Pengertian Bioteknologi Modern & Konvensional, Contoh, Produk, Dampak Positif dan Negatif

Pengertian Bioteknologi Modern Konvensional Contoh Produk Dampak Positif Negatif

Pengertian Bioteknologi Modern & Konvensional, Contoh, Produk, Dampak Positif dan Negatif. Penjelasan lengkap materi pelajaran tentang bioteknologi modern dan sederhana (konvensional), yang meliputi definisi, contoh atau produk bioteknologi, hingga dampak positif dan negatif dari bioteknologi itu sendiri.

Sobat Zonakeren.com yang budiman, pada hari ini kita akan bersama-sama membahas materi terkait dengan bioteknologi. Mungkin ada diantara sobat ZOKER yang sering kali mendengar istilah bioteknologi, namun masih belum memahami sebenarnya apa pengertiannya dan apa saja yang bisa dipelajari dari materi bioteknologi ini.

Kita akan mulai dari pengertian bioteknologi itu sendiri menurut para ahli, dilanjutkan dengan bioteknologi modern dan bioteknologi konvensional. Lalu akan ada juga contoh dan produk bioteknologi, serta tak ketinggalan adalah efek baik dan efek buruk bioteknologi. baiklah sobat mari kita mulai saja ya.

Pengertian Bioteknologi

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.

Dewasa ini, 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. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Pengertian Bioteknologi Menurut Para Ahli

Berikut ini adalah pendapat beberapa ahli tentang istilah bioteknologi.

Smith (1981)

Smith (1981) mendefinisikan bioteknologi sebagai upaya pemanfaatan organisme untuk usaha industri dan manufaktur.

Bull Etaf (1982)

Bull Etaf (1982) mendefinisikan bioteknologi sebagai penerapan asas-asas sains (Ilmu Pengetahuan Alam) dan rekayasa untuk pengolahan suatu bahan, dengan melibatkan aktivitas jasad atau mikrobia hidup untuk menghasilkan barang dan jasa.

Primrose (1987)

Primrose (1987) mendefinisikan bioteknologi secara lebih sederhana, yaitu eksploitasi komersial organisme hidup atau komponennya (misalnya: enzim).

Tri Wibowo (2001)

Tri Wibowo (2001) mendefinisikan bioteknologi sebagai suatu penerapan teknik-teknik biologi, biokimia, dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa.

Bioteknologi merupakan puncak dari perkembangan ilmu biologi. Oleh karena itu, perkembangan teknologi memengaruhi pula perkembangan biologi. Biologi saling berkaitan dengan ilmu-ilmu yang lain.

PELAJARAI JUGA: Pengertian Model Atom Dalton, Rutherford, Bohr, Thomson, Ciri-ciri, Kelebihan dan Kelemahan

Beberapa cabang biologi dan ilmu kimia yang mendukung kemajuan dan perkembangan bioteknologi, antara lain: sitologi, fisiologi, mikrobiologi, biologi molekuler, genetika (genetika molekuler dan rekayasa genetika), biokimia, dan teknik kimia. Adanya bioteknologi menyebabkan peningkatan nilai tambah dari bahan mentah.

Bioteknologi Konvensional

Pengertian Bioteknologi Konvensional Contoh Produk Dampak Positif Negatif

Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme (mikrobia) dalam proses biokimiawi dan proses genetik alami (mutasi).

Ciri-ciri Bioteknologi Konvensional

Beberapa ciri atau sifat dari bioteknologi konvensional, antara lain:

  • Masih menerapkan teknik-teknik biologi, bioteknologi, dan rekayasa genetika yang terbatas.
  • Masih menggunakan mikroorganisme seadanya.
  • Belum mengembangkan teknik sampai tingkatan molekuler yang terarah.
  • Belum sepenuhnya steril (bebas dari mikrobia yang tidak diinginkan).
  • Jumlah produknya relatif sedikit, serta kualitasnya belum terjamin.

Fermentasi merupakan salah satu contoh dari penerapan bioteknologi konvensional dan telah digunakan dalam menghasilkan produk, baik dalam skala kecil maupun industri besar (misalnya: tauco, kecap, minuman anggur, dan sake). Tentu saja sobat sudah sangat sering menjumpai pula beberapa produk fermentasi yang bersifat khas dalam masyarakat (indegenous fermented food), misalnya industri tempe dan tape.


Produk-produk lain dari bioteknologi konvensional, antara lain:

  • Bahan bakar: metana, etana, dan propana
  • Enzim: enzim -amilase, lipase, dan proteinase
  • Metabolit primer: asam-asam organik dan alkohol
  • Metabolit sekunder: zat warna dan antibiotik
  • Asam amino: zat glutamat dan lisin

Aplikasi Bioteknologi Tradisional

Beberapa aplikasi bioteknologi tradisional mencakup berbagai bidang, antara lain bisa sobat lihat di bawah ini.

a. Bidang Pangan

Beberapa contoh Bioteknologi tradisional di bidang pangan misalnya, tempe dibuat dari kedelai menggunakan jamur Rhizopus, tape dibuat dari ketela pohon atau pisang dengan menggunakan Khamir Saccharomyces cereviceae, keju dan yoghurt dibuat dari susu sapi dengan menggunakan bakteri Lactobacillus.

b. Bidang Pertanian

  • Beberapa contoh Bioteknologi tradisional dalam bidang pertanian, ialah:
    Hidroponik, merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai tempat menanam tanaman.
  • Penyeleksian tanaman jenis mustard alami oleh manusia, menghasilkan tanaman, kolabri, brokoli, kubis, dan kembang kol.

c. Bidang Peternakan

Bioteknologi tradisional di bidang peternakan, misalnya pada domba ankon yang merupakan domba berkaki pendek dan bengkok, sebagai hasil mutasi alami dan sapi Jersey yang diseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu dengan kandungan krim lebih banyak.

d. Bidang Kesehatan dan Pengobatan

Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pengobatan, misalnya antibiotik penisilin yang digunakan untuk pengobatan, diisolasi dari bakteri dan jamur, dan vaksin yang merupakan mikroorganisme yang toksinnya telah dimatikan bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.

Secara lengkap, penggunaan mikroorganisme dalam aplikasi bioteknologi tradisional dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Contoh Penggunaan Mikroorganisme dalam Aplikasi Bioteknologi Pangan dan Industri secara Tradisional

No.Produk (Kegunaan)Peranan Organisme
1VaksinSemua gen atau media yang mempunyai kekebalan khusus terhadap penyakit dihasilkan dari mikroorganisme. Secara tradisional, patogen dikembangbiakkan dan dilemahkan atau dijadikan tidak aktif. Penggunaan secara modern mikroba yang telah direkayasa secara genetika untuk memberikan vaksin.
2Tanah yang penuh dengan kulit kerang diatomDaerah permukaan kulit kerang diatom membuat bahan ini sebagai filter atau penyaring yang bagus. Tanah yang penuh dengan kulit kerang atau diatom juga merupakan alat penggosok atau pengilap yang bagus.
3Pertambangan tembagaBakteri Thiobacillus ferooxidans mengekstrak logam dari bijih tembaga yang berkualitas rendah.
4KecapJamur memfermentasi kacang kedelai.
5Suplemen makananMikroba menghasilkan protein sel tunggal, vitamin, asam-asam amino, dan peningkat cita rasa makanan.
6Obat-obatanMikroba menghasilkan antibiotika yang melawan infeksi dan agen atau perantara kemoterapi yang melawan kanker; zat kimia berasal dari jamur (sikloporin) menekan penolakan organ yang dicang-kokkan; tumbuhan dan tumbuhan lumut menyediakan bahan kasar untuk berbagai obat-obatan.
7Bahan celupBahan celup dibuat dari pigmen yang diekstrak dari tumbuhan dan tumbuhan lumut.
8Pengelolaan limbah airBakteri yang tidak membahayakan mengubah limbah air menjadi aman dengan cara mengganti atau secara langsung membunuh patogen di dalam limbah air; mikroba juga mencerna sebagian besar polutan organik dalam limbah air sehingga dapat kembali aman bagi lingkungan.
9HidroponikTumbuhan panen atau pertanian yang ditanam dalam air yang lebih banyak mengandung tambahan nutrien daripada tanahnya.
10Minyak wangi dan kosmetik lainDasar untuk kosmetik ini disuplai oleh tumbuhan, jamur, dan tumbuhan lumut.
11Bahan bakarGanggang Chichlorella mengubah sampah menjadi minyak yang mudah terbakar.
12PengerasIni merupakan pengeras yang digunakan untuk memadatkan media kultur mikrobiologi (agar-agar yang diperoleh dari ganggang merah).
13PengentalBahan kimia yang dinamakan alginat (diperoleh dari ganggang) menjaga kekentalan roti puding, odol, cat, sabun, krim, dan lain produk didasarkan pada minyak dan air yang sebaliknya akan memisahkan menjadi zat cair.
14FermentasiRagi (Khamir, “Yeast”) memfermentasikan gula menjadi alkohol, menghasilkan anggur atau bir; bakteri meragikan sari buah-buahan menjadi asam asetat (cuka).
15Emas refraktoriBakteri T. ferooxidans merombak logam (Cu, Fe) pembungkus bijih emas hingga diperoleh bijih emas murni.
16Produksi enzim untuk makanan dan deterjenEnzim dari mikroba mengentalkan susu untuk produksi keju; enzim yang mencerna protein melunakkan daging; enzim laktase yang ditambahkan pada produk-produk perusahaan susu mengurangi reaksi alergi terhadap susu; enzim dalam deterjen cucian binatu membongkar noda-noda protein pada kain.
17Kapas dari nonpertanianBakteri menghasilkan serabut selulosa bila ditumbuhkan dalam media kultur.
18KejuJamur atau bakteri menggumpalkan dadih susu menjadi keju; mikroba memberikan cita rasa khas keju.
19YoghurtFermentasi dalam susu yang telah diambil kepala susunya (skim milk) memberikan susunan dan cita rasa yang khas.

Bioteknologi Modern

Pengertian Bioteknologi Modern Contoh Produk Dampak Positif Negatif

Tidak seperti bioteknologi konvensional, bioteknologi modern menggunakan peralatan, teknologi, dan cara yang sangat canggih. Tidak semua orang bisa melakukan kegiatan bioteknologi modern. Selain menggunakan peralatan dan teknologi yang canggih, dibutuhkan keterampilan dan ilmu khusus untuk menjalankan jenis kegiatan bioteknologi ini.

Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia, bioteknologi modern mendasarkan pula pada manipulasi atau rekayasa genetika (DNA). Ciri atau sifat bioteknologi modern, antara lain: steril, produksi dalam jumlah lebih banyak, kualitasnya standar, dan terjamin.

Contoh Bioteknologi Modern

Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir bioteknologi (currents methods of biotechnology), antara lain:

1. Kultur Jaringan

Kultur jaringan merupakan suatu teknik atau metode untuk mengisolasi bagian-bagian tanaman (sel, jaringan, atau organ seperti akar, batang, daun, dan pucuk) kemudian menumbuhkan bagian tersebut secara aseptis (teknik untuk mendapatkan kondisi suci hama) di dalam atau di atas medium budidaya (in vitro). Dengan demikian, bagian-bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri dan dapat menjadi tanaman lengkap kembali.

Isolasi atau pemisahan bagian tanaman dapat dilakukan secara mekanis maupun kimiawi (enzimatis). Kultur jaringan pada tanaman dapat dilakukan karena setiap tanaman mempunyai sifat totipotensi. Totipotensi adalah kemampuan sel tanaman untuk menjadi tanaman baru yang lengkap, jika ditumbuhkan dalam medium atau lingkungan yang sesuai.

Teknik kultur jaringan memerlukan syarat mutlak, yaitu keadaan steril pada alat, bahan, lingkungan (ruang kerja), maupun seluruh rangkaian kerjanya. Secara umum, rangkaian kerja teknik kultur ja ringan meliputi:

a. Persiapan

Tahap awal dalam kultur jaringan adalah menyiapkan eksplan, yaitu bagian dari tanaman (sel, jaringan, atau organ) yang digunakan sebagai bahan untuk memulai suatu kultur. Proses yang diperlukan untuk menghasilkan keadaan steril (bebas hama) atau terhindar dari mikroorganisme yang tidak diinginkan disebut sterilisasi. Sterilisasi alat dan bahan dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut autoklaf. Alat-alat dan bahan yang diperlukan dalam kultur jaringan tumbuhan antara lain: botol kultur, pinset, scalpel (pisau kultur), cawan petri, erlenmeyer, pipet, akuades, dan medium kultur buatan. Seluruh alat dan bahan tersebut harus dalam keadaan steril sebelum dipakai.

Beberapa Medium yang Sering Digunakan dalam Kultur Jaringan

No.Nama Medium dan PenemunyaKeterangan
1.MS (Murashige dan Skoog) atau LS (Linsmaier dan Skoog)Untuk kultur kalus pada berbagai tanaman, banyak mengandung garam-garam mineral dan senyawa nitrogen (amonium dan nitrat).
2.BS (Gamborg)Untuk kultur suspensi sel tanaman Leguminosae (terung-terungan).
3.Nitsch dan NitschUntuk kultur mikrospora dan kultur sel pada tembakau.
4.WPM (Lloyd dan Mc Cown)Untuk kultur jaringan tanaman berkayu.
5.VW (Vancin dan Went) dan Knudson C.Untuk tanaman anggrek.
6.Kao dan MichaylukUntuk kultur protoplas pada Cruciferae, Gramineae, dan Leguminosae.
7.N6 (Chu)Untuk serealia (padi)
8.White (W63)Untuk kultur akar yang mengandung garam-garam mineral dalam konsentrasi yang rendah.

Sumber: Indrianto, Teknik Kultur Jaringan.

Secara umum, medium yang digunakan dalam kultur jaringan harus mengandung garam-garam anorganik (unsur makro dan mikro), zat-zat organik (zat pengatur tumbuh), substansi organik yang kompleks (air kelapa dan ekstrak buah-buahan), bahan pemadat medium (agar-agar), pH tertentu, dan bahan tambahan (arang aktif ). Beberapa kelompok zat pengatur tumbuh yang digunakan dalam kultur jaringan antara lain: auksin (IAA, 2,4 D, dan NAA), sitokinin (adenin, kinetin, zeatin, dan BAP), giberelin, asam absisat, dan etilen.

Zat pengatur tumbuh (ZPT) merupakan faktor yang mendukung proses pertumbuhan pada kultur jaringan tumbuhan. Hormon auksin memacu pembelahan sel, sehingga membentuk gumpalan atau massa sel yang belum terdiferensiasi, disebut kalus. Sel-sel kalus ini dapat berkembang menjadi tanaman baru.

b. Inokulasi

Inokulasi merupakan tahapan penanaman eksplan yang sudah steril ke dalam atau di atas medium buatan pada botol kultur. Teknik yang dilakukan untuk mendapatkan eksplan yang steril disebut teknik aseptis, dengan mengambil atau mengiris bagian tanaman. Entkas dan LAF (Laminar Air Flow) merupakan peralatan utama untuk melakukan kerja secara aseptis.

c. Pemeliharaan

Tahapan setelah inokulasi adalah meletakkan atau menyimpan botol-botol kultur secara rapi dan teratur pada ruang pemeliharaan (ruang inkubator), yaitu di rak-rak pemeliharaan. Selama pemeliharaan, kultur diamati secara rutin untuk mengetahui pertumbuhan dan perkembangan eksplan. Ruang inkubator harus dalam keadaan bersih dan dilengkapi dengan pengatur suhu ruangan serta sumber cahaya (lampu), sehingga mendukung pertumbuhan dan perkembanagan eksplan.

d. Aklimatisasi

Tahapan setelah memelihara kultur yaitu menyesuaikan tanaman agar mampu beradaptasi dengan lingkungan yang baru. Proses ini disebut aklimatisasi. Perlakuan sebelum memindahkan atau menumbuhkan tanaman hasil kultur jaringan pada lingkungan luar (lapangan), yaitu menumbuhkan kultur dalam suatu ruangan khusus (green hause), dengan mengatur faktor kelembaban, cahaya, dan suhu.

Ada beberapa manfaat dan keuntungan kultur jaringan tanaman, antara lain: menghasilkan tanaman atau individu baru dalam jumlah besar dan cepat (waktu relatif singkat); menghasilkan tanaman bebas virus, menghasilkan tanaman yang persis dengan induknya, sehingga dapat melestarikan sifat tanaman induk; menghasilkan hibrid baru melalui persilangan somatis (melalui fusi atau penggabungan protoplas); menghasilkan tanaman haploid (melalui kultur mikrospora), sehingga untuk pemuliaan tanaman; untuk menyimpan plasma nutfah; untuk menyelamatkan embrio; hanya memerlukan tempat yang relatif sempit; serta semua bagian tanaman dapat digunakan.

2. Rekayasa Genetika

Tahun 1973 merupakan sejarah yang mengawali penelitian sebelum berkembangnya rekayasa genetika, yaitu pencangkokan gen mamalia ke dalam sel bakteri, sehingga menimbulkan fenotip maupun genotip yang baru. Teknik rekayasa genetika dapat dilakukan melalui:

a. Teknologi DNA Rekombinan

Teknologi DNA Rekombinan (Recombinant DNA Technology) atau disebut juga Rekayasa Genetika adalah suatu metode biokimiawi atau manipulasi gen, dengan cara menyisipkan (insert) atau menggabungkan gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama ini disebut DNA rekombinan. Sementara itu, gen dari satu individu yang disisipkan atau digabungkan pada gen individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik (misalnya: tanaman transgenik).

Teknologi DNA rekombinan memerlukan suatu perantara atau vektor berupa plasmid bakteri (DNA berbentuk lingkaran yang terdapat di luar kromosom), sehingga merupakan bentuk teknologi plasmid. Adapun syarat-syarat vektor yang baik antara lain: mempunyai kemampuan untuk bereplikasi sendiri dan melakukan transkripsi; mampu memasuki sel; mampu menjadi bagian genom sel; serta mempunyai ciri khusus, sehingga sel yang ditransformasi dapat dikenali oleh sel yang tidak ditransformasi. Segmen DNA atau gen yang disisipkan akan berkembang di dalam sel individu penerima (inang atau host) dan tidak akan mengalami perubahan fungsi atau tetap berfungsi, sebagaimana pada sel yang diambil gennya.


Salah satu contoh rekayasa genetika yang sudah berhasil adalah penyisipan atau pemindahan gen manusia sebagai penghasil insulin, ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli.

b. Transplantasi Nukleus

Dua ahli mikrobiologi (Robert Briggs dan Thomas King) adalah orang yang pertama kali melakukan percobaan transplantasi nukleus pada tahun 1950-an. Kemudian, John Gurdon melanjutkan penelitian tersebut. Mereka menghancurkan nukleus dari sel telur katak menggunakan radiasi sinar ultra violet dan menggantinya dengan nukleus dari sel usus embrio katak (berudu) yang sedang berkembang.

Nukleus dari sel usus tersebut diambil dengan mikropipet. Bila nukleus berasal dari sel usus embrio muda yang belum terdiferensiasi, maka sel telur penerima (resipien) dapat berkembang menjadi berudu. Perkembangan ini tidak terjadi, jika nukleus diambil dari sel usus berudu yang telah terdiferensiasi. Transplantasi atau pemindahan nukleus dari satu sel ke sel yang lain dapat menghasilkan individu yang baru.

c. Kloning

Selain transplantasi gen, pembentukan individu baru dapat dilakukan dengan teknik yang disebut kloning. Kloning adalah suatu metode untuk menghasilkan keturunan atau individu yang identik secara genetik dengan induknya. Pada tahun 1997, para peneliti dari Scotlandia (Ian Wilmut dan rekan-rekannya) berhasil menghasilkan seekor domba yang kemudian diberi nama Dolly.

Pada penelitiannya, mereka mengambil sel telur dari satu domba dan menghilangkan nukleusnya. Selanjutnya, sel telur tanpa nukleus tersebut digabungkan dengan sel kelenjar susu dari domba lainnya menggunakan aliran arus listrik. Setelah 6 hari ditumbuhkan dalam kultur, terbentuk embrio dan ditanam di dalam uterus domba lainnya (domba ke-3 yang mirip dengan pendonor sel telur). Akhirnya, domba tersebut melahirkan anak yang identik dengan domba pendonor sel ambing. Para ahli dapat saja menerapkan kloning pada manusia, sehingga dihasilkan klon dari manusia itu sendiri (pria maupun wanita) yang mempunyai sifat identik.

d. Teknologi Hibridoma

Teknologi hibridoma adalah suatu metode penggabungan (fusi) dua macam sel dari organisme yang sama atau berbeda untuk mendapatkan sel hibrid (hibridoma) yang mempunyai kombinasi kedua sifat tersebut. Proses penggabungan sel menggunakan tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi. Teknologi hibridoma menghasilkan antibodi minoklonal, yaitu antibodi murni yang tidak tercemar oleh kuman atau protein lain.

Teknik ini dikembangkan oleh Kohler dan Mistein, dengan menyuntikkan antigen ke dalam tubuh tikus atau kelinci. Selanjutnya, tikus atau kelinci tersebut membentuk antibodi. Sel pembentuk antibodi dari limpa tikus atau kelinci dipisahkan dan diambil, kemudian meleburkan atau menggabungkan sel tersebut dengan sel kanker. Penggabungan kedua sel tersebut membentuk sel hibridoma. Sel penghasil antibodi hasil kultur sel hibridoma dipisahkan kemudian dikultur. Dengan demikian dihasilkan beberapa antibodi monoklonal dari beberapa kultur sel.

Produk Bioteknologi

Penerapan bioteknologi begitu luas dan telah dilakukan selama beratus-ratus tahun mulai dari taraf sederhana sampai bioteknologi modern. Bioteknologi sederhana telah banyak kita temui dalam kehidupan sehari-hari.

1. Bidang Pangan

Penerapan bioteknologi dalam memproduksi makanan dan minuman merupakan aplikasi bioteknologi tertua. Aplikasi ini banyak dijumpai pada bioteknologi konvensional melalui proses fermentasi. Lakukan kegiatan berikut untuk mengetahui penerapan bioteknologi konvensional di sekitar kita.

Teknologi fermentasi dan hasil-hasilnya telah kita bahas di kelas IX. Pada saat ini, kita pelajari bioteknologi pangan yang lebih modern, yaitu protein sel tunggal (PST atau Single Cell Protein) dan mikoprotein.

1. Protein Sel Tunggal (PST)

Sebagai sumber protein, organisme penghasil PST mempunyai beberapa keunggulan. Keunggulan tersebut terletak pada kemampuan perkembangbiakan yang cepat dan relatif mudah, serta mempunyai konversi protein yang tinggi dibanding sumber protein yang lain. PST mempunyai kadar protein lebih tinggi bila dibandingkan kadar protein kedelai. Keunggulan lainnya yaitu substrat yang digunakan sebagai medium tumbuh mikrobia penghasil PST ini dapat memanfaatkan limbah.

Beberapa contoh mikrobia yang dapat digunakan sebagai PST yaitu Saccharomyces cerevisiae dan Candida utilis. Mikrobia ini dapat dibiakkan dalam skala besar (industri). Protein yang dihasilkan oleh mikrobia ini mengandung asam nukleat tinggi, namun tubuh manusia kurang memiliki enzim untuk memetabolismenya. Hal ini cenderung menimbulkan reaksi yang merugikan pada saluran pencernaan manusia. PST dari mikrobia ini (S. cerevisiae dan C. utilis) sering digunakan sebagai suplemen makanan ternak.

Mikrobia lain yang digunakan sebagai sumber PST yaitu Spirulina. Spirulina termasuk Cyanobacteria (ganggang biru) yang dapat berfotosintesis sehingga sangat menguntungkan sebagai sumber makanan. Spirulina telah digunakan selama berabad-abad dalam bentuk kering oleh bangsa Aztec di Meksiko. Saat ini produk PST banyak dijumpai di pasaran.

2. Mikoprotein

Mikoprotein adalah bahan makanan sumber protein yang dihasilkan melalui proses fermentasi secara berkesinambungan dari miselium jamur Fusarium graminearum. Jamur tersebut ditumbuhkan pada substrat yang mengandung glukosa dan zat hara lain. Jamur ini juga membutuhkan gas amonia serta garam amonia sebagai sumber nitrogen.

Selain mempunyai nilai konversi protein tinggi, mikoprotein juga mempunyai nilai gizi yang tinggi. Pengujian dan penelitian terhadap nilai gizi serta keamanan bagi konsumennya telah banyak dilakukan. Menurut penelitian telah diketahui bahwa mikoprotein mengandung 47% protein, 14% lemak, 25% serat untuk diet, 10% karbohidrat, 1% RNA, dan 3% abu.

2. Bidang Pertanian dan Peternakan

Indonesia merupakan negara agraris yang menitikberatkan pembangunan pada sektor pertanian. Namun hingga kini kebutuhan beras masih lebih tinggi daripada produksi nasional sehingga Indonesia perlu mengimpor beras. Kondisi ini berbeda dengan negara-negara industri maju seperti Amerika. Meskipun bukan negara agraris, produksi kedelai Amerika lebih besar daripada produksi kedelai Indonesia. Semua ini terjadi karena negara industri maju menerapkan bioteknologi modern dalam mengelola pertaniannya.

Bioteknologi modern banyak diaplikasikan dalam bidang pertanian dan peternakan, terutama dalam usaha mendapatkan bibit unggul. Bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan modern banyak memanfaatkan teknologi DNA rekombinan. Proses DNA rekombinan pada tumbuhan menggunakan vektor Agrobacterium tumefaciens yang mempunyai plasmid Ti (Tumor inducing). Langkah pertama, plasmid Ti diisolasi, kemudian disisipi dengan gen asing (transplantasi gen). Setelah itu, plasmid dimasukkan ke dalam A. tumefaciens. Ketika digabung dengan sel-sel tumbuhan, A. tumefaciens membiakkan plasmid.

Setelah berbiak, A. tumefaciens yang telah mengalami rekombinasi (melalui proses DNA rekombinan) kembali menginfeksi kromosom tumbuhan. Kini tumbuhan tersebut telah mengandung gen asing yang dicangkokkan pada A. tumefaciens. Sel-sel yang dihasilkan dari proses DNA rekombinan tersebut ditumbuhkan dengan metode kultur jaringan sehingga menghasilkan tunas. Setelah tumbuh, tanaman tersebut dapat ditanam pada lahan pertanian.

Aplikasi (penerapan) DNA rekombinan dengan vektor mikrobia telah menghasilkan hewan maupun tumbuhan transgenik. Hewan maupun tumbuhan yang dihasilkan melalui proses ini mempunyai karakteristik yang tidak ditemukan di alam. Beberapa contoh aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan sebagai berikut.

1. Padi Transgenik

Penelitian terkini di Jepang yang dilakukan oleh Rachmawati, D., Mori, T., Hosaka, T., Takaiwa, F., Inoue, E., dan Anzai, H. melaporkan bahwa Agrobacterium juga dapat digunakan pada tanaman serealia, salah satunya padi. Hasil penelitian mereka telah ditulis dalam jurnal Breeding Science dengan judul Production and Characterization of Recombinant Human Lactoferrin in Transgenic Javanica Rice. Penelitian ini telah berhasil mengekspresikan laktoferin rekombinan pada tanaman padi transgenik kultur rojolele. Laktoferin berfungsi memberikan daya tahan terhadap serangan mikrobia patogen (antibakterial, antiviral, dan antifungal), antiinflamantori, memacu pertumbuhan sel limfosit, aktivitas antioksidan, dan berperan dalam transpor besi dalam tubuh manusia. Walaupun ekspresi laktoferin pada biji padi rojolele transgenik hanya sekitar 20%, namun penelitian ini telah membuktikan dan menjadi pionir penggunaan

Agrobacterium sebagai vektor tanaman serealia. Para ilmuwan di Inggris, Cina, Australia, dan Meksiko juga telah mengembangkan cara lain untuk memperoleh tanaman serealia unggul. Mereka mempelajari peningkatan kandungan vitamin A padi di laboratorium dan mengembangkan padi yang tahan terhadap cuaca dingin.

2. Tembakau Resistan terhadap Virus

Penggunaan plasmid Ti (Tumor inducing) Agrobacterium tumefaciens sebagai vektor sangat luas pemanfaatannya. Berbagai macam tumbuhan dapat dikembangkan melalui DNA rekombinan dengan plasmid Ti ini. Salah satu pemanfaatannya yaitu pada penemuan tumbuhan tembakau yang tahan terhadap virus TMV (Tobacco Mozaic Virus). Tumbuhan tidak mempunyai sistem kekebalan seperti pada hewan. Beachy, seorang ilmuwan dari Universitas Washington (AS) mengembangkan tumbuhan yang tahan terhadap virus TMV. Ia menggunakan plasmid Ti yang digabung dengan gen yang tahan terhadap penyakit TMV. Gabungan ini kemudian dimasukkan dalam kromosom tembakau. Kromosom tembakau yang telah disisipi gen tahan virus TMV tersebut kemudian diperbanyak melalui teknik kultur jaringan. Tanaman tembakau yang dihasilkan terbebas dari infeksi virus TMV. Virus TMV tidak dapat menginfeksi sel-sel tumbuhan tembakau transgenik yang telah disisipi oleh gen tahan virus TMV.

3. Pengendalian Hama dan Penyakit Tanaman (Biokontrol)

Mikrobia telah dimanfaatkan untuk mengendalikan hama dan penyakit tanaman (biokontrol). Keuntungan pemanfaatan biokontrol untuk pertanian antara lain mengurangi penggunaan pestisida yang tidak ramah lingkungan. Contoh mikrobia yang digunakan sebagai biokontrol di antaranya Beauveria bassiana untuk mengendalikan serangga, Metarhizium anisopliae untuk mengendalikan hama boktor tebu (Dorysthenes sp.), dan Trichoderma harzianum untuk mengendalikan penyakit tular tanah (Gonoderma sp., jamur akar putih, dan Phytopthora sp.)

Produk-produk biokontrol yang telah dikomersialisasikan oleh unit kerja lingkup Lembaga Riset Perkebunan Indonesia (LRPI) antara lain Meteor, Greemi–G, Triko SP, NirAma, dan Marfu.

4. Pembuatan Pupuk Organik

Mikrobia juga dimanfaatkan dalam proses pembuatan pupuk organik. Peneliti di Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI) mengembangkan teknologi pembuatan pupuk superfosfat yang disebut Bio–SP dengan menggunakan bantuan mikroba pelarut fosfat. Keunggulan teknologi ini yaitu penggunaan agen biologi untuk mengurangi penggunaan asam anorganik sehingga lebih aman bagi lingkungan dan mengurangi biaya produksi.

5. Biosuplemen Probiotik untuk Sapi

Para peternak biasa memasukkan biosuplemen ke dalam pakan ternak. Probiotik merupakan mikrobia yang dapat meningkatkan kesehatan ternak dan mempermudah penyerapan dalam saluran pencernaan ternak. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) telah mempu memproduksi biosuplemen probiotik yang diberi nama PSc. PSc telah diujikan terhadap sapi potong dan sapi perah di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Hasil pengujian menunjukkan adanya kenaikan produksi daging sapi potong dan produksi susu pada sapi perah.

Bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan terus berkembang. Sobat ZOKER telah mempelajari beberapa produk bioteknologi dalam uraian di atas. Selain yang telah disebutkan, masih ada beberapa produk bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan di antaranya sebagai berikut.

Produk Bioteknologi di Bidang Pertanian dan Peternakan

No.Produk BioteknologiKeterangan
1.Bunga antilayuEtilen merupakan hormon tumbuhan yang menyebabkan bunga menjadi layu. Para peneliti mengganti gen yang sensitif terhadap etilen pada mahkota bunga dengan gen yang kurang sensitif sehingga kelayuan bunga dapat ditunda. Contohnya anyelir transgenik yang mampu bertahan tetap segar selama 3 minggu.
2.Buah tahan kebusukanEtileh juga merangsang pematangan buah. Aktivitas gen penghasil etilen dapat dihambat melalui rekayasa genetika sehingga buah tetap segar dalam waktu yang cukup lama. Contohnya tomat ”Flavr Savr”.
3.Ikan salmon raksasaIkan salmon disisipi gen yang dapat menghasilkan hormon pertumbuhan yang aktif pada fase pertumbuhan embrio. Ikan salmon transgenik ini mempunyai berat 11 kali lipat dibanding ikan salmon biasa dan siklus hidupnya lebih pendek.
4.Sapi perah dengan hormon manusiaGen laktoferin yang memproduksi HLF (Human Lactoferrin) disisipkan pada sapi perah melalui rekayasa genetika. Sapi tersebut akan memproduksi susu yang mengandung laktoferin. Contohnya sapi Herman.
5.Hormon Bovin Somatotro-pin (BST)Gen somatotropin sapi ditransplantasikan pada plasmid Eschericia coli sehingga menghasilkan BST. BST yang ditambahkan pada makanan ternak dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak.
6.Kain ”alami” sintesisKain dari serat alami mempunyai tekstur halus tetapi mudah putus. Adapun kain dari serat sintetis (poliester) tidak mudah putus tetapi terasa panas. Kini telah dikembangkan gen pada bakteri yang mengkode enzim yang dapat mensintesis poliester.

3. Bidang Kedokteran (Medis)

Penerapan rekayasa genetika dalam bidang medis atau kedokteran misalnya untuk memproduksi hormon buatan, vaksin untuk melawan virus, maupun antibodi.

1. Pembuatan Insulin

Insulin adalah hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas. Hormon ini berperan dalam mengatur kadar gula dalam darah (glukosa). Namun, tidak semua orang dapat memproduksi insulin dengan jumlah yang sesuai kebutuhan tubuh. Bahkan, terdapat pula orang yang sama sekali tidak memproduksi insulin. Orang ini adalah penderita diabetes mellitus. Pasien diabetes memerlukan suntikan insulin tambahan. Pada awalnya insulin ini dibuat dari kelenjar pankreas sapi atau babi. Insulin yang dibutuhkan seorang pasien diabetes selama setahun lebih kurang sebanyak 0,5 g. Insulin seberat itu diperoleh dari 4.800 g kelenjar pankreas dari 28 ekor hewan. Padahal, bila penderita diabetes mellitus sebanyak 800 pasien lebih, berapa banyak hewan yang harus diambil pankreasnya setiap tahun?

Kebutuhan insulin terpenuhi melalui pengambilan insulin dari hewan, tetapi beberapa pasien menunjukkan gejala alergi. Melalui teknik rekayasa genetika, dapat diperoleh insulin dalam jumlah banyak tanpa mengorbankan banyak hewan ternak. Insulin ini diperoleh dengan mencangkokkan gen (transplantasi gen) yang mengkode insulin ke dalam plasmid bakteri.

Bakteri dengan gen gabungan ini dibiarkan membiakkan diri. Bakteri yang dibiakkan tersebut dapat memproduksi insulin yang dibutuhkan.

2. Produksi Vaksin

Selain digunakan untuk memproduksi hormon maupun enzim, teknologi DNA rekombinan juga digunakan untuk membuat vaksin. Pada aplikasi ini, secara garis besar beberapa mikroorganisme digunakan untuk menghambat kemampuan mikroorganisme patogen (penyebab penyakit). Mikrobia menjadi suatu bibit penyakit dalam tubuh apabila mikrobia tersebut menghasilkan senyawa toksik bagi tubuh manusia. Selain itu, bagian-bagian tubuh mikrobia seperti flagel dan membran sel juga dapat menimbulkan penyakit. Hal ini karena bagian-bagian tersebut kemungkinan terdiri dari protein asing bagi tubuh. Senyawa dan protein asing ini disebut antigen.

Gen yang mengkode senyawa penyebab penyakit (antigen) diisolasi dari mikrobia yang bersangkutan. Kemudian gen ini disisipkan pada plasmid mikrobia yang sama, tetapi telah dilemahkan (tidak berbahaya). Mikrobia ini menjadi tidak berbahaya karena telah dihilangkan bagian yang menimbulkan penyakit, misal lapisan lendirnya. Mikrobia yang telah disisipi gen ini akan membentuk antigen murni. Bila antigen ini disuntikkan pada manusia, sistem kekebalan manusia akan membuat senyawa khas yang disebut antibodi. Munculnya antibodi ini akan mempertahankan tubuh dari pengaruh senyawa asing (antigen) yang masuk dalam tubuh.

Indonesia juga memanfaatkan bioteknologi untuk membuat vaksin flu burung. Baru-baru ini para ahli dari Fakultas Kedokteran Hewan IPB bekerja sama dengan Shigeta Pharmaceutical, sebuah perusahaan farmasi dari Jepang telah berhasil menemukan vaksin untuk penyakit yang meresahkan masyarakat ini. Vaksin ini diberi nama Bird CLOSE 5.1. Vaksin ini diperoleh melalui rekayasa genetika dari virus penyebab flu burung H5N1 yang dikawinkan dengan virus influenza Puerto Rico yang dapat tumbuh dengan pesat. Virus yang dijadikan sampel dalam pembuatan vaksin ini yaitu virus H5N1 yang ditemukan di daerah Legok, Tangerang, Banten. Zat-zat berbahaya dari virus ini dihilangkan kemudian virus ini dikembangbiakkan dengan cepat. Virus yang sudah tidak berbahaya inilah yang digunakan sebagai vaksin.

3. Antibodi Monoklonal

Teknologi pembuatan antibodi monoklonal diperkenalkan oleh Kohler dan Milstein pada tahun 1975. Mereka dapat menunjukkan bahwa sel limfosit penghasil antibodi dapat difusikan dengan sel mieloma (kanker). Teknologi ini menggunakan prinsip fusi protoplasma. Fusi ini menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus dapat memperbanyak diri secara terus-menerus seperti pada sel-sel kanker. Sel-sel ini menghasilkan antibodi monoklonal. Secara garis besar proses fusi sel antibodi dan sel mieloma (kanker).

Secara sederhana pembuatan antibodi monoklonal sebagai berikut. Kelinci atau tikus terlebih dahulu diinjeksi dengan antigen kemudian limfanya (tempat pembuatan sel darah putih) diambil. Sel-sel limfa ini kemudian difusikan dengan sel mieloma (sel kanker) melalui elektrofusi. Elektrofusi adalah fusi secara elektris dengan frekuensi tinggi yang menyebabkan sel-sel tertarik satu sama lain dan akhirnya bergabung (fusi).

Sel-sel yang melakukan fusi kemudian diseleksi untuk mengidentifikasi sel gabungan tersebut. Sel-sel ini kemudian diinjeksikan ke tubuh hewan. Sel-sel gabungan ini akan membentuk antibodi dalam tubuh hewan.

Sel gabungan ini dapat dibiakkan ke dalam suatu kultur sehingga menghasilkan antibodi dalam jumlah besar. Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil. Dengan demikian, cara ini dapat untuk mendeteksi adanya kehamilan.

Prinsip Dasar Bioteknologi Modern (Rekayasa Genetika)

Pada dasarnya, bioteknologi adalah suatu proses yang melibatkan berbagai agen biologi yang berupa mikrobia. Mikrobia ini dibiakkan pada suatu substrat yang berisi berbagai makronutrien maupun mikronutrien yang dibutuhkan oleh mikrobia dan disebut sebagai media tumbuh. Mikrobia yang dibiakkan akan menyintesis suatu bahan. Bahan tersebut berupa produk maupun jasa yang dapat dimanfaatkan manusia. Produk maupun jasa yang dihasilkan sangat tergantung pada mikrobia yang digunakan. Mikrobia mempunyai sifat pertumbuhan yang spesifik. Suatu biakan mikrobia dapat tumbuh dan berkembang dengan baik apabila substrat dan kondisi lingkungannya sesuai. Perubahan pada substrat maupun kondisi lingkungan menentukan produk maupun jasa yang dihasilkan.

Secara prinsip, bioteknologi modern berbeda dengan bioteknologi konvensional. Perbedaan prinsip itu terutama pada cara memanipulasi sifat-sifat organisme.

Pada bioteknologi konvensional, manipulasi dilakukan pada kondisi lingkungan dan media tumbuh (substrat). Zat-zat tertentu ditambahkan dalam media tumbuh agar mikrobia yang ditumbuhkan mampu menyintesis suatu senyawa, misalnya dalam memproduksi monosodium glutamat (MSG/vetsin). Produksi ini dibantu oleh bakteri Corynobacterium glutamicum. Dalam medium tumbuh, ditambahkan vitamin biotin dalam jumlah yang sangat kecil.

Penambahan ini akan mengakibatkan membran plasma bakteri menjadi lemah (bocor) sehingga asam glutamat yang merupakan bahan utama MSG dapat keluar dari sel bakteri. Hal serupa juga dilakukan dalam industri antibiotik. Pada bioteknologi modern, manipulasi tidak hanya dilakukan pada kondisi lingkungan serta media kultur, tetapi pada susunan gen dalam kromosom. Hal ini seiring dengan kemajuan pengetahuan manusia yang telah sampai pada tingkat molekular.

Seperti yang telah diuraikan di depan, manipulasi yang dilakukan dalam bioteknologi modern ditujukan pada susunan gen dalam kromosom organisme. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika. Rekayasa genetika adalah semua proses yang ditujukan untuk menghasilkan organisme transgenik. Organisme transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki.

Ada beberapa prinsip dasar dalam rekayasa genetika. Pada bab ini kita hanya akan mempelajari 3 prinsip dasar, yaitu DNA rekombinan, fusi protoplasma, dan kultur jaringan.

a. DNA Rekombinan

DNA (Deoxyribonucleic acid) bertanggung jawab menentukan sifat makhluk hidup. DNA mempunyai susunan yang khas untuk tiap organisme. Untaian DNA ini dapat diubah susunannya, sehingga diperoleh untaian baru yang mengekspresikan sifat-sifat yang diinginkan. Perubahan susunan DNA ini diperoleh melalui teknik DNA rekombinan.

Teknologi DNA rekombinan banyak melibatkan bakteri atau virus sebagai vektor (perantara). Proses DNA rekombinan melalui 3 tahapan. Tahap pertama yaitu mengisolasi DNA, tahap kedua memotong dan menyambung DNA (transplantasi gen/DNA), serta tahap ketiga memasukkan DNA ke dalam sel hidup. Isolasi DNA dilakukan untuk memilih dan memisahkan DNA maupun gen yang dikehendaki. Isolasi ini dilakukan dengan mengekstrak kromosom dari organisme donor. DNA dalam kromosom yang dipilih harus dipotong terlebih dahulu. Pemotongan gen dalam satu untaian DNA menggunakan enzim endonuklease restriksi yang berperan sebagai gunting biologi.

DNA dari suatu organisme dapat diisolasi dengan memotongnya menjadi segmen-segmen kecil menggunakan enzim tersebut. Segmen DNA yang diperoleh, kemudian dimasukkan dalam suatu vektor. Vektor ini harus dapat berikatan dengan gen, memperbanyak, dan mengekspresikan gen tersebut. Vektor (pembawa) pada proses ini berupa plasmid atau virus. Plasmid adalah rantai DNA melingkar di luar kromosom bakteri.

Plasmid maupun DNA virus harus dipotong terlebih dahulu agar dapat digunakan sebagai vektor. Pemotongan ini juga menggunakan enzim endonuklease restriksi. Gen atau DNA yang telah diisolasi kemudian dicangkokkan ke dalam plasmid. Proses ini dikenal dengan transplantasi gen. Transplantasi dilakukan dengan cara mencangkokkan (menyambung) gen yang telah diisolasi ke dalam DNA plasmid vektor. Penyambungan gen tersebut menggunakan enzim ligase yang mampu menyambung ujung-ujung nukleotida dan berperan sebagai lem biologi.

Setelah penyambungan ini maka vektor mengandung DNA asli dan DNA sisipan (asing). Dengan demikian, diperoleh organisme dengan rantai DNA gabungan atau kombinasi baru sehingga rantai DNA ini disebut DNA rekombinan. Rangkaian proses DNA rekombinan menggunakan vektor plasmid maupun virus.

DNA baru yang telah membawa segmen DNA cangkokan selanjutnya memasuki tahap akhir, yaitu dimasukkan ke dalam vektor sel bakteri maupun virus. Pemasukan ini melalui pemanasan dalam larutan NaCl atau melalui elektroporasi. Selanjutnya, bakteri ini (misal: Escherichia coli) melakukan replikasi dengan cara membelah diri. Melalui proses ini, diperoleh plasmid-plasmid hasil transplantasi gen (DNA rekombinan) dalam jumlah banyak

DNA rekombinan merupakan teknik yang paling banyak digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik (melalui transplantasi gen). Selain melalui teknologi DNA rekombinan kita juga dapat menggunakan prinsip lain untuk mendapatkan produk transgenik. Prinsip tersebut adalah fusi protoplasma.

b. Fusi Protoplasma

Fusi protoplasma adalah penggabungan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Hal ini akan mengakibatkan kedua sel akan tertarik satu sama lain dan akhirnya mengalami fusi (melebur). Prinsip ini dapat dilakukan pada sel tumbuhan maupun sel hewan.

Fusi protoplasma pada tumbuhan dilakukan melalui serangkaian tahap. Tahap-tahap tersebut diawali dengan menyiapkan protoplasma. Protoplasma biasanya diambil dari sel-sel yang masih muda karena mempunyai dinding sel tipis serta protoplasma yang banyak dan utuh.


Tahap selanjutnya adalah mengisolasi protoplasma sel yang telah dipersiapkan. Protoplasma diisolasi dengan cara menghilangkan dinding selnya. Dinding sel ini dihancurkan terlebih dahulu dengan menggunakan enzim kemudian dilakukan penyaringan dan sentrifugasi berkali-kali. Protoplasma yang didapat kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara melihat aktivitas organel, misalnya melihat aktivitas fotosintesisnya. Fusi protoplasma dilakukan dalam suatu medan listrik. Setelah sel-sel tadi mengalami fusi, tahap selanjutnya adalah menyeleksi protoplasma yang dihasilkan. Setiap sel mempunyai spesifikasi tertentu. Protoplasma yang terseleksi kemudian dibiakkan.

Fusi protoplasma pada sel hewan dan manusia sangat berguna terutama untuk menghasilkan hibridoma. Hibridoma merupakan hasil fusi yang terjadi antara sel pembentuk antibodi dan sel mieloma. Sel pembentuk antibodi ini adalah sel limfosit B, sedangkan sel mieloma sendiri merupakan sel kanker. Sel hibridoma yang dihasilkan dapat membelah secara tidak terbatas seperti sel kanker, tetapi juga menghasilkan antibodi seperti selsel limfosit B. Hibridoma yang dihasilkan diseleksi karena setiap sel menghasilkan antibodi yang sifatnya khas. Satu antibodi yang dihasilkan spesifik untuk satu antigen. Setiap hibrid ini kemudian diperbanyak (dikloning). Oleh karena antibodi ini berasal dari satu klon maka antibodi ini disebut antibodi monoklonal.

Kedua prinsip di atas membutuhkan teknik lain agar organisme transgenik yang diperoleh dapat ditumbuhkan. Hal ini penting untuk membuktikan keberhasilan proses yang berlangsung, terutama untuk sel-sel tumbuhan. Sel-sel tersebut harus dapat ditumbuhkan menjadi organisme utuh. Oleh karena itu, rangkaian proses rekayasa genetika pada tumbuhan membutuhkan teknik kultur jaringan.

c. Kultur Jaringan

Pernahkah sobat melihat dan mengamati tumbuhan cocor bebek (Kalanchoe pinata) tumbuh dari sehelai daunnya yang diletakkan di atas tanah? Tumbuhan tersebut dapat tumbuh menjadi tanaman yang lengkap dari sehelai daunnya. Begitu pula dengan batang ketela pohon berbuku (Manihot utilisima) yang diletakkan di atas tanah. Batang itu dapat tumbuh menjadi pohon ketela pohon yang lengkap dengan daun, batang, dan akar. Cocor bebek maupun ketela pohon dapat berkembang biak secara vegetatif menggunakan bagian tubuhnya (daun atau batang yang mempunyai nodus). Kultur jaringan juga menggunakan prinsip yang sama yaitu perkembangbiakan vegetatif pada tumbuhan.

Namun, terdapat perbedaan yang jelas antara keduanya. Perbedaannya terletak pada bagian yang ditumbuhkan. Pada kultur jaringan, tumbuhan yang lengkap dapat diperoleh dari sel maupun jaringan tumbuhan. Perbedaan lainnya adalah tidak semua tumbuhan dapat diperbanyak menggunakan daun maupun batang (hanya tumbuhan tertentu saja). Melalui kultur jaringan, semua tumbuhan dapat ditumbuhkan dari jaringan maupun sel pada suatu media buatan.

Teori yang melandasi teknik kultur jaringan ini adalah teori Totipotensi. Setiap sel tumbuhan memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru bila ditempatkan pada lingkungan yang sesuai. Individu-individu yang dihasilkan akan mempunyai sifat yang sama persis dengan induknya.

Teori ini pertama kali dikemukakan oleh seorang ahli Fisiologi Jerman, yaitu G. Haberlandt pada tahun 1898. Teori itu diuji ulang oleh F.C. Steward pada tahun 1969 dengan menggunakan satu sel empulur wortel. Dalam percobaannya, Steward dapat menumbuhkan satu sel empulur itu menjadi satu individu wortel. Tumbuhnya satu sel menjadi tanaman yang utuh karena sel maupun jaringan tersebut ditanam pada suatu media yang dilengkapi dengan berbagai macam makronutrien maupun mikronutrien yang dibutuhkan oleh tanaman. Medium tersebut juga diperkaya dengan hormon pertumbuhan, misalnya auksin dan sitokinin. Penambahan hormon ini tergantung pada kebutuhan tanaman dan tujuan pelaksanaannya. Misalnya apabila ingin menumbuhkan akar dari suatu jaringan, maka ditambahkan hormon auksin dalam medium. Namun, apabila ingin menumbuhkan tunas dari suatu sel maupun jaringan maka medium tersebut ditambah dengan sitokinin. Selain itu, hormon auksin mempunyai kemampuan untuk menutup luka dengan memacu pembelahan sel sehingga membentuk gumpalan kalus. Kalus ini berupa massa sel yang belum terdiferensiasi. Kalus juga dapat ditumbuhkan dalam medium yang ditambah dengan sitokinin berlebih.

Tahap-tahap kultur jaringan dalam membentuk embrio dari sel somatik serupa pada tahap perkembangan zigot menjadi embrio. Perkembangan tersebut dimulai dari:

sel → globular → bentuk jantung → bentuk torpedo → bentuk kotiledon → bentuk plantlet (tumbuhan muda)

Seluruh bagian tubuh tumbuhan dapat diperbanyak menjadi tanaman baru melalui teknik kultur jaringan. Kultur jaringan sebenarnya merupakan perbanyakan vegetatif seperti halnya pada pencangkokan maupun stek, hanya saja dalam menanam (mengkultur) cukup berupa jaringan atau sel saja. Selain itu, medium yang digunakan tidak berupa tanah, tetapi menggunakan medium buatan (biasanya berupa agar-agar yang diperkaya dengan hormon, vitamin, dan unsur hara). Kultur jaringan merupakan salah satu alternatif untuk mendapatkan tanaman baru yang mempunyai sifat sama dengan induknya. Teknik ini hanya membutuhkan jaringan maupun sel dari tumbuhan dan akan didapatkan tanaman sejenis dalam jumlah besar. Kultur jaringan sering disebut sebagai perbanyakan secara in vitro karena jaringan ditanam (dikultur) pada suatu media buatan (bukan alami).

Kita dapat memperbanyak bibit unggul dengan mudah dan cepat melalui kultur jaringan, demikian juga dengan usaha pelestarian tanaman langka atau tanaman lain yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Kultur jaringan merupakan salah satu rangkaian teknik rekayasa genetika karena dapat menumbuhkan sel-sel transgenik. Oleh karena itu, dapat pula dikatakan bahwa kultur jaringan sebagai alat (tool) dalam pelaksanaan rekayasa genetika.

Dampak Bioteknologi

Sampai saat ini, perkembangan ilmu masih akan terus berkembang di kemudian hari. Seiring perkembangan tersebut, bioteknologi mempunyai dampak positif maupun dampak negatif.

A. Dampak Positif Bioteknologi

Bioteknologi mempunyai dampak (implikasi) bagi perkembangan berbagai bidang, baik bidang pangan, pertanian, kesehatan dan pengobatan, maupun bidang peternakan. Dampak positif dari bioteknologi adalah dihasilkannya produk-produk yang bermanfaat bagi peningkatan kesejahteraan manusia.

B. Dampak Negatif Bioteknologi

Selain memberikan keuntungan, penerapan bioteknologi juga tak lepas dari dampak buruk yang ditimbulkan. Apa saja aplikasi bioteknologi tersebut? Bagaimana dampak penerapan teknologi tersebut? Marilah kita pelajari dalam uraian berikut.

Selain memberikan manfaat atau dampak positif, bioteknologi juga memberikan dampak negatif. Tidak selamanya hasil bioteknologi selalu menguntungkan. Beberapa dampak negatif bioteknologi yaitu:

1. Mengancam Kelestarian Alam

Sebagian orang menganggap bahwa produk hasil rekayasa genetika tidak selalu mengalami pengujian secara ketat dan sempurna. Oleh karena itu, mereka juga menyatakan bahwa produk hasil rekayasa genetika (terutama tanaman transgenik) hendaknya tidak ditanam sebelum adanya pengujian yang benar-benar meyakinkan.

Nampaknya, bioteknologi juga dapat mempengaruhi kehidupan alam ini karena:

  • Jagung hasil rekayasa genetik dapat membunuh ulat yang tidak berbahaya. Selain membunuh hama penyakit, tanaman transgenik juga dapat membunuh hama yang tidak merusak tanaman. Serbuk sari tanaman jagung transgenik dapat membunuh ulat kupu-kupu Monarch, meskipun ulat tersebut tidak merusak tanaman jagung. Bahkan, racun tanaman tersebut dapat masuk ke dalam tanah dan dapat merugikan organisme di dalamnya.
  • Tanaman rekayasa genetika dapat membahayakan burung. Organisme lain yang terkena dampak adanya tanaman transgenik adalah burung, baik burung pemakan biji tanaman maupun burung pemakan serangga. Racun yang ada pada tanaman transgenik akan masuk ke dalam tubuh serangga pemakan tanaman tersebut. Apabila burung memangsa serangga tersebut, maka burung juga akan membawa racun dari tanaman transgenik.
  • Agen penyerbuk dapat menyebarkan gen-gen rekayasa genetika. Lebah, angin, dan beberapa serangga penyerbuk berperan dalam memindahkan serbuk sari suatu tanaman ke tanaman yang lain. Jika serbuk sari dari tanaman hasil rekayasa genetika menyebar pada tanaman biasa (bukan hasil rekayasa genetika), maka gen-gen rekayasa genetika dapat pula menyebar pada tanaman yang lain.
  • Rekayasa genetika dapat menghasilkan gulma-gulma super. Gen-gen hasil rekayasa genetika yang digunakan sebagai herbisida dapat berpindah pada gulma. Seiring berjalannya waktu, gulma tersebut akan dapat menyesuaikan diri terhadap racun tanaman. Akibatnya, gulma menjadi semakin tahan terhadap racun herbisida tersebut dan menghasilkan gulma-gulma super.

2. Mengancam Kesehatan

Selain faktor lingkungan, dampak bioteknologi juga berpengaruh pada kesehatan masyarakat, antara lain:

1. Kedelai transgenik dapat menyebabkan gangguan kesehatan

Pada tahun 1990-an, rekayasa genetika dapat menghasilkan kedelai transgenik yang mengandung gen kacang Brasil. Akan tetapi, beberapa orang yang mengonsumsi kedelai tersebut menunjukkan alergi atau reaksi yang buruk.

2. Makanan dari bahan kentang dapat mengganggu kesehatan

Meskipun kentang yang mengandung sedikit pati (lebih sedikit menyerap minyak goreng dan dikatakan makanan sehat) dapat dihasilkan melalui rekayasa genetika, hal ini tetap membuat para ahli khawatir dan menganggap makanan-makanan sehat yang lain lebih aman dikonsumsi.

3. Gen rekayasa genetika dapat menimbulkan masalah tulang

Tikus, hewan, dan ayam merupakan hewan yang digunakan untuk menguji makanan hasil rekayasa genetika sebelum dikonsumsi manusia. Para ahli menguji kentang transgenik pada tikus dan ternyata membahayakan organ-organ dalam tikus. Selain itu, masuknya gen rekayasa genetika dalam tubuh babi menyebabkan adanya masalah pada tulang.

C. Dampak Bioteknologi Terhadap Lingkungan

Salah satu dampak positif bioteknologi terhadap lingkungan adalah penemuan tumbuhan yang tahan terhadap serangan hama serangga (antiserangga). Dengan diciptakannya tumbuhan antiserangga, paling tidak telah mengurangi pencemaran akibat pemakaian insektisida. Bagaimana cara memperoleh tumbuhan antiserangga tersebut? Cara untuk memperoleh tumbuhan antiserangga adalah dengan memasukkan gen delta endotoksin Bacillus thuringiensis ke dalam tanaman budi daya.

Selanjutnya tanaman budi daya akan memproduksi protein delta endotoksin. Protein ini akan bereaksi dengan enzim yang diproduksi oleh lambung serangga. Reaksi ini mengkonversi enzim tersebut menjadi racun. Dengan demikian, serangga yang memakan tanaman tersebut akan mengalami keracunan kemudian mati. Dengan menggunakan metode ini diperoleh tanaman-tanaman yang resistan terhadap berbagai larva maupun serangga yang menyerang tanaman tersebut. Perbandingan pertumbuhan tanaman normal dan tanaman antiserangga.

Bacillus thuringiensis adalah bakteri yang memproduksi protein beracun pada lambung larva serangga dan banyak jenis ulat. Warna putih di sekitar bakteri adalah kristal protein yang akan ditransformasi menjadi toksin apabila bereaksi dengan enzim yang diproduksi dalam lambung larva serangga.

Pemanfaatan bioteknologi juga diterapkan di tambang-tambang untuk mengurangi pencemaran limbah. Dengan cara ini aktivitas pengolahan bahan tambang dapat ditingkatkan. Biasanya bahan-bahan tambang yang diperoleh tidak dalam keadaan murni, melainkan masih terikat dengan bijihnya (kotoran). Diperlukan berbagai macam bahan kimia untuk memurnikan logam dari bijihnya. Namun, bahan-bahan kimia tersebut kurang efektif dalam memisahkan logam dari bijihnya, sehingga banyak bahan-bahan tambang berkadar rendah yang tidak bisa dibersihkan dari bijihnya. Sisa bahan tambang ini kemudian dibuang sebagai limbah. Dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidan, tembaga maupun logam lain telah berhasil diambil kembali dari cairan sisa penambangan. Bakteri ini mengoksidasi belerang yang mengikat tembaga, seng, dan uranium dengan membentuk logam sulfida. Bakteri ini tidak memanfaatkan logam-logam tersebut, melainkan logam-logam itu akan jatuh ke air dan dimanfaatkan kembali oleh manusia. Penggunaan mikroorganisme untuk memurnikan bahan-bahan tambang memunculkan perkembangan disiplin ilmu baru yaitu Biohidrometalurgi.

Dua hal tersebut di atas merupakan dampak positif pemanfaatan bioteknologi. Bagaimana dengan dampak negatifnya? Dampak negatif penerapan bioteknologi terhadap lingkungan misalnya penggunaan organismeorganisme hasil rekayasa. Organisme-organisme ini dapat berdampak buruk terutama terhadap kelestarian ekosistem, misalnya pada budi daya tanaman kapas transgenik. Seperti yang telah kita ketahui bahwa kapas ini memproduksi protein delta endotoksin yang dapat dijadikan insektisida alami. Apabila tanaman ini penyerbukannya dibantu oleh burung atau serangga dan secara tidak sengaja serbuk sari tersebut terbawa dan membuahi tanaman gulma maka gulma tersebut akan menghasilkan protein delta endotoksin. Hal ini akan membahayakan karena tidak ada lagi serangga yang dapat mengendalikan populasinya, sehingga pada akhirnya akan membahayakan tanaman budi daya.

Solusi Mengatasi Kontroversi Rekayasa Genetika

Seperti telah sobat ketahui bahwa tidak semua orang menerima dengan positif hasil dari rekayasa genetika. Berikut ini adalah beberapa solusi yang dapat dipilih sebagai jalan terbaik untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia.

a. Peningkatan peralatan pertanian yang canggih dan mencukupi

Peralatan pertanian yang canggih memungkinkan peningkatan produksi pangan. Pengelolaan tanah dan penyediaan air yang baik dalam pertanian dapat menghasilkan bahan makanan yang lebih banyak dan berkualitas. Negara yang maju dan kaya dapat membantu memberikan peralatan pertanian yang canggih bagi negara-negara miskin, untuk meningkatkan produk pertanian. Tidak menutup kemungkinan, hal ini dapat mengatasi masalah kelaparan yang melanda dunia.

b. Mengembangkan teknik pertanian hidroponik

Hidroponik merupakan cara untuk mengatasi keinginan menghasilkan tanaman rekayasa genetika, terutama di daerah yang kaya air tetapi tandus. Hidroponik adalah cara menumbuhkan tanaman tanpa medium tanah, tetapi menggunakan air yang mengandung mineral-mineral penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Misalnya, stroberi dapat tumbuh tanpa tanah.

c. Menggunakan metode alami untuk menghasilkan tanaman

Para petani melakukan metode alami untuk mengatasi metode rekayasa genetika. Salah satu contohnya adalah menggunakan serangga pemakan hama (kumbang koksinelid) untuk mengganti bahan kimiawi pembasmi hama. Sebagian pihak menganggap cara ini lebih baik dibanding cara rekayasa genetika.

Berbagai organisme baru yang unggul sudah banyak ditemukan sehingga menimbulkan suatu kecenderungan. Kecenderungan ini terutama pada keinginan untuk membudidayakan organisme yang seragam. Hal ini sangat mempengaruhi mekanisme keberagaman alam. Alam mempunyai keseimbangan sendiri melalui mekanisme adaptasi dan seleksi alam. Hal ini sangat menentukan keberagamannya. Keberagaman tersebut menyebabkan makhluk hidup dapat mempertahankan eksistensinya di alam.

Adanya campur tangan manusia dengan pelepasan dan pembudidayaan makhluk transgenik dalam jumlah melimpah dan seragam (sama) dapat menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem. Selain itu, akan mengakibatkan terjadinya pergeseran-pergeseran kelangsungan makhluk hidup, lingkungan, dan ekosistem. Semua ini akan mencapai puncaknya berupa punahnya makhluk hidup dalam rantai ekosistem.

Nah sobat, itulah materi lengkap mengenai bioteknologi modern dan konvensional yang mencakup pengertian, contoh, produk, dampak positif dan negatif yang diakibatkannya.