Pengertian dan Produk Bioteknologi

A. Prinsip Dasar Bioteknologi

Bioteknologi ialah penggunaan bahan-bahan biologi ( mikroorganisme ) dalam proses yang memerlukan keahlian teknik untuk memperoleh produk dan jasa. Bioteknologi berkembang berkat berkembangnya biologi sel, biologi molekuler, dan biokimia serta genetika mikrobia. Di samping itu, ditemukan teknik rekombinan DNA, teknik mengurutkan DNA, teknik memotong DNA, dan teknik menyambung DNA.

Bioteknologi modern melibatkan manipulasi terhadap susunan gen dalam kromosom organisme. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan istilah rekayasa genetika. Dalam rekayasa genetika terdapat 3 prinsip dasar berikut.

1. DNA rekombinan

Teknologi DNA rekombinan melibatkan bakteri atau virus sebagai perantara.

Tahapannya sebagai berikut :

a . Mengisolasi DNA untuk memilih dan memisahkan DNA maupun gen yang dikehendaki. Pemisahan gen menggunakan enzim endonuklease restriksi. Segmen DNA yang diperoleh kemudian dimasukkan dalam suatu vektor berupa plasmid. Plasmid yaitu rantai DNA melingkar di luar kromosom bakteri.

b. Transplantasi gen/DNA, transplantasi dilakukan dengan cara menyambung gen yang telah diisolasi ke dalam DNA plasmid vektor. Setelah penyambungan ini, maka vektor mengandung DNA asli dan DNA sisipan/DNA asing.

c. Memasukkan DNA ke dalam sel hidup, pemasukkan DNA ke dalam vektor bakteri maupun virus dilakukan melalui pemanasan dalam larutan NaCl atau melalui elektroporasi. Selanjutnya bakteri ini melakukan replikasi dengan cara membelah diri. Melalui proses ini, diperoleh plasmid-plasmid hasil transplantasi gen (DNA rekombinan).

2. Fusi Protoplasma

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

Fusi protoplasma pada tumbuhan diawali dengan menyiapkan protoplasma. Tahap selanjutnya, mengisolasi protoplasma sel yang telah disiapkan. Protoplasma diisolasi 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 di seleksi. Protoplasma yang terseleksi kemudian dibiakan.

3. Kultur Jaringan

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

B. Produk Bioteknologi

Contoh produk bioteknologi di beberapa bidang antara lain :

1. Bioteknologi dalam bidang pangan

a. Tempe

1. Bahan dasar kedelai.
2. Proses fermentasi nonalkoholik
3. Mikroorganisme yang berperan : Rhizopus Oligosporus,Rhizopus Oryzae, Rhizopus Stolonferus, dan Rhizopus Arrhizus

b. Tapai Ketan

1. Bahan dasar ketan
2. Mikroorganisme yang berperan : Mucor Clamydosporus, Endomycopsis Fibuligera, dan Saccharomyces Cereviseae

c. Yoghurt

1. Bahan dasar susu
2. Proses fermentasi
3. Mikroorganisme gabungan dari Lactobacillus Bulgaricus dan Streptococcus Thermopillus.

d. Nata de Coco

1. Bahan dasar daging kelapa
2. Mikroorganisme yang berperan :  Acetobacter Xylinum.

e. Keju

1. Bahan dasar susu
2. Mikroorganisme yang berperan : Lactobacillus Bulgaricus, Lactobacillus Casei, Lactobacillus Plantarum, dan Lactobacillus brevis.

2. Bioteknologi dalam bidang pertanian

a. Biopestisida

Berbagai bakteri dapat menghasilkan endotoksin yang dapat meracuni serangga peyerang tanaman. Contoh : Bacillus Thuringiensis. Caranya dengan mentransfer gen penghasil endotoksin dari Bacillus Thuringiensis ke tanaman yang diinginkan, sehingga tanaman menjadi resisten terhadap hama serangga.

b. Biofertillizer

Tanaman kedelai dari polong-polongan dapat menghasilkan pupuk nitrogen sendiri melalui proses fiksasi nitrogen. Proses ini melibatkan bakteri Rhyzobium Leguminosarum yang bersimbiosis pada akar tanaman. Di sini bakteri menangkap nitrogen dari atmosfer lalu secara biokimia mengubahnya menjadi nitrogen yang larut dalam air. Nitrogen dalam bentuk ini sangat esensial bagi tanaman untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas hasil panen.

c. Kultur Jaringan

Teknologi ini memanfaatkan sifat totipotensi, yaitu kemampuan sel untuk berkembang menjadi satu individu utuh.

