pertanian dan ilmu pangan. Penerapan tersebut termasuk pengembangn tanaman transgenik. Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya.^[15]

Berikut adalah beberapa manfaat penerapan bioteknologi dalam bidang pertanian :

• Peningkatan dalam hasil panen.
• Mengurangi kerentanan tanaman terhadap kondisi lingkungan.
• Meningkatnya kualitas nutrisi atau gizi pada tanaman pangan.
• Peningkatan rasa, tekstur, atau tampilan makanan.
• Mengurangi ketergantungan pada pupuk, pestisida, dan bahan kimia pertanian lainnya.
• Produksi vaksin pada tanaman pangan.^[16]

Berikut adalah beberapa contoh dari bioteknologi pertanian :

• Vaksin yang digunakan dalam pencegahan penyakit, misalnya vaksin anti-limfoma yang diperoleh dari tembakau.
• Antibiotik untuk manusia dan hewan.
• Tanaman tahan pestisida.
• Tanaman tahan hama, contohnya yaitu jagung Bt.
• Bio-Fuels atau bahan bakar hayati.^[17]

Bioteknologi industri merupakan penerapan bioteknologi untuk keperluan industri seperti pencegahan polusi atau dampak terhadap lingkungan, konservasi sumber daya, atau pemrosesan dan produksi berkelanjutan produk dan bahan kimia.^[18]

Bioteknologi lingkungan adalah teknologi yang digunakan dalam pengolahan limbah dan pencegahan polusi yang dapat secara lebih efisien membersihkan banyak limbah dibandingkan dengan metode konvensional dan secara signifikan mengurangi ketergantungan pada metode pembuangan berbasis lahan. Contoh dari bioteknologi lingkungan yaitu bioremediasi. Bioremdiasi adalah merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan.^[18]

• Bioremediasi
• Genetika molekular
• Sel punca

• Aryulina, Diah (2007). Biologi 3 SMA dan MA Untuk Kelas XII. Jakarta: Esis/Erlangga. ISBN 974-734-551-3.  Parameter |coauthors= yang tidak diketahui mengabaikan (|author= yang disarankan) (bantuan) (Indonesia)

• "Dr. Jekyll & Mr Hyde" Bioteknologi^{[pranala nonaktif permanen]} - artikel ilmiah populer mengenai bioteknologi di harian Pikiran Rakyat.