Bioteknologi Konvensional

Penerapan bioteknologi konvensional dalam bidang pertanian diantaranya penanaman secara hidroponik dan penanaman secara aeroponik.

Bioteknologi Konvensional dalam Bidang Pertanian

1. Penanaman secara hidroponikHidroponik berasal dari kata bahasa Yunani hydro yang berarti air dan ponos yang berarti bekerja. Jadi, hidroponik artinya pengerjaan air atau bekerja dengan air. Dalam praktiknya hidroponik dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang digunakan. Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir (menggunakan media pasir), dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain). Metode yang tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir.

2. Penanaman secara hidroponiPada umumnya orang bertanam dengan menggunakan tanah. Namun, dalam hidroponik tidak lagi digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai sumber makanan bagi tanaman. Apakah cukup dengan air dan nutrien? Bahan dasar yang dibutuhkan tanaman adalah air, mineral, cahaya, dan CO2. Cahaya telah terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2 sudah cukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama.

Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik, antara lain tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat; risiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada; tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat; bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi; hemat biaya perawatan.

Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan dari golongan tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum. Golongan sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam. Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.

3. Penanaman secara aeroponikAeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik (memberdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut. Prinsip dari aeroponik adalah sebagai berikut. Helaian styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm. Dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuran ditancapkan pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah. Di bawah helaian styrofoam terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan kabut larutan hara ke atas hingga mengenai akar.

Penerapan Bioteknologi Konvensional dalam Pengolahan Bahan Makanan

Penerapan bioteknologi konvensional dalam pengolahan bahan makanan diantaranya pengolahan produk susu yang dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega. Serta pengolahan produk nonsusu seperti kecap dan tempe.

1.    Pengolahan produk susuSusu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.

a. YoghurtUntuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45 oC.

Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.

b. KejuDalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90 oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30 oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan.

Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, kemudian ditambahkan enzim rennin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim rennin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperature 32oC – 420oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.

c. MentegaPembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonostoceremoris. 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.

 

2.    Produk makanan nonsusua. KecapDalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. 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.

b. TempeTempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah ke bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu menu makanannya. Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri. Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai.

Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis, memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi toksisitas, meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker.

Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaitu 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.

c. TapeTape dibuat dari bahan 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.

Bioteknologi konvensional dalam pengolahan bahan makanan pada umumnya diterapkan di lingkungan pedesaan.

Usaha Mengatasi Dampak Penerapan Bioteknologi

Beberapa usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi/mengatasi akibat buruk penggunaan bioteknologi antara lain:1. Penanganan limbah tempe, yang secara sederhana dapat dilakukan dengan cara:

Menampung dan menyaring limbah/air limbah tempe ke dalam sebuah bak. Kemudian bak ditutup agar tidak menimbulkan bau.

Kemudian, mengalirkan air limbah yang sudah disaring ke bak pengumpul. Pada bak ini, air limbah yang berasal dari beberapa kali proses pembuatan tempe akan bercampur secara merata dan seragam.

Terakhir, mengalirkan air limbah yang berasal dari bak penampung, ke bak kedap udara dan selanjutnya diendapkan selama 20 hari. Di dalam bak kedap udara, benda-benda (polutan) berat yang dapat membahayakan lingkungan diuraikan oleh mikroorganisme secara alami sehingga menjadi tidak berbahaya.

2. Untuk minuman beralkohol dikenai cukai atau pajak yang tinggi sehingga harganya mahal. Akibatnya tidak sembarang orang dapat mengonsumsi. Selain itu juga secara rutin diadakan penyitaan dan pemusnahan minum-minuman keras terutama yang berkadar alkohol tinggi.3. Di beberapa negara untuk mengurangi kecelakaan, pengemudi mobil di tes kadar alcohol dalam darahnya.

Dampak Negatif Penggunaan BioteknologiBioteknologi di sisi lain memiliki dampak negatif diantranya dampak terhadap lingkungan dan dampak sosial1. Dampak terhadap LingkunganSelain membawa keuntungan bagi manusia, aplikasi bioteknologi ternyata menimbulkan akibat buruk oleh penerapan teknologi tersebut. Contohnya, pembuatan tempe atau kecap dalam skala besar dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Air limbah dan kulit kedelai dari proses pembuatan tempe, apabila dibiarkan tergenang dalam waktu cukup lama, limbah tersebut mengubah lingkungan menjadi tidak sehat. Jika air limbah itu dibiarkan mengalir ke dalam kolam-kolam ikan atau ke lahan-lahan persawahan, kehidupan ikan atau tanaman akan terganggu, bahkan bisa mati. Selain meracuni organisme yang hidup di dalam air, limbah ini juga menimbulkan bau yang tidak enak. Untuk itu maka perlu ditangani secara baik agar tidak mencemari lingkungan.2. Dampak SosialProduk minuman beralkohol seperti bir, anggur, wiski, dan air tape terkadang juga menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan. Dampak tersebut berupa kebiasaan meminum minuman beralkohol tersebut sehingga mabuk. Minuman beralkohol bila diminum dalam jumlah banyak bersifat memabukkan dan menyebabkan kantuk karena menekan aktivitas otak.

Alkohol juga bersifat candu. Orang yang sering minum alkohol dapat menjadi ketagihan dan sulit untuk meninggalkan kebiasaan minum minuman beralkohol. Walaupun tidak beracun, alkohol dapat menimbulkan angka kematian yang tinggi, misalnya pengemudi kendaraan yang dalam keadaan mabuk menimbulkan kecelakaan lalu lintas.

Alkohol yang terdapat dalam minuman beralkohol  kadarnya bermacam-macam. Secara alami alcohol hasil fermentasi kadarnya 12-15 % karena pada larutan yang berkadar sebesar ini ragi akan mati. Tetapi melalui proses penyulingan dapat diperoleh alkohol sampai 95,5%.

. BIOTEKNOLOGI MODERNSeiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahlitelah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkanprinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologimodern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektifdan efisien.Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan.

Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalamindustri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, sepertirekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi,dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembanganilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makinbesar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang. Beberapapenerapan bioteknologi modern sebagai berikut.a. Rekayasa genetikaRekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikangen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yangdiinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen ataurekombinasi DNA.Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkansifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiapmakhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapatdirekomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifatsifatmakhluk hidup secara turun-temurun.Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyakcara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid,dan rekombinasi DNA.

1) Transplantasi intiTransplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke selyang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai denganinti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadapsel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katakyang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovumtanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelahdiberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kalisehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak seldan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan kedalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovumberinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akanberkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelaminyang sama.2) Fusi selFusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang samamaupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusisel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti olehpeleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom,membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Didalam fusi sel diperlukan adanya:a) sel sumber gen (sumber sifat ideal);b) sel wadah (sel yang mampu membelah cepat);c) fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

3) Teknologi plasmidPlasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalamsel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antaralain:a) merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;b) dapat beraplikasi diri;c) dapat berpindah ke sel bakteri lain;d) sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagaivektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

4) Rekombinasi DNARekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNAdari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkangen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasiDNA disebut juga rekombinasi gen.Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasansebagai berikut.1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.2) DNA dapat disambungkanb. Bioteknologi bidang kedokteranBioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran,misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin,antibiotika dan hormon.1) Pembuatan antibodi monoklonalAntibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh darisuatu sumber tunggal. Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:a) untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalamurine wanita hamil;b) mengikat racun dan menonaktifkannya;c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringanlain.2) Pembuatan vaksin

Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadaptubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat darivirus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambildari mikroorganisme tersebut.3) Pembuatan antibiotikaAntibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organismetertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organismelain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamuratau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaranpada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat danInggris.4) Pembuatan hormonDengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganismeuntuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yangtelah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison,dan testosteron.Berikut 10 tahapan dalam proses pembuatan bayi tabung:

1. Seleksi pasien. Apakah Anda dan suami layak mengikuti program bayi tabung. Bila layak, baru bisa masuk dan mengikuti program bayi tabung.

2. Stimulasi atau merangsang indung telur untuk memastikan banyaknya sel telur. Secara alami, sel telur hanya satu. namun untuk bayi tabung, perlu lebih dari sati sel telur untuk memperoleh embrio.

3. Pemantauan pertumbuhan folikel (cairan berisi sel telur di indung telur) melalui ultrasonografi. Tujuannya, melihat apakah sel telur sudah cukup metang untuk ‘dipanen.’

4. Mematangkan sel telur dengan menyuntikkan obat agar siap ‘dipanen.’5. Pengambilan sel telur, kemudian diproses di laboraturium.6. Pengambilan sperma suami (pada hari yang sama). Jika tidak ada masalah,

pengambilan dilakukan lewat masturbasi. Jika bersamalah, pengambilan sprema langsung dari buah zakar melalu operasi.

7. Pembuahan atau (fertilisasi) di dalam media kultur di laboraturium. hasilnya embrio. 8. Transfer embrio kembali ke dalam rahim agar terjadi kehamilan, setelah embrio

terbentuk. 9. Penunjang fase luteal untuk mempertahankan dinding rahim. Dokter emberi obat untuk

mempertahankan dinding rahim ibu agar terjadi kehamilan. 10. Terakhir, proses simpan beku embrio. Jika ada embrio lebih, bisa disimpan untuk

kehamilan selanjutnya. (me)

Teknologi Cloning : Cara menciptakan makhluk hidup tanpa perkawinan

Kloning berasal dari kata ‘clone’, artinya mencangkok. Secara sederhana bisa dipahami, teknik ini adalah cara reproduksi vegetatif buatan yang dilakukan pada hewan dan atau manusia. Seperti yang kita ketahui bahwa mayoritas hewan (termasuk manusia) hanya bisa melakukan reproduksi generatif (kawin) yang dicirikan adanya rekombinasi gen hasil proses fertilisasi ovum oleh sperma. Sedangkan pada reproduksi vegetatif tidak ada proses tersebut, karena individu

baru (baca: anak) berasal dari bagian tubuh tertentu dari induknya. Dengan teknik kloning, hewan dan manusia bisa diperbanyak secara vegetatif (tanpa kawin).

Teknik ini melibatkan dua pihak, yaitu donor sel somatis (sel tubuh) dan donor ovum (sel gamet). Meskipun pada proses ini kehadiran induk betina adalah hal yang mutlak dan tidak mungkin dihindari, tetapi pada proses tersebut tidak ada fertilisasi dan rekombinasi (perpaduan) gen dari induk jantan dan induk betina. Ini mengakibatkan anak yang dihasilkan memiliki sifat yang (boleh dikatakan) sama persis dengan ‘induk’ donor sel somatis.

Untuk lebih jelas, berikut ini uraian dasar proses kloning pada domba Dolly beberapa tahun lalu. Perhatikan gambar berikut. Langkah kloning dimulai dengan pengambilan sel puting susu seekor domba. Sel ini disebut sel somatis (sel tubuh). Dari domba betina lain diambil sebuah ovum (sel telur) yang kemudian dihilangkan inti selnya. Proses berikutnya adalah fusi (penyatuan) dua sel tersebut dengan memberikan kejutan listrik yang mengakibatkan ‘terbukanya’ membran sel telur sehingga kedua sel bisa menyatu. Dari langkah ini telah diperoleh sebuah sel telur yang berisi inti sel somatis. Ternyata hasil fusi sel tersebut memperlihatkan sifat yang mirip dengan zigot, dan akan mulai melakukan proses pembelahan.

Sebagai langkah terakhir, ‘zigot’ tersebut akan ditanamkan pada rahim induk domba betina, sehingga sang domba tersebut hamil. Anak domba yang lahir itulah yang dinamakan Dolly, dan memiliki sifat yang sangat sangat mirip dengan domba donor sel puting susu tersebut di atas.

Dolly lahir dengan selamat dan sehat sentausa. Sayangnya selama perjalanan hidupnya dia gampang sakit dan akhirnya mati pada umur 6 tahun, hanya mencapai umur separoh dari rata-rata masa hidup domba normal. Padahal kloning yang dilakukan pada hewan spesies lain tidak mengalami masalah.

Dari hasil penyelidikan kromosomal, ternyata ditemui bahwa Dolly mengalami pemendekan telomere. Telomere adalah suatu pengulangan sekuen DNA yang biasa didapati diujung akhir sebuah kromosom. Uniknya, setiap kali sel membelah dan kromosom melakukan replikasi, sebagian kecil dari ujung kromosom ini selalu hilang entah kemana. Penyebab dan mekanismenya juga belum diketahui sampai sekarang.