BIOTEKNOLOGI

BAB I

PENDAHULUAN

A.LATAR BELAKANG MASALAH

Bioteknologi dekat sekali dengan kehidupan kita sehari-hari, namun kita tak menyadarinya. Berbagai produk makanan seperti tempe, keju, roti, termasuk produk bioteknologi. Obat-obatan seperti antibiotik dan vaksin juga termasuk produk bioteknologi. Masih banyak lagi produk bioteknologi yang sering kita manfaatkan. Sebenarnya apa bioteknologi itu? Sulit untuk mencari definisi yang baku tentang bioteknologi, setiap negara memiliki definisi masing-masing.

Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara-negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembangbiakan sel induk, cloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh pembuahan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan ataupun kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.

B. RUMUSAN MASALAH

1.  Apakah yang dimaksud dengan bioteknologi ?

2.  Apakah keuntungan dan kerugian produk bioteknologi ?

BAB II

PEMBAHASAN

A.    PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI

Untuk mengingat pengertian bioteknologi perhatikan skema berikut ini

Jadi dalam bioteknologi terdapat :

1.      Bahan yang diproses sebagai bahan masukan (input)

2.      mahluk yang menyalenggarakan proses

3.      prinsip-prinsip yang mendasari proses

4.      hasil berupa produk atau jasa sebagai keluaran

Bioteknologi adalah upaya pemanfaatan mahluk hidup dengan menggunakan prinsip-prinsip ilmiah untuk menghasilkan produk atau jasa yang berguna bagi manusia.

Contoh-contoh penggunaan mahluk hidup untuk menghasilkan berbagai produk bioteknologi dan peranan mahluk hidupnya adalah sebagai berikut :

1.  keju : Jamur atau bakteri membuat dadin masak dan tahan lama, dan memberikan cita rasa khas pada keju.

2.  Yoghurt : Fermentasi oleh bakteri yang tumbuh di dalam susu yang telah diambil kepala susunya (skim milk) memberikan susunan dan cita rasa yang khas.

3.      Minuman Fermentasi : Ragi memfermentasikan gula menjadi alkhohol, mengahasilkan minuman beralkohol (misalnya anggur, brem bali), bakteri meragikan sari buah-buahan asam asetat (cuka).

4.      Kecap : Jamur menfermentasikan kacang kedelai.

5.      Suplemen Makanan : Mikroba yang menghasilkan protein sel tunggal, vitamin, asam-asam amino, dan penguat cita rasa makanan.

6.      Obat-obatan : Mikroba menghasilkan antibiotik yang melawan infeksi dan agen atau perantara kemoterapi yang melawan kanker, zat kimia yang berasal dari jamur (siklosporin) menekan penolakan organ yang dicangkokkan, tumbuhan menyadiakan bahan dasar untuk berbagai obat-obatan.

7.      Bahan celup : Bahan celup dibuat dari pigmen yang diekstrak dari tumbuh-tumbuhan.

8.      Pengolah limbah cair : Bakteri yang tidak membahayakan mengubah limbah cair menjadi aman dengan cara menggantikan atau membunuh pathogen di dalam limbah cair, sehingga dapat kembali aman bagi linkungan.

9.      Hidroponik : Cara bercocok tanam tanpa menggunkan media tanah, biasanya menggunkan media cair yang diberi tambahan nutrient.

10.  Minyak wangi dan kosmetik : Bahan dasar berasal dari tumbuhan, jamur dan tumbuhan lumut.

11.  Pertambangan tembaga : Bakteri Thiobacillus terroxidan mengekstrak logam dari biji tembaga yang berkualitas rendah.

12.  Pengeras : Digunakan untuk memadatkan media kultur mikrobiologi (agar-agar yang diperoleh dari alga merah).

13.  Pengental : Bahan kimia yang dinamakan alginate (diperoleh dari alga) menjaga kekentalan pudding, odol, cat, sabun, dan lain-lain.

14.  Tanah yang mengandung di atom : Daerah permukaan tanah diatom membuat bahan ini sebagai filter atau penyaring yang bagus, tanah yang mengandung diatom juga merupakan alat penggosok atau pengkilap yang bagus.

15.  Emas retraktori : Bakteri thiobasillus terroxidan merombak logam (Cu, Fe) pembunkus biji emas sehingga didapatkan biji emas murni.

