BIOTEKNOLOGI
Pernahkah
kalian makan hasil olahan tempe? Seperti tempe goreng atau mendoan. Atau
pernahkah kalian minum yogurt? Tempe dan yogurt termasuk salah satu contoh
bioteknologi yang dapat dikonsumsi.
Tidak
hanya tempe dan yogurt, ternyata banyak makanan dan minuman yang kita konsumsi sehari-hari merupakan produk bioteknologi.
Tahukah kalian apakah bioteknologi itu?
A. Bioteknologi
dan Perkembangannya
Bioteknologi
berasal
dari kata
“bio” yang artinya
makhluk hidup
“teknologi” yang artinya suatu cara (alat) untuk
memudahkan manusia dalam memecahkan masalah
Bioteknologi dapat
diartikan sebagai penggunaan organisme atau bagian dari organisme untuk membuat
suatu produk atau jasa, sehingga dapat mensejahterakan manusia.
Berdasarkan Teknik
yang digunakan, bioteknologi dibagi menjadi bioteknelogi konvensional dan
bioteknologi modern.
1. Bioteknologi
Konvensional
Merupakan
bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme seperti bakteri maupun jamur
secara langsung dan melibatkan proses fermentasi untuk menghasilkan produk atau
jasa.
Contoh
bioteknologi konvensional adalah tempe, tape, yogurt, roti dan keju
2.
Bioteknologi Modern
Dalam perkembangannya,
bioteknologi juga terus berkembang menjadi bioteknologi modern. Dalam
bioteknologi modern melibatkan berbagai bidang disiplin ilmu, diantaranya
biokimia, biologi molekuler, dan rekayasa genetika. Melalui teknik rekayasa
genetika, para ahli dapat menyusun pola gen sedemikian rupa sehingga dapat
menghasilkan organisme yang sifat-sifatnya sesuai dengan yang diharapkan.
Contoh
yang kita lihat dalam kehidupan sehari-hari adalah semangka tanpa biji.
Sejatinya
semangka memiliki banyak biji di dalam buahnya. Dengan rekayasa genetika, buah
semangka yang dihasilkan tidak terdapat biji.
Teknik
rekayasa genetika dikenal juga dengan istilah teknik DNA rekombinan, yaitu
proses mengkombinasikan DNA suatu organisme ke dalam DNA organisme lain.
Organisme
yang menggunakan bagian gen dari organisme lain di dalam tubuhnya dikenal
dengan istilah organisme transgenik
B. Penerapan
Bioteknologi dalam Kehidupan
1. Bioteknologi
Pangan
Merupakan
bioteknologi yang digunakan untuk menghasilkan produk makanan dengan
memanfaatkan mikroorganisme
Beberapa
contoh bioteknologi di bidang pangan adalah tape, yoghurt, keju, tempe, kecap, roti, dan minuman beralkohol.
a. Tapai
Mikroorganisme
yang terdapat pada ragi tapai
1)
jamur Aspergillus sp.
terjadi pemecahan
(hidrolisis) amilum atau pati menjadi glukosa. Proses inilah yang membuat tape
berasa manis.
2)
Saccharomyces cerevisiae
Glukosa yang
dihasilkan dari proses tersebut difermentasi menjadi alcohol. Proses ini
menyebabkan tape memiliki aroma yang khas. Proses fermentasi yang terjadi
merupakan respirasi anaerob (dalam
prosesnya tidak dibutuhkan oksigen)
3)
bakteri Acetobater aceti
Alkohol
difermentasi menjadi asam cuka,
terjadi ketika pembungkus tape terbuka. Oleh karena itu, agar
tape yang dihasilkan tidak terlalu masam, dalam pembuatan tape harus ditutup
rapat.
Bahan
membuat tapai
1) Air
bersih 2 liter
2) 1
kg bahan yang mengandung karbohidrat (singkong, sukun, ketan, atau bahan lain)
3) 1
buah dandang untuk mengukus
4) 1
buah kompor
5) 1 bungkus ragi tapai
6) Daun
pisang secukupnya
7) 1
buah kotak atau wadah tertutup
Langkah-Langkah
pembuatan tapai
1)
Kupaslah dan bersihkan singkong atau bahan
lain yang dipilih.
2)
Masaklah
singkong atau bahan lain yang dipilih dengan cara mengukus
bahan sampai matang.
3)
Biarkan singkong atau bahan yang dipilih
hingga dingin.
4)
Amati tekstur, rasa, dan aroma singkong
atau bahan yang dipilih
5)
Taburkan ragi tapai sampai merata.
6)
Bungkus dengan rapat bahan yang sudah
ditaburi dengan ragi dengan menggunakan daun pisang,
7)
Biarkan selama 3 hari, setelah 3 hari tape
sudah matang.
8)
Amati tekstur, rasa, dan aroma tape yang
telah dibuat
b. Yoghurt
Proses
fermentasi susu menjadi yoghurt melibatkan peranan bakteri asam laktat,
misalnya Lactobacillus casei, Streptococcus thermophillus,
Lactobacillus bulgaricus, dan Bifidobacteria. Dalam pembuatan
yoghurt, susu harus dididihkan terlebih dahulu pada suhu 85-90oC agar
bakteri-bakteri lain mati dan protein dalam susu terdenaturasi (mengalami
kerusakan)
Bakteri
asam laktat mengubah laktosa yang terkandung dalam susu menjadi asam laktat,
sehingga menyebabkan rasa masam pada yoghurt
Rasa
masam (pH kurang dari 7) menyebabkan denaturasi protein dan pelepasan kalsium
serta fosfat dari protein kasein susu. Akibatnya, protein kasein menjadi tidak
stabil dan mengalami pengendapan. Sehingga yoghurt memiliki tekstur yang
kental.
c. Keju
Keju
merupakan makanan yang dihasilkan dari proses koagulasi atau pengentalan
protein kasein susu.
Selama
proses pembuatan, susu biasanya dibuat dalam kondisi asam dan ditambahkan rennet.
Pengasaman
susu, dapat dilakukan dengan menambahkan bakteri asam laktat seperti Lactococcus
sp., Lactobacillus bulgaricus, dan Streptococcus
thermophillus.
Rennet
merupakan
kompleks enzim yang dihasilkan di dalam perut hewan ruminansia (hewan memamah
biak) yang komponen penyusun utamanya adalah enzim renin atau enzim chymosin.
Enzim renin berperan penting dalam pemisahan dan pengentalan protein kasein dalam susu, sehingga
terbentuk bagian padat yang disebut dengan dadih (curd)
dan bagian yang cair disebut dengan air dadih (whey). Dadih inilah yang
akan melalui proses pematangan dan pengemasan sehingga terbentuk olahan makanan yang dikenal dengan keju.
untuk
menggumpalkan protein kasein juga dapat menggunakan enzim protease yang
dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya pada tumbuhan kaper (Capparis spinosa L.),
utrika (Urtica dioica L.), cinera (Carduus nutans L.), dan malva
(Malva sylvestris) serta enzim protease dari jamur Rhizomucor miehei
d. Tempe
Fermentasi
dilakukan dengan menumbuhkan jamur Rhizopus oryzae dan Rhizopus
oligosporus pada biji kedelai.
Pada
proses pertumbuhannya, jamur akan menghasilkan benang-benang yang disebut
dengan hifa. Benang-benang itu mengakibatkan biji-bijian kedelai saling terikat
dan membentuk struktur yang kompak.
jamur
menghasilkan suatu enzim
protease yang dapat menguraikan kompleks protein yang ada
pada kedelai menjadi asam amino yang lebih mudah dicerna oleh tubuh kita.
Sehingga menjadikan tempe lebih mudah dicerna oleh tubuh kita daripada kedelai.
e. Kecap
Fermentasi
dengan menggunakan jamur Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae, dan Aspergillus wentii.
tahap
awal pembuatan kecap dengan mencuci kedelai hingga bersih, kemudian direbus
hingga matang. Selanjutnya, kedelai yang telah direbus ditaburi dengan kultur
jamur
Campurkan
air garam dengan jumlah tertentu. Setelah beberapa waktu, jamur akan berkembang,
menghasilkan enzim yang mampu menghidrolisis amilum menjadi gula sederhana dan
menghidrolisis protein menjadi asam amino.
Gula
sederhana dan asam amino akan mengalami reaksi membentuk ikatan amino-glikosida
sehingga menghasilkan warna coklat gelap. Dan terbentuk campuran butiran biji
kedelai dan cairan kental berwarna coklat gelap
Campuran
ini disaring untuk memisahkan cairan dengan butiran biji kedelai. Cairan coklat
gelap tersebut selanjutnya dipanaskan untuk mematikan jamur maupun bakteri.
Cairan inilah yang dinamakan kecap.
f. Roti
dan donut
Pembuatan roti dan donat memanfaatkan peristiwa fermentasi
yang dibantu oleh Saccharomyces cerevisiae. Fermentasi yang dilakukan
oleh Saccharomyces cerevisiae menghasilkan banyak gas karbon dioksida
dan sedikit alcohol.
Gas
karbon dioksida membuat adonan roti mengembang, sedangkan alkohol akan
menghasilkan aroma khas pada adonan roti.
Gas
karbon dioksida yang terperangkap
dalam adonan akan memuai saat adonan dimasukkan ke oven, sehingga membuat roti semakin mengembang, dan
meninggalkan rongga dalam roti. Peristiwa ini yang membuat tekstur
roti lebih menarik, lebih
ringan, dan lebih mudah untuk dikonsumsi.
Masih
banyak produk bioteknologi
dalam bidang pangan, misalnya nata de coco, asam cuka, mentega, dan
minuman tuak.
2. Bioteknologi
Pertanian
Penerapan
bioteknologi modern dalam pertanian berpotensi meningkatkan produksi tanaman budidaya dan mengurangi pemakaian bahan kimia berbahaya
seperti Pestisida
Bioteknologi
modern dalam pertanian dilakukan dengan menerapkan teknik rekayasa genetika,
yaitu dengan melakukan manipulasi susunan gen suatu organisme sehingga dapat
dihasilkan organisme yang memiliki sifat baru.
Manipulasi susunan
gen dapat dilakukan dengan cara menambah gen suatu organisme yang diambil dari
organisme lain atau dengan menghilangkan gen tertentu dalam organisme tersebut.
Tanaman yang susunan gennya telah dimanipulasi disebut dengan tanaman transgenic
misalnya jagung,
padi, kedelai, tomat, dan pepaya
3. Bioteknologi
Peternakan
Bioteknologi juga
banyak diterapkan dalam bidang peternakan, yaitu dengan dikembangkannya hewan
transgenik melalui teknik rekayasa genetika.
Saat ini ilmuwan telah menggunakan teknik rekayasa
genetika untuk berbagai keperluan dalam bidang peternakan, misalnya meningkatkan produksi susu.
Peningkatan
produksi susu dilakukan dengan cara memproduksi hormon bovine somatrotropin (bST)
yang kemudian disuntikkan pada sapi perah atau dengan cara membuat sapi perah
transgenic yang mampu memproduksi hormon bST lebih banyak. Selain meningkatkan
produksi, susu yang dihasilkan juga dapat direkayasa, sehingga lebih kaya
protein, dan rendah lemak.
rekayasa genetika
juga dapat dilakukan pada hewan ternak agar tahan terhadap penyakit. Misalnya
pengembangan sapi transgenik yang tahan terhadap penyakit mastitis, yaitu
penyakit pembengkakan pada kelenjar susu yang disebabkan oleh infeksi bakteri Staphylococcus
aureus.
Melalui rekayasa
genetika dapat dikembangkan pula sapi yang mampu menghasilkan daging yang
berkualitas dan mampu tumbuh dengan cepat.
Teknik lain yang
banyak digunakan pada bioteknologi dalam bidang peternakan yaitu teknik
kloning. Kloning merupakan proses pembentukan suatu individu yang identik
secara genetik, melalui proses pemisahan embrio atau penggantian inti sel.
Kloning bertujuan
untuk menghasilkan individu baru yang seragam. Kloning juga dimanfaatkan
manusia untuk memperoleh jenis-jenis hewan unggul.
4. Bioteknologi
Kesehatan
a. Antibiotik
Antibiotik
merupakan senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain,
khususnya bakteri.
|
Nama
Mikroorganisme |
Antibiotik yang Dihasilkan |
|
Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum |
Penisilin |
|
Streptomyces griseus |
Streptomycin |
|
Streptomyces fradiae |
Neomycin |
|
Streptomyces aureofaciens |
Tetracycline |
|
Bacillus licheniformis |
Bacitracin |
b. Insulin
Sintetis (Humulin)
Melalui
bioteknologi, ilmuwan telah dapat memproduksi hormon insulin sintetis seperti hormon insulin yang
dihasilkan oleh pankreas manusia.
c. Vaksin
Vaksinasi
adalah suatu proses peningkatan sistem kekebalan tubuh dengan cara memasukkan
vaksin ke dalam tubuh seseorang, sehingga memiliki kekebalan terhadap penyakit
tertentu yang disebabkan oleh virus atau bakteri.
Vaksin
dapat berupa bakteri dan virus yang telah dilemahkan atau merupakan bagian
kecil dari tubuh bakteri atau virus. Bakteri dan virus memiliki protein khusus
pada permukaan tubuh luarnya. Jika protein ini dimasukkan ke dalam tubuh
manusia, maka sel darah putih (limfosit B) akan mengenali protein tersebut dan
membelah menjadi sel plasma dan sel memori. Sel plasma akan menghasilkan
antibody dan melepaskannya ke dalam cairan tubuh.
Vaksin
merupakan suatu antigen (benda asing). Ketika vaksin
masuk dalam tubuh, akan memicu sel limfosit B untuk menghasilkan
antibodi tertentu untuk menghancurkan antigen.
d. Antibodi
monoclonal
Antibodi
monoklonal adalah antibody yang spesifik untuk satu jenis antigen, yang
dihasilkan dari satu jenis sel limfosit B yang merupakan hasil kloning dari sel
induk. Antibodi monoklonal umumnya dihasilkan dari kultur sel yang melibatkan
penggabungan (fusi) sel myeloma (sel tumor) dan sel limfosit B dari tikus atau
dari kelinci.
Antibodi
monoknal digunakan terapi, misalnya untuk terapi artritis, penolakan saat
transplantasi organ, kanker sel darah putih, kanker payudara, dan jenis kanker
yang lainnya.
5. Bioteknologi
Lingkungan
Sebagaimana yang
telah kita pelajari, bahwa massa jenis (ρ) air
laut dan minyak berbeda. Inilah yang mengakibatkan minyak tidak dapat bercampur
dengan air dan membentuk lapisan tersendiri pada bagian permukaan air. Lapisan minyak tersebut akan
menempel pada permukaan rumput laut serta tumbuhan laut lainnya,
sehingga mengganggu proses respirasi dan fotosintesis.
Lapisan minyak
yang terbentuk di permukaan laut juga dapat menutupi akar bakau yang
mengakibatkan pertukaran antara O2 dan CO2 pada akar bakau berkurang. Dalam
jangka waktu yang lama, kondisi
ini akan dapat mengakibatkan akar bakau busuk dan kemudian menyebabkan kematian pada tumbuhan bakau
Sebagai upaya
menanggulangi masalah tersebut, ilmuwan memanfaatkan bakteri dari genus Pseudomonas
untuk membersihkan tumpahan minyak. Bakteri Pseudomonas mampu
memanfaatkan minyak sebagai sumber energinya dengan cara memecah molekul minyak
menjadi karbon dioksida (CO2). Namun, yang dilakukan bakteri tersebut
membutuhkan waktu yang sangat lama. Untuk mempercepat proses tersebut, ilmuwan
menambahkan formula yang mengandung senyawa kalium fosfat dan urea sebagai
nutrisi tambahan bagi bakteri.
Penerapan
bioteknologi lingkugan dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu bioremediasi dan
fitoremediasi
• Bioremediasi
Pemanfaatan bakteri untuk
mendegradasi atau menguraikan polutan yang mencemari lingkungan
seperti mengatasi pencemaran di laut, danau atau kolam
• Fitoremediasi
penanggulangan pencemaran lingkungan menggunakan tanaman tertentu, misalnya
eceng gondok dan bunga matahari
6. Bioteknologi
Forensik
Pada awalnya,
untuk mencari atau menginvestigasi pelaku suatu tindak kejahatan hanya menggunakan tes sidik jari saja. Namun,
seiring dengan perkembangan bioteknologi, telah ditemukan Teknik investigasi
yang lebih akurat yaitu melalui
teknik DNA fingerprinting atau sidik DNA
DNA
fingerprinting adalah teknik yang dilakukan untuk
mengidentifikasi seseorang berdasarkan pada profil pita DNA. Ada dua aspek yang
digunakan dalam DNA fingerprinting, yaitu adanya keseragaman dan variasi
profil DNA pada satu individu.
Prosedur DNA
fingerprinting memiliki kesamaan dengan Teknik investigasi menggunakan tes
sidik jari. Dalam tes sidik jari dilakukan pencocokan profil sidik jari
seseorang. Sementara itu, pada DNA fingerprinting dilakukan pencocokan
profil DNA individu. DNA dapat digunakan sebagai acuan dalam investigasi karena
profil DNA unik pada setiap individu dan memiliki keterkaitan dengan profil DNA
dalam suatu keluarga
C. Dampak
Penerapan dan Pengembangan Bioteknologi
1. Dampak
Terhadap Lingkungan
Tanaman atau hewan
transgenik memiliki susunan gen yang telah dimodifikasi, baik ditambahkan suatu
gen atau dilakukan pengurangan suatu gen organisme tersebut. Organisme
transgenik ini jika tidak dikelola dengan baik, akan dapat mencemari
keanekaragaman gen yang ada di lingkungan alami atau merusak plasma nutfah. Proses
pencemaran tersebut dikenal dengan polusi gen.
Contoh,
pengembangan
tanaman jagung transgenik yang tahan terhadap herbisida, jika jagung transgenik
ini ditanam di lahan alami, maka serbuk sari dapat membawa gen jagung
transgenik dan menyerbuki jagung alami. Penyerbukan seperti ini membuat gen-gen
pada jagung alami terkontaminasi dengan gen-gen dari tanaman jagung transgenik
Tanaman transgenik
biasanya merupakan tanaman unggul. Sifat unggul ini membuat petani lebih
cenderung menanam tanaman transgenik (monokultur) dan tidak lagi menanam
tanaman lokal. Akibatnya, tanaman lokal (bukan tanaman transgenik) akan menjadi
langka. Kondisi ini mengakibatkan terjadinya penurunan jumlah plasma nutfah.
Penggunaan tanaman transgenik juga dapat menimbulkan hama baru yang lebih kuat
daripada hama sebelumnya dan mengganggu keseimbangan ekosistem.
2. Dampak
Terhadap Kesehatan
Di dalam organisme
transgenik terdapat kombinasi gen baru, yang jika dikonsumsi oleh manusia
dikhawatirkan dapat memicu munculnya penyakit pada beberapa orang yang sensitif
terhadap zat yang dihasilkan oleh organisme transgenik.
Beberapa produk
bioteknologi, seperti alkohol dapat disalahgunakan untuk dibuat menjadi minuman
beralkohol yang apabila dikonsumsi terus menerus dapat menimbulkan dampak buruk
bagi kesehatan.
3. Dampak
Terhadap Sosial dan Ekonomi
Apabila negara
yang sudah maju dalam mengembangkan organisme transgenic memasarkan produknya dalam perdagangan internasional,
tentunya produk negara berkembang akan kalah. Akibatnya
penghasilan negara pun dapat berkurang. Kondisi ini juga dapat membuat negara
berkembang menjadi tergantung pada produk negara maju
Tidak ada komentar:
Posting Komentar