Materi Biologi Tentang Bioteknologi

A. Pengertian Bioteknologi

Istilah Bioteknologi berasal dari gabungan dua kata yakni bio (hidup) dan teknologi, sehingga dapat kita artikan sebagai ilmu dan teknologi terapan yang memanfaatkan organisme atau makhluk hidup untuk memproduksi barang atau jasa yang dapat dimanfaatkan oleh manusia. Pada umumnya makhluk hidup yang dimanfaatkan dalam proses bioteknologi adalah mikroorganisme.

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari tentang pemanfaatan makhluk hidup maupun produk dari makhluk hidup dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Ada beberapa ciri agar suatu proses dapat dikatakan sebagai Bioteknologi. Ciri-ciri tersebut antara lain:

Adanya agen biologi yang digunakan
Agen biologi yang digunakan tidak hanya untuk bentuk fisik yang dipanen, tetapi termasuk di dalamnya produk metabolit sekunder atau enzim yang digunakan
Penggunaan agen biologi dilakukan dengan suatu cara atau metode tertentu
Adanya produk turunan atau jasa yang dipakai dari proses penggunaan agen biologi tersebut

B. Jenis-jenis Bioteknologi

Berdasarkan sejarah perkembangan bioteknologi, ada dua jenis bioteknologi yakni bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern.

1. Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme, seperti jamur dan bakteri untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh produk yang diinginkan.

Bioteknologi konvensional disebut juga bioteknologi tradisional karena umumnya masih menggunakan teknik dan peralatan yang sederhana.

Contoh produk bioteknologi konvensional, antara lain:

Anggur dan bir, terbuat dari dari bahan mentah buah anggur biji sereal (semisal gandum) dengan agen hayati khamir dari jenis Aspergillus oryzae.
Roti, terbuat dari dari bahan dasar biji sereal (gandum) dengan agen hayati berupa khamir dari jenis Saccharomyces cerevisiae.
Keju, terbuat dari dari bahan dasar susu murni dengan agen hayati kelompok bakteri asam laktat ( dari genus: Lactobacillus dan Streptococcus) yang memfermentasi laktosa menjadi asam laktat. Juga sering digunakan jamur Penicillium camembert dan Penicillium requefort.
Yoghurt, terbuat dari dari bahan dasar susu segar dengan agen hayati bakteri asam laktat dari jenis Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophylus.
Mentega, terbuat dari bahan dasar susu segar dengan agen hayati bacteri dari jenis Streptococcus lactis dan Leuconostoc.
Antibiotik pinisilin, dibuat dengan memanfaatkan kemampuan jamur Penicillium notatum dan Penicillium crysogenum untuk mensintesis antibiotik (ditemukan Alexander Fleming, 1926).
Sauerkraut, dari bahan dasar sayuran menggunakan agen hayati bakteri asam laktat
Nata de coco, terbuat dari bahan dasar air kelapa menggunakan jasa agen hayati Acetobacter xyllinum.
Tempe, terbuat dari bahan dasar kedelai menggunakan bantuan jenis jamur Rhizopus stoloniferus atau Rhizopus oryzae.
Kecap, terbuat dari bahan dasar kedelai menggunakan agen hayati jamur Aspergillus wenti.
Tapai, terbuat dari bahan dasar singkong atau sereal seperti beras ketan menggunakan agen hayati Saccharomyces cerevisiae.

b. Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern pada umumnya berhubungan dengan rekayasa materi genetik. Pada bioteknologi modern, rekayasa tidak saja dilakukan pada lingkungan atau media tumbuh mikroorganisme, namun dilakukan juga pada rekayasa susunan gen dalam kromosom. Materi genetik yang direkayasa adalah DNA. DNA yang digunakan berasal dari plasmid sel ke bakteri, dari sel khamir, dan dari virus.

Beberapa contoh bioteknologi modern antara lain:

Teknik kultur jaringan: melalui teknik ini dapat dihasilkan bibit tanaman yang seragam dalam jumlah besar
Teknologi hibridoma/DNA rekombinan: teknik penggabungan (fusi) dua jenis sel yang sama atau berbeda, untuk menghasilkan antibodi monoklonal, interferon (sejenis protein untuk menghambat replikasi virus)
Bayi tabung: merupakan hasil fertilisasi in-vitro, ovum dan sperma dipertemukan dalam sebuah wadah sehingga terjadi pembuahan
Teknologi plasmid dalam rekayasa genetika untuk menghasilkan hormon insulin
Kloning: Transfer inti sel autosom (diploid) ke dalam ovum (haploid) yang telah diambil inti telurnya.

C. Peran Bioteknologi

Zaman sekarang, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara-negara maju. Kemajuan tersebut ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi, misalnya rekayasa genetik, kultur jaringan, DNA rekombinasi, pengembangbiakan sel induk, dan kloning.

Teknologi tersebut juga berperan dalam penyembuhan berbagai macam penyakit seperti kanker dan AIDS. Penerapan bioteknologi modern juga terjadi pada pelestarian lingkungan dari polusi.

1. Peran Bioteknologi Dalam Industri Makanan

Peran bioteknologi, khususnya pemanfaatan mikroba dalam industri makanan telah dikenal luas oleh masyarakat. Ada empat jenis produk makanan hasil bioteknologi konvensional secara garis besar antara lain: produk makanan bergizi tinggi, produk makanan hasil fermentasi asam, produk makanan dan minuman hasil fermentasi alkohol dan produk penyedap makanan.

a. Produk makanan bergizi tinggi

Salah satu contoh produk makanan bergizi tinggi hasil bioteknologi adalah tempe.Tempe adalah makanan khas Indonesia yang terbuat dari fermentasi kedelai atau beberapa bahan lain yang menggunakan beberapa jenis kapang atau jamur Rhizopus, seperti Rhizopus oligosporus, Rhizopus oryzae, jamur Rhizopus menghasilkan enzim protase yang mampu mendegradasi protein.

Selama proses fermentasi, jamur Rhizopus menghasilkan enzim protease yang mampu mendegradasi protein menjadi asam amino dan juga menghasilkan enzim lipase yang menguraikan lemak menjadi asam lemak. Baik asam amino dan asam lemak merupakan senyawa sederhana yang langsung diserap oleh tubuh.

Anggur (atau juga populer disebut dalam bahasa Inggris: wine) adalah minuman beralkohol yang terbuat dari fermentasi anggur atau buah-buahan lain. Dalam proses fermentasi, ragi akan mengkonsumsi kandungan gula dari anggur dan mengubahnya menjadi etanol serta karbondioksida. Roti termasuk dalam makanan produk bioteknologi

b. Produk makanan dan minuman hasil fermentasi alkohol

Ada berbagai produk makanan yang merupakan hasil fermentasi beralkohol yang telah dikenal luas di masyarakat, misalnya tapai ketan dan tapai singkong. Tapai merupakan makanan beralkohol yang merupakan makanan rasa khas dengan kandungan alkohol 3-5%.

Untuk membuat tapai digunakan ragi tapai. Pada ragi tapai terdapat berbagai mikroorganisme, umumnya dari kelompok jamur dan khamir (yeast). Pada saat fermentasi tapai,terjadi proses sakarifikasi Pati (amilum) oleh enzim amilase yang dihasilkan oleh jamur, kemudian dilanjutkan oleh fermentasi alkohol oleh khamir.

Selain tapai, khamir juga digunakan untuk membuat minuman bir dan anggur. Bir dibuat dari tumbuhan barley (sejenis gandum). Pada umumnya yeast digunakan dalam pembuatan bir adalah Saccharomyces cerevisiae.

Enzim-enzim yang terdapat di dalam yeast mengubah maltosa dalam biji barley menjadi glukosa.

Minuman anggur atau wine terbuat dari sari buah anggur yang juga di fermentasikan oleh khamir. Jenis minuman anggur yang dihasilkan bergantung pada buah anggur yang digunakan, proses fermentasi, dan cara penyimpanannya.

Rasa dan aroma anggur bergantung pada asam-asam organik dan senyawa-senyawa aromatik organik yang terdapat di dalam sari buah anggur dan proses fermentasi. Minuman anggur umumnya mengandung alkohol dengan kadar 10-15%.

c. Produk makanan dan minuman hasil fermentasi asam

Proses fermentasi asam laktat menggunakan bakteri penghasil asam laktat, seperti bakteri Lactobacillus bulgaricus, L. plantarum, L. casei, L. paracasei, dan L. rhamnosus, serta beberapa jenis ragi telah lama dikenal dan digunakan untuk mengawetkan sayur-sayuran, biji-bijian,atau susu melalui proses fermentasi asam.

Produk minuman dan makanan seperti yoghurt, kefir, susu asam dan keju merupakan contoh minuman dan makanan hasil fermentasi susu oleh bakteri asam laktat. Umumnya susu sapi segar mengandung bakteri. Karena susu adalah minuman bergizi tinggi, bakteri-bakteri akan tumbuh dan berkembang biak jika susu tidak di awetkan.

