Bioteknologi

BIOTEKNOLOGI

karya zia julita

Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia. Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Dalam bioteknologi biasanya digunakan mikroorganisme atau bagian-bagiannya untuk meningkatkan nilai tambah suatu bahan.

B. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN MODERN

Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/ tradisional dan modern. Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. Proses tersebut dianggap sebagai bioteknologi masa lalu. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim.

 1. Pengolahan Bahan Makanan

a. Pengolahan produk susu. Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.

1) Yoghurt

Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricusdan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.

 2) Keju

Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperature 32oC – 420oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.

3) Mentega

Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonostoceremoris. Bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.

b. Produk makanan nonsusu

1) Kecap

Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

 2) Tempe

Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah ke bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu menu makanannya. Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri. Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai. Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis, memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi toksisitas, meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker. Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.

c) Tape

Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi . Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan alkohol. Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.

Bioteknologi modern Yaitu teknik menghasilkan suatu produk atau jasa yang telah memanfaatkan jaringan sel atau materi inti suatu organisme melalui rekayasa genetika.Rekayasa genetik ialah mengutak atik asam nucleat (DNA/RNA) yang menyimpan informasi materi genetik untuk sifat fisik & psikis makhluk hidupCiri-ciri bioteknologi modern adalah:a) Mulai berkembang sejak ditemukan DNA karena melibatkan rekayasa genetikab) Rumit, memerlukan ketelitian & menguasai ilmu biokimia, genetika & mikrobiologic) Alat dan bahan yang digunakan sudah modern.d) Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.

Bioteknologi juga dapat dimanfatkan dalam bidang pertanian, peternakan, kesehatan, industri, dan pertambangan. Dalam bidang pertanian dan peternakan, bioteknologi modern mampu menciptakan bibit-bibit unggul yang akan memberikan produk bermutu tinggi secara kualitas dan kuantitasnya. Dalam bidang kesehatan, bioteknologi mampu menciptakan produk obat untuk penyakit. Bioteknologi dalam bidang industri mampu menciptakan pemberantas hama secara biologis (Bacillus thuringensis) dan tanaman tahan hama karena dalam tubuhnya di sisipi gen bakteri (tanaman transgenik). Sedangkan dalam bidang pertambangan, bioteknologi modern mampu melakukan pengolaan biji besi (Thiobacillus ferrooxidans).

Contoh Produk Bioteknologi Modern

No	Produk	Kegunaan
1	Interferon	Melawan infeksi, meningkatkan sistem kekebalan
2	Insulin	Mengontrol kadar gula darah (diabetes mellitus).
3	Vaksin	Meningkatkan kekebalan tubuh
4	Penicillin	Antibiotika, melawan infeksi oleh bakteri atau jamur
5	Hormon pertumbuhan	Melawan kekedilan, untuk penyembuhan
6	Beta endorfin	Mengurangi rasa sakit
7	Activator plasminogen	Melarutkan darah beku, mencegah stroke
8	Inferleukun 2	Mengaktifkan sistem kekebalan
9	Antibodi monoklonal	Menyerang dan membunuh sel tumor atau kanker
10	Enzim	Meningkatkan reaksi/biokatalisator baik untuk keperluan manusia maupun industri

CONTOH BIOTEKNOLOGI MODERN

1.      KloningKloning adalah suatu teknik reproduksi secara aseksual yang menggunakan sel tubuh (sel somatis) makhluk hidup. Jadi cara memperoleh individu baru yang memiliki sifat mirip dengan induknya tanpa terjadinya fertilisasiKloning dari bahasa Yunani Kuno, yaitu Clone artinya ranting atau cangkokan.Pada tahun 1952, orang Amerika Serikat (Robert Briggs dan Thomas King )mulaimencoba mengkloning pada katak. Pada tahun 1984, orang Inggris (Steen Wlladsen)mencoba kloning pada kambing. Selanjutnya Ian Wilmut dan rekan-rekannyaberhasil mengklon domba yang kemudian diberi nama DollyCara kloning adalah sbb:a. Ambil sel telur yang ada dalam ovarium betina, dan ambil sel tubuh(somatik) dari hewan lain yang sejenis.b. Keluarkan inti sel telur (nukleus) lalu masukkan inti sel tubuh kedalam sel telur tsb.c. Sel telur dengan inti baru tsb diperlakukan sedemikian rupa agar aktif membelah lalu dimasukkan ke dalam rahin (uterus) induknya semulae. Sel telur lalu sel telur berkembang menjadi embrio,janin dan lahir sebagai anak hasil dari kloning. Kloning 1. video Kloning 2. video Menu SK/KD Bio.konv. Bio.Modrn Latihan Keluar2

2.      Kloning •Noori, seekor kambing Pashmina, di Fakultas Kedokteran Hewan di Universitas Ilmu Pertanian dan Teknologi Sher-e-KashmirKeberhasilan kloning Dolly sangat (SKUAST) di Shuhama,menggemparkan. Akan tetapi, Dolly 25 km timur Srinagar, 15disuntik mati pada tgl 14 Februari 2003. Maret 2012Para ilmuwan di Linden Labs di SanFrancisco, California telah berhasilmenciptakan cloning manusia-beruang-babi. Sel somatik darijaringan manusia dan beruangyang ditransfer dengan kromosombakteri yang mengandung gen Nanogdan resistensi kaset gen GFP-IRES-puromycin. Sel-sel tsb disuntikkan kedalam blastokista babi dan dimasukanke dalam uterus babi pseudo-hamil.Ujar Dr Eli Vance dari Linden Labs. Menu SK/KD Bio.konv. Bio.Modrn Latihan Keluar

3.      Kultur jaringan, Kultur jaringan ialah memperbanyak tanaman dengan cara mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media tanam buatan secara aseptik yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh sehingga bagian tanaman tsb dapat memperbanyak diri, bergenerasi dan tumbuh menjadi tanaman lengkap.Kultur jaringan adalah perbanyakan tanaman yang diambil dari bagian vegetatif tanaman menggunakan media tanam buatan yang steril.video Menu SK/KD Bio.konv. Bio.Modrn Latihan Keluar

4.      Bayi tabung atau pembuahan in vitro (bahasa Inggris: in vitro fertilisation) adalah sebuah teknik pembuahan dimana sel telur (ovum) dibuahi oleh sperma di luar tubuh wanita. Bayi tabung ialah pembuahan atau pertemuan sel telur dan sperma terjadi diluar tubuh wanita * Sel telur yang telah matang diambil dari ovarium dan dikeluarkan dari tubuh wanita lalu dimasukkan dalam wadah (tempat) terjadinya pembuahan * Lalu dimasukkan sperma kedalam wadah tsb. Dan terjadilah fertilisasi ( penggabungan sel telur dan sperma) dan terbentuk zygot * Zygot mengalami pembelahan sel menjadi banyak dan terbentuk embrio * Lalu embrio dimasukkan kedalam rahim wanita dan berkembang menjadi janin sekitar 9 bulan dan lahir sebagai bayi tabung video Menu SK/KD Bio.konv. Bio.Modrn Latihan Keluar

5.       Hidroponik & Aeroponik Hidroponik ialah teknik bercocok tanam tanpa mengunakan tanah sebagai media tanamnya dan meletakkan akar pohon ke dalam air (nutrien) yang diberi arang,pasir, kerikil atau batu apung. Makanan diperoleh dari air yang mengandung zat zat organik yang diberikan melalui pipa pipa air atau dengan cara disiram Keuntungan teknik hidroponik, antara lain: 1) Masih dapat bercocok tanam di lahan yang sempit. 2) Dapat menggunakan pupuk dengan efisien. 3) Hama dan penyakit tanaman dapat dihindari. videoAeroponik adalah teknik penanaman sayuran denganmenggunakan styrofoam yang berlubang-lubang sehingga akar tanaman menjuntai ke bawah. Tanaman memperoleh makanan dengan cara menyemprotkan air yang mengandung zat makananan pada akar tanaman , sehingga akar dapat menyerap zat makanan tsb.Keuntungan aeroponik adalah akar yang menggantunglebih banyak menyerap oksigen sehingga dapatmeningkatkan metabolisme yg mempercepat pertumbuhantanaman dan tidak ada air yang hilang karena penguapan Menu SK/KD Bio.konv. Bio.Modrn Latihan Keluar

6.      Tanaman kentang yang ditanamn secaraaeroponik dengan menggunakan stek batang Menu SK/KD Bio.konv. Bio.Modrn Latihan Keluar

7.      Tanaman TransgenikTanaman transgenik ialah tanaman yang telah disisipi gen dari spesies yang lain atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya. Teknik ini dikenal dengan rekayasa genetikaTujuannya untuk mendapatkan tanaman dengan sifat- sifat yang diinginkan, seperti pembuatan tanaman yang tahan suhu tinggi, suhu rendah, tahan kekeringan, tahan penyakit, serta kuantitas dan kualitas yang lebih tinggi dari tanaman alami.Beberapa contoh tanaman transgenik yang sudah dikembangkan sekarang ini: Padi Mengandung provitamin A (beta karoten) dalam jumlah tinggi karena gen dari tumbuhan narsis, jagung, dan bakteri Erwinia telah disisipkan pada kromosom padi Jagung, kapas, kentang tahan (resisten) terhadap hama. Karena gen toksin Bt dari bakteri Bacillus thuringiensis ditransfer ke ke dalam tanaman tsb Tomat yang tidak cepat busuk karena proses pelunakan tomat diperlambat oleh gen antisenescens yang telah ditransfer ke dalam tomat sehingga tomat dapat disimpan lebih lama. Gen tsb. menghambat kerja enzim pembusuk (enzim poligalakturonase). Menu SK/KD Bio.konv. Bio.Modrn Latihan Keluar

