A.
PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI
Adapun
beberapa definisi dari Bioteknologi adalah sebagai berikut:
1.
Penggunaan terpadu
biokimia, mikrobiology dan ilmu keteknikan untuk mewujudkan aplikasi teknologi
dari mikro-organisme, kultur jaringan dan bagian-bagian lainnya.
2.
Aplikasi dari
organisme, system atau proses untuk industri manufaktur dan pelayanan jasa.
3.
Teknologi yang
menggunakan fenomena biology untuk mengopi dan menghasilkan bermacam-macam
produk yang berguna.
4.
Bioteknologi adalah
tidak lebih dari sebuah istilah diberikan untuk sekumpulan teknik-teknik dan
proses-proses.
5.
Bioteknologi adalah
penggunaan organisme hidup dan komponennya dalam bidang pertanian, pangan dan
proses-proses industri lainnya.
6.
Aplikasi berbagai
teknik yang menggunakan organisme hidup atau bagiannya serta untuk menghasilkan
produk dan/atau jasa.
B.
JENIS
– JENIS BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi
dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional atau tradisional dan
modern.
1.
Bioteknologi
Konvensional
Bioteknologi konvensional merupakan
bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam
asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganism
dapat mengubah bahan pangan. proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya
dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, dan sebagainya
termasuk keju dan yoghurt. proses tersebut dianggap sebagai bioteknologi
masalalu. ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya
penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan
enzim.
·
Pengolahan produk susu
Susu
dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.
-
Yoghurt
Untuk
membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian
besar lemak dibuang. mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt,
yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. kedua bakteri
tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya
disimpan kurang lebih 5 jam pada temperatur 45′ C. 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 dan
Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi mempermentesikan laktosa dalam susu
menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan
suhu 90′C atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30′C. Selanjutnya
bakteri asam laktat dicampurkan. akibat dari kegiatan bakteri tersebuh pH
menurun dan susu terpisah menjadi 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 32′C-420′C dan ditambah garam, kemudian
ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. adapun whey yang terbentuk
diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.
-
Mentega
Pembuatan
mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan
Lectonostoceremoris. bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman.
selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan.
kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.
● Produk makanan nonsusu
- Kecap
Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspregillus oryzae dibiakan pada kulit
gandum terlebih dahulu. jamur Aspregillus oryzae bersama-sama dengan bakteri
asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran
gandum. setelah proses permantasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya
akan dihasilkan produk kecap.
-
Tempe
Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan
menengah kebawah sehingga masyarakat merasa gengsi memasukan tempe sebagai
salah satu menu makanannya. akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi
kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupaun luar
negri. jenis tempe sebenarnya sangat beragam, tergantung pada bahan dasarnya,
namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai.
Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga
diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpuan spora mikroorganisme, dalam hal ini
kapang. dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan 4 jenis kapang
dari genus Rhyzopus,yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus sotolonifer, Rhyzopus
arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat
keping-keping baji kedelai mempermentasikan menjadi produk tempe. proses
permentasi 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 sel-sel
ragi. ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk
yang berupa gula dan alkohol. masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan
pengalaman.
2.
Bioteknologi Modern
Seiring
dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahlitelah mulai lagi mengembangkan
bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian.
dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara
efektif dan efisien.
Dengan adanya berbagai
penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka
bioteknologimungkin besar manfaatnya untuk masa-masa 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 sipat yang diinginkan, rekayasa genetika disebut juga
pencangkokoan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA
untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk
hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan.
selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun
temurun. Bioteknologi, terutama rekayasa genetika pada awalnya diharapkan dapat
menjelaskan berbagai macam persoalan dunia seperti, polusi, penyakit,
pertanian, dan sebagainya.
C.
ILMU-ILMU YANG MENDUKUNG BIOTEKNOLOGI
Ilmu-ilmu pendukung dalam
bioteknologi diantaranya sebagai berikut:
1.
Mikrobiologi
Mikrobiologi merupakan
cabang ilmu biologi yang khusus mempelajari jasad-jasad renik. Mikrobiologi
berasal dari bahasa yunani (micros: kecil, bios: hidup, dan logos: pengetahuan)
sehingga secara singkat dapat diartikan bahwa mikrobiologi adalah ilmu yang
mempelajari tentang makhluk-makhluk hidup yang kecil-kecil. Makhluk-makhluk
hidup yang kecil-kecil tersebut disebut juga dengan mikroorganisma, mikrobia,
mikroba, jasad renik atau protista.
Beberapa aspek yang dibahas
dalam mikrobiologi, anatara lain mengkaji tentang:
1.
Karakteristik sel hidup dan bagaimana mereka melakukan kegiatan.
2.
Karakteristik mikroorganisme, suatu kelompok organisme penting yang mampu
hidup bebas, khususnya bakteri.
3.
Keanekaragaman dan evolusi, membahas perihal bagaimana dan mengapa muncul
macam-macam mikroorganisme.
4.
Keberadaan mikroorganisme pada tubuh manusia, hewan dan tumbuhan.
5.
Peranan mikrobiologi sebagai dasar ilmu pengetahuan biologi.
6.
Bagaimana memahami karakteristik mikroorganisme dapat membantu dalam
memahami proses-proses biologi organisme yang lebih besar termasuk manusia.
Mikroorganisma tidak dapat dipisahkan dengan lingkungan
biotik maupun lingkungan abiotik dari suatu ekosistem karena berperan sebagai
pengurai. Oleh karena itu organisme yang hidup di dalam tanah berperan aktif
dalam proses-proses pembusukan dan mineralisasi. Ada juga mikroorganisme
tertentu yang dapat mengikat zat lemas (N) dari udara bebas sehingga dapat
menyuburkan tanah.
Dalam sejarah kehidupan, mikroorganisme telah banyak sekali
memberikan peran sebagai bukti keberadaannya. Mulai dari pembentukan minyak
bumi di dasar-dasar samudra sampai proses pembuatan tempe, semuanya merupakan
‘pekerjaan’ mikroorganisme. Bukan hanya
itu, sekarang mikroorganisme telah digunakan dalam pembuatan antibiotika,
berbagai bahan makanan, sampai pada teknik rekayasa genetika modern. Begitu
banyak dan dominannya peranan mikroorganisme dalam kehidupan ini menjadi salah
satu unsur dalam cakupan mikrobiologi.
Dengan semakin majunya teknologi mikroskop, semakin
mendukung perkembangan mikrobiologi, sehingga pembahasan tentang ilmu ini
semakin luas dan mendalam. Bahkan mikrobiologi telah dibagi menjadi beberapa
cabang, seperti mikrobiologi pertanian, mikrobiologi kedokteran/medis,
mikrobiologi lingkungan dan lain-lain. Pembagian ini bertujuan untuk mengakomodir
perkembangan nikrobiologi yang pesat dan besarnya peranan serta mungkin dampak
dari mikroorganime di dalam kehidupan.
Mikrobiologi dalam kehidupan telah diterapkan di banyak
sekali sektor kehidupan, yang paling mashur adalah di bidang pangan: pembuatan
tempe, bir, tape, keju dan lain-lain; di bidang kedokteran: telah banyak
dihasilkan berbagai jenis serum dan antibiotika dari mikrobia; di bidang
lingkungan mikroba telah menjadi bahasan penting, dan banyak lagi di
bidang-bidang lainnya.
2.
Biokimia
Biokimia adalah kimia mahluk hidup. Biokimiawan mempelajari molekul dan reaksi kimia terkatalisis oleh enzim
yang berlangsung dalam semua organisme. Biokimia
merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen selular, seperti protein, karbohidrat, lipid,
asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Saat ini biokimia lebih
terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim
dan sifat-sifat protein.
Saat ini, biokimia metabolisme
sel telah banyak dipelajari. Bidang lain dalam biokimia di antaranya
sandi
genetik (DNA, RNA), sintesis
protein, angkutan membran sel, dan transduksi
sinyal.
Kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama
molekul enzim, diastase,
pada tahun 1833 oleh Anselme
Payen. Tahun 1828, Friedrich
Wöhler menerbitkan sebuah buku tentang sintesis urea,
yang membuktikan bahwa senyawa organik dapat dibuat secara mandiri. Penemuan
ini bertolak belakang dengan pemahaman umum pada waktu itu yang meyakini bahwa
senyawa organik hanya bisa dibuat oleh organisme. Istilah biokimia
pertama kali dikemukakan pada tahun 1903 oleh Karl
Neuber, seorang kimiawan Jerman. Sejak saat
itu, biokimia semakin berkembang, terutama sejak pertengahan abad ke-20, dengan ditemukannya teknik-teknik
baru seperti kromatografi, difraksi
sinar X, elektroforesis, RMI (nuclear magnetic resonance, NMR), pelabelan
radioisotop, mikroskop elektron,
dan simulasi dinamika
molekular. Teknik-teknik ini memungkinkan penemuan dan analisis yang
lebih mendalam berbagai molekul dan jalur
metabolik sel, seperti glikolisis dan siklus
Krebs. Perkembangan ilmu baru seperti bioinformatika juga banyak membantu dalam
peramalan dan pemodelan struktur molekul
raksasa.
Saat ini, penemuan-penemuan biokimia digunakan di berbagai
bidang, mulai dari genetika hingga biologi molekular dan dari pertanian hingga kedokteran. Penerapan biokimia yang pertama kali
barangkali adalah dalam pembuatan roti menggunakan khamir, sekitar 5000 tahun yang lalu.
3.
Genetika
Genetika (dari bahasa Yunani γέννω atau genno yang berarti "melahirkan") merupakan cabang biologi yang penting saat ini. Ilmu ini
mempelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat dan variasi sifat
pada organisme maupun suborganisme (seperti virus dan
prion). Ada pula yang dengan singkat mengatakan, genetika adalah ilmu tentang gen.
Nama "genetika" diperkenalkan oleh William
Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam
Chadwick dan ia menggunakannya pada Konferensi Internasional tentang
Genetika ke-3 pada tahun 1906.
Bidang
kajian genetika dimulai dari wilayah molekular hingga populasi (lihat entri biologi). Secara lebih rinci, genetika berusaha
menjelaskan:
·
material
pembawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik),
·
bagaimana
informasi itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan
·
bagaimana
informasi itu dipindahkan dari satu individu ke individu yang lain (pewarisan genetik).
Meskipun orang biasanya menetapkan genetika dimulai dengan
ditemukannya kembali naskah artikel yang ditulis Gregor Mendel pada tahun 1900, sebetulnya kajian
genetika sudah dikenal sejak masa
prasejarah, seperti domestikasi dan pengembangan trah-trah murni (pemuliaan) ternak dan tanaman. Orang juga sudah
mengenal efek persilangan
dan perkawinan sekerabat
serta membuat sejumlah prosedur dan peraturan mengenai hal tersebut sejak
sebelum genetika berdiri sebagai ilmu yang mandiri. Silsilah tentang penyakit
pada keluarga, misalnya, sudah dikaji orang sebelum itu. Kala itu, kajian
semacam ini disebut "ilmu pewarisan" atau hereditas.
4.
Biologi sel
Biologi sel (juga disebut sitologi,
dari bahasa Yunani kytos, "wadah")
adalah ilmu yang mempelajari sel. Hal yang dipelajari dalam biologi sel
mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti
struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan
dan antaraksi sel, daur hidup
sel, pembelahan
sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik
pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam
organisme multisel seperti manusia.
Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal
mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan
persamaan dan perbedaan di antara berbagai jenis sel merupakan hal penting
khususnya bagi bidang biologi sel dan biologi molekular. Persamaan dan perbedaan
mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip
yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan digeneralisasikan pada
jenis sel lain. Penelitian biologi sel berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekular, dan biologi perkembangan.
5.
Enzimologi.
Enzim adalah biomolekul yang berfungsi
sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi
tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia.[1][2]
Hampir semua enzim merupakan protein. Pada reaksi yang
dikatalisasi oleh enzim, molekul awal reaksi disebut
sebagai substrat,
dan enzim mengubah molekul tersebut menjadi molekul-molekul yang berbeda,
disebut produk. Hampir semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat
berlangsung dengan cukup cepat.
Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan
demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan
yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar enzim
bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada
satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur
kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase
hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati
menjadi glukosa.
Hal-ihwal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan
tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan tersendiri
tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama
dipelajari dalam kedokteran, ilmu
pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian.
Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama
adalah substrat,
suhu,
keasaman, kofaktor
dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH
(tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk
jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak
dapat bekerja secara optimal atau strukturnya
akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya
sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor
adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator
adalah yang meningkatkan aktivitas enzim. Banyak obat
dan racun adalah inihibitor enzim.
6.
Virologi
Virologi ialah cabang biologi yang mempelajari
makhluk suborganisme, terutama virus. Dalam perkembangannya,
selain virus ditemukan pula viroid
dan prion. Kedua kelompok ini saat ini juga masih
menjadi bidang kajian virologi.
Virologi memiliki posisi strategis dalam kehidupan dan
banyak dipelajari karena bermanfaat bagi industri farmasi dan pestisida. Virologi juga menjadi perhatian pada
bidang kedokteran, kedokteran hewan, peternakan, perikanan dan pertanian karena kerugian yang ditimbulkan virus
dapat bernilai besar secara ekonomi.
D.
PERANAN
BIOTEKNOLOGI
Berikut ini
beberapa implikasi bioteknologi bagi perkembangan sains dan teknologi serta
perubahan lingkungan masyarakat.
a. Bioteknologi dikembangkan melalui
pendekatan multidisipliner dalam wacana molekuler. Ilmu-ilmu dasar merupakan
tonggak utama pengembangan bioteknologi maupun industri bioteknologi
b. Bioteknologi dengan pemanfaatan
teknologi rekayasa genetik memberikan dimensi baru untuk menghasilkan produk
yang tidak terbatas.
c. Bioteknologi pengelolahan limbah
menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif.
d. Bioteknologi di bidang kedokteran dapat
menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat,
dan intrferon
E.
DAMPAK
BIOTEKNOLOGI
1.
Dampak Negatif Bioteknologi
Bioteknologi, seprti juga lain, mengandung resiko akan dampak negatif.
Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh
potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat. Di bidang
kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing, seperti, gen cry dari
bacillus thuringiensis maupun bacillus sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi
alergi pada tubuh mausia, perlu di cermati pula bahwa insersi ( penyisipan )
gen asibg ke genom inag dapat menimbulkan interaksi anatar gen asing dan inang
produk bahan pertanian dan kimia yang menggunakan bioteknologi.
Dampak lain yang dapat ditimbulkan oleh bioteknologi adalah persaingan internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan tersebut dapat menimbulkan ketidakadilan bagi negara berkembang karena belum memiliki teknologi yang maju.
Dampak lain yang dapat ditimbulkan oleh bioteknologi adalah persaingan internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan tersebut dapat menimbulkan ketidakadilan bagi negara berkembang karena belum memiliki teknologi yang maju.
2.
Dampak Positif Bioteknologi
Keanekaragaman hayati merupakan modal utama sumber gen untuk keperluan
rekayasa genetik dalam perkembangan dan perkembangan industri bioteknologi.
Baik donor maupun penerima (resipien) gen dapat terdiri atas virus, bakteri,
jamur, lumut, tumbuhan, hewan, juga manusia. Pemilihan donor / resipien gen
bergantung pada jenis produk yang dikehendaki dan nilai ekonomis suatu produk
yang dapat dikembangkan menjadi komoditis bisnis.
ea
BalasPadam