PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI
 |
| Peta Konsep Materi Bioteknologi |
Bioteknologi berasal dari dua kata yaitu bios yang berarti hidup dan teknologi yang berarti metode ilmiah untuk mencapai tujuan praktis. Jadi Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip/ metode ilmiah yang menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia. Sedangkan Ilmu-ilmu pendukung dalam Bioteknologi meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik, kimia, enzimologi.
Adapun ayat-ayat Al Qurán yang berkaitan dengan Bioteknologi dimana bumi dan kekayaan yang ada di dalamnya perlu dimanfaatkan untuk kemakmuran dan kesejahteraan umat manusia di masa kini dan masa datang, terdapat pada QS. ‘ABASA : 24-32 yang artinya : (24).Maka hendaklah manusia melihat makanannya (dari apakah ia dijadikan). (25).Sesungguhnya Kami telah menurunkan air(hujan) sebanyak-banyaknya. (26).Kemudian Kami gemburkan tanah segembur-gemburnya. (27). Lalu Kami tumbuhkan padanya biji. (28).Dan buah anggur dan ruthab (buah kurma yang dimakan waktu masak). (29). Dan zaitun dan pohon kurma. (30). Dan kebun-kebun yang besar-besar pohonnya. (31).Dan buah-buahan (untuk manusia) dan padang ternak. (32) .Untuk kesenangan bagimu dan bagi ternak-ternakmu
Adapun Bioteknologi dibagi menjadi 2 (dua) yaitu Bioteknologi Konvensional dan Bioteknologi Modern.
BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa misalnya jamur dan bakteri yang menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh produk yang diinginkan. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Proses yang dibantu mikroorganisme misalnya dengan fermentasi. hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, oncom, alkohol, asam asetat, gula termasuk keju dan yoghurt.
Manfaat bioteknologi Konvensional
- Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman
- Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat dibuat Nata de coco
- Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan,
- secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat karena bioteknologi konvensional tidak banyak membutuhkan biaya
Produk-produk Bioteknologi Konvensional
Tempe
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.
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. Jamur yang digunakan adalah Aspergillus oryzae,
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.
Yoghurt
Susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45˚C. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.
Keju
Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90˚C atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30˚C. 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 temperatur 32˚C – 420˚C dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang.
Mentega
Menggunakan mikroorganismeStreptococcus 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.
BIOTEKNOLOGI MODERN
Di bidang pertanian dan peternakan yaitu mampu menciptakan bibit-bibit unggul yang akan memberikan produk bermutu tinggi secara kualitas dan kuantitas. Di bidang kesehatan, mampu menciptakan produk obat untuk penyakit. di bidang industri, mampu menciptakan pemberantas hama secara biologis (Bacillus thuringensis) dan tanaman tahan hama dalam tubuhnya disisipi gen bakteri (tanaman transgenik). Di bidang pertambangan, mampu melakukan pengolahan biji besi (Thiobacillus ferrooxidans)
Produk-produk modern bioteknologi untuk pengobatan
Perbedaan bioteknologi konvensional dan modern
Bioteknologi konvensional
1. Teknik yang di gunakan fermentasi
2. Tidak mengubah sifat (proses) pada agen biologi (organisme) yang digunakan
3. Contoh: tape, tempe, alkohol, asam cuka, yoghurt, kecap
Bioteknologi modern
1. Teknik yang digunakan DNA rekombinan
2. Mengubah sifat (proses) pada agen biologi yang dihasilkan
3. Contoh: insulin, vaksin, penicilin
REKAYASA GENETIKA
Rekayasa Genetika yaitu suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau Rekombinasi gen Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.
TRANSPALANTASI INTI
Transpalantasi inti yaitu 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.
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 olehpeleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).
Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Didalam 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).
TEKNOLOGI PLASMID
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antaralain:
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.
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
Bioteknologi bidang Pertanian
Kultur Jaringan
Pelaksanaan teknik kultur jaringan bertujuan untuk memperbanyak jumlah tanaman. Tanaman yang dikultur biasanya adalah bibit unggul. Dengan teknik ini, kita bisa mendapatkan keturunan bibit unggul dalam jumlah yang banyak dan memiliki sifat yang sama dengan induknya.
Kultur jaringan sebenarnya memanfaatkan sifat totipotensi yang dimiliki oleh sel tumbuhan. Totipotensi yaitu kemampuan setiap sel tumbuhanuntuk menjadi individu yang sempurna
Tanaman Transgenik
Adalah tanaman varitas unggul yang dihasilkan dari teknologi rekayasa genetika dengan menyisipkan gen pembawa sifat unggul dari satu organisme misalnya bakteri ke dalam satu jenis tanaman. Contonya tebu transgenik, kapas transgenik, tomat, kedelai
Hibridisasi
Hibridisasi adalah persilangan antara varietas dalam spesies yang sama yang memiliki sifat unggul. Hasil dari hibridisasi adalah hibrid yang memiliki sifat perpaduan dari kedua induknya. Teknik ini dapat dilakukan pada tumbuhan danhewan. Contoh hibrid tumbuhan yang telah dibudidayakan adalah jagung, kelapa, padi, tebu, dan anggrek.
Penanaman secara hidroponik
Metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir (menggunakan media pasir), dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain). Metode yang tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir
Penanaman secara aeroponik
Aeroponik merupakan tipe hidroponik (memberdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut.
Pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen
Nitrogen (N2) merupakan unsur esensial dari protein DNA dan RNA. Pada tumbuhan polong-polongan sering ditemukan nodul pada akarnya. Di dalam nodul tersebut terdapat bakteri Rhizobium yang dapat mengikat nitrogen bebas dari udara, sehingga tumbuhan polong-polongan dapat mencukupi kebutuhan nitrogennya sendiri.
Dengan bioteknologi, para peneliti mencoba mengembangkan agar bakteri Rhizobium dapat hidup di dalam akar selain tumbuhan polong-polongan. Di samping, itu juga berupaya meningkatkan kemampuan bakteri dalam mengikat nitrogen dengan teknik rekombinasi gen.
Bioteknologi bidang peternakan
Dengan bioteknologi dapat dikembangkan produk-produk peternakan. Produk tersebut, misalnya berupa hormon pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan hewan ternak. Dengan rekayasa genetika dapat diciptakan hormon pertumbuhan hewan buatan atau BST (Bovin Somatotropin Hormon). Hormon tersebut direkayasa dari bakteri yang, jika diinfeksikan pada hewan dapat mendorong pertumbuhan dan menaikkan produksi susu sampai 20%.
Inseminasi buatan
Inseminasi buatan/kawin suntik adalah pembuahan atau fertilisasi yang terjadi pada sel telur dengan sperma yang disuntikkan pada kelamin betina. Jadi, fertilisasi ini tidak membutuhkan jantan, tetapi hanya membutuhkan spermanya saja.
Kloning
Kloning adalah penggunaan sel somatik makhluk hidup multiseluler untuk membuat satu atau lebih individu dengan materi genetik yang sama atau identik. Kloning akan berhasil apabila nukleus ditransplantasikan ke dalam sel yang akan menghasilkan embrio (sel telur) termasuk sel germa. Sel germa adalah sel yang menumbuhkan telur dari sperma.
Cara kloning domba Dolly yang dilakukan oleh Dr. Ian Willmut adalah sebagai berikut
- Mengambil sel telur yang ada dalam ovarium domba betina,dan mengambil kelenjar mamae dari domba betina lain.
- Mengeluarkan nukleus sel telur yang haploid.
- Memasukkan sel kelenjar mamae ke dalam sel telur yang tidak memiliki nukleus lagi.
- Sel telur dikembalikan ke uterus domba induknya semula (domba donor sel telur).
- Sel telur yang mengandung sel kelenjar mamae dimasukkan ke dalam uterus domba, kemudian domba tersebut akan hamil dan melahirkan anak hasil dari kloning.
BIOTEKNOLOGI REPRODUKSI PADA MANUSIA
Bayi tabung
- Sel telur yang mengalami ovulasi pada induk atau wanita diambil dengan suatu alat dan disimpan di dalam tabung yang berisi medium seperti kondisi yang ada pada rahim wanita hamil.
- Sel telur dipertemukan dengan sperma di bawah mikroskop dan diamati sehingga terjadi fertilisasi.
