PERANAN BIOTEKNOLOGI DAN KEMAJUANNYA BAGI

KESEJAHTERAAN MANUSIA

MAKALAH

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH

Biologi Umum

Yang dibina oleh Bapak Masjhudi dan Ibu Sofia Ery.R

Oleh

Rheinadia Indraswari 140341602007

Riska May Habibi 140341603362

Shofiyatul Marwiyah 140341606582

Vindy Aprillia Putri 140341604758

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN BIOLOGI

Desember 2014

0

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan rahmat dan hidayah-

Nya tugas penyusunan makalah Biologi ini dapat terselesaikan dengan baik.

Tentunya tugas ini tidak dapat terselesaikan tanpa bantuan dan dukungan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, kami ucapkan banyak terimakasih kepada :

1. Ibu Sofia Ery Rahayu dan Bapak Masjhudi selaku dosen Biologi yang telah

memberikan tugas ini, sehingga kami dapat sedikit memahami akan

penyusunan makalah ini yang berkaitan dengan materi peranan bioteknologi

dan kemajuannya bagi kesejahteraan manusia.

2. Rekan-rekan di Biologi khususnya Offering C

3. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah

memberikan bantuan dalam penulisan makalah ini.

Dalam penulisan makalah ini kami merasa masih banyak kekurangan-

kekurangan, baik pada teknis maupun materi, mengingat akan kemampuan yang

kami miliki. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat kami harapkan demi

penyempurnaan pembuatan makalah ini.

Semoga lembaran-lembaran ini bermanfaat bagi semua pihak sehingga

memberikan inspirasi terhadap pembaca, serta semoga Allah SWT memberikan

imbalan yang setimpal pada mereka yang telah memberikan bantuan dan dapat

menjadikan semua bantuan ini sebagai ibadah, Amiin Yaa Robbal ‘Alamiin.

Malang, 13 November 2014

Penyusun

1

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

1.1..Latar Belakang..................................................................................................1

1.2..Rumusan Masalah.............................................................................................1

1.3..Tujuan...............................................................................................................1

BAB II PEMBAHASAN

A. Bioteknologi........................................................................................................2

a. Bioteknologi Konvensional..........................................................................2

b. Bioteknologi Modern...................................................................................5

B. Perbedaan Bioteknologi Konvensional

dan Bioteknologi Modern...............................................................................................14

C. Kelebihan dan Kekurangan Bioteknologi

Konvensional dan Bioteknologi Modern........................................................................15

D. Pemanfaatan Enzim Dalam Bioteknologi...........................................................15

E. Kemajuan bioteknologi.......................................................................................17

F. Manfaat Penerapan Bioteknologi........................................................................18

G. Dampak penerapan bioteknologi........................................................................19

BAB III PENUTUP

1.1 Kesimpulan.......................................................................................................21

1.2 Saran.................................................................................................................22

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangManusia selalu menggunakan bermacam-macam produk yang berasal dari

tumbuhan dan hewan. Pada masa lalu, manusia berburu hewan untuk mendapatkan daging dan kulitnya. Selain itu, manusia mengumpulkan biji dan buah-buahan untuk dijadikan bahan makanan. Terkadang, manusia mendapatkan itu semua dengan cara menanam biji –biji tanaman dan membudidayakan hewan sehingga mereka menghasilkan produk-produk yang berguna dalam jumlah yang besar. Pada masa sekarang, pemanenan suatu bahan berguna yang dibuat oleh organisme hidup, diambil melalui proses bioteknologi.

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol , metabolit sekunder) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Ilmu ini tergolong baru namun perkembangannya sangat cepat , karena didesak oleh aplikasi hasil yang segera memenuhi kebutuhan manusia yang meningkat ketika penghuni bumi meningkat cepat .Tentu diharapkan pengembang ilmu ini pasti semua untuk kebaikan bumi dan kesejahteraan komunitasnya. 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.

1.2 Rumusan Masalah1. Bagaimana bioteknologi tradisional itu?2. Bagaimana bioteknologi modern itu ?3. Apa perbedaan bioteknologi tradisional dengan bioteknologi modern?4. Bagaimana pemanfaatan enzim dalam bioteknologi?5. Bagaimana kemajuan bioteknologi?

