Bioteknologi dan Peranannya Bagi Kehidupan

Coba kalian lihat foto kelinci dan tanaman yang dapat berpendar seperti hewan ubur-ubur pada Gambar 13.1. Ahli biologi molekular telah mengembangkan makhluk hidup yang dapat memancarkan cahaya seperti makhluk hidup laut ubur-ubur. Para peneliti memasukkan DNA dari makhluk hidup laut yang bertanggung jawab dalam memancarkan cahaya ke dalam zigot kelinci atau kromosom tanaman. Akibatnya, dihasilkan kelinci ataupun tanaman yang mengalami perubahan genetik sehingga dapat berpendar hijau pada keadaan tertentu. DNA kelinci ataupun tanaman yang dapat berpendar hijau ini merupakan hasil hasil rekayasa genetik menggunakan teknologi DNA rekombinan. Rekayasa genetik merupakan bagian bioteknologi modern yang belakangan ini berkembang sangat pesat.

Praktek bioteknologi sebenarnya telah berlangsung sejak berabadabad yang lalu, yaitu melalui bioteknologi tradisional. Contohnya penggunaan mikroba untuk membuat minuman anggur dan keju, serta pemuliaan atau penangkaran hewan ternak dan tanaman.

Standar Kompetensi

Mengidentifikasi pengembangan bioteknologi dan dampaknya bagi kehidupan

Kompetensi Dasar

13.1. Mengidentifikasi ciri dan sifat mikroorganisme dalam proses bioteknologi. 13.2. Mengidentifikasi dampak pengembangan bioteknologi. 13.3. Mengidentifikasi peranan bioteknologi bagi pertanian sampai kesehatan manusia.

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari Bioteknologi dan Peranannya Bagi Kehidupan, kalian diharapkan dapat memahami, menafsirkan, dan mengkomunikasikan pemahaman konsep, penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam kehidupan.

Kata-Kata Kunci

Antiserum Mikoprotein Bioteknologi Makhluk hidup transgenik Bioteknologi modern Pencucian mikrobial Bioteknologi tradisional Penguraian lumpur Bakteri Mesofil Plasmid Bakteri Psikrofil Protein Kristal Insektisida Bakteri Toksoid Protein Sel Tunggal Eksplan Rekayasa genetik Enzim ligase Termofil Enzim restriksi endonuklease Toksitas selektif antibiotik Fertilisasi invitro Vaksin atenuasi

13.1. Ciri dan sifat mikroorganisme

Bioteknologi secara harafiah berarti ilmu yang menerapkan prinsipprinsip biologi. Pengertian bioteknologi yang lebih lengkap adalah pemanfaatan teknik rekayasa terhadap makhluk hidup, sistem, atau proses biologis untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi makhluk hidup maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.

Bioteknologi tidak terlepas dari mikroorganisme sebagai subyek (pelaku). Mikroorganisme yang dimaksud adalah virus, bakteri, cendawan, alga,protozoa, tanaman maupun hewan. Mikroorganisme menjadi subyek pada proses bioteknologi karena beberapa hal berikut ini:

1. Reproduksinya sangat cepat.

Dalam hitungan menit telah dapat berkembang biak sehingga merupakan sumber daya hayati yang sangat potensial. Mikroorganisme dapat memproses bahan-bahan menjadi suatu produk dalam waktu yang singkat.

2. Mudah diperoleh dari lingkungan kita. 3. Memiliki sifat tetap, tidak berubah-ubah. 4. Melalui teknik rekayasa genetik para ahli dapat dengan cepat memodifikasi/ mengubah sifat mikroorganisme sehingga dapat menghasilkan produk yang sesuai dengan yang kita inginkan. 5. Dapat menghasilkan berbagai produk yang dibutuhkan oleh manusia dan tidak tergantung musim/iklim. Pemanfaatan mikroorganisme untuk bioteknologi sangat membantu manusia untuk mengatasi berbagai masalah, misalnya di bidang makanan, pertanian, pengobatan, limbah, industri, dan lainnya.

Sejak tahun 6000 SM, orang telah mengenal proses fermentasi pada bahan makanan misalnya untuk membuat bir. Namun, bukti bahwa mikroorganisme inilah yang melakukan fermentasi baru diketahui setelah penelitian yang dilakukan oleh Louis Pasteur (1857-1876). Saat ini, teknologi produksi bahan makanan melalui fermentasi dikategorikan dalam bioteknologi konvensional/klasik. Coba kalian sebutkan produk/bahan makanan atau minuman yang diproduksi melalui proses fermentasi.

Teknologi yang telah diterapkan untuk menghasilkan produk dalam skala industri dengan menggunakan makhluk hidup, sistem atau proses bioteknologi dikategorikan sebagai bioteknologi modern. Bioteknologi modern ini sangat tergantung pada mikrobiologi, biokimia, dan rekayasa genetika.

13.2 Ilmu-ilmu yang digunakan dalam bioteknologi

Dewasa ini, setiap perkembangan ilmu yang dihasilkan manusia pasti diikuti dengan penerapannya dalam kehidupan. Ilmu tersebut dikembangkan dengan metode ilmiah dan diterapkan dalam bentuk teknologi.

Hal ini terjadi juga pada biologi. Biologi telah berkembang dengan pesat, terutama cabang-cabang mikrobiologi dan genetika, serta cabang kimia yaitu biokimia. Cabang-cabang biologi dan kimia ini kemudian diterapkan dalam bentuk bioteknologi. Disamping itu perkembangan ilmu komputer juga mendukung pengembangan bioteknologi menjadi cabang ilmu bioinformatika.

13.2.1. Mikrobiologi

Mikrobiologi merupakan cabang biologi yang mempelajari tentang mikroba atau jasad renik. Pengaturan sifat-sifat dan struktur mikroba mendukung kemajuan bioteknologi. Misalnya, mikroba berupa bakteri dapat tumbuh pada kisaran suhu tertentu. Bakteri dapat digolongkan sebagai psikrofil yang tumbuh pada suhu 0 0 C hingga 30 0 C, mesofil yang tumbuh pada suhu 25 0 C hingga 40 0 C, dan termofil yang tumbuh pada suhu 50 0 C atau lebih. Pengetahuan mengenai bakteri ini dapat digunakan saat membuat yogurt. Yogurt dibuat dari susu yang difermentasikan dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bukgaricus pada suhu 40 0 C selama 2.5 sampai 3.5 jam.

13.2.2. Biologi Sel

Biologi sel merupakan cabang biologi yang mempelajari sel. Pengetahuan mengenai sifat-sifat dan struktur sel akan mendukung aplikasi bioteknologi. Pengetahuan mengenai sifat protoplasma suatu sel yang dapat berfusi atau bergabung dengan protoplasma sel lain pada spesies yang sama, bermanfaat bagi aplikasi fusi sel di bidang pemuliaan tanaman sehingga dapat menghasilkan tanaman yang lebih unggul karena semua bagian sel bergabung, tidak seperti melakukan perkawinan antara bunga jantan dan betina.

Selain itu pengetahuan mengenai sifat totipotensi pada sel-sel tanaman sangat bermanfaat untuk pengembangan kultur jaringan. Totipotensi merupakan kemampuan sel-sel tanaman hidup untuk berdefrisiensiasi menjadi berbagai organ tanaman yang baru bahkan menjadi tanaman lengkap (Gambar 13.2).

Gambar 13.2. Kemampuan totipotensi tanaman.

13.2.3. Genetika

Genetika merupakan cabang biologi yang mempelajari sifat-sifat genetik makhluk hidup dan sistem pewarisannya dari saru generasi ke generasi berikutnya. Pemahaman mengenai bentuk dan karakteristik DNA (gen) yang berperan dalam mengontrol suatu sifat akan membantu percepatan kemajuan bioteknologi. Beberapa penemuan seperti tanaman tomat yang tidak mudah busuk, insulin yang dihasilkan oleh mamalia dan diperlukan untuk pengobatan diabetes telah dapat disintesis dengan memasukkan gen yang bertanggung jawab untuk insulin ke dalam bakteri Escherichia coli dan memproduksinya. Hal ini merupakan salah satu penerapan ilmu genetika dalam bioteknologi.

13.2.4. Biokimia Biokima merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari makhluk hidup dari aspek kimianya. Biokimia menganggap hidup adalah menyangkut proses kimia, sehingga dengan pengetahuan biokimia maka ahli bioteknologi memperlakukan makhluk hidup sebagai bahan kimia yang dapat dipadukan dan direaksikan.

Selain mikrobiologi, biologi sel, dan biokimia, ilmu-ilmu lain juga digunakan dalam bioteknologi. Contohnya virologi (ilmu mengenal virus), teknologi pangan, biologi pertanian, biologi kedokteran, biologi kehutanan dan ilmu komputer.

13.3. Dampak pengembangan bioteknologi Perkembangan bioteknologi telah melalui sejarah yang panjang sebelum manipulasi genetik mulai berkembang. Secara tidak langsung masyarakat telah banyak melakukan kegiatan bioteknologi, walaupun tanpa sebutan bioteknologi, seperti: pemanfaatkan mikroba pada proses fermentasi untuk membuat minuman, roti, keju. Proses seleksi tanaman yang dilakukan oleh para petani untuk mendapatkan tanaman unggul maupun melalui persilangan juga merupakan kegiatan bioteknologi, demikian juga dengan penangkaran hewan. Kegiatan seperti diatas ini juga disebut sebagai bioteknologi tradisional.

Sebaliknya, bioteknologi modern yang menggunakan proses rekayasa genetika mulai berkembang setelah penemuan struktur DNA sekitar tahun 1950, yang diikuti dengan penemuan-penemuan lainnya, seperti: enzim pemotong DNA (enzim restriksi endonuklease), enzim yang dapat menggabungkan DNA (enzim ligase). Selanjutnya ditunjukkan dengan keberhasilan menciptakan DNA rekombinaan melalui penggabungan DNA dari dua makhluk hidup yang berbeda. Teknologi DNA rekombinan atau yang juga dikenal dengan teknik kloning merupakan contoh bioteknologi modern.

Bioteknologi pada saat ini lebih didasarkan kepada teknik manipulasi atau rekayasa DNA. Manipulasi DNA dimulai dengan mengisolasi DNA yang bertanggung jawab untuk sifat tertentu dengan bantuan enzim pemotong DNA, selanjutnya digabungkan dengan bantuan enzim ligase dan memindahkannya pada makhluk hidup yang berbeda seperti bakteri, hewan dan tumbuhan (Gambar 13.3). Hasil dari teknik tersebut diantaranya adalah insulin manusia yang dihasilkan dengan bantuan bakteri E. coli, kloning domba Dolly, tanaman kapas tahan insektisida.

13.3.1 Aplikasi bioteknologi Selama kurang lebih empat dasawarsa terakhir, kita melihat begitu pesatnya perkembangan bioteknologi tradisional maupun modern diberbagai bidang. Pesatnya perkembangan bioteknologi ini sejalan dengan tingkat kebutuhan hidup manusia di muka bumi. Hal ini dapat dipahami, mengingat bioteknologi menjanjikan suatu revolusi pada hampir semua aspek kehidupan manusia, mulai dari bidang pertanian, peternakan hingga kesehatan dan pengobatan maupun ketahanan negara (HANKAM).

Bacterial cell lacZ gene Human (lactose cell

Isolate plasmid DNA

breakdown)

and human DNA.

Restriction site

ampR gene

Bacterial (ampicillin

plasmid Gene of resistance) interest

StickyCut both DNA samples with

Human

ends

the same restriction enzyme.

DNA

Mix the DNAs; they join by base pairing. The products are recombinant plasmids and many nonrecombinant plasmids.

Recombinant DNA plasmids

Introduce the DNA into bacterial cells that have a mutation in their own lacZ gene.

Recombinant bacteria

Plate the bacteria on agar containing ampicillin and X-gal. Incubate until colonies grow.

Colony carrying

Colony carrying non-

recombinant

recombinant plasmid

plasmid with

with intact lacZ gene

disrupted lacZ gene

Bacterial clone

Gambar 13.3. Teknologi DNA rekombinan.

13.3.1.1. Bioteknologi tradisional Aplikasi bioteknologi tradisional mencakup berbagai aspek pada kehidupan manusia, seperti aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan.

13.3.1.1.1. Bidang pangan Mikroorganisme dapat menjadi bahan pangan ataupun mengubah bahan pangan menjadi bentuk lain. Proses yang dibantu oleh mikroorganisme misalnya melalui fermentasi, seperti keju, yoghurt, dan berbagai makanan lain termasuk kecap dan tempe. Pada masa mendatang diharapkan peranan mikroorganisme dalam penciptaan makanan baru seperti mikroprotein dan protein sel tunggal. Mengenal sifat dan cara hidup mikroorganisme juga akan sangat bermanfaat dalam perbaikan teknologi pembuatan makanan.

1. Pembuatan roti Pada pembuatan roti, biji-bijian serelia dipecah dahulu untuk membuat tepung terigu. Selanjutnya oleh enzim amilase tepung dirubah menjadi glukosa. Selanjutnya khamir Saccharomyces cerevisiae, yang akan memanfaatkan glukosa sebagai substrat respirasinya sehingga akhirnya membentuk gelembunggelembung yang akan terperangkap pada adonan roti. Adanya gelembung ini menyebebkan roti bertekstur ringan dan mengembang. Sedangkan jika ditambah protease maka roti yang dihasilkan akan bertekstur lebih halus. 2. Pengolahan hasil susu Susu dapat diolah dengan bioteknologi sehingga menghasilkan produk-produk baru, seperti keju, mentega dan yogurt. a. Keju Pada pembuatan keju, kelompok bakteri yang dipergunakan adalah bakteri asam laktat. Bakteri ini berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat menurut reaksi berikut. C12H22O11 + H2O

4CH3CHOHCOOH Laktosa Air Asam laktat

Bakteri asam laktat yang bisa digunakan adalah Lactobacillus dan Sterptococcus. Di dalam proses pembuatan keju, susu terlebih dahulu di panaskan 90°C atau dipesteurisasikan melalui pemanasan sebelum kultur bakteri asam laktat dinokulasikan (di tanam). Akibat aktivitas bakteri, pH menjadi turun dan mengakibatkan susu terpisah menjadi dadih padat dan cairan whey; proses ini disebut pedadihan. Kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk menggumpalkan dadih. Pada saat ini, enzim rennin dari sapi sudah digantikan dengan enzim buatan yaitu kimosin. Whey yang terbentuk dimanfaatkan sebagai makanan sapi, sedangkan dadih yang terbentuk dipanaskan dengan suhu 3242°C sehingga menghasilkan keju. Selain itu pada

pembuatan keju juga digunakan cendawan agar kualitas lebih baik. Ada 4 macam jenis keju, yaitu :

1. keju sangat keras, contoh: keju Romano, keju Permesan. 2. keju keras , contoh: keju Cheddar, keju Swiss. 3. keju setengah lunak, contoh: keju Requefort (keju biru). 4. keju lunak, contoh: keju Camembert. b. Yoghurt Pada yoghurt, susu dipasteurisasi dahulu, lalu sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganime yang digunakan adalah bakteri asam laktat, yaitu Lactobaphillus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri ini ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, lalu disimpan dalam suhu 45°C selama 5 jam. Dalam penyimpanan ni pH turur jadi 4,0 akibat didinginkan dan bisa ditambahkan cita rasa buah jika diinginkan. Yoghurt berasal dari bahasa Turki serta memiliki nama lain seperti mast (Iran), kiselmleka (Balkan), mauzun (Armenia), cieddu (Italia). Yoghurt yang cukup terbaik adalah tanpa rasa tanpa warna (cukup ditambah gula saja).

c. Mentega Pada pembuatan mentega, mikroorganisme yang digunakan adalah Streptococcuslactis dan Leuconostoc cremoris yang membantu proses pengasaman. Setelah itu, susu ditambah dengan cita rasa tertentu, kemudian lemak mentega dipisahkan. Pengadukan lemak mentega menghasilkan mentega yang siap makan. 3. Produk makanan lain Pengolahan produk makanan lain dapat berupa sayur, buah dan sebagainya. Di antaranya akan dijelaskan berikut ini: a. Sauerkraut Sauerkraut adalah sayuran yang diasamkan agar dapat awet di simpan. Cara membuatnya, sayuran seperti kol atau sawi diirisi kemudian dicampur dengan garam lalu di tekan dalam tempat penyimpanan untuk mengeluarkan udara. Kemudian di tambahkan bakteri asam laktat. Aktivitas bakteri ini meurunkan pH menjadi 5.0. pH ini mencegah mikroorganisme lain tumbuh, selain itu dapat menimbulkan cita rasa unik akibat akumulasi zat organik yang oleh bakteri.

b. Penyimpanan zaitun dan timun Zaitun dan timun dapat diawetkan dengan menyimpannya dalam larutan garam yang ditambah bakteri asam laktat. Dalam kondisi anaerob, bakteri tumbuh dengan subur dan menurukan pH hingga 4.0. Dengan pH rendah ini aktivitas mikroba lain dapat dicegah. c. Tahu kuning, tahu putih, dan tempe dibuat dari kedelai menggunakan cendawan Rhizopus (Gambar 13.4) Gambar 13.4. Produk tahu 2 bentuk dan 2 warna.

d. Oncom, dibuat dari bungkil kacang tanah menggunakan cendawan Neurospora sithopila. e. Tapai, dibuat dari ketela pohon dengan menggunakan khamir Saccharomyces cereviceae.

13.2.1.1.2. Bidang pertanian Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pertanian ialah:

1. Hidroponik, merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai tempat menanam tanaman (Gambar 13.5). Gambar 13.5. Hidroponik tanaman selada air.

2. Seleksi tanaman yang memiliki karakter yang unggul seperti biji besar atau tinggi maupun produksi yang besar. 13.2.1.1.3. Bidang peternakan Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang peternakan misalnya pada:

1. Domba ankon, merupakan domba berkaki pendek dan bengkok, hasil mutasi alami. 2. Sapi “Jersey” yang diseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu berkrim banyak (Gambar 13.6). Gambar 13.6. Sapi bersusu krim tinggi.

13.2.1.1.4. Kesehatan dan pengobatan Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pengobatan, misalnya:

1. Antibiotik yang digunakan manusia untuk pengobatan diisolasi dari bakteri dan jamur (Gambar 13.7)

Gambar 13.7. Cendawan penghasil penisilin.

2. Vaksin merupakan mikroorganisme atau bagian mikroorganisme yang sifat virulensinya telah dimatikan, bermanfaat untuk meningkatkan imunitas. 13.2.1.2. Bioteknologi modern Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan hingga kesehatan dan pengobatan.

13.2.1.2.1. Pangan Beberapa contoh bioteknologi modern di bidang pada bidang pangan, misalnya:

1. Kandungan vitamin A pada tanaman padi Golden rice. 2. Kentang yang telah mengalami mutasi genetik sehingga kadar pati kentang meningkat 20% dari kentang biasa. 13.2.1.2.2. Bidang pertanian Beberapa contoh bioteknologi modern di bidang pertanian, misalnya:

1. Tanaman jagung, kapas dan tomat yang resisten terhadap serangan penyakit gen tertentu (setelah gennya dimanipulasi menggunakan teknologi DNA rekombinan) (Gambar 13.8).

Kapas biasa pas biasa Kapas-Bt

Gambar 13.8. Kapas resisten serangan serangga (Kapas BT)

3. Tanaman padi tahan genangan air. (Gambar 13.9). Gambar 13.9. Tanaman padi tahan genangan air.

479

4. Pohon jati 10 bulan dengan tinggi 7 m dari teknik kultur jaringan/mikropropagasi (Gambar 13.10). Gambar 13.10. Ketinggian pohon jati super.

13.2.1.2.3. Bidang peternakan Beberapa contoh bioteknologi modern di bidang peternakan, yaitu: 1. Pembelahan embrio secara fisik (spilitting) (Gambar 13.11) mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi, dan kuda. Gambar 13.11. Spilitting pada domba.

2. Ternak unggul hasil manipulasi genetik, contohnya unggul pada daging dan susunya 3. Ikan salmon yang disisipkan hormon pertumbuhan menjadi 2 kali lipat besarnya (Gambar 13.12)

Gambar 13.12. Ikan salmon yang ditambahkan gen hormon

pertumbuhan.

13.2.1.2.4. Kesehatan dan pengobatan Beberapa contoh bioteknologi modern di bidang kesehatan dan pengobatan antara lain:

1. Hormon insulin manusia yang dihasilkan dengan bantuan Escherechia coli (Gambar 13.13) 2. manipulasi produk vaksin dengan menggunakan E. coli agar lebih efisien. 13.3. Bioteknologi dengan menggunakan mikrobiologi Bioteknologi tradisional maupun modern telah menggunakan mikroorganisme sebagai bagian suatu proses untuk meningkatkan produk dan jasa. Bioteknologi umumnya menggunakan mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast), dan kapang, dengan alasan:

1. pertumbuhannya cepat. 2. sel-selnya mempunyai kandungan protein yang tinggi. 3. dapat menggunakan produk-produk sisa sebagai substratnya misalnya dari limbah pertanian. 4. menghasilkan produk yang tidak toksik. 5. sebagai makhluk hidup, reaksi biokimianya dikontrol oleh enzim makhluk hidup itu sendiri sehingga tidak memerlukan tambahan reaktan dari luar.

Gambar 13.13. hormon insulin yang diproduksi menggunakan bakteri E. Coli.

Bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme antara lain penemuan dan penyelesaian masalah pangan, obat-obatan, pembasmian hama tanaman, pencemaran, dan pemisahan logam dari bijih logam.

13.3.1. Mikroorganisme pengubah dan penghasil makanan atau minuman Mikroorganisme dapat mengubah nilai gizi makanan atau minuman dalam proses fermentasi. Proses fermentasi merupakan perubahan enzimatik secara anaerob dari senyawa organik menjadi produk organik yang lebih sederhana. Aktivitas mikroorganisme tersebut antara lain dalam fermentasi yang mengubah ampas tahu atau kacang kedelai menjadi oncom, kacang kedelai menjadi tempe atau putih menjadi arak hitam atau putih. Mikroorganisme pada proses fermentasi menyebabkan:

a. perubahan senyawa-senyawa kompleks pada makanan atau minumam menjadi senyawa yang lebih sederhana. b. peningkatan cita rasa dan aroma makanan atau minuman. Misalnya oncom dapat dibuat dari ampas tahu, kelapa atau kacang tanah dengan penambahan mikroorganisme berupa Neuspora. Neuspora mengeluarkan enzim amilase, lipase, dan protease yang aktif selama proses fermentasi, juga menguraikan bahan-bahan dinding sel ampas kacang kedelai atau kelapa. Fermentasi pada pembuatan oncom juga menyebabkan terbentuknya sedikit alkohol dan berbagai ester yang beraroma sedap. Mikroorganisme dapat dijadikan langsung sebagai sumber pembuatan makanan. Hal ini disebabkan:

a. massa mikroorganisme tumbuh menjadi dua kali lipat dalam waktu satu jam, sedangkan massa tumbuhan atau hewan memerlukan waktu berminggu-minggu.

b. massa mikroba minimal mengandung 40% protein serta mempunyai kandungan vitamin dan mineral yang tinggi. Pada tabel 15.1 berikut terlihat bahwa protein yang dihasilkan setiap hari dari 1000 biomassa (kg) bakteri mencapai nilai tertinggi dibandingkan produksi protein oleh hewan ternak, tanaman kacang kedelai, dan khamir. Tabel 13.1 produksi protein oleh berbagai jenis makhluk hidup.

Makhluk hidup Protein yang dihasilkan setiap hari dari 100 g sampai biomasa (kg) Hewan ternak 1 Tanaman kacang kedelai 100 Khamir 100000 Bakteri 1.000.000.000.000.000.

Makanan yang berasal dari mikroorganisme disebut protein sel tunggal (PST) atau disebut juga single-cell (SCP). Tunggal merupakan makanan kaya protein yang berasal dari mokroorganisme.

Awalnya, sekitar tahun 1960-an mikroorganisme protein sel tunggal ditumbuhkan dalam medium yang mengandung minyak. Namun, meningkatnya hara minyak pada tahun 1970 menyebabkan produksi protein sel tunggal ditumbuhkan di dalam sirup glukosa, ampas buah-buahan, dan sisa berbagai produk pertanian.

Contoh mikroorganisme protein sel tunggal yaitu cendawan Fusarium gramineaum yang mengandung protein 45% dan lemak 13%. Fusarium sangat bergizi, disebut sebagai mikroprotein. Merek dagang mikroprotein disebut Quorn. Quorn merupakan produk seperti lembaran adonan kue. Quorn yang ditambah dengan berbagai warna dan aroma dapat menghaslkan berbagai macam makanan, juga dapat digunakan sebagai pengganti daging sapi dan ayam. Quorn juga sering digunakan sebagai campuran untuk membuat sosis (Gambar 13.14).

Gambar 13.14. Beberapa produk hasil bioteknologi: a. sosis b. ikan c.daging, d. Mie, e.kultur sel hewan f. Tape.

13.3.2. Mikroorganisme penghasil obat Mikroorganisme merupakan agen yang dapat membantu bidang pengobatan. Mikroorgansime tersebut misal digunakan untuk membuat antibiotik dan vaksin, seperti yang akan dibahas berikut ini.

13.3.2.1. Antibiotik Merupakan senyawa yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Banyak ditemukan mikroorganisme yang mengandung substansi dengan aktivitas antibiotik.

13.3.2.2. Penisilin Diproduksi secara komersial dicampurkan dengan berbagai senyawa, namun komponen utama berupa penisilin. Komponen utama penisilin tersebut merupakan penisilin G yang dapat diubah menjadi bentuk-bentuk lain dengan aktivitas yang sedikit berbeda. Penisilin G terdegradasi oleh asam lambung sehingga penisilin ini lebih baik diberikan diberikan melalui suntikan.

Contoh lain adalah penisilin yang tidak dapat dipengaruhi oleh asam lambung sehingga dapat dikonsumsi dalam bentuk sirup maupun tablet. Adanya kisaran pada penisilin memungkinkan staf kesehatan untuk memilih jenis pengobatan yang paling sesuai dengan penyakit tertentu. Pilihan-pilihan ini juga membantu menuntaskan perkembangan resistansi penyakit terhadap obat.

13.3.2.3. Sefalosporin Dihasilkkan oleh jamur Chepalosporium yang diyemukan pada tahun 1984. Sefalosporin aktif untuk bakteri yang mempunyai karakter dengan kisaran yang kurang lebih sma dengan penisilin. Sefalosporin terbaru sangat efektif untuk melawan bakteri yang resisten terhadap penisilin.

