PENGERTIAN DAN PRINSIP DASAR, PERKEMBANGAN,
SERTA POTENSI BIOTEKNOLOGI
Makalah
Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Kajian Bioteknologi
Oleh:
Nur Wulan Puji Permari (1402378)
Dosen:
Adi Rahmat, DR., Rer.Nat., M.Si.
PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN BIOLOGI
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BAB I PENDAHULUAN
BAB II
PENGERTIAN DAN PRINSIP DASAR, PERKEMBANGAN, SERTA POTENSI BIOTEKNOLOGI
A. Pengertian dan Prinsip Dasar Bioteknologi
Istilah bioteknologi sudah tidak asing lagi didengar bahkan sudah banyak pula masyarakat yang dapat menyebutkan beberapa produk bioteknologi. Akan tetapi, pemahaman mengenai pengertian bioteknologi itu sendiri memiliki kekeliruan. Beberapa sumber menyatakan bahwa bioteknologi merupakan penggunaan organisme atau komponennya untuk menghasilkan produk atau jasa yang bermanfaat. Jika pengertian bioteknologi seperti itu, kerbau penggarap sawah bisa disebut sebagai bioteknologi karena menggunakan organisme sehingga bisa digunakan sebagai jasa. Hal yang ditekankan dalam bioteknologi adalah proses biologi dan teknologi. Kerbau penggarap sawah tidak memanfaatkan proses biologi. Beda halnya dengan cangkok. Kebanyakan orang menganggap cangkok bukan merupakan bioteknologi dan menganggap cangkok hanya untuk memperbanyak tumbuhan. Padahal, cangkok merupakan salah satu bioteknologi konvensional. Cangkok melibatkan proses biologi yaitu totipotensi juga memerlukan teknologi sederhana (teknik) untuk melakukan pencangkokan.
Berdasarkan penjelasan di atas, maka bioteknologi merupakan pemanfaatan proses-proses biologi dengan menggunakan teknologi (Rahmat, 2012). Proses bioteknologi biasanya melibatkan organisme atau mikroorganisme. Hasil akhir dari bioteknologi merupakan produk atau jasa yang bermanfaat bagi kehidupan manusia. Pada dasarnya, prinsip bioteknologi yaitu pemanfaatan proses biologi dan teknologi. Proses yang dilakukan adalah dengan menggunakan metode ilmiah, karena bioteknologi merupakan proses sains yang harus dilakukan secara terstruktur dan sistematis. Prinsip ilmiah secara alami akan menjadi bioteknologi. Oleh karena itu, bioteknologi dikembangkan dari proses alami.
proses bioteknologi merupakan suatu produk. Produk-produk tersebut memiliki keberagamanan tergantung pada apa atau bagian mana yang direkayasa serta memiliki tujuan tertentu.
Bioteknologi memiliki sejarah panjang dan sudah ada sejak awal peradaban manusia dahulu kala (Marx, 1991). Sekitar zaman batu, yaitu 10.000 tahun lampau, masyarakat sudah menggunakan dasar ilmu bioteknologi. Bioteknologi yang digunakan yaitu dalam memelihara hewan yaitu dengan melakukan praktik pengembangbiakan selektif untuk meningkatkan kualitas ternak. Selain itu, mereka juga memelihara tumbuhan hasil panen untuk dikonsumsi serta melakukan pengumpulan benih untuk ditanam kembali dengan teknik pemuliaan tumbuhan. Teknik pengembangbiakan selektif atau pemuliaan tumbuhan dilakukan untuk mendapatkan tumbuhan atau ternak dengan sifat yang unggul.
Gambar 1. Bioteknologi sebagai Suatu Interdisipliner (Sumber: Rahmat, 2012)
bermanfaat bagi kehidupan. Keterkaitan setiap disiplin ilmu berada pada proses-proses pengolahan, pembuatan, ataupun rekayasa pengolahan bahan.
B. Perkembangan Bioteknologi
Bioteknologi telah muncul dan digunakan pada 10.000 tahun lampau. Bioteknologi digunakan dalam berbagai hal dan terus mengalami perkembangan pada masanya hingga sekarang. Perkembangan tersebut didorong oleh dua faktor, yaitu market pull dan science push (Rahmat, 2012). Permintaan pasar (market pull) akan produk atau jasa terus meningkat. Manusia membutuhkan segala produk yang lebih baik dan lebih memuaskan. Keberadaaan sains mendukung permintaan tersebut (scinece push). Para ilmuwan terus mengembangkan sains dan teknologi sehingga dapat menghasilkan produk atau jasa yang dapat memenuhi kebutuan manusia. Pengembangan tersebut dilakukan dengan memanfaatkan atau melibatkan perekayasaan proses-proses biologi. Rekayasa tersebut dapat dilakukan pada tumbuhan, hewan, bahkan mikroba tergantung pada produk yang ingin dihasilkan.
Pada zaman dulu, teknik yang digunakan masih berupa teknik bioteknologi konvensional atau tradisional. Seiring dengan berkembanganya zaman serta berkembangnya sains dan teknologi, bioteknologi semakin berkembang pula ke arah bioteknologi modern. Dengan semakin berkembangnya bioteknologi modern, produk atau jasa hasil bioteknologi semakin beragam. Berikut akan dijelaskan mengenai contoh-contoh bioteknologi konvensional dan modern.
1. Bioteknologi Konvensional
a. Fermentasi
Fermentasi merupakan penggunaan mikroba yang akan mengubah senyawa organik menjadi anorganik, seperti pati menjadi senyawa lain yaitu etanol dan asam laktat jika anaerob, serta menjadi asam piruvat dan CO2 jika dalam kondisi aerob (Anonim, 2012; Nurcahyo, 2011). Dengan kata lain, fermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat menjadi produk dengan bantuan mikroba tertentu.
b. Propagasi Tumbuhan
Propagasi tumbuhan merupakan teknik perbanyakan tumbuhan baik secara seksual (generatif) maupun aseksual (vegetatif) (Rahmat, 2012). Propagasi tumbuhan dapat dikatakan juga sebagai kloning pertama dalam bioteknologi konvensional yang merupakan kloning alamiah (makropropagasi). Dinamakan kloning karena individu baru yang dihasilkan memiliki sifat genetik yang sama persis dengan induknya. Propagasi dilakukan salah satunya adalah untuk budidaya serta pemeliharaan tumbuhan.
c. Seleksi dan Pemuliaan
Seleksi dan pemuliaan dilakukan dengan cara memanipulasi mikroba, tumbuhan atau hewan untuk memperoleh bibit yang unggul (Anonim, 2012). Melalui seleksi dan pemuliaan, objek yang diharapkan dapat memiliki perbaikan generasi yang baru untuk selanjutnya.
Beberapa contoh aplikasi atau hasil bioteknologi konvensional diantaranya yaitu:
a. Bidang Pangan
- Tempe, dibuat dari kedelai dengan menggunakan agen biologi berupa jamur Rhizopus sp.
- Kecap, dibuat dari kacang kedelai dengan menggunakan agen biologi berupa Aspergillus wentii.
- Roti, tape, bir, melibatkan proses fermentasi dengan melibatkan Saccharomyces ceriveceae namun dengan subtrat yang berbeda.
- Oncom, dibuat dari ampas kedelai dengan menggunakan Neurospora sitophila.
b. Bidang Pertanian
- Pemuliaan tumbuhan untuk menghasilkan varietas-varietas baru.
- Tumbuhan hidroponik, bercocok tanam tanpa menggunakan media tanah. - Propagasi tumbuhan baik secara seksual maupun aseksual (makropropagasi).
Teknik propagasi seksual dilakukan melalui biji, sedangkan aseksual menghasilkan susu dengan kandungan krim yang lebih banyak.
d. Bidang Kesehatan
- Antibiotik, merupakan senyawa yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme (metabolit sekunder) untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Antibiotik diisolasi dari bakteri dan jamur yang digunakan untuk pengobatan. - Vaksin, merupakan suatu mikroorganisme atau organisme yang toksinnya
telah dimatikan serta bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.
