Bapak Bioteknologi
Louis Pasteur adalah orang yang
pertama kali menggunakan metode fermentasi sehingga
disebut sebagai Bapak Bioteknologi. Istilah bioteknologi
baru populer pada abad ke-20
Tri Wibowo (2001) mendefinisikan
bioteknologi sebagai suatu penerapan teknik-teknik biologi, biokimia, dan
rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidup
dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa
Bioteknologi merupakan proses pemanfaatan
agen hayati untuk
menghasilkan produk yang
bermanfaat bagi manusia. Agen hayati yang biasa digunakan adalah
mikroorganisme, seperti bakteri dan jamur. Karena, perkembangbiakannya relatif cepat, mudah dimodifikasi, dan mampu memproses bahan baku lebih cepat
Berdasarkan pengertian bioteknologi tersebut, maka
terdapat 4 prinsip dasar bioteknologi, yaitu 1) penggunaan agen biologi, 2) menggunakan metode tertentu, 3) dihasilkannya suatu produk turunan, dan 4)
melibatkan banyak disiplin ilmu. Beberapa disiplin ilmu yang terlibat,
yaitu bidang Beberapa cabang biologi dan ilmu kimia yang mendukung
kemajuan dan perkembangan bioteknologi, antara lain: sitologi, fisiologi,
mikrobiologi, biologi molekuler, genetika (genetika molekuler dan
rekayasa genetika), biokimia, dan teknik kimia, pengolahan makanan, bidang
kesehatan, bidang pertaniaan dan perkebunan, serta bidang lingkungan.
5.1.2 Jenis Bioteknologi
Ada 2 jenis bioteknologi, yakni
bioteknologi konvensional (sederhana) dan bioteknologi modern. Bioteknologi
konvensional menerapkan biologi, biokimia, atau rekayasa masih dalam tingkat
yang terbatas. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup secara utuh.
Beberapa ciri atau sifat dari bioteknologi
konvensional, antara lain: masih menerapkan teknik-teknik biologi,
bioteknologi, dan rekayasa genetika yang terbatas, masih menggunakan
mikroorganisme seadanya, belum mengembangkan teknik sampai tingkatan
molekuler yang terarah, belum sepenuhnya steril (bebas dari mikrobia yang
tidak diinginkan), jumlah produknya relatif sedikit, serta kualitasnya
belum terjamin.
Fermentasi merupakan salah satu contoh dari
penerapan bioteknologi konvensional dan telah digunakan dalam
menghasilkan produk, baik dalam skala kecil maupun industri besar
(misalnya: tauco, kecap, minuman anggur, dan sake).
Beberapa contoh produk boiteknologi konvensional :
|
No
|
Produk
|
Bahan makanan
|
mikroorganisme
|
|
1.
|
tempe
|
kedelai
|
Rhizopus oligospora, Rhizopus oryzae
|
|
2.
|
kecap
|
kedelai
|
Aspergillus wentii
|
|
3.
|
keju
|
susu
|
Penicillium requeforti
Penicillium camemberti
Lactobacillus sp
|
|
4.
|
yoghurt
|
susu
|
Lactobacillus bulgaricus
Streptococcus thermophillus
|
|
5.
|
roti
|
gandum
|
Saccharomyces cereviceae
|
|
6.
|
nata de coco
|
air kelapa
|
Acetobacter xylinum
|
|
7.
|
tape
|
beras ketan , singkong
|
Saccharomyces cereviceae
|
|
8.
|
brem padat
|
beras ketan
|
Saccharomyces cereviceae
|
|
9.
|
oncom
|
Kacang tanah
|
Neurospora crassa
|
|
10.
|
Minuman anggur
|
Buah anggur
|
Saccharomyces ellipsoideus
|
Bioteknologi modern telah
menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dapat
dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan adalah dengan melakukan
manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh
hasil sesuai dengan yang diinginkan.
Teknik yang digunakan dalam
bioteknologi modern adalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu proses biologi yang
berlangsung di luar sel atau organisme, misalnya dalam tabung percobaan. Oleh karena
itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika, yaitu proses yang ditujukan untuk menghasilkan
organism transgenik. Organisme
transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya
telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki. Beberapa prinsip dasar dalam rekayasa
genetika, yaitu 1) DNA rekombinan, 2)
fusi protoplasma, dan 3) kultur jaringan.
a. DNA Rekombinan
Perubahan susunan DNA diperoleh
melalui teknik DNA rekombinan, yang melibatkan bakteri atau virus sebagai
vektor (perantara). Proses DNA rekombinan melalui 3 tahapan, yaitu 1) mengisolasi DNA, 2) memotong dan
menyambung DNA (transplantasi gen/DNA), dan 3) memasukkan DNA ke dalam sel
hidup. Pemotongan gen dalam satu untaian DNA menggunakan enzim endonuklease restriksi yang
berperan sebagai gunting biologi. Segmen DNA kemudian dimasukkan dalam suatu
vector berupa plasmid atau virus. Plasmid adalah rantai DNA melingkar di luar
kromosom bakteri.
Gen atau DNA yang telah diisolasi
kemudian dicangkokkan ke dalam plasmid. Proses ini dikenal dengan transplantasi gen. Penyambungan gen
tersebut menggunakan enzim ligase
yang berperan sebagai lem biologi. Dengan demikian, diperoleh organism dengan
rantai DNA gabungan atau kombinasi baru sehingga rantai DNA ini disebut DNA rekombinan. DNA baru yang telah
membawa segmen DNA cangkokan selanjutnya memasuki tahap akhir, yaitu dimasukkan
ke dalam vektor sel bakteri maupun virus.
b. Fusi
Protoplasma
Fusi protoplasma adalah penggabungan
dua sel dari jaringan yang sama (organisme berbeda) dalam suatu medan listrik.
Fusi protoplasma pada tumbuhan melalui tahap-tahap, 1) menyiapkan protoplasma dari sel-sel yang masih
muda karena dinding sel tipis serta protoplasma yang banyak dan utuh, 2)
mengisolasi protoplasma sel dengan cara menghilangkan dinding selnya dengan
menggunakan enzim kemudian dilakukan penyaringan dan sentrifugasi berkali-kali,
3) Protoplasma yang didapat kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya)
dengan cara melihat aktivitas organel, misalnya melihat aktivitas
fotosintesisnya.
Fusi protoplasma pada sel hewan dan
manusia sangat berguna terutama untuk menghasilkan hibridoma. Hibridoma merupakan hasil fusi yang terjadi antara sel pembentuk antibody dan sel mieloma.
Sel pembentuk antibodi ini adalah sel limfosit B, sedangkan sel mieloma sendiri
merupakan sel kanker. Sel hibridoma yang dihasilkan dapat membelah secara tidak
terbatas seperti sel kanker, tetapi juga menghasilkan antibodi seperti sel-sel
limfosit B. Hibridoma yang dihasilkan diseleksi karena setiap sel menghasilkan
antibodi yang sifatnya khas. Satu antibodi yang dihasilkan spesifik untuk satu
antigen. Setiap hibrid ini kemudian diperbanyak (dikloning). Oleh karena
antibodi ini berasal dari satu klon maka antibodi ini disebut antibodi monoklonal.
c. Kultur Jaringan
Teori yang melandasi teknik kultur
jaringan ini adalah teori Totipotensi,
yaitu kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru bila ditempatkan pada
lingkungan yang sesuai. Tahap-tahap kultur jaringan dalam membentuk embrio dari
sel somatik serupa pada tahap perkembangan zigot menjadi embrio. Perkembangan
tersebut dimulai dari sel → globular →
bentuk jantung → bentuk torpedo → bentuk kotiledon → bentuk plantlet (tumbuhan
muda).
Kultur jaringan merupakan
perbanyakan vegetative mengunakan jaringan atau sel pada medium buatan
(biasanya berupa agar-agar yang diperkaya dengan hormon, vitamin, dan unsur
hara). Kultur jaringan merupakan salah satu alternatif untuk mendapatkan
tanaman baru yang mempunyai sifat sama dengan induknya. Teknik ini hanya
membutuhkan jaringan maupun sel dari tumbuhan dan akan didapatkan tanaman sejenis dalam jumlah besar.
Kultur jaringan sering disebut sebagai perbanyakan secara in vitro karena jaringan ditanam (dikultur) pada suatu media buatan
(bukan alami).
5.2.1 Implikasi Bioteknologi pada
Sain, Teknologi, Lingkungan, dan Masyarakat
Penerapan bioteknologi
a. Bidang pangan,
Contoh: PST dan mikoprotein
b. Bidang
pertanian dan peternakan, Contoh: padi transgenik, buah tahan busuk, tembakau
resisten terhadap virus, dan ikan salmon raksasa
c. Bidang
kedokteran, Contoh: pembuatan insulin, vaksin, dan antibodi monoclonal
1. Peranan/
manfaat bioteknologi
- Di bidang
kedokteran :
- Antibody monoklonal
: antibody yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Manfaat antibody
monoklonal antara lain : mendetaksi kandungan hormone korionik
gonadotropin dalam urine wanita hamil, mengikat racun dan
menonaktifkannya, mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi
jaringan lain.
