9 Contoh Bioteknologi modern

Mari kita mulai dengan definisi. Bioteknologi adalah mengacu pada semua “aplikasi ilmu pengetahuan dan teknologi pada organisme hidup atau komponen, produk atau modelnya, untuk memodifikasi bahan, hidup atau tidak, untuk menghasilkan pengetahuan, barang atau jasa”. Munculnya bioteknologi modern terjadi pada awal 1950-an, ketika Francis Crick dan James Watson menyoroti struktur DNA.

Dalam industri, bioteknologi adalah penggunaan sifat biokimia dari mikroorganisme, sel atau komponennya untuk menghasilkan produk tertentu atau untuk memodifikasi organisme hidup. Itu adalah bagian dari rekayasa genetika, dalam kerangka bioteknologi.

Pengertian

Kita juga dapat mendefinisikan bioteknologi sebagai:

Bioteknologi adalah penggunaan organisme hidup, bagian atau produk sampingannya, dalam aplikasi industri. Istilah Bioteknologi dapat merujuk pada berbagai aplikasi, dari vaksin hingga pembalut luka berlapis kitosan (Kitosan berasal dari cangkang kepiting), pengembangan sumber biofuel baru, modifikasi genetik tanaman, pembuatan bir dan bahkan kosmetik anti penuaan.

Bioteknologi modern merupakan penggunaan teknik DNA rekombinan baru, antibodi monoklonal, dan metode baru kultur sel dan jaringan. Ini adalah sistem baru yang digunakan untuk mengubah atau memodifikasi sifat genetik organisme dengan cara yang benar-benar ditargetkan.

Lingkup bioteknologi:

Bioteknologi digunakan untuk meningkatkan karakter yang diinginkan dalam sistem biologi. Baik itu ketahanan penyakit pada tanaman, produksi obat, hasil yang lebih baik, dll., Bioteknologi digunakan.

Jika suatu organisme ditemukan memiliki karakter yang diinginkan, seperti kemampuan untuk mentolerir kondisi kekeringan. Karakter ini dipindahkan ke tanaman pertanian sehingga tumbuh di bawah kondisi irigasi yang lebih sedikit. Dengan cara ini, hasil dan pertumbuhan tanaman baru meningkat dibandingkan nenek moyangnya. Tanaman yang sama yang tidak tahan terhadap kondisi kekeringan, juga toleran terhadap kekeringan setelah penerapan prinsip bioteknologi.

Hal ini dimungkinkan karena gen yang bertanggung jawab untuk mentolerir kondisi kekeringan di organisme lain telah dipindahkan ke genom tanaman yang kita inginkan. Karenanya tanaman yang kami inginkan mencapai ketahanan terhadap kekeringan dan tumbuh dengan baik.

Dengan demikian, bioteknologi menggabungkan ilmu kehidupan (biologi), teknologi dari disiplin ilmu lain (kimia, fisika, ilmu komputer, dll.) Dan ilmu teknik.

Oleh karena itu, bioteknologi sama pentingnya dengan menarik karena merupakan bagian dari kehidupan kita sehari-hari (telah digunakan selama lebih dari 6000 tahun dalam pembuatan roti dan keju) dan menjanjikan kemajuan besar dalam mengatasi tantangan besar di zaman kita.

Bioteknologi modern

Penemuan bahwa gen terdiri dari DNA dan dapat diisolasi, disalin dan dimanipulasi telah menyebabkan era baru bioteknologi modern. Manusia sekarang memiliki banyak aplikasi untuk bioteknologi modern. Manusia telah memanipulasi makhluk hidup selama ribuan tahun. Contoh bioteknologi awal termasuk tanaman dan hewan Domestikasi dan kemudian pembiakan secara selektif mereka untuk karakteristik tertentu.

Bioteknologi modern melibatkan membuat produk yang berguna dari organisme secara keseluruhan atau bagian dari organisme, seperti molekul, sel, jaringan dan organ. Perkembangan terkini di bidang bioteknologi termasuk rekayasa genetika tanaman dan hewan, terapi sel dan nanoteknologi. Produk-produk ini tidak digunakan dalam kehidupan sehari-hari tetapi mungkin bermanfaat bagi kita di masa depan.

Sedikit sejarah

Sektor bioteknologi modern dimulai pada awal 1970-an. Lahirnya bidang penelitian ini sebagai bidang industri dimungkinkan berkat kerja beberapa peneliti dari University of California San Francisco (UCSF) dan Stanford. Saat itu, mereka membuat penemuan penting: transfer urutan DNA ke bakteri (atau transgenesis).

Perusahaan pertama didirikan di Silicon Valley. Genentech dan Chiron pada khususnya. Segera setelah itu, Jenewa menyaksikan kelahiran Biogen dan Los Angeles ke Amgen.

Saat ini, Wilayah Teluk San Francisco adalah salah satu pusat terbesar di Amerika Serikat dan dunia dalam hal keberadaan perusahaan bioteknologi dan investasi di sektor tersebut, tetapi juga dalam hal penelitian, khususnya karena hingga kehadiran universitas terkemuka seperti UCSF, UC Berkeley dan Stanford.

Pada abad ke-20, serangkaian penemuan mulai dibuat yang memungkinkan meletakkan dasar-dasar untuk perkembangannya lebih lanjut, seperti:

  • Penemuan DNA tahun 1940 sebagai bahan gen dan dianggap sebagai faktor transformasi.
  • 1953: Watson dan Crick menjelaskan struktur heliks ganda DNA.
  • 1956: Enzim yang terlibat dalam sintesis asam nukleat ditemukan dan enzim DNA polimerase I diisolasi, mengidentifikasi mekanisme replikasi DNA.
  • 1966: Penjelasan kode genetik. Ditunjukkan bahwa urutan 3 nukleotida menentukan masing-masing dari 20 asam amino, diketahui bahwa kode genetik bersifat universal, bekerja dengan cara yang sama di semua organisme hidup dari mikroorganisme yang paling sederhana hingga manusia.
  • 1970: Enzim spesifik yang memotong dan mengikat DNA diidentifikasi, memungkinkan modifikasi dan pertukaran DNA dari organisme hidup ke organisme lain.
  • 1973: Fragmen DNA dimasukkan ke dalam bakteri, yang mampu mensintesis protein manusia.

Perkembangan ini memungkinkan kemajuan yang dipercepat dalam teknik Biologi Molekuler.

Aplikasi di bidang bioteknologi

Aplikasi kunci bioteknologi meliputi:

  • Profiling DNA
  • Kloning DNA
  • transgenesis
  • analisis genom
  • sel dan rekayasa jaringan batang
  • xenotransplantation

Manfaat

Bioteknologi memiliki peran penting dalam memenuhi kebutuhan manusia dan tuntutan di bidang kedokteran, pertanian, forensik, bioremediasi, biokontrol dan biosecurity.

Kedokteran

Modifikasi gen atau transgenesis digunakan untuk memproduksi protein terapeutik manusia  pada sel atau organisme secara keseluruhan. Sel atau organisme yang digunakan tergantung pada seberapa besar dan kompleks protein tersebut. Misalnya, insulin manusia, protein kecil yang digunakan untuk mengobati diabetes, dibuat pada bakteri dengan rekayasa genetika, sedangkan, protein besar yang lebih kompleks seperti hormon atau antibodi yang dibuat dalam sel mamalia atau hewan transgenik.

Antibiotik dan vaksin adalah produk dari mikroorganisme yang digunakan untuk mengobati penyakit. Bioteknologi modern melibatkan memanipulasi vaksin sehingga mereka lebih efektif atau dapat disampaikan oleh rute yang berbeda.

Teknologi terapi gen sedang dikembangkan untuk mengobati penyakit seperti kanker, penyakit Parkinson dan fibrosis kistik. Terapi gen digunakan sebagai cara untuk menargetkan dan membu.nuh sel kanker dengan efek samping yang lebih sedikit.

Xenotransplantation adalah transplantasi sel, jaringan atau organ dari satu spesies menjadi spesies lain. Sel-sel yang unik, populasi virus bebas dari babi yang digunakan untuk mengobati orang dengan diabetes tipe 1.

Pertanian

Tumbuhan dan hewan dapat ditingkatkan dengan peternakan selektif untuk sifat tertentu atau oleh modifikasi genetik. Sifat menguntungkan dapat diidentifikasi secara visual atau dengan profil DNA. Misalnya, petani mungkin ingin tanaman dengan herbisida atau resistensi terhadap serangga, toleransi terhadap lingkungan yang berbeda atau peningkatan penyimpanan, atau mereka mungkin ingin ternak dengan daging yang lebih baik dan wol atau ketahanan terhadap penyakit.