Proses pembuatan kultur jaringan:

a.) Bahan untuk media terdiri atas:

1. Garam mineral, meliputi unsur makro dan unsur mikro.
2. Sumber karbon sebagai sumber energi dan pembangun sel gula atau sukrosa.
3. Vitamin, untuk mempercepat pertumbuhan dan untuk metabolisme amilum.
4. Asam amino
5. Hormon pengatur pertumbuhan: auksin, giberelin, dan sitokinin

b.) Proses pembuatan kultur jaringan

Eksplan dari jaringan floem, nodus, tunas bunga atau irisan ujung akar dimasukkan ke dalam media yang terdiri atas semua bahan di atas yang telah dilarutkan ke dalam media agar-agar. Selanjutnya, eksplan akan tumbuh menjadi kalus dan kalus akan tubuh jadi tanaman kecil.

Manfaat kultur jaringan

1. melestarikan sifat tanaman induk
2. menghasilkan tanaman yang mempunyai sifat seragam
3. menghasilkan tanaman baru dalam jumlah besar
4. dapat menghasilkan tanaman yang bebas virus
5. dapat dijadikan sarana untuk melestarikan plasma nutfah
6. untuk menciptakan varietas baru dengan rekayasa genetika.

Macam-macam kultur jaringan

1. Kultur meristem
2. Kultur antera
3. Kultur embrio
4. Kultur protoplasma
5. Kultur kloroplas
6. Kultur pollen

3. Bioteknologi di bidang pertambangan

Bakteri Thiobacillus Ferooxidans digunakan untuk melepaskan tembaga dari bijihnya. Mikroorganisme ini juga dapat digunakan untuk mengekstrak mineral dan bijih yang berkadar rendah.

4. Bioteknologi dalam bidang kesehatan

a. Antibiotik

Antibiotik merupakan zat kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme, terutama bakteri dan jamur yang dapat menghambat pertumbuhan dan membunuh bakteri atau mikroorganisme lain.

b. Interferon

Interferon merupakan sel-sel tubuh yang mampu menghasilkan senyawa kimia yang dapat membunuh virus. Produksi interferon dilakukan melalui rekayasa genetika.

c. Antibodi monoklonal

Pada teknologi antibodi monoklonal menggunakan sel-sel tumor dan sel-sel limpa pada mamalia. Sel-sel tumor mempunyai kemampuan dasar memperbanyak diri tanpa henti, sedang sel limpa sebagai antigen yang akan menghasilkan antibodi. Hasil penggabungan kedua sel tersebut dinamakan sel hibridoma. Sel hibridoma dapat memproduksi antibodi secara kontinu. Antibodi ini disebut monoklonal karena berasal dari satu tipe sel, yaitu sel hibridoma.

Langkah pertama adalah menginjeksikan antigen ke dalam tubuh kelinci atau tikus percobaan, kemudian limpa nya dipisahkan. Selanjutnya, dilakukan peleburan sel-sel limpa dengan sel-sel mieloma (sel-sel kanker). Sekitar 1% dari sel limpa adalah sel plasma yang menghasilkan antibodi sedangkan 10% sel hibridoma akhir terdiri dari sel yang menghasilkan antibodi. Setiap sel hibridoma hanya menghasilkan satu antibodi

Disini, teknik seleksi dikembangkan untuk mengidentifikasi sel tersebut, kemudian di lakukan pengembangan atau pengklonaan berikutnya. Klona yang di peroleh dari hibridoma berupa antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal dapat disimpan beku, kemudian dapat di injeksikan ke dalam tubuh hewan atau dibiakkan dalam suatu kultur untuk menghasilkan antibodi dalam jumlah besar.