13.3.2.4. Tetrasiklin Dihasilkan oleh bakteri Sterptomycin aureofaciens. Berbagai bentuk tetrasiklin aktif melawan bakteri yang mempunyai karakter dengan dengan kisaran kurang lebih sama dengan penisilin. Walau demikian, berkembangnya resistensi telah mengurangi efektivitas antibiotik ini. Tetrasiklin mengikat kalsium dan diakumulasi dalam tulang dan gigi yang sedang berkembang.

13.3.2.5. Eritromisin Mempunyai kisaran yang sama dengan penisilin. Eritromisin bermanfaat untuk melawan bakteri yang resisten terhadap penisilin atau dapat digunakan untuk pasien yang alergi terhadap penisilin.

Pada antibiotik berarti bakteri dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan namun, tidak menyebabkan kerusakan pada sel-sel inang atau sel-sel tubuh manusia. Antibiotik mempunyai target tertentu yang hanya terdapat pada sel bakteri, misalnya penisilin dan sefalosporin mampu menghambat biosintesis sel bakteri.

13.3.2.6. Vaksin Merupakan mikroorganisme atau bagian mikroorganisme yang telah dilemahkan. Vaksin dimasukkan (dengan disuntikkan atau oral) ke dalam tubuh manusia agar sistem kekebalan tubuh manusia aktif melawan mikroorganisme tersebut. Vaksin telah membantu berjutajuta orang di dunia dalam pencegahan serangan penyakit yang serius. Vaksin berasal dari sumber-sumber berikut.

a. Mikroorganisme yang telah mati Penggunaan mikroorganisme yang telah mati antara lain digunakan untuk menghasilkan vaksin batuk rejan dari bakteri penyebab batuk rejan. Bakteri tersebut dimatikan dengan pemanasan atau penggunaan senyawa kimia untuk mendenaturasi enzimnya.

b. Mikroorganisme yang telah dilemahkan Vaksin yang dihasilkan dari mikroorganisme yang sudah dilemahkan disebut sebagai atermsi. Vaksin yang melawan aktivitas bakteri secara cepat merupakan vaksin atenuasi. Contoh vaksin yang menggunakan sumber tersebut adalah vaksin difteri dan tetanus yang dihasilkan dari substansi toksin yang sudah tidak berbahaya dari bakteri. Toksoid bertujuan untuk merangsang produksi toksin, namun mengurangi resiko terinfeksi oleh bakteri dari jenis tertentu.

13.3.3. Mikroorganisme pembasmi hama tanaman Mikroorganisme di alam dapat dijadikan sebagai agen pengendali hayati, yaitu pengendalian terhadap hama dengan menggunakan musuh alami. Misalnya pengendalian hama serangga pada tanaman pertanian dengan menggunakan bakteri patogen serangga, yaitu Bacillus thuringiensis (Bt).

Bakteri Bt dapat ditemukan di tanah dan tanaman Bacillus thuringiensis merupakan spesies bakteri yang dikembangkan menjadi insektisida mikrobial. Bakteri Bt menghasilkan protein kristal yang dapat membunuh serangga maupun larva atau ulat serangga. Aktivitas Bt pada tanaman misalnya membunuh ngengat yang menjadi hama pada buah apel, dan pir, ulat pada kol (kubis), brokoli, dan kentang.

Bt yang telah dikembangkan dalam jumlah besar dicampur dengan cairan tertentu befungsi sebagai perekat dan langsung dapat disemprot pada tanaman pertanian. Bacillus thuringiensis yang berbeda akan menghasilkan protein kristal yang toksik untuk kelompok makhluk hidup yang berbeda. Bt telah dijual di Amerika Utara sebagai insektisida microbial komersial sejak tahun 1960, dan dijual dengan berbagai nama merk dagang. Bt dapat digunakan dengan cara penyemprotan konvensional pada tanaman pertanian.

Beberapa Bt yang tersedia secara komersial dengan hama targetnya adalah sebagai berikut.

• Bacillus thuringiensis varietas Tenebrionis menyerang kumbang kentang Colorado dan larva kumbang daun. • Bacillus thuringiensis varietas Kurstaki menyerang berbagai jenis ulat tanaman pertanian. • Bacillus thuringiensis varietas Israelensis menyerang nyamuk dan lalat hitam. • Bacillus thuringiensis varietas Aizawai menyerang larva ngengat dan berbagai ulat, terutama ulat ngengat diamondback.

Protein kristal Bt akan berpengaruh efektif terhadap larva, ulat serangga, dan serangga bila Bt yang dikonsumsi dalam jumlah yang mencukupi dan pH usus serangga berada pada kondisi alkali (basa).

13.3.4. Mikroorganisme pengelola limbah Mikroorganisme membantu pengelolaan berbagai jenis limbah, terutama dalam penguraian limbah organik. Limbah organik dari rumah tangga, pasar atau industri sering dibuang langsung ke sungai, yang mengakibatkan pencemaran di sungai atau timbulnya limbah cair. Tujuan utama pengelolaan limbah cair dengan mikroorganisme adalah untuk mengurangi kandungan BOD dan bahan padat tersuspensi. Pengelolaan limbah cair juga dibutuhkan untuk menghilangkan pupuk yang masuk saluran air bahan kimia beracun, dan padatan terlarut.

Mikroorganisme mengelola limbah cair melalui proses penguraian secara aerob dan anaerob. Pada pemrosesan aerob terdapat berbagai mikroorganisme (bakteri, protista dan cendawan) yang menguraikan materi organik dari limbah menjadi mineral-mineral, gas-gas dan air. Aktivitas ini membutuhkan banyak oksigen. Bioteknologi modern juga memanfaatkan makhluk hidup dalam tingkat seluler/molekuler, diantaranya kultur jaringan, rekayasa genetik, dan kloning.

13.4. Kultur sel dan jaringan Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman secara vegetatif buatan yang didasarkan pada sifat totipotensi tumbuhan. Totipotensi adalah kemampuan sel/jaringan makhluk hidup untuk tumbnuh menjadi individu baru. Totipotensi tumbuhan membuat sel tumbuhan dalam proses kultur jaringan dapat berkembang menjadi tumbuhan lengkap jika ditumbuhkan pada kondisi yang memungkinkan. Dengan kultur jaringan, dalam waktu yang bersamaan dapat diperoleh bibit tanaman dalam jumlah banyak.

Kultur jaringan memiliki manfaat berikut ini:

a. Melestarikan sifat tanaman induk. b. Menghasilkan tanaman yang memiliki sifat seragam c. Menghasilkan tanaman baru dalam jumlah besar d. Dapat menghasilkan tanaman yang bebas virus. e. Dapat dijadikan sarana untuk melestarikan plasma nutfah f. Untuk menciptakan varietas baru melalui rekayasa genetika. Sel yang telah direkayasa dikembangkan melalui kultur sel sehingga menjadi tanaman baru secara lengkap.

13.4.1. Macam-macam kultur jaringan Berbagai tanaman dapat digunakan sebagai eksplan dalam kultur jaringan, antara lain:

a. Kultur meristem, menggunakan jaringan meristem (akar, batang, daun) yang muda/ merismatik . b. Kultur antera, menggunakan kepala sari sebagai eksplan c. Kultur embrio, menggunakan embrio. Misalnya pada embrio kelapa kopyor yang sulit dikembangbiakkan secara alamiah. d. Kultur protoplas, menggunakan sel jaringan hidup sebagai eksplan tanpa dinding. e. Kultur pollen, menggunakan serbuk sari sebagai eksplannya Gambar 13.15. Tahapan Kultur antera.

13.4.2. Prosedur kultur jaringan terdiri dari: 1. Persiapan Medium cair dan padat disiapkan dalam botol Erlenmeyer yang ditutup dengan kain kasa steril dan aluminium foil. Botol yang bersisi medium disterilkan dengan memanaskannya dalam autoklaf yang bersuhu 120°C dan tekanan 1.5 kg/m2 selama 20 menit. Setelah disterilkan, medium kultur disimpan dalam tempat steril atau kulkas. Ruangan dan peralatan harus disterilkan dengan larutan antiseptik (alkohol atau sodium hipoklorit). Lampu UV dalam ruangan entkas atau laminar air flow dinyalakan satu jam sebelum digunakan, tujuannya untuk mensterikan ruangan tersebut.

2. Pengambilan dan perawatan eksplan Eksplan (bahan tanaman) dapat diambil dari tunas pucuk, ketiak daun, ujung akar, atau daun muda. Bahan eksplan disterilkan dengan cara merendamnya dalam larutan kalsium hipoklorit 5% selama 5 menit. Setelah itu eksplan dibilas beberapa kali menggunakan akuades yang steril. Bahan eksplan yang sudah steril dan botol erlenmeyer berisi medium padat atau cair dimasukkan ke dalam entkas.

Bagian luar eksplan dikupas memakai pisau yang tajam yang steril sampai eksplan berukuran 1-1.5 mm. Setelah eksplan siap tanam, tutup botol Erlenmeyer di buka dan eksplan di tanam memakai pinset lalu dimasukkan kedalam medium cair atau padat, tergantung penggunaan jenis eksplannya. Botol yang sudah ditanami eksplan ditutup kembali menggunakan kain steril dan aluminium foil.

3. Pengocokan Botol yang sudah ditanami eksplan diletakkan di atas meja pengocok (shaker) yang sudah dinyalakan jika menggunakan medium cair, frekuensi pengocokan sekitar 60-70 kali per menit. Pengocokan dilakukan 6 jam sehari selama 1.5-2 bulan. Tujuan pengocokan adalah sebagai berikut:

• Menggiatkan kontak antara permukaan eksplan dengan larutan medium. • Memudahkan peresapan larutan nutrisi ke dalam jaringan eksplan. • Melancarkan sirkulasi udara, sehingga udara bisa masuk ke dalam medium. • Merangsang terpisahnya PLB yang terbentuk. Dalam medium cair, dari eksplan akan tumbuh PLB dan lama kelamaan PLB akan lepas dari eksplan. PLB yang terbentuk dapat dipisah-pisahkan dan daapt dipindahkan ke dalam botol lain sehingga dihasilkan banyak PLB. PLB yang terbentuk dapat dipindahkan ke dalam medium padat dan dikulturkan dalam ruangan yang steril. Suhu, kelembaban, dan intensitas cahaya ruangan harus diatur. Dalam medium, PLB akan tumbuh menjadi tanaman lengkap (planlet).

Setelah menghasilkan daun atau membentuk tanaman sempurna planlet harus dipindahkan kedalam botol lain yang berisi media padat. Populasi planlet dikurangi sesuai dengan tingkat pertumbuhannya. Akhirnya, planlet dipindahkan ke dalam kelompok yang terdiri dari campuran tanah dan kosmos atau pupuk kandang, dan diletakkan

dalam rumah kaca. Setelah pertumbuhannya sempurna, plantet dipindahkan ke dalam pot, satu pot berisi satu tanaman baru.

4. Medium Medium tanaman terdiri dari dua jenis, yaitu medium cairan dan medium padat. Medium cair untuk menumbuhkan eksplan sampai terbentuk PLB. Medium padat digunakan untuk menumbuhkan PLB sampai terbentuk planlet. Medium padat dibuat dengan melarutkan nutrisi dan agar-agar kedalam akuades yang disterilkan.

Media kultur harus mengandung nutrisi lengkap yang terdiri dari unsur makro, unsur mikro, vitamin, gula, dan ZPT (Zat Pengatur tumbuh tanaman) seperti auksin, sitokinin, dan giberalin.

Zat pengatur tumbuh yang akan digunakan dapat dipilih dari bahan-bahan di bawah ini:

a. IAA (Indole Asetic Acid/Asam Indol Asetat). b. IAAId (Indole Acet Aldehyde/Indol Asetat Dehida). c. IAN (Indole Aceton Nitrile/Indol Aseto Nitril). d. IAEt (Ethylen Doleacetate/Etilendol Asetat). e. IpyA (Indolepyruvic Acid/Asam Indol Piruvat). Ada banyak medium kultur jaringan yang penamaannya diambil dari nama penemunya, antara lain:

1. Murashige and Skoog (1962) dapat digunakan hampir untuk semua jenis kultur, terutama untuk tanaman herba. 2. White (1934), sanagt cocok untuk kultur tanaman tomat. 3. Wacin and Went, dapat digunakan untuk kultur jaringan anggrek. 4. Nitch and Nitsch, biasanya digunakan dalam kultur serbuk sari dan kultur sel. 5. Scenk and Herberlandt (1972), cocok untuk kultur jaringan tanaman monokotil. Gambar 13.16. Penyimpanan tanaman di ruang kultur.

13.5. Rekayasa Genetik Rekayasa genetik atau penggunaan teknologi DNA rekombinan sangat bermanfaat pada berbagai bidang kehidupan manusia. Misalnya bidang kedokteran dan farmasi, peternakan dan pertanian, serta perindustrian.

13.5.1. Bidang Kedokteran dan farmasi *) Pembuatan insulin manusia oleh bakteri

Insulin merupakan suatu protein yang bertugas mengatur metabolisme gula di dalam tubuh manusia. Penderita diabetes tidak mampu membentuk insulin dalam jumlah yang dibutuhkan. Penderita diabetes akut harus menerima suntikan insulin setiap hari.Biasanya untuk memperoleh 0.45 kg insulin yang dibutuhkan oleh 750 pasien diabetes selama satu tahun, diperlukan 3600 kg kelenjar pankreas yang berasal dari 23.000 ekor hewan.

Dengan teknik rekayasa genetika, para peneliti berhasil menyisipkan DNA pengendali insulin ke dalam bakteri sehingga bakteri mampu untuk membentuk insulin yang mirip sekali dengan insulin manusia dan insulin yang dihasilkan dapat diterima lebih baik oleh tubuh manusia. Biaya pembuatan insulin ini pun jauh lebih murah. Sehingga penderita diabetes dapat tertolong.

*) Terapi gen manusia

Teknologi DNA rekombinan dapat digunakan untuk membantu kelainan genetik yang disebabkan oleh alel tunggal melalui penyisipan gen pada sel “stem cell” yang menghasilkan semua sel darah dan sistem imun. Stem cell merupakan kandidat utama sel yang menerima alela normal. Sebagian besar percobaan saat ini masih dalam taraf pendahuluan yang didesain untuk menguji keamanan dan kelayakan prosedur, bukan untuk penyembuhan.

*) Antibodi monoklonal

Antibodi merupakan protein yang dihasilkan oleh sistem imunitas vertebrata sebagai sistem pertahanan untuk melawan infeksi. Antibodi memiliki keunikan dibandingkan protein lainnya karena terdapat berjuta-juta antibodi dengan bentuk-bentuk yang berbeda. Masingmasing antibodi tersebut mempunyai tempat pengikatan yang spesifik, yang hanya mengenali molekul target yang juga spesifik (antigen).

Antibodi dapat dihasilkan dengan menyuntikkan beberapa kali suatu sample yang berisi antigen ke dalam seekor hewan kelinci, kambing, atau marmot. Kemudian serum darah hewan tersebut

diambil karena banyak mengandung antibodi (anti serum). Antiserum tersebut mengandung campuran antibodi yang dihasilkan oleh limfosit-B.

13.5.2. Bidang peternakan, perikanan, dan pertanian *) Transfer gen pada hewan

Bakteri bukan satu-satunya makhluk hidup yang dapa dimodifikasi dengan teknologi DNA rekombinan atau yang dikenal rekayasa genetika. Rekayasa genetika juga dapat menstransfer gen-gen tertentu ke tumbuhan berbunga, jamur, dan mamalia yang mengakibatkan perubahan genotipe makhluk hidup tersebut atau disebut makhluk hidup transgenik. Makhluk hidup transgenik merupakan makhluk hidup yang menerima gen-gen dari spesies lain yang sama sekali berbeda tetapi masih dalam satu kingdom ataupun dapat juga dari kingdom yang berbeda. Hewan maupun tumbuhan transgenik (Gambar 13.17) dihasilkan dengan berbagai teknik, misalnya perpindahan gen menggunakan bantuan bakteri Agrobacterium, mikroinjeksi, penembakan gen, kloning embrio.

Gambar 13.17 Beberapa produk transgenik: a. Babi hasil

kloning embrio, b. Tanaman pepaya tahan virus ring spot.

Contoh transfer gen pada hewan adalah domba Tracey. Tracey merupakan domba betina yang sehat dan normal, namun DNA-nya telah disisispi oleh gen manusia. Gen manusia tersebut mengkode produksi protein alfa-1-antitripsin (ATT) berkhasiat untuk mengobati penyakit paru-paru pada manusia, misalnya fibrosistik dan empisema (menggelembungnya membran alveoli hingga pecah yang dapat menyebabkan bronkitis kronis).

a. Kloning embrio Kloning embrio telah digunakan untuk produksi hewan ternak, misalnya sapi atau domba yang secara genetik identik. Pada sapi atau domba, setiap kehamilan hanya mengandung seekor anak saja. Dengan teknik kloning embrio akan memungkinkan bagi peternak untuk meningkatkan jumlah hewan ternaknya.

b. Transfer nukleus Transfer nukleus (gen inti) adalah dengan memasukkan donor DNA dari hewan yang karakternya diinginkan kedalam sel telur hewan yang intinya (DNA-nya) telah dihilangkan (Gambar 13.18). Setelah terbentuk embrio lalu embrio ditanamkan ke rahim induk hewan yang akan membesarkannya. Contohnya adalah domba Dolly.

Kloning pada hewan merupakan proses yang mahal dengan kelebihan yang terbatas dibandingkan dengan teknik reproduksi lainnya. Kloning pada hewan menimbulkan pertanyaan tentang kemungkinan kloning pada manusia. Banyak negara yang melarang percobaan kloning manusia, selain bertentangan dengan agama, juga dianggap melanggar estetika dan prinsip ilmu dan hukum kedokteran.

Saat ini kloning pada hewan belum dimanfaatkan secara maksimal karena mahal dan sulit dikerjakan. Kloning pada mamalia akan dikombinasikan dengan bioteknologi lain untuk menghasilkan organ-oragan tubuh hasil klon dan jaringan yang digunakan untuk transplantasi.

*) Transgenik pada tanaman

Agrobacterium tumefaciens merupakan bakteri tanah penyebab infeksi tumor crown gall pada beberapa tanaman dan dimanfaatkan sebagai alat untuk melakukan proses transfer gen pada tanaman.

Tanaman transgenik direkayasa menggunakan bantuan Agrobacterium tumefaciens untuk memperoleh sifat-sifat berikut:

* Penundaan pematangan pada tanaman tomat. Tomat hasil rekayasa (tomat flavor savor) dapat bertahan beberapa minggu lebih lama dibandingkan dengan tomat biasa (Gambar 13.19).

Gambar 13.18. Tahapan transfer nukleus pada kloning embrio.

Gambar 13.19. Tanaman Tomat transgenik yang membawa gen penunda pematangan buah.

* Resistensi/ketahanan terhadap insektida yaitu tanaman dapat mensintesis protein kristal insektisidal (Insectisidal Crystal Protein = ICP) yang berasal dari Bacillus thuringensis. Protein kristal insektisida mempengaruhi usus hama seperti ulat atau serangga tertentu yang makan tanaman ini sehingga hama mati. * Resistensi terhadap kondisi lingkungan. Misalnya transfer gen dapat menghasilkan: 1. Tanaman yang tahan kering karena mempunyai lapisan kutikula yang lebih tebal sehingga tumbuh baik di daerah kering (Gambar 13.20). Gambar 13.20.Tanaman bunga matahari tahan kering.