Bakteri-bakteri tersebut akan mengubah gula susu menjadi asam laktat. Kondisi asam menyebabkan susu mengalami penggumpalan menjadi dadih susu. Dadih susu terbentuk selama fermentasi oleh bakteri asam laktat. Pembuatan keju dan yoghurt bergantung pada proses penggumpalan pada susu tersebut.

Sementara itu, produk fermentasi sayuran yang dikenal, antara lain saurerkraut dan pikel (acar). Makanan yang difermentasikan oleh bakteri asam laktat, selain menjadi awet juga memiliki cita rasa yang khas dan mutu gizinya lebih baik.

d. Produk Bahan Penyedap

Bahan penyedap dapat dibuat melalui proses fermentasi mikroba. Dalam kehidupan sehari-hari, masyarakat telah mengenal bumbu penyedap, seperti tauco, kecap terasi dan cuka.

Tauco merupakan salah satu contoh produk hasil fermentasi oleh kapang, khamir, ataupun bakteri. Pada pembuatan tauco terdapat dua tahap proses fermentasi yaitu fermentasi tahap pertama dilakukan oleh kapang seperti pada pembuatan tempe, dan fermentasi tahap kedua dilakukan oleh bakteri atau khamir yang holoteleran dalam larutan garam.

Kecap merupakan bahan penyedap hasil fermentasi yang sangat populer di masyarakat. Seperti tauco, kecap merupakan produk fermentasi biji keledai. Namun, sekarang ini telah banyak inovasi teknologi tepat guna dalam hal pembuatan kecap dari bahan selain biji keledai.

Mikroorganisme yang terlibat dalam fermentasi kecap, antara lain Aspergillus oryzae, A. Soyae, bakteri asam laktat homofermentatif (Lactobacillus) dan khamir holoteleran. Enzim yang berperan dalam pembuatan kecap adalah enzim protase.

Terasi merupakan produk fermentasi dari udang atau ikan menjadi pasta berwarna merah kecoklatan dan beraroma khas. Mikroorganisme yang terlibat dalam fermentasi terasi, diantaranya adalah Baciilus, Pediococcus, Lactobaccilus, Brevibacterium, dan Corynebacterium.

Cuka merupakan bahan penyedap hasil oksidasi etanol oleh bakteri Acetobacter.

C2H5OH + O2 -> CH3COOH + H2O + energi

Etanol Oksigen Asam cuka air

Etanol itu sendiri dapat berasal dari bir, anggur, atau sari buah apel. Cuka bersifat sangat asam sehingga sebelum digunakan harus diencerkan dengan air.

e. Pembuatan nata

Dipasaran dapat dengan mudah kita temukan produk fermentasi yang kita sebut dengan nata. Yang paling populer adalah nata de Coco yang merupakan produk fermentasi air kelapa oleh bakteri Acetobacter xylinum. Nata sebenarnya adalah polisakarida yang disintesis bakteri tersebut selama proses fermentasi berlangsung. Biosintesis selulosa ini menggunakan sumber gula yang berasal dari medium air kelapa, yaitu glukosa dan fruktosa.

2. Peran Bioteknologi Dalam produk bahan organik

a. Produksi Enzim

Enzim dapat diproduksi melalui fermentasi komersial dengan menggunakan bahan-bahan makanan yang tersedia misalnya, sirup jagung atau molase. Kapang atau bakteri merupakan dua mikroorganisme yang umumnya digunakan untuk memproduksi enzim.

Dipilihnya dua organisme itu karna mereka bersifat non potagen dan tidak menghasilkan antibiotik. Jika enzim yang yang dihasilkan merupakan enzim ekstraseluler, sari-sari bahan makanan disaring dari mikroorganisme dan enzim ekstrasi.

Namun jika dihasilkan adalah enzim intraseluler, mikroorganisme harus disaring dari bahan makanan. Mereka kemudian dihancurkan dan enzim diekstraksi dengan air atau pelarut lainnya.

Melalui teknik rekayasa genetik, gen-gen baru dapat dimasukkan ke dalam mikroba untuk "meningkatkan" kerja enzim yang dikode oleh gen-gen (misalnya, membuat enzim lebih tahan terhadap panas).

Gen-gen dari organisme yang berbeda dapat dimasukkan ke sel-sel mikroba agar menghasilkan enzim-enzim yang semula tidak dihasilkannya. Contohnya, gen kimosin mammalia dimasukkan ke dalam sel-sel yeget (ragi) sehingga sel-sel ragi menghasilkan enzim kimosin yang berfungsi menggumpalkan kasein (protein susu) dan membentuk dadih susu dalam proses pembuatan keju.

