Bioteknologi asli dan yang id

Pengertian dan

Jenis Bioteknologi

Februari 21, 2013 pengetahuan bioteknologi

Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi   berasal   dari   kata   “Bio”   dan   “teknologi”,   dan   secara   bebas dapat   didefinisikansebagai pemanfaatan   organisme   hidup   untuk menghasilkan produkdan jasa yang bermanfaat bagi manusia.

Di bidang pertanian kita juga sudah menggunakan mikroorganime sejak abad   ke­19   untuk   mengendalikan   hama   serangga   dan   menambah kesuburan   tanah.   Mikroorganisme   juga   sudah   digunakan   secara   luas didalam   mengolah   limbah   industri   dalam   dasawarsa   ini.   Dalam   bidang kesehatan   dan   kedokteran,   manusia   telah   dapat   memproduksi   vaksin tertentu dengan bantuan virus.

Perkembangan yang pesat dalam bidang biologi sel dan biologi molekuler sejak tahun 1960­an mendorong perkembangan bioteknologi secara cepat. Dewasa   ini   manusia   telah   mampu   memanipulasi,   mengubah,   dan/atau menambahkan sifat tertentu pada suatu organisme.

Pengubahan   itu   dilakukan   pada   tempat   yang   sangat   penting   dan mendasar   yaitu   pada   tingkat   DNA   (Deoksyribo   Nucleic   Acid   =   Asam Deoksiribo Nukleat), yaitu suatu rantai kimia yang terdapat di dalam inti sel yang   mengontrol   seluruh   aktivitas   sel,   termasuk   sifat   suatu   organisme. Atas dasar itu maka definisi bioteknologi sekarang adalah: Pemanfaatan  dan/atau   perekayasaan   proses   biologi   dari   suatu   agen   biologi   untuk menghasilkan produk dan jasa yang bermanfaat bagi manusia.

Definisi  bioteknologi yang terakhir ini lebih  dikenal sebagai bioteknologi modern,   karena   di   dalamnya   terdapat   perekayaan   proses,   termasuk  rekayasa genetika. Sementara itu definisi yang pertama mengacu kepada bioteknologi   konvensional   (tradisional),   dimana   manusia   hanya menggunakan   proses   yang   terjadi   dalam   organisme,   tanpa   melakuka manipulasi, seperti dalam pembuatan tape atau tempe.

Bioteknologi   dapat   digolongkan   menjadi   bioteknologi konvensional/tradisionaldan modern.

1. Bioteknologi Konvensional/Tradisional

a. Pengolahan produk makanan

Bioteknologi   konvensional/tradisional   adalah   bioteknologi   yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula,   atau   bahan   makanan,   seperti   tempe,   tape,   oncom,   dan   kecap. Mikroorganisme sebagai tenaga kerja gratis hanya perlu diberi stater agar ia   bekerja   optimal.   Mikroorganisme   itu   dapat   mengubah   bahan   pangan atau lainnya menjadi bahan yang lebih baik dari yang sebelumnya yang bisa dimanfaatkan .

Produk bioteknologi yang dibantu mikroorganisme, misalnya pada proses fermentasi, kedelai singkong yang begitu saja bisa disulap atau dirubah bentuk   dan   performance   menjadi   tempe,   kecap,   tape   dan   sebagainya termasuk susu segar yang mudah basi dirubah menjadi keju dan yoghurt. Proses bioteknologi di atas tersebut, sekarang sudah dianggap sebagai bioteknologi   masa   lalu   atau   kemudian   ada   orang   yang   menyebutkan program   bioteknologi   konvensional. Ciri   khas   yang   tampak   pada bioteknologi   konvensional,   yaitu   adanya   penggunaan   makhluk   hidup secara   langsung   dan   belum   tahuadanya   penggunaan   enzim.Meskipun bioteknologi konvensional itu produk kuno, Ia yang mendasari munculnya ilmu variasi bioteknologi.

 Pengolahan produk susu

Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian   besar   lemak   dibuang.Mikroorganisme   yang   berperan   dalam pembuatan   yoghurt,   yaituLactobacillus   bulgaricus dan 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.Selanjutnya   susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.

­      Keju

Dalam   pembuatan   keju   digunakan   bakteri   asam   laktat, yaitu Lactobacillus danStreptococcus.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   renin   dari   lambung   sapi   muda   untuk mengumpulkan dadih.Enzim renin   dewasa   ini   telah   digantikan   dengan enzim buatan, yaitu klimosin.Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada   temperatur   32oC   –   42oC   dan   ditambah   garam,   kemudian   ditekan

untuk   membuang   air   dan   disimpan   agar   matang.   Adapun   whey   yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.

­      Mentega

mentega dipisahkan.Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.

 Pengolahan produk non susu

­      Kecap

Dalam   pembuatan   kecap,   jamur, Aspergillus   wentii dibiakkan   pada   kulit gandum   terlebihdahulu.Jamur Aspergilluswentii bersama­sama   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.

Pembuatan kecap dengan cara fermentasi di Indonesia, secara singkat adalah sebagai berikut:

1. Kedelai   dibersihkan   dan   direndam   dalam   air   pada   suhu   kamar selama 12 jam, kemudian direbus selama 4­5 jam sampai lunak.

3. Tampah   tersebut   ditutup   dengan   lembaran   karung   goni,   karung terigu, atau lembaran plastik. Karena terus berulang kali dipakai, bahan yang   digunakan   sebagai   penutup   ini   biasanya   mengandung   spora, sehingga berfungsi sebagai inokulum.

4. Spora kapang Aspergillus wentii akan bergerminasi dan tumbuh pada substrat kedelai dalam waktu 3 sampai 12 hari pada suhu kamar.

5. Kapang dan miselium yang terbentuk akibat fermentasi inilah yang dinamakan koji.

6. Selanjutnya, koji diremas­remas, dijemur, dan kulitnya dibuang.

7. Koji dimasukkan ke dalam wadah dari tanah, tong kayu, atau tong plastik yang berisi larutan garam 20­30 persen.

8. Campuran antara kedelai yang telah mengalami fermentasi kapang (koji) dengan larutan garam inilah yang dinamakan moromi.

9. Fermentasi moromi dilanjutkan selama 14­120 hari pada suhu kamar.

10. Setelah itu, cairan moromi dimasak dan kemudian disaring.

11. Untuk   membuat   kecap   manis,   ke   dalam   filtrat   ditambahkan   gula merah dan bumbu­bumbu lainnya, diaduk sampai rata dan dimasak selama 4­5 jam.

12. Untuk   membuat   kecap   asin,   sedikit   gula   merah   ditambahkan   ke dalam filtrat, diaduk, dan dimasak selama 1 jam.

14. Langkah akhir pembuatan kecap adalah memasukkannya ke dalam botol gelas, botol plastik, atau botol pet.

Secara   tradisional,   kecap   dibuat   dengan   proses   fermentasi,   yaitu menggunakan   jasa   mikroorganisme   kapang,   khamir,   dan   bakteri   untuk mengubah   senyawa   makromolekul   kompleks   yang   ada   dalam   kedelai (seperti   protein,   lemak,   dan   karbohidrat)   menjadi   senyawa   yang   lebih sederhana,   seperti   peptida,   asam   amino,   asam   lemak   dan monosakarida.Adanya proses fermentasi tersebut menjadikan zat­zat gizi dalam kecap menjadi lebih mudah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan oleh tubuh.

­      Tempe

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.Ragimerupakan   kumpulan   spora   mikroorganisme,   dalam hal  ini kapang.Dalam proses  pembuatan  tempe  paling  sedikit   diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus:Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut   akan   mengikat   keping­keping   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.

­      Tape

Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel­sel ragi dari spora Aspergillus oryzae. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah   zat   tepung   menjadi   produk   yang   berupa   gula   dan   alkohol. Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.

 Penanaman secara hidroponik

Hidroponik   berasal   dari   kata   bahasa   Yunani hydro yang   berartiair dan ponos yang   berarti   bekerja.   Jadi,   hidroponik   artinya   pengerjaan   air atau bekerja dengan air. Dalam praktiknya hidroponik dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang digunakan. Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir (menggunakan media pasir), dan metode porus   (menggunakan   media   kerikil,   pecahan   batu   bata,   dan   lain­lain). Metode   yang   tergolong   berhasil   dan   mudah   diterapkan   adalah   metode pasir.

Pada   umumnya   orang   bertanam   dengan   menggunakan   tanah.   Namun, dalam hidroponik tidak lagi digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah   nutrien   sebagai   sumber   makanan   bagitanaman.   Bahan   dasar yang   dibutuhkan   tanaman   adalah   air,   mineral,   cahaya,   dan   CO2.

Cahayatelah terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2 sudah

cukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama.

karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada; tidak perlu lahan yang terlalu luas;   pertumbuhan   tanaman   lebihcepat;   bebas   dari   hama;   hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi; hemat biaya perawatan.

Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan darigolongan tanaman hias   antara   lainPhilodendron, Dracaena, Aglonema,dan Spatyphilum. Golongan sayuran yang dapat dihidroponikkan,antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam.   Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan,antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.

 Penanaman secara aeroponik

Aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan   tipe   hidroponik   (memberdayakanair),   karena   air   yang   berisi larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman.   Akar   tanaman   yang   ditanam   menggantung   akan   menyerap larutan haratersebut.

helaian styrofoam terdapat sprinkler(pengabut)   yang   memancarkan   kabut larutan hara ke atas hingga mengenai akar.

2. Bioteknologi Modern

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahlitelah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip­prinsip ilmiah melalui   penelitian.   Dalam   bioteknologi   modern   orang   berupaya   dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien.

Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi   telah   mencakup   berbagai   bidang,   seperti   rekayasa   genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi,dan sebagainya. Dengan adanya   berbagai   penelitian   serta   perkembangan   ilmu   pengetahuan   dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa­masa yang akan datang.

Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut.

a. Rekayasa genetika

Rekayasa   genetika   merupakan   suatu   cara   memanipulasikan   gen   untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA.

Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid,dan rekombinasi DNA.

 Transplantasi inti

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar   didapatkan   individu   baru   dengan   sifat   sesuai   dengan   inti   yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadapsel katak. Inti sel yang   dipindahkan   adalah   inti   dari   sel­sel   usus   katak   yang bersifat diploid. Inti   sel   tersebut   dimasukkan   ke   dalam   ovum   tanpa   inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali­kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang   menjadi   blastula.   Blastula   tersebut   selanjutnya   dipotong­ potong menjadi banyak seldan diambil intinya. Kemudian inti­inti tersebut dimasukkan kedalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum   berinti diploid dalam   jumlah   banyak.   Masing­masing   ovum   akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

 Fusi sel

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusisel diawali oleh pelebaran   membran   dua   sel   serta   diikuti   oleh   peleburan   sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).

Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom,membuat antibodi monoklonal,   dan   membentuk   spesies   baru.   Didalam   fusi   sel   diperlukan adanya:

b) sel wadah (sel yang mampu membelah cepat);

c) fusigen (zat­zat yang mempercepat fusi sel).

 Teknologi plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalamsel bakteri atau ragi   di   luar   kromosomnya.   Sifat­sifat   plasmid,   antaralain:merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;dapat beraplikasi diri;dapat berpindah ke sel bakteri lain;sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.Karena sifat­sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagaivektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

 Rekombinasi DNA

Rekombinasi   DNA   adalah   proses   penggabungan   DNA­DNAdari   sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya.   Oleh   karena   itu,   rekombinasi   DNA   disebut   juga   rekombinasi gen.

2. Bioteknologi bidang kedokteran

Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin,antibiotika dan hormon.

 Pembuatan antibodi monoklonal

hamil;mengikat racun dan menonaktifkannya;mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringanlain.

 Pembuatan vaksin

Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadaptubuh yang berasal   dari   mikroorganisme.Vaksindidapat   dari   virus   dan   bakteri   yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

 Pembuatan antibiotika

Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi   untuk   menghambat   pertumbuhan   organismelain   yang   ada   di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamuratau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar­ besaran   pada   Perang   Dunia   II   oleh   para   ahli   dari   Amerika   Serikat danInggris.

 Pembuatan hormon

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi   hormon.   Hormon­hormon   yang   telah   diproduksi,   misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison,dan testosteron.

c. Bioteknologi bidang pertanian

telah dikembangkan bioteknologi di bidang pertanian. Beberapa penerapan bioteknologi pertanian sebagai berikut.

 Pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen

Nitrogen (N2) merupakan unsur esensial dari protein DNAdan RNA. Pada

tumbuhan   polong­polongan   sering   ditemukan   nodul   pada   akarnya.   Di dalam   nodul   tersebut   terdapat   bakteri Rhizobium yang   dapat   mengikat nitrogen   bebas   dari   udara,   sehingga   tumbuhan   polong­polongan   dapat mencukupi kebutuhan nitrogennya sendiri.

Dengan   bioteknologi,   para   peneliti   mencoba   mengembangkan   agar bakteriRhizobiumdapat   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.

 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   diperlukangen   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. Selanjutnya tanaman kentang tersebut dapat diperbanyak dan disebarluaskan.

Dengan   bioteknologi   dapat   dikembangkan   produk­produk   peternakan. Produk   tersebut,   misalnya   berupa   hormon   pertumbuhanyang   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 sampai20%.

e. Bioteknologi bahan bakar masa depan

Saat   ini   telah   ditemukan   dua   jenis   bahan   bakar   yang   diproduksi   dari fermentasi   limbah,   yaitu   gasbio   (metana)   dan   gasahol(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, daun­daunan, kertas,dan lain­lain 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.

Kaleng,   kertas   bekas,   dan   sisa   makanan,   sisa   aktivitas   pertanian   atau industri   merupakan   bahan   yang   biasanya   sudah   tak   dikehendaki   oleh manusia.   Bahan­bahan   tersebut   dinamakan   limbahatau   sampah. Keberadaan limbah sangat  mengancam lingkungan.Olehkarena itu, harus ada   upaya   untuk   menanganinya.   Penanganan   sampah   dapat   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. Prosespirolisis yaitu proses   dekomposisi   bahan­bahan   sampah   dengan   suhu   tinggi   pada kondisi   tanpa   oksigen.   Dengan   cara   ini   sampah   dapat   diubah   menjadi arang, gas (misal: metana) dan bahananorganik.

Bahan­bahan 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   zat­zat   makroorganik   (darihewan,   tumbuhan,   manusia ataupun   gabungannya)   secara   biologis   kimiawi   dengan   bantuan mikroorganisme   (misalnya   bakteri,   jamur)sertaoleh   hewan­hewan   kecil disebutkompos.

Dalam   pembuatan   kompos,   sangat

Selama   proses   pengomposan   terjadilah   penguraian,   misalnya   selulosa, pembentukan   asam   organik   terutama   asam   humat   yang   penting   dalam pembuatan humus. Hasil pengomposan bermanfaat sebagai pupuk.