16.  Produksi enzim untuk makanan dan detergen : enzim dari microba mengentalkan susu untuk produksi keju, enzim yang mencerna protein melunakkan daging, enzim laktase yang ditambahkan pada produk-produk susu mengurangi reaksi alergi terhadap susu, enzim dalam detergen cucian membantu membongkar noda-noda pada kain.

17.  Bahan bakar : Alga khorella mengubah sampah menjadi minyak yang mudah dibakar.

18.  Kapas non pertanian : Bakteri menghasilkan serabut selulosa jika ditumbuhkan dalam media kultur.

19.  Lak (stelak) : Ekstrak dari insekta lak Asia yang sangat kecil digunakan untuk menyiapkan pernis dan isolasi.

20.  Vaksin  : Semua agen atau media yang mempunyai kekebalan khusus terhadap penyakit dihasilkan dari mikroorganisme secara tradisional, pathogen dikembangbiakkan dan dilemahkan atau dijadikan tidak aktif. Secara moderen pathogen direkayasa secara genetika untuk menghasilkan vaksin.

B.     SEJARAH PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

      Bioteknologi dikelompokkan menjadi dua yaitu :

1.  Bioteknologi tradisional ( konvensional)

Bioteknologi tradisional diterapkan hanya pada pengalaman, menggunakan peralatan sederhana dan dalam sekala kecil. Bioteknologi ini telah diterapkan oleh nenek moyang kita dulu misalnya dalam pembuatan tapai, yang sebenarnya menggunakan prisip ilmiah, yaitu prinsip respirasi anaerobik oleh ragi.

2.  Bioteknologi modern (inkonvensional)

Bioteknologi diterapkan berdasarkan prinsip-prinsip ilmiah, menggunakan peralatan yang lebih modern, dalam skala besar. Misalnya telah dikembangkan teknik pembuatan lemp dan antibody secara modern, dengan menggunkan prinsip-prinsip genetika dan biologi molekuler. Dibidang pangan misalnya dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan, dan DNA rekombinan dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih dibandingkan tanaman biasa. Penerapan bioteknologi modern juga bisa dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup agar terbebas dari polusi.

C.     PENGGUNAAN MIKROORGANISME DALAM BIOTEKNOLOGI

1.      Mikroorganisme Sebagai Penghasil Makanan Dan Minuman.

Makanan dan minuman produk bioteknologi pada umumnya dihasilkan melalui proses fermentasi. Fermentasi yaitu penguraian senyawa organik tanpa oksigen atau respirasi anaerob yang dilakukan oleh mikroorganisme terutama ragi. Fermentasi dirumuskan dengan rumus :

C6H12O6         C2H5OH +CO2 + energi

Contoh fermentasi oleh mikroorganisme adalah :

NO	Makanan/produk	Bahan mentah	microorganisme
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.	Keju (masak) Yoghurt Saus ikan Tau co Kecap Tempe Ragi tape Kue-kue	Dadih susu Susu, susu kental Ikan kecil Kedelai Kedelai Kedelai Tepung beras Tepung gandum	Streptococcus sp Streptococcus thermophillus Lactobacillus bulgaricus Bacillus sp Aspergilus oryzae Rhizopus oryzae Rhizopus, Aspergillus Saccharomyces cereviceae

2.      Mikroorganisme Sebagai Penghasil Protein Sel Tunggal

Protein sel tunggal (PST) adalah protein yang dihasilkan oleh mikroorganisme, baik alga, jamur, maupun bakteri.

3.      Mikroorganisme Sebagai Penghasil Zat Organik

Berbagai mikroorganisme dapat dipelihara dalam kondisi tertentu meskipun tidak dalam kondisi steril dan dapat menghasilkan zat-zat organik seperti etanol, asam cuka, asam sitrat dan gliserol.

4.      Mikroorganisme Sebagai Penghasil Energi

Energi yang dikembangkan saat ini oleh mikroorganisme misalnya produksi biogas. Biogas adalah gas metana dalam media kotoran ternak pada suatu tangki pencerna. Mikroorganisme mencerna kotoran tersebut menjadi gas metana yang dapat dialirkan kerumah-rumah sebagai penghasil energi. Sedangkan limbahnya dapat digunakan sebagai pupuk.

