
BIOTEKNOLOGI
Pernahkah saudara sadari bahwa makanan yang sering anda konsumsi seperti tempe, keju, tape, dan yogurt merupakan prodak hasil bioteknologi? Lantas muncul pertanyaan kenapa produk olahan tersebut dapat diategorikan sebagai produk hasil bioteknologi? Lalu sebenarnya apa itu bioteknologi?dan apa saja macam dari Bioteknlogi? Mari kita pelajari Bersama.
Bioteknologi berasal dari Bahasa Yunani yang terdiri dari kata Bio yang berarti hidup, teknos adalah teknologi dan logos adalah ilmu. Berdasarkan kata-kata tersebut banyak yang mendefinisikan bioteknologi. Pada prinspnya bioteknologi merupakan salah satu cabang dari ilmu biologi dan termasuk ilmu terapan. Penerapan bioteknologi digunakan sebagai sarana dalam memproduksi suatu barang atau bahan dengan bantuan agen hayati (mikroorganisme) yang dipadukan dengan teknologi tertentu untuk menghasilkan suatu produk berupa barang atau bahan yang dikehendaki. Pada tahun 1989 European Federation of Biotechnology mendefinisikan bioteknologi sebagai multidisipliner ilmu yang memadukan ilmu pengetahuan alam dengan ilmu rekayasa yang bertujuan untuk meningkatkan pengaplikasian organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup atau analog molekuler untuk menghasilkan produk atau jasa.
Gambar 10.1 berbagai produk hasil bioteknologi
Menurut Yuwono (2012) Bioteknologi merupakan penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agen jasad hidup dan komponen-komponennya dengan tujuan untuk menghasilkan suatu barang atau jasa yang diinginkan. Lebih lanjut menurut Minarno (2010) menyatakan bahwa bioteknologi merupakan sebuah aktifitas terpadu dari berbagai disiplin ilmu yakni biologi, mikrobiologi, genetika, kimia, biokimia serta teknologi yang mampu mendukung agen biologi agar dapat menghasilkan barang atau jasa yang dikehendaki. Berdasarkan pengertian-pengertian tersebut, dapat kita pahami bahwa bioteknologi merupakan penerapan dari proses modifikasi makhluk hidup dengan bantuan agen hayati serta didukung dengan penerapan teknik-teknik tertentu pada tiap tahapan modifikasi hingga menghasilkan suatu produk yang berupa bahan, barang atau jasa. Produk yang dihasilkan dapat dimanfaatkan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari.
Pada proses penerapan bioteknologi terdapat komponen penting yang harus diperhatikan yakni objek yang akan dimodifikasi, agen hayati yang membantu dalam proses modifikasi, teknik yang digunakan dalam proses modifikasi. Jika tiga komponen tersebut terpenuhi maka akan terjadi proses modifikasi objek dan pada akhirnya akan menghasilkan prodak yang diinginkan dan dapat dimanfaatkan oleh manusia atau makhluk hidup lainnya (Gambar 10.2)
Bioteknologi sebenarnya bukan suatu hal baru dalam biologi. Pemanfaatan bioteknologii sudah diterapkan sejak hampir 10.000 tahun yang lalu oleh masyarakat diberbagai belahan dunia. Pemanfaatna bioteknologi dapat ditemui pada pemanfaatan mikroba dalam proses pengolahan bahan pangan. Selain itu bioteknologi juga dimanfaatkan dalam bidang pertanian dan peternakan. Bioteknologi semakin berkembang semenjak ditemukannya struktur DNA, sehingga berbagai penelitian terus dilakukan hingga sekarang bioteknologi semakin berkembang dan dimanfaatkan pada berbagai macam bidang kehidupan dan menandai adanya pergeseran dari bioteknologi konvensiaonal menuju kearah bioteknologi modern.
Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme secara langsung dalam proses pengolahan produk. Prinsip bioteknologi konvensional sering dijumpai pada produk pengolahan pangan melalui proses fermentasi. Pada proses fermentasi memanfaatkan mikroorganisme tertentu untuk merubah objek (bahan mentah) menjadi sebuah produk olahan yang bermanfaat untuk kehidupan sehari-hari. Fermentasi sendiri merupkan sebuah proses produksi energi tanpa oksigen atau biasa disebut anaerob. Lebih lanjut (Amin, 2009) menyatakan bahwasannya fermentasi merupakan proses yang memanfaatkan kemampuan organisme untuk menghasilkan metabolit primer dan metabolit sekunder dalam suatu lingkungan yang dikendalikan. Proses fermentasi merupakan bentuk penerapan dari bioteknologi tertua, dimana pada mulanya proses fermentasi digunakan untuk menunjukkan suatu proses pengubahan glukosa menjadi alkohol melalui proses anaerob (Gambar 10.3)
C6H12O6 + mikroorganisme à CH3-CH2-OH
Gambar 10.3 Mekanisme Bioteknologi Pada Proses Fermentasi Glukosa menjadi Alkohol
Proses Fermentasi pertama kali diteliti oleh oleh seorang ilmuwan yang bernama Louis Pasteur. Menurut Louis Pasteur proses fermentasi terjadi karena adanya makhluk hidup berukuran kecil yang dapat mengubah suatu zat menjadi senyawa lain. Apabila mikroorganisme tersebut tidak ada, maka proses fermentasi tidak akan berlangsung.berawal dari penelitian tersebut berkembanglah metode fermentasi yang banyak digunakan dalam proses pengolahan bahan menjadi suatu produk makanan atau minuman (Amin, 2009)
Pemanfaatn bioteknologi secara konvensiaonal tidak hanya pada bidang pengolahan pangan saja, namun diterapkan juga pada bidang pertanian, bidang peternakan, bidang lingkungan, serta bidang Kesehatan. Berikut contoh penerapan bioteknologi konvensional diberbagai bidang.
Bioteknologi Pangan
Bioteknologi konvensional utamanya banyak dimanfaatkan pada olahan pangan yang sering kita konsumsi setiap hari. Bisanya prodak olahan pangan memanfaat fermentasi pada proses pengolahannya. Beberapa prodak hasil fermentasi yang biasanya kita konsumsi sehari-hari diantaranya ada tempe, kecap dan yoguurt.
Gambar 10.4 Tempe dihasilkan dari proses fermentasi
Gambar 10.5 Proses Fermentasi Pada tempe
Gambar 10.6 Kecap merupakan produk hasil fermentasi
Gambar 10.7 Proses Pembuatan Kecap
Gambar 10.6 Yogurt merupakan produk hasil fermentasi susu
Gambar 10.9 Proses Pembuatan Yogurt
Secara garis besar proses fermentasi pada produk olahan dijelaskan pada gambar 10.10 berikut ini,
Gambar 10.10 Proses Fermentasi
Bioteknologi Pertanian
Aplikasi Bioteknologi konvensional selain pada pengolahan bahan pangan juga dimanfaatkan pada bidang pertanian. Pengaplikasian bioteknologi yang sering kita jumpai pada tumbuhan adalah kultur jaringan, pembastaran dan hidroponik. Berikut penjelasan singkatnya….
Gambar 10.10 Proses Kultur jaringan Pada Tumbuhan (Pustekom Kemendikbud, 2016)
Gambar 10.11 Proses Pembastaran Pada Tanaman
Gambar 10.12 Teknik Hidroponik Pada Tanaman
Bioteknologi Lingkungan
Bioteknologi juga dapat diterapkan pada lingkungan. Penerapan bioteknologi pada lingkungan dapat diaplikasikan pada proses remidiasi lingkungan. Remidiasi merupakan proses penggunaan mikroorganisme untuk menguraikan polutan pada lingkungan yang tercemar. Bioremidiasi terjadi saat enzim-enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme mengubah struktur kimia pada polutan. Proses bioremidiasi bisa juga disebut juga biotransformasi. Mikroorganisme yang dapat dimanfaatkan dalam proses bioremidiasi diantaranya Pseudomonas, Bacillus, Moraxella, Acinetobactor, Burkholderia dan Alcaligenes. Mikroorganisme tersebut yang akan merombak unsur kimia dari polutan agar lebih ramah lingkungan. Polutan merupakan suatu zat atau komponen yang menjadi sumber polusi atau pencemaran. Zat-zat yang termasuk polutan diantaranya logam-logam berat (merkuri, stronsium, kadmium), petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, CFC, dan lain-lain. Proses pada bioremidiasi terjadi ketika mikroorganisme yang hidup didalam tanah atau air tanah memakan hidrokarbon atau minyak mentah. Selanjutnya setelah senyawa tersebut dimakan oleh mikroorganisme akan diproses dengan menguraikan senyawa minyak menjadi air dan gas yang tidak berbahaya dan aman bagi lingkungan.
Gambar 10.13 Bioremidiasi pada Lingkungan yang Tercemar
Bioteknologi Peternakan
Penerapan bioteknologi untuk menciptakan varietas baru yang unggul tidak hanya pada bidang pertanian tetapi diterapkan juga pada bidang peternakan. Prinsip penyilangan hamper sama dengan tumbuhan, yakni dengan mengawinkan indukan yang berbeda jenis namun masih dalam satu spesies/famili. Tiap indukan memiliki keunggulan gen yang berbeda akan disilangkan/dikawinkan sehingga akan menghasilkan anakan dengan varietas baru yang memiliki keragaman gen dari dua indukannya.
Gambar 10.13 Perkawinan silang pada sapi akan menghasilkan varietas baru pada sapi
Bioteknologi Kesehatan
Aplikasi bioteknologi konvensional pada bidang kesehatan sudah berlangsung sejak ratusan tahun yang lalu namun terkadang masih digunakan sampai sekarang. Contoh penerapan bioteknologi konvensional pada bidang medis untuk merawat penyakit yakni dengan menggunakan lintah. Pengobatan menggunakan lintah dilakukan dengan cara membiarkan lintah menyedot darah pasien. Hal tersebut dipercaya dapat menghilangkan darah yang sudah terjangkit penyakit. Namun saat ini setelah diteliti lebih lanjut ternyata ditemukan suatu enzim pada kelenjar saliva lintah. Enzim tersebut disebut calin yang mampu menghancurkan gumpalan darah dimana gumplan darah jika dibiarkan akan menyebabkan penyumbatan darah dan mengakibatkan strok atau serangan jantung. Selain itu pada saliva linta juga mengandung zat hirudin untuk meghambat pembekuan darah, histamine berfungsi untuk memperlebar pembeuluh darah untuk menyalurkan zat hirudin, Carboxypeptidase A Inhibitor berfungsi untuk memperlancar aliran darah, serta kolagen berfungsi untuk mengendalikan dan merawat trombosit. Pengobatan dengan memakai lintah tentunya harus dibawah pengawasan para ahli dan ada dosis tertentu dalam penggunaannya.
Gambar 10.13 Pengobatan tradisional dengan menggunakan lintah
Bioteknologi Modern
Seiring dengan perkembangan zaman, ilmu pengetahuanpun terus berkembangkan turut menciptakan hal-hal baru yang bermanfaat bagi manusia. Begitu juga dengan bioteknologi konvensional menuju ke bioteknologi modern. Dalam prosesnya terdapat perkembangan teknologi yang terus berinovasi sehingga mampu menciptakan hal-hal baru diberbagai bidang kehidupan. Perkembangan bioteknologi konvensional menuju ke bioteknologi modern ditandai dengan adanya peningkatan efisiensi yang tentunya berbanding lurus dengan adanya peningkatan biaya. Peningkatan efisiensi berhubungan dengan kemajuan teknologi yang digunakan dalam penerapan teknik pengaplikasian bioteknologi. Semakin canggih teknologi yang digunakan dalam proses bioteknologi maka semakin besar pula biayanya.
Disisi lain seiring dengan berkembangnya zaman, taraf hidup masyarakat juga semakin berkembang. Hal ini turut mempengaruhi pengadaan kebutuhan sehari-hari yang terus meningkat, sehingga perlu adanya solusi untuk mengatasi permasalahn yang nantinya akan timbul terutama dalam bidang pangan dan kesehatan. Agar dapat menciptakan sesuatu yang lebuh berkualitas dengan jumlah produksi yang tinggi, bioteknologi konvensional tidak akan dapat memenuhinya oleh karena itu pengolahan bidang pangan dan bidang Kesehatan mulai bergeser menuju opyimalisasi penggunaan bioteknologi modern. Pada bioteknologi modern manusia berusaha untuk menghasilkan suatu produk salam jumlah yang besar secara efektif dan efisien, tentunya dengan menggunakan peralatan yang canggih. Dalam bioteknologi modern selain menggunakan mikroorganisme sebagai agennya, juga dapat menggunakan bagian-bagian dari tubuh mikroorganisme, tumbuhan maupun hewan.
Pada proses DNA rekombinan, yang diinginkan dapat diambil dari berbagai agen yang memiliki sifat unggul, diantaranya gen berasal dari tumbuhan, hewan, cendawan dan bakteri. setelah didapatkan gen yang diinginkan maka gen tersebut akan diperbanyak melalui teknik perbanyakanan gen yang disebut kloning gen. Pada proses pengkloningan gen, DNA yang diinginkan akan dimasukkan kedalam vector cloning (agen pembawa DNA). Contohnya adalah plasmid (merupakan DNA yang digunakan untuk transfer gen). Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri tersebut. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen asing tersebut ke dalam sel target (Gambar 10.16)
Teknik DNA rekombinan diterapkan pada bidang pertanian dan menghasilkan tanaman transgenik. Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah mengalami perubahan susunan informasi genetik dalam tubuhnya, karena adanya penyisipan gen lain dalam tubuh tanaman tersebut. Biasanya bagian tumbuhan yang disisipi gen vector adalah bagian daun. Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik). Tanaman transgenic merupakan salah satu alternatif solusi agar tanaman than terhadap hama sehingga dapat berdampak pada peningkatan hasil panen. Bahkan adapula tanaman yang direkayasa agar mampu membunuh sendiri hama yang menyerangnya. Selain itu dengan rekayasa mampu menghasilkan tanaman yang buahnyantidak mudah busuk dan tahan herbisida.
Gambar 10.14 Proses pembuatan tanaman transgenik
Transgenik tidak hanya diterapkan pada bidang pertanian tapi juga pada bidang peternakan. Tidak jauh berbeda dengan tumbuhan transgenih, hewan transgenik merupakan hewan yang sudah mengalami perubahan pada susunan informasi genetiknya karena disisi dengan gen vaktor dalam tubuhnya. Adanya hewan transgenic ini menghasilkan hewan yang mampu memproduksi susu dan daging yang berkualitas, ikan yang cepat besar serta mengandung vitamin tertentu dan lain sebagainya. Selain itu dengan adanya rekayasa genetika dapat menghasilkan hewan yang tahan terhadap penyakit dan berbagai jenis vaksin untuk hewan untuk mengatasi dan mengobati penyakit pada hewan terutama yang diternakkan.
Gambar 10.14 Proses pembuatan hewan transgenik
Gambar 10.16 Pemanfaatan bakteri dan penysipan DNA interes ke dalam plasmid pada metode kloning DNA. (Reece, et al., 2011)
Gambar 10.17 Proses Kloning pada Domba Dolly
Mengetahui proses pengkloningan pada hewan, muncul pertanyaan apakah prinsip pengkloningan sama dengan prinsip dalam pembuatan bayi tabung? Perkembangan berbagai teknik pada bidang kedokteran melahirkan inovasi baru yang disebut dengan bayi tabung. Bayi tabung merupakan sebuah solusi program kehamilan bagi pasangan suami istri yang ingin memiliki anak namun mengalami masalah kesuburan. Seperti istilahnya, proses bayi tabung terjadi diluar tubuh si ibu. Proses pembuahan antara sel telur dan sel sperma dilakukan secara in vitro dan biasa disebut in vitro fertilization (IVF). Pembuahan tersebut bertujuan untuk menciptakan embrio-embrio calon bayi dimana nantinya embrio yang terpilih akan diimplankan kedalam Rahim si ibu. Proses bayi tabung sangatlah sulit dan membutuhkan ketelitian yang tinggi sehingga biaya untuk bayi tabung ini memang cukup relative mahal. Jadi perlu diketahui bahwa antara cloning dan bayi tabung itu berbeda. Perbedaan kloning dengan bayi tabung adalah embrio yang ditanam dalam rahim ibu pada proses bayi tabung berasal dari proses pembuahan sel telur dan sel sperma. Sedangkan, para proses kloning, embrio yang ditanam dalam rahim berupa klon (copy) dari materi genetik dewasa yang berkembang menjadi embrio klon
Gambar 10.17 Proses Bayi Tabung
Selain menghasilkan organisme transgenic, kloning dan bayi tabung, bioteknologi modern juga dimanfaatkan pada proses kultur sel, steam cell serta kepentingan forensic. Teknik-teknik tersebut bermanfaat untuk budidaya tanaman, untuk pengobatan dan untuk kepentingan investigasi. Tentunya proses-proses tersebut akan menghasilkan prodak atau jasa yang dapat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Namun seberapapun canggihnya sebuah teknologi pada penerapan bioteknologi modern, tetap memiliki batasan dalam penerapannya. Sehigga terdapat kode etik dalam penerapan berbagai teknik pada bioteknologi modern. Hal ini untuk melindungi batasan tertentu agar tidak melanggar norma yang ada didalam masyarakat.
0 Komentar