Banyak produk yang telah dihasilkan dari teknik bioteknologi konvensional. Akan tetapi, segala sesuatu pasti memiliki kelebihan dan kekurangan, termasuk bioteknologi konvensional ini (Anonim, 2012). Berikut ini merupakan beberapa kelebihan dan kekurangan dari bioteknologi konvensional:
a. Kelebihan
- Harganya relatif murah.
- Teknik yang digunakan relatif sederhana karena tidak menggunakan teknologi modern.
- Hal-hal yang akan berpengaruh dalam jangka waktu yang panjang sudah bisa diketahui karena telah memiliki sistem yang mapan.
b. Kekurangan
- Perbaikan terhadap sifat genetik tumbuhan atau hewan tidak terarah karena tidak menggunakan keilmuan atau hanya berdasarkan pada pengalaman. - Inkompatibilitas (keteidakseimbangan genetik) tidak dapat diatasi. - Tidak dapat memperkirakan hasil.
2. Bioteknologi Modern
Bioteknologi modern ditandai dengan munculnya DNA rekombinan atau dipersenjatai dengan rekayasa genetika (Marx, 1991). Berbeda dengan konvensional, pada bioteknologi modern, dalam pelaksanaannya menggunakan makhluk hidup serta komponennya secara langsung, menggunakan prinsip-prinsip ilmiah, merupakan hasil dari pengkajian berbagai disiplin ilmu secara mendalam, serta produk atau jasa yang dihasilkan diproduksi secara masal (Anonim, 2012). Metode yang digunakan pada bioteknologi modern yaitu:
a. Kultur Jaringan
Kultur jaringan dapat dilakukan pada hewan maupun tumbuhan. Kultur jaringan merupakan mikropropagasi tumbuhan. Pada tumbuhan, kultur jaringan dilakukan dengan memanfaatkan sifat totipotensi dan kompetensi. Selain itu, kultur jaringan juga dilakukan secara in vitro (Rahmat, 2012).
b. DNA Rekombinan/ Rekayasa Genetika bioteknologi modern merupakan kloing pada tingkat sel dan molekuler.
d. Hibridoma
Metode hibridoma memiliki tujuan agar memperoleh sel hibrid yang memiliki kedua sel induknya. Metode ini dilakukan dengan menggabungkan dua jenis sel eukariot (Nurcahyo, 2011).
e. Hibridisasi
Hibridisasi bertujuan untuk menyeleksi sekuen DNA. Metode ini menggunakan hibridisasi (pencangkokan) DNA pita ganda (Nurcahyo, 2011). f. Analisis Genetika
Analisis genetika dilakukan dengan mempelajari sifat atau genotif yang diwariskan kepada setiap generasi (Anonim, 2012).
g. Analisis DNA
DNA dan Restriction Fragment Length Polymorphin (RFLP) mapping yang berfungsi mendeteksi keberadaan suatu gen pada suatu DNA (Anonim, 2012).
Beberapa contoh aplikasi atau hasil bioteknologi modern diantaranya yaitu:
a. Bidang Pangan/ Pertanian
- Buah tomat hasil manipulasi genetik yang tahan lama, tidak cepat matang dan tidak cepat membusuk.
- Tumbuhan kapas dan jagung yang tahan terhadap hama melalui transgenik. - Tumbuhan kedelai Tengger dan kedelai hijau Camar berumur pendek namun
memiliki produktivitas tinggi yang merupakan hasil radiasi seleksi biji-biji kedelai.
b. Bidang Peternakan/ Perikanan
- Domba “Dolly” yang merupakan hasil kloning.
- Ternak-ternak jenis unggul, misalnya dalam daging atau susu.
- Ikan-ikan yang memiliki kekebalan tinggi dengan menggunakan vaksin, immostimulan, probiotik, dan bioremediasi.
c. Bidang Kesehatan
- Produksi antibodi monoklonal yang merupakan zat kebal antibodi untuk diagnosis penyakit juga terapi.
- Terapi gen, yaitu dengan memberikan asam nukleat atau DNA tertentu pada penderita suatu penyakit.