5.      Mikroorganisme Sebagai Penghasil Obat

Jamur Penicilium menghasilkan zat anti biotik yang mematikan mikroorganisme. Zat anti biotik tersebut disebut penisilin yang dapat mengobati penyakit infeksi.

6.      Mikroorganisme Sebagai Pencerna Limbah

Limbah yang mengandung kromium merupakan limbah beracun. Limbah tersebut dihasilkan oleh pabrik logam yang melakukan pelapisan logam dengan kromium. Bakteri Enterobakter cloaceae mampu mereduksi kromium menjadi tidak beracun.

7.      Mikroorganisme Sebagai Pemisah Logam Dari Bijihnya

Contohnya bakteri pemisah logam dari bijih besi yaitu Thiobacillus teroxidans.

D.    KULTUR JARINGAN

Kultur jaringan adalah teknik menumbuhkan jaringan atau sel tumbuh menjadi individu baru pada media kusus yang aseptik. Kemampuan sel untuk tumbuh menjadi individu baru disebut totipotensi. Sel tumbuhan memiliki totipotensi lebih besar daripada sel hewan. Kultur jaringan atau kultur sel pada prinsipnya termasuk suatu teknik pengklonaan (kloning). Pengklonaan adalah suatu cara untuk menghasilkan keturunan yang identik satu sama lain melalui reproduksi aseksual. Sel-sel hewan tidak dapat ditumbuhkan menjadi individu baru, kecuali pada fase embrio. Embrio katak yang dipotong-potong, kemudian dipelihara secara khusus dan akan tumbuh menjadi beberapa katak baru yang identik. Peristiwa merupakan pengklonaan katak. Akan tetapi kita tidak akan bisa menumbuhkan kaki katak dewasa menjadi katak baru, karena daya totipontensinya rendah.

E.     REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika atau manipulsdi genetika adalah suatu upaya manipulasi sifat makhluk hidup untuk menghasilkan sifat makhluk hidup yang diinginkan. Memanipulasi sifat genetika ini dilakukan dengan menambah atau mengurangi DNA. Menggabungkan dua DNA dari sumber yang berbeda dikenal sebagai rekombinasi DNA. DNA hasil rekombinasi dikenal dengan DNA rekombinan.

Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup karena DNA dari semua makhluk hidup memiliki struktur yang sama sehingga dapat direkombinasikan. Selanjutnya DNA inilah yang akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup tersebut secara turun temurun. Dengan demikian mengubah sifat makhluk hidup dapat dilakukan dengan mengubah DNA yang dikandungnya.

Cara mengubah DNA yaitu melalui persilangan, memberi sinar radioaktif, melakukan transplantasi inti, teknologi plasmid, fusi sel, dan rekombinasi DNA.

1.  Transplantasi inti

Transplantasi inti atau nucleus adalah memindahkan inti sel yang satu ke yang lain agar diperoleh individu yang baru yang mempunyai sifat baru yang sesuai dengan inti yang diterimanya, penelitian transplantasi inti ini telah dilakukan terhadap sel katak.

2.  Teknologi plasmid

Plasmid adalah molekul DNA berbentuk sirkuler yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi. Plasmid merupakan DNA non kromosom, karena sel tersebut memiliki kromosom tersendiri. Jadi, selain kromosom dalam sel bakteri terdapat pula plasmid.

3.  Fusi sel

Fusi sel adalah meleburkan dua sel dari spesies yang sama atau berbeda untuk menghasilkan sel hibridoma yang membawa gen dari kedua induknya.

Bahan-bahan yang diperlukan dalam fusi sel adalah :

a.       Sel wadah

b.      sel sumber gen

c.       fusigen

Manfaat fusi sel antara lain :

a.       pemetaan kromosom

b.      pembuatan produk penting, misalnya antibodi monoclonal.

c.       Pembentukan spesias baru.

d.      Rekombinasi DNA

F.      BIOTEKNOLOGI PERTANIAN

Ada dua faktor pokok yang menyebabkan produksi budaya tanaman belum sesuai dengan harapan, yaitu :

1.      Serangan hama yang menurunkan produksi tanaman.

2.      tanah kekurangan unsur-unsur hara yang dibutuhkan tanaman, terutama unsur nitrogen. Pemupukan dengan nitrogen dapat mengakibatkan tanah menjadi asam dan dapat menimbulkan pencemaran.

