A.    Sejarah Perkembangan Bioteknologi

Abad ke XXI sering disebut abad bioteknologi dan biomolekuler, yang diharapkan dapat memecahkan berbagai masalah berkaitan dengan kesejahteraan manusia.

Bioteknologi adalah teknik penggunaan makhluk hidup, atau bahan yang didapat dari makhluk hidup, untuk membuat suatu produk dan jasa yang bermanfaat bagi manusia.

Perkembangan ilmu selanjutnya membawa manusia mengenal kromosom. Pada awal tahun 1880-an Wilhelm Roux memperkirakan bahwa kromosom adalah pembawa bahan hereditas. Ahli lain, Mendel mempelajari perilaku kromosom sebagai pembawa bahan hereditas ini. Menurut Mendel, orgaisme membawa dua unit hereditas bagi setiap sifat keturunan. Selanjutnya teori Mendel sesuai juga dengan kenyataan, bahwa induk menurunkan hanya separoh kromosom melalui sel kelamin.

Pada tahun 1860-an Fredrich Miescher berhasil mengisolasi bahan dari inti sel ini, setelah diidentifikasi diketahui mengandung protein dan asam nukleat.

Selanjutnya diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas unit pembangun yang dikenal dengan nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari gula (ribose), gugus fosfat dan empat macam basa nitrogen. Untuk kromosom, gulanya adalah deoksiribosa, sehingga disebut DNA (deoxyibose nucleic acid): dan keempat macam basanya adalah adenin (A), timin (T), sitosin (C) dan guanin (G). Untaian DNA ini selanjutnya dikenal dengan gen.

Pada pertengahan tahun 1970, ahli Bioteknologi menemukan teknologi baru yang dikenal dengan antibodi klon tunggal. Prinsip antibodi klon tunggal berbeda dengan antibody klon ganda. Kisah antibody klon tunggal dimulai pada tahun 1974, ketika George Kohler dan Cecar Milstein dari Medical Research Council’s Laboratory of Molecular Biology di Cambridge, Inggris, mengamati sesuatu yang kemudian menjadi masalah menonjol yang belum terpecahkan dalam imunologi. Antibody adalah bagian dari pertahanan tubuh terhadap benda asing yang ingin masuk ke dalam tubuh, termasuk organisme penyebab penyakit.

Produksi antibody dikendalikan oleh gen, Kohler dan Milstein mempunyai ide untuk menyatukan sel penghasil antibodi normal dengan sel dari tumor yang mengkanker, yang disebut mieloma. Teknologi ini menghasilkan sel hybrid yang selanjutnya dapat dikulturkan dan menghasilkan klon. Semua hybrid klon yang sama menghasilkan molekul antibodi yang sama pula, oleh karena itu disebut antibodi klon tunggal (monoclonal antibody).

Perkembangan bioteknologi telah membawa manusia untuk dapat mengobati penyakit keturunan atau penyakit yang disebabkan adanya kelainan genetis, yaitu dengan memasukkan gen yang baik ke dalam sumsum tulang belakang, dikenal dengan metode transfer gen.

Metode transfer gen yang sedang dikembangkan untuk mengobati penyakit genetic manusia tersebut diatas adalah untuk memasukkan gen baru ke dalam sel somatic saja. Gen tersebut tidak dapat diturunkan pada anak jika tidak berada pada sel benih yang menghasilkan sperma dan sel telur.

 

 

Bidang-bidang biosains yang mendasari bioteknologi :

1.Mikrobiologi 

2.Fisiologi 

3.Biokimia

4.Biologi molekuler

5.Genetika molekuler 

B.     Perkembangan bioteknologi meliputi :

C.     1.Bioteknologi produksi makanan dan tanaman .teknologi pembuatan minuman birsudah ada sejak 6000 SM yang dilakukanoleh seorang Somaria dan Babilon, dan teknologi pembuatan makananmenggunakan ragi oleh orang Mesir sejak tahun 600 SM.

D.    2.Bioteknologi di bawah kondisi non steril .akhir abad ke-19 teknologi pada industri permentasi yang masih terbuka(steril), teknologi tersebut sudah dapat menghasilkan bahan-bahan kimiaseperti etanol, asam asetat, aseton.

E.     3.Bioteknologi di bawah kondisi steril.pada tahun 1940-an telah dimulai teknologi fermentasi yang rumit denganmenggunakan bioreaktor yang dapat memungkinkan pengaturan proses lebihbaik

F.        