1.3 Tujuan1. Menjelaskan mengenai bioteknologi tradisional2. Menjelaskan mengenai bioteknologi modern3. Menjelaskan perbedaan bioteknologi tradisional dan bioteknologi modern4. Menjelaskan pemanfaatan enzim dalam bioteknologi5. Menjelaskan kemajuan bioteknologi

3

BAB II

PEMBAHASAN

B. Bioteknologi

Bioteknologi merupakan penerapan teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian organisme untuk membuat, memodifiksi, meningkatkan, atau memperbaiki sifat makhluk hidup serta megembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus.

Prinsip bioteknologi yaitu: Agen biologis (mikroorganisme, enzim, sel tumbuhan, dan sel hewan) Pendayagunaan secara teknologis dan industrial Produk dan jasa yang diperoleh

Bioteknologi terbagi menjadi dua macam,yakni:

a. Bioteknologi KonvensionalBioteknologi tradisional/konvensional merupakan bioteknologi yang

memanfaatkan mikroba, proses biokimia dan proses genetik secara alami untuk menghasilkan produk dan jasa, misalnya jamur dan bakteri yang menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh produk yang diinginkan. Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi sederhana. Bioteknologi ini mempunyai beberapa manfaat, yaitu:

1. Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman.2. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat

diciptakan makanan baru yaitu Nata de coco.3. Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan.4. Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat karena

bioteknologi sederhana tidak banyak membutuhkan biaya sehingga masyarakat kecil bisa melakukannya dan menjual hasilnya untuk keperluan hidup sehari-hari. Contohnya tempe dan tape. Proses pembuatan tempe dan tape termasuk bioteknologi.

Aplikasi bioteknologi tradisional mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, yaitu aspek pangan, peternakan, pertanian, dan kesehatan.

1. Pangan

4

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.

d. Penyimpanan zaitun dan timun. Zaitun dan timun dapat diawetkan dengan menyimpannya dalam larutan garam yang ditambah bakteri asam laktat. Dalam kondisi anaerob, bakteri tumbuh dengan subur dan menurukan pH hingga 4. Dengan pH rendah ini aktivitas mikroba lain dapat dicegah.

2. PertanianBeberapa 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.

3. 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.

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.

Berikut Beberapa contoh proses pembuatan produk dari bioteknologi konvensional :

1. Yoghurt

5

Untuk membuat 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.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 30o C.

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 Lectonosto ceremoris. 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.4. 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.

6

Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

5. TempeAdanya proses fermentasi tersebut menjadikan zat-zat gizi dalam kecap

menjadi lebih mudah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan oleh tubuh. 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:

1. Rhyzopus oligosporus2. Rhyzopus stolonifer3. Rhyzopus arrhizus4. 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.

6. Tape Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-

sel ragi dari spora Aspergillus oryzae Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi

produk yang berupa gula dan alkohol.

b. Bioteknologi ModernBioteknologi modern adalah bioteknologi yang menggunakan

teknik rekayasa genetika, seperti DNA rekombinan selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. 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: 2. Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang

7

diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui fusi protoplasma, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.a. Fusi protoplasma

Fusi Protoplasma merupakan penggabungan 2 sel dari jaringan yang sama atau 2 sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi protoplasma dilakukan dalam suatu medan listrik. Cara ini pernah dilakukan pada domba yang menghasilkan domba dolly pada proses kloning. Tahap-tahap kloning yaitu inti sel hewan yang dikehendaki dimasukkan ke dalam sel telur yang telah dihilangkan intinya. Sel telur yang mengandung inti sel (donor) tersebut kemudian diberi kejutan listrik untuk memacu pembelahan sel. Ketika klon embrio tersebut telah mencapai tahap yang sesuai, embrio tersebut dimasukkan ke dalam rahim hewan betina lain yang sejenis. Kemudian hewan akan hamil dan melahairkan anak hasil kloning. b. Fusi Sel/Hibridoma

Teknik hibridoma adalah teknik pembuatan sel yang dihasilkan dari fusi (penggabungan) antara sel limfosit  B dengan sel kanker (jenis mieloma NS-1).  Sifat dari sel hibridoma ini adalah immortal (sel abadi karena mampu bertahan hidup, membelah dan memperbanyak diri dalam jumlah tak terbatas dalam media kultur). Proses pembuatan dari sel hibridoma :

1. Proses imunisasi dengan menggunakan antigen  tertentu yang disuntikan ke dalam tubuh  mencit (Mus musculus).

8

2.  Sel B-limfosit mencit akan merespon antigen sehingga terbentuk antibodi.

3. Pemisahan  sel B-limfosit yang sudah mengandung antibodi dari organ limpa mencit.

4. Sel B-limfosit kemudian  difusikan dengan sel kanker immortal menghasilkan sel hibridoma.

5. Fusi sel hibridoma ini dilakukan dengan membuat membran sel menjadi lebih permeabel sehingga kedua sel bisa menyatu.

6. Sel hibridoma kemudian diklon pada kultur sel sehingga dihasilkan banyak sel yang memiliki anti bodi tertentu sehingga dikenal dengan antibodi monoklonal yang bisa disimpan lama dalam keadaan dibekukan.

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.Contoh lain adalah 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. Vaksin Hepatitis B dan malaria adalah contoh pembuatan vaksin melalui bioteknologi modern. Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia. Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen. Vaksin dimasukkan (dengan disuntikkan atau oral) ke dalam tubuh manusia agar sistem kekebalan tubuh manusia aktif melawan mikroorganisme tersebut. Vaksin telah membantu berjutajuta orang di dunia dalam pencegahan serangan penyakit yang serius. Vaksin berasal dari sumber-sumber berikut:

1. Mikroorganisme yang telah mati. Menggunaan mikroorganisme yang telah mati antara lain digunakan untuk menghasilkan vaksin batuk rejan dari bakteri penyebab batuk rejan. Bakteri tersebut dimatikan dengan pemanasan atau penggunaan senyawa kimia untuk mendenaturasi enzimnya.

2. Mikroorganisme yang telah dilemahkan. Vaksin yang dihasilkan dari mikroorganisme yang sudah dilemahkan disebut sebagai atermsi. Vaksin yang melawan aktivitas bakteri secara cepat merupakan vaksin atenuasi. Contoh vaksin yang menggunakan sumber tersebut adalah vaksin difteri

9

dan tetanus yang dihasilkan dari substansi toksin yang sudah tidak berbahaya dari bakteri. Toksoid bertujuan untuk merangsang produksi toksin, namun mengurangi resiko terinfeksi oleh bakteri dari jenis tertentu.

c. Teknik Plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Plasmid dapat memberikan resisten antibiotik pada patogen manusia dan hewan. Sifat-sifat plasmid, antara lain:

Merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu.Dapat beraplikasi diri.

Dapat berpindah ke sel bakteri lain. 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. Selain memiliki DNA Kromoson, bakteri juga memiliki DNA nonkromosom. DNA

nonkromosom bentuknya juga sirkuler dan terletak di luar DNA kromosom. DNA nonkromosom sirkuler ini dikenal sebagai plasmid. Ukuran plasmid sekitar 1/1000 klai DNA kro-mosom. Plasmid mengandung gen-gen tertertu misalnya gen kebal antobiotik, gen patogen. Seperti halnya DNA yang lain, plasmid mampu melakukan

10

replikasi dan membentuk dirinya dalam jumlah banyak. Dalam sel bakteri dapat terbentuk 10-20 plasmid.

Contohnya adalah pembuatan hormon insulin. Mula-mula gen manusia penghasil insulin diisolasi. Plasmid dari bakteri dikeluarkan dari bakteri. Gen penghasil insulin disisipkan pada plasmid bakteri. Lalu dikultur bersama dengan sel bakteri Escherichia coli sehingga mengandung plasmid rekombinan. Gen penghasil insulin manusia tersebut dapat mengarahkan sel E.coli untuk menghasilkan insulin.

d. Rekombinasi DNA

Proses menyambungkan DNA disebut rekombinasi DNA. Karena tujuan rekombinasi DNA adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalam DNA maka disebut juga rekombinasi gen.Rekombinasi DNA terbagi menjadi dua, yaitu alami dan buatan. Alami yaitu dengan pindah silang, transduksi, transformasi. Sedangkan Buatan dengan penyambungan DNA secara in vitro. Alasan dapat dilakukan rekombinasi DNA karena Struktur DNA semua spesies sama sehingga DNA dapat disambung-sambungkan. Ditemukan enzim pemotong dan penyambung sehingga memudahkan gen untuk dapat terekspresi di sel apa pun. Faktor-Faktor DNA Rekombinan:

Enzim (pemotong & penyambung) Vektor Agen (sel target)

11

Enzim pemotong dikenal dengan nama enzim restriksi endonuklease. Fungsi enzim ini adalah untuk memotong-motong benang DNA yang panjang menjadi pendek agar dapat disambung-sambungkan kembalIEnzim penyambung, Nama lain dari enzim penyambung adalah enzim ligase. Enzim ligase berfungsi menyambung untaian-untaian nukleotidaSifat enzim ligase, Ligase DNA tidak dapat menyambungkan DNA untai tunggal, jadi hanya bisa digunakan pada DNA rangkap karena mengkatalisis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNAVektor, DNA yang akan diklonkan membutuhkan alat transportasi untuk menuju tempat pembiakannya, alat transportasi disebut wahana kloning atau vektor. Vektor yang digunakan biasanya berupa plasmidAgen / sel target yang digunakan biasanya berupa mikroba, umunya bakteri. Contohnya E. Coli. Bakteri yang telah diinfeksi memperbanyak plasmid ‘titipan’ ketika bereproduksi. Alasan pemilihan bakteri untuk rekombinasi DNA karena daya reproduksi bakteri tinggi dan cepat sehingga diperoleh jumlah keturunan yang banyak dalam waktu singkat, Merupakan mikroba yang mengandung banyak plasmid, dan tidak mengandung gen yang membahayakan.

e. Kultur JaringanKultur jaringan merupakan pengembangan dari teori sel, yaitu

dengan menumbuhkan sel atau sekumpulan sel (jaringan) pada medium yang mengandung zat hara yang sesuai dengan kebutuhan sel atau jaringan tanaman.

Jaringan yang ditumbuhkan pada medium padat akan membentuk kalus, yaitu massa atau kumpulan sel yang tidak beraturan. Kalus yang terbentuk dicacah menjadi bagian kecil-kecil kemudian dipindahkan ke medium baru, dengan susunan hara yang tepat supaya

12

kalus dapat tumbuh menjadi tunas dan tanaman baru yang sempurna. Kalus dapat tumbuh menjadi tunas dan tanaman baru yang sempurna.

Beberapa prinsip dasar yang harus diperhatikan dan dipenuhi dalam rangka mendapatkan kultur jaringan/sel tanaman yang bersih dan tumbuh dengan baik antara lain:

a. Prinsip sterilitas yang meliputi peralatan dan medium harus aseptik dan steril.

b. Prinsip ketersediaan nutrisi; medium harus menyediakan semua nutrien yang diperlukan oleh sel tanaman dalam jumlah yang cukup dan seimbang.

c. Preservasi sel.

Oleh karena itu, penguasaan pengetahuan dasar merupakan syarat pokok dan keterampilan seseorang sangat menunjang kesuksesan di dalam melakukan kultur sel tanaman. Penanganan kultur sel tanaman hendaknya dijalankan dalam kondisi benar- benar aseptik, karena sel/jaringan hewan tumbuh dan berkembang lebih lambat dari kontaminan umum seperti bakteri, yeast (jamur), dan mycoplasma.

Kultur jaringan/sel tanaman (in vitro) memiliki beberapa kelebihan dan keuntungan dibanding dengan menggunakan cara perbanyakan secara alami antara lain sebagai berikut:

Mendapatkan tanaman baru dalam jumlah banyak dalam waktu yang relatif singkat,yang mempunyai sifat fisiologi dan morfologi sama persis dengan induknya.

Memperoleh tanaman baru yang bersifat unggul. Jumlah yang dihasilkan banyak, tidak terbatas. Bibit terhindar dari hama penyakit. Perbanyakan tumbuhan/kultur jaringan dapat dilakukan secara

cepat dan hemat waktu. Pengadaan bibit tidak tergantung musim. Bibit dapat diproduksi dalam jumlah banyak.

13

Biaya pengangkutan bibit relatif lebih murah dan mudah

Kerugian/kelemahan dari kultur jaringan sendiri adalah:

Tidak dapat merubah tanaman atau buah yang dihasilkan. Dalam kultur sel hewan, tidak dapat menghasilkan individu baru

kecuali kultur embrio.

Contoh produk bioteknologi modern yang lain yaitu :

1. Kentang yang telah mengalami mutasi genetik sehingga kadar pati kentang meningkat 20% dari kentang biasa.

2. Tanaman jagung, kapas dan tomat yang resisten terhadap serangan penyakit gen tertentu (setelah gennya dimanipulasi menggunakan teknologi DNA rekombinan)

3. Tanaman padi yang tahan terhadap genangan air

4. Ikan salmon yang disisipkan hormon pertumbuhan menjadi 2 kali lipat besarnya .

5. Penundaan pematangan pada tanaman tomat. Tomat hasil rekayasa (tomat flavor savor) dapat bertahan beberapa minggu lebih lama dibandingkan dengan tomat biasa.

6. Resistensi/ketahanan terhadap insektida yaitu tanaman dapat mensintesis protein

14

kristal insektisidal (Insectisidal Crystal Protein = ICP) yang berasal dari Bacillus thuringensis. Protein kristal insektisida mempengaruhi usus hama seperti ulat atau serangga tertentu yang makan tanaman ini sehingga hama mati.

7. Resistensi terhadap kondisi lingkungan. Misalnya transfer gen dapat menghasilkan tanaman yang tahan kering karena mempunyai lapisan kutikula yang lebih tebal sehingga tumbuh baik di daerah kering

8. Biofertilizer adalah mikrobia yang dapat digunakan sebagai pupuk hayati. Berperan membantu menyediaan unsur hara dan mengendali penyakit pada tanaman. Mikrobia yang digunakan antara lain Rhizobium, Azotobacter, dan Mikoriza. Dicampur dengan media tanam. Penambahan biofertilizer pada media tanam dapat meningkatkan kesuburan tanah sehingga dapat meningkatkan hasil panen tanaman budi daya.

9. Untuk penanganan pencemaran lingkungan. Mikroorganisme yang mengatasi antara lain Pseudomonas putida (menguraikan minyak bumi pada kasus pengeboran minyak lepas pantai), Bacillus subtilis (memisahkan logam berat yang ada dalam limbah industri), dan Thiobacillus ferooxidans (menangani limbah di pertambangan batu bara dengan teknik disulfurisasi batu bara).

10. Pembuatan biogas. Merupakan gas yang berasal dari hasil fermentasi senyawa organik oleh bakteri. Bahan-bahan organik seperti limbah dapur, kotoran hewan, dan sisa-sisa pertanian dapat dimanfaatkan untuk produksi biogas melalui proses fermentasi menggunakan mikroorganisme tertentu dalam keadaan anaerob.

C. Perbedaan Bioteknologi Konvensional dan Bioteknologi Modern

BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL

BIOTEKNOLOGI MODERN

15

Memakai makhluk

hidup secara

langsung

Menggunakan tehnik rekayasa genetika

Tanpa didasari prinsip

ilmiah

Menggunakan

prinsip-prinsip ilmiah

Berdasarkan keterampilan

yg diwariskan

turun-temurun

Hasil pengkajian

berbagi disiplin ilmu

yang mendalam

Tidak diproduksi

secara masal

Diproduksi secara

Masal

D. Kelebihan dan Kekurangan Bioteknologi Konvensional dan Bioteknologi

Modern

16

BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL BIOTEKNOLOGI MODERN

Kelebihan Kekurangan Kelebihan Kekurangan

Relatif murah Perbaikan sifat genetik tidak terarah

Perbaikan sifat genetik terarah

Relatif mahal

Teknologi relatif sederhana

Tidak dapat mengatasi inkompatibilitas

Dapat mengatasi inkompatibilitas

Teknologi canggih

Dampak jangka panjang dapat diprediksi (sistem mapan)

Hasil tidak dapat diprakirakan sebelumnya

Menghasilkan jasad baru dengan sifat baru yang tidak ada pada jasad alami

Dampak jangka panjang belum diketahui

Memerlukan waktu relatif lama

Meningkatkan kualitas dan kendala alam

Memperpendek pengembangan jasad baru

Sering tidak dapat mengatasi kendala alam (hama)

E. Pemanfaatan Enzim Dalam Bioteknologi

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator (protein katalitik) untuk reaksi-reaksi kimia di dalam sistem biologi. Katalisator mempercepat reaksi kimia. Walaupun katalisator ikut serta dalam reaksi, ia kembali ke keadaan semula bila reaksi telah selesai. Sehingga dapat disimpulkan bahwa enzim merupakan senyawa organik bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh tanpa memperngaruhi keseimbangan reaksi. Enzim sangat berperan dalam sebagian besar reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup, tak terkecuali mikroba yang banyak digunakan sebagai agen biologi dalam bioteknologi.

Berbagai enzim yang digunakan secara komersial berasal dari jaringan tumbuhan, hewan, dan dari mikroorganisme yang terseleksi. Enzim yang secara tradisional diperoleh dari tumbuhan termasuk protease (papain, fisin, dan bromelain), amilase, lipoksigenase, dan enzim khusus tertentu. Dari jaringan hewan, enzim yang terutama adalah tripsin pankreas, lipase dan enzim

17

untuk pembuatan mentega. Dari jaringan hewan, enzim yang terutama adalah tripsin pankreas, lipase, dan enzim untuk pembuatan mentega.

Beberapa enzim yang digunakan dalam skala industri adalah enzim ekstraseluler, enzim yang secara normal dihasilkan oleh mikroorganisme sesuai dengan substratnya dalam lingkungan eksternal dan dapat disamakan dengan enzim pencernaan pada manusia dan hewan. Kemudian ketika mikroorganisme memproduksi enzim untuk memisahkan molekul eksternal besar agar bisa dicerna biasanya digunakan media fermentasi. Dalam fermentasi sari dari kultivasi mikroorganisme tertentu, seperti contoh, bakteri, yeast atau filamentous jamur, dijadikan sumber utama protease, amilase dan sedikit selolosa, lipase, dan lain-lain.

Produk enzim dari mikroba harus memenuhi spesifikasi yang ketat berkenaan dengan sifat racun dan aspek keamanan yang lain. Lingkup pemikiran penting yang berhubungan dengan penentuan keamanan dari enzim komerisal teruatam adalah :

Reaksi alergenik yang disebabkan oleh suatu protein yang ada dalam produk termasuk protein enzim dan bahan lainnya.

Aktivitas katalisis dari enzim. Terjadinya senyawa racun, seperti mikotoksin dan antibiotika.

Ribuan tahun yang lalu proses seperti membuat bir, membuat roti, dan produksi keju melibatkan enzim yang belum diketahui jenisnya. Dalam cara konvensional ini, teknologinya dipercayakan pada konversi enzim sebelum bangun pengetahuan yang koheren dikembangkan.

Sampai saat ini lebih dari 200 enzim telah diisolasi dari mikroorganisme, tumbuhan dan hewan, tetapi kurang dari 20 macam enzim yang digunakan pada skala komersial atau industri. Kini, produsen enzim komersial memasarkan enzim dalam bentuk kasar karena proses isolasinya lebih sederhana, terutama digunakan dalam makanan dan dalam industri detergen (menggunakan enzim amilase), industri roti (menggunakan enzim proteinase), industri pembuatan bir (menggunakan enzim betaglukanase, amiloglukosidase), industri tekstil (menggunakan enzim amilase), industri kulit (menggunakan enzim tripsin), industri farmasi dan obat-obatan (menggunakan enzim tripsin, enzim pankreatic tripsin). Pemanfaatan enzim dalam bioteknologi antara lain :

2. Pangan Pembuatan gula cair dari bahan berpati seperti singkong, sagu,

jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan kerja berbagai enzim pemecah pati yaitu : Alfa amilse, Glukoamilase, dan Glukosaisomerase.

18

Protease dalam pembuatan birdi perlukan, baik dalam tahap hidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi, bir maupun dalam tahap penjernihan bir.

Penambahan alfaamilase dan protease dalam pembuatan roti dan kue, akan memperbaiki tekstur roti.

3. Medis Penggunaan penisilinasilase membuat proses pengubahan penisilin

menjadi bentuk yang lebih aktif, berlangsung lebih cepat dan sederhana, dibandingkan dengan proses pengubahan secara kimiawi.

Pengukuran kadar glukosa terutama bagi penderita diabetes, dapat memanfaatkan sensor elektroda glukosa oksidase, yang digabungkan dengan elektroda oksigen.

Pengobatan dan penyembuhan luka. Pengukuran berbagai metabolit seperti glukosa dan kolesterol.

4. Industri kimia Berbagai jenis enzim, terutama protease, dimanfaatkan secara luas di

dalam detergen. Penggunaan enzim di dalam detergen menguntungkan dipandang dari segi lingkungan, karena mengurangi keperluan senyawa posfat.

Pembuatan vitamin dan asam amino. Dalam industri penyamakan kulit, protease membantu hidrolisis

bahan kulit, sehingga kulit menjadi lunak dan memiliki permukaan

lebih luas, yang akan mempermudah proses pewarnaannya.

F. Kemajuan bioteknologiPerkembangan bioteknologi berlangsung sangat pesat dengan adanya

perkembangan biologi molekuler yang menggunakan teknik-teknik canggih untuk menciptakan terobosan baru dalam rangka peningkatan efisiensi dan ekonomi industri bioteknologi. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi. Teknik-teknik yang digunakan dalam bioteknologi antara lain kultur jaringan melalui protoplasma, rekayasa genetika yang meliputi manipulasi DNA rekombinan, teknik penginderaan secara molekuler dan kelengkapan rancang bangun suatu alat untuk menumbuhkan mikroba yang memungkinkan berlangsungnya suatu reaksi biologi.

Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakalaDi bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa

19

genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi pada masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.

Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.

G. Manfaat Penerapan BioteknologiSecara umum bioteknologi dikembangkan untuk kesejahteraan umat

manusia. Meningkatnya populasi manusia dan menipisnya sumber daya alam yang ada membuat manusia mau tidak mau harus menciptakan sesuatu yang baru yang dapat dengan cepat diperoleh dengan meminimalisir dampak negatif yang mungkin timbul. Pemanfaatan bioteknologi bagi kehidupan manusia diantaranya digunakan dalam bidang:

1. Pertanian Pembentukan tumbuhan tahan hama. Pembuatan tumbuhan yang mampu menambat nitrogen. Mengendalikan serangga perusak tanaman budidaya. Pembiakan tanaman unggul tahan hama. Mengatasi produksi bibit yang sama dalam jangka waktu singkat. Mengatasi terbatasnya lahan pertanian.

2. KesehatanDalam bidang kesehatan, baik bioteknologi konvensional

maupun bioteknologi modern memiliki peranan yang sangat besar. Melalui bioteknologi, berbagai produk obat-obatan, vaksin, antibodi dan hormon ditemukan, misalnya penicilin dan hormon insulin. Beberapa penyakit menurun atau kelainan genetik dapat disembuhkan dengan cara menyisipkan gen yang kurang pada penderita, cara ini dikenal dengan istilah terapi gen.

3. Lingkungan

20

Pencemaran lingkungan merupakan salah satu isu global yang marak dibicarakan saat ini. Tingginya tingkat pencemaran akan berdampak serius terhadap kelangsungan hidup umat manusia.Di bidang lingkungan, bioteknologi diantaranya berperan dalam:

Menghasilkan energi berupa bahan bakar yang ramah lingkungan, misalnya etanol dan biogas (gas metana).

Pengolahan berbagai macam limbah, misalnya limbah industri, limbah plastik dan pencemaran air yang disebabkan oleh minyak melalui bioremediasi.

H. Dampak penerapan bioteknologiPada awalnya bioteknologi diharapkan dapat membantu memecahkan

berbagai persoalan yang dihadapi oleh umat manusia, seperti kekurangan pangan, penyakit, hambatan-hambatan dalam melakukan aktivitas manusia seperti pertambangan dan lain sebagainya. Banyak masalah-masalah umat manusia dapat diatasi melalui bioteknologi, namun perlu disadari bahwa dampaknya juga tidak sedikit. Dampak penerapan bioteknologi terdapat pada berbagai aspek kehidupan, yaitu di bidang:

1. Bidang sosial ekonomi

Hak paten hasil rekayasa, swastanisasi dan konsentrasi bioteknologi pada kelompok tertentu membuat petani tradisional tidak dapat mengadakan bibit sendiri dan para peneliti harus mendapatkan ijin terlebih dahulu sebelum melakukan penelitian menggunakan bibit-bibit hasil rekayasa tersebut.

Merugikan petani kecil dan menimbulkan kesenjangan ekonomi karena produk bioteknologi yang pada umumnya dimiliki oleh pemilik modal dapat meningkatkan produksi hingga 50 %.

Produk bioteknologi hasil modifikasi genetika suatu organisme dapat menyingkirkan plasma nutfah, yaitu suatu jenis makhluk hidup yang masih memiliki sifat asli.

2. Bidang etika/moral Menyisipkan gen makhluk hidup kepada makhluk hidup lain yang

tidak berkerabat dianggap sebagai pelanggaran terhadap hukum alam dan sulit diterima masyarakat.

Penyisipan gen babi ke dalam buah semangka dapat membawa konsekuensi bagi penganut agama tertentu.

Pemberian hak paten atas organisme transgenik bertentangan dengan banyak nilai-nilai budaya yang menghargai nilai intrinsik makhluk hidup karena pemberian hak paten pada organisme hasil rekayasa menyebabkan pemberian hak pribadi atas organisme yang bisa disalahgunakan.

21

Kloning manusia saat ini masih dipertentangkan dan dianggap merusak nilai etika dan moral karena merusak embrio/janin manusia untuk alasan apapun dianggap tidak manusiawi.

3. Kesehatan Penggunaan insulin hasil rekayasa telah menyebabkan 31 orang

meninggal di Inggris. Tomat Flavr Savr hasil rekayasa diketahui mengandung gen yang

resisten terhadap antibiotik. Susu sapi yang disuntik hormon BGH (bovine growth hormone)

atau hormon pertumbuhan sapi, disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagi kesehatan manusia.

Jagung yang direkayasa sebagai pakan unggas menjadikan unggas tersebut mengandung genetic modified organism (GMO) yang dikhawatirkan membahayakan manusia.

Ada dugaan bahwa SARS yang menghebohkan dunia, diduga disebabkan oleh rekayasa genetika virus Corona.

4. Lingkungan hidup Pencemaran biologi, karena apabila makhluk hidup transgenik

lepas ke alam bebas dan kawin dengan makhluk normal dapat menghasilkan keturunan yang mutan.

Penyalahgunaan hak pribadi, karena dengan rekayasa genetika perubahan genotip tidak dirancang secara alami sesuai dengan kebutuhan, melainkan menurut kebutuhan pelaku bioteknologi itu sendiri. Hal ini dapat menimbulkan peluang bahaya bagi kelestarian lingkungan hidup.

22

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Bioteknologi merupakan penerapan teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian organisme untuk membuat, memodifiksi, meningkatkan, atau memperbaiki sifat makhluk hidup serta megembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus. Bioteknologi terbagi menjadi dua yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Bioteknologi tradisional/konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia dan proses genetik secara alami untuk menghasilkan produk dan jasa, misalnya jamur dan bakteri yang menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh produk yang diinginkan. Produk hasil bioteknologi konvensional diantaranya tempe, yogurt, keju, kecap, pembuatan vaksin, tape, dan lain-lain. Bioteknologi modern adalah bioteknologi yang menggunakan teknik rekayasa genetika, seperti DNA rekombinan selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya.Produk yang dihasilkan antara lain pembuatan vaksin, antibiotik, tanaman transgenic yang tahan hama dan penyakit, kultur jaringan, kloning, dan lain-lain.

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator (protein katalitik) untuk reaksi-reaksi kimia di dalam sistem biologi. Beberapa enzim yang digunakan dalam skala industri adalah enzim ekstraseluler, enzim yang secara normal dihasilkan oleh mikroorganisme sesuai dengan substratnya dalam lingkungan eksternal dan dapat disamakan dengan enzim pencernaan pada manusia dan hewan. Kemudian ketika mikroorganisme memproduksi enzim untuk memisahkan molekul eksternal besar agar bisa dicerna biasanya digunakan media fermentasi. Dalam fermentasi sari dari kultivasi mikroorganisme tertentu, seperti contoh, bakteri, yeast atau filamentous jamur, dijadikan sumber utama protease, amilase dan sedikit selolosa, lipase, dan lain-lain.

Perkembangan bioteknologi berlangsung sangat pesat dengan adanya perkembangan biologi molekuler yang menggunakan teknik-teknik canggih untuk menciptakan terobosan baru dalam rangka peningkatan efisiensi dan ekonomi industri bioteknologi. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi. Teknik-teknik yang digunakan dalam bioteknologi antara lain: kultur jaringan melalui protoplasma, rekayasa genetika yang meliputi manipulasi DNA rekombinan, teknik penginderaan secara molekuler dan kelengkapan

23

rancang bangun suatu alat untuk menumbuhkan mikroba yang memungkinkan berlangsungnya suatu reaksi biologi.Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.

Secara umum bioteknologi dikembangkan untuk kesejahteraan umat manusia. Meningkatnya populasi manusia dan menipisnya sumber daya alam yang ada membuat manusia mau tidak mau harus menciptakan sesuatu yang baru yang dapat dengan cepat diperoleh dengan meminimalisir dampak negatif yang mungkin timbul.

3.2 SaranSebelum membahas materi ini lebih baik terlebih dahulu memahami tentang

sifat-sifat mokroorganisme, seperti virus, bakteri dan fungi. Selain itu juga sudah menguasai materi tentang gen, DNA, dan kromosom.

24

DAFTAR PUSTAKA

Artama, W.T. (1990). Teknik Hibridoma untuk Porduksi Antibodi Monoklonal.

Makalah Kursus Immuno-bioteknologi. Yogyakarta: PAU UGM.

Campbell, N.A., Reece, JB.2008.Biology.Eight Edition.The Benyamin Cummings

Publ.Co, California

Pringgo Soedigdo (1992). Makalah Seminar Biologi Molekuler. Bandung:

Kerjasama ITB dan Dirjen Dikti.

Riandari, Henny.(2007). Sains Biologi. Solo: PT Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.

Santoso, A., Intan, K.T. (2011), Studi persepsi masyarakat terhadap peran enzim

dalam pembuatan susu terfermentasi, Jurnal Pendidikan Kimia, Volume 3 Nomor

1, Edisi April

25