BIOTEKNOLOGI

 

BIOTEKNOLOGI

   Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (Bakteri, fungi, virus dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa guna memenuhi kesejahteraan manusia.

Ciri-ciri bioteknologi meliputi :

a.) Adanya unsur biologis berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan

b.) Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri

c.) Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

 

Manfaat Bioteknologi antara lain :

1.      Menciptakan bibit unggul dan melestarikan plasma nutfah

2.    Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman.

3.      Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat diciptakan makanan baru yaitu Nata de coco.

4.      Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan.

5.      Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat.

 A.           Bioteknologi dan Perkembangannya.

Bioteknologi sudah berkembang sejak jaman dahulu, hal ini bisa kita lihat dari produk-produk makanan yang dihasilkan dari pemanfaatan mikroorganisme, misalnya tape, alkohol, sake, tempe dan lain-lain. Dari proses yang sederhana berkembang menjadi proses yang rumit. Dari produk hanya berupa makanan berkembang pada berbagai bidang yang makin menyejahterakan kehidupan manusia. Bioteknologi dibedakan menjadi 2 yaitu :

1.    Bioteknologi konvensional

2.    Bioteknologi modern

1.             Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa. Prosesnya sederhana, dan tidak membutuhkan waktu yang lama. Contoh bioteknologi konvensional dalam produksi pangan.

Berbagai jenis makanan dan minuman produk bioteknologi konvensional

No	Pangan	Bahan	Mikroorganisme	Peranan Mikroorganisme
1	tempe	Kedelai	Rhizopus oryzae	mengubah protein kompleks kacang kedelai menjadi protein sederhana
2	tape	ketela / ketan	Saccharomyces cereviseae	menguraikan pati menjadi glukosa  dan sedikit alkohol menghasilkan bakteri asam laktat
3	kecap	Kedelai	Aspergilus oryzae  Aspergillus wentii	menguraikan asam amino pada kacang kedelai
4	keju	Susu	Penicilinum cammemberti Penicillium requeforty Lactobacillus casei	mengubah susu menjadi asam laktat
5	yoghurt	Susu	Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus	mengubah susu menjadi asam laktat
6	nata decoco	air kelapa	Acetobacter xylinum	menghasilkan enzim yang dapat menyusun zat gula menjadi ribuan rantai serat atau selulosa
7	Roti	Tepung terigu	Saccharomyces cereviseae	Menghasilkan gas CO2 dan sedikit alkohol
8	oncom m	bungkil tahu	Neurospora sitophila[1]	menghasilkan enzim amylase, lipase dan protease yang dapat memecah amilum, lemak dan protein
	oncom p	bungkil kacang tanah	Rhizopus oligosporus

2.             Bioteknologi modern

Bioteknologi modern dilakukan dengan rekayasa genetika, yaitu kegiatan memanipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara menambah atau menghilangkan gen tertentu. Bioteknologi modern meliputi proses yang rumit dan membutuhkan waktu yang lama. Contoh bioteknologi modern adalah protein  sel tunggal, produksi enzim, antibodi, enzim, vaksin, kultur jaringan, dan organisme transgenik.

B.            Penerapan bioteknologi

1.    Dibidang pangan

a.    Tapai.

Pembuatan tapai singkong atau ketan dibantu oleh peranan jamur Sacchamyces cerevisae, Jamur Aspergillus wentii, dan bakteri Acetobacter aceti. Aspergillus wentii berperan dalam hidrolisis amilum menjadi glukosa. Glukosa difermentasi oleh Saccharomyces cerevisae menjadi alkohol, dan Acetobacter aceti menfermentasi alkohol menjadi asam asetat, proses fermentasi alkohol menjadi asam cuka berlangsung secara aerob, maka untuk mengurangi rasa asam pembuatan tapai harus dibungkus.

b.    Yoghurt

Merupakan hasil fermentasi susu yang melibatkan bakteri Lactobacillus casei, Streptococcus thermophillus, Lactobacillus bulgaricus, dan Bifidobacteria. Bakteri ini mengubah laktosa menjadi asam laktat.