3. Tanaman yang tahan terhadap angin. Contohnya adalah tanaman kedelai yang telah dimanipulasi agar mempunyai batang yang lebih kuat dengan tingi yang seragam sehingga tahan terhadap angin kencang. 13.6. Penanggulangan dampak negatif bioteknologi Bioteknologi telah menghasikan produk-produk yang bermanfaat untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Namun perlu juga diperhatikan dampak negatif dari perkembangan bioteknologi tersebut. Beberapa dampak negatif yang mungkin timbul akibat perkembangan bioteknologi adalah berikut ini:

1. Alergi Gen asing yang disisipkan pada makhluk hidup yang menjadi makanan manusia dapat menyebabkan alergi terhadap individu tertentu. Untuk mencegahnya perlu dilakuakn pengujian dalam jangka waktu yang lama untuk memastikan ada tidaknya efek negatif tersebut terhadap konsumen. Selain itu, produk yang mengandung makhluk hidup hasil rekayasa genetik bioteknologi harus diberi label dengan jelas guna memberi informasi kepada konsumen mengenai produk yang dikonsumsi.

2. Hilangnya plasma nutfah Akibat budidaya hewan dan tumbuhan unggul atau pertanian konvensional yang monokultur dapat mengakibatkan plasma nutfah atau keanekaragaman makhluk hidup dapat musnah. Kepunahan plasma nutfah dapat diatasi dengan melakukan pemeliharaan berbagai jenis hewan dan tumbuhan di situs konservasi tertentu. Selain itu penggunaan yang terus menerus dari tanaman unggul tahan herbisida, insektisida juga ditakutkan dapat menyebabkan munculnya gulma maupun hama baru.

3. Rusaknya eksosistem Tanaman kapas Bt selain menyebabkan matinya hama ulat yang memakannya, juga diduga menyebabkan larva kupu-kupu ikut mati. Akibat gangguan dan perubahan kondisi lingkungan yang tidak seimbang dapat menyebabkan rusaknya suatu ekosistem.

Rangkuman

Bioteknologi merupakan pemanfatan prinsip-prinsip Biologi dan teknologi rekayasa terhadap makhluk hidup, sistem, atau proses biologis, untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi makhluk hidup maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. Bioteknologi berkaitan dan berkembang seiring kemajuan ilmu mikrobiologi, biologi sel, genetika, dan biokimia.

Bioteknologi yang sudah dikenal atau diterapkan sejak dahulu disebut bioteknologi tradisional, yang memanfatakan mikroba, proses biokimia dan genetik secara alami, misalnya pada pembuatan tempe, oncom, tape, dan asinan. Sebaliknya bioteknologi modern berhubungan dengan manipulasi (rekayasa) DNA (gen) dan transfer DNA antar makhluk hidup dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan. Misalnya produksi insulin manusia dengan bantuan bakteri E. coli, yang telah membawa DNA rekombinan yang mengandung gen insulin, kloning domba Tracey, domba Dolly, dan kapas transgenik tahan pestisida . Aplikasi bioteknologi tradisional maupun modern dapat mencakup bidang pangan, peternakan, kesehatan, dan pengobatan.

Bioteknologi tradisional dengan menggunakan mikroorganisme mencakup mikroorganisme pengubah dan penghasil makanan atau minuman, misalnya oncom, tempe, kecap, minuman anggur, dan protein sel tunggal. Mikroorganisme penghasil obat, misalnya antibiotik dan vaksin. Mikroorganisme pembasmi hama tanaman, misalnya kristal protein bakteri Bacillus thuringiensis (Bt).

Bioteknologi dengan menggunakan kultur jaringan merupakan teknik kloning menggunakan sel somatik. Bioteknologi dengan rekayasa genetik mencakup teknik pembuatan DNA rekombinan yang bermanfaat bagi manusia di bidang: kedokteran dan farmasi, misalnya pada pembuatan insulin manusia oleh bakteri, terapi gen manusia, dan antibodi monoklonal. Peternakan dan pertanian, misalnya adanya makhluk hidup transgenik baik hewan maupun tumbuhan yang bermanfat bagi manusia.

Soal Latihan

A. Berilah tanda silang (x) pada hurup a, b, c, d, atau e untuk jawaban yang tepat! 1. Mikroorganisme yang bukan digunakan untuk bioteknologi adalah …. a. Rhizopus oryzae b. Sacharomyces cereviceae c. Streptococcus thermophillus d. Acetobacter xylinum e. Salmonella thyposa 2. Penerapan bioteknologi untuk mendapatkan varietas-varietas unggul akan menjurus pada …. a. meningkat jenis hama tanaman b. meningkat keanekaragaman genetik c. meningkat keanekaragaman ekologi d. menurunkan kualitas produk pertanian e. menurunkan kualitas lingkungan 3. Suatu perkebunan besar di Kalimantan memerlukan bibit unggul yang seragam dan dalam jumlah beasr. Teknik perbanyakan tanaman yang dapat dilakukan untuk memenuhi permintaan tersebut adalah …. a. stek b. menempel c. DNA rekombinan d. kultur jaringan e. menyambung 4. Salah satu hasil rekayasa genetik di bidang pertanian yang merupakan sumber daya hayati adalah …. a. kelapa hibrida b. mangga harum manis c. mangga golek d. durian Lampung e. salak manis 5. Pemuliaan tanaman untuk mendapatkan bibit unggul dengan cara memindahkan gen tertentu dari suatu spesies lain dengan perantaraan mikroorganisme dikenal sebagai …. a. kultur jaringan b. rekayasa genetik c. transplantasi d. radiasi induksi e. mutasi buatan

6. Dibawah ini yang bukan pemanfaatan bioteknologi di bidang peternakan adalah …. a. kloning embrio b. domba cloning Tracey c. kloning transfer inti d. domba kloning Dolly e. tomat dan wortel mini 7. Rekayasa genetik dapat meningkatkan kualitas dan kuantitas sumber daya hayati. Salah satu diantaranya adalah …. a. kedelai muria hasil radiasi b. jambu tanpa biji hasil okulasi c. jeruk manis hasil penyilangan d. semangka manis hasil stek e. tanaman padi tahan kekeringan B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan benar! 1. Jelaskan keuntungan teknik kultur jaringan! 2. Coba kalian jelaskan beberapa cara menghasilkan hewan transgenik! 3. Apakah manfaat bioteknologi tradisional pada bidang pangan dan pertanian! 4. Apakah keuntungan insulin manusia yang diproduksi dengan bantuan E. coli? 5. Apakah yang dimaksud denagn makhluk hidup transgenik? 6. Identifikasi dan jelaskan masalah sosial yang akan muncull berkaitan dengan bioteknologi pada bidang pertanian! 7. Apa yang kalian ketahui tentang GMPlants (Genetically Modified Plants? 8. Sebutkan 3 contoh dari hasil produk protein sel tunggal! 9. Sebutkan manfaat penggunaan mikroorganisme dalam pemanfaatan bioteknologi pada hewan! 10. Apakah yang dimaksud dengan: a. otipotensi sel b. resistensi c. transgenik d. bioteknologi

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>