Contoh Bioteknologi modern
Bioteknologi dalam pengertian modern memungkinkan para ilmuwan untuk meningkatkan efisiensi peternakan untuk beberapa masalah agronomi tradisional yang sulit

Forensik

Profiling DNA digunakan dalam analisis forensik untuk mengidentifikasi sampel DNA di TKP atau untuk menentukan keturunan.

Bioremediasi

Organisme atau bagian dari organisme dapat digunakan untuk membersihkan polusi pada tanah, air atau udara. Bioremediasi telah disarankan sebagai cara yang efektif untuk menghilangkan racun DDT dari tanah.

Biokontrol dan biosecurity

Biokontrol adalah ketika satu organisme digunakan untuk mengontrol tingkat lain. Metode biokontrol yang digunakan untuk mengontrol tanaman invasif dan serangga.

Dampak bioteknologi pada masyarakat

Bioteknologi menggunakan organisme atau bagian dari organisme untuk membuat produk untuk memenuhi kebutuhan manusia yang spesifik. Hal ini menimbulkan isu-isu sosial dan etika yang penting untuk dibahas.

Contoh Bioteknologi

Di antara contoh utama, kami dapat menyebutkan:

  1. Produksi obat: di antara kontribusi bioteknologi dalam pengertian ini kita dapat menyebutkan pembuatan penisilin yang ditemukan pada tahun 1928 dan digunakan sejak tahun 1941 untuk pengobatan infeksi.
  2. Industri Fermentasi: fermentasi adalah proses yang digunakan untuk memproduksi banyak produk, di antaranya kami dapat menyoroti produksi keju, anggur, bir, roti, dan makanan lainnya.
  3. Kloning: Kloning, meskipun menjadi topik kontroversial, adalah penemuan penting yang dapat membuka jalan bagi pengobatan penyakit dan pemahaman yang lebih baik tentang cara kerja tubuh.
  4. Analisis DNA: aplikasi yang menggunakan pengenalan DNA sangat banyak, kami dapat mengutip tes kriminologi forensik dan garis ayah sebagai perkembangan penting dari alat ini bagi masyarakat.
  5. Penggunaan mikroorganisme dalam pertanian: Penggunaan pestisida alami merupakan tren global untuk mengurangi kontaminasi tanah dan makanan.
  6. Melawan penyakit. Terapi gen, meskipun masih dalam tahap awal, memiliki potensi besar untuk masa depan. Alih-alih memompa obat dengan efek samping yang serius ke pasien, terapi gen memasukkan DNA yang dimodifikasi secara genetik ke dalam sel pasien. Juga, ada penyakit tertentu seperti degenerasi makula yang tidak ada obatnya. Dalam kasus tersebut, para ilmuwan telah memperkenalkan gen pembalik degenerasi menggunakan virus flu biasa sebagai saluran penularan.
  7. Produksi vaksin: produksi vaksin melibatkan, dalam sebagian besar kasus, proses biologis yang bertujuan untuk menciptakan antibodi melalui interaksi dengan organisme hewan.
  8. Perbaikan genetik: perbaikan genetik memiliki banyak aplikasi, di antara yang paling umum kami dapat menyebutkan perbaikan sapi potong untuk produktivitas daging dan susu yang lebih besar, sayuran yang lebih tahan terhadap hama, antara lain.
  9. Forensik – Analisis DNA atau sidik jari DNA telah membuatnya sangat mudah untuk menentukan pertanyaan tentang ayah dan telah membantu menyelesaikan banyak kejahatan. DNA setiap orang mengandung pola tertentu yang digunakan untuk mengidentifikasi DNA mereka. Produk bioteknologi masa kini telah menjadi begitu canggih sehingga mereka bahkan dapat membuat profil DNA bahkan dari 1 ng sampel!

Seperti yang dapat kita lihat, penerapan bioteknologi sangat banyak, beberapa praktik pada akhirnya lebih rentan terhadap kritik daripada yang lain, kloning dan perbaikan genetik sering diperdebatkan oleh berbagai organisasi. Penting bagi masyarakat untuk memahami bahwa bioteknologi tidak berbahaya setiap saat, penggunaan ilmu pengetahuan yang baik akan memvalidasi atau tidak penggunaannya.

Rekayasa genetika

Setiap organisme hidup memiliki molekul tertentu di mana informasi tentang cara menghasilkan zat yang diperlukan untuk kehidupan disimpan. Molekul ini disebut DNA.

Teknologi DNA menawarkan banyak kemungkinan dalam penggunaan industri mikroorganisme dengan aplikasi mulai dari produksi rekombinan obat terapeutik, vaksin, makanan, dan produk pertanian.

Pada gilirannya, metodologi untuk produksi zat melalui DNA rekombinan ini berdampak besar pada biaya pembuatan produk dan terutama pada keselamatan konsumen dan produsen.

Melalui Rekayasa Genetika, peningkatan kapasitas produksi tercapai, keamanan produk yang lebih baik bagi konsumen dan produsen, menurunkan biaya produksi.

Aplikasi rekayasa genetika

Organisme yang digunakan saat ini dalam Bioteknologi dapat serumit sapi, atau sesederhana ragi yang digunakan untuk produksi bir atau roti.

Prosedur Rekayasa Genetika memungkinkan pengembangan proses bioteknologi dengan berbagai jenis sel, di mana vektor penurunan telah dibuat yang memiliki urutan DNA yang sesuai.

Pengetahuan yang luas tentang genom dan protein dari bakteri Escherichia coli, menjadikannya salah satu organisme yang paling banyak digunakan dalam pengembangan dan penerapan ilmu ini.

Teknik bioteknologi modern dikelompokkan menjadi dua kelompok besar: teknologi DNA dan kultur jaringan. Yang pertama melibatkan manipulasi gen yang menentukan karakteristik seluler tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme.

Yang kedua bekerja pada tingkat sel yang lebih tinggi (dengan komponennya: membran, kloroplas, mitokondria, dan termasuk sel, jaringan, dan organ yang berkembang dalam kondisi terkendali.

Bioteknologi dalam kesehatan manusia

Di bidang kesehatan manusia selama 1980-an, bioteknologi mengarah pada penemuan dan produksi produk komersial pertama seperti insulin manusia, hormon pertumbuhan manusia dan kemudian penggerak jaringan dari Plastiminogenic serta sejumlah polipeptida dan protein yang aktif secara biologis. Itu muncul pada tahun 1976 dengan berdirinya perusahaan Genentech, AS pada tahun 1991.

Di bidang manusia, bioteknologi telah memungkinkan pengembangan antibodi monoklonal, dalam penggunaan tanaman transgenik untuk produksi protein dan obat-obatan terapeutik, serta vaksin melawan Hepatitis A.

Ini telah memungkinkan pengembangan teknik untuk diagnosis penyakit menular atau ketidaksesuaian genetik, berdasarkan aplikasi teknologi DNA, seperti mendiagnosis infeksi virus, bakteri atau jamur, membedakan antara individu yang terkait erat atau memetakan lokasi spesifik dari gen di sepanjang molekul DNA dalam sel.

Tuberkulosis, AIDS, popillomatosis, dan banyak penyakit menular lainnya, selain kelainan bawaan seperti fibrosis kistik atau anemia sel sabit.

Produk seperti antibodi monoklonal dan antigen rekombinan digunakan dalam diagnosis penyakit manusia dan dalam banyak aplikasi pertanian penting dalam identifikasi patogen tumbuhan dan hewan dengan implikasi ekonomi dalam pemantauan dan pengendalian hama.

Bioteknologi tumbuhan

Dalam pengembangan bioteknologi tanaman terdapat dua komponen penting dan independen: kultur jaringan dan penelitian biologi molekuler. Studi yang ketat dan komprehensif dimulai pada tahun 1970.

Dasar ilmiah untuk pengembangan sel tumbuhan dan sistem kultur jaringan didasarkan pada teori sel Shleinden 1838 dan Schwann 1839, yang menyatakan bahwa sel individu dalam suatu organisme memiliki kapasitas untuk hidup mandiri dan pada konsep Darwinian tentang regulasi hormonal pertumbuhan tanaman, Darwin, 1890.

Sekitar tahun 1830 studi terorganisir dimulai. Mereka sangat dipengaruhi oleh penemuan zat pengatur tumbuh alami pertama pada tahun 1935, asam indoleasetat auksin.

Pada tahun 1934 Roger Gautheret di Amerika Serikat dan Pierre Nobercourt di Prancis memulai eksperimen pertumbuhan tak terbatas akar dan sel tanaman dalam kultur dan organogenesis in vitro.

Dengan membudidayakan sel akar tanaman tomat yang terinfeksi virus, White juga mengamati bahwa akar yang sering disubkultur bebas virus.

Hal ini memungkinkan penggunaan meristem untuk eliminasi virus dan mikropropagasi industri, meletakkan dasar bagi pekerjaan mikro industri saat ini di seluruh dunia.

Penemuan sitokinin dan, merupakan landasan penting dalam pengembangan teknik untuk regenerasi seluruh tanaman dari sel yang dibudidayakan.

Pada tahun 1980, regenerasi tanaman dibatasi pada beberapa spesies dikotil sebagai model, dan sebagian besar spesies legum, monotil dan kayu terus menjadi bandel terhadap pertumbuhan dan regenerasi berkelanjutan dalam kultur in vitro.

Isolasi 1969 dan fusi 1970 dari protoplas tanaman, dan regenerasi tanaman sangat berguna untuk pengenalan langsung DNA, yang mengarah pada perolehan tanaman transgenik dan studi dasar tentang fungsi promotor dan gen pengatur.

Bioteknologi hewan

Aplikasi awal diarahkan pada sistem diagnostik, vaksin dan obat baru, pembuahan embrio in vitro, penggunaan hormon pertumbuhan, diberikan atau melalui transgenesis untuk meningkatkan pertumbuhan dan produksi susu, pakan ternak dan zat tambahan. makanan.

Inseminasi buatan pada sapi telah tersedia selama bertahun-tahun, dalam dua puluh tahun terakhir teknik telah dikembangkan yang memungkinkan transfer embrio bedah. Hal ini menyebabkan berkembangnya layanan lain seperti sexing, teknik pembekuan dan lain-lain.

Untuk penyakit hewan, banyak vaksin yang lebih stabil dan mudah diproduksi telah dikembangkan untuk melawan penyakit babi dan sapi. Penanda molekuler berbasis DNA digunakan untuk mempercepat pemilihan proses pemuliaan tradisional, yang dapat diterapkan pada hewan dan tumbuhan.

Kloning somatik menawarkan kemungkinan baru dalam perbaikan hewan, konservasi sumber daya genetik hewan dan sebagai alat yang lebih efektif untuk penelitian dan pelatihan.

Teknik yang berkaitan dengan transfer embrio, kriopreservasi embrio dan semen, inseminasi buatan banyak digunakan pada tumbuhan.

Pengetahuan tentang Biologi Molekuler dari sebagian besar patogen yang mempengaruhi tumbuhan telah memungkinkan penggunaan teknik berdasarkan deteksi asam nukleatnya, yang dikenal sebagai hibridisasi molekuler.

Saat ini, alat diagnostik telah dimasukkan ke dalam bakteri, teknik PCR Reaksi Rantai Polimerase yang memungkinkan mendeteksi keberadaan DNA patogen bahkan ketika patogen dalam jumlah kecil dan pada tahap awal proses infeksi.

Ringkasan

Sekarang, bagaimanapun, para ilmuwan memahami bagaimana proses biologis ini terjadi, yang memungkinkan mereka untuk memodifikasi atau menyalinnya untuk mendapatkan produk yang lebih baik. Mereka juga mengetahui bahwa mikroorganisme memproduksi senyawa kimia utama untuk industri (asam amino, asam organik, alkohol) dan enzim yang dapat digunakan secara efisien dalam berbagai proses, seperti pembuatan deterjen, kertas dan obat-obatan.

Bioteknologi modern muncul pada 1980-an, dan menggunakan teknik, yang secara kolektif disebut “rekayasa genetika”, untuk memodifikasi dan mentransfer gen dari satu organisme ke organisme lain. Dengan cara ini dimungkinkan untuk memproduksi insulin manusia dalam bakteri dan, akibatnya, meningkatkan pengobatan diabetes. Chymosin juga diproduksi dengan rekayasa genetika, enzim kunci untuk membuat keju dan menghindari penggunaan rennet dalam proses ini.

Rekayasa genetika saat ini juga merupakan alat fundamental untuk perbaikan tanaman sayuran. Misalnya, dimungkinkan untuk mentransfer gen dari suatu bakteri ke tanaman, seperti contoh jagung tahan serangga transgenik, jagung Bt. Dalam hal ini, basil tanah membuat protein yang membunuh larva serangga. biasanya menyerang jagung. Dengan mentransfer gen untuk protein ini, jagung dapat membuat protein ini dan dengan demikian dapat melawan hama.

9 Contoh Bioteknologi modern

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Kembali ke Atas