Bioteknologi

Prinsip Dasar dan Contoh Aplikasi Bioteknologi Konvensional/Modern

Prinsip Dasar Bioteknologi Konvensional dan Modern

Biotekologi merupakan teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannyauntuk mendapatkan barang atau jasa. Dalam perkembangan lebih lanjut, bioteknologi didefinisikan sebagi pemanfaatan prinsip-prinsip dan rekayasa terhadap organisme, sistem, atau proses biologis untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. Bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern.

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang menggunakan teknik dan perlatan sederhana. Pada bioteknologi konvensional prosesnya memanfaatkan oragnisme secara utuh. Proses biokimia dan proses genetik terjadi secara alami. Manipulasi yang dilakukan dalam bioteknologi ini hanya sebatas menipulasi pada lingkungan dan media tumbuh serta tidak sampai pada tahap rekayasa genetika. Seandainya ada, rekayasa yang berlangsung bersifat sederhana dan perubahan yang terjadi tidak tepat sasaran.

Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang menggunakan teknologi canggih dan dipengaruhi atau memanfaatkan ilmu-ilmu seperti Mikrobiologi, Biologi Sel, Biologi Molekuler, Biokimia dan Genetika. Pada bioteknologi modern, manipulasi yang dilakukan meliputi manipulasi susunan gen dalam kromosom makhluk hidup yang digunakan. Teknik tersebut dinamakan rekayasa genetika. Tujuan teknik ini yaitu menghasilkan organisme dengan susunan gen yang telah diubah sehingga memiliki sifat sesuai dengan yang diinginkan. Hasil bioteknologi modern lebih terarah dan merupakan produks dalam skala industri dengan menggunakan oraganisme, sistem atau proses biotaknologi. Dalam rekayasa genetika terbagi tiga prinsip dasar berikut.

1.    DNA Rekombinan

Rekayasa genetika adalah kegiatan memanipulasi gen untuk  mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA rekombinan melalui penyisipan gen. DNA rekombinan adalah DNA yang urutannya telah direkomendasikan agar memiliki sifat-sifat atau fungsi yang kita inginkan. Contohnya DNA rekombinan yang memilikin fungsi membuat insulin.

 Teknologi DNA rekombinan melibatkan bakteri atau virus sebagai perantara. Tahapan-tahapannya sebagai berikut:

1)        Mengisolasi DNA

2)        Transplantasi Gen/DNA

3)        Melakukan DNA ke sel hidup.

 2.    Fusi Protoplasma

Fusi protoplasma adalah penggabungan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Prinsip ini dapat dilakukan pada sel tumbuhan mauoun sel hewan.

Fusi protoplasma pada tumbuhan diawali dengan menyiapkan protoplasma. Tahap selanjutnya, mengisolasi protoplasma sel dengan cara menghilangkan dinding selnya. Setelah itu, protoplasma diuji viabilitasnya (aktivitas hidup) dengan melihat aktivitas organelnya. Fusi protoplasma dilakukan dalam suatu medan listrik. Setelah sel-sel mengalami fusi, protoplasma hasil fusi tersebut diseleksi. Protoplasma yang terseleksi akan dibiakkan lebih lanjut.

3.    Kultur jaringan

Teori yang mendasari kultur jaringan adalah teori totipotensi. Menurut teori ini, setiap sel tumbuhan memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru apabila ditempatkan pada lingkungan yang sesuai.

Aplikasi Bioteknologi konvensional dan Modern

Beberapa contoh produk hasil aplikasi bioteknologi.

a.    Bioteknologi dalam Bidang Pangan

1)   Tempe

a)    Bahan dasar: kedelai

b)   Proses: fermentasi nonalkoholik

c)    Mikroorganisme yang berperan:

(1)     Rhizopus oligopurus (berperan menyintesis enzim pemecah protein/protease).

(2)     Rhizopus oryzae (menyintesis enzim pemecah pati/amilase).

2)   Tapai Ketan

a)    Bahan dasar: ketan

b)   Proses: fermentasi alkoholik

c)    Mikroorganisme yang berperan:

(1)     Mucor clamydospurus dan Endomycopsis fibuligera, membantu memecahkan pati menjadi gula.

