Pengertian Bioteknologi Beserta Penjelasannya

Diposting pada

Pengertian-Bioteknologi

Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi merupakan teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya untuk mendapatkan barang dan jasa. Dalam perkembangan lebih lanjut, bioteknologi didefinisikan sebagai pemanfaatan prinsip-prinsip dan rekayasa terhadap organisme, sistem atau proses biologis untuk manghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Organisme Autotrof Dan Heterotrof


Ruang Lingkup Bioteknologi

  • Rekayasa genetika, meliputi tumbuhan dan hewan.
  • Bioteknologi bidang industry, meliputi pangan dan minuman.
  • Bioteknologi reproduksi, hewan, tumbuhan dan manusia.
  • Bioteknologi kedokteran/farmasi/obat-obatan.
  • Bioteknologi bidang pertanian.
  • Bioteknologi bidang industry pertambangan.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Mikroorganisme – Pengertian, Ciri, Siklus, Perkembangbiakan, Penularan, Jenis, Pemanfaatan, Dampak


Macam dan Jenis Bioteknologi

  • Bioteknologi konvensional

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi sederhana yang menerapkan ilmu biologi, biokimia. Rekayasa yang terjadi masih dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup secara utuh. Proses biokimia dan proses genetik terjadi secara alami. Manipulasi yang dilakukan dalam bioteknologi ini hanya sebatas manipulasi pada lingkungan dan media tumbuh serta tidak sampai pada tahap rekayasa genetika.


Seandainya ad, rekayasa yang berlangsung bersifat sederhana dan perubahan yang terjadi tidak tepat sasaran. Biotektologi konvensioanal tidak dipakai untuk pembuatan produk secara mahal dan menggunakan biaya yang relatif rendah, selain itu ilmu yang digunakan pun biasanya diwariskan secara turun-temurun.


  • Ciri-cirinya adalah dengan menggunakan cara-cara/teknik sederhana, tanpa menggunakan alat-alat yang banyak atau rumit, diproduksi dalam jumlah kecil serta tidak menggunakan metode/prinsip ilmiah. Bioteknologi ini biasanya hanya menggunkan satu mikroorganisme saja seperti bakteri dan fungi.

  • Bioteknologi modern

Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik Teknik yang sering digunakan adalah dengan melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan.


Teknik yang digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu proses biologi yang berlangsung di luar sel atau organisme, misalnya dalam tabung percobaan. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika, yaitu proses yang ditujukan untuk menghasilkan organism transgenik Organisme transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan.


  • Ciri-cirinya adalah dengan menggunakan cara/teknik yang modern/baik, dengan menggunakan alat-alat yang canggih atau kompleks, diproduksi dalam jumlah yang besar serta menggunakan metode/prinsip ilmiah. Bioteknologi ini selain menggunakan mikroorganisme juga menggunakan bagian tubuh organisme lain seperti hewan atau tumbuhan.

Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode- metode mutakhir, yaitu :

a. Kultur Jaringan Tumbuhan
Kultur jaringan tumbuhan merupakan teknik menumbuhkembangakan bagian tanaman, baik berupa sel, jaringan, atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro. Kultur jaringan dapat dilakukan karena adanya sifat totipotensi, yaitu kemampuan setiap sel tanaman untuk tumbuh menjadi individu baru bila berada dalam lingkungan yang sesuai.


Dalam kultur jaringan, tanaman yang akan dikulturkan sebiknya berupa jaringan muda yang sedang tumbuh, misalnya akar, daun muda, dan tunas. Bagian tumbuhan yang akan dikultur disebut sebagai eksplan.


1. Teknik Kultur Jaringan
Tanaman dengan teknik kultur jaringan dapat diperoleh dengan empat tahap sebagai berikut.

  1. Tahap inisiasi adalah tahap penanaman eksplan ke dalam media. Media yang digunakan adalah media cair yang terdiri dari zat nutrisi dan zat pengatur tumbuh.
  2. Tahap multiplikasi (perbanyakan kultur), eksplan akan tumbuh menjadi jaringan seperti kalus berwarna putih disebut protocorm like body (PLB).
  3. Tahap menghasilkan plantlet, PLB berkembang menjadi tanaman kecil yang disebut plantlet.
  4. Tahap aklimatiasi, plantlet dipisah-pisahkan dan dikultur dalam media padat. Setelah plantlet tumbuh menjadi tanaman yang sempurna, maka tanaman tersebut dipindah ke polybag.

Kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan terpenuhi. Syarat- syarat tersebut antara lain, yaitu :

  • Pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk pembentukan kalus.
  • Penggunaan medium yang cocok
  • Keadaan aseptik.
  • Pengaturan udara yang baik.

2. Manfaat dan Kelemahan Kultur Jaringan
Dengan melakukan kultur jaringan tumbuhan dapat diperoleh manfaat sebagai berikut.

  • Mendapat bibik banyak dalam waktu singkat yang identik dengan induknya.
  • Bibit terhindar dari hama dan penyakit.
  • Menghasilkan varietas baru seperti yang dikehendaki.
  • Mendapat hasil metabolisme tumbuhan (metabolit sekunder), misalnya karet, resin, tanpa areal tanaman yang luas dan tidak perlu menunggu tumbuhan dewasa.
  • Melestarikan tanaman-tanaman yang hampir punah.

Selain memiliki manfaat, kultur jaringan juga memiliki kelemahan-kelemahan yaitu sebagai berikut.

  • Diperlukan biaya yang relatif tinggi.
  • Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena memiliki keahlian khusus.
  • Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatiasi, karena terbiasa dalam kondisi lembap dan aseptik.

b. Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika adalah suatu proses perubahan gen-gen dalam tubuh makhluk hidup. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara mengisolasi dan mengidentifikasi serta memperbanyak gen yang dikehendaki.


Berbagai teknik rekayasa genetika berkembang dimungkinkan karena ditemukannya :

  1. Enzim restriksi endonuklease yang dapat memotong benang DNA.
  2. Enzim ligase yang dapat menyambung kembali benang DNA.
  3. Plasmid yang dapat digunakan sbagai wahana memindahkan potongan benang DNA tertentu ke dalam sel mikroorganisme.

Teknik rekayasa genetika dapat dilakukan melalui :

1. Rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA adalah proses penyambung 2 DNA dari organisme yang berbeda. Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama inj disebut dengan DNA rekombinan. Gen dari satu individu yang disisipi atau digabungkan pada gen individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik.


Rekombinasi DNA dapat terjadi secara alami dan buatan. Secara alami dapat terjadi dengan cara :

  • Pindah silang, yaitu tukar menukar kromatid pada kromosom homolog sehingga DNA terputus dan tersambungkan secara silang.
  • Transduksi,yaitu bersambungnya DNA bakteri yang satu dengan bakteri yang lain dengan prantara virus.
  • Tranformasi, yaitu pemindahan sifat-sifat dari satu mikroba ke mikroba lainnya melalui bagian-bagian DNA tertentu dari mikroba pertama.

Rekombinasi DNA secara buatan dilakukan dengan penyambungan DNA secara in vitro. Teknologi rekombinasi DNA memerlukan suatu prantara atau vektor untuk memasukkan gen ke dalam sel target berupa plasmid bakteri, sehingga merupakan bentuk teknologi plasmid. Plasmid adalah lingkaran kecil DNA bakteri atau eukariota bersel satu yang dapat bereplikasi.


Metode rekombinasi DNA adalah :

  1. Identifikasi gen yang diinginkan, dilakukan pada gen donor.
  2. Isolasi gen donor, dilakukan dengan cara memotong gen donor dari DNA sekitar yang mengelilinginya.
  3. Ekstrasi plasmid (cincin DNA) dari sel bakteri.
  4. Membuka plasmid dan menyisipkan potongan DNA pembawa informasi yang dikehendaki.
  5. Memasukkan plasmid berisi DNA rekombinan ke dalam sel bakteri.
  6. Membiakkan bakteri yang telah direkayasa di dalam tabung fermentasi.
    Contoh rekombinasi DNA pada bakteri adalah pada pembuatan insulin oleh bakteri E. coli.

2. Teknik Hibridoma/Fusi Sel.
Teknik hibridoma adalah penggabungan 2 sel dari organisme berbeda ataupun sama (fusi sel) sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hybrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut. Proses penggabungan sel menggunakan tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi.


Hal-hal yang diperlukan dalam teknik hibridoma, yaitu :

  • Sel umber gen adalah sel-sel yang memiliki sifat yang diinginkan.
  • Sel wadah adalah sel yang mampu membelah dengan cepat (misalnya sel mieloma).
  • Fusi gen adalahza-zat yang mempercepat fusi sel (misalnya NaNO3).
    Teknik hibridoma dapat dimanfaatkan untuk pembuatan produk penting, misalnya antibodi monoclonal, pembentukan spesies baru, dan pemetaan kromosom.

3. Kloning
Kloning berasal dari bahasa inggris clonning yang berarti suatu usaha untuk menciptakan duplikat suatu organisme melalui proses aseksual. Tujuan utama kloning adalah untuk mengisolasi gen yang diinginkan dari seluruh gen yang ada (kromoson) pada organisme donor. Untuk mencapai tujuan tersebut, kloning dapat dilakukan dengan kloning embrio dan transfer inti. Kloning embrio dilakukan dengan fertilisasi in vitro, misalnya kloning pada sapi yang secara genetik identik untuk memproduksi hewan ternak.


Sedangkan kloning dengan tanspfer inti yaitu pemindahan inti sel yang satu ke sel lain sehingga diperoleh individu baru yang memiliki sifat baru sesuai inti yang diterimanya. Kloning dengan transfer inti dilakukan dengan menggunakan sel somatis sebagai sumber gen. Contoh kloning dengan transfer inti adalah domba Dolly.


Contoh hasil rekayasa genetika :

  1. Vaksin hepatitis, dihasilkan dari sel khamir yang telah disisipkan gen virus akan menghasilkan selubung protein yang akan digunakan untuk membuat vaksin hepatitis.

  2. Hormon insulin, dihasilkan dari gen hormone insulin manusia yang disisipkan ke DNA bakteri dengan menggunakan enzim. Sebelumnya DNA bakteri dipotong dengan menggunakan enzim juga. Kemudian DNA bakteri disisipkan ke dalam sel bakteri dan bertumbuh menggandakan diri bersama dengan gen hormone insulin, sehingga dihasilkannya hormone insulin dalam jumlah yang besar.


  3. Antibodi monoclonal, dihasilkan dengan cara menggabungkan sel limfosit (sel penghasil antibodi) dengan sel yang terkena penyakit. Antibodi monoclonal ini dapat digunakan untuk pengobatan penyakit kanker serta untuk mencegah keracunan dan mengetahui tanda-tanda kehamilan.


  4. Penggabungan protoplasma, merupakan rekayasa genetika yang dapat digunakan dalam bidang pertanian. Seperti menggabungkan protoplasma untuk menghasilkan tanaman hibrida yang memilikii sifat baru serta dapat mengatasi penyakit.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Penjelasan Mikroorganisme Sebagai Pemisah Bijih Logam


Bioteknologi Bidang Industri

Adalah penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang industri baik industri pangan dan industri minuman. Merupakan proses pemanfaatan organisme seperti bakteri, virus, fungi sebagai pengolah bahan dasar menjadi bahan jadi atau jasa dalam bidang industry makanan dan industry minuman.


Contohnya :

  1. Tuak adalah sejenis minuman yang merupakan hasil fermentasi dari bahan minuman/buah yang mengandung gula.

  2. Tape adalah sejenis penganan yang dihasilkan dari proses peragian (fermentasi). Tape bisa dibuat dari singkong (ubi kayu) dan hasilnya dinamakan “tape singkong”. Bila dibuat dari ketan hitam maupun ketan putih, hasilnya dinamakan “tape pulut” atau “tape ketan”.


  3. Kecap adalah bumbu dapur atau penyedap makanan yang berupa cairan berwarna hitam yang rasanya manis atau asin. Bahan dasar pembuatan kecap umumnya adalah kedelai atau kedelai hitam. Kecap manis biasanya kental dan terbuat dari kedelai, sementara kecap asin lebih cair dan terbuat dari kedelai dengan komposisi garam yang lebih banyak, atau bahkan ikan laut serta dapat pula terbuat dari air kelapa.. Selain berbahan dasar kedelai atau kedelai hitam bahkan air kelapa, kecap juga dapat dibuat dari ampas padat dari pembuatan tahu. Cara pengolahannya sama dengan pengolahan kecap kedelai. Kecap yang dihasilkan dari ampas tahu sulit dibedakan aroma, rasa, dan warnanya dari kecap kedelai.


  4. Pembuatan bir (brewing) adalah proses yang menghasilkan minuman beralkohol melalui proses fermentasi. Metode ini digunakan dalam produksi bir, sake, dan minuman anggur. Biasanya menggunakan buah-buahan/biji-bijian untuk dapat menghasilkan minuman beralkohol.


  5. Kimchi adalah makanan tradisional Korea, salah satu jenis asinan sayur hasil fermentasi yang dibuat dengan mencuci sayuran yang sudah digarami dan membumbuinya dengan bahan-bahan seperti udang krill, kecap ikan, bawang putih, jahe dan bubuk cabai merah. Sayuran yang paling umum digunakan adalah sawi putih dan lobak. Kimchi terdiri dari ratusan variasi dengan ciri khas aroma yang keras, tajam, dan menyengat. Di Indonesia hampir sama dengan sayur asin yang terbuat dari sayuran sawi hijau, tetapi tidak menggunakan bubuk cabai merah serta udang krill.


  6. Protein Sel Tunggal atau Single Cell Protein/SCP merupakan salah satu cara pemanfaatan mikroorganisme untuk meningkatkan produksi akan kebutuhan protein. Memiliki kadar protein yang tinggi ± 80 %. Contohnya Spirullina sp yang mampu berfotosintesis serta Chlorella sp, Chlorophyta yang mengandung 50 % protein dari berat kering.

  7. Dan lain-lain.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Syarat-Syarat Pertumbuhan Mikroorganisme Beserta Penjelasannya


Bioteknologi Reproduksi

Bioteknologi Reproduksi  Yaitu penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang reproduksi makhluk hidup, meliputi reproduksi tanaman, hewan dan manusia.


  • Bioteknologi Pada Tanaman

Pemuliaan tanaman merupakan kegiatan untuk mengubah susunan genetik tanaman secara tetap (baka) sehingga memiliki sifat atau penampilan sesuai dengan tujuan yang diinginkan pelakunya. Pelaku kegiatan ini disebut pemulia tanaman. Pemuliaan tanaman umumnya mencakup tindakan penangkaran, persilangan, dan seleksi. Produk pemuliaan tanaman adalah kultivar dengan ciri-ciri yang khusus dan bermanfaat bagi penanamnya. Biasanya diutamakan untuk mendapatkan tanaman yang bermutu baik/unggul dan sudah agak langka atau hampir punah.


Tujuan dalam pemuliaan tanaman secara umum diarahkan pada dua hal:

  1. Peningkatan kepastian terhadap hasil yang tinggi, biasanya diarahkan pada :
    • Peningkatan daya hasil.
    • Ketahanan terhadap gangguan dari organisme lain atau lingkungan yang kurang mendukung.
    • Daya tumbuh tanaman yang kuat.
    • Kesesuaian terhadap teknologi pertanian yang lain.

  2. Perbaikan kualitas produk yang dihasilkan, biasanya diarahkan pada :
    • Ukuran
    • Warna
    • Kandungan bahan tertentu
    • Pembuangan sifat-sifat yang tidak disukai
    • Ketahanan penyimpanan
    • Keindahan
    • Keunikan.


Langkah-langkah tissue culture yaitu :

  1. Inisiasi yaitu penanaman bagian tumbuhan yang akan dibiakkan dan dilakukan dalam medium streril.
  2. Multiplikasi yaitu pembiakkan atau perbanyakkan tanaman pokok dan ditanam dalam medium pertumbuhan.
  3. Pengakaran yaitu pembentukan organ akar. Medium diberi hormon untuk memacu proses pembentukan organ akar dan pertumbuhan tanaman menjadi sempurna.

Tujuan dari kloning tumbuhan/kultur jaringan ini adalah :

  • Dihasilkan tanaman baru dalam jumlah banyak dalam waktu yang singkat.
  • Dihasilkan tanaman baru yang memiliki ciri morfologi dan fisiologi yang sama dengan induknya.
  • Sebagai salah satu upaya untuk konservasi tanaman langka.
  • Dapat meningkatkan agrobisnis pada bidang pertanian.
  • Hanya memerlukan sedikit bahan tanaman awal.

Hidroponik merupakan salah satu cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai tempat menanam tanaman. Unsur hara yang diperlukan diperoleh melalui air yang sudah banyak mengandung zat-zat anorganik. Biasanya diberikan media tambahan berupa pasir atau batu kerikil untuk memudahkan pelekatan tanaman.


Keuntungan hidroponik yaitu :

  • Tidak tergantung pada luas atau sempitnya lahan.
  • Pemberian pupuk atau unsur hara yang diperlukan dapat dihitung lebih cermat.
  • Terhindar dari penyakit yang berasal dari tanah.
  • Dapat mencegah keberadaan gulma.
  • Kualitas buah atau tanaman lebih baik sehingga dapat meningkatkan hasil panen.
  • Tidak tergantung pada musim tertentu.

Aeroponik
merupakan modifikasi dari sistem hidroponik. Dalam sistem ini tidak menggunakan media sama sekali sehingga akar tanaman akan tergantung dalam suatu wadah yang terjaga kelembabannya. Pemberian nutrien denga cara menyemprotkan akar tanaman dengan larutan nutrien/unsur hara.


Kelebihan sistem aeroponik
yaitu akar yang tergantung akan lebih banyak menyerap oksigen sehingga dapat meningkatkan metabolisme dan kecepatan pertumbuhan tanaman. Selain itu juga tidak ada air yang hilang akibat transpirasi.


  • Bioteknologi Pada Hewan

Generasi pertama bioteknologi reproduksi peternakan di Indonesia adalah Inseminasi buatan/kawin suntik. Dimulai sejak tahun 1956 dengan menggunakan semen cair segar dan baru tahun 1972 menggunakan semen beku.
Teknik ini bertujuan untuk meningkatkan mutu genetik, terutama pada sapi perah dan sapi potong. Terlihat jelas dampak positif dari teknologi ini dalam pengembangan sapi perah, tetapi dalam pengembangan sapi potong belum terlihat baik.


Kloning merupakan teknik penggandaan gen yang menghasilkan turunan yang sama sifat baik dari segi hereditas maupun penampakannya. Kemampuan totipotensi pada hewan lebih rendah sehingga tidak semua hewan dapat dikloning. Kebanyakan yang dapat dikloning adalah hewan tingkat tinggi seperti Vetebrata. Teknik ini dengan cara mengambil salah satu sel tubuh dari donor, yang ingin digandakan gennya serta menggabungkannya dengan sel ovum yang telah diambil intinya sebagai mother host.


Tujuan dari kloning pada hewan yaitu :

  1. Untuk menghasilkan hewan dengan memilki ciri morfologi dan fisiologi yang sama dengan induknya.
  2. Untuk menghasilkan hewan dengan jumlah yang banyak dalam waktu singkat.
  3. Untuk menghasilkan bibit unggul yang biasanya mempunyai nilai ekonomi yang tinggi atau dapat menguntungkan manusia.

  • Bioteknologi Pada Manusia

Teknologi Bayi Tabung yaitu dengan metode FIV (fertilization in vitro) merupakan pembuahan yang terjadi diluar tubuh ibu. Teknik ini dengan cara mempertemukan sel sperma dengan sel ovum dengan kualitas yang terbaik diluar uterus, diletakkan di cawan petri serta pembuahannya dibantu dengan gelombang listrik untuk memudahkan penyatuan sel sperma dan sel ovum. Setelah bersatu maka zigot ditransfer ke dalam uterus donor (mother host) dan berkembang seperti layaknya zigot yang dihasilkan melalui cara alamiah.


Tujuan teknologi Bayi Tabung
adalah untuk membantu pasangan suami – istri yang sulit mendapatkan keturunan. Atau juga bagi single parent yang ingin mengasuh anak dengan menyumbangkan sel ovum atau sel spermanya sehingga merupakan anak kandungnya, walaupun menggunakan mother host untuk membesarkan embrio.


Kloning pada manusia juga dapat dilakukan tetapi masih dikaji ulang pandangan dari segi agama serta teknologi. Sehingga sampai saat ini masih banyak para secientis yang pro dan kontra dengan kajian kloning pada manusia.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Jenis, Pengertian Mikroorganisme Menurut Para Ahli Beserta Contohnya


Bioteknologi Bidang Pertanian

Bioteknologi Bidang Pertanian Yaitu penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang pertanian yang berguna untuk meningkatkan hasil pertanian/budidaya pertanian. Metode pengendalian hama dengan cara pengendalian biologi/biological control yaitu pengendalian hama dengan menggunakan predator atau musuh alami dari hama tersebut.


Contohnya :

  • Gulma kaktus dapat dibasmi dengan hewan semacam kutu.
  • Ulat kupu Artona yang merusak tanaman kelapa dapat dibasmi dengan lebah penyengat.
  • Hama kutu loncat dapat dibasmi dengan semut rangrang.

  1. Bacillus thuringensis
    yaitu bakteri yang dapat digunakan sebagai pathogen ulat hama tanaman.

  2. Strain bakteri minus es
    yaitu bakteri yang digunakan untuk meniadakan pembentukan es selama musim dingin pada tanaman sehingga dapat meningkatkan hasil panen. Karena Kristal es tersebut akan menghancurkan sel-sel tanaman, merobek membrane sel, mematikan sel/seluruh tanaman.


  3. Rhizobium leguminosorum
    yaitu bakteri yang digunakan untuk mengikat Nitrogen (N) di udara pada tanaman kedelai/Glycine max, sehingga dapat meningkatkan hasil panen.


  4. Azotobacter chroococcum
    yaitu bakteri yang digunakan untuk mengikat Nitrogen (N) di udara pada tanaman jagung/Zea mays, sehingga dapat mengurangi ketergantungan tanaman jagung pada pupuk.


  5. Revolusi hijau
    yaitu usaha untuk mengubah sifat tanaman menjadi tanaman dengan sifat baru yang lebih baik dan menguntungkan. Seperti tanaman padi berumur pendek, tanaman berbuah yang berbuah cepat dan banyak, tanaman palawija yang tahan hama wereng dll.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Organisme


Bioteknologi Bidang Industri Pertambangan

Bioteknologi Bidang Industri PertambanganYaitu penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang industry pertambangan.


Thiobacillus ferrooxidans merupakan bakteri khemolitotrof atau juga merupakan bakteri pemakan batuan yang tumbuh subur di lingkungan yang bersifat asam. Bakteri ini mampu memisahkan tembaga dari bijinya melalui reaksi kimia sehingga melepaskan tembaga (Cu) dari batuan. Selain Cu yang dihasilkan bakteri khemolitotrof juga dapat menghasilkan Mangan (Mn) dan Uranium.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Jaringan Ikat : Pengertian, Materi Lengkap, Fungsi, Komponen Dan Jenisnya


Bioteknologi Farmasi/obat-obatan

Yaitu penerapan dan pengembangan bioteknologi dalam bidang farmasi/obat-obatan yang menunjang perbaikan kesehatan makhluk hidup.


  • Antibiotik adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi oleh mikroorganisme (seperti bakteri).


  • Penisilin (Inggris:Penicillin atau PCN) adalah sebuah kelompok antibiotika β-laktam yang digunakan dalam penyembuhan penyakit infeksi karena bakteri, biasanya berjenis Gram positif. Penisilin ini dihasilkan dari fungi Penicillium chrysogenum dan Penicillium notatum (fungi atau kapang berwarna biru muda ini mudah ditemukan pada roti yang dibiarkan lembab beberapa hari). Dikenal sebagai Penisilin G. Ditemukan oleh Alexander Fleming, pada tahun 1928, scientis asal Skotlandia.


  • Streptomisin merupakan antibiotika yang dihasilkan oleh fungi Streptomyces griceus. Antibiotika ini digunakan untuk mengobati penyakit TBC.


  • Sefalosporin merupakan antibiotika yang diihasilkan oleh fungi Cephalosporium acremonium. Antibiotika ini digunakan untuk mengobati radang paru-paru (penyakit Pneumonia).


  • Asam amino yaitu asam amino yang dihasilkan oleh Bakteri Corynebacterium glutamicum. Asam amino ini digunakan untuk keperluan bidang gizi, kesehatan, industry pangan dan industry kimia lainnnya.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Perbedaan Gonosom Dan Autosom Berdasarkan Pewarisan Sifat LENGKAP


Penerapan Bioteknologi Beberapa Bidang

1. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Medis dan Kesehatan
Penerapan ini disebut sebagai bioteknologi merah, diawali dengan tahap analisa atau diagnosa suatu penyakit dan pengobatan sebuah penyakit.


Beberapa contoh bioteknologi di bidang medis dan kesahatan misalnya penggunaan mikroorganisme pada antibiotik atau vaksin, penggunaan mikroorganisme pada hormon pada penyakit diabetes mellitus, bayi tabung, Antibodi Monoklonal, penggunaan sel intuk untuk pengibatan penyakit sroke, dan terapi gen untuk penyembuhan penyakit genetis.


2. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan Peternakan
Bioteknologi ini bioteknologi hijau, dilakukan dengan memodifikasi genetik dan rekayasa genetika untuk memperoleh varietas unggul, produksi tinggi, kandungan gizi tinggi, tahan hama, patogen, dan herbisida.


Hal ini memberikan sumbangan besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan tanaman (plant breeding) dan kehidupan manusia bahkan berdampak pada kemajuan ekonomi manusia itu sendiri.


3. Penerapan Bioteknologi dalam bidang pertambangan (biometalurgi)
Di bidang pertambangan berkembang bioteknologi untuk memisahkan logam dari bijihnya yaitu dengan pemanfaatan bakteri Thiobacillus ferroxidans. Bakteri ini merupakan bakteri kemolitotrof yang mampu memisahkan logam dari bijihnya.


Energy yang digunakan Thiobacillus ferroxidans dalam memisahkan logam dari bijihnya berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang. Asam sulfat dari besi sulfat melarutkan logam dari bijihnya.


Berikut ini adalah tahapan bakteri dalam memisahkan tembaga dari bijihnya, yaitu :

  • Bakteri bereaksi dengan melarutkan senyawa belerang dan besi dalam batuan. Selanjutnya, bakteri mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+.
  • Unsure S dalam FeS2 bereakasi dengan ion hydrogen dan molekul oksigen membentuk H2SO4.
  • Ion Fe3+ pada bijih yang mengandung CuSO4 mengoksidasi ion Cu+ menjadi Cu2+ dan bereaksi dengan SO42- dari H2SO4 sehingga membentuk CuSO4.
  • Reaksi selanjutnya adalah sebagai berikut :
    CuSO4 + 2Fe + H2SO4 ^ 2FeSO4 + Cu + 2H+

4. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Lingkungan (Biromediasi)

  • Pengolahan Limbah Cair
    Limbah cair organic dapat diuraikan oleh bakteri anaerob menghasilkan bahan bakar alternative (biogas). Limbah cair yang mengandung protein, lemak, dan karbohidrat difermentasikan oleh metanobakterium secara anaerob sehingga mampu menghasilkan biogas.

  • Pengolahan Sampah/Limbah padat
    Pengolahan sampah dengan bantuan mikroba adalah dengan cara pengomposan sampah-sampah organic. Pengomposan dapat dilakukan dengan aerobic maupun anaerobik.


  • Plastik Biodegradable
    Salah satu usaha untuk mengurangi limbah plastic yang menimbulkan pencemaran adalah dengan cara memproduksi plastic yang mudah terurai (biodegradable) melalui bioteknologi. Mikroba yang mampu membuat plastic biodegradable antara lain Alxaligenes eutrophus. Plastic biodegradable lainnya adalah pululan yang diproduksi oleh Aureobasidium pullulans.


  • Pengolahan Limbah Minyak


Mikroorganisme yang berperan dalam mengatasi limbah minyak, yaitu :

  • Pseudomonas hasil rekayasa genetika oleh Dr. Chakrabarty mampu membersihkan senyawa hodrokarbon dalam tumpahan minyak bumi dengan cara memecah ikatan hidrokarbon minyak.
  • Acinetobacter calcoacetinius mampu memproduksi emulsan yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehinggga dapat dipecah oleh mikroba.
  • Zhantomonas campestris dapat mengumpulkan tumpahan minyak setelah sebelumnya minyak diberi gum xanthan untuk mengentalkan.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Reproduksi Sel Bakteri


Manfaat Bioteknologi

Berikut manfaat ilmu Bioteknologi tersebut akan dibagi menjadi 3 bagian utama, diantaranya adalah:

Manfaat Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian

Dewasa ini telah banyak ditemukan bibit unggul dengan mengadakan hibridisasi sehingga mendapatkan varietas baru yang diinginkan. Melalui teknik hibridisasi telah didapatkan varietas unggul seperti kacang-kacangan dan serealia. Varietas padi yang bersifat unggul memiliki rasa yang enak, tahan penyakit, daya simpan lama dan berumur pendek.


Pengendalian hama dewasa ini telah dikembangkan melalui pengendalian hama secara biologis, karena penggunaan pestisida dapat menyeabkan hama menjadi resisten, sisa pestisida dapat mencemari lingkungan dan residunya tersimpan dalam tanaman yang akan menimbulkan berbagai masalah bagi kehidupan manusia. Pengendalian hama dpat dilakukan dengan berbagai cara antara lain :


  • memanfaatkan predator alamiah, contoh : hama lebah penyengatuntuk kupu-kupu artona yang merusak kelapa.
  • memutuskan siklus hidup hama, misalnya dengan mengadakan rotasi tanaman
  • menggunakan bibit unggul tahan lama, misalnya VUTW ( Varietas Unggul Tahan Wereng ).

Penyediaan bahan makanan khususnya perbanyakan bibit tanaman dikembangkan teknik kultur jaringan untuk perbanyakan tanaman perkebunan yang diperbanyak secara vegetatif dan menghasilkan banyak tanaman klon dari sejumlah jaringan awal.


Manfaat Bioteknologi Dalam Bidang Kesehatan

Ditemukannya antibiotik dari jamur. Penicillium memungkinkan dihasilkannya penisilin dalam jumlah banyak dengan cara mengkulturkan penicillium dalam tangki fermentasi yan berisi larutan untuk pertumbuhannya. Juga ditemukan vaksin yang digunakan untuk meningkatkan daya tahan tubuh orang yang divaksinasi sehingga menimbulkan perlindungan pada tubuh dari serangan virus dan bakteri tertentu misalnya : vaksinasi terhadap heptitis dan vaksinasi terhadap batuk rejan ( infeksi oleh bakteri ).


Manfaat Bioteknologi Dalam Masalah Sosial

Molekul DNA dapat diisolasi dari sel kemudian dideteksi sehingga memberikan gambaran enzim retriksi yang khas pada setiap orang. Dalam kasus pembunuhan, pengadilan bisa melacak pelakunya bila penjahat meninggalkan sampel darah atau jaringan ditempat terjadinya kejahatan. Demikian pula kasus perebutan anak di pengadilan dapat diselesaikan denganadanya hasil tes DNA, karena anak memiliki kesamaan enzim retriksi dengan orang tuanya.
Setelah mempelajari manfaat Bioteknologi diatas, maka berikut ini akan dibahas mengenai bahaya Bioteknologi.


Apakah selama ini kamu pernah tentang istilah senjata biologi? Senjata biologi (bahasa Inggris: biological weapon) adalah senjata yang menggunakan patogen (bakteri, virus, atau organisme penghasil penyakit lainnya) sebagai alat untuk membunuh, melukai, atau melumpuhkan musuh. Dalam pengertian yang lebih luas, senjata biologi tidak hanya berupa organisme patogen, tetapi juga toksin berbahaya yang dihasilkan oleh organisme tertentu. Dalam kenyataanya, senjata biologi tidak hanya menyerang manusia, tetapi juga hewan dan tanaman.


Pembuatan dan penyimpanan senjata biologi telah dilarang oleh Konvensi Senjata Biologi 1972 yang ditandatangani oleh lebih dari 100 negara. Alasan pelarangan ini adalah untuk menghindari efek yang dihasilkan senjata biologi, yang dapat membunuh jutaan manusia, dan menghancurkan sektor ekonomi dan sosial. Namun, Konvensi Senjata Biologi hanya melarang pembuatan dan penyimpanan senjata biologi, tetapi tidak melarang pemakaiannya.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Metabolisme Sel Beserta Penjelasannya


Dampak dan Pencegahan Bioteknologi

  • Dampak Positif Bioteknologi

Dampak positif dari bioteknologi adalah dihasilkannya produk-produk yang bermanfaat bagi peningkatan kesejahtraan manusia.


  1. Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif.
  2. Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon
  3. Bioteknologi dapat meningkatkan variasi dan hasil pertanian melalui kultur jaringan, fiksasi nitrogen pengendalian hama tanaman, dan pemberian hormon tumbuhan.
  4. Bioteknologi dapat menghasilkan bahan bakar dengan pengelolahan biommasa menjadi etanol (cair) dan metana (gas)
  5. Bioteknologi di bidang industri dapat menghasilkan makanan dan minuman, antara lain pembuatan roti, nata decoco, brem, mentega, yoghurt, tempe, kecap, bir dan anggur

  • Dampak negatif bioteknologi

  1. Menimbulkan penyakit pada manusia
    Gen-gen yang mengkode untuk pembentukan antibiotic dapat saja mengalami kecelakaan di dalam tubuh bakteri sehingga menyebabkan penyakit pada manusia.
  2. Menimbulkan reaksi alergi
    Timbulnya alergi yang disebabkan karena mengkomsumsi produk transgenic.
  3. Mengancam kelestarian alam
    – Jagung hasil rekayasa genetik dapat membunuh ulat yang tidak berbahaya.
    – Rekayasa genetika dapat menghasilkan gluma-gluma super.
    – Tanaman rekayasa genetika dapat membahayakan burung yang memakannya.
    – Menyebabkan kepunahan sebagian plasma nuftah asli karena dikembangkan sekarang produk rekayasa genetika saja.
  4. Berpotensi digunakan sebagai alat perang
    Beberapa orang mungkin dengan sengaja menciptakan kombinasi gen-gen baru untuk kepentingan perang (semacam senjata kimia dan senjata biologi).

Aplikasi Penggunaan Teknologi Plasmid

Insulin dibuat di dalam tubuh manusia dengan dikontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian diambil dari pulau langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan ke dalam plasmid bakteri. Untuk menghubungkan gen insulin dengan plasmid diperlukan rekombinasi genetik. Dalam rekombinasi DNA dilakukan pemotongan dan penyambungan DNA.


  • Proses Pemotongn Dan Penyambungan
    Dalam proses pemotongan dan penyambungan tersebut menggunakan enzim pemotong dan penyambung. Enzim pemotong dikenal sebagai enzim restriksi atau enzim penggunting yang bernama restriksi endonuklease. Enzim pemotong ini jumlahnya banyak dan setiap enzim hanya dapat memotong urutan basa tertentu pada DNA.


  • Hasil Pemotongan
    Untuk hasil pemotongannya berupa sepenggal DNA berujung runcing yang komplemen. Selanjutnya DNA manusia yang diinginkan disambungkan ke bagian benang plasmid yang terbuka dengan menggunakan enzim ligase DNA yang mengkatalis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA.


Pemotongan DNA antara gen manusia dengan benang plasmid ini dapat menyambung karena endonuklease yang digunakan untuk memotong DNA manusia dan benang plasmid tersebut sama jenisnya. Sehingga dihasilkan ujung-ujung yang sama strukturnya. Gen manusia dan plasmid yang telah menyatu membentuk lingkaran plasmid ini disebut kimera ( DNA rekombinan ).


Kimera tersebut kemudian dimasukkan ke dalam sel target E. Coli. Bakteri ini akan hidup normal dam memiliki tambahan yang sesuai dengan sifat gen yang disisipkan. Bakteri E. Coli kemudian di kultur untuk dikembangbiakan. Bakteri tersebut kemudian mampu menghasilkan hormone insulin manusia. Hormon insulin ini akhirnya dapat dipanen untuk digunakan oleh orang yang membutuhkannya. Keuntungan dari insulin hasil rekayasa genetik ini ialah insulin tersebut bebas dari protein hewan yang tercemar yang sering menimbulkan alergi.

 


 

Daftar Pustaka

  • Ahmad. 2003. Kamus Lengkap Kedokteran Edisi Revisi. Penerbit Gitamedia Press-Surabaya.
  • Furqonita, D. 2007. Seri IPA BIOLOGI SMP Kelas IX. Penerbit Quadra dari Penerbit Yudhistira-Jakarta.
  • Hidayati. 2004. BIOLOGI PRAKTIS Untuk SMP Kelas I, II dan III. Ringkasan dan Contoh Soal. Penerbit Hikmah Sejati-Bantul, Yogyakarta.
  • Kadaryanto, at al. 2007. BIOLOGI 3. Penerbit Yudhistira, Jakarta.
  • Lawrence, E. 1991. Handerson’s Dictionary of : Biological Terms. Tenth Edition. Longman Scientific & Technical-England
  • Nurhayati, N. 2008. Pelajaran IPA-BIOLOGI BILINGUAL untukSMP/MTs.Kelas IX. Yrama Widya, Bandung.
  • Prawirohartono, S. dan Hadisumarto, S. 1999. Sains BIOLOGI 2b. Untuk SMU Kelas 2 Tengah Tahun Kedua Sesuai Kurikulum 1994. Penerbit Bumi Aksara, Jakarta.
  • Prawirohartono, S. dan Kuncorowati. 2003. BIOLOGI Untuk Kelas 3 SLTP Kurikulum 1994. Semester 1 dan Semester 2. Penerbit Bumi Aksara, Jakarta.
  • Saktiyono. 2004. Sains Biologi SMP 2. Esis – Penerbit Erlangga, Jakarta.
  • Suhono, B. 2002. Kamus Botani. Untuk Siswa SLTP, SMU, Mahasiswa dan Masyarakat Umum. Penerbit Koperasi Joang Sejati-Bogor.
  • Tim IPA SMP/MTs. 2007. Ilmu Pengetahuan Alam 3. PT. Galaxy Puspa Mega, Jakarta.
  • Tim IPA SMP/MTs. 2001. BIOLOGI 3.Untuk SLTP Kelas 3. PT. Galaxy Puspa Mega, Jakarta.