Jenis-Jenis Enzim dan Kegunaannya Nama Enzim Penghasil

Enzim amilase, penghasilnya: Aspergilus oryzae, Bacillus licheniformis untuk Pembuatan sirop glukosa dari amilum
Enzim Selulase, Penghasilnya : Trichoderma viridae untuk Pengolahan buah dan sayur Kegunaan Amilase
Enzim Glukanase, penghasilnya: Bacillus subtilis untuk industri minuman
Enzim Glukoamilase penghasilnya Aspergillus niger untuk Sirop glukosa
Enzim Glukosa isomerase penghasilnya Streptomyces sp untuk Isomerasi glukosa untuk membuat sirop fruktosa
Enzim Laktase penghasilnya Saccharomyces sp untuk hidrolisis laktosa pada susu
Enzim lipase, penghasilnya Aspergillus sp (pengolahan mentega), Mucor sp (pengolahan lemak)
Enzim pektinase, penghasilnya Aspergillus niger untuk penjernihan sari buah, menaksimalkan ekstraksi sari buah
Enzim Protease alkalis penghasilnya Bacillus licheniformis untuk industri detergen, untuk menghilangkan noda darah
Enzim Protease netral penghasilnya Bacillus amyloliquifaciens untuk roti dan minuman
Enzim protease asam penghasilnya Mucor miehei untuk industri keju\
Enzim Pullulanase penghasilnya Klebsiellapneumonia, Bacillus acidopullulytikus untuk industri sirop

b. Produk asam organik

Asam Organik juga telah lama diproduksi secara mikrobiologis. Salah satunya adalah asam sitrat. Asam sitrat banyak digunakan baik dalam industri makanan (misalnya, selai dan permen) maupun minuman sebagai bahan penambah rasa, pengasam, antioksidan. dan pengemulsi.

Asam sitrat juga digunakan dalam permbuatan kosmetik dan obat-obatan untuk menyesuaikan pH. Dalam industri berat, kemampuan asam sitrat untuk berikatan dengan ion-ion logam banyak digunakan untuk berbagai keperluan. Asam sitrat juga digunakan dalam penyamakan kulit. Mikroorganisme penghasil asam sitrat, di antaranya. adalah Aspergillus niger dan A. wentii.

c. Produksi Vitamin

Sejumlah mikroba telah diketahui sebagai penghasil vitamin. Contohnya adalah Eremothecium ashbyii yang diketahui mampu menghasilkan vitamin riboflavin secara efisien. Mikroba ini mampu memproduksi riboflavin sebanyak 2 mg/ml medium yang digunakan. Vitamin B, (sianokobalamin) mampu diproduksi oleh sejumlah mikroba, khususnya Streptomyces griceus.

c. Produksi Asam Amino

Pembuatan asam amino secara mikrobiologis lebih menguntungkan dibandingkan dengan pembuatan secara kimia karena dapat menggunakan bahan yang mudah dan murah, misalanya molase dan glukosa.

Salah satu asam amino yang telah diproduksi secara komersial dengan menggunakan mikroba adalah asam glutamat. Digunakan untuk apakah asam glutamat itu? Mikroba yang diketahui mampu menghasilkan asam amino antara lain Arthrobacter, Microbacteeum, dan Corynebacterium.

2. Peran Bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan

Bioteknologi melalui teknik rekayasa genetik telah memberikan keuntungan yang sangat besar bagi bidang pertanian dan peternakan DI America Serikat, sekitar 50% hasil panen Kedelai 30% panen jagung berasal dari tanaman hasil rekayasa genetik yang resistan terhadap hama serangga.

Teknik rekayasa genetik telah menghasillan tanaman dan hewan dengan sifat-sifat yang diinginkan oleh manusia. Tanaman dan hewan yang telah mengalami rekayasa genetik untuk menghasilkan substansi yang bukan bagian dari metabolisme normalnya dinamakan transgenik.

Sebagai contoh, saat ini telah dihasilkan tanaman tomat transgenik yang buahnya tidak cepat busuk sehingga memperpanjang umur penyimpanan. Dalam hal ini, para ahli menghambat kerja gen-gen yang menghasilkan enzim penyebab buah tomat cepat menjadi lunak dan kemudian membusuk.

Para ahli juga telah berhasil memasukkan gen cry dari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt) ke tanaman ke dalam sel tanaman jagung sehingga mampu menghasilkan racun yang dapat membunuh harna ulat.

Gen cry merupakan gen pada bakteri Bt yang mengode pembentukan racun yang mampu membunuh ulat atau larva serangga lainnya. Gen itu dimasukkan ke dalam beberapa jenis tumbuhan dengan menggunakan vektor bakteri.

Gen itu juga dapat diwariskan ke tanaman keturunannya. Adanya tanaman jagung transgenik diharapkan dapat mengurangi penggunaan pestisida sintesis yang mencemari lingkungan.

Irigasi menyebabkan banyak tanah pertanian menjadi mengandung garam dan tidak produktif. Pemindahan gen untuk sifat toleran terhadap garam dari tanaman mangrove, mencemari lingkungan. misalnya, ke tanaman pangan dapat memulihkan produktivitas daerah tersebut.

Contoh lain rekayasa genetik pada tanaman adalah dimasukkannya gen-gen yang mengode pembentukan beta-karoten, yaitu suatu prekusor vitamin A, ke dalam tanaman padi sehingga tanaman padi itu mengandung vitamin A (golden rice).

Hal itu bertujuan untuk mengurangi defisiensi vitamin A yang dapat menyebakan kebutaan dan telah menyerang lebih dari 100 juta anak di dunia. Tentu saja hal itu bukanlah satu-satunya cara untuk meningkatkan ketersediaan vitamin A tetapi itu dapat memberikan satu kontribusi yang sangat berarti.

Penerapan pupuk hayati atau biofertilizer dalam menyuburkan tanah pertanian merupakan contoh teknik rekayasa genetik dalam bidang pertanian. Saat ini telah bayak Penerapan pupuk hayati berisi inokulum mikroba yang dapat menyuburkan tanah. Mikroba yang dapat dijadikan sebagai penyubur tanah ini, misalnya bakteri penambah nitrogen, bakteri pelarut fosfat. Dalam bioteknologi kehutanan, mikorisa telah diterapkan secara luas.

Teknik kultur jaringarn juga merupakan salah satu bioteknologi yang digunakan dalam bidang pertanian untuk penyediaan benih unggul dalam jumlah banyak, seragam,dan dalam waktu yang singkat. Prinsip teknik kultur jaringan adalah menumbuhkan bagian jaringan tanaman yang disebut eksplan.

Penerapan bioteknologi dalam bidag peternakan akan membantu mempercepat peningkatan kuantitas dan kualitas ternak. Misalnya, melalui teknik inseminasi buatan transfer embrio, wuliiple fertilasi in-virto, dan mikromanipulasi embrio. Yang termasuk dalam mikromanipulasi embrio. antara lain teknologi kloning partenogeneis,transgenik,dan pembuatan khimera. Dengan teknologi tersebut, peningkatan kuantititas ternak dengan kualitas yang baik dapat dipercepat tanpa harus mendatangkan induk baru.

Dalam bidang perikanan, teknik rekayasa genetik dapat menghasilkan ikan yang dalam satu generasi berjenis kelamin betina semua. Beberapa jenis ikan yang berjenis kelamin betina memiliki pertumbuhan lebih cepat dari pada ikan jantan sehingga cara ini lebih menguntungkan.

4. Peran bioteknologi dalam bidang kesehatan

Salah satu peran bioteknologi dalam bidang kesehatan adalah dihasilkannya senyawa antibiotik yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen. Antibiotik pertama kali ditemukan oleh Sir Alexander Fleming pada tahun 1928. Antibiotik tersebut dihasilkan oleh kapang Penicillium notatum sehingga disebut penisilin.

Beberapa tahun kemudian ditemukan strain lain, yaitu P chrysogenum, yang memiliki kemampuan produksi lebih baik. Melalui perbaikan genetik, kemampuan produksinya dapat ditingkatkan 3,000 kali dari galur asalnya. Sebagian besar antibiotik dihasilkan oleh kapang tertentu atau bakteri dari kelompok Actinomycetes yang umumnya terdapat di tanah. Produksi massal antibiotik pertama kali dimulai pada dekade 1940-an.

Pada awalnya, antibiotik diproduksi secara alami, tetapi sekarang telah dimodifikasi secara kimia sehingga merupakan proses semisintetis. Antibiotik disekresi oleh kapang ke dalam larutan kultur setelah fase pertumbuhan inisial selesai.

Selain penisilin, antibiotik lain yang sudah diproduksi secara masal saat ini jumlahnya sudah mencapai ribuan, di antaranya adalah streptomisin, ampisilin, tetrasiklin, sefalosporin, metisilin, oksasilin, dan eritromisin. Biaya produksi antibiotik, seperti penisilin, dapat ditekan dengan dikembangkannya mikroorganisme strain baru melalui teknik rekayasa genetik.

Mikroorganisme yang di rekayasa genetik dapat memberikan harapan baru untuk melawan kanker. Salmonella thypymurium yaitu suatu bakteri yang biasanya menyebabkan keracunan pangan, dapat digunakan untuk melawan tumor dan kanker secara sistematis.

