BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Bioteknologi bukanlah hal yang baru. Bioteknologi
sudah ada sejak ditemukannya proses fermentasi. Akan tetapi, bioteknologi
tersebut adalah awal dari bioteknologi konvensional atau bioteknologi yang
bersifat tradisional.
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi, para ahli mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip –
prinsip ilmiah melalui penelitian, sehingga dapat dikembangkan dengan lebih maju
dan modern untuk menghasilkan produk – produk yang lebih berkualitas, berjumlah
banyak, dan bervariasi.
Penerapan metode – metode baru dalam bioteknologi
seperti rekayasa genetika dan rekayasa biokimia adalah bentuk temuan yang dapat
diklasifikasikan dalam bioteknologi modern. Bioteknologi modern dapat mendukung
terciptanya produk – produk baru yang lebih mutakhir.
Untuk mencapai tujuan pembelajaran, maka dalam
makalah ini kami akan membahas tentang bioteknologi modern dan kaitannya dalam
beberapa aspek kehidupan, sehingga dapat memberikan penjelasan yang akan
memunculkan kesimpulan mengenai perbedaan dan perbandingan terhadap materi
sebelumnya, yaitu bioteknologi konvensional.
1.2
Rumusan Masalah
1.
Apa yang
dimaksud dengan bioteknologi dan bioteknologi modern?
2.
Apa saja yang
menjadi ciri dari bioteknologi modern?
3.
Apa saja teknik
yang digunakan dalam bioteknologi modern?
4.
Bagaimana peran
bioteknologi modern dalam beberapa aspek kehidupan?
5.
Apa saja contoh
dari hasil atau produk bioteknologi modern?
1.3
Tujuan
1.
Mengetahui
bioteknologi modern dan hal – hal yang terkait dengan bioteknologi modern.
2.
Mengetahui
peranan bioteknologi modern dalam beberapa aspek kehidupan.
3.
Mengetahui
produk atau hasil dari bioteknologi modern.
1.4
Metode Penulisan
Dalam menyelesaikan
makalah ini, kami menggunakan metode literatur dan studi kepustakaan melalui
media cetak dan media elektronik. Referensi makalah ini bersumber dari buku Biologi Kurikulum 2013 penerbit
Erlangga dan buku pendamping Biologi Kurikulum 2013 penerbit Intan
Pariwara. Kami juga memperoleh sejumlah informasi melalui media
elektronik seperti web, blog, dan perangkat media
lainnya yang terdapat diinternet.
1.5
Sistematika Penulisan
Adapun makalah ini
disusun menjadi tiga bab, yaitu pendahuluan, pembahasan, dan penutup. Bab
pendahuluan terbagi atas latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan,
metode penulisan, dan sistematika penulisan. Sementara itu, bab pembahasan
dibagi berdasarkan
subbab yang berkaitan dengan bioteknologi modern. Terakhir, bab penutup
terdiri atas kesimpulan dan saran.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian
Bioteknologi
Bioteknologi berasal
dari istilah Latin, yaitu Bio (hidup), teknos (teknologi
= penerapan), dan logos (ilmu). Artinya, ilmu yang
mempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi. Dalam arti luas, bioteknologi
ialah memanipulasi organisme atau komponen organisme tersebut untuk melakukan
tugas – tugas praktis atau menghasilkan produk yang bermanfaat. Dengan kata
lain, bioteknologi merupakan pemanfaatn organisme dan agen-agen biologis untuk
menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan manusia. Hal itu berhubungan
dengan pemanfaatan organisme atau komponen selulernya secara terarah dan
terkontrol yang melibatkan multidisiplin serta merupakan palikasi terpadu
antara mikrobiologi, biokimia, biologi sel, fisiologi, genetika molekuler,
rekayasa genetika, dan teknik kimia.
Menurut Perhimpunan
Bioteknologi Eropa, bioteknologi diartikan sebagai penggunaan biokimia,
mikrobiologi, dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk penerapan
teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan. Dalam
penerapan yang lain, bioteknologi saat sekarang biasa untuk rekayasa genetik.
Rekayasa genetik merupakan usaha mengubah atau memanipulasi bahan atau materi
genetik organisme secara invitro dengan menambah, mengganti, mengurangi, atau
memodifikasi gen sehingga didapatkan organisme dengan ciri kemampuan yang baru.
Gen-gen yang digunakan untuk rekayasa genetik dapat berasal dari organisme
sejenis atau organisme yang berbeda jenis tanpa mengenal batas spesies.
Rekayasa genetik dilakukan dengan cara yang disebut teknik rekombinan
DNA. Teknik ini dilakukan di laboratorium dengan menggunakan peralatan
yang canggih.
Berdasarkan dua
pengertian bioteknologi tersebut, maka bioteknologi adalah penggunaan
biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu untuk menghasilkan
barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mempelajari struktur
kimiawi organisme. Adapun rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan
mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain. Ciri-ciri utama
bioteknologi sebagai berikut.
- Adanya
agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.
- Adanya
pendayagunaan secara teknologi dan industri.
- Produk
yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.
Objek kajian dan
aplikasi bioteknologi mulai dari produksi makanan yang difermentasi, bahan
kimia berupa antibiotika, enzim, etanol, asam cuka, asam sitrat, hingga
produksi energi seperti biogas, fiksasi nitrogen, dan penemuan minyak. Saat
ini, aplikasi bioteknologi tidak hanya pada mikroorganisme saja, namun pada
tumbuhan dan hewan.
2.2 Bioteknologi
Modern
Bioteknologi modern
merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk menghasilkan
produk yang bermanfaat bagi manusia. Penerapan bioteknologi modern berdasarkan
pada rekayasa genetika dan rekayasa biokimia.