8.      . Tanaman Transgenik Kedele mengandung asam oleat tinggi dan tahan terhadap herbisida glifosat. Sehingga saat disemprot dengan herbisida tsb, hanya gulma di sekitar kedelai yang akan mati karena kedele telah ditransfer gen yang resisten herbisida dari bakteri Agrobacterium Ubi jalar tahan terhadap penyakit virus tanaman karena gen dari selubung virus tertentu ditransfer ke dalam ubi jalar Pepaya resisten terhadap virus tertentu, karena telah ditransfer gen Papaya ringspot virus (PRSV). Melon buahnya tidak cepat busuk karena gen baru dari bakteriofag T3 Tembakau tahan terhadap cuaca dingin. Karena gen untuk mengatur pertahanan pada cuaca dingin dari tanaman Arabidopsisi thaliana Jambu sukun taiwan buahnya seukuran jambu biji bangkok yang memang terkenal besar-besar

Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut.

a. Rekayasa genetika

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan

gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang

diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau

rekombinasi DNA.

Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan

sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap

makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat

direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifatsifat

makhluk hidup secara turun-temurun.

Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak

cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid,

dan rekombinasi DNA.

1) Transplantasi inti

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel

yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan

inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap

sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak

yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum

tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah

diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali

sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.

Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel

dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke

dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum

berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan

berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin

yang sama.

2) Fusi sel

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama

maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi

sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh

peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).

Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom,

membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di

dalam fusi sel diperlukan adanya:

a) sel sumber gen (sumber sifat ideal);

b) sel wadah (sel yang mampu membelah cepat);

c) fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

3) Teknologi plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam

sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara

lain:

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.

Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai

vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

4) Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA

dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan

gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi

DNA disebut juga rekombinasi gen.

Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan

sebagai berikut.

1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.

2) DNA dapat disambungkan

b. Bioteknologi bidang kedokteran

Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran,

misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin,

antibiotika dan hormon.

1) Pembuatan antibodi monoklonal

Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari

suatu sumber tunggal. Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

a) untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam

    urine wanita hamil;

b) mengikat racun dan menonaktifkannya;

c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan

    lain.

2) 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.

3) Pembuatan antibiotika

Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme

tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme

lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur

atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.

Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran

pada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat dan

Inggris.

4) Pembuatan hormon

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme

untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang

telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison,

dan testosteron.

Dampak positip bioteknologi

Beberapa dampak positip, akibat baik, hal-hal yang menguntungkan dari perkembangan bioteknologi hingga saat ini, antara lain :

·         meningkatnya sifat resistensi tanaman terhadap hama dan penyakit tanaman, misalnya tanaman transgenik kebal hama

·         meningkatnya produk-produk ( baik kualitas maupun kuantitas ) pertanian , perkebunan, peternakan maupun perikanan. Dengan temuan bibit unggul.

·         meningkatnya nilai tambah bahan makanan. Pengolahan bahan makanan tertentu, seperti air susu menjadi yoghurt, mentega, keju.

·         membantu proses pemurnian logam dari bijihnya pada pertambangan logam ( biohidrometalurgi ) 

·         membantu manusia mengatasi masalah-masalah pencemaran lingkungan, Seperti : bacteri pemakan plastik dan parafin, bacteri penghasil bahan plastik biodegradable, 

·         membantu manusia mengatasi masalah sumber daya energi. Misalnya : bioethanol, biogas

·         membantu dunia kedokteran dan medis mengatasi penyakit-penyakit tertentu. Misalnya : penyakit kelainan genetis dg terapi gen, hormon insulin, antibiotik, antibodi monoklonal, vaksin.

·         mengatasi masalah pelestarian species langka dan hampir punah. Dengan teknologi transplantasi nukleus, hewan / tumbuhan langka bisa dilestarikan

·         dan lain sebagainya.

Dibalik keuntungan dan manfaat yang disumbangkan bioteknologi pada manusia, perlu kiranya manusia memperhatikan berbagai dampak negatif  / akibatburuk yang ditimbulkan oleh perkembangan bioteknologi.

Dampak negatif bioteknologi 

Akibat-akibat buruk yang bisa ditimbulkan oleh perkembangan bioteknologi ini, antara lain :

·         munculnya pencemaran biologis, berupa penyebaran organisme transgenik yang tak terkendali

·         gangguan keseimbangan ekosistem akibat perubahan dinamika populasi

·         kerusakan tatanan sosial masyarakat , ketika cloning pada manusia tidak terkendali

·         tersingkirnya berbagai plasma nutfah alami / lokal. Flora dan fauna lokal "terdesak" oleh kehadiran flora dan fauna transgenik.

·         menimbulkan pertentangan berkepanjangan antara tokoh ilmuwan bioteknologi dengan tokoh-tokoh kemanusiaan dan agama

·         timbulnya reaksi alergi pada manusia yang mengkonsumsi tanaman / hewan transgenik

·         munculnya penyakit-penyakit baru dan kerentanan terhadap penyakit akibat pemanfaatan tanaman / hewan transgenik