Bakteri tersebut direkayasa secara genetik agar dapat membunuh sel-sel kanker, tetapi tidak merusak atau menjadi potagen pada jaringan tubuh manusia.

Bioteknologi dalam bidang kesehatan juga dapat diterapkan pada domba untuk menghasilkan protein Manusia AAT (-1- antistripin) protein AAT merupakan enzim yang terdapat di dalam darah manusia. Fungsinya adalah menghambat kerja enzim protosae yang terdapat di dalam paru-paru orang yang menderita emfisema bawaan.

Jika tidak dihambat, elastase dapat merusak serabut elastis paru-paru. Orang-orang yang menderita emfisema kekurangan AAT. Gen untuk pembentukan AAT dapat di pindahkan ke sel-sel pada kelenjar susu domba. Selanjutnya domba akan menyekersi antienzim dalam susunya yang dapat di ekstraksi dan di murnikan.

Rekayasa genetik juga dapat digunakan untuk menghasilkan vaksin hepatitis B. Caranya, gen-gen untuk selubung proteini virus hepatitis dimasukkan ke dalam sel-sel ragi. Jika sel-sel ragi itu dikulturkan, mereka akan menghasilkan suatu protein yang berperan sebagai suatu antigen (vaksin) dan merangsang pembentukan antibodi terhadap penyakit.

Tanaman transgenik telah direkayasa untuk menghasilkan vaksin yang efektif apabila diberikan melalui mulut (secara oral). Vaksin itu meliputi vaksin rabies dan kolera. Beberapa jenis tumbuhan telah digunakan, tetapi tumbuhan yang paling disukai adalah pisang karena harganya murah dan mudah didapat serta dapat dimakan tanpa dimasak lebih dahulu.

Hormon insulin dapat diproduksi dengan merekayasa genetik bakteri dan telah digunakan sejak tahun 1982.Hormon insulin manusia yang dihasilkan dengan cara ini lebih murni daripada insulin yang dihasilkan dari babi atau sapi, yang kadang-kadang memicu reaksi alergi terhadap adanya protein asing. Hormon lain yang dihasilkan oleh bakteri yang direkayasa genetik adalah hormön pertumbuhan manusia.

5. Peran Bioteknologi dalam bidang pelestarian lingkungan

Peran bioteknologi dalam bidang pelestarian lingkungan, contohnya adalah produksi biogas dari limbah peternakan (kotoran ternak) yang dapat mengurangi pencemaran lingkungan akibat limbah peternakan tersebut.

Biogas sebenarnya merupakan gas metana yang dihasilkkan dari penguraian bahan organik (kotoran hewan) oleh mikroba pada fermentasi anaerob. Gas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk keperluan sehari-hari, tetapi tidak dapat digunakan untuk kendaraan bermotor.

Pembentukan biogas itu mengurangi pencemaran udara akibat bau busuk dari kotoran hewan dan akibat dilepaskannya metana (gas rumah kaca) ke udara. Produksi biogas tersebut telah dikembangkan di India, Cina, dan Pakistan.

Selain kotoran hewan, limbah batang dan daun tebu juga dapat difermentasi menjadi etanol (alkohol) untuk menggantikan minyak bumi. Kelebihan etanol dibandingkan minyak bumi adalah lebih sedikit menyebabkan pencemaran.

Penggunaan etanol dari limbah batang dan daun tebu (bioetanol) untuk kendaraan bermotor telah dilakukan di negara Brazil, Zimbabwe, dan Amerika Serikat. Sejak tahun 1990, 30% mobil baru di Brazil menggunakan etanol sebagai bahan bakar dan banyak lagi yang mengguakan campuran antara minyak bumi dan etanol.

Bahan bakar biologis lainnya adalah minyak dari biji bunga matahari, biji jarak, dan minyak kelapa sawit yang diolah menjadi bahan bakar pengganti solar atau disebut biodiesel. Bahan bakar biologis itu lebih sedikit menyebabkan polusi, tetapi biaya produksinya lebih mahal.

Mikroorganisme dapat pula dijadikan sebagai pembersih bahan pencemar lingkungan yang dikenal dengan istilah bioremediasi. Bioremediasi merupakan proses pembersihan lingkungan tercemar dengan menggunakan mikroorganisme, seperti jamur dan bakteri.

Bioremediasi bertujuan untuk menghilangkan, memecah atau mendegradasi zat-zat pencemar, seperti tumpahan mìnyak, pestisida, atau sisa-sisa bahan kimia lainnya, menjadi bahan yang, kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air). Bakteri yang biasa digunakan untuk bioremediasi, antara lain dari genus Pseudomonas, Flavobacterium, Arthrobacter, dan Azotobacter.

Mikroorganisme terutama, bakteri dan protozoa memainkan peran penting dalam pengolahan limbah. Limbah mengandung bakteri dari saluran pencernaan manusia yang mungkin membahayakan.

Bakteri-bakteri itu harus di musnahkan untuk mencegah penyakit saluran pencernaan. Limbah juga mengandung bahan-bahan dari buangan rumah tangga (seperti: sabun dan deterjen) serta bahan-bahan kimia dari pabrik. Semua itu harus dibersihkan sebelum limbah dilepaskan ke sungai.

Setiap kota harus memiliki tempat-tempat pengolahan limbah. Pengolahan limbah membersihkan bahan-bahan buangan padat dan cair dari limbah sehingga air yang keluar dari tempat pengolahan limbah aman untuk digunakan.

6. Peran Bioteknologi dalam bidang pertambangan

Di beberapa negara telah digunakan mikroba atau bakteri untuk penambangan secara biologis yang dikenal dengan istilah bioleaching. Bakteri yang digunakan merupakan bakteri kemoautotrof, yaitu bakteri yang menggunakan sumber karbon dari bahan anorganik dan sumber energi dari reaksi kimia.

Contoh bakteri ini adalah Thiobacillus ferro-oxidans dan Thiobacillus thiooxidans. Kedua bakteri ini mampu mengubah logam tak larut menjadi logam terlarut sehingga memungkinkan pengambilan logam dari bijih mineral berkadar rendah. Sebagai contoh, bioleaching oleh bakteri dapat mengekstraksi tembaga dari limbah tambang tua yang hanya mengandung 0,25-0,50% tembaga. Bioleaching dapat digunakan untuk menambang logam, seperti tembaga dan besi, bahkan emas.

7. Peran Bioteknologi dalam bidang reproduksi

Contoh hasil bioteknologi dalam bidang reproduksi, antara lain kloning dan bayi tabung

a. Kloning

Kloning merupakan salah bentuk reproduksi aseksual. Dalam kloning, terjadi proses meiosis dan rekombinasi sehingga sel-sel atau organisme yang dihasilkan (disebut klon) memiliki kesamaan genetik.

Kultur jaringan merupakan salah satu bentuk kloning Bakteri bereproduksi dengan cara pembelahan sel dan menghasilkan klon. Ada dua jenia kloning, yaitu kloning gen dan kloning individu.

1). Kloning Gen

Kloning gen atau teknik DNA rekombinan merupakan teknik rekayasa genetik yang digunakan untuk menyisipkan gen dari suaru organisme ke dalam genom organisme lain sehingga organisme tersebut membawa sifat-sifat tertentu dari gen yang disisipkan tadi.

Contoh paling terkenal dari teknik ini adalah produksi insulin manusia dengan menggunakan sel bakteri. Gen insulin dari tubuh manusia disisipkan terlebih dahulu ke dalam sel bakteri sehingga sel bakteri tersebut mampu menghasilkan hormon insulin.

Tahap-tahap kloning gen insulin ini meliputi:

Isolasi gen (DNA) insulin dari manusia, selanjutnya dilakukan pemotongan de- ngan menggunakan enzim restriksi endonuklease (RE)
Penyisipan DNA donor tersebut ke dalam vektor; vektor merupakan "kendaraan" yang akan dipakai untuk membawa DNA donor ke dalam sel inang (bakteri); vektor yang sering digunakan, misalnya plasmid;
Transformasi DNA, dengan cara DNA rekombinan (plasmid yang telah disisipi gen insulin) dimasukkan kembali ke dalam sel bakteri
Deteksi gen insulin yang telah dikloning, apakah mampu diekspresikan olch bak- teri atau tidak; tahap selanjutnya adalah peningkatan ekspresi gen terkloning.

2). Kloning Individu

Dr. Ian Wilmut, pada tahun 1996 merupakan orang pertama di dunia yang meng- umumkan keberhasilannya mengkloning seekor hewan, yaitu domba yang kemudian diberi nama Dolly. Apa keistimewaan si Dolly ini? Dolly dilahirkan melalui proses kloning yang merupakan teknik pembiakan organisme secara aseksual, bukan hasil pertemuan antara ovum dan sperma.

Proses kloning domba Dolly secara garis besar adalah sebagai berikut:

“Sel ambing (kelenjar susu) seekor domba diambil inti selnya. Inti sel Ini kemudian dimasukan ke dalam sel telur domba lain yang telah dibuang intinya. Lalu sel telur tadi dipelihara di dalam laboratorium sampai tahap tertentu. Selanjutnya ditanam ke dalam uterus domba betina lain sampai saatnya dilahirkan. Secara genetik, akan dilahirkan domba yang memiliki kesamaan 100% dengan domba yang diambil, sel ambingnya tadi. Cerita sukses kloning domba disusul dengan berhasilnya kloning. hewan menyusui lainnya, yaitu sapi, kambing. babi, dan tikus.".

b. Bayi Tabung

Bayi tabung adalah bayi hasil konsepsi atau pertemuan antara sel telur dan sperma yang terjadi di dalam sebuah tabung yang dilakukan di laboratorium.

Tabung yang akan digunakan untuk mempertemukan sel telur dan sperma dibuat sedemikian rupa sehingga kondisinya menyerupai tempat pembuahan secara alami, yaitu oviduk (saluran telur) seorang perempuan.

Proses bayi tabung diawali dengan pengambilan sel telur dari seorang perempuan yang baru saja mengalami ovulasi. Kemudian sel telur yang diambil tadi dibuahi dengan sperma yang sudah dipersiapkan dalan tabung yang kondisinya telah diatur sedemikian rupa.

Setelah terjadi pembuahan, hasil pembuahan dipelihara beberapa saat dalam tabung tadi hingga mencapai tahap tertentu, lalu ditanamkan ke dalam rahim perempuan tadi. Selanjutnya diharapkan embrio tersebut akan tumbuh sebagaimana layaknya janin pada umumnya.

D. Dampak Bioteknologi

Suatu teknologi hasil pemikiran manusia, selain memiliki manfaat juga memiliki dampak atau pengaruh yang merugikan, sebaik apa pun teknologi itu. Penemuan telepon seluler, misalnya, begitu banyak manfaat yang dapat kita nikmati dari penemuannya. Tetapi di sisi lain temuan itu dapat digunakan oleh para penjahat untuk mempernudah aksinya.

Begitu juga bioteknologi, selain manfaat sangat besar yang dapat dinikmati, beberapa produk bioteknologi, seperti tanaman hasil rekayasa genetik juga memiliki dampak yang merugikan, Dampak tersebut dapat dirasakan saat ini atau kemungkinan baru dirasakan di masa yang akan datang. Berbagai dampak yang mungkin timbul, antara lain gangguan kesehatan, terganggunya keanekaragaman hayati dan ekosistem, ketergantungan pada teknologi, timbulnya kontreversi, serta munculnya patogen super.

1. Gangguan Kesehatan

Penyisipan gen asing pada tanaman komoditas, misalnya kedelai arau jagung. bisa memunculkan protein yang bersifar alergen (menimbulkan reaksi alergi) pada sebagian orang.

2. Terganggunya Keanekaragaman Hayati dan Ekosistem

Kecenderungan masyarakat untuk hanya menanam tanaman varietas unggul menyebabkan tersingkirnya tanaman varietas lokal yang tidak unggul. Di samping itu, protein insektisida yang dibawa oleh tanaman transgenik dapat membunuh serangga nontarget schingga akan mengganggu keseimbangan ekosistem.

3. Ketergantungan pada Teknologi

Jika tidak menguasai perkembangan bioteknologi, sangat mungkin masyarakat kita akan selalu bergantung pada produk yang dikembangkan oleh perusahaan bioteknologi besar. Sebagai contoh, petani akan selalu membeli benih setiap kali akan menanam semangka tanpa biji karena tidak mampu membuat benihnya sendiri.

4. Timbulnya kontroversi

Rekayasa genetik dapat menimbulkan kontroversi dimasyarakat ketika terjadi penyisipan gen dari hewan ke tumbuhan atau dari manusia ke hewan. Apalagi, penyisipan gen itu berasal dari hewan yang diharamkan. Kloning berbagai jenis hewan telah berhasil dilakukan, tetapi kloning manusia tentu akan memunculkan masalah, baik ditinjau dari sudut sains, masyarakat,apalagi agama.

5. Munculnya Patogen Super

Lepasnya mikroba yang telah direkayasa dapat menyebabkan terjadinya pertukaran genetik dengan mikroba patogen Sehun patogen tersebut memiliki sifat-sifat yang membuatnya menjadi unggul,misalnya kebal terhadap antibiotik. Hal itu tentu akan menyulitkan dalam membunuh mikroba patogen tersebut.

Referensi:

Pujiyanto, S. 2020. Menjelajah Dunia Biologi. Solo: PT Tiga Serangkai Pustaka Mandiri

Penyusun: Martha Paol Nabu