Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.
Perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.
Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.
Dalam tahun 1981 Perhimpunan Bioteknologi Eropa mendefinisikan Bioteknologi sebagai penggunaan biokimia mikrobiologi dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan.sesuai dengan definisi ini bioteknologi melibatkan mikrobiologi, biokimia/kimia, rekayasa genetika, biologi molekuler dan rekayasa proses dan teknik kimia untuk menghasilkan produk dan jasa.
Bioteknologi dapat digolongkan menjadi 2
A. bioteknologi konvensional/ tradisional dan
B. bioteknologi modern.
A. bioteknologi konvensional/ tradisional
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim
Contoh pengolahan bahan makanan : pembuatan tempe, tape, Asinan Sayuran,Roti, oncom, dan kecap. termasuk mentega, keju dan yoghurt.
1. Tempe
Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, berupa 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 memfermentasikan
2. 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. Jamur yang digunakan adalah Saccharomyces cereviceae.
3. Pembuatan Asinan Sayuran
Asinan sayuran merupakan sayuran yang diawetkan dengan jalan fermentasi asam.Bakteri yang digunakan adalah Lactobacillus sp., Streptococcus sp., dan Pediococcus. Mikroorganisme tersebut mengubah zat gula yang terdapat dalam sayuran menjadi asam laktat. Asam laktat yang terbentuk dapat membatasi pertumbuhan mikroorganisme lain dan memberikan rasa khas pada sayuran yang difermentasi atau sering dikenal dengan nama ‘acar’.
4. Pembuatan Roti
Proses fermentas pada pembuatan rotii ini dengan bantuan dari yeast atau khamir yaitu sejenis jamur. Yeast yang ditambahkan pada adonan tepung akan menjadikan proses fermentasi, yaitu akan menghasilkan gas karbon dioksida dan alkohol. Gas karbon dioksida tersebut dapat berguna untuk mengembangkan roti, sedangkan alkohol dibiarkan menguap. Selanjutnya, akan terlihat jika adonan tersebut dioven akan tampak lebih mengembang dan ukurannya membesar, hal ini dikarenakan gas akan mengembang jika temperatur tinggi.
5. kecap
Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus wentii dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus wentii 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.
6. Mentega dan keju
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. Menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis 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
7. Yoghurt
Susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan 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
Pada bidang bioteknologi konvensional, sebagian besar didominasi oleh produk makanan.
8. Nata de Coco
Nata de coco berasal dari bahasa Spanyol yang berarti krim kelapa.Proses pembuatan nata de coco dibantu oleh sejenis bakteri bernama Acetobacter xylinum
Mikroorganisme Bakteri | Bahan | Produk |
| Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus subtilis | susu | yoghurt |
| Penicillium requorti Penicillium camemberti Propiobacterium Streptococcus thermophilus | susu | menghasilkan aroma khas keju dan menambah keasaman |
| Lactobacillus | susu | keju |
| Leuconostoc cremoris | mentega | |
| Acetobacter xylinum | air kelapa | nata de cocco |
| Acetobacter aceti | cuka/asam asetat | |
| Streptomyces griceus | streptomycin | |
| Bacillus thuringiensis | pestisida alami/biologi | |
| Assbya gossipii | vitamin B1 | |
| Propionibacterium Pseudomonas (jamur) | vitamin B12 | |
| Jamur / Fungi | ||
| Aspergillus wentii | kedelai | kecap |
| Sacharomyces cereviceae | ketela | tape |
| Sacharomyces sake | sake | |
| Rhizopus oryzae | kedelai | tempe |
| Penicillium notatum Penicillium chrysogenum | antibiotik penisilin | |
| Aspergillus niger | asam sitrat |
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. Cahaya telah 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 :
1). Tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat;
2). Resiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada;
3). Tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat;
4). Bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi;
5). Hemat biaya perawatan.
Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan :
(a). Tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum.
(b). sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam.
(c). 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.
B. Bioteknologi modern
Bioteknologi modern adalah bioteknologi yang menghasilkan jasa dan barang dengan menggunakan rekayasa genetika berupa DNA rekombinan. Sekedar informasi DNA rekombinan adalah proses pemutusan dan penyambungan DNA.
Bioteknologi di zaman modern seperti sekarang ini memungkinkan manusia untuk melakukan manipulasi genetik. Teknik manipulasi seperti ini memang mulai berkembang semenjak banyak ilmuan yang sukses memanipulasi genetik secara in vitro.
Bioteknologi jenis ini lebih mengeksploitasi proses biologi demi kepentingan industri. Contohnya saja adalah pembuatan antibiotik, produksi hormon, adanya semangka tanpa biji, dan lain sebagainya.
Beberapa contoh dari bioteknologi modern
1.Bibit tanaman yang seragam
Bibit ini diperoleh melalui teknik kultur jaringan. Dengan teknik kultur jaringan ini dapat dihasilkan atau diproduksi bibit tanaman yang seragam dalam kuota yang besar.
Beberapa contoh tanaman yang sudah dihasilkan melalui kultur jaringan diantaranya adalah Papaver somniferum yang menghasilkan kodein untuk penghilang rasa nyeri, Jasminum sp yang menghasilkan jasmine yang dapat digunakan sebagai bahan parfum aroma melati.
2. Antibodi monoclonal
Antibodi monoklonal ini masih sejenis dengan antibodi yang diproduksi dengan cara penggabungan ( fusi ) dua jenis sel yang berbeda atau sama. Teknik ini sering dikenal dengan sebutan teknologi hibridoma atau DNA rekombinan.
3. Bayi tabung
Bayi tabung adalah suatu metode untuk mengatasi masalah kemandulan agar dapat keturunan. Biasanya metode ini di lakukan ketika metode lainnya tidak berhasil. Proses bayi tabung terdiri dari pengendalian proses ovulasi secara hormonal, serta pemindahan sel telur dari ovarium yang dibuahi oleh sel sperma dalam sebuah medium cair, sehingga terjadi pembuahan.
4. Hormon insulin
hormon insulin adalah hormon yang disekresikan oleh kelenjar pankreas melalui aliran darah. Hormon insulin berperan dalam menjaga kestabilan kadar gula dalam pembuluh darah. Hormon insulin diperoleh melalui teknologi plasmid dalam rekayasa genetik.
5. Domba dolly
Domba Dolly ini dihasilkan melalui kloning yaitu transfer inti sel autosom atau diploid ke dalam ovum atau haploid yang sudah diambil inti telurnya.
6. Tanaman kebal hama
Tanaman Kebal Hama adalah tumbuh-tumbuhan yang telah disisipi gen penghasil senyawa endotoksin dari Bacillus thuringiensis. Dengan senyawa ini maka Tanaman akan kebal terhadap hama penyakit. hama dan penyakit pada tumbuhan bisa anda jadikan sebagai informasi tambahan.
7. Hormon Bovine Somatotrophin (BST)
Bovine Somatotrophin adalah hormon pertumbuhan untuk hewan dari hasil rekayasa genetik.
8. Vaksin malaria
Vaksin ini dihasilkan dari rekayasa genetik dengan memanfaatkan DNA virus cacar air yang kurang aktif
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.Rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.
Berikut ini adalah daftar kemajuan bidang bioteknologi yang telah diaplikasikan. Mayoritas didominasi oleh bidang peternakan, perikanan, dan kesehatan:
- 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 :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar