Bioteknologi mencakup berbagai aktifitas dengan cara memanfaatkan kemampuan dasar dari organisme hidup. Seperti diketahui sel merupakan unit dasar organisme biologis. Organisme sel banyak tersusun oleh berbagai kelompok sel yang masing-masing mempunyai peranan dan tugas tertentu, dan masing-masing kelompok tersebut akan menyokong fungsi keseluruhan untuk hidupnya. Dalam hal lain pada mikroba terdiri dari satu sel, maka masing-masing sel merupakan satu kesatuan yang terpisah, yang dapat melangsungkan semua fungsi yang diperlukan untuk tertap hidup.
Ciri organisme hidup adalah bagaimana mengorganisasi biomolekul untuk saling berinteraksi dan melakukan proses reaksi biokimia, yang pada intinya adalah berupa reaksi metabolism pembentuk senyawa (anabolisme) atau penguraian (katabolisme). Bahan dasar metabolism tersebut bias diperoleh dari lingkungannya dalam bentuk nutrient yang selanjutnya akan diubah menjadi ribuan jenis bahan kimia yang berbeda, masing-masing dengan peranan biologis khusus.evolusi telah memberikan kemampuan mikroorganisme yang luar biasa dimanfaatkan untuk proses bioteknologi. Mikroba yang paling banyak digunakan untuk tujuan bioteknologi adalah bakteri, ganggang dan kapang.
Prinsip dasar biomolekul yaitu molekul yang terlibat dan mengontrol reaksi biologis. Biomolekul terutama berupa makromolekul seperti lemak, karbohidrat, protein dan asam nukleat.
1. Karbohidrat
Karbohidrat merupakan komponen pangan yang menjadi sumber energi utama dan sumber serat makanan. Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan membedakan karbohidrat yang satu dengan lain. Dari kompleksitas strukturnya dikenal kelompok karbohidrat sederhana (seperti monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida (seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa).
2. Lemak
Lemak dan minyak adalah salah satu kelompok yang termasuk pada golongan lipid , yaitu senyawa organik yang terdapat di alam serta tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik non-polar,misalnya dietil eter , Kloroform , benzena dan hidrokarbon lainnya, lemak dan minyak dapat larut dalam pelarut.
Lemak dan minyak merupakan senyawa organik yang penting bagi kehidupan makhluk hidup.adapun lemak dan minyak ini antara lain:
a. Memberikan rasa gurih dan aroma yang spesipek
b. Sebagai salah satu penyusun dinding sel dan penyusun bahan-bahan biomolekul
c. Sumber energi yang efektif dibandingkan dengan protein dan karbohidrat,karena lemak dan minyak jika dioksidasi secara sempurna akan menghasilkan 9 kalori/liter gram lemak atau minyak. Sedangkan protein dan karbohidrat hanya menghasilkan 4 kalori tiap 1 gram protein atau karbohidrat.
d. Karena titik didih minyak yang tinggi, maka minyak biasanya digunakan untuk menggoreng makanan di mana bahan yang digoreng akan kehilangan sebagian besar air yang dikandungnya atau menjadi kering.
e. Memberikan konsistensi empuk,halus dan berlapis-lapis dalam pembuatan roti.
3. Protein
Protein merupakan suatu zat makanan yang penting bagi tubuh, karena zat ini disamping berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsure C, H, O dan yang tidak dimiliki oleh lemak dan karbohidrat. Protein disusun oleh 20 asam amino esiensial membentuk ikatan peptide.
4. Asam Nukleat
Asam nukleat adalah makromolekul terbesar dalam sel, berupa polimer linier sangat panjang disebut juga polinukletida yang terdiri dari 106 atau lebih nukletida. Nukleotida terdiri dari molekul gula dengan 5 atom C, satu atau lebih gugus fosfat, dan basa nitrogen.
Asam Deoksiribonukleat (DNA) merupakan aasam nukleat yang mengandung informassi genetic dan biasanya dalam bentuk kompleks nucleoprotein (DNA-protein) yang disebut kromosom. Tiap kromosom membawa infoermasi genetic yang dibutuhkan pada sintesis senyawa yang diperlukan untuk pemeliharaan, pertumbuhan dan replikasi sel.
DNA merupakan molekul yang sangat besar dengan struktur sederhana, berupa 4 sub unit nukleotida yang terikat dalam suatu rantai dengan urutan tertentu. Urutan nukleotida dalam DNA berfungsi sebagai sandi untuk menyampaikan semua informasi kepada sel guna membuat segala sesuatu untuk kebutuhan kehidupannya.
Kemampuan mikroorgaisme untuk hidup dan bereproduksi bergantung sepenuhnya kepada pembentukkan protein yang besar pada saat yang tepat. Bioteknologi masa kini dibagung diatas pengertian mendalam mengenai proses bagaimana organism, terutama mikroba dapat membentuk senyawa kimiawi yang diinginkan serta bagaimana cara pemanfaatan kemampuan tersebut.
