Peranan Bioteknologi dalam Kehidupan Manusia

Peranan Bioteknologi

 dalam Kehidupan Manusia

Bioteknologi secara harafiah berarti ilmu yang menerapkan prinsip - prinsip biologi.                                         

             adalah pemanfaatan teknik rekayasa terhadap makhluk hidup, sistem, atau proses biologis untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi makhluk hidup maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.

Bioteknologi tidak terlepas dari mikroorganisme sebagai subyek (pelaku).

Mikroorganisme : virus, bakteri, cendawan, alga,protozoa, tanaman maupun hewan.

Mikroorganisme menjadi subyek pada proses bioteknologi karena beberapa hal berikut ini :

1. Reproduksinya sangat cepat.

   Dalam hitungan menit telah dapat berkembang biak sehingga merupakan sumber daya hayati yang sangat potensial.Mikroorganisme dapat memproses bahan-bahan menjadi suatu produk dalam waktu yang singkat.

2. Mudah diperoleh dari lingkungan kita.

3. Memiliki sifat tetap, tidak berubah-ubah.

4. Melalui teknik rekayasa genetik para ahli dapat dengan cepat memodifikasi/ mengubah sifat mikroorganisme sehingga dapat menghasilkan produk yang sesuai dengan yang kita inginkan.

5. Dapat menghasilkan berbagai produk yang dibutuhkan oleh manusia dan tidak tergantung musim/iklim.

            Pemanfaatan mikroorganisme untuk bioteknologi sangat membantu manusia untuk mengatasi berbagai masalah, misalnya di bidang makanan, pertanian, pengobatan, limbah, industri, dan lainnya. Sejak tahun 6000 SM, orang telah mengenal proses fermentasi pada bahan makanan misalnya untuk membuat bir. Namun, bukti bahwa mikroorganisme inilah yang melakukan fermentasi baru diketahui setelah penelitian yang dilakukan oleh Louis Pasteur (1857-1876).

Saat ini, teknologi produksi bahan makanan melalui fermentasi dikategorikan dalam bioteknologi konvensional/klasik. Teknologi yang telah diterapkan untuk menghasilkan produk dalam skala industri dengan menggunakan makhluk hidup, sistem atau prose bioteknologi dikategorikan sebagai bioteknologi modern. Bioteknologi modern ini sangat tergantung pada mikrobiologi, biokimia, dan rekayasa genetika.

Dampak Pengembangan Bioteknologi

Kegiatan ini juga disebut sebagai bioteknologi tradisional. Sebaliknya, bioteknologi modern yang menggunakan proses rekayasa genetika mulai berkembang setelah penemuan struktur DNA sekitar tahun 1950, yang diikuti dengan penemuan-penemuan lainnya, seperti: enzim pemotong DNA (enzim restriksi endonuklease), enzim yang dapat menggabungkan DNA (enzim ligase). Selanjutnya ditunjukkan dengan keberhasilan menciptakan DNA rekombinaan melalui penggabungan DNA dari dua makhluk hidup yang berbeda.

Teknologi DNA rekombinan atau yang juga dikenal dengan teknik kloning merupakan contoh bioteknologi modern. Bioteknologi pada saat ini lebih didasarkan kepada teknik manipulasi atau rekayasa DNA. Manipulasi DNA dimulai dengan mengisolasi DNA yang bertanggung jawab untuk sifat tertentu dengan bantuan enzim pemotong DNA, selanjutnya digabungkan dengan bantuan enzim ligase dan memindahkannya pada makhluk hidup yang berbeda seperti bakteri, hewan dan tumbuhan. Hasil dari teknik tersebut diantaranya adalah insulin manusia yang dihasilkan dengan bantuan bakteri E. coli, kloning domba Dolly, tanaman kapas tahan insektisida.

Bioteknologi Tradisional

Yaitu bioteknologi yang mengoptimalkan manfaat mikroba untuk menghasilkan produk barang / jasa sesuai kebutuhan manusia (melalui proses fermentasi) dengan cara yang sederhana

A.    Bidang pangan

1.)    Pembuatan roti

Pada pembuatan roti, biji - bijian serelia dipecah → tepung terigu → oleh enzim amilase → glukosa → khamir Saccharomyces cerevisiae, memanfaatkan glukosa sebagai substrat respirasi → membentuk gelembung yang akan terperangkap pada adonan roti → roti bertekstur ringan dan mengembang (jika ditambah protease maka roti yang dihasilkan akan bertekstur lebih halus).

