PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI

A.  Pengertian dan Prinsip Dasar Bioteknologi

 

Bioteknologi merupakan pemanfaatan proses-proses biologi dengan menggunakan teknologi. Proses bioteknologi biasanya melibatkan organisme atau mikroorganisme. Hasil akhir dari bioteknologi merupakan produk atau jasa yang bermanfaat bagi kehidupan manusia. Pada dasarnya, prinsip bioteknologi yaitu pemanfaatan proses biologi dan teknologi. Proses yang dilakukan adalah dengan menggunakan metode ilmiah, karena bioteknologi merupakan proses sains yang harus dilakukan secara terstruktur dan sistematis. Prinsip ilmiah secara alami akan menjadi bioteknologi. Oleh karena itu, bioteknologi dikembangkan dari proses alami.

 

B.  Perkembangan Bioteknologi

 

Bioteknologi telah muncul dan digunakan pada 10.000 tahun lampau. Bioteknologi digunakan dalam berbagai hal dan terus mengalami perkembangan pada masanya hingga sekarang. Perkembangan tersebut didorong oleh dua faktor, yaitu market pull dan science push. Permintaan pasar (market pull) akan produk atau jasa terus meningkat. Manusia membutuhkan segala produk yang lebih baik dan lebih memuaskan. Keberadaaan sains mendukung permintaan tersebut (scinece push). Para ilmuwan terus mengembangkan sains dan teknologi sehingga dapat menghasilkan produk atau jasa yang dapat memenuhi kebutuan manusia. Pengembangan tersebut dilakukan dengan memanfaatkan atau melibatkan perekayasaan proses-proses biologi. Rekayasa tersebut dapat dilakukan pada tumbuhan, hewan, bahkan mikroba tergantung pada produk yang ingin dihasilkan.

Pada zaman dulu, teknik yang digunakan masih berupa teknik bioteknologi konvensional atau tradisional. Seiring dengan berkembanganya zaman serta berkembangnya sains dan teknologi, bioteknologi semakin berkembang pula ke arah bioteknologi modern. Dengan semakin berkembangnya bioteknologi modern, produk atau jasa hasil bioteknologi semakin beragam. Berikut akan dijelaskan mengenai contoh-contoh bioteknologi konvensional dan modern.

1.  Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional memanfaatkan mikroba, proses biokimia, dan proses genetik alami, seperti mutasi gen (Marx, 1991; Gaffar, 2010). Dinamakan konvensional karena teknik pembuatannya tidak menggunakan keilmuan (berdasarkan pengalaman), berdasarkan keterampilan yang diwariskan secara turun-temurun, serta tidak diproduksi secara masal. Teknik yang digunakan pada bioteknologi konvensional yaitu:

a.    Fermentasi

Fermentasi merupakan penggunaan mikroba yang akan mengubah senyawa organik menjadi anorganik, seperti pati menjadi senyawa lain yaitu etanol dan asam laktat jika anaerob, serta menjadi asam piruvat dan CO₂ jika dalam kondisi aerob. Dengan kata lain, fermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat menjadi produk dengan bantuan mikroba tertentu.

b.    Propagasi Tumbuhan

Propagasi tumbuhan merupakan teknik perbanyakan tumbuhan baik secara seksual (generatif) maupun aseksual (vegetatif). Propagasi tumbuhan dapat dikatakan juga sebagai kloning pertama dalam bioteknologi konvensional yang merupakan kloning alamiah (makropropagasi). Dinamakan kloning karena individu baru yang dihasilkan memiliki sifat genetik yang sama persis dengan induknya. Propagasi dilakukan salah satunya adalah untuk budidaya serta pemeliharaan tumbuhan.

c.    Seleksi dan Pemuliaan

Seleksi dan pemuliaan dilakukan dengan cara memanipulasi mikroba, tumbuhan atau hewan untuk memperoleh bibit yang unggul (Anonim, 2012). Melalui seleksi dan pemuliaan, objek yang diharapkan dapat memiliki perbaikan generasi yang baru untuk selanjutnya.

 

Beberapa contoh aplikasi atau hasil bioteknologi konvensional diantaranya yaitu:

Bidang pangan	a.    Tempe ( mamanfaatkan jamur Rhizopus sp ) b.    Kecap ( memanfaatkan jamur Aspergillus wentii ) c.    Roti, tape, bir melalui fermentasi mdengan memanfaatkan jamur Saccharomyces ceriveceae d.    Oncom ( memanfaatkan jamur Neurospora sitophila ) e.    Yogurt dan keju ( memanfaatkan bakteri bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococus thermophilus. )
Bidang pertanian	·         Pemuliaan tumbuhan untuk menghasilkan varietas-varietas baru. ·         Tumbuhan hidroponik, bercocok tanam tanpa menggunakan media tanah. ·         Propagasi tumbuhan baik secara seksual maupun aseksual (makropropagasi). Teknik propagasi seksual dilakukan melalui biji, sedangkan aseksual dilakukan melalui bagian vegetatif, seperti merunduk, stolon, geragih, rhizoma, stek, cangkok, dan okulasi
Bidang peternakan	-       Domba ankon, domba berkaki pendek dan bengkok sebagai hasil mutasi alami. -       Sapi jersey, merupakan sapi sebagai hasil seleksi oleh manusia agar menghasilkan susu dengan kandungan krim yang lebih banyak.
Bidang kesehatan	-       Antibiotik, merupakan senyawa yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme (metabolit sekunder) untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Antibiotik diisolasi dari bakteri dan jamur yang digunakan untuk pengobatan. -       Vaksin, merupakan suatu mikroorganisme atau organisme yang toksinnya telah dimatikan serta bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.