Rekayasa genetika adalah
teknik pengambilan gen tertentu untuk menghasilkan organisme yang memiliki
keunggulan secara genetik. Sedangkan, rekayasa biokimia seperti penggunaan
tangki reaktor untuk pertumbuhan mikroorganisme untuk proses biologis tertentu
supaya tidak terkontaminasi mikroorganisme lain.
Di dalam dua dekade belakangan ini telah terjadi beberapa peristiwa penting
yang mendorong kemajuan dalam bioteknologi modern, yaitu sebagai berikut.
- Meningkatnya harga bahan bakar fosil (bensin, minyak
tanah, maupun solar) yang sangat tajam.
- Pemakaian enzim – enzim ligase dan endonuklease yang
dapat memotong DNA dan menyambungkannya kembali sehingga menghasilkan
rekombinan baru dengan tujuan untuk memamanipulasi gen secara buatan.
- Penemuan oleh Kohler dan Milstein (1975) yang
memproduksi antibodi monoklonal dari memfusikan limfosit, myeloma, dan sel
tumor.
2.2.1 Ciri-ciri Bioteknologi
Modern
- Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
- Organisme atau mikroorganisme
digunakan untuk memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu
organisme yang bermanfaat bagi manusia.
- Peralatan yang digunakan sudah modern.
- Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi
modern.
- Steril, mampu memproduksi
banyak dalam waktu cepat, dan kualitas terstandardisasi.
2.2.2
Teknik Yang Digunakan Dalam Bioteknologi Modern
Teknik yang digunakan dalam bioteknologi modern
adalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu
proses biologi yang berlangsung di luar sel atau organisme, misalnya dalam
tabung percobaan. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal
dengan rekayasa genetika, yaitu 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. Beberapa prinsip dasar
dalam rekayasa genetika, yaitu 1) DNA rekombinan, 2) fusi
protoplasma, dan 3) kultur jaringan.
A.
DNA Rekombinan
Bioteknologi modern juga digunakan untuk
merekombinasi DNA. DNA dipotong kemudia disambungdengan DNA baru yang membawa
sifat unggul. DNA baru hasil penggabungan inilahyang disebut DNA rekombinan.
Tahap-tahap
pembuatan DNA Rekombinan
- Mula-mula orang mencari DNA unggul, misalnya diambil
dari makhluk hidup lain atau membuatnya. Orang pada saat sekarang sudah
berhasil membuat DNA ini.
- Menyiapkan wahana (vektor), yaitu alat untuk memasukkan
DNA itu ke dalam makhluk hidup yang akan diubah sifatnya. Wahana biasanya
berupa virus atau plasmid dari bakteri. Plasmid adalah DNA yang bentuknya
melingkar, terdapat di luar DNA inti bakteri. DNA plasmid mampu keluar
masuk sel dan bisa bergabung dengan kromosom sel organisme lain.
- Memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel.
- Kloning (perbanyakan) DNA rekombinan. DNA yang sudah
dimasukkan ke dalam sel, diperlakukan sedemikian rupa sehingga bakteri
yang dimasuki DNA itu menggan-dakan DNA tersebut di dalam selnya.
- Memelihara sel agar menghasilkan produk ang diinginkan,
sesuai dengan sifat yang dibawa oleh DNA yang disisipkan.
Makhluk hidup yang telah
disisipi sifat (DNA) baru biasanya akan memiliki sifat baru itu. Makhluk hidup
yang demikia itu disebut makhluk hidup transgenik (GMO=Genetic Manipulating
Organism).
B. Fusi Fotoplasma
Fusi protoplasma adalah
penggabungan dua sel dari jaringan yang sama (organisme berbeda) dalam suatu
medan listrik. Fusi protoplasma pada tumbuhan melalui tahap-tahap:
- Menyiapkan protoplasma dari sel-sel yang masih muda
karena dinding sel tipis serta protoplasma yang banyak dan utuh
- Mengisolasi protoplasma sel dengan cara menghilangkan
dinding selnya 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 pada
sel hewan dan manusia sangat berguna terutama untuk menghasilkan hibridoma.
Hibridoma merupakan hasil fusi yang terjadi antara sel pembentuk
antibody 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 sel-sel 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.
C. Kultur Jaringan
Pelaksanaan teknik
kultur jaringan bertujuan untuk memperbanyak jumlah tanaman. Tanaman yang
dikultur biasanya adalah bibit unggul. Dengan teknik ini, kita bisa mendapatkan
keturunan bibit unggul dalam jumlah yang banyak dan memiliki sifat yang sama
dengan induknya. Kultur jaringan sebenarnya memanfaatkan sifat totipotensi yang
dimiliki oleh tumbuhan lain.
Totipotensi yaitu
kemampuan setiap sel tumbuhan untuk menjadi individu yang sempurna. Teori
totipotensi ini dikemukakan oleh G. Heberlandt tahun 1898. Dia adalah seorang
ahli fisiologi yang berasal dari Jerman. Pada tahun 1969, F.C. Steward menguji
ulang teori tersebut dengan menggunakan objek empulur wortel. Dengan mengambil
satu sel empulur wartel, F.C. Steward bisa menumbuhkannya menjadi satu individu
wortel. Pada tahun 1954, kultur jaringan dipopulerkan oleh Muer, Hildebrandt,
dan Riker.
Kultur jaringan
memerlukan pengetahuan dasar tentang kimia dan biologi. Pada teknik ini kamu
hanya membutuhkan bagian tubuh dari tanaman. Misalnya batang hanya seluas
beberapa millimeter persegi saja. Jaringan yang kamu ambil untuk dikultur
disebut eksplan. Biasanya, yang dijadikan eksplan adalah jaringan muda yang
masih mampu membelah diri. Misalnya ujung batang, ujung daun, dan ujung akar.