Untuk mengatasi hal tersebut dilakukan upaya rekayasa genetika sehingga menghasilkan tanaman tahan hama dan diharapkan dapat dihasilkan tanaman penambat nitrogen.

3.      Tanaman Tahan Hama

Rekayasa genetika dapat menghasilkan tanaman tahan hama dan penyakit, terutama terhadap tanaman yang bernilai ekonomis. Teknik untuk mendapatkan tanaman yang berkualitas melalui rekayasa genatika adalah dengan rekombinasi gen dan kultur jaringan. Contoh tanaman yang dapat dikultur dengan cepat dari sel somatic antara lain asparagus, jeruk, tomat, kentang, tembakau, dan wortel. Untuk mendapatkan tanaman kentang yang kebal terhadap penyakit, dibutuhkan gen yang mengekspresiakn sifat kebal terhadap penyakit kemudian gen itu disisipkan pada tanaman kentang. Sel tanaman kentang yang sudah disisipi dengan gen penahan penyakit ini kemudian ditumbuhkan menjadi tanaman kentang yang tahan atau kebal penyakit. Selanjutnya tanaman itu dapat diperbanyak dan disebarluaskan.

Untuk menyisipkan gen ke dalam sel tanaman di butuhkan vektor  atau pembawa. Vektor penyisip gen yang sudah diketahui adalah plasmid dari bakteri Agrobacterium tumefaciens  yang secara alami dapat menginfeksi tanaman dan menyebabkan tumor. Tumot ini disebabkan oleh induksi plasmid. Oleh karena itu, plasmid bakteri ini disebut plasmid TI (tumor inducing = penyebab tumor).

4.      Tanaman Penambat Nitrogen

Berdasarkan cara hidupnya, organisme penambat nitrogen dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

a.   Organisme penambat nitrogen yang hidup bebas, misalnya bakteri Azotobacter

b.  Organisme penambat nitrogen yang bersimbiosis dengan akar tumbuhan, misalnya bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan tumbuhan kacang-kacangan.

Melalui bioteknologi, dilakukan upaya untuk meningkatkan kemampuan bakteri dalam menambat nitrogen dengan cara memasukkan gen yang mengontrol kemampuan menambat nitrogen dengan teknik rekombinasi gen. Berikutnya dilakukan upaya agar bakteri penambat nitrogen dapat hidup di dalam akar tumbuhan selain kacang-kacangan. Secara teoritis pembentukan tanaman penambat nitrogen dapat dilakukan dengan rekombinasi DNA. Akan tetapi kenyataannya hal ini belum terwujud karena masih dalam penelitian.

G.    BIOTEKNOLOGI KEDOKTERAN

      Bioteknologi dibidang kedokteran digunakan untuk :

1. Pembuatan obat-obatan
2. Pembuatan antibodi monoclonal
3. Terapi gen manusia
4. Pembuatan vaksin

H.    BIOTEKNOLOGI PETERNAKAN

Produk biologi dalam bidang peternakan yaitu  vaksin dan antibodi untuk mencegah penyakit hewan serta hormon pertumbuhan yang merangsang pertumbuhan hewan ternak. Sebagai contoh penyuntikan hewan hormone pertumbuhan sapi (BGH= bovine growth hormone) pada sapi perah. Hormone ini dibuat dengan menyisipkan gen somatotropin dari sel sapi ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli. Penyuntikan pada sapi ternyata dapat meningkatkan produksi susu selain meningkatkan produksi daging.

Organisme transgenik adalah organisme hasil rekayasa genetika yang mengandung gen dari spesies lain. Untuk menghasilkan organisme transgenik, dilakukan penyuntikan DNA asing pada sel-sel telur ataupun pada sel-sel embrio awal. Dengan teknologi ini kita dapat menggabungkan beberapa sifat organisme yang berkualitas sesuai dengan yang diinginkan.

I.       BIOTEKNOLOGI LINGKUNGAN

      Bioteknologi dapat dimanfaatkan untuk perbaikan lingkungan, contohnya :

1.      Biogas

Biogas merupakan gas metana penghasil energi yang bebas pencemaran. Biogas dibuat dengan memanfaatkan kotoran ternak. Karena itu dapat mengurangi pencemaran oleh kotoran ternak, sisa-sisa biogas dapat dimanfaatkan untuk pupuk.