- Sel telur yang sudah dibuahi tersebut dikembalikan ke dalam tabung.
- Jika sel telur yang sudah dibuahi disebut zigot. Zigot berkembang dengan baik dan menjadi embrio, maka embrio tersebut akan disuntikkan kembali ke dalam rahim induknya semula.
BIOTEKNOLOGI BIDANG KEDOKTERAN
Produksi insulin
Caranya adalah dengan menyambungkan gen pengontrol pembuatan insulin manusia ke dalam DNA bakteri. Kemudian dari hasil penyambungan tersebut akan terbentuk bakteri baru yang mampu menghasilkan hormon insulin manusia. Bakteri ini dipelihara di laboratorium untuk menghasilkan insulin. Insulin yang dihasilkan bisa untuk mengobati penyakit kencing manis
Pembuatan antibodi monoclonal
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.
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.
Pembuatan antibiotika
Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organismtertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.
Pembuatan hormone
Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison,dan testosteron.
Bioteknologi Bahan Bakar Masa Depan untuk Menggantikan Minyak
Alternatif bahan bakar masa depan untuk menggantikan minyak, antara lain adalah biogas dan gasohol. Biogas dibuat dalam fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran makhluk hidup. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana yang dibakar dan digunakan untuk bahan bakar. Gasohol dihasilkan dari fermentasi kapang terhadap gula tebu yang melimpah. Gasohol bersifat murah, dapat diperbarui dan tidak menimbulkan polusi.
Bioteknologi pengolahan limbah
Proses pirolisis yaitu proses dekomposisi bahan-bahan sampah dengan suhu tinggi pada kondisi tanpa oksigen. Dengan cara ini sampah dapat diubah menjadi arang, gas (misal: metana) dan bahan anorganik.Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan bakar. Kelebihan bahan bakar hasil proses ini adalah rendahnya kandungan sulfur, sehingga cukup mengurangi tingkat pencemaran. Bahan hasil perombakan zat-zat makroorganik (dari hewan, tumbuhan, manusia ataupun gabungannya) secara biologiskimiawi dengan bantuan mikroorganisme (misalnya bakteri, jamur) serta oleh hewan-hewan kecil disebut kompos.
Bioteknologi dapat diterapkan dalam pengolahan limbah, misalnya menguraikan minyak, air limbah, dan plastik. Cara lain dalam mengatasi polusi minyak, yaitu dengan menggunakan pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehingga dapat dipecah oleh mikroba. Salah satu zat pengemulsi, yaitu polisakarida yang disebut emulsan, diproduksi oleh bakteri Acinetobacter calcoaceticus. Dengan bioteknologi, pengolahan limbah menjadi terkontrol dan efektif. Pengolahan limbah secara bioteknologi melibatkan kerja bakteri-bakteri aerob dan anaerob.
Bioteknologi Rekayasa Reproduksi
- Menciptakan bibit unggul.
- Meningkatkan gizi masyarakat.
- Melestarikan plasma nutfah.
- Meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi sesuai dengan keinginan manusia.
- Membantu pasangan yang kesulitan mendapatkan anak dengan jalan pintas yaitu bayi tabung.
- Dampak negatif rekayasa reproduksi :
- Dampak terhadap Lingkungan, Pelepasan organisme transgenik (berubah secara genetika) ke alam bebas dapat menimbulkan dampak berupa pencemaran biologi yang dapat lebih berbahaya daripada pencemaran kimia dan nuklir.
- Dampak di bidang Sosial Ekonomi, Merugikan petani dan peternak lokal yang mengandalkan reproduksi secara alami, dengan demikian bioteknologi dapat menimbulkan kesenjangan ekonomi
- Dampak di bidang Pertahanan Negara, Untuk kepentingan pribadi suatu negara menciptakan prajurit yang tangguh dengan cara pengkloningan manusia
- Dampak di bidang Kesehatan, Susu sapi yang disuntik dengan hormon BGH disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagi kesehatan manusia
- Dampak terhadap Etika, Menyisipkan gen makhluk hidup lain memiliki dampak etika yang serius.Menyisipkan gen makhluk hidup lain yang tidak berkerabat dianggap melanggar hukum alam dan sulit diterima masyarakat.
