BIOTEKNOLOGI
Yaitu cabang ilmu Biologi yang mempelajari tentang pemanfaatan makhluk hidup (meliputi bakteri, fungi, virus, dll) maupun produk dari makhluk hidup (meliputi enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa untuk kepentingan manusia.
Meliputi ilmu biologi, biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dll.
Dapat dikatakan juga bahwa bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.
Ruang lingkup bioteknologi :
Rekayasa genetika, meliputi tumbuhan dan hewan.
Bioteknologi bidang industry, meliputi pangan dan minuman. Bioteknologi reproduksi, hewan, tumbuhan dan manusia. Bioteknologi kedokteran/farmasi/obat-obatan.
Bioteknologi bidang pertanian.
Bioteknologi bidang industry pertambangan.
Macam Bioteknologi
Bioteknologi Konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk menghasilkan barang dan jasa sesuai dengan kebutuhan manusia melalui cara fermentasi.
Ciri-cirinya adalah dengan menggunakan cara-cara/teknik sederhana, tanpa menggunakan alat-alat yang banyak atau rumit, diproduksi dalam jumlah kecil serta tidak menggunakan metode/prinsip ilmiah. Bioteknologi ini biasanya hanya menggunkan satu mikroorganisme saja seperti bakteri dan fungi.
Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang mengoptimalkan pemanfaatan mikroorganisme melalui biologi sel dan biologi molekuler untuk menghasilkan barang dan jasa yang bermanfaat bagi kehidupan manusia.
Rekayasa Genetika (genetic engineering)
Adalah penerapan genetika dalam kehidupan sehari-hari melalui rekayasa populasi/seleksi. Disebut juga rekombinasi genetika.
Teknik ini digunakan untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan yang diinginkan, dengan cara pencangkokan atau pencampuran DNA, yaitu dengan menyisipkan DNA asing pada DNA asli.
Dapat juga dikatakan sebagai penerapan genetika molekular dengan melibatkan teknik genetika molekular dalam kehidupan manusia.
Meliputi berbagai macam ilmu antara lain kedokteran, farmasi modern, gizi, veteriner, peternakan, serta agronomi yang dapat dikembangkan sesuai dengan kebutuhannya masing-masing.
Contoh hasil rekayasa genetika :
Vaksin hepatitis, dihasilkan dari sel khamir yang telah disisipkan gen virus akan menghasilkan selubung protein yang akan digunakan untuk membuat vaksin hepatitis.
Hormon insulin, dihasilkan dari gen hormone insulin manusia yang disisipkan ke DNA bakteri dengan menggunakan enzim. Sebelumnya DNA bakteri dipotong dengan menggunakan enzim juga. Kemudian DNA bakteri disisipkan ke dalam sel bakteri dan bertumbuh menggandakan diri bersama dengan gen hormone insulin, sehingga dihasilkannya hormone insulin dalam jumlah yang besar.
Antibodi monoclonal, dihasilkan dengan cara menggabungkan sel limfosit (sel penghasil antibodi) dengan sel yang terkena penyakit. Antibodi monoclonal ini dapat digunakan untuk pengobatan penyakit kanker serta untuk mencegah keracunan dan mengetahui tanda-tanda kehamilan.
Penggabungan protoplasma, merupakan rekayasa genetika yang dapat digunakan dalam bidang pertanian. Seperti menggabungkan protoplasma untuk menghasilkan tanaman hibrida yang memilikii sifat baru serta dapat mengatasi penyakit.
Bioteknologi Bidang Industri
Adalah penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang industri baik industri pangan dan industri minuman.
Merupakan proses pemanfaatan organisme seperti bakteri, virus, fungi sebagai pengolah bahan dasar menjadi bahan jadi atau jasa dalam bidang industry makanan dan industry minuman.
Contohnya :
1. Tuak adalah sejenis minuman yang merupakan hasil fermentasi dari bahan minuman/buah yang mengandung gula.
dinamakan "tape singkong". Bila dibuat dari ketan hitam maupun ketan putih, hasilnya dinamakan "tape pulut" atau "tape ketan".
3. Kecap adalah bumbu dapur atau penyedap makanan yang berupa cairan berwarna hitam yang rasanya manis atau asin. Bahan dasar pembuatan kecap umumnya adalah kedelai atau kedelai hitam. Kecap manis biasanya kental dan terbuat dari kedelai, sementara kecap asin lebih cair dan terbuat dari kedelai dengan komposisi garam yang lebih banyak, atau bahkan ikan laut serta dapat pula terbuat dari air kelapa.. Selain berbahan dasar kedelai atau kedelai hitam bahkan air kelapa, kecap juga dapat dibuat dari ampas padat dari pembuatan tahu. Cara pengolahannya sama dengan pengolahan kecap kedelai. Kecap yang dihasilkan dari ampas tahu sulit dibedakan aroma, rasa, dan warnanya dari kecap kedelai.
4. Pembuatan bir (brewing) adalah proses yang menghasilkan
minuman beralkohol melalui proses fermentasi. Metode ini digunakan dalam produksi bir, sake, dan minuman anggur. Biasanya menggunakan buah-buahan/biji-bijian untuk dapat menghasilkan minuman beralkohol.
5. Kimchi adalah makanan tradisional Korea, salah satu jenis asinan sayur hasil fermentasi yang dibuat dengan mencuci sayuran yang sudah digarami dan membumbuinya dengan bahan-bahan seperti udang krill, kecap ikan, bawang putih, jahe dan bubuk cabai merah. Sayuran yang paling umum digunakan adalah sawi putih dan lobak. Kimchi terdiri dari ratusan variasi dengan ciri khas aroma yang keras, tajam, dan menyengat. Di Indonesia hampir sama dengan sayur asin yang terbuat dari sayuran sawi hijau, tetapi tidak menggunakan bubuk cabai merah serta udang krill.
6. Protein Sel Tunggal atau Single Cell Protein/SCP merupakan salah satu cara pemanfaatan mikroorganisme untuk meningkatkan produksi akan kebutuhan protein. Memiliki kadar protein yang tinggi ±
80 %. Contohnya Spirullina sp yang mampu berfotosintesis serta Chlorella sp, Chlorophyta yang mengandung 50 % protein dari berat kering.
7. Dan lain-lain.
Bioteknologi Reproduksi
Pada Tanaman
Pemuliaan tanaman merupakan kegiatan untuk mengubah susunan
genetik tanaman secara tetap (baka) sehingga memiliki sifat atau penampilan sesuai dengan tujuan yang diinginkan pelakunya. Pelaku kegiatan ini disebut pemulia tanaman. Pemuliaan tanaman umumnya mencakup tindakan penangkaran, persilangan, dan seleksi. Produk pemuliaan tanaman adalah kultivar dengan ciri-ciri yang khusus dan bermanfaat bagi penanamnya. Biasanya diutamakan untuk mendapatkan tanaman yang bermutu baik/unggul dan sudah agak langka atau hampir punah.
Tujuan dalam pemuliaan tanaman secara umum diarahkan pada dua hal:
Peningkatan kepastian terhadap hasil yang tinggi, biasanya diarahkan pada :
Peningkatan daya hasil.
Ketahanan terhadap gangguan dari organisme lain atau lingkungan yang kurang mendukung.
Daya tumbuh tanaman yang kuat.
Kesesuaian terhadap teknologi pertanian yang lain.
Perbaikan kualitas produk yang dihasilkan, biasanya diarahkan pada :
Ukuran
Warna
Kandungan bahan tertentu
Pembuangan sifat-sifat yang tidak disukai
Ketahanan penyimpanan
Keindahan
Keunikan.
Kloning merupakan teknik penggandaan gen yang menghasilkan turunan
Totipotensi adalah kemampuan sel untuk menjadi individu baru. Teknik ini dengan cara mengambil salah satu bagian dari jaringan dasar sel-sel tubuh tumbuhan (bisa akar, daun atau batang) kemudian ditempatkan di media yang sesuai untuk pertumbuhan. Kloning ini biasanya dilakukan pada tanaman yang menghasiilkan nilai ekonomi yang tinggi dan menguntungkan bagi manusia. Kulutr jaringan ini merupakan cara perkembangbiakan vegetatif secara in vitro atau dikenal juga sebagai mikropropagasi.
Langkah-langkah tissue culture yaitu :
Inisiasi yaitu penanaman bagian tumbuhan yang akan dibiakkan dan dilakukan dalam medium streril.
Multiplikasi yaitu pembiakkan atau perbanyakkan tanaman pokok dan ditanam dalam medium pertumbuhan.
Pengakaran yaitu pembentukan organ akar. Medium diberi hormon untuk memacu proses pembentukan organ akar dan pertumbuhan tanaman menjadi sempurna.
Tujuan dari kloning tumbuhan/kultur jaringan ini adalah :
Dihasilkan tanaman baru dalam jumlah banyak dalam waktu yang singkat.
Dihasilkan tanaman baru yang memiliki ciri morfologi dan fisiologi yang sama dengan induknya.
Sebagai salah satu upaya untuk konservasi tanaman langka.
Dapat meningkatkan agrobisnis pada bidang pertanian.
Hanya memerlukan sedikit bahan tanaman awal.
zat-zat anorganik. Biasanya diberikan media tambahan berupa pasir atau batu kerikil untuk memudahkan pelekatan tanaman.
Keuntungan hidroponik yaitu :
Tidak tergantung pada luas atau sempitnya lahan.
Pemberian pupuk atau unsur hara yang diperlukan dapat dihitung lebih cermat.
Terhindar dari penyakit yang berasal dari tanah.
Dapat mencegah keberadaan gulma.
Kualitas buah atau tanaman lebih baik sehingga dapat meningkatkan hasil panen.
Tidak tergantung pada musim tertentu.
Aeroponik merupakan modifikasi dari sistem hidroponik. Dalam sistem ini tidak menggunakan media sama sekali sehingga akar tanaman akan tergantung dalam suatu wadah yang terjaga kelembabannya. Pemberian nutrien denga cara menyemprotkan akar tanaman dengan larutan nutrien/unsur hara.
Kelebihan sistem aeroponik yaitu akar yang tergantung akan lebih banyak menyerap oksigen sehingga dapat meningkatkan metabolisme dan kecepatan pertumbuhan tanaman. Selain itu juga tidak ada air yang hilang akibat transpirasi.
Pada Hewan
Generasi pertama bioteknologi reproduksi peternakan di Indonesia adalah Inseminasi buatan/kawin suntik. Dimulai sejak tahun 1956 dengan menggunakan semen cair segar dan baru tahun 1972 menggunakan
semen beku.
Teknik ini bertujuan untuk meningkatkan mutu genetik, terutama pada sapi perah dan sapi potong. Terlihat jelas dampak positif dari teknologi ini dalam pengembangan sapi perah, tetapi dalam pengembangan sapi potong belum terlihat baik.
sehingga tidak semua hewan dapat dikloning. Kebanyakan yang dapat dikloning adalah hewan tingkat tinggi seperti Vetebrata. Teknik ini dengan cara mengambil salah satu sel tubuh dari donor, yang ingin digandakan gennya serta menggabungkannya dengan sel ovum yang telah diambil intinya sebagai mother host.
Tujuan dari kloning pada hewan yaitu :
Untuk menghasilkan hewan dengan memilki ciri morfologi dan fisiologi yang sama dengan induknya.
Untuk menghasilkan hewan dengan jumlah yang banyak dalam waktu singkat.
Untuk menghasilkan bibit unggul yang biasanya mempunyai nilai ekonomi yang tinggi atau dapat menguntungkan manusia.
Pada Manusia
Teknologi Bayi Tabung yaitu dengan metode FIV (fertilization in vitro)
merupakan pembuahan yang terjadi diluar tubuh ibu. Teknik ini dengan cara mempertemukan sel sperma dengan sel ovum dengan kualitas yang terbaik diluar uterus, diletakkan di cawan petri serta pembuahannya dibantu dengan gelombang listrik untuk memudahkan penyatuan sel sperma dan sel ovum. Setelah bersatu maka zigot ditransfer ke dalam uterus donor (mother host) dan berkembang seperti layaknya zigot yang dihasilkan melalui cara alamiah.
Tujuan teknologi Bayi Tabung adalah untuk membantu pasangan suami – istri yang sulit mendapatkan keturunan. Atau juga bagi single parent yang ingin mengasuh anak dengan menyumbangkan sel ovum atau sel spermanya sehingga merupakan anak kandungnya, walaupun menggunakan mother host untuk membesarkan embrio.
Kloning pada manusia juga dapat dilakukan tetapi masih dikaji ulang pandangan dari segi agama serta teknologi. Sehingga sampai saat ini masih banyak para secientis yang pro dan kontra dengan kajian kloning pada manusia.
Bioteknologi Farmasi/obat-obatan
Antibiotik adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses
infeksi oleh mikroorganisme (seperti bakteri).
Penisilin (Inggris:Penicillin atau PCN) adalah sebuah kelompok
antibiotika β-laktam yang digunakan dalam penyembuhan penyakit infeksi karena bakteri, biasanya berjenis Gram positif. Penisilin ini dihasilkan dari fungi Penicillium chrysogenum dan Penicillium notatum (fungi atau kapang berwarna biru muda ini mudah ditemukan pada roti yang dibiarkan lembab beberapa hari). Dikenal sebagai Penisilin G. Ditemukan oleh Alexander Fleming, pada tahun 1928, scientis asal Skotlandia.
Streptomisin merupakan antibiotika yang dihasilkan oleh fungi Streptomyces griceus. Antibiotika ini digunakan untuk mengobati penyakit TBC.
Sefalosporin merupakan antibiotika yang diihasilkan oleh fungi Cephalosporium acremonium. Antibiotika ini digunakan untuk mengobati radang paru-paru (penyakit Pneumonia).
Asam amino yaitu asam amino yang dihasilkan oleh Bakteri Corynebacterium glutamicum. Asam amino ini digunakan untuk keperluan bidang gizi, kesehatan, industry pangan dan industry kimia lainnnya.
Bioteknologi Bidang Pertanian
Yaitu penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang pertanian yang berguna untuk meningkatkan hasil pertanian/budidaya pertanian.
Metode pengendalian hama dengan cara pengendalian biologi/biological control yaitu pengendalian hama dengan menggunakan predator atau musuh alami dari hama tersebut. Contohnya :
Gulma kaktus dapat dibasmi dengan hewan semacam kutu.
Ulat kupu Artona yang merusak tanaman kelapa dapat dibasmi dengan lebah penyengat.
Hama kutu loncat dapat dibasmi dengan semut rangrang.
Bacillus thuringensis yaitu bakteri yang dapat digunakan sebagai pathogen ulat hama tanaman.
menghancurkan sel-sel tanaman, merobek membrane sel, mematikan sel/seluruh tanaman.
Rhizobium leguminosorum yaitu bakteri yang digunakan untuk mengikat Nitrogen (N) di udara pada tanaman kedelai/Glycine max, sehingga dapat meningkatkan hasil panen.
Azotobacter chroococcum yaitu bakteri yang digunakan untuk mengikat Nitrogen (N) di udara pada tanaman jagung/Zea mays, sehingga dapat mengurangi ketergantungan tanaman jagung pada pupuk.
Revolusi hijau yaitu usaha untuk mengubah sifat tanaman menjadi tanaman dengan sifat baru yang lebih baik dan menguntungkan. Seperti tanaman padi berumur pendek, tanaman berbuah yang berbuah cepat dan banyak, tanaman palawija yang tahan hama wereng dll.
Bioteknologi Bidang Industri Pertambangan
Yaitu penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang industry pertambangan.
Thiobacillus ferrooxidans merupakan bakteri khemolitotrof atau juga merupakan bakteri pemakan batuan yang tumbuh subur di lingkungan yang bersifat asam. Bakteri ini mampu memisahkan tembaga dari bijinya melalui reaksi kimia sehingga melepaskan tembaga (Cu) dari batuan. Selain Cu yang dihasilkan bakteri khemolitotrof juga dapat menghasilkan Mangan (Mn) dan Uranium.
Dampak bioteknologi
Bioteknologi konvensional dan modern banyak memberikan dampak positif bagi kehidupan manusia sejak dahulu sampai masa sekarang.
Dampak negatifnya adalah :
Munculnya organisme transgenik baik hewan maupun tumbuhan. Organisme transgenik adalah individu baru yang muncul karena gennya diubah melalui rekayasa genetika . Hal ini dapat mengubah keseimbangan lingkungan dalam suatu ekosistem.
Penyebaran organisme transgenic yang tidak terkendali dapat mempengaruhi/terganggunya biodiversity biologis.
Adanya pendapat bahwa pemindahan gen dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup yang lain merupakan tindakan yang tidak etis atau tidak bermoral.
Adanya kesenjangan sosial - ekonomi antara peternak/petani dengan perusahaan yang mengolah hasil produk rekayasa genetika.
Keterbatasan para petani/peternak dan peneliti untuk dapat mengembangkan pembuatan bibit tanaman atau penelitian terhadap tanaman hasil rekayasa genetika, karena hasil rekayasa genetika yang ada sudah dipatenkan oleh instansi tertentu.
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad. 2003. Kamus Lengkap Kedokteran Edisi Revisi. Penerbit Gitamedia Press-Surabaya.
Furqonita, D. 2007. Seri IPA BIOLOGI SMP Kelas IX. Penerbit Quadra dari Penerbit Yudhistira-Jakarta.
Hidayati. 2004. BIOLOGI PRAKTIS Untuk SMP Kelas I, II dan III. Ringkasan dan Contoh Soal. Penerbit Hikmah Sejati-Bantul, Yogyakarta.
Kadaryanto, at al. 2007. BIOLOGI 3. Penerbit Yudhistira, Jakarta.
Lawrence, E. 1991. Handerson’s Dictionary of : Biological Terms. Tenth Edition. Longman Scientific & Technical-England
Nurhayati, N. 2008. Pelajaran IPA-BIOLOGI BILINGUAL untukSMP/MTs.Kelas IX. Yrama Widya, Bandung.
Prawirohartono, S. dan Hadisumarto, S. 1999. Sains BIOLOGI 2b. Untuk SMU Kelas 2 Tengah Tahun Kedua Sesuai Kurikulum 1994. Penerbit Bumi Aksara, Jakarta.
Prawirohartono, S. dan Kuncorowati. 2003. BIOLOGI Untuk Kelas 3 SLTP Kurikulum 1994. Semester 1 dan Semester 2. Penerbit Bumi Aksara, Jakarta.
Saktiyono. 2004. Sains Biologi SMP 2. Esis – Penerbit Erlangga, Jakarta.
Suhono, B. 2002. Kamus Botani. Untuk Siswa SLTP, SMU, Mahasiswa dan Masyarakat Umum. Penerbit Koperasi Joang Sejati-Bogor.
Tim IPA SMP/MTs. 2007. Ilmu Pengetahuan Alam 3. PT. Galaxy Puspa Mega, Jakarta.
Tim IPA SMP/MTs. 2001. BIOLOGI 3.Untuk SLTP Kelas 3. PT. Galaxy Puspa Mega, Jakarta.
