BAB I
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Terdapat jutaan organisme di bumi dengan bentuk dan struktur yang
beranekaragam. Organisme yang dikira tidak memiliki manfaat ternyata memiliki
potensi yang cukup besar bagi manusia.
Oleh sebab itu manusia dengan kecerdasan berpikirnya mencoba untuk
mengembangkan dan menggunakannya seluruh organisme di bumi demi kesejahteraan
kehidupan umat manusia. Pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang menggunakan
makhluk hidup atau organisme untuk
menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia disebut bioteknologi
Hampir semua orang pasti pernah melakukan bioteknologi dalam kehidupan
sehari-hari, walaupun mereka kurang
mengerti apa itu bioteknologi dan
istilah bioteknologi terdengar asing bagi mereka. Namun, apabila mereka
diberitahu bahwa pembuatan tempe, tape dan kecap merupakan beberapa contoh
bioteknologi, barulah mereka mulai sedikit mengerti apa yang dimaksud dengan
bioteknologi. Pada mulanya bioteknologi memang didominasi untuk memproduksi
makanan.
Seiring perkembangan zaman, para ahli terus meneliti beberapa organisme
agar dapat memperoleh suatu produk yang bermanfaat. Dan akhirnya pun mereka
berhasil menemukan produk-produk bioteknologi baru dari pemanfaatan organisme.
B.
RUMUSAN MASALAH
·
Apakah yang dimaksud dengan
bioteknologi?
·
Apa prinsip dasar
bioteknologi?
·
Apa
dampak bioteknologi bagi lingkungan dan manusia.?
C.
TUJUAN
Melengkapi
uji kompentensi dalam bidang studi Biologi
Untuk
mengetahui perkembangan bioteknologi
Untuk mengetahui
seberapa besar peranan penting bioteknologi dalam kehidupan sehari – hari
Diharapkan
baik penyusun maupun pembaca dapat lebih memahami dan menerapkan Ilmu yang
terdapat dalam makalah ini ke kehidupan sehari-hari.
D.
MANFAAT
Memahami
pengertian bioteknologi
Mengetahui
manfaat dari bioteknologi
BAB II
PEMBAHASAN (BIOTEKNOLOGI)
A.
PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi
berasal dari dua kata, yaitu ‘bio’ yang berarti makhuk hidup dan
‘teknologi’ yang berarti cara untuk memproduksi barang. Dengan definisi
tersebut bioteknologi bukan merupakan sesuatu yang baru. Nenek moyang kita
telah memanfaatkan mikroba untuk membuat produk-produk berguna seperti tempe,
oncom, tape, arak, terasi, kecap, yogurt, dan nata de coco .Hampir semua
antibiotik berasal dari mikroba, demikian pula enzim-enzim yang dipakai untuk
membuat sirop fruktosa hingga pencuci pakaian.
Bioteknologi
adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu,
untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia.Biokimia
mempelajari struktur kimiawi organisme. Rekayasa genetika adalah aplikasi
genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.
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. Dewasa ini,
perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan
kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang
ilmu dalam proses produksi barang dan jasa
(Sumber : Wikipedia).
Menurut
Jujun Ratnasari, S.Si., M.Si., bioteknologi adalah manipulasi organisme atau
komponen organisme tersebut untuk melakukan tugas praktis, menghasilkan produk
yang bermanfaat. Sejak berabad-abad bioteknologi yang menggunakan
mikroorganisme telah berlangsung secara tradisional, seperti pada proses
pembuatan anggur, bir, keju, sake, dan lain-lain. Proses tradisional ini hanya
menggunakan dan mengandalkan proses genetik alami dari mikroba.
Bioteknologi merupakan suatu
usaha terpadu dari berbagain disiplin ilmu untuk mengolah bahan baku dengan
memanfaatkan mikroorganisme dan komponen-komponen lainnyauntuk menghasilkan
barang dan jasa. Disiplin ilmu yang terlibat dalam bioteknologi, di antaranya
Kimia, Biokimia, Rekayasa Biokimia, Teknik Kimia, Mikrobiologi, dan tentunya
Biologi.
Menurut
Yuwono (2006 : 1), bioteknologi memiliki pengertian penerapan prinsip-prinsip
biologi, biokimia, dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan
agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan
jasa. Dengan melihat pengertian tersebut, semua produk atau jasa yang berasal
dari jasad hidup atau komponennya dan yang dihasilkan dari penerapan teknik
biologi, biokimia, dan rekayasa adalah produk atau jasa bioteknologi.
Dalam
batasan pengertian bioteknologi, ada beberapa ciri dari suatu proses
bioteknologi. Ciri-ciri tersebut sebagai berikut.
1.
Adanya agen biologi
yang dipergunakan. Agen biologi yang dipergunakan ini tidak hanya dalam bentuk
fisik yang dipanen, namun juga termasuk di dalamnya adalah hasil metabolit
sekunder atau enzim yang dihasilkan.
2.
Penggunaan agen
biologi dilakukan dengan suatu cara atau metode tertentu.
3.
Adanya produk turunan
atau jasa yang dipakai dari proses pengguaan agen biologi tersebut.
Suatu proses industri bioteknologi yang menggunakan
mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk, pada
dasarnya terdiri dari tiga tahap utama yaitu:
Ø Proses hulu dimana melibatkan
serangkaian perlakuan pada bahan mentah sehingga dapat digunakan sebagai sumber
makanan bagi mikroorganisme sasaran.
Ø Fermentasi dan transformasi adalah
pertumbuhan mikroorganisme sasaran dalam bioreaktor besar yang diikuti dengan
produksi bahan yang diinginkan, misalnya antibiotik, asam amino, enzim, atau
asam-asam organik
Ø Proses hilir adalah proses
pemurnian senyawa atau bahan yang diinginkan dari medium fermentasi atau dari
massa sel.
Ø
B.
BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN MODERN
Bioteknologi
dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/ tradisional dan modern.
a.
BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Bioteknologi
konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk
memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe,
tape, oncom, dan kecap. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Proses yang
dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe,
tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. Proses tersebut dianggap
sebagai bioteknologi masa lalu. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi
konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum
tahu adanya penggunaan enzim
1. Pengolahan Bahan Makanan
a. Pengolahan produk susu
Susu dapat
diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.
1) Yoghurt
Untuk membuat
yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak
dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu
Lactobacillus bulgaricusdan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut
ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama
± 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi
4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu
didinginkan dan dapat diberi cita rasa.
2) Keju
Dalam
pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan
Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam
susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu
dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30oC.
Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri
tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat,
kemudian ditambahkan enzim rennin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan
dadih. Enzim rennin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu
klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperature 32oC –
420oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar
matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.
3) Mentega
Pembuatan
mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan
Lectonostoceremoris. Bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman.
Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan.
Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.
b.
Produk
makanan nonsusu
1) Kecap
Dalam
pembuatan kecap, jamur, Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum
terlebih dahulu. Jamur Aspergillus oryzae bersama-sama dengan
bakteri asam laktat yang tumbuh pada
kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses
fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk
kecap.
2) Tempe
Tempe
kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah ke
bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu
menu makanannya. Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan,
tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri.
Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun
yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai. Tempe mempunyai nilai gizi
yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat
mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis,
memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi
toksisitas, meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta
mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker. Untuk
membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi
merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang. Dalam proses
pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus
Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer,
Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium
dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan
memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tersebut
menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat.
Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.
c) Tape
Tape dibuat
dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi. Ragi menghasilkan
enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan
alkohol. Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.
2. Bioteknologi Bidang Pertanian
a. Penanaman secara hidroponik
Hidroponik
berasal dari kata bahasa Yunani hydro yang berarti air dan ponos yang berarti
bekerja. Jadi, hidroponik artinya pengerjaan air atau bekerja dengan air. Dalam
praktiknya hidroponik dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang
digunakan. Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain metode
kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir (menggunakan media
pasir), dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan
lain-lain). Metode yang tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir.
Pada umumnya orang bertanam dengan menggunakan tanah. Namun, dalam hidroponik
tidak lagi digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai
sumber makanan bagi tanaman. Apakah cukup dengan air dan nutrien? Bahan dasar
yang dibutuhkan tanaman adalah air, mineral, cahaya, dan CO2. Cahayatelah
terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2 sudah cukup melimpah di
udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan sistem
hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama.
Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik, antara lain tanaman dapat
dibudidayakan di segala tempat; risiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang
air, dan erosi tidak ada; tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan
tanaman lebih cepat; bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas
tinggi; hemat biaya perawatan. Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan
dari golongan tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan
Spatyphilum. Golongan sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat,
paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam. Adapun jenis tanaman buah
yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok,
dan belimbing.
b. Penanaman secara aeroponik
Aeroponik
berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi,
aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe
hidroponik (memberdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara
disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang
ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut.
Prinsip dari aeroponik adalah sebagai
berikut. Helaian styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm.
Dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuran ditancapkan
pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah. Di bawah helaian
styrofoam terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan kabut larutan hara ke
atas hingga mengenai akar.
b. BIOTEKNOLOGI
MODERN
Seiring dengan
perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi mengembangkan
bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian.
Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara
efektif dan efisien. Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam
industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa
genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya. Dengan
adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi,
maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.
Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut.
a. Rekayasa genetika
Rekayasa
genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk
hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga
pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA
untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk
hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan.
Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifatsifat makhluk hidup secara
turun-temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara,
misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan
rekombinasi DNA.
1) Transplantasi inti
Transplantasi
inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan
individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi
inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti
dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke
dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah
diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga
terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut
selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian
inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya
terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan
berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.
2) Fusi sel
Fusi sel
adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya
terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran
dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti
sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat
antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan
adanya:
a) sel sumber
gen (sumber sifat ideal);
b) sel wadah
(sel yang mampu membelah cepat);
c) fusigen
(zat-zat yang mempercepat fusi sel).
3) Teknologi plasmid
Plasmid adalah
lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar
kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antaralain:
a) merupakan
molekul DNA yang mengandung gen tertentu;
b) dapat
beraplikasi diri;
c) dapat
berpindah ke sel bakteri lain;
d) sifat
plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.
Karena sifat-sifat tersebut di atas
plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.
4) Rekombinasi DNA
Rekombinasi
DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya
adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu,
rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen. Rekombinasi DNA dapat dilakukan
karena
alasan-alasan sebagai berikut.
1) Struktur
DNA setiap spesies makhluk hidup sama.
2) DNA dapat
disambungkan
b. Bioteknologi bidang kedokteran
Bioteknologi
mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan
antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika dan hormon.
1) Pembuatan antibodi monoklonal
Antibodi
monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Manfaat
antibodi monoklonal, antara lain:
a) untuk mendeteksi kandungan hormon
korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil;
b) mengikat racun dan
menonaktifkannya;
c) mencegah penolakan tubuh terhadap
hasil transplantasi jaringan lain.
2) Pembuatan vaksin
Vaksin
digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari
mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan
atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.
3) Pembuatan antibiotika
Antibiotika
adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organism tertentu dan berfungsi untuk
menghambat pertumbuhan organism lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat
diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. Zat antibiotika
telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para ahli
dari Amerika Serikat dan Inggris.
4) Pembuatan hormon
Dengan
rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi
hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon
pertumbuhan, kortison, dan testosteron.
c. Bioteknologi bidang pertanian
Dewasa ini
perkembangan industri maju dengan pesat. Akibatnya, banyak lahan pertanian yang
tergeser, lebih-lebih di daerah sekitar perkotaan. Di sisi lain kebutuhan akan
hasil pertanian harus ditingkatkan seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk.
Untuk mendukung hal tersebut, dewasa ini telah dikembangkan bioteknologi di
bidang pertanian. Beberapa penerapan bioteknologi pertanian sebagai berikut.
1) Pembuatan tumbuhan yang mampu
mengikat nitrogen.
Nitrogen (N2)
merupakan unsur esensial dari protein DNA dan RNA. Pada tumbuhan
polong-polongan sering ditemukan nodul pada akarnya. Di dalam nodul tersebut
terdapat bakteri Rhizobium yang dapat mengikat nitrogen bebas dari
udara, sehingga tumbuhan polong-polongan dapat mencukupi kebutuhan nitrogennya
sendiri. Dengan bioteknologi, para peneliti mencoba mengembangkan
agar bakteri Rhizobium dapat
hidup di dalam akar selain tumbuhan polong-polongan. Di samping, itu juga
berupaya meningkatkan kemampuan bakteri dalam mengikat nitrogen dengan teknik rekombinasi
gen. Kedua upaya di atas dilakukan untuk mengurangi atau meniadakan penggunaan
pupuk nitrogen yang dewasa ini banyak digunakan di lahan pertanian dan
menimbulkan efek samping yang merugikan.
2) Pembuatan tumbuhan tahan hama
Tanaman yang
tahan hama dapat dibuat melalui rekayasa genetika dengan rekombinasi gen dan
kultur sel. Contohnya, untuk mendapatkan tanaman kentang yang kebal penyakit
maka diperlukan gen yang menentukan sifat kebal penyakit. Gen tersebut,
kemudian disisipkan pada sel tanaman kentang. Sel tanaman kentang tersebut,
kemudian ditumbuhkan menjadi tanaman kentang yang tahan penyakit. Selanjutnya
tanaman kentang tersebut dapat diperbanyak dan disebarluaskan.
d. Bioteknologi bidang peternakan
Dengan
bioteknologi dapat dikembangkan produk-produk peternakan. Produk tersebut,
misalnya berupa hormon pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan hewan
ternak. Dengan rekayasa genetika dapat diciptakan hormon pertumbuhan hewan buatan
atau BST (Bovin Somatotropin Hormon). Hormon tersebut direkayasa dari bakteri
yang, jika diinfeksikan pada hewan dapat mendorong pertumbuhan dan menaikkan
produksi susu sampai 20%.
e. Bioteknologi bahan bakar masa depan
Kamu sudah
mengetahui bahwa bahan bakar minyak termasuk sumber daya yang tidak bisa
diperbarui. Oleh karena itu, suatu saat akan habis. Hal itu merupakan tantangan
bagi para ilmuwan untuk menemukan bahan bakar pengganti yang diproduksi melalui
bioteknologi. Saat ini telah ditemukan dua jenis bahan bakar yang diproduksi dari
fermentasi limbah, yaitu gasbio (metana) dan gasohol (alkohol). Alternatif
bahan bakar masa depan untuk menggantikan minyak, antara lain adalah biogas dan
gasohol. Biogas dibuat dalam fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran
makhluk hidup. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana yang dibakar dan
digunakan untuk bahan bakar. Di negara Cina, dan India terdapat beberapa
kelompok masyarakat yang hidup di desa yang telah menerapkan teknologi fermenter
gasbio untuk menghasilkan metana. Bahan baku teknologi fermenter tersebut
adalah feses hewan, daun-daunan, kertas, dan lain-lain yang akan diuraikan oleh
bakteri dalam fermenter. Sedangkan teknologi gasohol telah dikembangkan oleh negara
Brazil sejak harga minyak meningkat sekitar tahun 1970. Gasohol dihasilkan dari
fermentasi kapang terhadap gula tebu yang melimpah. Gasohol bersifat murah,
dapat diperbarui dan tidak menimbulkan polusi.
f. Bioteknologi pengolahan limbah
Kaleng, kertas
bekas, dan sisa makanan, sisa aktivitas pertanian atau industri merupakan bahan
yang biasanya sudah tak dikehendaki oleh manusia. Bahan-bahan tersebut
dinamakan limbah atau sampah. Keberadaan limbah sangat mengancam lingkungan. Oleh
karena itu, harus ada upaya untuk menanganinya. Penanganan sampah dapat
dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan ditimbun, dibakar, atau didaur
ulang. Di antara semua cara tersebut yang paling baik adalah dengan daur ulang.
Salah satu contoh proses daur ulang sampah yang telah diuji pada beberapa
sampah tumbuhan adalah proses pirolisis. Proses pirolisis yaitu proses
dekomposisi bahan-bahan sampah dengan suhu tinggi pada kondisi tanpa oksigen.
Dengan cara ini sampah dapat diubah menjadi arang, gas (misal: metana) dan
bahan anorganik. Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan
bakar. Kelebihan bahan bakar hasil proses ini adalah rendahnya kandungan
sulfur, sehingga cukup mengurangi tingkat pencemaran. Bahan hasil perombakan
zat-zat makroorganik (dari hewan, tumbuhan, manusia ataupun gabungannya) secara
biologiskimiawi dengan bantuan mikroorganisme (misalnya bakteri, jamur) serta
oleh hewan-hewan kecil disebut kompos. Dalam pembuatan kompos, sangat
diperlukan mikroorganisme. Jenis mikroorganisme yang diperlukan dalam pembuatan
kompos bergantung pada bahan organik yang digunakan serta proses yang
berlangsung (misalnya proses itu secara aerob atau anaerob). Selama proses
pengomposan terjadilah penguraian, misalnya selulosa, pembentukan asam organik
terutama asam humat yang penting dalam pembuatan humus. Hasil pengomposan
bermanfaat sebagai pupuk. Bioteknologi dapat diterapkan dalam pengolahan
limbah, misalnya menguraikan minyak, air limbah, dan plastik. Cara lain dalam
mengatasi polusi minyak, yaitu dengan menggunakan
pengemulsi yang menyebabkan minyak
bercampur dengan air sehingga dapat dipecah oleh mikroba. Salah satu zat
pengemulsi, yaitu polisakarida yang disebut emulsan, diproduksi oleh bakteri Acinetobacter
calcoaceticus. Dengan bioteknologi, pengolahan limbah menjadi terkontrol dan
efektif. Pengolahan limbah secara bioteknologi melibatkan kerja bakteri-bakteri
aerob dan anaerob
C.
PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI.
Ada
beberapa proses yang merupakan prinsip dasar dari bioteknologi, yaitu
fermentasi, seleksi dan persilangan, analisa genetik, kultur jaringan,
rekombinasi DNA, dan analisa DNA.
1. Fermentasi
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi
anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan
fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik
dengan tanpa akseptor elektron eksternal.
Fermentasi
merupakan proses dasar untuk mengubah suatu bahan menjadi bahan lain dengan
cara sederhana dan dibantu oleh mikroorganisme. Proses fermentasi ini merupakan
bioteknologi sederhana dan sudah dikenal sejak jaman dahulu. Contohnya pembutan
roti, minuman anggur, yoghurt, tuak dan sake.
2. Seleksi dan
Persilangan
Proses
seleksi dilakukan dengan memenipulasi DNA yang ada pada mikroba, tanaman, atau
hewan agar menjadi mikroba, tanaman, atau hewan dengan sifat yang lebih baik
sehingga apabila disilangkan akan menjadi bibit unggul yang baik untuk masa
depan. Contohnya, ayam Leghorn, sapi ayrshire, padi Cisadane kedelai Muria, dan
jagung Metro.
3. Analisa Genetik
Proses
ini mempelajari cirri atau sifat dan gen makhluk hidup dari generasi ke
generasi untuk mendapatkan sifat atau ciri yang unggul serta interaksi antara gen
dan lingkungan agr menghasilkan keturunan yang baik.
4. Kultur Jaringan
Kultur jaringan atau biakan jaringan merupakan teknik
pemeliharaan jaringan atau bagian dari individu secara
buatan (artifisial). Yang dimaksud secara buatan adalah dilakukan di luar
individu yang bersangkutan. Karena itu teknik ini sering kali disebut kultur in
vitro, sebagai lawan dari in vivo. Dikatakan in vitro (bahasa Latin, berarti "di dalam kaca") karena jaringan dibiakkan di dalam
tabung inkubasi atau cawan Petri dari kaca atau material tembus pandang lainnya. Kultur jaringan secara teoretis
dapat dilakukan untuk semua jaringan, baik dari tumbuhan maupun hewan (termasuk manusia) namun masing-masing jaringan
memerlukan komposisi media tertentu.
Selain
itu, kultur jaringan diartikan juga sebagai proses menumbuhkan atau
memperbanyak jaringan hewan dan tanaman dari jaringan atau selnya di dalam
laboratorium tanpa mendapat gangguan dari organisme lain. Proses ini
dimanfaatkan untuk perbanyakan, produksi bahan-bahan kimia, dan riset di bidang
pengobatan. Contohnya kultur jaringan anggrek dan pisang.
Pelaksanaan teknik ini memerlukan berbagai prasyarat
untuk mendukung kehidupan jaringan yang dibiakkan. Yang paling esensial adalah
wadah dan media tumbuh yang steril. Media adalah tempat bagi jaringan untuk tumbuh dan mengambil nutrisi yang
mendukung kehidupan jaringan. Media tumbuh menyediakan berbagai bahan yang
diperlukan jaringan untuk hidup dan memperbanyak dirinya. Ada dua penggolongan
media tumbuh: media padat dan media cair. Media padat pada umumnya berupa
padatan gel, seperti agar. Nutrisi dicampurkan pada agar. Media cair adalah nutrisi yang dilarutkan
di air. Media cair dapat bersifat tenang atau dalam kondisi selalu bergerak,
tergantung kebutuhan. Teori dasar dari kultur invitro ini adalah
Totipotensi.Teori ini mempercayai bahwa setiap bagian tanaman dapat berkebang
biak, karena seluruh bagian tanaman terdiri atas jaringan -
jaringan hidup.
Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tanaman
dengan teknik kultur jaringan adalah
- Pembuatan
media
- Inisiasi
- Sterilisasi
- Multiplikasi
- Pengakaran
- Aklimatisasi
Media merupakan faktor penentu dalam perbanyakan
dengan kultur jaringan. Komposisi media yang digunakan tergantung dengan
jenis tanaman yang akan diperbanyak. Media yang digunakan biasanya terdiri dari
garam mineral, vitamin, dan hormon. Selain itu, diperlukan juga bahan
tambahan seperti agar, gula, dan lain-lain. Zat pengatur tumbuh (hormon)
yang ditambahkan juga bervariasi, baik jenisnya maupun jumlahnya, tergantung
dengan tujuan dari kultur jaringan yang dilakukan. Media yang sudah jadi
ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media yang
digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf.
Inisiasi adalah pengambilan eksplan dari bagian
tanaman yang akan dikulturkan. Bagian tanaman yang sering digunakan untuk
kegiatan kultur jaringan adalah tunas.
Sterilisasi adalah bahwa segala kegiatan dalam kultur
jaringan harus dilakukan di tempat yang steril, yaitu di laminar flow
dan menggunakan alat-alat yang juga steril. Sterilisasi juga dilakukan terhadap
peralatan, yaitu menggunakan etanol yang disemprotkan secara merata pada
peralatan yang digunakan. Teknisi yang melakukan kultur jaringan juga
harus steril.
Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon
tanaman dengan menanam eksplan pada media. Kegiatan ini dilakukan di laminar
flow untuk menghindari adanya kontaminasi yang menyebabkan gagalnya
pertumbuhan eksplan. Tabung reaksi yang telah ditanami ekplan diletakkan
pada rak-rak dan ditempatkan di tempat yang steril dengan suhu kamar.
Pengakaran adalah fase dimana eksplan akan menunjukkan
adanya pertumbuhan akar yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang
dilakukan mulai berjalan dengan baik. Pengamatan dilakukan setiap hari
untuk melihat pertumbuhan dan perkembangan akar serta untuk melihat adanya
kontaminasi oleh bakteri ataupun jamur. Eksplan yang terkontaminasi akan
menunjukkan gejala seperti berwarna putih atau biru (disebabkan jamur) atau
busuk (disebabkan bakteri).
Aklimatisasi adalah kegiatan memindahkan eksplan
keluar dari ruangan aseptic ke bedeng. Pemindahan dilakukan secara hati-hati
dan bertahap, yaitu dengan memberikan sungkup. Sungkup digunakan untuk
melindungi bibit dari udara luar dan serangan hama penyakit karena bibit hasil
kultur jaringan sangat rentan terhadap serangan hama penyakit dan udara luar.
Setelah bibit mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya maka secara bertahap
sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama
dengan pemeliharaan bibit generatif.
5. Rekombinasi DNA
Proses
transfer segmen DNA dari satu organisme ke DNA organisme lain dinamakan
rekombinasi DNA. Kedua organisme itu dapat saja tidak memiliki hubungan atau
kekerabatan.Contohnya, penyisipan gen manusia pada bakteri Bacillus
thuringiensis sehingga bakteri tersebut dapat memproduksi insulin.
Rekombinasi
merupakan hasil teknologi atau rekombinasi DNA di laboratorium.Dengan teknologi
DNA dapat diproduksi atau dibuat fragmen DNA tertentu.Enzim digunakan
untuk memotong fragmen DNA dan menempelkan fragmen DNA ke tempat yang
diinginkan.Enzim restriksi digunakan untuk memotong fragmen DNA menjadi
fragmen-fragmen.Sementara enzim DNA ligase menyambungkan antar fragmen
DNA.Dengan pemotongan dan penyambungan kembali bagian yang diinginkan dapat
didesain urutan DNA sesuai kode yang diinginkan atau gen yang diinginkan.
Gen
dapat diklon dalam plasmid rekombinan, plasmid buatan hasil rekombinasi.Plasmid
adalah DNA sirkuler yang dimiliki bakteri dapat bereplikasi dan diturunkan
ketika sel bakteri membelah. Plasmid diartikan juga sebagai salah satu vektor
atau pembawa rekombinan gen atau rekombinan DNA. Gen yang telah diklon dapat
disimpan dalam pustaka genom berupa plasmid rekombinan atau virus DNA rekombinan.
Enzim reverse transcriptase dapat membuat DNA dari RNA dan kemudian DNA
hasilnya dapat diklon.Molekul probe atau molekul penanda dapat digunakan untuk
mengidentifikasi gen khusus yang dibawa suatu DNA (gen) klon. Ada alat otomatik
untuk membuat proses sintesa DNA yang cepat dan mensekuens urutan DNA.
Metoda
untuk menganalisa fragmen DNA hasil kerja enzim restriksi dan mendeteksi
perbedaan fragmen yang dihasilkan telah ada Metode PCR dapat memperbanyak
sampel DNA yang dituju.Rekayasa genetika pada sel bakteria, yeast, tanaman,
hewan digunakan untuk menghasilkan produk gen secara massal.Kelebihan teknologi
DNA atau rekayasa genetika menjadi penyebab revolusi pada industri farmasi dan
pengobatan manusia, bidang pertanian, dan rekayasa genetika sudah sangat akrab,
hewan transgenik dan pengembangan riset masa kini.Kekurangan teknologi DNA
membawa risiko, menimbulkan pertanyaan etika yang penting.
6. Analisis DNA
Proses
reaksi rantai polymerase sehingga dapat membuat kopi (salinan) dari DNA. Proses
ini berguna untuk memetakan DNA sehingga dapat diketahui dengan pasti DNA dari
satu organisme untuk menentukan genetik keturunannya. Teknik ini biasanya
digunakan untuk mendapatkan atau mengenali DNA dari korban–korban kecelakaan
yang sulit diidentifikasi oleh tim forensik.Bioteknologi adalah cabang ilmu
yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lai-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan
jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni
lain, seperti biokimia, komputer, biologi
molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi
adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses
produksi barang dan jasa.