2.      Cacing tanah

Cacing tanah dapat mengurangi pencemran oleh sampah organik karena cacing tanah mencerna sisa-sisa bahan organik yang ada di dalam tanah, seperti sisa dedaunan, ranting, dan sampah organik lainnya. Kotoran cacing tanah kaya akan nitrogen sehingga dapat menyuburkan tanah.

3.      Mikroorganisme pengolah limbah

Berbagai spesies organisme luar dapat dimanfaatkan untuk keperluan tertentu. Beberapa bakteri pencerna selulosa dan pencerna minyak telah berhasil ditemukan.

J.       MANFAAT DAN BAHAYA BIOTEKNOLOGI

1.  Manfaat Bioteknologi

Manfaat bioteknologi antara lain penyediaan bahan makanan, energi, pengembangan dibidang pertanian, peternakan, kedokteran serta pengembangan ilmu pengetahuan.

2.  Bahaya Bioteknologi

a.   Membuat senjata biologis

    Bakteri atau virus yang mematikan dipelihara di dalam suatu kultur untuk dikembangbiakkan. Bekteri dan virus ini dapat digunakan sebagai senjata biologis untuk memusnahkan manusia.

b.  Memunculkan organisme dengan sifat jahat

Dengan rekayasa keketika misalnya menanamkan gen jahat pada suatu organisme agar organisme tersebut dapat digunakan untuk menyerang lawan.

c.   Mengganggu keseimbangan lingkungan

Melalui rekayasa genetika, manusia dapat melakukan gen kedalam organisme lain dan membentuk makhluk hidup baru yang belum pernah ada yang dikhawatirkan organisme baru tersebut dapat mengganggu keseimbangan lingkungan.

d.  Hukum dan nilai-nilai masyarakat

Bioteknologi yang berkaitan dengan reproduksi manusia sering membawa masalah baru, karena masyarakat belum bisa menerimannya.

3.  Tindakan Pencegahan Terhadap Bahaya Bioteknologi

a.       Rekayasa genetika  dilakukan tidak digunakan untuk tujuan yang negative.

b.      Ditetepkan undang-undang yang melarang pembuatan senjata biologi yang berlaku untuk semua negara.

c.       Pemerintah AS melarang pengklonan manusia dengan alas an apapun, walaupun tidak semua negara memiliki peraturan seperti AS, misalnya singapura yang tidak melarang pengklonan.

d.      Prosedur kerja dilaboratorium telah membatasi kemungkinan terjadinya dampak negative. Misalnya kondisi laboratium harus suci hama (aseptik).

 

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Bioteknologi merupakan suatu teknik yang digunakan manusia untuk meningkatkan hasil dalam memenuhi kebutuhan manusia. Teknologi ini sudah dikenal sejak zaman dahulu, kemudian mengalami peningkatan pada pengkloningan hewan. Beberapa manfaat dari bioteknologi adalah kultur jaringan dan rekayasa genetika yang terdiri dari teknik plasmid, terapi genetik, teknik hibridoma, dan cloning. Pengolahan bahan pangan, contohnya pembuatan roti, pengolahan hasil susu, produk makanan lain, PST, produk asam amino, vitamin dan enzim. Dibidang farmasi contohnya antibodi monoclonal, vaksin, anti biotik, dan insulin. Bidang pertanian menghasilkan tanaman terhadap hama dan penyakit, tanaman yang dapat menfiksasi nitrogen. Bidang peternakan contohnya hewan transgenik, hormon BST, dan masih banyak lagi manfaatnya dalam bidang yang lain.

Selain bermanfaat, dengan adanya bioteknologi juga ada bahaya-bahaya yang harus dihindari dengan melakukan tindakan pencegahan.

 

DAFTAR PUSTAKA

Kimball,J.W. Siti Soetarmi Tjitro S. 1999. BIOLOGI. Jakarta : Erlangga .

Prtiwi, D.A, dkk. 2004. Biologi SMA untuk Kelas X. Jakarta : Erlangga.

John. W. Kimbal. 1990. Biologi Jilid 1-3. Jakarta : Erlangga.