c.    Keju

Merupakan makanan yang dihasilkan dari proses koagulasi atau pengentalan protein kasein susu oleh bakteri Lactobacillus casei. Selama proses pembuatan susu dalam keadaan asam dengan menambahkan bakteri asam laktat, dan ditambahkan rennet yaitu kompleks enzim yang dihasilkan di dalam perut hewan ruminansia.

d.     Mentega, 

Bahan dasar untuk pembuatan mentega yaitu susu, sedangkan mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan mentega yaitu Streptococcus lactis dan Lactonosto ceremoris, yang berfungsi untuk membentuk proses pengasaman.

Meskipun keju dan mentega sama-sama produk susu, mereka dibuat menggunakan metode yang berbeda. Karena perbedaan ini, mereka sangat berbeda satu sama lain dalam hal rasa. Keju adalah lemak yang sangat rendah dibandingkan mentega. Mentega terbuat dari krim susu segar, sedangkan keju terbuat dari dadih.

e. Tempe

Bahan dasar kedelai, yang difermentasi dengan bantuan jamur Rhizopus oryzae dan jamur Rhizopus oligosporus. Pada proses pertumbuhannya jamur akan menghasilkan benang-benang halus yang dinamakan hifa. Hifa akan mengikat kedelai dan membentuk struktur yang kompak. Selain itu jamur juga menghasilkan enzim protease yang akan menguraikan kompleks protein menjadi asam amino. Keunggulan tempe dibandingkan dengan kedelai adalah tempe mengandung protein lebih tinggi, nitrogen terlarut lebih banyak, kandungan asam lemak bebas meningkat dan nilai cerna juga meningkat. 

f.    Kecap

Pembuatan kecap dengan bahan dasar kedelai, melalui proses hidrolisis dan fermentasi yang dilakukan oleh jamur Aspergillus oryzae, Aspergillus wentii dan Aspergillus sojae.

g.     Roti

Pembuatan roti dan donat memanfaatkan jamur Saccharomyces cerevisae. Dalam proses fermentasi, dihasilkan gas CO₂  dan sedikit alkohol. Gas CO₂ membuat adonan mengembang dan alkohol membuat aroma khas pada roti.

h. Nata de coco

Mikroorganisme yang dipakai dalam pembuatan nata de coco adalah Acetobacter xylinum, yang berfungsi menghasilkan enzim yang dapat menyusun zat gula menjadi ribuan rantai serat atau selulosa. Bahan baku yang digunakan adalah limbah air kelapa.

i. Oncom

Pembuatan oncom digunakan jamur Neurospora sitophila yang berperan untuk menghasilkan enzim amylase, lipase dan protease yang dapat memecah amilum, lemak dan protein pada bahan baku oncom berupa bungkil kacang atau bisa juga ampas tahu sehingga oncom lebih mudah dicerna oleh sistem pencernaan manusia.

j.    Minuman beralkohol

Juga melibatkan fermentasi oleh Saccharomyces cerevisae, misal pada pembuatan wine, sake.

2.    Bioteknologi pertanian

1). Kultur jaringan

Upaya membudidayakan suatu jaringan tumbuhan menjadi tanaman baru yang mempunyai sifat sama dengan induknya. Teknik kultur jaringan memanfaatkan kemampuan totipotensi dari sel yaitu kemampuan setiap sel untuk tumbuh menjadi tumbuhan sempurna jika berada pada lingkungan yang sesuai. Kultur jaringan akan lebih besar keberhasilannya jika menggunakan jaringan meristem. Tahapan kultur jaringan dapat dilihat pada gambar berikut :

 

·      Pembuatan eksplan (irisan jaringan tanaman) secara aseptik

·      Pemisahan kalus (permukaan sel yang mengalami benjolan)

·      Penanaman kalus sehingga menjadi planted ( tanaman kecil yang berakar, batang, dan daun)

·      Penanaman planted pada media tanah.

Tujuan kultur jaringan : memperoleh individu baru dalam jumlah yang banyak dan dalam waktu yang singkat

Keuntungan dari pengembangan kultur jaringan tumbuhan, antara lain:

1.    Berlangsung cepat dalam memperoleh tumbuhan baru.

2.    Hemat tempat dan waktu. Dapat dilakukan di lahan yang sempit, artinya tidak diperlukan lahan yang luas untuk memproduksi bibit tumbuhan yang banyak.

3.    Bibit terhindar dari hama dan penyakit.

4.    Memiliki sifat identik dengan induknya.

5.    Jumlah tidak terbatas, artinya dapat menghasilkan individu dalam jumlah yang banyak (dari satu mata tunas yang sudah respon dalam 1 tahun dapat dihasilkan minimal 10.000 bibit).

Kekurangan Teknik Kultur Jaringan, yaitu:

1.     Diperlukan biaya awal yang relatif tinggi.

2.     Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena memerlukan keahlian khusus.

3.     Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatisasi, karena terbiasa dalam kondisi lembap dan aseptik. (Yusnita, 2003:8 dalam www.dosenpendidikan.co.id).

2). Pembastaran (persilangan)

Merupakan perkawinan antara dua individu berbeda varietas namun masih dalam satu species, dari hasil perkawinan diharapkan akan diperoleh bibit unggul. Contoh tanaman pangan varietas unggul yang merupakan hasil persilangan adalah padi IR 5, IR 8, IR 20, PB 5 dan PB 8

3). Teknologi nuklir

Manfaat nuklir dalam peningkatan produksi pangan antara lain untuk membuat bibit unggul melalui mutasi tanaman, misal pada padi Atomita I-IV, pemberantasan hama dengan membuat hama jantan mandul, pengawetan makanan, mengetahui masa pemupukan yang tepat.

4). Inseminasi Buatan 

                adalah suatu cara atau teknik untuk memasukkan mani (spermatozoa atau semen) yang telah dicairkan dan telah diproses terlebih dahulu yang berasal dari ternak jantan ke dalam saluran alat kelamin betina dengan menggunakan metode dan alat khusus yang disebut 'insemination gun

5). Rekayasa Genetika

Merupakan suatu usaha untuk memanipulasi sifat genetik suatu makhluk hidup untuk menghasilkan makhluk hidup baru yang memiliki sifat seperti yang diinginkan. Melalui teknik rekayasa genetika para ahli menggabungkan dua materi genetik dari dua organisme yang berbeda. Hasil perpaduan DNA disebut DNA rekombinan. Organisme hasil dari rekayasa genetika disebut organisme transgenik.

Dengan teknik rekayasa genetika dapat diciptakan tanaman yang tahan hama, kedelai dan kacang tanah yang tidak menimbulkan reaksi alergi, beras yang mengandung zat besi dan vitamin A. Golden Rice adalah padi yang mengandung vitamin A, dikembangkan dengan cara mengambil gen pengode pembentukan provitamin A atau beta karoten pada tanaman wortel kemudian menyisipkan ke dalam gen tanaman padi.

Penyisipan gen Bacillus thuringiensis ditransfer kedalam tanaman kapas, kentang, jagung juga dilakukan agar tanaman tersebut tahan hama.

3.   Bioteknologi Peternakan

Penerapan teknik rekayasa genetika untuk berbagai keperluan misal, meningkatkan produksi susu. Peningkatan produksi susu dilakukan dengan memproduksi hormon Bovin somatropin yang kemudian disuntikkan pada sapi bST lebih banyak. Selain meningkatkan produksi susu, rekayasa genetika juga dapat menghasilkan sapi perah  yang tahan terhadap penyakit, mampu menghasilkan daging yang berkualitas dan dapat tumbuh dengan cepat.