Kultur jaringan dapat
dilakukan secara sederhana, yaitu :
- Mensterilkan eksplan. Caranya adalah
direndam dalam alkohol 70% atau kalsium hipoklorit 5% selama beberapa menit.
- Gunakan botol atau tabung yang
sudah disterilkan, isi dengan media. Masukkan potongan jaringan yang sudah
disterilkan di atas media dalam botol.
Media yang digunakan terdiri atas:
- Unsur-unsur atau garam mineral: Unsur
makro: C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg. Unsur mikro: Zn, Mn, Mo, So.
- Asam amino,
vitamin, gula, hormon, dengan perbandingan tertentu.
- Media cair; bahan-bahan di atas
dicampur akuades.
- Media padat; bahan-bahan di atas
campur dengan agar-agar.
Media cair dan padat tersebut
kemudian disterilkan dengan menggunakan mesin khusus yang disebut dengan
autoklaf.
- Simpan di tempat yang aman pada suhu
kamar, tunggu untuk beberapa lama maka akan tumbuh kalus (gumpalan sel
baru). Bisa juga selama pemeliharaan dilakukan pengocokan dengan mesin
pengocok yang bergoyang 70 kali permenit. Pengocokan dilakukan selama 1,5
- 2 bulan. Tujuan dari
pengocokan adalah untuk merangsang sel-sel eksplan supaya giat bekerja dan
memperlancar proses persiapan zat dan penyebaran makanan merata,
serta menjamin pertukaran udara lebih cepat.
- Kalus yang tumbuh bisa dipotong-potong
untuk dipisahkan dan di tanam pada media lain.
- Kalus tersebut akan tumbuh menjadi
tanaman muda (plantlet),
kemudian pindahkan ke pot. Jika tanaman tersebut sudah kuat, maka bisa
dipindahkan ke media tanah atau lahan pertanian.
Kultur jaringan dapat
disimpan dalam suhu rendah sebagai stok atau cadangan. Jika sewaktu-waktu
diperlukan, maka jaringan ini dapat diambil dan ditanam. Contoh tanaman yang
bisa menjadi objek kultur adalah pisang, mangga, tebu, dan anggrek.
· Keuntungan dari kultur jaringan adalah sebagai berikut.
a.
Dalam waktu singkat dapat menghasilkan bibit
yang diperlukan dalam jumlah banyak.
b.
Sifat
tanaman yang dikultur sesuai dengan sifat tanaman induk.
c.
Tanaman
yang dihasilkan lebih cepat berproduksi.
d.
Tidak membutuhkan area tanam yang luas.
e.
Tidak perlu menunggu tanaman
dewasa, kita sudah dapat membiakkannya.
2.2.3 Peran
Bioteknologi Modern Dalam
Beberapa Aspek Kehidupan
1. Makanan
Penerapan bioteknologi
pada makanan secara modern, diawali pada 1992. Saat itu sebuah perusahaan
Amerika, Calgene, mendapatkan izin untuk memasarkan OHMG yang disebut
Flavrsavr. OHMG ini adalah tomat yang dibuat lebih tahan hama dan tidak dapat
membusuk.
Secara umum, penerapan
bioteknologi modern pada makanan tidak dapat dipisahkan dengan bioteknologi
modern pada bidang pertanian. Produk – produk makanan yang
dihasilkan dari OHMG, seperti tanaman pertanian, hewan, atau mikroorganisme,
disebut makanan hasil modifikasi genetik.
OHMG lebih banyak
dilakukan pada tanaman pertanian. Contohnya, jagung tahan lama, kedelai tahan
herbisida, kentang tahan virus, padi dengan zat dan vitamin yang ditingkatkan
(golden rice), gandum dengan protein yang tinggi bagi ternak, dan banyak hasil
pertanian lainnya. Perkembangan selanjutnya dari penerapan bioteknologi modern
semakin beraneka ragam. Sekarang, para ilmuwan dapat membuat makanan yang
mengandung obat, pisang yang menghasilkan vaksin hepatitis B, ikan yang lebih
cepat dewasa, dan tanaman buah yang berbuah lebih cepat.
2. Pertanian
Pada bidang pertanian,
telah banyak dilakukan penerapan bioteknologi modern. Para ilmuwan telah
berhasil membuat prosedur penyisipan gen pada berbagai tanaman. Prosedur
tersebut melibatkan teknik kultur jaringan dan teknik genetika pada bakteri.
Penyisipan gen ke dalam
tumbuhan dapat dilakukan melaui beberapa cara. Salah satunya, sumber DNA gen
asing terlebih dahulu dimasukkan ke dalam plasmid bakteri Agrobacterium
tumefaciens. Bakteri Agrobacterium rekombinasi tersebut diinfeksikan pada
jaringan tumbuhan. Bakteri yang digunakan Agrobacterium tumefaciens sebab di
alam bakteri ini menginfeksi tanaman dan menyebabkan penyakit cron gall
(sejenis tumor).
Dengan dimasukkannya gen
asing ke dalam plasmid bakteri, gen asing akan memasuki DNA tumbuhan. Dengan
demikian, tumbuhan akan memiliki sifat yang sesuai dengan gen asing tersebut.
Tumbuhan hasil penyisipan gen disebut juga tanaman transgenik.
Berbagi macam gen telah
berhasil disisipkan ke dalam DNA tanaman pertanian. Beberapa di antaranya
adalah gen bagi penghasil vitamin, gen untuk penghasil racun bagi serangga, gen
bagi pengikatan nitrogen bebas, dan gen untuk bahan herbisida. Gen-gen tersebut
dapat menyebabkan tanaman transgenik memiliki sifat gen yang dimasukkan tersebut.
Berikut adalah gambar
langkah – langkah penyisipan gen pada tumbuhan.
Selain
itu, dalam bidang pertanian terdapat beberapa varietas bakteri yang
dimanfaatkan untuk membasmi hama tanaman, di antaranya adalah sebagai berikut.
·
Bacillus
thuringiensis varietas aizawai efektif membunuh larva ngengat, terutama ngengat diamondback (Plutella xylostela) pada tanaman kubis.
·
Bacillus
thuringiensis varietas tenebrionis efektif membunuh kumbang kentang Colorado (Leptinotarsa decemlineata).
·
Bacillus
thuringiensis varietas kurstaki efektif membunuh berbagai ulat tanaman pertanian.
·
Bacillus
thuringiensis varietas israelensis mampu membunuh larva nyamuk dan lalat hitam (blackflies).
Bioinsektisida
Baculovirus digunakan untuk memberantas hama tanaan budidaya, seperti serangga
penggerek jagung, kumbang kentang, hama tanaman kapas, kutu, dan kumbang daun.
Baculovirus yang termakan oleh serangga, tidak langsung mematikan serangga,
akan tetapi ditularkan pada serangga lainnya, sehingga pada saat tertentu akan
menyebabkan kematian serangga secara massal.
Bakteri
hasil rekayasa genetika lainnya yang dimanfaatkan dalam bidang pertanian, yaitu
bakteri minus es yang berasal dari keturunan Pseudomonas syringae. Bakteri
minus es yang belum direkayasa akan berbentuk kristal es tajam pada kondisi
udara dingin, sehingga akan merusak jaringan tumbuhan – tumbuhan yang disebut
luka beku (frost injury). Sementara
itu, bakteri hasil rekayasa tidak akan membentuk kristal, meskipun mencapai
suhu -40C dan mampu berkompetisi mendesak pertumbuhan bakteri biasa.
Dalam
pengendalian jumlah hama di suatu ekosistem, dapat digunakan penyemprotan
feromon insekta yang sudah dimanipulasi. Feromon adalah substansi yang
dikeluarkan oleh organisme untuk berkomunikasi secara kimia dengan sesamanya dalam
satu spesies, misalnya feromon seks yang berfungsi sebagai perangsang atau daya
pikat seks pada hewan jantan maupun betina.
3. Peternakan
Dalam bidang peternakan,
bioteknologi modern telah dapat meningkatkan produksi dan kesehatan ternak.
Beberapa cara yang dilakukan antara lain dalam pembuatan vaksin dan hormon
pertumbuhan bagi hewan ternak. Vaksin dan hormon tersebut disuntikkan pada
hewan ternak. Hormon pertumbuhan yang disuntikkan berguna agar ternak mengalami
pertumbuhan dan perkembangan yang sangat pesat. Selain itu, waktu panen akan
menjadi lebih singkat dibandingkan tanpa menggunakan hormon tersebut.
Berikut ini akan
diuraikan hasil bioteknologi pada bidang perternakan, yaitu vaksin, hormon
pertumbuhan bagi ternak, kloning reproduksi, dan fertilisasi in vitro.
a) Vaksin Pencegah Penyakit
Ternak
Virus yang menyerang
ternak dan paling merugikan adalah virus penyebab penyakit mulut, kuku, dan
lidah menjadi berwarna biru. Pada unggas, virus yang menyerang dan merugikan
adalah virus penyebab penyakit tetelo (New Castle Disease NCD), sedangkan pada
anjing, kucing serta karnivora lainnya adalah virus rabies.
Vaksin untuk penyakit
mulut dan kuku dibuat dengan cara mengisolasi dan memperbanyak gen yang mengode
pembentukan kulit protein virus (VPI). Kemudian, gen ini disisipkan pada
plasmid E.coli.
Protein yang dihasilkan
E.coli yang sudah direkayasa akan bekerja sebagai vaksin yang efektif terhadap
virus penyakit mulut dan kuku. Cara serupa dilakukan untuk menghasilkan
vaksin-vaksin bagi penyakit tetelo, dan lidah biru. Selain vaksin, dipakai juga
interferon hewan sebagai senyawa antivirus alamiah.
b) Hormon
Pada akhir dasawarsa
ini, penggunaan hormon untuk meningkatkan produksi daging untuk ternak sudah
lazim digunakan, terutama pada sapi. Dalam waktu dekat, hormon sejenis juga
akan dipergunakan untuk meningkatkan produksi daging domba.
Pembuatan hormon
pertumbuhan dilakukan dengan cara mengisolasi dan memperbanyak gen pertumbuhan,
kemudian disisipkan pada mikroba dan akhirnya dihasilkan hormon-hormon yang
dimaksud. Hormon tersebut kemudian disuntikkan pada ternak. Tentu saja usaha
ini harus disertai dengan pemberian nutrisi ternak yang seimbang. Penggunaan
hormon untuk pertumbuhan ini sudah sering dilakukan.
Para ahli sudah jauh
memikirkan untuk membuat hormon yang akan disuntikkan pada domba penghasil wol.
Dengan suntik hormon EGF ( Epidermal Grouth Factor), bulu-bulu domba akan
rontok dengan sendirinya, tanpa pisau cukur. EGF adalah suatu hormon yang dapat
mengendalikan kecepatan tumbuh rambut. Konsentrasi EGF yang tinggi akan
menyebabkan pertumbuhan rambut yang cepat, tetapi helaian rambut akan lebih
tipis. Satu dosis EGF tertentu akan membuat rambut sedemikian tipis helaiannya
sehingga lebih rapi. Beberapa hari kemudian, titik rapuh rambut tersebut akan
muncul di permukaan kulit dan tentu saja rambut akan mudah lepas dari kulitnya.
c) Kloning Reproduksi
Contoh lain penerapan
bioteknologi modern dalam bidang peternakan adalah kloning. Kloning adalah
proses untuk membuat salinan molekul, elektron atau organisme multiseluler yang
identik. Pada kloning reproduksi, hal tersebut dilakukan untuk menghasilkan
individu yang sama dengan induknya. Salah satu proses kloning yang terkenal
adalah kloning domba Dolly. Kloning tersebut dilakukan pada 1996 dan Dolly
hidup hingga 2003. Kelahiran domba hasil kloning ini mengundang kontroversi
dari berbagai pihak. Pada kloning Dolly, ilmuwan mengisolasi inti sel somatis
kelenjar mamae domba dan memasukkannya ke dalam sel telur yang telah
dihilangkan inti selnya.
Sel telur yang
mengandung inti sel donor tersebut diberi kejutan listrik atau zat kimia untuk
memicu pembelahan sel. Ketika klon embrio mencapai tahap yang sesuai, embrio
tersebut dimasukkan dalam uterus domba betina.
Kloning reproduksi dapat
digunakan untuk menghasilkan ternak yang identik dengan induknya, tetapi
ilmuwan mengetahui bahwa kloning mempunyai potensi yang lebih berguna. Para
ilmuwan berusaha melakukan kloning reproduksi pada hewan-hewan yang telah
punah. Beberapa hewan punah telah dicoba dikloning. Pada 2003, seekor banteng
jawa berhasil dikloning, kemudian diikuti oleh tiga kucing liar afrika dari
embrio yang dibekukan. Hasil ini memberikan harapan bahwa teknik yang sama
dapat dilakukan pada hewan ternak lainnya.
4. Pengobatan dan Kesehatan
Penelitian dalam
bioteknologi terus dilanjutkan untuk mencari cara pencegahan, diagnosa dan
pengobatan pada berbagai kelainan dan penyakit. Terdapat beberapa hasil
bioteknologi modern pada bidang pengobatan dan kesehatan, di antaranya hormon, antibodi monoklonal,
antibiotik, vaksin, interferon, dan terapi gen pada penderita fibrosis sistik.
a) Hormon
Pada 1949, penderita
arthritis dapat sembuh setelah diobati dengan hormon steroid kortison. Sejak
saat itu, jenis steroid ini digunakan untuk mengobati penyakit arthritis,
rheumatik, leukemia, anemia hemafotik dan beberapa penyakit lain.
Steroid merupakan
senyawa kimia yang sangat kompleks. Pembuatannya secara sintetis memerlukan
proses dan biaya yang cukup tinggi. Pada 1952, ditemukan sejenis kapang, yaitu
hi opus arrhi us yang dapat mengubah steroid yang berasal dari hewan atau
tumbuhan menjadi kortison. Jenis-jenis dari Aspergillus, ternyata dapat
mengubah progesteron (steroid yang berasal dari hewan dan manusia) menjadi
senyawa kortison. Penyakit kencing manis (diabetes mellitus) dapat diobati
dengan hormon insulin. Insulin hasil bioteknologi saat ini sudah dapat
diproduksi. Gen manusia yang mengendalikan pembentukan hormon insulin,
disisipkan ke dalam bakteri E-coli.
b) Antibodi Monoklonal
Setiap saat tubuh kita
dapat terkena serangan virus, bakteri, jamur, dan zat-zat lain dari lingkungan
sekitarnya. Zat-zat tersebut dapat membahayakan tubuh. Secara alami, manusia
dapat menghasilkan antibodi bagi kuman atau antigen tersebut. Namun, agar
sistem kekebalan tubuh aktif, tubuh harus pernah diserang kuman tersebut. Terkadang
jika tubuh tidak mampu bertahan, akibatnya akan fatal.
Untuk memicu kekebalan
tubuh, dapat dilakukan dengan menyuntikkan vaksin yang mengandung antigen
penyakit tersebut. Dengan demikian, dapat terbentuk antibodi pada tubuh yang
dapat melawan patogen. Oleh karena kemampuan melawan patogen ini, antibodi
monoklonal dikembangkan untuk mengatasi penyakit spesifik.
Cara yang umum digunakan
untuk menghasilkan antibodi adalah dengan menyuntikkan sedikit antigen pada
tikus atau kelinci. Tubuh kelinci atau tikus akan merespon antigen dengan
menghasilkan antibodi yang secara langsung dapat diambil dari darahnya. Akan
tetapi, biasanya antigen direspon oleh beberapa macam sel. Antibodi yang
dihasilkan adalah antibodi poliklonal, yaitu campuran berbagai antibodi yang
dihasilkan oleh berbagai sel.
Sekitar 1970, sebuah
teknik dikembangkan untuk menghasilkan antibodi monoklonal. Antibodi yang
dihasilkan dari satu sel yang sama dan spesifik terhadap satu antigen. Antibodi
monoklonal ini didapat dari kultur sel. Pembuatan antibodi monoklonal adalah
melalui fusi sel antara sel B dari hati dan sel penghasil tumor. Sel B hati
digunakan karena sel inilah yang menghasilkan antibodi. Adapun sel tumor
digunakan karena dapat membelah diri terus-menerus.
Langkah pertama untuk membuat
antibodi monoklonal adalah hewan disuntikkan antigen sel B tersebut. Kemudian,
sel B hewan diisolasi dan difusikan dengan sel tumor. Hasilnya adalah sel
hibrid yang menghasilkan satu antibodi tertentu dan terus membelah. Antibodi
monoklonal juga dapat digunakan untuk keperluan diagnosa dan diharapkan dapat
menyembuhkan kanker.
c) Antibiotik
Antibiotik
adalah zat yang mampu menghambat bahkan mematikan organisme yang bersifat
patogen. Berikut adalah beberapa jenis dari antibiotik.
·
Penisilin berasal dari jamur Penicillium notatum yang dapat digunakan
dalam penyembuhan dari berbagai penyakit akibat infeksi kuman.
·
Sefalosporin merupakan antibiotik yang
digunakan untuk beberapa jenis bakteri yang mampu menghasilkan penghambat kerja
penisilin. Sefalosporin C dihasilkan oleh jamur Cephalosporium. Jenis sefalosporin lainnya adalah Sefalosporin P
dan N.
·
Streptomisin dihasilkan oleh Streptomyces griseus yang mampu membunuh
mikroorganisme yang kebal terhadap penisilin ataupun sefalosporin.
·
Tetrasiklin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces aureofaciens dan Streptomyces rimosus, mampu menghambat sintesis protein bakteri pada ribosomnya.
·
Eritromisin dihasilkan oleh Streptomyces erythreus, biasa digunakan
pada pasien yang alergi terhadap penisilin atau untuk melawan bakteri yang
resisten terhadap penisilin.
·
Polimiksin dihasilkan oleh Bacillus polymyxa. Polimiksin B
digunakan untuk melawan Bakteri Gram Negatif.
·
Basitrasin dihasilkan oleh Bacillus subtilis. Basitrasin mampu
mampu menghambat sintesis dinding sel bakteri dan digunakan untuk melawan
Bakteri Gram Positif.
d) Vaksin
Vaksin
adalah mikroorganisme atau bagian dari mikroorganisme yang telah dilemahkan
kemudian dimasukkan ke dalam tubuh orang yang sehat untuk memicu terbentuknya
sistem kekebalan. Vaksin dapat berasal dari substansi toksoid bakteri yang
sudah tidak berbahaya bagi tubuh. Contohnya vaksin hepatitis, vaksin polio,
vaksin campak, vaksin BCG untuk mencegah TBC, serta vaksin DPT untuk mencegah
difteri dan tetanus.
e) Interferon
Interferon
adalah sebuah senyawa glikoprotein yang disekresikan oleh sel hewan Vertebrata
akibat rangsangan biologis, seperti virus, bakteri, protozoa, atau senyawa
lainnya. Interferon α dan β merupakan antivirus yang dapat dihasilkan melalui
fusi sel. Fusi sel dapat dilakukan terhadap sel organisme satu spesies maupun beda spesies. Sebelum ada
rekayasa genetika, sel manusia merupakan sumber interferon.
Saat
ini fusi sel dilakukan dengan teknologi hibridoma, yaitu menggabungkan sel yang
mengandung gen tertentu dengn sel kanker yang memiliki pertumbuhan yang tidak
terkendali, sehingga dapat dihasilkan interferon dalam jumlah besar. Interferon
memberikan harapan pada pengobatan penyakit yang disebabkan oleh virus,
misalnya kanker dan AIDS.
f) Terapi
Gen Pada Penderita Fibrosis Sistik
Penderita
fibrosis sistik mengalami kesulitan bernapas karena paru – parunya terisi
lendir. Hal ini disebabkan adanya mutasi gen yang mengakibatkan tidak
terbentuknya alfa-1-antitripsin (ATT). Untuk mengatasi masalah tersebut
dilakukan terapi gen untuk memperbaiki atau mengganti gen – gen penyebab
penyakit. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan mengisolasi gen yang
mengode ATT dari orang sehat untuk dimasukkan ke dalam DNA virus. Selanjutnya,
virus tersebut diinfeksikan pada paru – paru pasien. Virus akan mentransfer gen
pengode ATT yang dibawa dalam sel paru – paru pasien. Dengan demikian, sel paru
– paru pasien dapat membuat protein ATT dan pasien dapat bernapas dengan lebih
normal.
5. Energi Alnternatif
Saat
ini mulai terjadi krisis bahan bakar minyak bumi sebagai penghasil energi.
Dengan bantuan mikroorganisme, para ilmuwan telah berhasil membuat senyawa dan
gas – gas yang mampu menghasilkan energi, contoh bioteknologi bidang energi alternatif adalah teknologi
biogas. Teknologi biogas muncul karena naiknya harga minyak dunia. Biogas
memberikan solusi terhadap masalah penyediaan energi dengan murah dan
tidak mencemari lingkungan. Biogas pertama kali dikembangkan pada tahun 1970
di Denmark. Saat itu, Denmark telah membangun 55 pengolahan biogas. China
dan India mulai mengembangkan pengolahan biogas pada tahun 1980-an.
Teknologi
biogas pada dasarnya memanfaatkan proses pencernaan yang dilakukan oleh
bakteri methanogen yang produknya berupa gas metana (CH4) dan
bakteri asam. Bakteri ini bekerja dalam lingkungan yang tidak ada udara.
Bakteri metanogen akan secara alami berada dalam limbah organik, seperti
kotoran binatang, manusia, dan sampah organik rumah tangga. Contoh bakteri
metanogen, yaitu etanobacterium, etanobacillus, etanosarcina, dan etanococcus.
Tahap
lengkap pencernaan material organik oleh bakteri metanogen adalah sebagai
berikut (wikipedia, 2005):
1)
Hidrolisis.
Pada tahap ini, molekul organik kompleks diuraikan menjadi bentuk yang
lebih sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars), asam amino, dan asam
lemak.
2)
Asidogenesis.