2.)    Pengolahan hasil susu

a. Keju

Pada pembuatan keju, menggunakan bakteri asam laktat (Lactobacillus dan Sterptococcus) yang berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O   → 4CH₃CHOHCOOH

Laktosa Air Asam laktat

-          Susu di panaskan 90°C atau dipesteurisasikan melalui pemanasan sebelum kultur bakteri asam laktat dinokulasikan (di tanam)

-          Terjadi aktivitas bakteri → pH menjadi turun + susu terpisah menjadi dadih padat dan cairan whey  (Proses Pedadihan)

-          Ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda (digantikan dengan enzim buatan yaitu kimosin) untuk menggumpalkan dadih

-          Whey terbentuk dimanfaatkan sebagai pakan sapi

-          Sedangkan dadih yang terbentuk dipanaskan dengan suhu 32 -  42°C → keju.

Ada 4 macam jenis keju, yaitu :

1. keju sangat keras, contoh: keju Romano, keju Permesan.                                                                                                 2. keju keras , contoh: keju Cheddar, keju Swiss.                                                                                              3. keju setengah lunak, contoh: keju Requefort (keju biru).                                                                               4. keju lunak, contoh: keju Camembert.

b. Yoghurt

Susu dipasteurisasi → lemak dibuang → bakteri (Lactobaphillus dan Streptococcus thermophillus) ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang → disimpan dalam suhu 45°C selama 5 jam → pH turun menjadi 4,0 akibat didinginkan → ditambahkan cita rasa buah jika diinginkan.

c. Mentega

Pada pembuatan mentega, mikroorganisme yang digunakan adalah Streptococcuslactis dan Leuconostoc cremoris yang membantu proses pengasaman. Setelah itu, susu ditambah dengan cita rasa tertentu → lemak mentega dipisahkan → Pengadukan lemak mentega → mentega yang siap makan.

3. Produk makanan lain

a. Sauerkraut

Sauerkraut adalah sayuran yang diasamkan agar dapat awet di simpan.

Cara Pembuatan :

-          Sayuran (kol atau sawi) → diirisi → dicampur dengan garam → di tekan dalam tempat penyimpanan untuk mengeluarkan udara

-          Ditambahkan bakteri asam laktat → Ph turun menjadi 5.0

-          pH ini mencegah mikroorganisme lain tumbuh + menimbulkan cita rasa unik akibat akumulasi zat organik oleh bakteri.

 b. Penyimpanan zaitun dan timun

Zaitun dan timun dapat diawetkan dengan menyimpannya dalam larutan garam yang ditambah bakteri asam laktat. Dalam kondisi anaerob, bakteri tumbuh dengan subur dan menurukan pH hingga 4.0. Dengan pH rendah ini aktivitas mikroba lain dapat dicegah.

c. Tahu kuning, tahu putih, dan tempe dibuat dari kedelai menggunakan cendawan Rhizopus.

d. Oncom, dibuat dari bungkil kacang tanah menggunakan cendawan Neurospora sithopila.

e. Tapai, dibuat dari singkong/ beras ketan dengan menggunakan khamir Saccharomyces cereviceae.

f. Kecap, bahan dasarnya kedelai, hasil fermentasi jamur Aspergillus

B. Bidang pertanian

1. Hidroponik : cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah, tetapi dengan media air untuk media pertumbuhan tanaman,

2. Seleksi tanaman yang memiliki karakter yang unggul : biji besar atau tinggi maupun produksi yang besar.

3. Tanaman jenis mustard alami yang diteliti yang dapat menghasilkan tanaman, kubis, kembang kol, dan lain sebagainya.

  C. Bidang peternakan                                   

1. Domba Ankon : domba berkaki pendek dan bengkok, hasil mutasi alami.

2. Sapi Jersey yang diseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu berkrim banyak.

D. Kesehatan dan pengobatan

1. Antibiotik : untuk pengobatan (diisolasi dari bakteri dan jamur).

2. Vaksin : mikroorganisme atau bagian mikroorganisme yang sifat virulensi/toksin nya telah dimatikan, bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.

Bioteknologi Modern

Merupakan bioteknologi berdasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, yang dilakukan dengan memodifikasi gen - gen spesifik dan memindahkannya pada organisme yang berbeda seperti bakteri, tumbuhan, dan hewan.

A.    Bidang Pangan

1. Kandungan vitamin A pada tanaman padi Golden rice.

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

3. Tomat hasil dari manipulasi genetik sehingga tidak cepat matang, tahan lama, dan tidak cepat membusuk.

B. Bidang Pertanian

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

2. Hasil radiasi dari seleksi biji - bijian kedelai menghasilkan tanaman kedelai tengger dan kedelai hijau camar yang berumur pendek dengan produktivitas tinggi.

C. Bidang Peternakan

1. Pembelahan embrio secara fisik (spilitting) mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi, dan kuda.

2. Ternak unggul hasil manipulasi genetik, contohnya unggul pada daging dan susu.

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

4.      Kambing identik dengan domba, sapi, dan lain-lain, hasil dari pembelahan embrio secara fisik.

D. Kesehatan dan Pengobatan

1. Hormon insulin manusia yang dihasilkan dengan bantuan Escherechia coli.

2. Manipulasi produk vaksin dengan menggunakan E. coli agar lebih efisien.

3.      Hormon pertumbuhan somatotropin hasil dari Eschericia coli.

No.	Kegunaan atau Produk	Peranan Organisme
1	Keju	Jamur atau bakteri menggumpalkan dadih susu menjadi keju; mikroba memberikan cita rasa khas keju.
2	Yoghurt	Fermentasi dalam susu yang telah diambil kepala susunya (skim milk) memberikan susunan dan cita rasa yang khas.
3	Fermentasi	Ragi (Khamir, "Yeast") memfermentasikan gula menjadi alkohol, menghasilkan anggur atau bir; bakteri meragikan sari buah-buahan menjadi asam asetat (cuka).
4	Kecap	Jamur memfermentasi kacang kedelai.
5	Suplemen makanan	Mikroba menghasilkan protein sel tunggal, vitamin, asam-asam amino, dan peningkat cita rasa makanan.
6	Obat-obatan	Mikroba menghasilkan antibiotika yang melawan infeksi dan agen atau perantara kemoterapi yang melawan kanker; zat kimia berasal dari jamur (sikloporin) menekan penolakan organ yang dicangkokkan; tumbuhan dan tumbuhan lumut menyediakan bahan kasar untuk berbagai obat-obatan.
7	Bahan celup	Bahan celup dibuat dari pigmen yang diekstrak dari tumbuhan dan tumbuhan lumut.
8	Pengelolaan limbah air	Bakteri 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.
9	Hidroponik	Tumbuhan panen atau pertanian yang ditanam dalam air yang lebih banyak mengandung tambahan nutrien daripada tanahnya.
10	Minyak wangi dan kosmetik lain	Dasar untuk kosmetik ini disuplai oleh tumbuhan, jamur, dan tumbuhan lumut.
11	Pertambangan tembaga	Bakteri Thiobacillus ferooxidans mengekstrak logam dari bijih tembaga yang berkualitas rendah.
12	Pengeras	Ini merupakan pengeras yang digunakan untuk memadatkan media kultur mikrobiologi (agar-agar yang diperoleh dari ganggang merah).
13	Pengental	Bahan 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.
14	Tanah yang penuh dengan kulit kerang diatom	Daerah 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.
15	Emas refraktori	Bakteri T. ferooxidans merombak logam (Cu, Fe) pembungkus bijih emas hingga diperoleh bijih emas murni.
16	Produksi enzim untuk makanan dan deterjen	Enzim 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.
17	Bahan bakar	Ganggang Chichlorella mengubah sampah menjadi minyak yang mudah terbakar.
18	Kapas dari nonpertanian	Bakteri menghasilkan serabut selulosa bila ditumbuhkan dalam media kultur.
19	Vaksin	Semua 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.

	Jenis mikroba	Produk makan atau minuman
A	Acetobacter xylinum	Nata de coco
B	Candida utilis	Protein sel tunggal
C	Rhizopus oligosporus	Tempe
D	Lactobacillus bulgaricus	Yoghurt
E	Penicillium camemberti	Keju lunak

·         Plasma Nutfah :

Diartikan sebagai kisaran keanekaragaman genetic yang menyangkut individu-individu luas sampai bibit unggul masa kini. Hilangnya plasma nutfah akan menyebabkan keanekaragaman hayati  menurun. Hal ini dapat terjadi apabila budidaya hanya dilakukan pada hewan atau tumbuhan yang unggul saja.