BIOTEKNOLOGI Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan memperleh penerapan teknologi di bidang industri, kesehatan, dan pertanian dari kapasitas mikroba, sel, atau jaringan sebagai kultur. Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/ tradisional dan modern. Bioteknologi konvensional Bioteknologi konvensional: memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim. Bioteknologi Pengolahan Bahan Pangan

1. Pembuatan Roti: Saccharomyces cereviceae. 2. Pengolahan Produk Hasil Susu

Keju: Lactobacillus dan Streptococcus Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat.

Yoghurt: Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.

Mentega: Streptococcus lactis dan Leuconostoc cremonis. Bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.

3. Pengolahan Produk Hasil Non-Susu Kecap: Aspergillus oryzae. Jamur Aspergillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang

tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

Tempe: Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.

Tape: dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan alkohol. Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.

4. Pembuatan Protein Sel Tunggal (PST). PST berasal dari organisme bersel tunggal atau bersel banyak yang strukturnya sederhana. PST dapat dibuat dari ganggang Chlorella, Spirulina, dan Scenedesmus, dari khamir Candida utilis, dan dari kapang berfilamen Fusarium gramineaum.

5. Produksi Asam Amino, Vitamin, dan Enzim

Asam Amino

Bakteri: Corynobacterium glutamicum digunakan dalam produksi asam amino treonin dan lisin. Micrococcus glutamicus digunakan dalam pembuatan asam amino lisin. Brevibacterium sp. digunakan dalam pembuatan asam amino glutamat.

Vitamin

Bakteri Pseudomonas dan Propionibacterium digunakan dalam produksi vitamin B12. Bakteri Ashbya gossipi digunakan dalam produksi riboflavin. Streptomyces oliveus dan Propionibacterium digunakan dalam produksi kobalamin.

Enzim

Amilase: diproduksi oleh bakteri Aspergillus niger dan Bacillus subtilis. Protease: diproduksi oleh bakteri Aspergillus oryzae. Lipase: diproduksi oleh bakteri Aspergillus niger

Bioteknologi Modern a) Rekayasa genetika: merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup

baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun-temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA. 1) Transplantasi inti: pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru

dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

2) Fusi sel: peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan adanya: i. sel sumber gen (sumber sifat ideal);

ii. sel wadah (sel yang mampu membelah cepat); iii. fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

3) Teknologi plasmid: Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara lain: i. merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;

ii. dapat beraplikasi diri; iii. dapat berpindah ke sel bakteri lain; iv. sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk. Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

4) Rekombinasi DNA: proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen. Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan sebagai berikut. i. Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.

ii. DNA dapat disambungkan iii. Bioteknologi bidang kedokteran

b) Bioteknologi Farmasi/Kedokteran

1) Pembuatan Vaksin Hepatitis

Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

Vaksin hepatitis dibuat degan cara memasukkan gen penghasil selubung protein virus tanpa DNA ke dalam sel khamir (Saccharomyces). Sel khamir tersebut akan menghasilkan selubung protein yang digunakan untuk membuat vaksin hepatitis.

2) Pembuatan antibodi monoklonal

Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

a) Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil; b) mengikat racun dan menonaktifkannya; c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

3) Pembuatan Antibiotik

Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. Mikroorganisme yang dimanfaatkan dalam pembuatan antibiotik antara lain:

Jamur Penicillium menghasilkan antibiotik penisilin. Jamur Cephalosporium menghasilkan antibiotik sefalosporin yang digunakan untuk obat radang

paru-paru. Jamur Streptomyces menghasilkan antibiotik streptomisin yang dihunakan sebagai obat TBC.

4) Pembuatan Hormon

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.

c) Bioteknologi Pertanian Mikroorganisme yang digunakan dalam bioteknologi pertanian antara lain:

1. Bacillus thuringiensis digunakan sebagai patogen ulat hama tanaman 2. Rhizobium dan Azotobacter berperan dalam penambatan nitrogen dari udara sehingga tanaman

polong-polongan dapat memperoleh nitrogen dari bakteri tersebut.

d) Bioteknologi Pengolahan Limbah Mikroorganisme yag digunakan untuk pengolahan limbah antara lain:

1. Pseudomonas: digunakan dalam pengolahan limbah minyak karena mampu memecah ikatan hidrokarbon minyak.

2. Cladosporium resinae: digunakan dalam proses degradasi plastik

3. Acinetobacter calcoaceticus: digunakan untuk mengemulsi minyak sehingga dapat dipecah oleh mikroba. Dampak: mengurangi atau meniadakan penggunaan pupuk nitrogen yang dewasa ini banyak digunakan di lahan pertanian dan menimbulkan efek samping yang merugikan.

e) Bioteknologi Bidang Peternakan Dengan bioteknologi dapat dikembangkan produk-produk peternakan. Produk tersebut, misalnya berupa hormon pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan hewan ternak. Dengan rekayasa genetika dapat diciptakan hormon pertumbuhan hewan buatan atau BST (Bovin Somatotropin Hormon). Hormon tersebut direkayasa dari bakteri yang, jika diinfeksikan pada hewan dapat mendorong pertumbuhan dan menaikkan produksi susu sampai 20%.

f) Bioteknologi Pembuatan Plastik

Alxaligenes eutrophus dan Aurebasidium pullulans digunakan untuk membuat plastik. g) Bioteknologi Bahan Bakar Alternatif

Salah satu bahan bakar alternatif yang sedang dikembangkan adalah biogas. Gas yang dijadikan sumber energi tersebut umumnya adalah metan (CH4). Mikroorganisme yang digunakan dalam pembuatan biogas antara lain:

1. Kelompk bakteri fermentatif, yaitu Streptococci dan Bacterioides. 2. Kelompk bakteri asetogenik, yaitu Methanobacillus dan Desulfovibrio. 3. Kelompk bakteri metana yaitu, Methanobacterium, Methanobacillus, danMethanococcus.

h) Bioteknologi Pertambangan Thiobacillus ferooxidans berperan penting dalam pemisahan tembaga dari bijihnya. Bakteri ini merupakan bakteri litotrof atau pemakan batu dan tumbuh subur pada lingkungan yang miskin senyawa organik, karena mampu mengekstrak karbon langsung dari CO2 di atmosfer.