Pada tahap ini terjadi proses penguraian yang menghasilkan amonia,
karbondioksida, dan hidrogen sulfida.
3)
Asetagenesis.
Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk asidogenesis;
menghasilkan hidrogen, karbondioksida, dan asetat.
4)
Metanogenesis.
Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan, yakni
dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk
menghasilkan gas methana (CH4). Hasil lain dari proses ini
berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.
Kegagalan
biogas bisa disebabkan tidak seimbangnya bakteri methan terhadap bakteri
asam. Akibatnya, lingkungan menjadi sangat asam (pH kurang dari 7) yang
dapat menghambat kelangsungan hidup bakteri metan. Keasaman substrat media
biogas yang dianjurkan berada pada rentang pH 6,5–8. Suhu optimum untuk
perkembangbiakan bakteri metan adalah 35°C.
Dilihat
dari sisi konstruksinya, pada umumnya reaktor biogas bisa digolongkan dalam
dua jenis, yakni fi ed dome dan floating drum. Fi ed dome mewakili
konstruksi reaktor yang memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan
meningkatkan tekanan di dalam reaktor. Adapun floating drum berarti ada
bagian pada kontruksi reaktor yang bisa bergerak untuk menyesuaikan dengan
kenaikan tekanan reaktor. Pergerakan bagian reaktor tersebut juga menjadi
tanda telah dimulainya produksi gas di dalam reaktor biogas.
2.2.4 Contoh Hasil Bioteknologi Modern
1.
|
Bibit tanaman yang seragam, diperoleh dengan
melalui tehknik kultur jaringan. Melalui teknik ini dapat dihasilkan /
diproduksi bibit tanaman yang seragam dalam jumlah besar, Beberapa contoh
tanaman yang telah dihasilkan melalui kultur jaringan antara lain : Papaver
somniferum ( menghasilkan kodein , untuk penghilang rasa
nyeri, Jasminum sp ( menghasilkan jasmine, sebagai bahan
parfum aroma melati ).
|
2.
|
Antibodi
monoklonal, merupakan sejenis antibodi yang diproduksi dengan cara
penggabungan ( fusi ) dua jenis sel yang sama atau berbeda . Dikenal dengan
sebutan teknologi hibridoma / DNA rekombinan.
|
3.
|
Bayi tabung, hasil fertilisasi
secara in vitro . Ovum dan sperma dipertemukan dalam sebuah
“ wadah” sehingga terjadi pembuahan.
|
4.
|
Hormon insulin, yang diperoleh melalui
teknologi plasmid dalam rekayasa genetik
|
5.
|
Domba dolly hasil kloning yaitu
transfer inti sel autosom ( diploid ) ke dalam ovum ( haploid ) yang telah
diambil inti telurnya.
|
6.
|
Tanaman kebal
hama, yang telah disisipi gen penghasil senyawa endotoksin dari Bacillus
thuringiensis
|
7.
|
Tanaman yang mampu
memfiksasi nitrogen melalui penyisipan gen pengontrol fiksasi
nitrogen ( gen nif ) dari bacteri Rhizobium sp dengan
perantara plasmid dari Agrobacterium tumefaciens
|
8.
|
Hewan
transgenik, hasil rekayasa genetika yang memiliki sifat / kemampuan berbeda
dengan hewan biasa. Misalnya menghasilkan air susu yang mengandung
faktor anti hemofili
|
9.
|
Hormon BST ( Bovine
Somatotrophin ), hormon pertumbuhan untuk hewan dari hasil
rekayasa genetik
|
10.
|
Vaksin malaria, hasil rekayasa genetik
dengan memanfaatkan DNA virus cacar air yang kurang aktif
|
11.
|
antibiotik jenis
baru, yang dikembangkan dari mikroorganisme galur baru yang diperoleh
dari rekayasa genetik
|
12.
|
Interferon, sejenis protein hasil
tekhnik DNA rekombinan untuk menghambat replikasi virus
|
13.
|
Hormon pertumbuhan
manusia yang dihasilkan dari tehknik DNA rekombinan
|
14.
|
Terapi genetik, jasa layanan perbaikan
kelainan genetik dengan rekayasa genetik
|
15.
|
Pelestarian spesies langka, jasa layanan
pelestarian hewan / tumbuhan yang hampir punah menggunakan tehknik rekayasa
genetik
|
2.2.5 Contoh
Produk Bioteknologi Modern
No
|
Produk
|
Kegunaan
|
1
|
Interferon
|
Melawan infeksi,
meningkatkan sistem kekebalan
|
2
|
Insulin
|
Mengontrol kadar gula
darah (diabetes mellitus).
|
3
|
Vaksin
|
Meningkatkan kekebalan
tubuh
|
4
|
Penicillin
|
Antibiotika, melawan
infeksi oleh bakteri atau jamur
|
5
|
Hormon pertumbuhan
|
Melawan kekedilan,
untuk penyembuhan
|
6
|
Beta endorfin
|
Mengurangi rasa sakit
|
7
|
Activator plasminogen
|
Melarutkan darah beku,
mencegah stroke
|
8
|
Inferleukun 2
|
Mengaktifkan sistem
kekebalan
|
9
|
Antibodi monoklonal
|
Menyerang dan membunuh
sel tumor atau kanker
|
10
|
Enzim
|
Meningkatkan
reaksi/biokatalisator baik untuk keperluan manusia maupun industri
|
2.3 Dampak
Penerapan Bioteknologi Bagi Kehidupan
Bioteknologi,
terutama rekayasa genetika diharapkan dapat meningkatkan kesejahteraan manusia.
Misalnya, pemenuhan kebutuhan gizi, peningkatan taraf kesehatan, produksi
pertanian, serta peternakan. Bioteknologi juga menimbulkan permasalahan – permasalahan
dalam berbagai bidang kehidupan, diantaranya adalah sebagai berikut.
2.3.1
Dampak Dibidang Lingkungan
a) Dampak
Positif
Bioteknologi dapat digunakan untuk mengurangi pencemaran lingkungan
akibat pemakaian pestisida, yakni dengan ditemukannya tumbuhan yang tahan
terhadap serangan serangga. Selain itu, bioteknologi juga dapat mengurangi
pencemaran limbah dengan penggunaan Thiobacillus
ferrooxidans untuk memisahkan logam dari bijihnya.
b) Dampak
Negatif
1)
Menimbulkan kerusakan ekosistem, seperti pada tanaman
kapas anti serangga yang berpotensi membunuh serangga yang bukan target,
seperti kupu – kupu dan lebah akibat mengisap nektar tanaman tersebut.
Akhirnya, dimulailah kepunahan.
2)
Hilangnya
plasma nutfah, seperti pada organisme transgenik. Penemuan ini membuat
masyarakat cenderung membudidayakan organisme transgenik tersebut, sehingga
dapat menimbulkan hilangnya plasma nutfah local (alami).
2.3.2
Dampak Dibidang Sosial Ekonomi
a) Dampak
Positif
Terjadi persaingan untuk mencari tanaman atau hewan varietas baru
melalui proses rekayasa genetika yang terjadi dikalangan industri.
b) Dampak
Negatif
Kesenjangan sosial dan ekonomi pada masyarakat karena produk – produk
dari petani dan peternak tradisional mulai tersisih dengan adanya produk –
produk rekayasa genetika. Hal ini mengakibatkan banyak petani dan peternak
tradisional kehilangan mata pencaharian. Petani maupun peternak tradisional
yang ingin mengembangkan bibit hasil bioteknologi harus mau membayar royalti
kepada pihak penemu bibit tersebut.
2.3.3
Dampak Terhadap Kesehatan
a) Dampak
Positif
Adanya penemuan produk – produk obat maupun hormone hasil rekayasa
genetika mengakibatkan produk tersebut lebih mursh dan mudah diperoleh oleh
masyarakat.
b) Dampak
Negatif
Penggunaan produk kesehatan hasil rekayasa genetika dapat mengakibatkan
timbulnya alergi. Bahkan, beberapa produk transgenik dapat mengakibatkan seseorang
menjadi resistan terhadap beberapa jenis antibiotik tertentu. Misalnya,
seseorang mengonsumsi tomat Flavr Savr yang mengandung gen resistan terhadap
antibiotik.
2.3.4
Dampak Etika Moral
Penerapan
teknologi kloning yang dikhawatirkan akan diterapkan pada manusia dianggap
merendahkan martabat manusia. Kloning pada manusia sangat ditentang karena
tidak sesuai dengan etika moral dan melanggar aturan agama. Oleh karena itu,
para ilmuwan diharapkan dapat bersikap dan bertindak bijaksana dalam melakukan
rekayasa genetika.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Bioteknologi modern
merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk
menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia. Bioteknologi
modern memiliki beberapa ciri yaitu, mulai berkembang sejak ditemukan DNA,
organisme
atau mikroorganisme digunakan untuk memperbaiki serta
meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia,
peralatan
yang digunakan sudah modern, pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan
teknologi modern, steril, mampu memproduksi banyak dalam
waktu yang singkat, dan kualitas terstandardisasi.
Bioteknologi
modern memegang sejumlah peranan dalam beberapa aspek kehidupan, seperti
pangan, pertanian, peternakan, pengobatan dan kesehatan, serta energi
alternatif. Melaui bioteknologi pula banyak produk yang dihasilkan dalam
berbagai varietas hasil rekayasa genetika dan rekayasa biokimia, seperti
antibiotik, vaksin, interferon, dan lain sebagainya.
3.2 Saran
Bioteknologi
modern merupakan suatu temuan yang sangat memiliki peranan penting dan
memberikan banyak manfaat kepada manusia. Akan tetapi, dalam implementasinya
diperlukan pertimbangan – pertimbangan yang matang, agar tidak merugikan dan
barakibat buruk pada lingkungan. Para ilmuwan diharapkan dapat bersikap dan
bertindak bijaksana dalam melakukan praktek bioteknologi modern, khususnya
rekayasa genetika.
Oleh
karena itu, sebaiknya dalam menciptakan produk bioteknologi selalu menggunakan
pola pikir ilmiah dan selalu memperhatikan aturan etika dan moral yang ada.
Tuhan menganugerahi pola pikir ilmiah agar manusia dapat menggunakannya untuk
menciptakan produk – produk yang bermanfaat bagi manusia tanpa menimbulkan
dampak negatif yang tidak sesuai dengan ajaran agama.
DAFTAR PUSTAKA
Irnaningtyas.2015.Biologi
Kelas XII Kelompok Peminatan Matematika Dan Ilmu Alam Kurikulum 2013.Jakarta:Erlangga
Omegawati, Wigati Hadi, Teo Sukoco, Rumiyati, Siti Nur
Hidayah.2015.Biologi Kelas XII Peminatan
Matematika Dan Ilmu – Ilmu Alam.Klaten:Intan Pariwara
http://bioteknologibahanbakaralternatif.blogspot.co.id/
KELAS XII MIA 4
KELOMPOK
II
ALFI
SYAHRI RIDHO
DWI
ANGGA NUGRAHA
HADLI
RADITA VAMOUR
NURMAWIYA
SITI
NURULITA MUTIARA S.
YULIA
ANISSA SAVITRI
