BIOTEKNOLOGI

Disusun Oleh: Ridho Fatahillah Fadli

A.   PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI 

Tempe merupakan salah satu contoh hasil dari bioteknologi. Coba Anda amati dan perhatikan cara pembuatan tempe. Tempe berasal dari kedelai, setelah mengalami proses dengan pemberian ragi tempe, maka akan dihasilkan tempe. Ragi tempe merupakan salah satu jenis jamur, yaitu Rhizopus oryzae, coba Anda ingat kembali pelajaran di kelas X tentang jamur! Karena hasil kerja dari jamur inilah akan dihasilkan suatu tempe. 

Bioteknologi berasal dari bahasa latin, yaitu bio (hidup), tehnos (teknologi= penerapan) dan logos (ilmu) yang berarti ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip biologi. Jadi, sebenarnya bioteknologi bukan suatu disiplin ilmu, melainkan suatu ilmu terapan. 

Menurut Sardjoko (1991), bioteknologi adalah proses-proses biologi oleh mikroorganisme yang dimanfaatkan untuk kepentingan manusia. Bioteknologi bisa diartikan suatu pemanfaatan makhluk hidup atau rekayasa organisme sistem atau proses biologis untuk menghasilkan suatu produk yang bermanfaat bagi manusia yang menghasilkan suatu barang, atau dapat dikatakan pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dengan menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk bagi kepentingan manusia 

  

B.     BIOTEKNOLOGI FARMASI/KEDOKTERAN 

Berikut Bioteknologi membuka cakrawala baru dalam bidang farmasi/Kedokteran,misalnya dalam pembuatan vaksin, anti-biotik, anti monoclonal, dan insulin . 

1.      Pembuatan  Antibodi Monoklonal 

Antibodi Monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel klonayang hanya mengenal satu jenis antigen. 

     Pembentukan antibody monoklonal dilakukan dengan menggunakan kelinci atau tikus. Perhatikan gambar berikut, 

Gambar ini memperlihatkan teknik pembuatan antibodi monoklonal untuk mengobati kanker. 

Berikut penjelasannya yaitu langkah pertama adalah menginjeksikan antigen ke tubuh kelinci atau tikus percobaan, kemudian limpanya dipisahkan. Selanjutnya, dilakukan peleburan sel-sel limpa dengan sel-sel myeloma (sel-sel kanker). Sekitar 1% dari sel limpa adalah sel plasma yang menghasilkan antibody. Sedangkan 10% sel hibridoma akhir terdiri dari sel yang menghasilkan antibody.setiap sel hibridoma hanya menghasilkan satu antibody. 

     Disini , teknik seleksi dikembangkan untuk mengidentifikasi sel tersebut,kemudian dilakukan pengembangan atau pengklonaan berikutnya. Klona yang diperoleh dari hibridoma berupa antibody monoclonal . antibodi monoclonal dapat disimpan beku, kemudian dapat diinjeksikan ke dalam tubuh hewan atau dibiakkan dalam suatu kultur untuk menghasilkan antibody dalam jumlah besar. 

     Kegunaan antibody monoclonal cukup beragam . para ilmuan berharap apat menggunakan antibody monoclonal dalam pengobatan penyakit kanker. Beberapa jenis sel kanker membuat antigen yang berbeda dengan protein yang dibuat oleh sel-sel sehat. Dengan Teknologi yang ada, dapat dibuat antibody monoclonal yang haya menyerang protein dan menyerang sel-sel tanpa mempengaruhi sel-sel yang sehat. 

     Kegunaan antibody monoclonal lainnya adalah sebagai berikut : 

a.       Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin (HCG) dalam urin wanita hamil. 

b.      Untuk mengikat racun dan menonaktifkannya, contuhnya racun tetanus dan kelebihan obat digoxin dapat dinonaktifkan oleh antibody ini. 

c.       Mencegah penolakan jaringan terhadap sel hasil transplantasi jaringan lain.  

  

2.      Pembuatan Vaksin 

Proses Sel vertebrata  dimulai dengan memberi perlakuan terhadap jaringan yang sesuai dengan enzim proteotolik , misalnya tripsin, untuk memisahkan sel-sel. Sel-sel kemudian dipindah ke nutrient tertentu untuk melekatkan sel-sel kedasar wadah. Sel-sel tersebut akan membelah secara mitosis membentuk satu lapis sel. Sel ini kemudian dapat digunakan untuk membentuk kultur sekunder. Agar sel kultur ini terus membelah , maka ditambahkan bahan kimia atau virus yang mendorong pembentukan sel-sel kanker . sel-sel tersebut disebut Neoplastik . 

Di antara penerapan kultur sel hewan ,produksi vaksin virus merupakan metode tertua. Prosesnya adalah virus ditumbuhkan dalam kultur sel, misalnya sel dari embrio ayam dan ginjal monyet . virus-virus tersebut diekstraksi dengan penyaringan. Hasil ekstraksi digunakan untuk mematikan virus tersebut. Vaksin tersebut hampir dilemahkan dan disimpan dalam suhu rendah untuk digunakan jka diperlukan . contoh vaksin yang dibuat dengan cara ini adalah vaksin poliomyelitis , gondong, cacar air, rubella, dan rabies. 

Pemberian vaksin memungkinkan tubuh membangun kekebalan dengan membentuk antibody. Vaksin yang digunakan untuk melindungi atau mencegah tubuh terserang penyakit dapat berasal dari mikroorganisme (virus,bakteri) yang dilemahkan atau toksin yang dihasilkan oleh mikroorganisme tersebut. 

Namun vaksin yang diproduksi secara konvensional tersebut dapat menimbulkan efek samping yang merugikan , misalnya : 

a.       Mikroorganisme yang dgunakan untuk membuat vaksin mungkin masih melanjutkan proses reproduksi 

b.      Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat vaksin mungkin masih dapat menyebabkan penyakit. 

c.       Ada orang alergi terhadap sisa-sisa sel dari produksi vaksin meskipun sudah dilakukan proses pemurnian 

d.      Orang yang bekerja dalam pembuatan vaksin mungkin bersentuhan dengan organisme berbahaya yang digunakan sebagai bahan pembuat vaksin meskipun sudah dicegah dengan menggunakan pengaman (masker, sarung tangan ). 

  

      Prinsip-prinsip rekayasa genetik dalam pembuatan vaksin : 

a.       Mengisolasi (memisahkan) gen-gen dari organisme penyebab penyakit yang berperan menghasilkan antigen yang merangsang limfosit untuk menghasilkan antibody. 

b.      Menyisipkan gen-gen yang telah di isolasi tersebut ketubuh organism yang kurang pathogen 

c.       Mengkulturkan organisme hasil rekayasa sehingga menghasilkan antigen dalam jumlah banyak. 

d.      Mengekstraksi antigen yang kemudian digunakan sebgaia vaksin . 

  

  3.      Pembuatan Antibiotik 

Mikroorganisme tertentu dapat menghasilkan obat untuk menyembuhkan penyakit yang disebabkan mikroorganisme lainnya. Produk metabolisme vang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu dan bersifat menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme lairu disebut antibiatik. 

Penelitian tentang antibiotik Pertama kali dilakukan oleh A. Gratia dan S. Dath (1924). Penelitiannya menghasilkan aktinomisetin dari galur Actinomycetes (bakteri mirip kapang). Actinomycetes tidak dipakai untuk mengobati pasien tetapi untuk melisis kultur bakteri dalam pembuatan vaksin. Sejak 1940, banyak antibiotic kemoterapeutik yang telah diisolasi dari Actinomycetes. 

Antibiotik pertama yang dipakai untuk mengobati penyakit pada manusia adalah tirotiisin. Antibiotik ini diperoleh dari Bacillus bretsis, suatu bakteri tanah dan 

diisolasi oleh Rene Dubos dari Rockefeller lnstitute of Medical Research (sekarang Universitas Rockefeller) New York. 

Tahun 1924, Alexander Fleming menemukan bahwa cawan agar Yang diinokulasi dengan bakteri Staplrylooccus aureus telah terkontaminasi sejenis kapang,dan koloni kapang tersebut dikelilingi oleh suatu zona bening. Zona bening tersebut menuniukkan bahwa pertumbuhan bakteri terhambat Setelah diidentifikasi, ternyata kapang tersebut adalah spesies Penicillium, sehingga Fleming menamakan zat antibiotic tersebut dengan penisilin. 

Antibiotik telah dikenal sejak lama untuk melawan berbagai infeksi mikroorganisme patogen. Antibiotik dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. 

  

Pembuatan antibiotik melalui beberapa tahap sebagai berikut: 

a.       Mikroorganisme penghasil antibiotic dikembangbiakkan. 

b.      Mikroorganisme diPindahkan ke dalam bejana fermentasi yang menyerupai tangki besar di temPat ini, mikroorganisme dipacu dengan lingkungan yang cocok agar berkembang biak secara cepat. 

c.       Dari cairanbiakan itu, antibiotik diekstraksi dan dimurnikan, selanjutnya diuji dengan urutan sebagai berikut: 

a)      Zat diuji dalam tabung reaksi,apakah dapat mematikan kuman atau tidak 

b)      kemudian zat diujikan pada hewan percobaan, termasuk diteliti efek sampingnya 

c)      jika ternyata aman, obat ini dapat diujikan pada sekelompok orang dengan pengawasan ketat para ahli 

d)      jika berhasil barulah diujikan pada orang sakit dan selanjutnya di pasarkan. 

  

Zat antibiotik mulai diproduksi secara besar-besaran pada perang Dunia Kedua lPD IIJ oleh tim peneliti dari Inggris dan Amerika Serikat. Antibiotik dibuat saat pertumbuhan mikroorganisme penghasil antibiotik menunjukkan grafik menurun. pada saat tersebut, metabolisme sekunder dan produksi mikroorganisme berlangsung lebih lambat daripada metabolisme primer. Hal ini berarti dibutuhkan teknik fengulturan sekali panen atau disebut C  bath farmentation. 

Pada pembuatan penisilin, tangki pengaduk untuk fermentasi diinokuiasi dengan kultur penicillium notatum atau Penicillium chrysogenum. Jamur -jamur tersebut tumbuh pada kondisi opiimum yaitu pada suhu 24oC, suplai O2 cukup, dan pH yang agak basa. Setetah 30 jam ,pnisilin mulai dihasilkan dan akan mencatat hasil maksimum setelah 4 hari. Produksi berhenti setelah 6 hari. pada saat tersebut kandungan (isi) tangki fermentor ditampung. Karena penisilin diproduksi di luar sel jamur, maka miselium jamur disaring, dicuci, dan dibuang. 

Cairan sisa yang mengandung penisilin diekstraksi secara kimia lalu dimurnikan menggunakan pelarut untuk membuat Kristal murni. Setelah proses ini, penisilin dikemas dan,siap untuk digunakan. Tangki fermentor disterilisasi lagi, lalu digunakan untuk membuat biakan baru. 

Timbulnya kekebalan mikroorganisme terhadap antibiotik tertentu mendorong para ilmuwan untuk membuat antibiotic jenis baru. Antibiotik baru ini dikembangkan dari mikroorganisme galur baru yang diperoleh dari rekayasa genetika. Namun, hal ini tidak mudah karena antibiotik adalah metabolit sekunder yang dihasilkan lewat jalur metabolisme,sekunder yang panjang dan melibatkan sejumlah gen. Manipulasi untuk proses tersebut sangat kompleks dan sulit. Sampai saat ini, maslh dilakukan penelitian mengenai hai tersebut. 

4.      Insulin 

Salah satu teknik rekayasa genetika dalam bidang kedokteran yang tlah berhasil dan giat dikembangkin adalah pembuatan insulin manusia oleh bakteri.Insulin adalah protein yang bertugas mengontrol metabolisme gula dalam tubuh manusia. Gen insulin terletak pada daerah dalam DNA manusia memliki inrormasi untuk menghasilkan insulin. Penderita diabetes tidak mampu membentuk insulin dalam jumlah yang dibutuhkan. 

  

C.    BIOTEKNOLOGI PERTANIAN 

Perkembangan biologi molekuler memberikan dampak yang besar terhadap kemajuan berbagai cabang ilmu termasuk pemuliaan tanaman (plant breeding). Suatu hal yang tidak dapat dipungkirl bahwa perbaikan genetis melalui pemuliaan tanaman konvensional telah memberikan kontribusi yang sangat besar dalam penyediaan pangan dunia. 