- Pembuatan
vaksin : vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh
yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin berasal dari virus dan bakteri
yang telah dilemahkan atau racunnya diambil.
Contoh vaksin :
Vaksin BCG : untuk
mencegah penyakit TBC
Vaksin kotipa : mencegah
penyakit kolera, tifus, paratifus
Vaksin varisela : mencegah penyakit cacar
air
Vaksin MMR : mencegah
penyakit campak, gondong, rubella
DPT/DT
: mencegah penyakit difteri, pertusis, tetanus
- Pembuatan
antibiotik : antibiotic adalah zat yang dihasilkan oleh organism tertentu
dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organism lain yang ada di
sekitarnya. Antibiotic dapat diperoleh dari jamur atau bakteri tertentu.
Contoh antibiotik
|
No
|
Antibiotik
|
Mikroorganisme
|
|
1.
|
Streptomycin
|
Streptomycetes griseus
|
|
2.
|
Polymyxin
|
Bacillus polymyxa
|
|
3.
|
Pinisilin
|
Pinicilium notatum
|
|
4.
|
Griseofulvin
|
Pinicilium griseofulvum
|
|
5.
|
Sefalosporin
|
Cepalosporium acremonium
|
- Pembuatan
hormon : dengan rekayasa DNA telah digunakan mikroorganisme tertentu untuk
memproduksi hormone, misalnya : hormone insulin, testosterone,
pertumbuhan, kortison.
- Bidang
pertanian :
- Dihasilkan
tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen : tanaman selain Leguminoceae
dapat mengikat nitrogen karena diinjeksi dengan bakteri rhizobium yang
hidup pada akar tanaman Leguminoceae
- Dihasilkan
tumbuhan tahan hama : misalnya tembakau tahan penyakit mozaik daun
- Penghasil
PST ( Protein Sel Tunggal
)
:
|
NO
|
Mikroorganisme
|
Kegunaan
|
|
1
|
Methylophillus methylotrophus
|
Makanan ternak agar menghasilkan daging dan susu yang berkualitas
|
|
2
|
Spirulina
|
Sumber pangan kaya protein bagi manusia
|
|
3
|
Chlorella
|
Sumber pangan kaya protein bagi manusia
|
|
4
|
Fusarium
|
Makanan tambahan ternak
|
|
5
|
Saccharomyces cereviceae
|
Suplemen makanan ternak
|
|
6
|
Candida utilis
|
Suplemen makanan ternak
|
- Bidang
lingkungan hidup
- Dihasilkan
mikroorganisme yang digunakan untuk mengatasi pencemaran yang disebabkan
oleh tumpahan minyak, yaitu Xanthomonas campestris dan Pseudomonas
- Memproduksi
plastik yang dapat diuraikan oleh bakteri
- Mengolah limbah cair menjadi bahan bakar , misalnya limbah dari organik dengan bantuan mikroorganisme diubah menjadi bahan bakar alternative, yaitu biogas (dari feses hewan), gasahol (alkohol dari fermentasi gula tebu)
Dampak bioteknologi
a. Dampak terhadap lingkungan, (1).
Dampak positif: a) Penemuan tumbuhan yang tahan terhadap serangan hama, b)
Peningkatan aktivitas pengolahan bahan tambang sehingga mengurangi pencemaran
limbah. (2) Dampak negative: a) dapat menyebabkan gulma menjadi resisten
sehingga populasinya melimpah, b) dapat menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
b. Dampak di bidang sosial ekonomi,
(1) Dampak positif: a) Kalangan industri giat mencari tanaman atau hewan
varietas baru agar nilai jualnya lebih tinggi, b) Pasar komersial banyak
menyediakan produk-produk hasil rekayasa genetika. (2) Dampak negative: a)
Terjadi kesenjangan dan kecemburuan dalam masyarakat karena produk-produk dari
petani tradisional mulai tersisih.
c. Dampak terhadap kesehata, (1)
Dampak positif: Penemuan-penemuan produk obat atau hormon menyebabkan produk
tersebut murah dan mudah didapat oleh masyarakat. (2) Dampak negative:
Penggunaan produk kesehatan juga dapat menimbulkan gejala-gejala lain dari
suatu penyakit, misalnya alergi.
d. Dampak etika moral Manusia
diharapkan dapat bertindak bijaksana dalam merekayasa alam.
