A. PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang

menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna

kepentingan manusia.

Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi meliputi mikrobiologi,

biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Dalam

bioteknologi biasanya digunakan mikroorganisme atau bagian-bagiannya

untuk meningkatkan nilai tambah suatu bahan.

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli teknlogi

mulai mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip ilmiah

melalui penelitian dan berupaya menghasilkan produk secara efektif dan

efisien. Bioteknologi tidak hanya di manfaatkan dalam industri makanan,

tetapi telah mencakup berbagai bidang seperti rekayasa genetika,

penanganan polusi, penciptaan sumber energi dan lainnya. Dengan

adanya penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi,

maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa yang akan

datang. Berikut beberapa penerapan bioteknologi.

A. Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen

untuk menghasilkan mahluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan.

Rekayasa genetika disebut juga pencakokan gen atau rekombinasi DNA.

1

Dalam rekayasa genetika digunakan DNA

untuk menggabungkan sifat mahluk

hidup.

Hal itu karena DNA dari setiap

mahluk hidup mempunyai struktur yang

sama, sehingga dapat direkomendasikan.

Selanjutnya DNA tersebut akan

mengatur sifat mahluk hidup secara

turun temurun. Untuk mengubah DNA sel

dapat dilakukan dengan beberapa cara,

misalnya melalui transplantasi inti, fusi

sel, teknologi plasmid dan rekomendasi DNA. Berikut penjelasannya :

A. Transplantasi Inti

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang

lain agar didapatkan individu baru dengan sifat yang sesuai dengan inti

yang di terimanya. Sebagai contoh, tansplantasi inti pernah di lakukan

pada sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel usus katak

yang bersifat diploid, inti sel tersebut di masukan ke dalam ovum tanpa

inti sehingga terbentuk 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 d iambi intinya.

Kemudian inti-inti tersebut dimasukan ke dalam ovum tanpa inti. Pada

akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah yang banyak. Dan

masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan

sifat dan jenis kelamin yang sama.

B. Fungsi Sel

Fusi sel adalah peleburan 2 sel baik dari spesies yang sama maupun

berbeda agar terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel di awali oleh

pelebaran membrane dua sel lalu diikuti oleh peleburan sitoplasma

(plasmogami) dan peleburn inti sel (kariogami). Manfaat fungsi sel antara

2

lain untuk pemetaan kromosom, lalu membuat antibody monoclona dan

membentuk spesies baru. Dan di dalam fungsi sel diperlukan adanya:

1. Sel sumber gen (sumber sifat ideal).

2. Sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)

3. Fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

C. Teknologi Plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat dalam sel bakteri

atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid antara lain :

1. Merupakan molekul DNA yang mengandung DNA tertentu.

2. Dapat beraplikasi diri.

3. Dapat berpindah ke sel bakteri lain.

4. Sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan pasmid induk.

Karena sifat-sifat tersebut plasmid digunakan sebagai vector atau

pemindah gen ke dalam sel target.

D. 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 mempunyai alasan

sebagai berikut:

1. Struktur DNA setiap mahluk hidup sama.

2. DNA dapat di sambungkan.

B. Bioteknologi Bidang Kedokteran

Bioteknologi mempunyai peranan penting  dalam bidang

kedokteran, misalnya pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika

dan hormon. Dan berikut penjelasannya:

1. Antibodi Monoklonal

Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber

tunggal. manfaat antibody monoclonal antara lain :

3

1. Untuk mendeteksi kandungan hormon kronik gonadotropin dalam

urine wanita hamil

2. Mengikat racun dan menonaktifkannya

3. Mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan

lain.

2. Pembuatan Vaksin

Vaksin digunakan untuk mencegah serangan tubuh yang berasal

dari mikro organisme. Vaksin di dapat dari virus dan bakteri yang telah di

lemahkan atau racun yang di ambil dari mikroorganisme tesebut.

3. Pembuatan Antibiotika

Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme

tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain

yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri

yang diproses dengan cara tertentu.

4. Pembuatan Hormon

Dengan rekayasa DNA, telah digunakan mikroorganisme untuk

memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi misalnya

insulin, hormon pertumbuhan, kortison dan tertosteron.

B. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN MODERN

Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/

tradisional dan modern. 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

4

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.

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.

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.

5

b. Produk makanan non susu

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

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.

3) Tape

Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan

sel-sel ragi. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung

6

menjadi produk yang berupa gula dan alkohol. Masyarakat kita membuat

tape tersebut berdasarkan pengalaman.

2. Bioteknologi Bidang Pertanian

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.

a. 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.

b. 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.

7

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%.

3. Bioteknologi bahan bakar masa depan

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.

4. 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

8

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.

9