 

A.   PENDAHULUAN

Bioteknologi adalah penggunaan makhluk hidup dan proses di dalamnya untuk menghasilkan produk tertentu. Bioteknologi memanfaatkan  bakteri, ragi, kapang, alga, sel tumbuhan, atau jaringan hewan. Penerapan bioteknologi memadukan berbagai disiplin ilmu, seperti mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi molekuler, kimia, rekayasa proses, dan teknik kimia.

Saat ini telah dikembangkan berbagai penerapan bioteknologi, contohnya teknik rekombinasi gen, kultur jaringan, hidroponik, radiasi, dan inseminasi buatan.

B. PENERAPAN BIOTEKNOLOGI SEDERHANA

 

Produk bioteknologi sudah dikenal baik oleh masyarakat seperti tape, tempe, brem bali, bir, anggur, cuka, keju, yoghurt, dan roti. Proses ini sudah dikenal orang sejak lama. Seiring dengan perkembangan teknologi pendukungnya, proses pengolahannya sudah dikembangkan lebih modern di pabrik-pabrik dalam produksi yang besar. Namun secara sederhana kita dapat menerapkan proses tersebut.

 

Pemanfaatan mikroorganisme dalam bioteknologi

 

1.     Mikroorganisme untuk mengubah dan menghasilkan makanan.

 

Mikroorganisme dapat mengubah makanan tertentu menjadi makanan lain dengan proses fermentasi. Makanan yang terbentuk dari proses fermentasi mengandung nilai gizi tinggi. Proses fermentasi memanfaatkan aktivitas metabolism dari mikroorganisme tertentu atau campuran dari beberapa mikroorganisme. 

 

A.  Kultur Jaringan (Tissue culture), Hidroponik, Aeroponik

 

1.   Kultur Jaringan

Kultur Jaringan adalah mengembangbiakan bagian tanaman yang ditumbuhkan dalam media tanaman buatan sehingga tumbuh menjadi tanaman sempurna. Kultur jaringan pertam dilakukan oleh F.C. Steword, ahli fisiologi tumbuhan Amerika serikat pada tahun 1958. Saat ini, kultur jaringan ditambahkan dengan zat pengatur tumbuh(hormone tumbuh)missal, auksin dan sitoklinin.

 

Langkah-langkah membiakan tanaman dengan kultur jaringan:

a.    Inisiasi (penanaman bagian tumbuhan yang akan dibiakkan. Penanaman dilakukan dalam medium steril.

b.    Multiplikasi (perbanyakan jaringan pokok). Tanaman yang telah tumbuh setelah inisiasi diperbanyak dan ditanam dalam medium tumbuh. Mefium pertumbuhan diberi hormon tumbuh yang memacu pertumbuhan batang.

c.    Pengakaran. Pada langkah ini diberi hormone untuk memacu pembentukan akar.

 

Keuntungan kultur jaringan adalah:

1.    Dapat menghasilkan tanaman baru dengan jumlah yang banyak dalam waktu singkat.

2.    Menghasilkan tanaman baru yang memiliki sifat fisiologi dan morfologi sama.

3.    Dapat digunakan untuk konservasi tumbuhan langka

4.    Dapt menghasilkan tanaman bebas virus dalam jumblah besar

 

 

Contoh pemanfaatan bioteknologi

 

1.     Tempe Kedelai

 

Tempe kedelai adalah bahan makanan hasil fermentasi biji kedelai oleh kapang (jamur). Jenis jamur yang digunakan biasanya jenis Rhizopus oligosporus, karena memiliki aktivitas enzim proteolitik (pengurai protein) tinggi. Dibandingkan tempe dari bahan lain, seperti dari kecipir, lamtoro, ampas tahu, benguk, maka tempe kedelai lebih dikenal oleh masyarakat. Telah diakui dunia bahwa tempe adalah makananasli Indonesia yang kandungan gizinya patut diperhitungkan. Cara pemanfaatan tempe antara lain digoreng, disayur lodeh, oseng-oseng, kering tempe, tempe burger, rolade tempe, dan sebagainya.

Tempe digemari orang bukan hanya rasanya yang gurih dan lezat, tetapi juga karena kaya gizi. Dengan kadar protein 18,3 per 100 gram, merupakan alternatif sumber protein nabati. Selain itu, tempe kedelai juga mengandung beberapa asam amino yang diperlukan tubuh manusia.

 

2.         Tape Singkong

 

Yang dimaksud tape adalah suatu hasil yang dibuat dari bahan-bahan sumber pati, seperti ubi, singkong, dan beras ketan, dengan diberi ragi dalam proses pembuatannya.

Singkong adalah salah satu jenis umbi-umbian yang cukup banyak dikenal masyarakat Indonesia. Umbi tanaman singkong selain dapat dikonsumsi langsung juga dapat dibuat tapioka, gaplek, kerupuk, tape, dan sebagainya.

Tape singkong dapat diolah lebih lanjut menjadi minuman alkohol, sirup glukosa, sari tape, asam cuka, dan sebagainya.

 

3.            Hidroponik

 

Dalam bidang pertanian, bioteknologi memberi andil dalam usaha pemenuhan kebutuhan makanan. Beberapa hasil bioteknologi dalam bidang pertanian antara lain kultur jaringan, hidroponik, pembuatan tumbuhan kebal hama, dan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen sendiri.

Pada bagian ini kita akan mempelajari teknik tanam dengan sistem hidroponik, karena di antara hasil bioteknologi bidang pertanian, teknik ini paling memungkinkan untuk kita lakukan.

Hidroponik (hydroponics) adalah cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tanamnya. Di kalangan umum, istilah ini dikenal sebagai “bercocok tanam tanpa tanah”. Termasuk juga bercocok tanam di dalam pot atau wadah lainnya yang menggunakan air atau bahan yang bersifat porus, seperti pecahan genting, pasir kali, kerikil, spons, sabut kelapa, arang kayu, dan sebagainya.

Istilah hidroponik lahir tahun 1936, untuk memberi hasil percobaan DR.WF.Gericke, seorang agronomis dari Universitas California, USA. Hasil percobaannya berupa tomat setinggi 3 meter yang penuh buah dan ditanam dalam bak berisi mineral hasil uji cobanya. Maka sejak itu hidroponik berarti hydros adalah air dan ponics untuk menyebut pengerjaan atau bercocok tanam. Dalam perkembangannya hidroponik tidak lagi sebatas di laboratorium saja, tetapi dengan teknik yang sederhana dapat diterapkan siapa saja, termasuk ibu rumah tangga.

 

a.     Keunggulan hidroponik

b.      Metode hidroponik

Pada dasarnya metode hidroponik dibagi menjadi 2 bagian, yaitu:

1)  Hidroponik substrat

Metode ini tidak menggunakan air sebagai media, tetapi menggunakan media padat (bukan tanah) yang dapat menyerap atau menyediakan nutrisi, air, dan oksigen serta mendukung akar tanaman seperti halnya fungsi tanah. Media yang dapat digunakan dalam hidroponik substrat antara lain batu apung, pasir, serbuk gergaji, atau gambut.

Media tanam sebelum digunakan harus dilakukan sterilisasi dahulu. Cara paling umum dilakukan adalah dengan penguapan atau dengan bahan kimia.

Larutan nutrisi atau pupuk diberikan dengan cara disiramkan atau dialirkan melalui sistem irigasi, setiap pemberian larutan nutrisi, harus dapat melembapkan barisan tanaman secara seragam. Banyaknya penyiraman tergantung dari pertumbuhan tanaman, jenis substrat, dan iklim. Permukaan substrat yang kasar dan tidak teratur harus lebih sering disiram.

2)  Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique)

Metode ini dilakukan dengan cara meletakkan akar tanaman pada lapisan air yang dangkal. Air tersebut dialirkan dan mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Perakaran berkembang di dalam larutan nutrien.

c.      Larutan nutrient

Larutan nutrien atau zat hara, adalah makanan bagi tanaman yang berupa campuran garam-garam pupuk yang dilarutkan dan diberikan secara teratur. Karena pada sistem hidroponik, media tanam hanya sebagai penopang akar, sehingga garam-garam pupuk harus mengandung semua unsur yang diperlukan tanaman.

Zat-zat hara untuk keperluan hidroponik dapat diperoleh di pasaran dalam bentuk formula yang sudah jadi, seperti Hyponex atau Margaflor.

d.      Merakit hidroponik

Jenis tanaman yang dapat ditanam secara hidroponik, baik di kebun maupun di rumah antara lain, cabai, paprika, tomat, asparagus, bunga kol, seledri, selada, semangka, labu, jagung manis, terung, dan tanaman hias.

C. DAMPAK NEGATIF PENGGUNAAN BIOTEKNOLOGI

1.      Dampak terhadap Lingkungan

 

Selain 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 Sosial

 

Produk 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 alkohol 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%.

D. 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:

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

b.  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.

c.   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 alkohol dalam darahnya.