(2)     Saccahromyces cerevissiae, berperan mengubah fruktosa dan glukosa menjadi alkohol dan CO₂.

3)   Yoghurt atau keju

a)    Bahan dasar: keju

b)   Proses: fermentasi

c)    Mikroorganisme yang berperan:

Campuran Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus, berperan memfermentasi laktosa menjadi asam laktat serta menciptakan kondisi yang menguntungkan bagi Lactobacillus bulgaricus.

4)   Minuman beralkohol

a)    Contoh: anggur, sake, dan wine

b)   Proses: fermentasi

c)    Mikrooragnisme yang berperan:

(1)     Jamur Aspergillus, berperan mengubah pati menjadi glukosa.

(2)     Jamur Saccharomyces, berperan mengubah glukosa menjadi etanol.

(3)     Bakteri Acetobacter, berperan mengubah etanol menjadi asam cuka.

(4)     Bakteri Methanobacterium, berperan mengubah asam cuka menjadi metanol.

b.   Bioteknologi dalam Bidang Pertanian

1)   Tanaman Antiserangga

Tanaman yang tahan terhadap serangan hama serangga dapat diperoleh melalui proses transplantasi gen. cahaya dengan mengisolasi plasmid Ti dari bakteri Agrobacterium tumefaciens. Selanjutnya, plasmid disisipi dengan gen delta endotoksin bacillus thuringiensis. Palsmid tersebut kemudian dimasukkan kembali ke A, tumefaciens. Plasmid akan memasukkan gen delta endotoksin eke kromosom sel tumbuhan. Sel-sel tumbuhan yang sudah mengandung gen delta endotoksin ditumbuhkan dengan metode kultur jaringan. Tanaman yang dihasilkan akan mampu memproduksi protein delta endotoksin sehingga serangga yang memakan tanaman tersebut akan mati keracunan.

2)   Biofertilizer

Biofertilizer merupakan produk bioteknologi di bidang pertanian. Biofertilizer adalah mikrobia yang dapat digunakan sebagai pupuk hayati.

3)   Tanaman yang Bersifat Seragam dan Berjumlah Banyak Hasill Teknik Kultur Jaringan

Teknologi ini memanfaatkan sifat tontipotensi, yaitu kemampuan sel untuk berkembang menjadi satu individu utuh. Teknologi ini mampu mengghasilkan bibit tanaman dalam jumlah banyak dan waktu singkat.

c.    Bioteknologi dalam Bidang Pertambangan

Bakteri Thibacillus ferrooxidans digunakan untuk pemisahan logam tembaga dari bijihnya.

d.   Bioteknologi dalam bidang Kesehatan

1)   Antibiotik

Antibiotik merupakan zat kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme terutama bakteri dan jamur yang dapat menghambat pertumbuhan atau membunuh nakteri dan mikroorganisme lain. Contoh pembuatan vaksin malaria

2)   Interferon

Interferon adalah zat kimia yang dihasilkan tubuh sebagai respons terhadap infeksi virus. Interferon berfungsi sebagai pelindung tubuh terhadap serangan penyakit. Interferon dapat diproduksi melalui rekayasa geneetika.

3)   Antibodi Monoklonal

Pembuatan antibodi monoklonal mengggunakan sel tumor dan sel limpa mamalia. Sel tumor mempunyai kemampuan dapat memperbanyak diri tanpa henti, sedangkan sel limpa sebagi antigen yang akan menghasilkan antibodi. Hasil penggabungan kedua sel tersebut dinamakan sel hibridoma. Sel hibridoama dapat memproduksi antibodi secara kontinyu. Antibodi ini disebut monoklonal karena berasal dari satu tipe sel, yaitu sel hibridoma.

4)   Pembuatan Insulin

Pembuatan insulin secara rekayasa genetiks. Mula-mula gen manusia penghasil insulin diisolasi dari kromosom. Plasmid dari bakteri dikeluarkan dari bakteri. Gen penghasil insulin disipkan pada plasmid bakteri. Plasmid yang telah mengandung gen insulin manusia lalu dikultur bersama-sama sel bakteri Escherichia coli sehingga bakteri tersebut mengandung plasmid rekombinan. Gen penghasil insulin manusia tersebut dapat mengarahkan ke sel E. coli untuk menghasilkan insulin. Insulin yang diperoleh dapat digunakan untuk membantu mengatasi penyakit diabetes.

5)   Pembuatan Vaksin

Pembuatan vaksin dilakukan melalui rekayasa genetika. Vaksin ini dibuat dengan mengisolasi gen yang mengkode antigen dari mikrobia yang bersangkutan. Gen tersebut disisipkan pada plasmid yang sama, akan tetapi telah dilemahkan. Mikrobia yang telah diisisipi gen tersebut akan membentuk antigen murni. Apabila antigen ini disuntikkan pada manusia, sistem kekebalan tubuh akan membentuk antibodi yang berfungsi melawan antigen yang msuk ke tubuh.

e.    Bioteknologi dalam Bidang Lingkungan

 

1)   Penanganan Pencemaran lingkungan

Mikroorganisme untuk mengatasi pencemaran lingkungan.

a)    Pseudomonas putida dapat menguraikan minyak bumi pada kasus pencemaran air laut oleh pengeboran minyak lepas.

b)   Bacillus subtilis dapat memisahkan logam berat yang ada dalam limbah industri.

c)    Thiobacillus feroxidans untuk menangani limbah di pertambangan batu bara dengan teknik disulfurisasi batu bara.

2)   Pembuatan Biogas

Biogas merupakan gas yang berasal dari hasil fermentasi senyawa organik oleh bakteri. Bahan-bahan organik seperti limbah dapur, kotoran hewan dan sisa-sisa pertanian dapat dimanfaatkan untuk memproduksi biogas melalui proses fermentasi menggunakan mikroorganisme tertentu dalam keadaan anaerob.

Menjelaskan Dampak Aplikasi Bioteknologi bagi Masyarakat dan Lingkungan.

Indikator ini menurut siswa dapat menjelaskan dampak aplikasi bioteknologi bagi masyarakat dan lingkungan. Jenis soal yang sesuai dengan indikator yaitu disajikan mengenai produk bioteknologi modern beserta cara pembuatannya kemudian akan ditanyakan dampak negatif dari pemanfaatan produk tersebut bagi manusia dan lingkungan. Selain mendatangkan kesejahteraan manusia, bioteknologi juga menimbulkan berbagai dampak. Dampak tersebut berupa dampak terhadap lingkungan, dampak di bidang sosial ekonomi dan dampak tehadap kesehatan. Bioteknologi dapat menimbulkan dampak positif maupun negatif bagi lingkungan. Penemuan tumbuhan yang tahan terhadap serangga membuat lingkungan terbebas dari dampak pestisida. Akan teapi, penanaman tanaman transgenik secara massal dikhawatirkan mengganggu ekosistem. Dampak negatif bioteknologi dalam bidang sosial ekonomi yaitu munculnya kecemburuan terhadap penanaman modal besar yang memperoleh tanaman transgenik kualitas unggul, tetapi petani makin terpuruk karena tidak mendapatkannya. Adapu dampak terhadap kesehatan yaitu ditemukannya orang-orang alergi terhadap penggunaan insulin transgenik.

KESIMPULAN

Dari pembahasan yang telah kita lakukan maka dapat di simpulkan:

1.      Prinsip dasar teknologi ada tiga, yaitu; DNA rekombinan, fusi protoplasma, dan kultur jaringan.

2.      Pengaplikasiannya ada pada; bidang pangan, bidang pertanian, bidang pertambangan, bidang kesehatan dan bidang lingkungan

3.      Dampak dari aplikasi bioteknologi bagi masyarakat dan lingkungan adalah mendatangkan kesejahteraan baik dalam bidang sosial ekonomi, dan dampak terhadap kesehatan. Dampak positifnya mampu membuat tanaman anti serangga, dampak negatifnya bagi kesehatan adalah alergi terhadap insulin transgenik.