BIOTEKNOLOGI

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 )

3. 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.