Hal ini ditandai dengan terjadinya peningkatan produksi pangan dunia melalui revolusi hijau (green reaolution). Namun, fakta sekarang telah menunjukkan bahwa ketersediaan pangan masih terancam akibat ledakan penduduk. 

Kehadiran bioteknologi memberikan harapan baru untuk mengatasi bahaya kelaparan dan kerawanan pangan global.Perbaikan sifat tanaman telah dapat ditangani secara molekuler meskipun masih ada keterbatasannya. 

Tampaknya, revolusi hilau telah berakhir dan klta menyongsong era revolusi gen rnelalui bioteknologi. Kemajuan yang dicapai bioteknologi saat ini memungkinkan pemanfaatan yang tak terbatas. Peran keanekaragaman, sangat besar mengingat keanekaragaman hayati adalah bahan dasar dari penerapan bioteknologi. 

Kini melalui rekayasa genetika telah dihasilkan berbagai tanaman transgenik, contohnya tanaman yang kebal terhadap hama dan penyakit dan tanaman , yang dapat memfiksasi nitrogen sendiri. 

  

1.      Tanaman Kebal Terhadap Hama dan Penyakit 

Dengan rekayasa genetika para ahli bioteknologi menyisipkan gen bakteri Bacillus thuringiensis yang dapat menghasilkan seryawa endotoksin (senyawa racun) pada tanaman budidaya. Tanaman yang telah disisipi gen bakteri tersebut dinamakan tanaman transgenik. Tanaman transgenic tersebut tidak perlu disemprot dengan pestisida untuk menyingkirkan hama dan penyakit yang menyerangnya, karena telah memiliki kemampuan memberantas hama dan penyakit dengan senyawa racun yang dikandungnya. Tanaman transgenik ini belum dapat sepenuhnya diterima masyarakat. Pihak yang keberatan mengkhawatirkan dampaknya^bagi kesehatan manusia dan kelestarian lingkungan. 

  

2.      Tanaman yang Dapat Memfiksasi Nitrogen 

Serealia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang menyuplai 50% makanan pokok penduduk dunia. Namun sayangnya, serealia tidak memiliki simbion bakteri di akar-akarnya untuk memfiksasi nitrogen, sehingga kebutuhan nitrogen (N2) diperoleh dari penambahan pupuk buatan. Kelebihan pupuk buatan yang diberikan dapat terbilas air dan mencemari air minum yang dikonsumsi manusia di lingkungan sekitarnya. Dengan bioteknologi, para ilmuwan mengembangkan tumbuhan yang akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizibium. Ide ini melibatkan gen nif yang dapat mengontrol fiksasi nitrogen. 

Para ilmuwan menyisipkan gen nif ini pada: 

a)      Tumbuhan serealia yang sesuai 

b)      bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serealia 

c)      plasmid Ti (Tumor lnducing) dari Agrobacterium dan kemudian menginfeksikannya ke tumbuhan yang 

Ahli biologi. Memanfaatkan rekavasa genetika untuk mengisolasi gen yang diinginkan kemudian menyisipkannya ke sel organisme lain yang dikehendak. Da1am penyisipan ini para ahli biologi memanfaatkan bakteri Agrobactrium untuk memasukkan gen ke se1-sel tumbuhan. 

Sel Agrobactrium memiliki DNA yang disebut plasmid Ti.  Gen yang dikehendaki disisipkan dulu ke plasrnid Ti. Tumbuhan yang diinfeksi Agrobactrium memiliki tumor yang disebabkan oleh Ti. Tumor ini disebut crown gall yang masing-masing mengandung plasmid Ti yang telah disisipi gen. Tumbuhan dapat dikultur dari potongankecil jaringan crown gall. Tumbuhan hasil kultur ini telah memiliki sifat vang berbeda karena telah disisipi gen sehingga sifat tumbuhan menjadi sesuai dengan gen yang disisipkan. 

  

DAFTAR PUSTAKA 

• kistinnah.idun dan lesari.sri.endang.2009.Biologi 3. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional 
• Pangajuanto.teguh dan rahmidi.tri.2009.Biologi 3. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional 
• suwarno.2009.Biologi 3. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional