Bioteknologi konvensional
Apabila kita kaji bersama, sebenarnya bioteknologi sudah diterapkan sejak dahulu, misalnya adanya minuman sejenis bir dan anggur. Minuman ini merupakan minuman yang berasal dari proses fermentasi (peragian) dari penggunaan jasad hidup seperti bakteri dan jamur. Penggunaan bakteri dan jamur ini dimanfaatkan dengan kemampuan metabolismenya untuk mensintesis suatu produk tertentu yang bermanfaat bagi manusia.
Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia dan proses genetik secara alami, misalnya mutasi dan rekombinasi genetik.
Tahukah Anda bahwa aplikasi bioteknologi tradisional mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, yaitu aspek pangan, peternakan, pertanian, dan kesehatan.
1. Pangan
Berikut ini contoh dari bioteknologi tradisional di bidang pangan, antara lain sebagai berikut.
a. Tempe, bahan dasar dari kedelai, merupakan hasil fermentasi dari jamur Rhizopus.
b. Tape, bahan dasarnya singkong atau beras ketan, merupakan hasil fermentasi dari Saccharomyces cereviceae.
c. Kecap, bahan dasarnya kacang kedelai hasil, fermentasi dari jamur Aspergillus.
Tape singkong
2. Peternakan
Pada bidang peternakan misalnya:
a. hasil mutasi alam yang menghasilkan domba ankon, yaitu domba yang berkaki pendek dan bengkok;
b. sapi Jersey yang dapat menghasilkan susu dan kandungan krim yang lebih bagus.
sapi Jersey
3. Pertanian
Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pertanian adalah:
a. hidroponik, tentu Anda sudah mengetahui hidroponik merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah, tetapi dengan media air sebagai pengganti tanah untuk pertumbuhan tanaman,
b. tanaman jenis mustard alami yang diteliti yang dapat menghasilkan tanaman, kubis, kembang kol, dan lain sebagainya.
Skema hidroponik
Contoh bercocok tanam menggunakan sistem hidroponik
4. Kesehatan
Di bidang kesehatan misalnya:
a. vaksin merupakan mikroorganisme yang toksinnya dimatikan dan dapat bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.
b. antibiotik, merupakan hasil isolasi dari bakteri dan jamur yang dapat dimanfaatkan untuk pengobatan.
Penggunaan mikroorganisme dilakukan secara langsung dan sederhana. Dengan cara tersebut kemungkinan akan dihasilkan zat-zat atau senyawa penting bagi manusia.
Bioteknologi modern
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli teknlogi mulai mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip ilmiah melalui penelitian dan berupaya menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi tidak hanya di manfaatkan dalam industri makanan, tetapi telah mencakup berbagai bidang seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi dan lainnya. Dengan adanya penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa yang akan datang. Berikut beberapa penerapan bioteknologi yang akan di bahas:
A. Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan mahluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencakokan gen atau rekombinasi DNA.
Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat mahluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap mahluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat mahluk hidup secara turun temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan dengan beberapa cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid dan rekomendasi DNA. Berikut penjelasannya :
A. Transplantasi Inti
Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat yang sesuai dengan inti yang di terimanya. Sebagai contoh, tansplantasi inti pernah di lakukan pada sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel usus katak yang bersifat diploid, inti sel tersebut di masukan ke dalam ovum tanpa inti sehingga terbentuk terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali – kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan d iambi intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukan ke dalam ovum tanpa inti. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah yang banyak. Dan masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.
B. Fungsi Sel
Fusi sel adalah peleburan 2 sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda agar terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel di awali oleh pelebaran membrane dua sel lalu diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburn inti sel (kariogami).
Manfaat fusi sel antara lain untuk pemetaan kromosom, lalu membuat antibody monoclonal dan membentuk spesies baru. Dan di dalam fusi sel diperlukan adanya:
1. Sel sumber gen (sumber sifat ideal).
2. Sel wadah (sel yang mampu membelah cepat).
3. Fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).
C. Teknologi Plasmid
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid antara lain :
1. Merupakan molekul DNA yang mengandung DNA tertentu.
2. Dapat beraplikasi diri.
3. Dapat berpindah ke sel bakteri lain.
4. Sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan pasmid induk.
Karena sifat-sifat tersebut plasmid digunakan sebagai vector atau pemindah gen ke dalam sel target.
D. Rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA –DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen.
Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena mempunyai alasan sebagai berikut:
1. Struktur DNA setiap mahluk hidup sama.
2. DNA dapat di sambungkan.
B . Bioteknologi Bidang Kedokteran
Bioteknologi mempunyai peranan penting dalam bidang kedokteran, misalnya pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika dan hormon. Dan berikut penjelasannya:
1. Antibodi Monoklonal
Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. manfaat antibody monoclonal antara lain :
1. Untuk mendeteksi kandungan hormon kronik gonadotropin dalam urine wanita hamil.
2. Mengikat racun dan menonaktifkannya.
3. Mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.
2. Pembuatan Vaksin
Vaksin digunakan untuk mencegah serangan tubuh yang berasal dari mikro organisme. Vaksin di dapat dari virus dan bakteri yang telah di lemahkan atau racun yang di ambil dari mikroorganisme tesebut.
3). Pembuatan Antibiotika
Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.
4). Pembuatan Hormon
Dengan rekayasa DNA, telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison dan tertosteron.
B. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN MODERN
Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/
tradisional dan modern. Bioteknologi konvensional merupakan
bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme 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 masa
lalu. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu
adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu
adanya penggunaan enzim
1. Pengolahan Bahan Makanan
a. Pengolahan produk susu
Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti
yoghurt, keju, dan mentega.
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 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
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 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.
b. Produk makanan nonsusu
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.
2. Bioteknologi Bidang Pertanian
a. Penanaman secara hidroponik
Hidroponik berasal dari kata bahasa Yunani hydro yang berarti
air dan ponos yang berarti bekerja. Jadi, hidroponik artinya
pengerjaan air atau bekerja dengan air. Dalam praktiknya hidroponik
dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang digunakan.
Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antara
lain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir
(menggunakan media pasir), dan metode porus (menggunakan
media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain). Metode yang tergolong
berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir.
Pada umumnya orang bertanam dengan menggunakan tanah.
Namun, dalam hidroponik tidak lagi digunakan tanah, hanya
dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai sumber makanan bagi
tanaman. Apakah cukup dengan air dan nutrien? Bahan dasar yang
dibutuhkan tanaman adalah air, mineral, cahaya, dan CO2.
Cahayatelah terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2 sudah
cukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral
dapat diberikan dengan sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah
sebenarnya bukanlah hal yang utama.
Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik,
antara lain tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat; risiko
kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada;
tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih
cepat; bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi;
hemat biaya perawatan.
Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan dari
golongan tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema,
dan Spatyphilum. Golongan sayuran yang dapat dihidroponikkan,
antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung,
dan bayam. Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan,
antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan
belimbing.
b. Penanaman secara aeroponik
Aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan
ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan
udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik (memberdayakan
air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan
dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar
tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan hara
tersebut.
Prinsip dari aeroponik adalah sebagai berikut. Helaian
styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm. Dengan
menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuran
ditancapkan pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai
bebas ke bawah. Di bawah helaian styrofoam terdapat sprinkler
(pengabut) yang memancarkan kabut larutan hara ke atas hingga
mengenai akar.
3. Bioteknologi Modern
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli
telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan
prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi
modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif
dan efisien.
Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam
industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti
rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi,
dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan
ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin
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 sifat yang
diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan 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 sifatsifat
makhluk hidup secara turun-temurun.
Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak
cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid,
dan rekombinasi DNA.
1) Transplantasi inti
Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel
yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan
inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap
sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak
yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum
tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah
diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali
sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.
Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel
dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke
dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum
berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan
berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin
yang sama.
2) Fusi sel
Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama
maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi
sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh
peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).
Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom,
membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di
dalam fusi sel diperlukan adanya:
a) sel sumber gen (sumber sifat ideal);
b) sel wadah (sel yang mampu membelah cepat);
c) fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).
3) Teknologi plasmid
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam
sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara
lain:
a) merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;
b) dapat beraplikasi diri;
c) dapat berpindah ke sel bakteri lain;
d) sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.
Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai
vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.
4) Rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA
dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan
gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi
DNA disebut juga rekombinasi gen.
Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan
sebagai berikut.
1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.
2) DNA dapat disambungkan
b. Bioteknologi bidang kedokteran
Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran,
misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin,
antibiotika dan hormon.
1) Pembuatan antibodi monoklonal
Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari
suatu sumber tunggal. Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:
a) untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam
urine wanita hamil;
b) mengikat racun dan menonaktifkannya;
c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan
lain.
2) Pembuatan vaksin
Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap
tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari
virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil
dari mikroorganisme tersebut.
3) Pembuatan antibiotika
Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme
tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme
lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur
atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.
Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran
pada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat dan
Inggris.
4) Pembuatan hormon
Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme
untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang
telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison,
dan testosteron.
c. Bioteknologi bidang pertanian
Dewasa ini perkembangan industri maju dengan pesat.
Akibatnya, banyak lahan pertanian yang tergeser, lebih-lebih di
daerah sekitar perkotaan. Di sisi lain kebutuhan akan hasil pertanian
harus ditingkatkan seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk.
Untuk mendukung hal tersebut, dewasa ini telah dikembangkan
bioteknologi di bidang pertanian. Beberapa penerapan bioteknologi
pertanian sebagai berikut.
1) Pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen
Nitrogen (N2) merupakan unsur esensial dari protein DNA
dan RNA. Pada tumbuhan polong-polongan sering ditemukan nodul
pada akarnya. Di dalam nodul tersebut terdapat bakteri Rhizobium
yang dapat mengikat nitrogen bebas dari udara, sehingga tumbuhan
polong-polongan dapat mencukupi kebutuhan nitrogennya sendiri.
Dengan bioteknologi, para peneliti mencoba mengembangkan
agar bakteri Rhizobium dapat hidup di dalam akar selain tumbuhan
polong-polongan. Di samping, itu juga berupaya meningkatkan
kemampuan bakteri dalam mengikat nitrogen dengan teknik
rekombinasi gen.
Kedua upaya di atas dilakukan untuk mengurangi atau meniadakan
penggunaan pupuk nitrogen yang dewasa ini banyak
digunakan di lahan pertanian dan menimbulkan efek samping yang
merugikan.
2) Pembuatan tumbuhan tahan hama
Tanaman yang tahan hama dapat dibuat melalui rekayasa
genetika dengan rekombinasi gen dan kultur sel. Contohnya, untuk
mendapatkan tanaman kentang yang kebal penyakit maka diperlukan
gen yang menentukan sifat kebal penyakit. Gen tersebut, kemudian
disisipkan pada sel tanaman kentang. Sel tanaman kentang
tersebut, kemudian ditumbuhkan menjadi tanaman kentang yang
tahan penyakit. Selanjutnya tanaman kentang tersebut dapat diperbanyak
dan disebarluaskan.
d. Bioteknologi bidang peternakan
Dengan bioteknologi dapat dikembangkan produk-produk
peternakan. Produk tersebut, misalnya berupa hormon pertumbuhan
yang dapat merangsang pertumbuhan hewan ternak. Dengan
rekayasa genetika dapat diciptakan hormon pertumbuhan hewan
buatan atau BST (Bovin Somatotropin Hormon). Hormon tersebut
direkayasa dari bakteri yang, jika diinfeksikan pada hewan dapat
mendorong pertumbuhan dan menaikkan produksi susu sampai
20%.
e. Bioteknologi bahan bakar masa depan
Kamu sudah mengetahui bahwa bahan bakar minyak
termasuk sumber daya yang tidak bisa diperbarui. Oleh karena itu,
suatu saat akan habis. Hal itu merupakan tantangan bagi para
ilmuwan untuk menemukan bahan bakar pengganti yang diproduksi
melalui bioteknologi.
Saat ini telah ditemukan dua jenis bahan bakar yang diproduksi
dari fermentasi limbah, yaitu gasbio (metana) dan gasahol
(alkohol).
Alternatif bahan bakar masa depan untuk menggantikan
minyak, antara lain adalah biogas dan gasohol. Biogas dibuat dalam
fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran makhluk hidup. Pada
fase anaerob akan dihasilkan gas metana yang dibakar dan digunakan
untuk bahan bakar.
Di negara Cina, dan India terdapat beberapa kelompok masyarakat
yang hidup di desa yang telah menerapkan teknologi
fermenter gasbio untuk menghasilkan metana. Bahan baku teknologi
fermenter tersebut adalah feses hewan, daun-daunan, kertas,
dan lain-lain yang akan diuraikan oleh bakteri dalam fermenter.
Sedangkan teknologi gasohol telah dikembangkan oleh
negara Brazil sejak harga minyak meningkat sekitar tahun 1970.
Gasohol dihasilkan dari fermentasi kapang terhadap gula tebu yang
melimpah. Gasohol bersifat murah, dapat diperbarui dan tidak
menimbulkan polusi.
f. Bioteknologi pengolahan limbah
Kaleng, kertas bekas, dan sisa makanan, sisa aktivitas
pertanian atau industri merupakan bahan yang biasanya sudah tak
dikehendaki oleh manusia. Bahan-bahan tersebut dinamakan limbah
atau sampah. Keberadaan limbah sangat mengancam lingkungan.
Oleh karena itu, harus ada upaya untuk menanganinya. Penanganan
sampah dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan
ditimbun, dibakar, atau didaur ulang. Di antara semua cara tersebut
yang paling baik adalah dengan daur ulang.
Salah satu contoh proses daur ulang sampah yang telah diuji
pada beberapa sampah tumbuhan adalah proses pirolisis. Proses
pirolisis yaitu proses dekomposisi bahan-bahan sampah dengan
suhu tinggi pada kondisi tanpa oksigen. Dengan cara ini sampah
dapat diubah menjadi arang, gas (misal: metana) dan bahan
anorganik.
Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebagai
bahan bakar. Kelebihan bahan bakar hasil proses ini adalah
rendahnya kandungan sulfur, sehingga cukup mengurangi tingkat
pencemaran. Bahan hasil perombakan zat-zat makroorganik (dari
hewan, tumbuhan, manusia ataupun gabungannya) secara biologiskimiawi
dengan bantuan mikroorganisme (misalnya bakteri, jamur)
serta oleh hewan-hewan kecil disebut kompos.
Dalam pembuatan kompos, sangat diperlukan mikroorganisme.
Jenis mikroorganisme yang diperlukan dalam pembuatan kompos
bergantung pada bahan organik yang digunakan serta proses
yang berlangsung (misalnya proses itu secara aerob atau anaerob).
Selama proses pengomposan terjadilah penguraian, misalnya
selulosa, pembentukan asam organik terutama asam humat yang
penting dalam pembuatan humus. Hasil pengomposan bermanfaat
sebagai pupuk.
Bioteknologi dapat diterapkan dalam pengolahan limbah,
misalnya menguraikan minyak, air limbah, dan plastik. Cara lain
dalam mengatasi polusi minyak, yaitu dengan menggunakan
pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur dengan air
sehingga dapat dipecah oleh mikroba. Salah satu zat pengemulsi,
yaitu polisakarida yang disebut emulsan, diproduksi oleh bakteri
Acinetobacter calcoaceticus. Dengan bioteknologi, pengolahan
limbah menjadi terkontrol dan efektif. Pengolahan limbah secara
bioteknologi melibatkan kerja bakteri-bakteri aerob dan anaerob.
Cloning
Kloning dalam biologi adalah proses menghasilkan individu-individu dari jenis yang sama (populasi) yang identik secara genetik. Kloning merupakan proses reproduksi aseksual yang biasa terjadi di alam dan dialami oleh banyak bakteria, serangga, atau tumbuhan. Dalam bioteknologi, kloning merujuk pada berbagai usaha-usaha yang dilakukan manusia untuk menghasilkan salinan berkas DNA atau gen, sel, atau organisme. Arti lain kloning digunakan pula di luar ilmu-ilmu hayati.
Kata ini diturunkan dari kata clone atau clon, dalam bahasa Inggris, yang juga dibentuk dari kata bahasa Yunani, κλῶνος ("klonos") yang berarti "cabang" atau "ranting", merujuk pada penggunaan pertama dalam bidang hortikultura sebagai bahan tanam dalam perbanyakan vegetatif.
Pengertian kloning dan Jenis-jenis Kloning. Kloning kata berimbuhan dari kata dasar Klon yang berasal dari bahasa Yunani klόόn yang artinya tunas. Kloning adalah tindakan menggandakan atau mendapatkan keturunan jasad hidup tanpa fertilisasi, yaitu dengan cara mengambil sel dari induk sehingga didapat keturunan yang mempunyai susunan (jumlah dan gen) yang sama dan kemungkinan besar mempunyai fenotib yang sama. Kloning bisa dilakukan pada berbagai jenis makhluk hidup termasuk manusia. Kloning manusia adalah teknik membuat keturunan dengan cara menggunakan sel tubuh selain sehingga hasil keturunanya mempunyai kode genetik yang sama dengan induknya yang berupa manusia.
Jenis –jenis Kloning
Berdasarkan pengertian kloning tersebut diatas, maka Kloning dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu:
1. Kloning DNA rekombinan
Kloning ini merupakan pemindahan sebagian rantai DNA yang diinginkan dari suatu organisme pada satu element replikasi genetik, contohnya penyisipan DNA dalam plasmid bakteri untuk mengklon satu gen.
2. Kloning Reproduktif
Merupakan teknologi yang digunakan untuk mendapatkan keturunan yang sama persis dengan induknya dengan suatu teknik yang disebut SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer).
3. Kloning Terapeutik
Merupakan suatu kloning untuk memproduksi embrio manusia sebagai bahan penelitian dalam ilmu pengobatan. Tujuan utama dari proses ini bukan untuk menciptakan manusia baru, tetapi untuk mendapatkan sel batang yang dapat digunakan untuk mempelajari perkembangan manusia dan penyembuhan penyakit.
Bayi tabung
Istilah bayi tabung (tube baby) dalam bahasa kedokteran dikenal dengan sebutan ‘in vitro and embrio transfer’ (IVFET) atau dalam khazanah hukum islam dikenal dengan ‘thfl al anabib’ atau ‘athfal al-anbubah’. Secara teknis kedua istilah ini memiliki perbedaan yang cukup signifikan, meskipun memiliki tujuan yang hampir sama, yakni untuk menangani masalah infertilitas atau kemandulan.
Secara umum, bayi tabung adalah proses pembuahan yang tidak secara alami, yaitu dengan pengambilan sel sperma sang suami dan sel telur sang istri yang kemudian diletakan pada cawan pembuatan yang merupakan salah satu teknologi modern. Sedangkan pengertian secara biologi yaitu proses pembuahan sperma dengan ovum, dipertemukan diluar kandungan pada satu tabung yang dirancang secara khusus.
Pada dasarnya pembuahan yang alami terjadi dalam rahim melalui cara yang alami (hubungan seksual), sesuai dengan fitrah Allah untuk manusia. Akan tetapi pembuahan alami sulit terujud, misalnya dikarenakan rusaknya atau tertutupnya saluran indung telur (tuba follopi) yang membawa sel telur ke ramim, serta tidak dapat diatasi dengan membukanya atau mengobatinya. Atau karena sel sperma suami lemah atau tidak mampu menjangkau rahim isteri untuk bertemu dengan sel telur.
Bayi tabung atau pembuahan in vitro adalah sebuah tehnik pembuahan atau reproduksi dimana sel telur (ovum) dibuahi diluar tubuh wanita. Bayi tabung adalah suatu metode untuk mengatasi masalah kesuburan (keturunan) dimana akan dilakukan bila metode lainnya sudah tidak berhasil. Adapun proses dari bayi tabung itu sendiri adalah mengendalikan proses ovulasi secara hormonal, yaitu pemindahan sel telur dari ovarium dan pembuahan oleh sperma dilakukan dalam sebuah medium cair.
Program bayi tabung adalah suatu tehnik rekayasa reproduksi dengan mempertemukan sel telur matang dan sperma diluar tubuh manusia ( In vitro fertilizition ). Tehnik ini sekarang menjadi semakin diminati oleh pasangan yang sulit mempunyai keturunan. Meskipun memerlukan pengorbanan dan biaya yang tidak sedikit. Sebelum melakukan program bayi tabung disarankan bagi pasangan suami istri sebaiknya konsultasi ke dokter untuk memahami prosedur, peluang dan resiko mengenai program ini. Hal ini dilakukan untuk mempermudah dan menambah kesiapan mental bagi pasangan suami istri.
Sedangkan peluang untuk hamil dalam program bayi tabung ditentukan oleh banyak faktor. Diantaranya adalah usia wanita, cadangan sel telur, lamanya gangguan kesuburan yang di alami pasangan, riwayat ada atau tidaknya kehamilan sebelumnya, derajat kelainan, sarana dan fasilitas tehnologi laboratorium serta ilmu dan pengalaman dari tenaga medis dari rumah sakit yang akan melakukan program bayi tabung itu sendiri. Tetapi dari semua itu faktor terpenting yang menentukan kehamilan adalah usia wanita. Semakin tua usia wanita semakin sedikit pula peluang kehamilan atau keberhasilan dari program itu.
Selain peluang kehamilan, ada juga beberapa faktor yang menjadi resiko dari bagi pasangan suami istri yang akan menjalani program bayi tabung. Dan itu harus dihadapi apabila sudah menetapkan program bayi tabung sebagai pilihan utama untuk mendapatkan keturunan. Resiko program bayi tabung antara lain :
>> Resiko terjadinya stimulasi indung telur yang berlebihan sehingga terjadi penumpukan cairan di rongga perut yang menyebabkan keluhan berupa mual, kembung, muntah dan hilangnya selera makan. Dengan pemantauan yang rutin akan menghindari resiko stimulasi yang berlebihan.
>> Resiko kehamilan kembar lebih dari dua akan meningkat akibat banyaknya embrio yang dimasukkan ke rahim. Dan berakibat terjadinya resiko terjadinya persalinan prematur yang akan memerlukan perawatan lebih lama. Untuk mengurangi resiko tersebut dengan mempertimbangkan usia maka akan dilakukan pembatasan embrio yang akan dimasukkan ke rahim.
>> Resiko terjadinya pendarahan dan infeksi akibat pengambilan sel telur dengan jarum. Karena kemungkinan jarum akan mengenai kandung kemih, usus dan pembuluh darah. Tetapi dengan tehnologi USG hal itu bisa dihindari.
>> Resiko mengalami keguguran dan kehamilan diluar kandungan. Dengan pemberian hormon dan panduan tehnologi USG maka diharapkan hal itu tidak akan terjadi.
>> Resiko lainya adalah tentang biaya yang dikeluarkan, kelelahan fisik dan emosi dalam menyikapi harapan dan kenyataan yang terjadi selama mengikuti program bayi tabung tersebut.
Dengan memahami tentang program bayi tabung diharapkan bagi pasangan suami istri yang akan melakukan bayi tabung akan lebih siap dalam menghadapi kenyataan dan bila kenyataan itu tidak sesuai dengan harapan. Bagaimanapun anak adalah titipan dari Tuhan YME. Apabila sudah melakukan berbagai usaha bahkan program bayi tabung pun sudah dilakukan tetapi belum juga diberi keturunan maka bersabarlah, karena pasti ada hikmah dibalik itu semua. ” DON’T GIVE UP ”
Hormon insulin
Insulin (bahasa Latin insula, "pulau", karena diproduksi di Pulau-pulau Langerhans di pankreas) adalah sebuah hormon polipeptida yang mengatur metabolisme karbohidrat. Selain merupakan "efektor" utama dalam homeostasis karbohidrat, hormon ini juga ambil bagian dalam metabolisme lemak (trigliserida) dan protein – hormon ini bersifat anabolik yang artinya meningkatkan penggunaan protein. Hormon tersebut juga memengaruhi jaringan tubuh lainnya.
Insulin menyebabkan sel (biologi) pada otot dan adiposit menyerap glukosa dari sirkulasi darah melalui transporter glukosa GLUT1 dan GLUT4[1] dan menyimpannya sebagai glikogen di dalam hati dan otot sebagai sumber energi.
Kadar insulin yang rendah akan mengurangi penyerapan glukosa dan tubuh akan mulai menggunakan lemak sebagai sumber energi.
Insulin digunakan dalam pengobatan beberapa jenis diabetes mellitus. Pasien dengan diabetes mellitus tipe 1 bergantung pada insulin eksogen (disuntikkan ke bawah kulit/subkutan) untuk keselamatannya karena kekurangan absolut hormon tersebut; pasien dengan diabetes mellitus tipe 2 memiliki tingkat produksi insulin rendah atau kebal insulin, dan kadang kala membutuhkan pengaturan insulin bila pengobatan lain tidak cukup untuk mengatur kadar glukosa darah.
TISSUE CULTURE
Kultur jaringan/Kultur In Vitro/Tissue Culture adalah suatu teknik untuk mengisolasi, sel, protoplasma, jaringan, dan organ dan menumbuhkan bagian tersebut pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptik,sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman sempurna kembali.
Teori Dasar Kultur Jaringan
a. Sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut (Setiap sel berasal dari satu sel).
b. Teori Totipotensi Sel (Total Genetic Potential), artinya setiap sel memiliki potensi genetik seperti zigot yaitu mampu memperbanyak diri dan berediferensiasi menjadi tanaman lengkap.
Aplikasi Teknik Kultur Jaringan dalam Bidang Agronomi
a. Perbanyakan vegetatif secara cepat (Micropropagation).
b. Membersihkan bahan tanaman/bibit dari virus
c. Membantu program pemuliaan tanaman (Kultur Haploid, Embryo Rescue, Seleksi In Vitro, Variasi Somaklonal, Fusiprotoplas, Transformasi Gen /Rekayasa Genetika Tanaman dll).
d. Produksi metabolit sekunder.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Regenerasi
1. Bentuk Regenerasi dalam Kultur In Vitro : pucuk aksilar, pucuk adventif, embrio somatik, pembentukan protocorm like bodies, dll
2. Eksplan ,adalah bagian tanaman yang dipergunakan sebagai bahan awal untuk perbanyakan tanaman. Faktor eksplan yang penting adalah genotipe/varietas, umur eksplan, letak pada cabang, dan seks (jantan/betina). Bagian tanaman yang dapat digunakan sebagi eksplan adalah pucuk muda, batang muda, daun muda, kotiledon, hipokotil, endosperm, ovari muda, anther, embrio, dll.
3. Media Tumbuh, Di dalam media tumbuh mengandung komposisi garam anorganik, zat pengatur tumbuh, dan bentuk fisik media. Terdapat 13 komposisi media dalam kultur jaringan, antara lain: Murashige dan Skoog (MS), Woody Plant Medium (WPM), Knop, Knudson-C, Anderson dll. Media yang sering digunakan secara luas adalah MS.
Komposisi media Murashige dan Skoog (MS)
Bahan Kimia Konsentrasi Media (mg/l)
1. NH4NO3 1650
2. KNO3 1900
3. CaCL2.2H20 440
4. MgSO4.7H20 370
5. KH2PO4 170
6. FeSO4.7H20 27
7. NaEDTA 37,3
8. MnSO4.4H20 22,3
9. ZnSO4.7H2O 8,6
10. H3BO3 6,2
11. KI 0,83
12. Na2MoO4.2H20 0,25
13. CuSO4.5H20 0,025
14. CoCl2.6H20 0,025
15. Myoinositol 100
16. Niasin 0,5
17. Piridoksin-HCL 0,5
18. Tiamin -HCL 0,1
19. Glisin 2
20. Sukrosa 30.000
4. Zat Pengatur Tumbuh Tanaman
Faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan ZPT adalah konsentrasi, urutan penggunaan dan periode masa induksi dalam kultur tertentu. Jenis yang sering digunakan adalah golongan Auksin seperti Indole Aceti Acid(IAA), Napthalene Acetic Acid (NAA), 2,4-D, CPA dan Indole Acetic Acid (IBA). Golongan Sitokinin seperti Kinetin, Benziladenin (BA), 2I-P, Zeatin, Thidiazuron, dan PBA. Golongan Gibberelin seperti GA3. Golongan zat penghambat tumbuh seperti Ancymidol, Paclobutrazol, TIBA, dan CCC.
5. Lingkungan Tumbuh
Lingkungan tumbuh yang dapat mempengruhi regenerasi tanaman meliputi temperatur, panjang penyinaran, intensitas penyinaran, kualitas sinar, dan ukuran wadah kultur.