Beberapa teknologi yang mendasari Bioteknologi adalah:
Ø Teknologi Antibodi Monoklonal
(TAM)
TAM menggunakan sel-sel sistem
imunitas yang disebut antibodi. Dengan mengetahui cara kerja antibodi, maka
kita dapat memanfaatkannya untuk keperluan deteksi, kuantitasi dan lokalisasi.
TAM saat ini telah digunakan untuk deteksi kehamilan, alat diagnosis berbagai
penyakit infeksi dan deteksi sel-sel kanker.
Ø Teknologi Bioproses
Teknologi bioproses menggunakan
sel-sel hidup atau komponen mekanisme biokimia untuk mensintesis, menguraikan
atau membebaskan energi. Termasuk teknologi bioproses adalah fermentasi dan
biodegradasi.
Ø Teknologi Sel dan Kultur Jaringan
Teknologi sel dan kultur jaringan
adalah teknologi yang memungkinkan kita menumbuhkan sel atau jaringan dalam
nutrien yang sesuai di laboratorium. Teknologi ini dapat dilakukan pada tanaman
maupun hewan.
Ø Teknologi Biosensor
Teknologi biosensor merupakan
gabungan antara biologi molekuler dan mikroelektronika. Teknologi biosensor
dapat digunakan dalam berbagai bidang seperti pengukuran derajat kesegaran
suatu bahan pangan, memonitor suatu proses industri, atau mendeteksi senyawa
yang terdapat dalam jumlah kecil di dalam darah.
Ø Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika atau teknologi
DNA rekombinan merupakan tulang punggung dan pemicu lahirnya bioteknologi
molekuler. DNA rekombinan dikonstruksi dengan menggabungkan materi genetik dari
dua atau lebih sumber yang berbeda atau melakukan perubahan secara terarah pada
suatu materi genetik tertentu. Rekayasa genetik merupakan usaha manusia mencari
varietas atau galur yang paling sesuai.
Ø Teknologi Rekayasa Protein
Teknologi rekayasa protein sering
digunakan bersamaan dengan rekayasa genetika untuk meningkatkan profil atau
kinerja suatu protein dan untuk mengkonstruksi protein baru yang secara alami
tidak ada. Dengan teknologi rekayasa protein kita dapat meningkatkan daya
katalisis suatu enzim, sehingga dapat lebih produktif pada kondisi
proses-proses industri.
D.
DAMPAK
DAMPAK BIOTEKNOLOGI
Kemajuan teknologi, kemajuan ilmu pengetahuan
akan selalu diiringi oleh dampak/akibat yang ditimbulkannya. Akibat bisa bermakna
baik pun bisa berarti buruk utamanya bagi manusia dan lingkungan. Demikian
halnya dengan perkembangan bioteknologi
yang saat ini berkembang dengan begitu pesatnya . Bioteknologi secara nyata
telah menimbulkan berbagai dampak pada masa kini dan nanti, baik itu dampak
positip maupun dampak negatif dalam ranah sains, lingkungan, teknologi dan
masyarakat.
A.
Dampak Positif Bioteknologi
Beberapa dampak positif, akibat baik, hal-hal
yang menguntungkan dari perkembangan bioteknologi hingga saat ini, antara lain
:
- meningkatnya
sifat resistensi tanaman terhadap hama dan penyakit tanaman, misalnya
tanaman transgenik kebal hama
- meningkatnya
produk-produk ( baik kualitas maupun kuantitas ) pertanian , perkebunan,
peternakan maupun perikanan. Dengan temuan bibit unggul.
- meningkatnya
nilai tambah bahan makanan. Pengolahan bahan makanan tertentu, seperti air
susu menjadi yoghurt, mentega, keju.
- membantu
proses pemurnian logam dari bijihnya pada pertambangan logam (
biohidrometalurgi )
- membantu
manusia mengatasi masalah-masalah pencemaran lingkungan, Seperti : bacteri
pemakan plastik dan parafin, bacteri penghasil bahan plastik
biodegradable,
- membantu
manusia mengatasi masalah sumber daya energi. Misalnya : bioethanol,
biogas
- membantu
dunia kedokteran dan medis mengatasi penyakit-penyakit tertentu. Misalnya
: penyakit kelainan genetis dengan terapi gen, hormon insulin, antibiotik,
antibodi monoklonal, vaksin.
- mengatasi
masalah pelestarian species langka dan hampir punah. Dengan teknologi
transplantasi nukleus, hewan / tumbuhan langka bisa dilestarikan
- dan
lain sebagainya.
Dibalik keuntungan dan manfaat yang
disumbangkan bioteknologi pada manusia, perlu kiranya manusia memperhatikan
berbagai dampak negatif/akibat buruk yang ditimbulkan oleh perkembangan
bioteknologi.
B. Dampak
Negative Bioteknologi
Bioteknologi seperti juga yang lain, mengandung resiko akan
dampak negatif. Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati
disebabkan oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekerabat atau kerabat
dekat. Di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asing,
seperti gen cry dari Bacillus thuringiensis maupun Bacillus
sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh manusia, perlu
dicermati pula bahwa insersi (penyisipan) gen asing ke genom inang dapat
menimbulkan interaksi antar gen asing dan inang produk bahan pertanian dan
kimia yang menggunakan bioteknologi.
Dampak lain yang dapat ditimbulkan oleh bioteknologi adalah persaingan
internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan
tersebut dapat menimbulkan ketidakadilan bagi negara berkembang karena belum
memiliki teknologi yang maju.
Akibat-akibat buruk yang bisa ditimbulkan oleh perkembangan bioteknologi
ini, antara lain :
- munculnya
pencemaran biologis, berupa penyebaran organisme transgenik yang tak
terkendali
- gangguan
keseimbangan ekosistem akibat perubahan dinamika populasi
- kerusakan
tatanan sosial masyarakat , ketika cloning pada manusia tidak terkendali
- tersingkirnya
berbagai plasma nutfah alami/lokal. Flora dan fauna lokal
"terdesak" oleh kehadiran flora dan fauna transgenik.
- menimbulkan
pertentangan berkepanjangan antara tokoh ilmuwan bioteknologi dengan
tokoh-tokoh kemanusiaan dan agama
- timbulnya
reaksi alergi pada manusia yang mengkonsumsi tanaman / hewan transgenik
- munculnya
penyakit-penyakit baru dan kerentanan terhadap penyakit akibat pemanfaatan
tanaman / hewan transgenik
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
·
Bioteknologi
adalah pemanfaatan agen hayati atau bagian-bagian yang telah direkayasa secara
in vitro untuk menghasilkan barang dan jasa dalam skala industry.
·
Pemanfaatan
bioteknologi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya
·
Bidang
pengolahan bahan pangan, misalnya dalampembuatan kecap, tempe, yoghurt, dan
lain-lain.
·
Bidang
kesehatan misalnya pembuatan anti body monoclonal, vaksin, dan anti biotic.
·
Bidang lingkungan, menciptakan sumber energy yang ramah
lingkungan misalnya biogas.
·
Bidang pertanian, bioteknologi berperan membuat tanaman yang
tahan terhadap hama, lingkungan dan memiliki umur buah yang relative pendek
·
Bidang peternakan, hewan transgenic dan produksi hormone BST
merupakan salah satu penerapan bioteknologi dalam bidang peternakan.
·
Bidang pengolahan limbah.
B. SARAN
Agar lebih memahami materi ini, mungkin dengan
cara praktek membuat produk bioteknologi sederhana dapat dilakukan. Apabila
ada yang tidak dimengerti, diharapkan bertanya kepada guru yang bersangkutan
agar lebih jelas dan paham. Jangan pernah ragu untuk bertanya. Untuk lebih mengenal produk dari bioteknologi, bisa
dilakukan dengan cara mendata beberapa produk bioteknologi konvensional atau
bioteknologi modern. Apabila masih belum
memahami sepenuhnya, carilah referensi artikel maupun internet.
Demikian makalah ini
kami susun. Banyak salah baik dalam penulisan ataupun gaya bahasa yang kami
gunakan. Kami mohon maaf yang sebesar-besarnya. Selanjutnya kami mohon kritik
dan saran dari para pembaca demi perbaikan dalam tulisan kami.
DAFTAR
PUSTAKA
Akhyar, M. Salman. 2004, Biologi untuk SMA kelas 1 semester 2, Grafindo Media
Pratama, Bandung
Aryulina, Diah dkk. 2004. Biologi SMA untuk kelas X. ESIS, Jakarta.
Herlina,
Ida. 2009, Biologi 3, Departemen
Pendidikan Nasional, Jakarta.
S.
Bambang, dkk. 2006, Biologi untuk SMA
Kelas XII, Erlangga, Jakarta.
Subardi,
Nuryani, Pramono shidiq, 2009, Biologi 3,
Erlangga, Jakarta.
Syamsuri, Istamar dkk. 2004. Biologi untuk SMA kelas X. Erlangga, Jakarta
Wardono, Agus,dkk. 2012,Strategi Khusus Menghadapi Ujian Nasional SMA/MA,
Viva Pakarindo, Klaten.
