APLIKASI BIOTEKNOLOGI DALAM BIDANG KELAUTAN
Devi AgustinProgram Studi Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Universitas Diponegoro, Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
email : deviagustin1412@gmail.com
ABSTRAK
Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip dan metode ilmiah terhadap mikroorganisme, system, atau proses biologis untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi mikroorganisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. Prinsip dasar bioteknologi yaitu prinsip ilmiah yang terdiri dari masukan (bahan organisme), proses (organisme), keluaran (produk dan jasa). Pengaplikasian bioteknologi pada bidang kelautan tentulah sangat berguna bagi kehidupam manusia, akan tetapi banyak orang yang belum mengetahui tentang aplikasi bioteknologi dalam bidang kelautan ini. Oleh karena itu melalui artikel ilmiah yang telah ditulis diharapkan menjadi rujukan bagi masyarakat dalam mengembangkan pengetahuan khususnya pengaplikasian bioteknolgi dalam bidang kelautan.
Kata Kunci : bioteknologi, spons, mikro alga.
I. PENDAHULUAN
II. Bioteknologi adalah cabang biologi yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, jamur, virus, dan lain-lain) ataupun produk dari makhluk hidup (enzim, alcohol, antibiotic, asam organik) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa yang dapat digunakan oleh manusia. Proses bioteknologi pada umumnya mencakup pengubahan suatu bahan baku oleh aktivitas suatu organisme untuk menghasilkan suatu produk akhir yang diinginkan. Bioteknologi sering diperkenalkan sebagai cabang biologi yang termuda.
Namun, sesungguhnya bioteknolpgi secara sederhana telah ada sejak ribuan tahun yang lalu ketika orang mulai membuat keju, roti, bir, dan minuman anggur.
pada tahun 1976, sekuensing DNA ditemukan dan gen sintetis kerja pertama dikembangkan. penemuan ini meletakkan dasar teknologi untuk munculnya perusahaan startup yang mengkhususkan diri dalam bioteknologi baru (Shan et al. 1994).
IV. Bioteknologi kelautan
bertujuan untuk mengembangkan metode pembuatan produk baru yang berasal dari organisme laut; Ini adalah produk yang dapat berkontribusi pada perawatan kesehatan manusia, industri makanan dan pakan dan industri energi, dengan aplikasi sebagai biofuel baru. potensi samudra untuk jenis produk ini luar biasa, namun sampai saat ini aplikasi telah gagal memenuhi harapan. tantangan yang terus berlanjut adalah menghasilkan produk ini dalam kuantitas dan kualitas yang cukup dan dengan cara yang berkelanjutan untuk menghindari eksploitasi berlebihan sumber daya alam laut.
V. Selain itu, dalam banyak kasus tidak cukup pengetahuan dasar tentang organisme laut yang terlibat. sedikit yang diketahui tentang kinetika pertumbuhan dan tingkat produksi produk yang diinginkan, jalur metabolisme atau basis genetik dari proses yang terlibat dalam beberapa kasus. Sebagai konsekuensinya, tujuan pengembangan proses komersial dari
organisme laut telah memakan waktu lebih lama dari yang semula diantisipasi (El et al., 2003).
VI.Baru-baru ini, pemahaman dasar bioproses pada beberapa organisme laut telah meningkat. kita sekarang lebih dekat dengan menggunakan organisme laut untuk keberhasilan proses pembangunan. Seperti yang telah dilansir pada gambaran online produk alami laut dan statusnya dalam uji klinis tersedia di marinebiotech.org yang membahas tentang gambaran umum berasal dari spons dan mikroorganisme yang terkait dengan spons.
VII.
VIII. METODOLOGI
IX. Struktur kimia produk alami laut biasanya kompleks. Misalnya pada molekul halichondrin yang terisolasi
dari spons Lyssondendory.
Halichondrin memiliki efek anti tumor yang kuat dan merupakan uji klinis fase I. dapat disintesis secara kimiawi namun jumlah langkah reaksi yang diperlukan begitu tinggi sehingga sintesis kimiawi bukanlah pilihan yang layak untuk produksi senyawa ini (Shan et al., 1994).
X. Ada beberapa strategi
metagenomik dimana fragmen gen besar penting untuk produksi senyawa bioaktif diidentifikasi dan dipindahkan ke host yang sesuai. Tak satu pun pendekatan sejauh ini menghasilkan teknologi yang berlaku untuk produksi senyawa bioaktif spons meskipun mengalami kemajuan yang berarti. Ada banyak faktor yang tidak diketahui dan kemacetan yang perlu dipecahkan. terobosan signifikan harus mengikuti jalur biosintesis selama sekali untuk senyawa bioaktif telah dinyatakan dalam host yang tumbuh cepat dan setelah kemajuan dibuat dalam
pertumbuhan dan pembiakan
mikroorganisme yang berhubungan dengan spons atau dalam menghasilkan garis sel spons yang mengabadikan (Wijffels, 2007).