- Produksi hormon insulin. - Produksi antibiotik.
- Produksi vaksin , seperti polio, cacar, hepatitis-B, TBC.
d. Bidang Lingkungan
- Beberapa limbah dapat digunakan sebagai substrat fermentasi, diantaranya:
Molase merupakan limbah indutsri gula yang masih megandung kadar gula 50%. Molase digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan antibiotik, asam organik, khamir untuk roti, dan bumbu masak, atau bahkan diberikan langsung kepada ternak.
Whey yang merupakan limbah industri keju.
Batang padi digunakan untuk produksi jamur merang.
Seperti halnya bioteknologi konvensional, bioteknologi modern juga memiliki kelebihan dan kekurangan (Anonim, 2012). Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan alam bioteknologi modern, yaitu:
a. Kelebihan
- Sifat genetik dapat diperbaiki secara terarah. - Kendala ketidaksesuain genetik dapat diatasi. - Hasilnya dapat diperhitungkan.
- Dapat menghasilkan sifat baru yang tidak ada pada induknya. - Waktu pengembangan galur tumbuhan dapat diperpendek. - Meningkatkan kualitas.
b. Kekurangan
- Memerlukan biaya banyak/ relatif mahal. - Diperlukan teknologi yang tinggi.
- Pengaruh bagi jangka panjang belum bisa diketahui.
Berikut ini merupakan perbandingan bioteknologi konvensional dan modern, yaitu:
Tabel 1. Perbandingan Bioteknologi Konvensional dan Modern
No
2. Tidak menggunakan keilmuan. Menggunakan prinsip-prinsip ilmiah yang kuat.
3. Berdasarkan keterampilan yang diwariskan secara turun-temurun.
Merupakan hasil pengkajian berbagai disiplin ilmu. 4. Tidak diproduksi secara masal. Diproduksi secara masal.
C. Potensi Bioteknologi
besar yang dapat dikembangkan lebih luas lagi. Potensi tersebut dapat berupa pengembangan dari metode sebelumnya maupun berupa ide-ide baru. Pengembangan potensi tersebut dapat dilakukan pada tumbuhan, hewan maupun mikroba.
1. Potensi pada Tumbuhan
Beberapa potensi bioteknologi yang dapat dikembangkan dari tumbuhan antara lain (Rahmat, 2012; Istadi, 2011):
a. Poliploidi (tumbuhan yang memiliki lebih dari 2 set kromosom dan/atau genomnya).
b. Regenerasi haploid c. Kloning
d. Hibridisasi sel germinal dengan sel somatik e. Mutasi
f. Biji sintesis
g. Tumbuhan transgenik
h. Biodiesel (bahan bakar yang berasal dari tumbuhan).
2. Potensi pada Hewan
Potensi bioteknologi yang dapat dikembangkan dari hewan antara lain (Rahmat, 2012):
a. Inseminasi dan fertilisasi buatan, yaitu dengan metode hibridisasi atau bayi tabung.
b. Kloning
c. Hewan transgenik
3. Potensi pada Mikroba
Potensi bioteknologi yang dapat dikembangkan dari mikroba antara lain (Rahmat, 2012; Nurcahyo, 2011):
a. Fermentasi
b. Rekombinasi DNA c. Bioremediasi
d. Biofertilizer (pelarut hara, penambat hara, pengikat hara).
e. Biodekomposer (mempercepat proses dekomposisi melakui pengecilan bahan baku dan pemberian aktivator dekomposisi).
BAB III PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. (2012). Bioteknologi. [Online]. Tersedia:
http://web.unair.ac.id/admin/file/f_20025_7h.pdf [18 Februari 2015]
Gaffar, S. (2010). Bioteknologi Molekul - Aplikasi dan Teori. Bandung: Widya Padjadjaran.
Istadi. (2011). Teknologi Katalis untuk Konversi Energi. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Marx, J.L. (1991). Revolusi Bioteknologi. Jakarta: Yayasan Obor Indonesia.
Nurcahyo, H. (2011). Diktat Bioteknologi. Yogyakarta: Jurusan Pendidikan Biologi FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
