Peranan Bioteknologi

Peranan Bioteknologi

TUGAS

Untuk memenuhi tugas matakuliah
Biologi Umum
Yang dibina oleh Ibu Dra. Hawa Tuarita, M.S



Disusun oleh :
• Yudhistira (100331406389)










UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN KIMIA
November 2010
Peranan Bioteknologi

Pengertian bioteknologi

Bioteknologi
Bioteknologi merupakan ilmu terapan yang mempelajari prinsip-prinsip biologi yang digunakan oleh manusia untuk tujuan tertentu. Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan atau menyediakan barang dan jasa atau lainnya bagi kepentingan manusia. Dalam bioteknologi meliputi penggunaan bakteri, jamur serta kultur-kultur tumbuhan dan hewan ( termasuk tekhnik hidroponik dan kultur jaringan).



Ciri utama bioteknologi:

1. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan
2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri
3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian
Perkembangan Bioteknologi

Penerapan bioteknologi sudah dilakukan orang sejak dulu, misalnya dalam pembuatan makanan fermentasi dan pembuatan obat. Makanan dan minuman hasil fermentasi, seperti tempe, tape, bir, yoghurt, dan cuka. Dengan bioteknologi dihasilkan obat-obatan, seperti vaksin hepatitis, antibiotik, dan hormon insulin. Tahun 1797, Edward Jennermenggunakan mikroorganisme hidup untuk menghasilkan vaksin penyakit cacar. Beberapa penerapan bioteknologi oleh para ahli dapat kamu lihat pada tabel berikut.

Saat ini, bioteknologi dapat digunakan untuk mendeteksi penyakit pada seseorang secara dini. Bioteknologi dibagi menjadi dua macam, yaitu bioteknologi sederhana (konvensional) dan bioteknologi modern. Dalam bioteknologi, manusia memanfaatkan sel hewan dan sel tumbuhan atau mikroorganisme, misalnya jamur, bakteri, dan kapang. Penerapan bioteknologi didukung oleh berbagai ilmu, seperti mikrobiologi (cabang biologi yang mempelajari mikroba atau jasad renik), biologi sel (mempelajari sel), genetika (cabang biologi yang mempelajari sifat-sifat keturunan), dan biokimia (cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek kimia pada makhluk hidup).



Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional / tradisional dan modern.

I. Bioteknologi Tradisional/konvensional
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme (organisme atau mikroba) untuk menghasilkan suatu senyawa kimia atau produk dengan aktivitas-aktivitas mikroba dan belum menggunakan enzim untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganisme 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

Ciri-ciri bioteknologi konvensional adalah:
a) Dikenal sejak awal peradaban manusia.
b) Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sederhana.
d) Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.

1. Fermentasi alkoholik / Fermentasi
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 , selanjutnya asam asetat diubah menjadi alkohol.
Pada fermentasi alkohol, 1 molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.
Pada peristiwa ini terjadi pengubahan NADH menjadi NAD + sehingga proses glikolisis dapat terjadi, dengan demikian asam piruvat yang tersedia untuk diubah menjadi energi.

1) Kecap
Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.
2) Tempe
Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah ke bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu menu makanannya. Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri. Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai. Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis, memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi toksisitas, meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker. Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.






c) 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.

d) Minuman beralkohol
Anggur dan bir merupakan sebagian dari contoh minuman yang beralkohol. Mikroorganisme yang digunakan adalah khamir dari genus Saccharomyces. Minuman yang sangat terkenal yaitu anggur sebenarnya adalah buah anggur yang sudah mengandung gula sehingga dapat digunakan secara langsung oleh ragi selama proses fermentasi. Pada proses pembuatan minuman ini sudah tidak diperlukan tambahan gula lagi, apabila ingin menambah cita rasa dapat ditambahkan buah-buahan dan gula secukupnya.
Bakteri yang digunakan adalah bakteri yang bersifat asam laktat karena buah anggur mengandung asam malat yang tinggi. Bakteri tersebut akan mengubah asam malat menjadi asam laktat yang lemah dan proses ini disebut fermentasi malolaktat sehingga hasil minumannya memiliki rasa yang lebih baik dan sedikit asam. perhatikan proses pembuatannya pada Gambar 8.3!


Bir sebenarnya merupakan produk yang berasal dari tepung biji padi-padian yang difermentasi oleh ragi. Hanya ragi tersebut tidak bisa menggunakan tepung itu secara langsung. Cara pembuatannya, yaitu biji padi-padian dibiarkan untuk berkecambah terlebih dahulu, kemudian dikeringkan lalu digiling, hasilnya disebut dengan malt yang berupa glukosa dan maltosa, dan proses perubahan tersebut dinamakan dengan malting. Selanjutnya baru difermentasi oleh ragi menjadi etanol dan karbondioksida

2. Fermentasi non alkoholik/ fermentasi asam laktat
Jika dilihat dari namanya maka hasil akhir dari fermentasi adalah asam laktat atau asam susu. Kelelahan yang terjadi pada manusia karena bergerak melebihi kemampuan, sehingga terbentuk asam laktat sebagai akhir dari fermentasi pada tubuh.


1) Yoghurt
Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricusdan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.
2) Keju
Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, kemudian ditambahkan enzim rennin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim rennin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperature 32oC – 420oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.
3) Mentega
Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcusn 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.


II. Bioteknologi Modern
Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia. Penerapan bioteknologi modern berdasarkan pada rekayasa genetika dan rekayasa biokimia.
Rekayasa genetika adalah teknik pengambilan gen tertentu untuk menghasilkan organisme yang memiliki keunggulan secara genetik. Sedangkan, rekayasa biokimia seperti penggunaan tangki reaktor untuk pertumbuhan mikroorganisme untuk proses biologis tertentu supaya tidak terkontaminasi mikroorganisme lain.
Ciri-ciri bioteknologi modern adalah:
a) Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
b) Organisme atau mikroorganisme digunakan untuk memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sudah modern.
d) Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.

1. Kultur jaringan
Atas dasar teori dari Schleiden dan Schwann yang menyatakan bahwa tiap-tiap sel mampu tumbuh menjadi tanaman baru, maka diperoleh. kemampuan ini yang disebut totipotensi dari sel. Dengan teori tersebut banyak dikembangkan tanaman baru yang berasal dari jaringan tumbuhan tertentu. Reproduksi tanaman dengan menggunakan jaringan tertentu tersebut disebut dengan kultur jaringan (tissue culture). Teknik ini dipopulerkan oleh Muer, Haberlant, dan Riker pada tahun 1954.


Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan


Bioteknologi Dalam Perbanyakan Tanaman / Kultur Jaringan

Sifat TOTIPOTENSIAL tanaman, dapat diterapkan untuk kultur jaringan. Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru.
Penemu F.C. Steward menggunakan jaringan floem akar wortel.
Gambar 1
Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan oleh Steward terhadap tanaman wortel (Daucus carota)



MANFAAT / KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN



1. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yang singkat.
2. Kultur jaringan dapat memperbanyak tanaman dengan sifat seperti induknya, pembiakan ini termasuk pembiakan secara vegetatif, yaitu individu baru terjadi dari bagian tubuh suatu induk. Oleh karena itu, individu yang baru terbentuk mempunyai sifat yang sama dengan induknya.
3. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki
4. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa
5. Perbanyakan tanaman dengan teknik ini membuat tanaman bebas dari penyakit karena dilakukan secara aseptik.
6. Penggunaan metode ini sangat ekonomis dan komersial karena bahan tanaman awal yang diperlukan hanya sedikit atau satu bagian kecil yang menghasilkan turunan dalam jumlah besar, sehingga penyediaan bibit dalam jumlah yang besar tidak memerlukan banyak tanaman induk.



Pengembangan Tanaman Kebal Penyakit Dan Mampu Menambat N2 Dari Udara
1. Tanaman kebal terhadap penyakit, misalnya tembakau kebal terhadap TMV.


Skema rekayasa genetika untuk membuat tumbuhan kebal virus TMV
2. Tanaman mampu menambat N2.
Pemberian nitrogen dalam bentuk pupuk buatan secara berlebih ternyata berdampak negatif yaitu:
1. Meningkatkan tekanan osmosis air tanah
2. Meningkatkan keasaman tanah Þ akibat lanjut adalah defisiensi Ca, Mg dan K
3. Terjadinya eutrofikasi karena penumpukan NO3 di perairan, jalan keluarnya adalah dilakukan rekayasa genetika

Cara mengembangbiakkan tanaman dengan kultur jaringan :
1. Menyiapkan media tumbuh/persemaian jaringan berbentuk alas makanan
2. yang bisa terbuat dari bahan agar-agar atau buah pisang
3. Menyiapkan jaringan/eksplan yaitu pada ujung tunas yang muda seperti ujung akar atau ujung batang dipotong-potong dengan menggunakan pisau yang steril sebesar 1-1,5 mm, kemudian potongan tersebut disterilkan dengan hipoklorit 5 % kemudian dibilas dengan akuaes steril.
4. Eksplan tersebut ditanam pada media persemaian yaitu media cair yang telah disiapkan, kemudian diletakkan di meja pengocok (shaker) yang selalu bergoyang, dilakukan selama 6 jam sehari selama 1,5 – 2 bulan dengan tujuan agar proses penyerapan zat dan penyebaran makanan merata, menjamin pertukaran udara yang lebih cepat.
5. Setelah 2 bulan maka akan tumbuh tonjolan (kalus), kalus ini kemudian dipindahkan ke media padat agar tumbuh menjadi tumbuhan kecil (plantlet). Kemudian disimpan di tempat yang suhu, kelembapan dan cahayanya dapat diatur sesuai dengan kebutuhannya.
6. Setelah calon akar dan daun tumbuh, kemudian dipindahkan ke media padat lain untuk dipisah-pisahkan agar tidak terlalu rapat sehingga menjadi tanaman yang lebih besar.
7. Tanaman yang telah tumbuh sempurna kemudian dapat dipindahkan ke pot baru dengan media tanah yang sudah diberi pupuk, jika sudah baik dan kuat dapat dipindahkan ke lahan.

2. Kloning (Transfer Inti)
Transfer inti merupakan proses pemindahan inti sel tubuh ke dalam sel telur tanpa inti, sehingga sel telur tersebut akan membelah diri dan menjadi embrio. Transfer inti sebenarnya adalah kloning inti. Transfer inti pertama kali dilakukan oleh John Guardon yang dicobakan pada katak. Pada mulany ovum pada katak dirusak intinya dengan radiasi, kemudian dimasukkan sel inti tubuh lainnya, yaitu sel somatik usus katak lainnya, maka akan tumbuh zigot baru dan akan tumbuh menjadi katak. Proses ini merupakan reproduksi paraseksual karena bukan merupakan reproduksi seksual dan aseksual.
Keberhasilan transfer inti adalah dilakukannya kloning domba ‘Dolly’. Inti sel tubuh yang diambil dari jaringan kelenjar susu domba bermuka putih, sedangkan ovumnya diambilkan dari domba betina yang bermuka hitam yang intinya telah dirusak sehingga menjadi ovum tak berinti. Selanjutnya, inti sel tubuh domba muka putih dimasukkan ke dalam ovum domba muka hitam dan dipelihara sampai mencapai tahap blastula, kemudian dimasukkan ke dalam uterus domba bermuka hitam, dan hasilnya akan lahirlah domba Dolly.

3. Rekayasa genetika
Proses pengubahan gen-gen ini disebut dengan nama rekayasa genetika. Ada beberapa macam rekayasa genetika di antaranya adalah rekombinasi DNA, fusi sel, dan transfer inti.
a. Rekombinasi DNA
Setiap jenis makhluk hidup mempunyai struktur DNA yang sama, untuk itulah DNA dari satu spesies dapat disambungkan dengan DNA dari spesies yang lain, dengan tujuan agar mendapatkan sifat yang baru. Proses penyambungan ini dikenal dengan nama rekombinasi DNA.
1. Pembuatan Insulin
Para ilmuwan telah berhasil mengatasi penyakit diabetes mellitus dengan cara gen penghasil insulin manusia diambil dari DNA sel manusia, yaitu dengan memotong DNA sel manusia dengan menggunakan enzim pemotong. Gen yang menghasilkan insulin ini akan disambungkan pada plasmid bakteri Escherichia coli. Hasil sambungan ini kemudian dimasukkan ke dalam sel bakteri Escherichia coli, sehingga bakteri tersebut sudah mengandung gen insulin manusia.
Rekombinasi gen dalam pembuatan insulin ini memiliki keunggulan yaitu insulin yang dihasilkan lebih murni karena mengandung protein manusia sehingga insulin ini bisa diterima oleh tubuh manusia, biaya lebih murah dibandingkan dengan pembuatan insulin menggunakan gen pancreas hewan, prosesnya dapat dihentikan sampai kapan pun karena bakteri dapat disimpan sampai diperlukan lagi.
2. Pembuatan Vaksin Hepatitis
Hepatitis merupakan penyakit hati yang disebabkan oleh virus. Virus terdiri atas selubung protein dan DNA-nya. Jika bagian selubung protein ini dimasukkan dalam tubuh manusia, maka tubuh akan membentuk antibodi sehingga tubuh dapat menangkal virus yang masuk.
Saat ini sudah berhasil diisolasi gen yang menghasilkan selubung protein tanpa menghasilkan DNA-nya. Caranya hampir sama dengan pembuatan insulin, yaitu gen tersebut dimasukkan ke dalam sel ragi Saccharomyces sehingga sel ragi ini akan menghasilkan protein virus yang tidak berbahaya bagi tubuh kita. Jika protein tersebut disuntikkan ke dalam tubuh, maka tubuh akan memproduksi antibodi, akibatnya orang yang disuntik akan kebal dari serangan virus hepa titis.

3. Bayi tabung
Teknik fertilisasi bayi tabung dilakukan secara invitro, yaitu suatu proses pembuahan yang secara sengaja dilakukan di luar tubuh manusia. Teknik ini prosesnya hampir sama dengan fertilisasi secara eksternal, masih ingatkah Anda dengan sistem ini? Pada mulanya sel-sel telur yang mutunya baik dari ibu diseleksi, demikian juga sperma dari ayah. Kemudian dipertemukan dalam cawan petri yang sudah diberi nutrien yang keadaan lingkungannya disesuaikan dalam rahim, kemudian sperma akan membuahi sel telur dan terbentuk zigot. Setelah berumur 2-5 hari embrio ditanam di dalam rahim kemudian tumbuh dan akan lahir. Teknik ini sudah dilakukan dan berhasil di Rumah Sakit Umum Pusat Dr. Sarjito Yogyakarta dengan mengembangkan bayi tabung kembar tiga, yaitu satu laki-laki dan dua perempuan yang lahir dengan bedah caesar pada tanggal 10 Februari 1998.

b. Hibridoma
Teknologi hibridoma dikenal dengan fusi sel, yaitu peleburan/fusi dua sel yang berbeda menjadi kesatuan tunggal yang mengandung gen-gen dari
kedua sel asli.
Sel yang dihasilkan dari fusi ini dinamakan hibridoma (hibrid = sel asli yang dicampur, oma = kanker).


Hibridoma ini sering digunakan untuk memperoleh antibodi dalam pemeriksaan kesehatan dan pengobatan. Apabila sel-sel sekali melebur menjadi satu, maka sel-sel ini akan menghasilkan protein yang sangat baik. Misalnya, antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit, tes kehamilan, dan mengobati kanker.
Contoh dari keberhasilan fusi sel :
1. Fusi sel manusia dengan sel tikus
2. Fusi sel tomat dengan kentang























Daftar pustaka :

Idun,Kitsmah. 2006. Biologi untuk SMA Kelas XII, Jakarta : Pusat perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 256-290.
Puspita, Diana dan Rohima, Iip. 2009. Alam Sekitar IPA Terpadu : untuk SMP/MTs Kelas IX, Jakarta : Pusat perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 92 – 94.