Kegunaan antibodi monoklonal cukup beragam. Para ilmuwan berharap dapat menggunakan antibodi monoklonal dalam pengobatan kanker. Beberapa jenis sel kanker membuat antigen yang berbeda dengan protein yang dibuat oleh sel-sel sehat. Dengan teknologi yang ada, dapat di buat antibodi monoklonal yang hanya menyerang protein dan meyerang sel-sel tanpa memengaruhi sel-sel yang sehat.

Kegunaan antibodi monoklonal lainnya sebagai berikut :

1. untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin (HCG) dalam urin wanita hamil.
2. untuk mengikat racun dan menonaktifkannya, contohnya racun tetanus dan kelebihan obat digoxin dapat dinonaktifkan oleh antibodi ini.
3. mencegah penolakan jaringan terhadap sel hasil transplantasi jaringan lain.

d. Pembuatan insulin

Pembuatan insulin secara rekayasa genetika, mula-mula gen manusia penghasil insulin diisolasi dari kromosom. Plasmid bakteri dikeluarkan dari bakteri. Gen penghasil insulin disisipkan pada plasmid bakteri. Plasmid yang telah mengandung gen insulin manusia lalu dikultur bersama sel bakteri Echerichia Coli sehingga bakteri tersebut mengandung plasmid rekombinan. Gen penghasil manusia tersebut dapat mengarahkan sel E. Coli untuk menghasilkan insulin. Insulin yang di peroleh lalu dikumpulkan dan dapat digunakan untuk mengobati penderita diabetes melitus.

Untuk menyediakan insulin secara cepat dapat dilakukan pemanfaatan sel bakteri melalui teknik pencangkokan gen ( rekombinasi gen ). Teknik pencangkokan gen untuk menghasilkan insulin manusia oleh bakteri berlangsung sebagai berikut :

Insulin tersusun atas dua rantai protein, yaitu rantai A dan B. Urutan basa yang mengode masing-masing rantai itu dibuat dalam tabung reaksi. Tiap DNA (A dan B) ini kemudian di hubungkan dengan gen bakteri yang mengode enzim β galaktosidase sehingga membentuk gen hibrid.

Gen-gen hibrid ini secara terpisah dimasukkan ke dalam sel-sel bakteri. Tiap gen hibrid menunjukkan ekspresinya dan bakteri membuat suatu hibrid protein β galaktosidase A (atau B).

Protein hibrid dipisahkan darii protein bakteri lainnya dan rantai insulin dibebaskan dengan perlakuan kimia. Dua rantai peptida itu kemudian bersatu dan terbentuklah insulin manusia yang aktif.

5. Bioteknologi dalam bidang lingkungan

a. Mikroorganisme

Mikroorganisme untuk mengatasi pencemaran lingkungan, antara lain:

1. Pseudomonas Putida dapat mencerna minyak bumi dalam kasus pencemaran air laut oleh pengeboran minyak lepas pantai.
2. Bacillus Subtilis, terdapat banyak pada limbah industri yang banyak mengandung logam berat.

b. 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 produksi biogas melalui proses fermentasi menggunakan mikroorganisme tertentu dalam keadaan anaerob.

C. Implikasi Bioteknologi

Selain mendatangkan kesejahteraan bagi manusia, bioteknologi juga menimbulkan berbagai dampak. Dampak tersebut terutama berupa dampak terhadap lingkungan, dampak di bidang sosial ekonomi, dan dampak terhadap kesehatan. Dampak terhadap lingkungan dapat positif maupun negatif. Penemuan tumbuhan yang tahan terhadap serangga membuat lingkungan terbebas dari dampak pestisida. Akan tetapi, penanaman tanaman transgenik secara massa dikuatirkan akan mengganggu ekosistem. Dampak negatif bioteknologi dalam bidang sosial ekonomi yaitu muncul kecemburuan terhadap penanaman modal besar yang memperoleh tanaman transgenik kualitas unggul, tetapi petani makin terpuruk karena tidak mendapatkannya. Adapun dampak terhadap kesehatan yaitu ditemukannya orang-orang yang alergi terhadap penggunaan insulin transgenik.

lihat latihan soal bioteknologi

Berlangganan update artikel terbaru via email: