BIOTEKNOLOGI - MATERI YANG PERLU UNTUK PELAJAR SMP KETAHUI

Pengertian dan Pembagian Bioteknologi

a. Pengertian Bioteknologi

Asal kata bioteknologi yaitu bio dan teknologi. Arti kata bio yaitu ilmu mengenai makhluk hidup, sedangkan teknologi memeiliki arti suatu metode untuk menghasilkan produk, baik barang atau jasa. 

Berdasarkan pada kedua kata tersebut, selanjutnya para ahli mendefinisikan bioteknologi tersebut. Pengertian bioteknologi adalah sebagai suatu teknik yang menggunakan makhluk hidup atau bagian tubuh makhluk hidup (agen biologis) untuk mendapatkan suatu produk atau jasa. 

Penggunaan bioteknologi dipakai semenjak kapan? Sesungguhnya bioteknologi sederhana telah dikenal sejak lama yaitu adanya pemanfaatan proses fermentasi untuk pembuatan makanan dan minuman. Salah satu contoh fermentasi yang paling umum yaitu pengubahan gula menjadi alkohol dengan bantuan mikroorganisme tertentu, yaitu jamur.

b. Pembagian Bioteknologi

Ilmu pengetahuan berkembang sejalan dengan perkembangan zaman yang ada, begitu juga dengan bioteknologi. Apabila pada zaman dulu bioteknologi hanya menggunakan proses yang sederhana saja, namaun bioteknologi pada waktu sekarang ini telah dilakukan menggunakan alat canggih. Oleh karena itu, bioteknologi bisa dibagi menjadi bioteknologi sederhana dan bioteknologi modern. 

Tahukah teman - teman apa beda antara bioteknologi sederhana dan bioteknologi modern? Coba perhatikan tabel yang berikut ini.

Perbedaan bioteknologi sederhana (konvensional) dan modern:

2. Bioteknologi Sederhana (Konvensional)

Ciri utama bioteknologi sederhana adalah tidak terjadi pengubahan sifat asli pada agen biologis yang digunakan. Pada mulanya, bioteknologi sederhana dikembangkan untuk mendapatkan produk makanan dan minuman. Namun, pada saat ini beberapa produk lain bisa dihasilkan lewat proses bioteknologi sederhana. Contohnya adalah biogas yang merupakan produk bahan bakar. Berikut ini adalah contoh-contoh produk bioteknologi sederhana antara lain:

a. Tape Ketan dan Singkong

Tape ketan atau singkong dibuat dengan bantuan proses fermentasi menggunakan jamur Saccharomyces cerevisiae (jamur ragi). Jamur jenis ini dapat mengubah karbohidrat yang ada dalam ketan menjadi alkohol dan karbon dioksida. Pada saat makan tape ketan, kita akan merasakan ada rasa manis dan hangat pada bagian tenggorokan. Rasa - rasa tersebut merupakan hasil dari fermentasi yang berupa alkohol. Apabila tape ketan dibiarkan saja hingga waktu yang lama, proses fermentasi pada tape tetap terus berlanjut, sehingga rasa tape akan semakin menjadi manis bahkan cenderung menjadi pahit. Selain daripada itu, rasa dari tape ketan tersebut akan terasa semakin hangat di kerongkongan jika kita konsumsi. Hal tersebut dikarenakan semakin tingginya kadar alkohol yang dihasilkan dalam tape.

b. Tempe

Tempe merupakan salah satu makanan khas Indonesia yang bahan dasarnya adalah kedelai. Pembuatan tempe termasuk mudah dan tempe telah memasayarakat. Tempe dibuat dengan cara menumbuhkan spora jamur Rhizopus sp. bersama dengan kedelai yang sudah dikupas kulitnya dan direbus/dikukus. Apabila keadaan sesuai, maka Rhizopus sp. akan tumbuh membentuk benang-benang (hifa) yang berwarna putih. Benang - benang tersebut akan mengikat kedelai menjadi suatu kesatuan yang padat yang kemudian kita mengenalnya sebagai tempe. Pada suhu kamar, per tumbuhan Rhizopus sp. pada tempe akan berlanjut sampai suatu saat akan muncul hifa yang berwarna putih kehitaman disertai dengan bau amoniak. Hal ini berarti bahwa pertumbuhan Rhizopus sp. telah memasuki masa pertumbuhan optimumnya dan tempe telah membusuk.

c. Roti

Jenis jamur yang berperan dalam pembuatan roti adalah Saccharomyces cereviseae (jamur ragi). Secara prinsip, jamur Saccharomyces cereviseae akan mengubah karbohidrat menjadi alkohol dan karbon dioksida. Pada proses pembuatan roti, bahan dasar terigu dan bahan lain diaduk bersama - sama dengan ragi, yang selanjutnya diamkan sampai mengembang. Mengapa menjadi mengembang?Adonan mengembang oleh karena terbentuknya gas karbon dioksida yang terperangkap dalam adonan. Melalui pemanasan, gas akan memuai sehingga adonan semakin mengembang. Selain itu melalui pemanasan juga, jamur ragi akan mati dan sehingga akan tercium aroma khas roti. Aroma khas tersebut adalah aroma alkohol yang dihasilkan dari fermentasi pada roti tersebut.

d. Nata de Coco

Nata de coco merupakan makanan seperti halnya agar-agar putih yang rasanya kenyal apabila dikunyah. Makanan ini bisa untuk melancarkan pencernaan karena mengandung serat yang tinggi. Nata de coco merupakan hasil sintesis gula yang dilakukan oleh bakteri Acetobacter xylinum, bakteri ini akan membentuk lapisan dengan ketebalan beberapa sentimeter dan bakteri tersebut terjebak dalam lapisan tersebut. Lapisan inilah yang kemudian dikenal dengan nama nata. Oleh sebab medium cair yang umumnya dipakai adalah air kelapa, maka nata yang terbentuk kemudian disebut nata de coco.

e. Yoghurt

Yoghurt merupakan salah satu produk bioteknologi dengan bahan dasar berupa susu. Proses pembuatannya dengan bantuan bakteri Lactobacillus dan Streptococcus yang dapat memfermentasi susu menjadi asam laktat (asam susu).

Pembuatan yoghurt dimulai dengan pasteurisasi susu, selanjutnya susu didiamkan menjadi dingin pada suhu kamar. Kemudian, tambahkan bakteri Lactobacillus dan Streptococcus dengan komposisi yang sesuai. Setelah itu, campuran susu dan biakan bakteri tersebut diinkubasi. Yoghurt yang dihasilkan akan mempunyai rasa asam. Untuk menambah cita rasa, umumny akan ditambahkan gula dan aroma, misalnya ditambah dengan aroma buah-buahan.  Untuk diketahui bahwa yoghurt harus tetap dalam kondisi yang dingin supaya pertumbuhan bakteri terhambat.

f. Minuman Beralkohol

Alkohol bahan dasarnya adalah karbohidrat yang banyak mengandung gula. Sebagai contoh, anggur dipakai untuk membuat minuman anggur dan beras untuk membuat arak beras. Proses pembuatannya dimulai dengan menambahkan jamur Saccharomyces ke dalam jus buah atau jus lain, selanjutnya disimpan selama beberapa hari dalam keadaan tertutup rapat. Semakin lama penyimpanan, semakin tinggi pula kadar alkohol dan kadar karbon dioksida yang akan dihasilkan.

g. Virgin Coconut Oil

Pernahkah teman - teman mendengar istilah VCO? Virgin Coconut Oil (VCO) atau minyak kelapa murni adalah terbuat dari kelapa (Cocos nucifera). Dengan mengonsumsi VCO dipercaya bisa mengobati penyakit, hal ini desebabkan karena VCO mempunyai khasiat, seperti mampu menurunkan kadar gula darah, mengurangi resiko kanker, mempermudah penyerapan mineral (Mg dan Ca), dan dapat membunuh virus.

VCO adalah berbaghan dasar buah kelapa tua segar yang diparut dan diperas memakai  mesin pemeras santan atau dengan tangan. Perasan santan kental dimasak dengan suhu di bawah 60°C hingga terbentuk lapisan endapan protein kelapa pada bagian paling bawah, air, dan juga lapisan minyak murni berwarna bening pada lapisan paling atas. Hasil minyak tidak memiliki rasa dan beraroma khas kelapa. Minyak inilah yang dikenal dengan  nama minyak kelapa murni atau VCO. 

Selain dengan proses pemanasan, VCO juga dapat dibuat dengan cara fermentasi. Santan kelapa ditambahkan jamur Saccharomyces cerevisiae (ragi untuk pembuatan roti), kemudian difermentasikan dalam suhu 30-35°C selama 12 jam. Biarkan selama 1 malam sehingga didapatkan minyak kelapa murni yang telah dipisahkan dari endapan kelapanya.

h. Biogas

Biogas merupakan bahan bakar alternatif selain bahan bakar minyak. Biogas berbahan dasar limbah organik, seperti halnya kotoran hewan, limbah pasar, limbah pertanian, dan juga sumber limbah organik lainnya. Pemanfaatan atas limbah organik tersebut menjadi biogas adalah salah satu cara untuk mengelola lingkungan. 

Beberapa mikroorganisme yang dilibatkan dalam pembuatan biogas, di antaranya yaitu Bacteroides, Clostridium, Escherchia coli, Methano bacterium, dan Methanobacillus. Bakteri tersebut bisa merubah materi organik, yaitu berupa kotoran hewan yang mengandung amoniak menjadi biogas (metana dan karbon dioksida). 

Proses tersebut merupakan proses penguraian yang berlangsung secara anaerobik. Gas yang terbentuk adalah gas metan yang bisa terbakar sehingga biogas dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar rumah tangga.

i. Hidroponik

Asal kata hidroponik yaitu hydro yang berarti air dan ponos yang berarti kerja. Pengertian hidroponik adalah cara bercocok tanam memakai air sebagai mediumnya. Mulanya, hidroponik cuma merendam akar tanaman pada air bernutrisi yang mengalir. Kini hidroponik dapat menggunakan media pasir, potongan genteng, batu apung, atau pun dengan kerikil. Untuk pemberian air bernutrisi bisa berupa air mengalir, disemprotkan, disiram, atau direndam. Cara bercocok tanam hidroponik mempunyai beberapa keunggulan yaitu hemat ruang karena bisa dibuat bertingkat, tanaman lebih bersih, pupuk dan air lebih hemat, serta mutu dan hasilnya lebih baik.

3. Bioteknologi Modern

Pada bioteknologi sederhana memakai atau bagian organisme, bioteknologi modern sudah memanfaatkan jaringan, sel, atau materi inti suatu organisme. Ciri utama bioteknologi modern yaitu adanya perubahan sifat asli agen biologis yang digunakan. Perubahan sifat tersebut dilakukan lewat rekayasa genetika.

Rekayasa genetika yaitu mengutak-atik DNA dan RNA yang menyimpan informasi genetik yang bersifat fisik dan psikis makhluk hidup yang mempunyai tujuan untuk keuntungan manusia atau keseimbangan lingkungan. Sebagai contohnya, pada bakteri bisa dicangkokkan gen insulin manusia atau sapi, dan bakteri, akan menghasilkan insulin. Hormon tersebut digunakan untuk mengobati penderita gangguan dan sistem ekskresi yaitu penyakit kencing manis. 

Oleh sebab itu, bioteknologi modern membutuhkan dukungan  alat  dan  ilmu yang mendukung pemanfaatan jaringan, sel, atau materi inti. Bioteknologi modern sebenarnya telah banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang.

a. Teknologi Reproduksi

Tujuan dikembangkannya teknologi reproduksi yaitu untuk mendapatkan keturunan dengan sifat unggul. Salah satu cara yang sudah berhasil dikembangkan adalah teknik kloning. Pernah mendengar kan teman - teman? Pengertian kloning adalah cara mendapatkan individu baru yang mempunyayi sifat mirip induknya. Teknologi ini bisa dilakukan pada hewan. Kloning dilakukan dengan cara mengambil inti sel tubuh/somatis dari induk hewan dan memasukkan inti sel tersebut ke dalam sel telur yang sudah dibuang intinya. Sel-sel tersebut bisa berasal dari satu spesies hewan atau hewan lain yang dekat kekerabatannya. Sel telur dengan inti baru tersebut di tanam pada rahim hewan sejenis setelah sebelumnya diberi perlakuan supaya aktif membelah. Dalam rahim, sel telur tersebut berkembang menjadi individu yang baru dan dilahirkan sebagai klon. Domba dolly merupakan klon pertama dihasilkan. bagian. Kloning berguna untuk memperbanyak ternak dan hewan, bahkan untuk hewan yang sudah punah sekalipun.

b. Bidang Kedokteran

Bioteknologi di bidang kedokteran berperan dalam pembuatan hormon dan antibodi monoklonal. Hormon, seperti halnya hormon insulin untuk penderita diabetes melitus. Melalui rekayasa pada gen, gen pengontrol produksi insulin disisipkan pada bakteri Escherichia coli. Hal ini menyebabkan bakteri Escherichia coli dapat memproduksi hormon insulin manusia. Antibodi merupakan protein yang diproduksi oleh tubuh akibat masuknya antigen yang mana antigen bisa berupa kuman, bakteri, atau benda asing yang lainnya. Para ilmuwan berusaha menciptakan antigen dengan melakukan fusi sel antara sel kanker dan sel limfosit T penghasil antibodi tertentu. Fusi sel merupakan suatu teknik penggabungan inti sel sehingga dihasilkan sel dengan sifat dari kedua sel induk. Lewat proses tersebut dihasilkan antibodi monoklonal yang spesifik membunuh antigen tertentu.

c. Bidang Pertanian

Tujuan bioteknologi modern di bidang pertanian yaitu untuk meningkatkan mutu atau kualitas produksi pertanian. Peningkatan produksi pertanian bisa dilakukan melalui rekayasa genetika, kultur jaringan, dan bakteri fiksasi yang bisa menyebabkan tanama menjadi subur. Suatu tanaaman dimungkinkan mempunyai sifat asing yang sebelumnya tidak dimilikinya.

Beberapa contoh dari bioteknologi modern

1.Bibit tanaman yang seragam (Kultur Jaringan)

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.

Istilah kultur jaringan disebut juga kultur in vitro (in vitro = dalam tabung). Pengertian kultur jaringan adalah proses pertumbuhan jaringan pada medium bernutrisi yang dilakukan secara bebas hama (aseptik) yang berdasarkan pada prinsip totipotensi. 

Pengertian totipotensi adalah kemampuan setiap sel untuk berkembang menjadi suatu jasad hidup yang lengkap lewat proses regenerasi. Kultur jaringan bisa dilakukan pada jaringan hewan ataupun pada jaringan tumbuhan, tetapi pada perkembangannya kultur jaringan tumbuhan berkembang lebih pesat. 

Kultur jaringan tumbuhan dilakukan dengan cara menanam potongan jaringan, seperti daun, pucuk, batang, hipokotil, dan akar pada medium yang mana medium yang dipakai adalah berisi nutrisi yang baik bagi pertumbuhan tumbuhan tersebut.

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.

9. Interferon

Arti dari Interferon adalah sejenis protein yang dihasilkan dari teknik DNA rekombinan dengan tujuan menghambat replikasi virus.

10. Pelestarian species langka

Biasanya pelestarian hewan atau tumbuhan langka ini di lakukan dengan menggunakan teknik rekayasa genetik.

11. Terapi genetik

Terapi genetik adalah modifikasi genetik dari sel makhluk hidup dengan tujuan untuk mencegah, mengurangi bahkan dapat menyembuhkan penyakit. Pengaplikasian Terapi Genetik ini dilakukan dengan cara merekayasa genetik.

12. Hewan transgenik

Hewan Transgenik adalah hasil rekayasa genetika yang memiliki sifat / kemampuan berbeda dengan hewan biasa. Misalnya  menghasilkan air susu yang mengandung faktor anti hemofilia.

Dalam beberapa kasus hewan transgenik ini dapat dirancang untuk beberapa keperluan contohnya untuk keperluan visual yang menarik, pembelajaran, untuk menghasilkan daging yang lebih banyak, atau untuk melakukan tugas penelitian tertentu yang lebih baik.

13. Antibiotik jenis baru

Antibiotik yang dikembangkan dari mikroorganisme galur baru yang diperoleh dari rekayasa genetik. (galur yaitu sekelompok individu dalam satu jenis yang homozigot / mendekati homozigot untuk satu atau gabungan karakteristik tertentu yang akan menjadi ciri dari galur itu).

Demikianlah pembahasan materi Bioteknologi ini semoga bermanfaat. Terimakasih.

Silahkan baca : Uji Kompetensi melalui soal-soal bioteknologi ini