BIOTEKNOLOGI

A. Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi mempelajari tentang peranan berbagai molekul dalam reaksi kimia dan proses yang berlangsung dalam mahluk hidup (seperti pencernaan, metabolisme, reproduksi, pernafasan, dan sebagainya). Biokimia identik dengan biologi molekuler, sama-sama mempelajari sistem kehidupan di tingkat mikroskopik, namun fokus biokimia pada reaksi yang sedang terjadi.  Beberapa materi dalam biokimia seperti Protein, DNA dan Ekspresi Genetik, Membran dan Komunikasi Antar Sel, serta Transduksi Energi dan Metabolisme.  Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekuler, mikrobiologi, genetika,kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa. Ciri-ciri utama bioteknologi :

• Adanyan agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan.
• Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.
• Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.

B. Bioteknologi Konvensional

1. Teknik enzimatis
Enzim merupakan katalis dalam reaksi kimia sehingga reaksi tersebut dapat berlangsung lebih cepat. Dalam bioteknologi enzim digunakan dalam bahan makanan, industry kimia dan farmasi.Pada produk makanan dan minuman, enzim telah lama digunakan untuk membuat keju, bir, pemanis dan anggur. Enzim renin yang di hasilkan dari lambung anak sapi bermanfaat untuk menghasilkan susu yang digunakan dalam bahan baku pembuatan keju.
2. Teknik fermentasi
Fermentasi (peragian) adalah proses penguraian metablok senyawa organik oleh mikroba pada kondisi anaerob yang menghasilkan energi dan gas. Proses teknik fermentasi adalah sebagai berikut :
• Tahapan pengolahan bahan baku
Bahan baku yang akan difermentasi lebih dahulu diolah menjadi substrat dengan cara menghaluskan (pada bahan baku padat) atau dengan mengatur pH, penambahan air, dan pengaturan komposisi senyawa makro/mikro.
• Tahap sterilisasi
Bahan substrat diseterilkan agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lain yang dapat mengganggu prose.
• Tahap fermentasi
Proses fermentasi biasanya dilakukan dalam bioreactor, yaitu suatu tabung tertutup yang dapat diatur proses pengadukan, pengudaraan (aerasi), dan suhu optimumnya
• Tahap pemisahan hasil
Pemisahan antara produk dan residu (hasil sampingan) dapat dilakukan dengan cara fitrasi (penyaringan)
• Tahap produk akhir
Produk akhir merupakan produk yang tealh siap dipasarkan

C. Bioteknologi Modern

1. Rekayasa genetika
Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organism ke organism lain.. Rekaya genetika merupakan suatu cara memanipulasi gen untuk menghasilkan makhluk baru dengan sifat yang diinginkan. Rekasya genetika disebut juga pencangkokan gen  atau rekombinasi DNA.
Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabung sifat makhluk hidup, hal itu karena  DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Rekayasa genetika dapat dilakukan dengan beberapa cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid dan DNA rekombina. Beikut ini penjelasannya :
• Transplantasi
Transplantasi inti adalah pemindahan inti sel ke sel yang lain agar didapatkan individu yang baru dengan sifat yang sesuai dengan inti yang diterima.
• Fusi sel
Fusi sel adalah peleburan 2 sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda agar terbentuk sel bastar atau hibridoma.
• Teknologi plasmid
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosom
• DNA rekombinan
DNA rekombinan adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda yang bertujuan untuk menggabung gen yang ada di dalamnya.

2. Kultur Jaringan

Kultur jaringan/kultur in vitro/tissue culture adalah suatu teknik untuk mengisolasi sel, protoplasma,jaringan atau oragan dan menumbuhkan bagian tersebut pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptic, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregnerasi menjadi tanaman sempurna kembali.

Teori dasar kultur jaringan :
• Sel dari suatu organism multiseluler di manapun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal sari satu sel tersebut (setiap sel berasal dari satu sel).
• Teori totipotensi sel, artinya setiap sel memiliki potensi genetic, seperti zigot yaitu mampu memperbanyak diri dan berdferensiasi menjadi tanaman lengkap.
Metode kultur jaringan dikembangkan untuk membantu memperbanyak tanaman, khususnya untuk tanaman yang sulit dikembangkan secara gneratif. Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan adalah :
a. Pembuatan media
b. Inisiasi
c. Sterilisasi
d. Pengakaran
e. Akimatisasi
Keuntungan pemanfaatan kultur jaringan  sebagai berikut :
1) Pengadaan bibit tidak tergantung musim
2) Bibit dapat diproduksi dalam jumlah banyak dengan waktu yang relative lebih cepat
3) Bibit yang dihasilkan seragam
4) Bibit yang dihasilkan bebas penyakit
5) Biaya pengankutan bibit relatif lebih murah dan mudah
6) Dalam proses pembibitan bebas dari gangguan hama, penyakit dan pengaruh lingkungan lainnya.

D. Penerapan Bioteknologi Sehari-hari

1. Bioteknologi makanan dan minuman
a. Makanan bahan susu
Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam lekat.
• Keju
MIkroba : Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan rasa dan tekstur keju.
• Yoghurt
Mikroba : Lactobacillus bulgaris (pemberian rasa dan aroma), streptococcus thermophilus (menambah ke asaman)

b. Makanan nonsusu
• Roti, asinan dan alcohol (bir, anggur, wine dam rum), oleh ragi
• Kecap oleh Aspergillus wentii
• Nata de coco oleh Acetobacter xylinum
• Cuka oleh Acetobacter
• Tempe oleh jamur Rhizopus sp.
• Oncum oleh Neurospora crassa

2. Bioteknologi Kedokteran dan Obat-obatan
Bioteknoligi mempunyai pernan penting dalam bidang kedoteran, misalnya pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotik dan hormon.
a. Antibodi monoklonal adalah asnti bodi yang sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel b sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda ; penghasil sel b limpa dan sel myeloma) yang di kultur.
b. Terapi gen adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetic dengan menyisipkan gen normal.
c. Antibiotik adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organism tertentu dan berfungsi untuk  menghambat pertumbuhan organism lain yang ada di sekitarnya. Antibiotik dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. Pembuatan antibiotic dipelopori oleh Alexaander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.
 Penicillium chrysogenum untuk memperbaiki penesilin yang sudah ada. Dilakukan dengan mutasi secara iradiasi ultra violet dan sinar X
 Cephalospurium untuk penesilin N
 Cephalosporium untuk sefalospurin
 Streptomyces untuk streptomisin, yang dimanfaatkan untuk pengobatan TBC
d. Interferon adalah antibodi terhadap virus. Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia. Proses pembentukan di dalam tubuh memerlukan waktu yang cukup lama (disbanding keceapatan virus), karena itu dilakukan rekayasa genetik.
e. Vaksin digunakan untuk mencegah serangan tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin dapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut, contoh : vaksin B dan malaria.
f. Pembuatan hormon, dengan rekayasa DNA, telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon yang telah diproduksi misalnya insulin, hormone pertumbuhan, kortison dan testosteron.
3. Bioteknologi bidang pertanian
Dewasa ini perkembangan industri maju dengan pesat. Akibatnya, banyak lahan pertanian yang tergeser, lebih-lebih daerah disekitar perkotaan. Disisi lain kebutuhan akan hasil pertanian harus ditingkatkan seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Untuk mendukung hal tersebut telah di kembangkan bioteknologi  di bidang pertanian. Beberapa penerapan bioteknologi pertanian sebagai berikut :
• Pembuatan tumbuahan yang mampu mengikat nitrogen. Nitrogen merupakan unsur esensial dari protein  DNA dan RNA. Pada tumbuhan polong-polong seiring ditemukannya nodul pada akarnya. Di dalam nodul tersebut terdapat bakteri Rhizobuim yang dapat mengikat nitrogen bebas di udara, sehingga tumbuhan polong-polong dapat mencukupi kebutuhan nitrogennya sendiri. Dengan bioteknologi para peneliti mencoba mengembangkan aga bakteri Rhizobuim dapat hidup di dalam akar selain tumbuhan polong-polong . Para peneliti juga berupaya meningkatkan kemampuan bakteri  dalam menngkatkan nitrogen dengan teknik rekombinasi gen. Kedua upaya dia atas untuk mengurangi penggunaan pupuk  nitrogen yang menimbulakn efek samping merugikan.
• Pembuatan tumbuhan tahan lama
Tanaman yang tahan lama dapat dibuat melalui rekayasa genetika denagn rekombinasi gen kultur sel. Contohnya untuk mendapat tanaman kentang yang kebal penyakit  maka diperlukan gen yang menentukan sifat kebal penyakit. Gen tersebut kemudian disisipkan pada sel tanaman kentang, sel tanaman kentang tersbut kemudian ditumbuhkan menjadi kentang  yang tahan penyakit, selanjutnya tanaman kentang tersbut dapat diperbanyak.

4. Bioteknologi bidang peternakan
Dengan bioteknologi dapat di kembangkan produk-produk peternakan. Produk tersebut misalnya berupa hormone pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan hewan ternak. Dengan rekayasa genetika dapa diciptakan hormon pertumbuhan hewan buatan atau BTS (Bovine Somatotropin Hormone). Hormon tersebut direkayasa dari bakteri  yang jika diinfeksikan pada hewan dapat mendorong pertumbuhan dan menaikan produksi susu sampai 20%.

5. Bioteknologi bahan bakar masa depan
Kita sudah diketahui bahwa bahan bakar minyak  termasuk sumber daya yang tidak dapat diperbarui yang suatu saat bisa habis, Hal itu merupakan tantangan para ilmuwan untuk menemukan bahan bakar pengganti yang diproduksi melalui bioteknologi. Saat ini telah ditemukan dua jenis bahan bakar yang diproduksi  dari fermentasi limbah, yaitu biogas dibuat dalam fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran makhluk hidup. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana yang dibakar menggunakan bahan bakar.

6. Pengolahan limbah
 Bioremediasi adalah proses penggunaan mikroba untuk melenyapkan pplutan dari lingkungan. Bioremediasi intristik yaitu bioremediasi yang terjadi pada kondisi alam dan bioremediasi yang direkayasa. Keberhasilan bioremediasi di tentukan oleh beberpa faktor yaitu kontak antara mikroba dan subtract, keadaan fisik lingkungan yang tepat, nutrient oksigen dan keberdaaan senyawa toksik. Bioremediasi meliputi dua tipe yaitu tipe fitroremidiasi dan biofiltrasi. Bahan-bahan sisadari minyak bumi dan minyak kelapa tersebut masih mengandung berbagai macam asam lemak berantai  panjang dan pendek yang dapat dimanfaatkan  sebagai siubstrat penghasil asam  laurat. Asam lemak tersebut dapat dikomersialisasikan sebagai komponen utama seabun  dan deterjen.

E. Dampak Penerapan Bioteknologi

1. Dampak negatif bioteknologi
Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh potensi terjadinya aliran gen ke tanaman yang masih sekrabat atau kerabat dekat. Di badang kesehatan  terhadapa kemungkinan produk gen asing, seperti gen cry dari Bacillus thuringiensis mapun Bacillus Sphaericus, dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh manusia, perlu dicermati pula bahwa insersi (penyisipan) gen asing ke genom inang dapat menimbulkan  interkasi  antar gen  asing dan inang produk bahan pertanian dan kimia yang menggunkan bioteknologi. Dampak lain dari bioteknologi adalah persaingan internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan tersebut dapat menimbulkan ketidak adalian bagi negara berkembang karena belum memiliki teknologi yang maju.

2. Dampak positif bioteknologi
Perdebatan untuk mengatasi negative yang dapat ditimbulkan boteknologi antara lain pada tahun 1992 telah disepakati konvensi keanekaragaman hayati (convention on Biological Diversity) yang mengikat secara hokum bagi negara-negara yang ikut meratifikasi Undang-undang no.5 Tahun 1994. Disepakati pula Cartegana Protocol on Biossafety (protocol Cartegena tentang pengamanan hayati). Disepakati pula Cartegena Protocol on Biosafety produser transport produk bioteknologi anara negara untuk mencegah bahaya yang timbul akobat dampak negative terhadap keanekaragaman hayari.
Secara ringksa, berikut ini beberapa implikasi bioteknologi bagi perkembangan sins dan teknologi serta perubahan lingkungan masyarakat.
• Bioteknologi dikembangkan melalui pendekatan multidisipliner dalam wacana molekuler.
• Bioteknologi dengan pemanfaatan teknologi rekayasa genetika memberikan dimensi baru untuk menghasilkan produk yang tidak terbatas.
• Bioteknologi pengolahan limbah meghasilkan produk biogos, kompos dan lumpur aktif
• Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antara lain vkasin, antibiotik, antibodi monoklonal dan interferon.
• Bioteknologi dapat meningkatkan variasi dan hasil pertanian melalui kultur jaringan , fiksasi nitrogen pengendalian tanaman dan pemberian hormone tumbuhan.
• Bioteknologi dapat menghasilkan bahan bakar dengan pengolahan biommasa menjadi etanol (cair) dan metana (gas).
• Bioteknologi dibidang indusktri dapat menghasilkan makanan dan minuman antara lain pembuatan roti, nata de coco,brem, mentega, yoghurt, tempe, kecap, bir anggur.

Referensi:

•https://id.m.wikipedia.org/wiki/Bioteknologi

•http://agusper.blogspot.co.id/2016/07/bioteknologi.html?m=1