Bioteknologi

A.   Pengertian Bioteknologi

1.    Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dalam menggunakan organisme untuk menghasilkan produk dan jasa guna memenuhi kebutuhan manusia.

2.    Produk itu misalnya energi, bahan makanan, minuman, dan obat-obatan, sedangkan jasa misalnya membersihkan lingkungan, dan memisahkan logam dari bijih.

3.    Bioteknologi merupakan gabungan dari beberapa ilmu antara lain biokimia, mikrobiologi, biologi molekuler, genetika, dan fisika.

4.    Organisme yang digunakan dalam bioteknologi meliputi hewan, tumbuhan, mikroorganisme, dan juga manusia.

5.    Proses pembuatan bioteknologi:

a)   Input → Bahan kasar

b)   Proses mekanisme pengolahan

c)    Output → Produk baik berupa barang dan / atau jasa

6.    Perkembangan bioteknologi:

a)   Bioteknologi konvensional (tradisional):

·      Kualitas belum terjamin

·      Tanpa didasari prinsip ilmiah

·      Berdasarkan keterampilan yang diwariskan turun-temurun

·      Tidak diproduksi secara massal

b)   Bioteknologi modern:

·      Kualitas terjamin

·      Menggunakan prinsip-prinsip ilmiah

·      Berdasarkan hasil pengkajian berbagai disiplin ilmu yang mendalam

·      Diproduksi secara massal

B.   Pemanfaatan dan Contoh Hasil Bioteknologi

1.    Manfaat bioteknologi dalam bidang produk makanan

Beberapa jenis mikroorganisme telah dimanfaatkan antara lain dalam pembuatan makanan dan minuman. Beberapa mikroorganisme tersebut adalah sebagai berikut:

a)   Jamur ragi (Saccharomyces sp.), dimanfaatkan pada pembuatan tapai, minuman beralkohol, brem, dan kue/roti

b)   Aspergillus wentii, dimanfaatkan dalam pembuatan kecap

c)    Jamur tempe (Rhizopus sp.), dimanfaatkan dalam pembuatan tempe

d)   Jamur oncom (Monilia sitophila), dimanfaatkan dalam pembuatan oncom

e)   Bakteri Acetobacter xylinum, dimanfaatkan dalam pembuatan sari kelapa (nata de coco)

f)     Bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus, dimanfaatkan dalam pembuatan yoghurt

g)   Bakteri Lactobacillus casei, dimanfaatkan dalam pembuatan yakult

h)   Bakteri asam susu yang terdapat dalam susu dimanfaatkan dalam pembuatan mentega, keju, alkohol, dan asam cuka

i)     Bakteri Lactobacillus acidophilus, dimanfaatkan dalam pembuatan kefir

2.    Manfaat bioteknologi dalam bidang kesehatan

Bioteknologi diterapkan dalam bidang kesehatan untuk memperoleh antibiotik dan vaksin. Dengan pemanfaatan bioteknologi tersebut dalam dunia kesehatan diperoleh daya hidup yang lebih baik pada manusia.

a)   Antibiotik

·      Antibiotik penisilin dihasilkan oleh jamur Penicillium. Penisilin ditemukan secara tidak sengaja oleh Alexander Flemming pada tahun 1929. Penisilin digunakan untuk mengobati berbagai infeksi oleh bakteri

·      Jamur Cephalosporium yang menghasilkan antibiotik sefalosporin untuk obat radang paru-paru

·      Jamur Streptomyces yang menghasilkan antibiotik streptomisin untuk obat TBC

b)   Vaksin

·      Vaksin adalah sediaan antigen yang berupa senyawa protein atau karbohidrat, antara lain dalam bentuk toksin atau enzim

·      Vaksinasi adalah pencegahan penyakit melalui imunisasi dengan cara pemberian vaksin secara oral (melalui mulut) atau injeksi (suntikan)

·      Kekebalan aktif adalah kekebalan yang diperoleh karena tubuh mampu membentuk antibiotik sendiri

·      Kekebalan pasif adalah kekebalan yang diperoleh dalm bentuk jadi dari organisme lain

·      Beberapa contoh vaksin: Vaksin tifoid, vaksin kolera, vaksin cacar, dan BCG

3.    Manfaat bioteknologi dalam bidang pertanian

Bioteknologi telah diterapkan dalam bidang pertanian untuk membuat bibit unggul, budi daya tanaman dengan sistem hidroponik dan aeroponik, serta perbanyakan tanaman dengan metode kultur jaringan.

a)   Bibit unggul

Bibit unggul adalah bibit tumbuhan atau hewan yang memiliki sifat-sifat lebih baik apabila dibandingkan dengan tumbuhan atau hewan sejenis yang lain. Cara memperoleh bibit unggul:

·      Perkawinan silang → Mengumpulkan sifat-sifat baik dari dua individu yang sejenis

Contoh: Padi IR 36, IR 54, cisadane, dan bogowonto

·      Pemanfaatan mutasi → Perubahan atau penyimpangan faktor pembawa sifat dengan memakai radiasi atau senyawa kimia

Contoh: Padi varietas atomita I (Tahan terhadap wereng cokelat), padi varietas atomita II (Tahan terhadap wereng cokelat, bakteri pucuk, serta dapat hidup dengan baik di daerah berair payau dan asin), dan kedelai varietas muria

·      Seleksi fenotipe → Memilih bibit yang mempunyai banyak keunggulan

Contoh: Untuk tanaman pangan, dipilih tanaman yang berproduksi tinggi, enak rasanya, dan tahan penyakit

b)   Hidroponik

Hidroponik adalah sistem penanaman tumbuhan dengan prinsip pemberian makanan secara buatan. Beberapa jenis tanaman yang dapat ditanam secara hidroponik adalah kangkung darat, kacang panjang, sawi, kol, tomat, lombok besar, jagung manis, terong, bayam, tanaman hias, serta tanaman persemaian untuk cengkeh, karet, kopi, dan cokelat.

c)    Aeroponik

Dengan teknik aeroponik, akar tanaman tidak dibenamkan dalam suatu media, baik alamiah maupun media buatan, melainkan menggantung di udara. Pembudidayaan tanaman dengan sistem aeroponik belum banyak dilakukan di Indonesia.

d)   Kultur jaringan tumbuhan

Kultur jaringan tumbuhan adalah menumbuhkan jaringan tumbuhan di medium yang berisi makanan (nutrisi) dalam kondisi aseptik (bebas bibit penyakit) dan memiliki sifat seperti induknya. Pada tahun 1937, Gautheret berhasil mengembangbiakkan tanaman wortel dengan metode kultur jaringan.

4.    Manfaat bioteknologi dalam bidang peternakan

Cara memperoleh bibit unggul ternak yang umum dilakukan adalah dengan melalui seleksi dan perkawinan silang.

a)   Proses perkawinan silang dapat dilakukan dengan cara inseminasi buatan, yaitu menggunakan sperma beku sapi pejantan unggul dari luar negeri untuk diinseminasikan (kawin suntik) pada sapi betina.

b)   Kloning merupakan proses menghasilkan individu-individu dari jenis yang sama yang identik secara genetik. Contoh hewan yang dihasilkan dari pembiakan secara kloning adalah Dolly.

5.    Manfaat bioteknologi sebagai sumber energi

Biogas merupakan gas metana hasil penguraian sampah organik secara anaerob oleh mikroorganisme. Gas ini kemudian dialirkan ke rumah dan dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk memasak seperti halnya gas LPG.

Keuntungan penggunaan biogas antara lain biaya pengolahannya lebih murah dibandingkan dengan bahan bakar minyak, sisa pemrosesan dapat digunakan sebagai pupuk, bebas asap, dan bahan bakunya (kotoran ternak, limbah pertanian) selalu melimpah.

C.   Metode Bioteknologi

1.    Teknologi fermentasi

Teknologi fermentasi adalah teknologi yang menggunakan mikroorganisme untuk produksi makanan, minuman, dan obat-obatan. Hal-hal yang perlu diperhatikan:

a)   Sifat fermentasi

b)   Prinsip kultivasi mikroba

c)    Desain bioreaktor (fermenter)

d)   Desain media

e)   Instrumentasi dan pengendalian proses dalam bioreaktor

f)     Peningkatan skala

2.    SCP (Single Cell Protein) atau PST (Protein Sel Tunggal)

SCP merupakan protein yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan berada di dalam selnya. Selain protein, SCP juga menghasilkan karbohidrat, lemak, vitamin, serat kasar, dan mineral. Untuk memenuhi kebutuhan pangan terutama sumber protein yang semakin meningkat sejalan dengan pertumbuhan jumlah penduduk, diperlukan langkah bioteknologi untuk memproduksi protein dalam kuantitas cukup dan kualitas baik. Contoh dari SCP:

a)   Bakteri Methylophillus methylotrophus. Protein dari bakteri ini memiliki kandungan asam nukleat (asam inti) yang tinggi dan sulit dicerna oleh manusia sehingga diolah dan digunakan sebagai makanan ternak

b)   Ganggang hijau Chlorella. Ganggang hijau yang hidup di air tawar ini menghasilkan protein yang dimanfaatkan sebagai obat atau makanan tambahan (suplemen). Selain Chlorella, ganggang Spirulina juga diketahui merupakan sumber protein sel tunggal. Negara Amerika Serikat sedang mengembangkan penelitian terhadap Spirulina karena kadar asam nukleatnya rendah

3.    Kultur jaringan

Kultur jaringan adalah menumbuhkan jaringan di medium yang berisi makanan (nutrisi) dalam kondisi aseptik (bebas bibit penyakit) dan memiliki sifat seperti induknya. Teori yang melandasi teknik ini adalah teori totipotensi, yang artinya setiap sel tumbuhan memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu bila ditempatkan pada lingkungan yang sesuai.

4.    Teknologi rekombinasi DNA (Recombinant DNA technology)

a)   Gen merupakan sepenggal DNA

b)   Para peneliti menyambung-nyambung DNA untuk memasukkan gen lain ke dalam sel, agar sel mendapatkan sifat baru

c)    Proses penyambungan DNA ini disebut rekombinasi DNA

d)   DNA semua spesies memiliki struktur yang sama, sehingga DNA dari satu spesies dapat disambungkan dengan DNA dari spesies yang lain

e)   Misalnya, DNA dari manusia dapat disambungkan dengan DNA bakteri sehingga bakteri tersebut memiliki sifat baru yang dikehendaki

f)     Teknologi rekombinasi gen diterapkan dalam pembuatan insulin, interferon, vaksin, dan tumbuhan dengan sifat baru

D.   Keuntungan dan Kerugian Penerapan Bioteknologi

1.    Keuntungan penerapan bioteknologi:

a)   meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan

b)   menciptakan sumber makanan baru

c)    menciptakan bibit tanaman unggul

d)   mengatasi masalah pelestarian spesies langka

e)   menciptakan produk obat

2.    Kerugian penerapan bioteknologi:

a)   Menghasilkan limbah yang mencemari lingkungan

b)   Produksi secara besar-besaran minuman beralkohol

c)    menimbulkan kesenjangan antara negara atau perusahaan yang menggunakan bioteknologi dengan yang tidak

d)   menyebabkan pencemaran biologi

e)   mengurangi plasma nutfah