4.    Bioteknologi Kesehatan

a.         Antibiotik

Adalah senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain, khususnya bakteri. Mikroorganisme yang dipilih sebagai sumber antibiotik anatara lain :

Mikroorganisme	Antibiotik yang dihasilkan
Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum	penisilin
Streptomyces griseus	Streptomycin
Streptomyces fradiae	Neomycin
Streptomyces aureofaciens	Tetracycline
Bacillus licheniformis	Bacitracin

b.        Insulin sintetis

Produk transgenik juga banyak bermanfaat untuk bidang medis. Salah satu contohnya pemanfaatan organisme transgenik di bidang medis adalah pembuatan hormon insulin melalui bakteri Bakteri Escherichia coli (E. coli). Insulin merupakan hormon yang dihasilkan oleh pankreas manusia  yang berperan penting dalam mengubah gula darah menjadi gula otot. Insulin digunakan untuk mengobati pasien Diabetes melitus.

c.         Vaksin

Adalah bakteri atau virus yang telah dilemahkan. Berfungsi dalam proses vaksinasi yaitu suatu proses peningkatan sistem kekebalan tubuh dengan cara menyuntikkan vaksin. Saat ini vaksin dibuat dengan cara menyuntikkan kode protein yang diambil dari permukaan bakteri atau virus kedalam sel Saccharomyces. Sel Saccharomyces akan berkembangbiak dan menghasilkan protein yang sama dengan protein yang dihasilkan bakteri atau virus tersebut.

Jika protein tersebut disuntikkan ke dalam tubuh, maka tubuh akan membentuk antibodi yang akan menangkal bakteri atau virus yang sesungguhnya.

d.        Antibodi Monoklonal

Adalah antibodi yang yang spesifik untuk satu jenis antigen, yang dihasilkan dari satu jenis limfosit B yang merupakan hasil kloning dari sel induk. Antibodi monoklonal umumnya dihasilkan dari kultur sel yang melibatkan penggabungan (fusi) sel myeloma (sel tumor) dan sel limfosit B dari tikus dan kelinci. Manfaat antibodi monoklonal antara lain : mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urin  wanita hamil, mengikat racun dan menonaktifkannya, mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

5.    Bioteknologi Lingkungan

Pemanfaatan bioteknologi bagi lingkungan misalnya

1.    Pembuatan bokashi

2.    Produksi biogas

3.    Bioremidiasi :

a.    Pencemaran minyak bumi dengan bakteri Psedomonas putida

b.    Pencemaran logam berat dengan bakteri Thiobacillus ferooxidan

4.    Fitoremediasi

Pencemaran limbah organik dengan eceng gondok

6.    Bioteknologi Forensik

Forensik adalah aplikasi teknik-teknik dan metode ilmiah yang digunakan untuk menginvestigasi suatu kejahatan atau tindak kriminal.. DNA fingerprint adalah teknik yang dilakukan untuk mengidentifikasi seseorang berdasarkan pada profil pita DNA , yang meliputi keseragaman dan variasi profil pada DNA.

         Bioteknologi juga diaplikasikan dalam industri pertambangan. Misalnya memisahkan biji besi dari campuran bahan-bahan lain menggunakan bakteri jenis Thiobaccillus ferooxidan. 

C.           Dampak Penerapan Bioteknologi

1.        Penyalahgunaan minuman hasil fermentasi

2.        Organisme transgenik yang dilepas akan mengganggu ekosistem, muncul peristiwa polusi gen, dan penurunan keanekaragaman hayati

3.        Rekayasa genetika merugikan pertanian tradisional, petani cenderung menanam satu jenis tanaman (monokultur)

4.        Gencarnya kultur jaringan yang mendukung pertumbuhan agroindustri, dikhawatirkan akan tumbuh hutan homogen yang mengganggu keanekaragam ekosistem

5.        Penggunaan bahan kimia pada pembuatan bibit tanaman dikhawatirkan meninggalkan residu racun di alam

6.        Penerapan teknik radiasi pada upaya mendapatkan bibit unggul sangat menggangu lingkungan.

7.    Merugikan petani dan peternak lokal yang mengandalkan reproduksi secara alami.

8.    Mengganggu proses seleksi alam, dan pencemaran biologis.

9.    Dikhawatirkan adanya penyalahgunaan teknologi reproduksi untuk kepentingan pribadi yang merugikan orang lain.

 

 

Uji Kompetensi

Share this post