A.
PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi berasal dari istilah
latin yaitu bio (hidup), teknos (teknologi
= penerapan), dan logos (ilmu), yang
secara harfiah berarti ilmu yang menerapkan prinsip – prinsip biologi.
Pengertian bioteknologi yang lebih lengkap adalah pemanfaatan prinsi – prinsip
dan rekayasaan terhadap organisme, sistim, atau proses biologis untuk
menghasilkan atau menigkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan
jasa bagi kepentingan hidup manusia.
B.
ILMU-ILMU YANG
DIGUNAKAN DALAM BIOTEKNOLOGI
Dewasa ini biologi telah berkembang secara
cepat, terutama cabang mikrobiologi dan genetika. Cabang – cabang biologi ini
kemudian diterapkan dalam bentuk bioteknologi.
1.
Mikrobiologi
Mikrobiologi merupakan salah
satu cabang ilmu dari bioteknologi yang mempelajari tentang mikroba atau jasad renik. Pengetahuan sifat –
sifat dan struktur mikroba mendukung kemajuan bioteknologi.
Misalnya pengetahuan mengenai
bakteri ini dapat digunakan saat pembuatan yoghurt. Yoghurt dibuat dari susu
yang difermentasi dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bulgaricus pada suhu 40 C selama 2,5 jam sampai 3,5
jam.
2. Biologi sel
Biologi sel merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari
tentang sel. Pengetahuan maengenai sifat protoplasma suatu sel yang dapat
berdifusi atau dapat bergabung dengan protoplasma sel lain pada spesies yang
sama, bermanfaat bagi aplikasi fusi sel dibidang pemuliaan tanaman. Fusi sel
tersebut dapat dilakukan pada tanaman kedelai dengan jagung serta tanaman
kedelai dengan kacang kapri.
Contohnya adalah pengetahuan mengenai totipotensi pada sel
tanaman yang bermanfaat untuk kultur jaringan .
3.
Genetika
Genetika merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari pewarisan
sifat genetik mahluk hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya. Pemahaman
mengenai bentuk dan karasteritik materi pewaris sifat, DNA (gen) akan membantu
percepatan kemajuan bioteknologi.
4.
Biokimia
Biokimia merupakan cabang ilmu kimia yang menpelajari mahluk
hidup dari aspek kimia. Biokimia menganggap hidup adalah kimia, gejala hidup
adalah gejala kimia, dan proses hidup diselenggarakan atas dasar reaksi dan
pristiwa kimia. Dengan biokimia, ahli bioteknologi memperlakukan makhluk hidup
sebagai bahan kimia yang dapat dipadukan dan direkayasa.
Selain ilmu – ilmu diatas masih banyak lagi ilmu yang
digunakan dalam bioteknologi yaitu seperti virologi ( ilmu yang mempelajari
tentang virus )
- PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI
Dalam beberapa terakhir ini terjadi banyak perkembangan dan
penemuan dalam boilogi molekular sehingga mengakibatkan bioteknologi berkembang
semakin pesat. Perkembangan bioteknologi ini dibagi menjadi dua kelompok
I.
Bioteknologi tradisional (
Konvensional )
Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi yang
memanfaatkan mikroba, proses biokimia, dan proses genetik alami seperti mutasi dan
rekombinasi genetik. Penakaran ternak dan tanaman panen, pembuatan alkohol,
minuman keras, dan minuman anggur telah dikenal dikalangan masyarakat
tradisional.
Aplikasi bioteknologi
tradisional mencakup berbagai aspek pada kehidupan manusia, seperti aspek
pangan, pertanian, perternakan, hingga kesehatan dan penggobatan.
a.
Pangan
Beberapa
contoh bioteknologi tradisional dibidang pangan :
1.
Tempe, dibuat dari kedelai dengan mengguankan jamur Rizhopus
2.
Oncom, dibuat dari ampas kedelai dengan mengguanakan jamur Neurospora sitiphila
3.
Kecap, dibuat dari kacang kedelai deggan menggunakan jamur Aspergillus
b.
Pertanian
Beberapa contoh bioteknologi
tradisional dibidang pertanian :
1.
Hidroponik, merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan
tanah sebagai tempat menanam tanaman
2.
Suatu tanaman jenis mustard
alamiyang diseleksi oleh manusia menghasilkan tanaman brokoli
c.
Perternakan
Beberapa contoh bioteknologi
tradisional dibidang perternakan :
1.
Domba ankon,
yangmerrupakan domba berkaki pendekdan bengkok, sebagai hasil mutasi alami
2.
Sapi “jersey” yang diseleksi manusia agar menghasilkan susu
dengan kandungan krim yang lebih banyak
d.
Kesehatan dan pengobatan
Beberapa contoh bioteknologi tradisional
dibidang pengobatan :
1.
Antibiotik yang digunakan untuk pengobatan, diisolasi dari
bakteri dan jamur
2.
Vaksin, yang merupakan mikro organisme atau bagian
mikroorganisme yang toksinya telah dimatikan, bermanfaat untuk miningkatkan
imunitas.
II.
Bioteknologi modern
Bioteknologi modern merupakan
bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain
memanfaatkan mikrobiologi dan biokimia.
Aplikasi bioteknologi modern juga
mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan,
pertanian, perternakan, hingga kesehatan dan pengobatan.
a.
Pangan
Beberapa bioteknologi modern pada
bidang pangan :
1.
Buah tomat hasil manipulasi genetik sehinnga tahan lama ,
tidak cepat matang dan membusuk.
2.
Kentang yang telah mengalami mutasi genetik sehingga kadar
pati kentang menigkat 20 % dari kentang biasa
b.
Pertanian
Beberapa bioteknologi modern pada
bidang pertanian :
1.Tanaman kedelai tengger dan kedelai
hijau camar yang berumur pendek dengan produktivitas tinggi, diperoleh dari
radiasi seleksi biji – biji kedelai
2. tanaman jagung dan kapas yang
resisten terhadap serangan penyakit gen tertentu ( setelah genya dimanipulasi )
c.
Perternakan
Beberapa bioteknologi modern pada
bidang perternakan :
1. Pembelahan embrio secara
fisik ( splitting ) mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi,
dan kuda
2. Ternak unggul hasil manipulasi
genetik, contohnya unggul pada daging dan susu
d.
Kesehatan dan pengobatan
Beberapa bioteknologi modern pada
bidang kesehatan dan pengobatan :
1. Hormon pertumbuhan
somatotropin yang dihasilkan oleh Escherichia
coli
2. Manipulasi produksi vaksin
degan menggunakan E. Coli agar lebih
efesien
D.
BIOTEKNOLOGI
DENGAN MENGGUNAKAN MIKROORGANISME
Bioteknologi
modern dan tradisisonaltelah menggunakan mikroorganisme sebagai bagian suatu
proses untuk menghasilkan produk dan jasa. Bioteknolgi umumnya menggunakan
mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast),
dan kapang dengan alasan
1. Pertumbuhan cepat
2. Sel – selnya memiliki
kandungan protein yang tiinngi
3. Dapat meggunakan produk sisa
sebagai substratnya, misal dari limbah
pertanian
4. Menggunakan produk yang tidak
toksik
Bioteknologi yang
menggunakan mikroorganisme antara lain
penemuan dan penyelesaian masalah pangan, obat – obatan, pembasmi hama tanaman, pencemaran, dan pemisahan logam dari
bijih logam.
E.
BIOTEKNOLOGI
DENGAN MENGGUNAKAN KULTUR JARINGAN TUMBUHAN
Kultur
jaringan tumbuhan merupakan salah satu tehnik klona (kloning) tumbuhan.
Kultur jaringan tumbuhan (mikropropagas ) adalah bentuk perbanyakan
(propagasi) tumbuhan secara vegetatif dengan memanipulasi jaringan sosmatik
(jaringan tubuh) tumbuhan didalam kultur aseptik (bekas kuman) dengan
lingkungan kontrol. Dengan kultur jaringan, tumbuhan utuh dapat dihasilkan dari
bagian (potongan) akar, batang, atau daun
yang disebut eksplan.
Eksplan
dapat membentuk tumbuhan yang utuh
(planet) karena adanya sifat totipotensi. Totipotensi pada tumbuhan adalah
kemampuan sel tumbuhan untuk berkembang menjadi tumbuhan yang utuh.
Potongan
jaringan tumbuhan yang terdiri dari sejumlah kecil sel – sel pada medium kultur yang
sesuai dan dibiarkan tumbuh menjadi massa sel yang belum terdefisiansi
disebut sebagai kalus. Pada medium
kultur membutuhkan gula, garam – garam organik, nitrogen organik, dan unsur –
unsur mikro. Di dalam medium ditambahkan juga hormon pertumbuhan untuk tumbuh,
misalnya auksin dan sitokinin. Komposisi medium kultur yang digunakan
tergantung pada spesies tumbuhan yang akan
di kloning.
F.
BIOTEKNOLOGI
DENGAN MENGGUNAKAN REKAYASA GENETIK
Rekayasa genetik
atau DNA rekombinan atau penyangkokan gen adalah suatu kumpulan tehnik – tehnik
eksperimental yang memungkinkan peneliti untuk mengisolasi, mengidentifikasi,
dan melipat gandakan suatu fragmen DNA dalam bentuk murninya.
Rekayasa genetik
menggunakan enzim restriksi yang merupakan golongan enzim nukleose. Enzim
nuklease merupakan enzim yang memotong polinukleutida menjadi mononukleutida.
Nuklease dibedakan menjadi dua berdasarkan arah potonganya. Bila memotong untai
DNA dari bagian dalam disebut endonuklease.
Sebaliknya bila memotong untai DNA dari luar disebut eksonuklease.
Dalam rekayasa genetik terdapat enzim
restriksi endonuklease dinamakan enzim ini kerena mampu berfungsi sebagai
gunting molekular yaitu dapat mengenal
dan memotong secara kimiawi tempat – tempat khusus disempanjang molekul DNA.
Selain enzim tersebut juga terdapat enzim
ligase yaitu dapat menggabungkan potongan DNA yang digunting dari suatu gen
dengan potongan DNA gen lain dari mahluk hidup yang tidak berkaitan. Hibrid
yang terbentuk dengan cara ini disebut DNA
rekombinan.
Sebuah gen harus diangkut oleh suatu materi genetik khusus yang disebut vektor. Salah satu jenis vektor yang
bermanfaat adalah plasmid. Plasmid adalah molekul DNA sirkuler kecil yang terdapat diluar kromosom
sel bakteri.
Sebuah plasmid
berasal dari bakteri. Untaian DNA plasmid yang sirkuler dipotong denagn enzim
restriksi, kemudian fragmen DNA baru disimpan kedalamya, dan plasmid
dikembalikan kedalam bakteri. Selanjutnya seetiap kali bakteri tersebut
membelah menjadi dua, plasmid rekombinan tersebut juga membelah diri. Oleh
karenanya DNA rekombinan terus membuat klon (duplikat) DNA dari dirinya.
MANFAAT REKAYASA GENETIK DALAM BOITEKNOLOGI
Rekayasa genetik
sangat bermanfaat pada berbagai bidang kehidupan manusia. Misalnya dalam bidang
kedokteran dan farmasi, perternakan dan perindustrian.
1.
Manfaat rekayasa genetika dibidang
kedokteran dan farmasi
Beberapa penemuan penting yang sudah berhasil dan dilakukan adalah
sebagai berikut :
1. Pembuatan insulin manusia
oleh bakteri
2. Terapi gen manusia
3. Antibodi monoklonal
2.
Manfaat rekayasa genetik
dibidang perternakan
Perternakan dan pertanian diharapkan akan memperoleh manfaat paling
banyak dari rekayasa genetik misal sebagai berikut :
1. Organisme transgenik
2. Transfer gen pada hewan
3. Kllona embrio
4. Klona dengan transffer inti
5. Tanaman hasil rekayasa
genetik
G.
PENAGGULANGAN
DAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi telah
menghasilkan produk-produk yang bermanfaat untuk meningkatkan kesejahteraan
masyarakat. Namun , perlu juga diperhatikan dampak negatif dari perkembangan
bioteknologi tersebut. Beberapa dampak
negatif yang mungkin timbul akibat perkembangan bioteknologi diantaranya
sebagai berikut.
1. Alergi
Gen asing yang disisipkan pada organisme yang menjadi makana manusia
dapat menyebabkan alergi terhadap individu tertentu. Untuk mencegahnya, perlu
dilakukan pengujian dalam jangka waktu ya ng lama untuk memastikan ada tidaknya
efek negatif tersebut terhadap konsumen. Selain itu, produk yang mengandung
organisme hasil rekayasa bioteknologi harus diberi label dengan jelas guna
memberi informasi kepada konsumen mengenai produk yang dikonsumsi.
2. Hilangnya plasma nutfah
Plasma nutfah atau keanekaragaman makhluk hidup dapat musnah akibat
budidaya hewan atau tumbuhan yang unggul saja. Kepunahan plasma nutfah dapat
diatasi dengan melakukan pemeliharaan hewan dan tumbuhan di suatu konservasi.
3. Rusaknya ekosistem
Gangguan terhadap kondisi normal lingkungan dapat menyebabkan rusaknya
ekosistem. Contoh, tanaman kapas Bt selain menyebabkan matinya hama ulat yang
memakannya, juga diduga menyebabkan larva kupu-kupu lain ikut mati.