 

2.  Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern ditandai dengan munculnya DNA rekombinan atau dipersenjatai dengan rekayasa genetika. Berbeda dengan konvensional, pada bioteknologi modern, dalam pelaksanaannya menggunakan makhluk hidup serta komponennya secara langsung, menggunakan prinsip-prinsip ilmiah, merupakan hasil dari pengkajian berbagai disiplin ilmu secara mendalam, serta produk atau jasa yang dihasilkan diproduksi secara masal. Metode yang digunakan pada bioteknologi modern yaitu:

a.     Kultur Jaringan

Kultur jaringan dapat dilakukan pada hewan maupun tumbuhan. Kultur jaringan merupakan mikropropagasi tumbuhan. Pada tumbuhan, kultur jaringan dilakukan dengan memanfaatkan sifat totipotensi dan kompetensi. Selain itu, kultur jaringan juga dilakukan secara in vitro.

b.    DNA Rekombinan/ Rekayasa Genetika

DNA rekombinan merupakan suatu cara yang digunakan untuk merekayasa genetik melalui penyisipan gen yang yang dikehendaki ke dalam suatu organisme.

c.    Kloning

Kloning dilakukan untuk menghasilkan generasi atau keturunan yang dikehendaki sama persis dengan induknya. Kloning dalam bioteknologi modern merupakan kloing pada tingkat sel dan molekuler.

d.    Hibridoma

Metode hibridoma memiliki tujuan agar memperoleh sel hibrid yang memiliki kedua sel induknya. Metode ini dilakukan dengan menggabungkan dua jenis sel eukariot.

e.    Hibridisasi

Hibridisasi bertujuan untuk menyeleksi sekuen DNA. Metode ini menggunakan hibridisasi (pencangkokan) DNA pita ganda.

f.    Analisis Genetika

Analisis genetika dilakukan dengan mempelajari sifat atau genotif yang diwariskan kepada setiap generasi.

g.    Analisis DNA

Analisis DNA dilakukan dengan mempelajari karakter DNA melalui Polymerase Chain Reaction (PCR) yang dapat membuat kopian dari segmen suatu DNA dan Restriction Fragment Length Polymorphin (RFLP) mapping yang berfungsi mendeteksi keberadaan suatu gen pada suatu DNA.

 

Beberapa contoh aplikasi atau hasil bioteknologi modern diantaranya yaitu:

Bidang pangan / pertanian	-       Buah tomat hasil manipulasi genetik yang tahan lama, tidak cepat matang dan tidak cepat membusuk. -       Tumbuhan kapas dan jagung yang tahan terhadap hama melalui transgenik. -       Tumbuhan kedelai Tengger dan kedelai hijau Camar berumur pendek namun memiliki produktivitas tinggi yang merupakan hasil radiasi seleksi biji-biji kedelai.
Bidang peternakan / perikanan	-       Domba “Dolly” yang merupakan hasil kloning. -       Ternak-ternak jenis unggul, misalnya dalam daging atau susu. -       Ikan-ikan yang memiliki kekebalan tinggi dengan menggunakan vaksin, immostimulan, probiotik, dan bioremediasi.
Bidang kesehatan	-       Produksi antibodi monoklonal yang merupakan zat kebal antibodi untuk diagnosis penyakit juga terapi. -       Terapi gen, yaitu dengan memberikan asam nukleat atau DNA tertentu pada penderita suatu penyakit. -       Produksi hormon insulin. -       Produksi antibiotik. -       Produksi vaksin , seperti polio, cacar, hepatitis-B, TBC.
Bidang lingkungan	-          Beberapa limbah dapat digunakan sebagai substrat fermentasi, diantaranya: ·         Molase merupakan limbah indutsri gula yang masih megandung kadar gula 50%. Molase digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan antibiotik, asam organik, khamir untuk roti, dan bumbu masak, atau bahkan diberikan langsung kepada ternak. ·         Whey yang merupakan limbah industri keju. ·         Batang padi digunakan untuk produksi jamur merang.

 

 

Berikut ini merupakan perbandingan bioteknologi konvensional dan modern, yaitu:

Tabel 1. Perbandingan Bioteknologi Konvensional dan Modern

No.	Konvensional	Modern
1.	Menggunakan makhluk hidup secara langsung.	Menggunakan makhluk hidup dan komponen-komponenenya secara langsung.
2.	Tidak menggunakan keilmuan.	Menggunakan prinsip-prinsip ilmiah yang kuat.
3.	Berdasarkan keterampilan yang diwariskan secara turun-temurun.	Merupakan hasil pengkajian berbagai disiplin ilmu.
4.	Tidak diproduksi secara masal.	Diproduksi secara masal.