1. Metagenomik adalah analisis genetik dari campuran mikroba kompleks yang dapat digunakan untuk menganalisis asosiasi mikroba. Kekuatan teknik ini ditunjukkan oleh kelompok Venter, yang mengkloning semua gen dari 1 m3 air laut (Wijffels, 2017)
2. Budidaya simbion spons Jika senyawa bioaktif yang diminati dihasilkan oleh mikroorganisme terkait, pendekatan budidaya yang paling jelas adalah mengisolasi mikroorganisme dari spons dan
mengkulturnya pada media pertumbuhan yang sesuai. Permasalahan yang dihadapi oleh petani ini adalah bahwa tidak semua mikroorganisme yang terkait dapat dikultur, dan selanjutnya, jika dibudidayakan mereka tidak selalu terus menghasilkan senyawa bioaktif. Untuk mengatasi masalah potensial ini, mikroorganisme terisolasi tumbuh dalam upaya untuk menginduksi produksi senyawa bioaktif (Wijffels, 2007). 3. Kultur in vitro spons sebagai axonic
kultur primer sel spons. Namun, sampai sekarang semua upaya untuk membangun garis sel kontinyu dari spons telah gagal karena sel spons tampaknya tidak memiliki rangsangan untuk membelah meskipun menggunakan media kultur yang kaya (Wijffels, 2007) 4. Photobioreactors Mikroalga
ditanam pada fotobioreaktor. Prasyarat untuk pengembangan fotobioreaktor yang efisien adalah penggunaan cahaya yang efisien. terlibat dalam biosintesis senyawa bioaktif akan memungkinkan ekspresi mereka dalam organisme pembawa yang sesuai dan produksi senyawa bioaktif lebih efisien dan dengan hasil yang lebih tinggi. Meski kedengarannya sederhana, kenyataannya sangat kompleks. Pertama, karena senyawa bioaktif kompleks jalur metabolisme
mereka juga kompleks dan cenderung melibatkan sejumlah besar gen, yang semuanya perlu diidentifikasi. Ini telah dicapai oleh Haygood dan rekannya untuk bryostatin dari mikroorganisme terkait bryozoan (lumut hewan) dan untuk mikroorganisme terkait spons oleh Piel. Dalam kedua kasus gen yang terlibat dalam jalur sintesis polketida diisolasi. Contoh-contoh ini menyoroti bahwa pendekatan ini memang menjanjikan dan mungkin diperluas ke senyawa bioaktif lainnya.
XIV.Budidaya simbion spons baru-baru ini memiliki kesuksesan yang signifikan di bidang ini. Dari spons Acanthostrongylophora mereka mengisolasi Micromonospora sp., Yang terus memproduksi manzamina senyawa bioaktif tanpa adanya inang. Manzamine sekarang sedang diuji coba dalam percobaan pra-klinis sebagai obat melawan malaria. Ini adalah kasus pertama dari mikroorganisme yang berhubungan dengan spons yang dapat tumbuh dengan tidak adanya inang sambil terus menghasilkan metabolit bunga (Detmer et al., 2005).
mana proliferasi berhenti sama sekali. Pendekatan yang menjanjikan untuk mengatasi hambatan ini dapat mengurangi tingkat apoptosis tinggi pada sel spons, yang dapat berkontribusi untuk mendapatkan budaya spons yang diabadikan.
XVI.Mikroalga untuk produksi bahan kimia curah dan biofuel Mikroalga menghasilkan metabolit sekunder dalam konsentrasi tinggi dan organisme ekstrem tinggi untuk beberapa produk, seperti karotenoid. Karotenoid digunakan sebagai pigmen, misalnya pada salmon; mikroalga mengandung hingga 15% karotenoid. Contoh lainnya adalah asam lemak v-3. Asam lemak ini mendapat banyak perhatian dalam namun pertumbuhan pasar dibatasi oleh teknologi produksi yang digunakan. Harga pokok produk mikroalga pada saat ini sangat tinggi dan tinggi, produk yang dihasilkan adalah sub-standar. Ada juga masalah serius dalam memproduksi mikroalga dalam skala besar. Untuk mengembangkan produk dari mikroalga dalam proses industri, beberapa tuntutan harus dipenuhi.
Pertama, sejumlah besar biomassa perlu diproduksi, sebaiknya dalam instalasi kompak seperti fotobioreaktor yang efisien; Saat ini, fotobioreaktor semacam itu terlalu efisien dan
memerlukan lebih banyak
pengembangan. Kedua, biomassa harus mengandung konsentrasi tinggi dari produk yang diinginkan, yang dapat dicapai dengan pemahaman menyeluruh tentang jalur metabolisme yang terlibat dan dengan mengendalikan jalur ini. Akhirnya, keseluruhan proses harus diterapkan pada skala industri, yang akan melibatkan budaya beberapa ribu meter kubik.
XVII.Tujuan pengembangan
Keuntungan mereka adalah bahwa mereka tipis dengan jalur cahaya pendek (SLP) dan bahwa kultur tersebut dicampur dengan baik dengan memasukkan gas ke dalam reaktor. Dalam reaktor ini dimungkinkan untuk mendapatkan kepadatan mikroalga yang tinggi. Sebagai perbandingan, kolam raceway komersial menghasilkan ganggang pada konsentrasi 0,5 g L? 1 -pada konsentrasi panel panel -pada 15-50 g L? 1 dapat dicapai. Dengan
memahami mekanisme yang
menentukan efisiensi fotosintesis tinggi pada fotobioreaktor SLP,
XVIII.Mikroalga metabolit Selain memproduksi mikroalga pada konsentrasi tinggi, penting juga untuk menghasilkan metabolitnya pada konsentrasi tinggi. Sebaiknya energi cahaya tidak boleh digunakan untuk konsentrasi garam tinggi, intensitas cahaya tinggi atau suhu rendah, kadar karotenoid tinggi dihasilkan. Namun, saat ini belum diketahui bagaimana dan sejauh mana stres dapat diterapkan pada mikroalga. Selanjutnya, ditunjukkan variasi kecil.
XIX.Kondisi menghasilkan perbedaan besar dalam konsentrasi karotenoid. Untuk mengendalikan proses ini lebih baik, metabolisme sintesis karotenoid pada mikroalga perlu diselidiki secara lebih rinci. Mikroalga menghasilkan beberapa karotenoid dan idealnya jalur metabolisme akan dikontrol dengan jumlah yang banyak yang dapat diproduksikan dalam konsentrasi tinggi. Untuk produksi karotenoid, sintesis globula lemak juga merupakan faktor penting. Ini adalah tenggelamnya karotenoid dan merangsang produksi mereka secara signifikan dapat meningkatkan kadar karotenoid dalam ganggang.
potensi produktivitas mikroalga sepuluh kali lipat lebih besar daripada tanaman pertanian dan sebagai tambahan, produksi juga bisa berlangsung di lahan non-arang. Namun, janji beberapa perusahaan di lapangan dikombinasikan dengan harapan dari pasar telah menyebabkan ketidakpastian yang tidak realistis terhadap potensi terjadinya gelombang mikro. Ada perusahaan yang menjanjikan untuk menghasilkan biodiesel dari mikroalga yang dekat atau dalam beberapa kasus, tergantikan dengan jumlah maksimum yang dapat dicapai. Dengan iradiasi yang tinggi maksimal teoritis. produktivitas 280 ton biomassa kering per tahun bisa diproduksi. Jika kita kemudian mengasumsikan kandungan lipid 40% pada mikroalga, jumlah minyak yang bisa diproduksi adalah 115.000 ha. 1 tahun (Olaizola, 2003).
XXI.
XXII. KESIMPULAN
XXIII. Keberagaman yang ada di dalam kehidupan laut, menyebabakan banyak senyawa baru yang berpotensi menarik terus ditemukan namun penerapannya bergantung pada pengembangan teknologi untuk
produksi skala besar berkelanjutan mereka. Banyak spons menghasilkan senyawa bioaktif yang berpotensi dikembangkan menjadi obat-obatan terlarang. Kemajuan dalam bidang
metagenomik, produksi
mikroorganisme simbiotik dari spons dan kultur sel spons telah dijelaskan. Jenis pengembangan teknologi ini bisa diterapkan pada banyak sistem dan bidang penelitian, jadi ini merupakan area investasi yang berharga. Mikroalga juga mendapat banyak perhatian saat ini karena kebutuhan akan biofuel yang berkelanjutan -produktivitas lipid dari mikroalga jauh lebih tinggi daripada dari hasil panen dan mikroalga dapat diproduksi di daerah yang tidak sesuai untuk pertanian. Namun, teknologi produksi yang ada harus ditingkatkan agar produksi biofuel dari mikroalga layak secara ekonomis. Pendekatan terpadu di mana sistem produksi (bioreaktor) ditingkatkan, metabolisme molekuler dikendalikan dan sebagian besar kebutuhan akan diperlukan untuk mencapai tujuan ini.
XXVII. Detmer S., M.C.R. Franssen, R. Osinga, J. Tramper, dan R.H. Wijffels. 2005. Marine Sponges as Pharmacy. Marine Biotechnology Journal, 7(1):142:162.
XXVIII. El H.B., A.C. Go´mez, Y. Chisti, F.G. Camacho, dan E.M. Grima. 2003. Producing Drugs from Marine Sponges. Biotechnology Advances Journal, 21(1):585-598.
XXIX. Olaizola M. 2003. Commercial Development of Microalgal Biotecnology : from The Test Tube to The Marketplace. Biomolecular Engineering Journal, 20(1):459-466.
XXX. Shan W., G. Walker, dan B. Kogut. 1994. Interfirm Coorperation and Startup Innovation in The Biotechnology Industry. Strategic Management Journal, 15(5):387-394.
XXXI. Wijffels R.H. 2007. Potential of Sponges and Microalgae for Marine Biotechnology. Treads in Biotechnology Journal, 26(1):26-31.
