Peran Bioteknologi / Manfaat Bioteknologi

Pada masa sekarang ini, peran bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara-negara maju. Kemajuan tersebut ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi, misalnya rekayasa genetik, kultur jaringan, DNA rekombinasi, pengembangbiakan sel induk, dan kloning. Teknologi itu memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik ataupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker dan AIDS. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetik, kultur jaringan, dan DNA rekombinasi, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama ataupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Contohnya, pada penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

1. Peran Bioteknologi dalam Produksi Bahan Organik

a. Produksi Enzim

Enzim dapat diproduksi melalui fermentasi komersial dengan menggunakan bahan-bahan makanan yang tersedia, misalnya sirop jagung atau molase. Kapang (misalnya, Aspergillus) atau bakteri (contohnya, Bacillus) merupakan dua mikroorganisme yang umumnya digunakan untuk memproduksi enzim (Gambar di bawah). Dipilihnya dua organisme itu karena mereka bersifat non-patogen dan tidak menghasilkan antibiotik. Jika enzim yang dihasilkan merupakan enzim ekstraseluler, sari-sari bahan makanan disaring dari mikroorganisme dan enzim diekstraksi. Namun, jika yang dihasilkan adalah enzim intraseluler, mikroorganisme harus disaring dari bahan makanan. Mereka kemudian dihancurkan dan enzim diekstraksi dengan air atau pelarut lainnya.

pembuatan enzim oleh mikroorgasnime, salah satu contoh peran bioteknologi
Prinsip-prinsip pembuatan enzim oleh mikroorganisme

Melalui teknik rekayasa genetik, gen-gen baru dapat dimasukkan ke dalam mikroba untuk “meningkatkan” kerja enzim yang dikode oleh gen-gen (misalnya, membuat enzim lebih tahan terhadap panas). Gen-gen dari organisme yang berbeda dapat dimasukkan ke sel-sel mikroba agar menghasilkan enzim-enzim yang semula tidak dihasilkannya. Contohnya, gen kimosin mammalia dimasukkan ke dalam sel-sel yeast (ragi) sehingga sel-sel ragi menghasilkan enzim kimosin yang berfungsi menggumpalkan kasein (protein susu) dan membentuk dadih susu dalam proses pembuatan keju.

jenis enzim dan kegunaannya pada pembahasan peran bioteknologi

Dari tahun ke tahun, kebutuhan enzim dalam berbagai industri terus meningkat. Sebågian besar enzim yang diperlukan dalam industri dihasilkan oleh mikroba melalui proses fermentasi. Tabel di atas berisi berbagai jenis enzim dan kegunaannya serta mikroba penghasilnya.

b. Produksi Asam Organik

Asam organik juga telah lama diproduksi secara mikrobiologis. Salah satunya adalah asam sitrat. Asam sitrat banyak digunakan baik dalam industri makanan (misalnya, selai dan permen) maupun minuman sebagai bahan penambah rasa, pengasam, antioksidan, dan pengemulsi. Asam sitrat juga digunakan dalam pembuatan kosmetik dan obat-obatan untuk menyesuaikan pH. Dalam industri berat, kemampuan asam sitrat untuk berikatan dengan ion-ion logam banyak digunakan untuk berbagai keperluan. Asam sitrat juga digunakan dalam penyamakan kulit. Mikroorganisme penghasil asam sitrat, di antaranya, adalah Aspergillus niger dan Aspergillus wentii.

c. Produksi Vitamin

Sejumlah mikroba telah diketahui sebagai penghasil vitamin. Contohnya adalah Eremothecium ashbyii yang diketahui mampu menghasilkan vitamin riboflavin secara efisien. Mikroba ini mampu memproduksi riboflavin sebanyak 2 mg/ml medium yang digunakan. Vitamin B12 (sianokobalamin) [baca juga: vitamin] mampu diproduksi oleh sejumlah mikroba, khususnya Streptomyces griceus.

d. Produksi Asam Amino

Produksi asam amino secara bioteknologi dengan menggunakan mikroba telah lama dilakukan. Pembuatan asam amino secara mikrobiologis lebih menguntungkan dibandingkan dengan pembuatan secara kimia karena dapat menggunakan bahan yang mudah dan murah, misalnya molase dan glukosa. Salah satu asam amino yang telah diproduksi secara komersial dengan menggunakan mikroba adalah asam glutamat. Digunakan untuk apakah asam glutamat itu? [baca juga: protein] Mikroba yang diketahui mampu menghasilkan asam amino, antara lain Arthrobacter, Microbacterium, Brevibacterium, dan Corynebacterium.

2. Peran Bioteknologi dalam Bidang Pelestarian Lingkungan

Peran bioteknologi dalam bidang pelestarian lingkungan, contohnya adalah produksi biogas dari limbah peternakan (kotoran ternak) yang dapat mengurangi pencemaran lingkungan akibat limbah peternakan tersebut. Biogas sebenarnya merupakan gas metana yang dihasilkan dari penguraian bahan organik (kotoran hewan) oleh mikroba pada fermentasi anaerob. Gas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk keperluan sehari-hari, tetapi tidak dapat digunakan untuk kendaraan bermotor. Pembentukan biogas itu mengurangi pencemaran udara akibat bau busuk dari kotoran hewan dan akibat dilepaskannya metana (gas rumah kaca) ke udara. Produksi biogas tersebut telah dikembangkan di India, Cina, dan Pakistan (Gambar di bawah).

bangunan untuk membuat biogas di India, pada pembahasan peran bioteknologi
bangunan untuk membuat biogas di India

Selain kotoran hewan, limbah batang dan daun tebu juga dapat difermentasi menjadi etanol (alkohol) untuk menggantikan minyak bumi. Kelebihan etanol dibandingkan minyak bumi adalah lebih sedikit menyebabkan pencemaran. Penggunaan etanol dari limbah batang dan daun tebu (bioetanol) untuk kendaraan bermotor telah dilakukan di negara Brazil, Zimbabwe, dan Amerika Serikat. Sejak tahun 1990, 30% mobil baru di Brazil menggunakan etanol sebagai bahan bakar dan banyak lagi yang menggunakan campuran antara minyak bumi dan etanol.

Bahan bakar biologis lainnya adalah minyak dari biji bunga matahari, biji jarak, dan minyak kelapa sawit yang diolah menjadi bahan bakar pengganti solar atau disebut biodiesel. Bahan bakar biologis itu lebih sedikit menyebabkan polusi, tetapi biaya produksinya lebih mahal.

Mikroorganisme dapat pula dijadikan sebagai pembersih bahan pencemar lingkungan yang dikenal dengan istilah bioremediasi. Bioremediasi merupakan proses pembersihan lingkungan tercemar dengan menggunakan mikroorganisme, seperti jamur dan bakteri. Bioremediasi bertujuan untuk menghilangkan, memecah atau mendegradasi zat-zat pencemar, seperti tumpahan minyak, pestisida, atau sisa-sisa bahan kimia lainnya, menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air). Bakteri yang biasa digunakan untuk bioremediasi, antara lain dari genus Pseudomonas, Flavobacterium, Arthrobacter, dan Azotobacter.

Mikroorganisme, terutama bakteri dan protozoa, memainkan peran penting dalam pengolahan limbah. Limbah mengandung bakteri dari saluran pencernaan manusia yang mungkin membahayakan. Bakteri-bakteri tersebut harus dimusnahkan untuk mencegah penyebaran penyakit saluran pencernaan. Limbah juga mengandung bahan-bahan dari buangan rumah tangga (seperti, sabun dan detergen) serta bahan-bahan kimia dari pabrik. Semua itu harus dibersihkan sebelum limbah dilepaskan ke sungai.

tempat pengolahan limbah, pada pembahasan peran bioteknologi

Setiap kota harus memiliki tempat-tempat pengolahan limbah (Gambar di atas). Pengolahan limbah membersihkan bahan-bahan buangan padat dan cair dari limbah sehingga air yang keluar dari tempat pengolahan limbah aman untuk digunakan.

3. Peran Bioteknologi dalam Bidang Pertambangan

Di beberapa negara telah digunakan mikroba atau bakteri untuk penambangan secara biologis yang dikenal dengan istilah bioleaching. Bakteri yang digunakan merupakan bakteri kemoautotrof, yaitu bakteri yang menggunakan sumber karbon dari bahan anorganik dan sumber energi dari reaksi kimia. Contoh bakteri ini adalah Thiobacillus ferro-oxidans dan Thiobacillus thiooxidans. Kedua bakteri ini mampu mengubah logam tak larut menjadi logam terlarut sehingga memungkinkan pengambilan logam dari bijih mineral berkadar rendah. Sebagai contoh, bioleaching oleh bakteri dapat mengekstraksi tembaga dari limbah tambang tua yang hanya mengandung 0,25—0,50% tembaga. Bioleaching dapat digunakan untuk menambang logam, seperti tembaga dan besi, bahkan emas.

4. Peran Bioteknologi dalam Bidang Reproduksi

Contoh hasil bioteknologi dalam bidang reproduksi, antara lain kloning dan bayi tabung.

a. Kloning

Kloning merupakan salah satu bentuk reproduksi secara aseksual. Dalam kloning, tidak terjadi proses meiosis dan rekombinasi sehingga sel-sel atau organisme yang dihasilkan (disebut klon) memiliki kesamaan genetik. Kultur jaringan merupakan salah satu bentuk kloning. Bakteri bereproduksi dengan cara pembelahan sel dan menghasilkan klon. Ada dua jenis kloning, yaitu kloning gen dan kloning individu.

1) Kloning Gen

Kloning gen atau teknik DNA rekombinan merupakan teknik rekayasa genetik yang digunakan untuk menyisipkan gen dari suatu organisme ke dalam genom organisme lain sehingga organisme tersebut membawa sifat-sifat tertentu dari gen yang disisipkan tadi. Contoh paling terkenal dari teknik ini adalah produksi insulin manusia dengan menggunakan sel bakteri. Gen insulin dari tubuh manusia disisipkan terlebih dahulu ke dalam sel bakteri sehingga sel bakteri tersebut mampu menghasilkan hormon insulin (Gambar di bawah).

kloning gen untuk produksi insulin, pada pembahasan peran bioteknologi

Tahap-tahap kloning gen insulin ini meliputi:

  • isolasi gen (DNA) insulin dari manusia, selanjutnya dilakukan pemotongan dengan menggunakan enzim restriksi endonuklease (RE);
  • penyisipan DNA donor tersebut ke dalam vektor; vektor merupakan “kendaraan” yang akan dipakai untuk membawa DNA donor ke dalam sel inang (bakteri); vektor yang sering digunakan, misalnya plasmid;
  • transformasi DNA, dengan cara DNA rekombinan (plasmid yang telah disisipi gen insulin) dimasukkan kembali ke dalam sel bakteri;
  • deteksi gen insulin yang telah dikloning, apakah mampu diekspresikan oleh bakteri atau tidak; tahap selanjutnya adalah peningkatan ekspresi gen terkloning.

2) Kloning Individu

Dr. Ian Wilmut, pada tahun 1996 merupakan orang pertama di dunia yang mengumumkan keberhasilannya mengkloning seekor hewan, yaitu domba yang kemudian diberi nama Dolly. Apa keistimewaan si Dolly ini? Dolly dilahirkan melalui proses kloning yang merupakan teknik pembiakan organisme secara aseksual, bukan hasil pertemuan antara ovum dan sperma.

Proses kloning domba Dolly secara garis besar adalah sebagai berikut. Sel kambing (kelenjar susu) seekor domba diambil inti selnya. Inti sel ini kemudian dimasukkan ke dalam sel telur domba lain yang telah dibuang intinya. Lalu, sel telur tadi dipelihara di dalam laboratorium sampai tahap tertentu, selanjutnya ditanam ke dalam uterus domba betina lain sampai saatnya dilahirkan (Gambar di bawah). Secara genetik, akan dilahirkan domba yang memiliki kesamaan 100% dengan domba yang diambil sel ambingnya tadi. Cerita sukses kloning domba disusul dengan berhasilnya kloning hewan menyusui lainnya, yaitu sapi, kambing, babi, dan tikus.

kloning dolly salah satu contoh peran bioteknologi
Kloning Dolly. Teknik pengkloningan bervariasi untuk laboratorium yang berbeda

b. Bayi Tabung

Anda tentu sering mendengar istilah bayi tabung, bukan? Tahukah Anda apa sebenarnya yang dimaksud dengan bayi tabung dan bagaimana proses terbentuknya? Bayi tabung adalah bayi hasil konsepsi atau pertemuan antara sel telur dan sperma yang terjadi di dalam sebuah tabung yang dilakukan di laboratorium. Tabung yang akan digunakan untuk mempertemukan sel telur dan sperma dibuat sedemikian rupa sehingga kondisinya menyerupai tempat pembuahan secara alami, yaitu oviduk (saluran telur) seorang perempuan.

Proses bayi tabung diawali dengan pengambilan sel telur dari seorang perempuan yang baru saja mengalami ovulasi. Kemudian, sel telur yang diambil tadi dibuahi dengan sperma yang sudah dipersiapkan dalam tabung yang kondisinya telah diatur sedemikian rupa. Setelah terjadi pembuahan, hasil pembuahan dipelihara beberapa saat dalam tabung tadi hingga mencapai tahap tertentu, lalu ditanamkan ke dalam rahim perempuan tadi. Selanjutnya, diharapkan embrio tersebut akan tumbuh sebagaimana layaknya janin pada umumnya.

5. Peran Bioteknologi dalam Industri Makanan

Peran bioteknologi dalam industri makanan cukup banyak, seperti menghasilkan makanan yang bergizi tinggi, makanan dan inuman hasil fermetasi, bahan penyedap, dan masih banyak lagi. Lebih lengkapnya bisa Anda lihat di peran bioteknologi dalam industri makanan.

6. Peran Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan Peternakan

Beberapa peran bioteknologi dalam industri makanan diantaranya menghasilkan tanaman dan hewan transgenik, kultur jaringan, transfer embrio, multiple ovulation, dan masih banyak lagi. Selengkapnya bisa dilihat di peran bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan.

7. Peran Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan

Contoh peran bioteknologi dalam bidang kesehatan, misalnya pembuatan penisilin, vaksin, hormon insulin dll. Selengkapnya bisa dilihat di peran bioteknologi dalam bidang kesehatan.

Sumber:
Pujiyanto, Sri.(2012). Menjelajah Dunia BIOLOGI 3 Untuk kelas XII SMA dan MA. Platinum: Solo

 

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *