Pilih Laman

Penerapan Bioteknologi dan Dampaknya

1. Penerapan Bioteknlogi

a. Bidang Pangan

1) Pemanfaatn Mikrooorganisme dalam Proses Fermentasi

Aplikasi bioteknologi konversional di bidamg pangan melalui proses fermentasi dapat dilihat dari contoh dalam tabel berikut:

2) Pemanfaatn Mikrooorganisme untuk Memproduksi Bahan Makanan

a) Protein Sel Tunggal (PST)

rotein sel tunggal adalah istilah yang digunakan untuk protein kasar atau murni yang berasal dari mikroorganisme bersel satu atau banyak yang sederhana, seperti bakteri, khamir, kapang, ganggang, protozoa, dan jamur. Sel microorganism tersebut selnajutnya ditumbuhkan dalam sistem biakan yang berskala besar. Protein yang terkandung dalam PST dapat mencapai 80% dari berat total, mikroorganisme penghasil PST mempunyai beberapa keunggulan berikut:

      • Mempunyai kemampuan berkembang biak yang relative cepat.
      • Mempunyai kandungan protein lebih tinggi bila dibandingkan dengan sumber protein lainnya.
      • Dapat menggunkan substrat limbah sebagai meida tumbuh.

 Contoh mikroba yang dpat digunakan membuat PST adalah Saccharomyces cerevislae dan Candida utilis. Protein yang dihasilkan mikroba ini menganudng asam nukleat tinggi. PST dari kedua mikroba tersebut tidak dapat dikosumsi olh manusia karena di dalam saluran pencernaan manusia tidak memiliki. PST dari kedua mikroba tersebut hanya digunakan sebagai suplemen makanan ternak. Mikroba lainnya yang digunakan sebagai sumber PST yaitu Spirulina dan Chlorella.

b) Mikroprotein

Mikroprotein merupakan produk makanan yang berasal dari miselium jamur. Pada pembuatan mikroprotein ini digunakan jasa jamur Fusarium graminearium menggunakan bahan-bahan seperti glukosa, garam ammonia, serta zat hara lainnya. Mikroprotein mengandung 47% protei, 14% lemak, 25% serat untuk diet, 10% karbohidrat, 1% RNA, dan 3% abu.

b. Bidang Pertanian dan Perternakan

Bioteknologi modern banyak diaplikasikan dalam bidang pertanian dan peternakan, terutama dalam usaha mendapatkan bibit unggul. Bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan modern banyak memanfaatkan teknologi DNA rekombinan. Proses DNA rekombinan pada tumbuhan menggunakan vektor Agrobacterium tumefaciens yang mempunyai plasmid Ti (Tumor inducing). Langkah pertama, plasmid Ti diisolasi, kemudian disisipi dengan gen asing (transplantasi gen). Setelah itu, plasmid dimasukkan ke dalam A. tumefaciens. Ketika digabung dengan sel-sel tumbuhan, A. tumefaciens membiakkan plasmid.

            Setelah berbiak, A. tumefaciens yang telah mengalami rekombinasi (melalui proses DNA rekombinan) kembali menginfeksi kromosom tumbuhan. Kini tumbuhan tersebut telah mengandung gen asing yang dicangkokkan pada A. tumefaciens. Sel-sel yang dihasilkan dari proses DNA rekombinan tersebut ditumbuhkan dengan metode kultur jaringan sehingga menghasilkan tunas. Setelah tumbuh, tanaman tersebut dapat ditanam pada lahan pertanian.

Beberapa contoh aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan sebagai berikut:

1) Padi Transgenik

Teknologi rekombinan dapat dimanfaatkan untuk memperoleh tanaman padi transgenik. Contoh tanamna padi rojolele yang mampu mengekresikan laktoferin dan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin. Untuk mendapatkan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin caranya dengan memasukkan gen tahan dingin dari hewan yang hdiup di tempat dingin ke dalam kromosom tanamn dingin ke dalam kromosom tanaman padi.

2) Tembakau Resistan Terhadap Virus

Berbagai macam tumbuhan dapat dikembangkan melalui DNA rekombinan dengan plasmid Ti ini. Salah satu pemanfaatannya yaitu pada penemuan tumbuhan tembakau yang tahan terhadap virus TMV (Tobacco Mozaic Virus). Beachy, seorang ilmuwan dari Universitas Washington (AS) mengembangkan tumbuhan yang tahan terhadap virus TMV. Ia menggunakan plasmid Ti yang digabung dengan gen yang tahan terhadap penyakit TMV. Gabungan ini kemudian dimasukkan dalam kromosom tembakau. Kromosom tembakau yang telah disisipi gen tahan virus TMV tersebut kemudian diperbanyak melalui teknik kultur jaringan. Tanaman tembakau yang dihasilkan terbebas dari infeksi virus TMV.

3) Bunga Antilayu dan Buah Tahan Buruk

Etilen merupakan hormon pertumbuhan yang menyebabkan bunga menjadi layu. Kelayuan pada bunga terjadi akibat adanya gen yang sensitif terhadap etilen pada mahkota bunga. Jika gen tersebut diganti dengan gen yang kurang sensitif terhadap etilen akan mampu menunda kelayuan pada bunga. Dengan metode ini telah dikembangkan anyelir transgenik yang mampu bertahan selam 3 minggu. Sementara anyelir normal hanya bisa bertahan selama 3 hari. Etilen juga merangsang pematangan buah, maka aktivitas gen penghasil etilen dapat dihambat melalui rekayasa geetika sehingga buah tetap segar dalam waktu yang lama. Contohnya pada tomat Flavr Savr yang tahan terhadap kebusukan.

4) Tanaman Kapas Anti Serangga

Teknik DNA rekombian juga digunakan untuk menghasilkan tanaman kapas yang antiserangga. Caranya dengan memasukan gen delta endotoksin Bacillus thuringiensis ke dalam tanaman kapas. Selanjutnya, tanaman kapas akan memproduksi protein delta endoktosin. Enzim ini akan bereaksi dengan enzim di lambung serangga, dan apabila serangga memakan tanaman tersebut akan mengalami karacunan kemudian mati.

5) Pembuatan Pupuk Organik

Mikrobia juga dimanfaatkan dalam proses pembuatan pupuk organik. Peneliti di Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI) mengembangkan teknologi pembuatan pupuk superfosfat yang disebut Bio–SP dengan menggunakan bantuan mikroba pelarut fosfat. Keunggulan teknologi ini yaitu penggunaan agen biologi untuk mengurangi penggunaan asam anorganik sehingga lebih aman bagi lingkungan dan mengurangi biaya produksi.

 

6) Kain “Alami” Sintesis

Kain alami sintesis merupakan gabungan dari serat alami yang bertekstur halus dengan serat sintetis (polyester) yang tidak mudah putus. Teknologi ini dikembangkan untuk memecahkan persoalan penggunaan kain dari serat alami yang mempunyai tektur halus tetapi mudah putus, tetapi terasa panas. Untuk membuat kain alami sintetis dikembangkan gen pada bakteri yang mengode enzim yang dapat mensintensis polyester.

Adapun contoh pemanfaatan bioteknologi dalam bidnag peternakan diantaranya sebagia berikut:

1) Sapi Perah dengan Hormon Manusia

Gen laktoferin pada manusia yang memproduksi HLF (Human Lactoferin) disisipkan pada sapi perah. Dengan penyisipan ini akan dihasilkan sapi yang mampu memproduksi susu yang mengandung laktoferin. Contohnya sapi Herman.

2) Bovine Somatotropin (BST)

Penyisipan gen somatotropin sapi pada plasmid Escherichia coli dapat menghasilkan BST. BST yang ditambahkan pada makanan terbak dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak.

C. Bidang Kedokteran

1) Antibiotik

Antibodi adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi oleh bakteri. Contoh mikroorganisme yang dimanfaatkan sebagai penghasil antibiotic diantaranya sebagai berikut:

      1. Jamur Cephalosporium sp, menghasilkan antibiotic sepalosporin untuk membunuh bakteri yang kebal terhadap antibiotic penisilin.
      2. Bakteri Streptomyces griseus menghasilkan antibodi streptomisin untuk membunuh bakteri yang kebal terhadap antibiotic penisilin dan sefalosporin.
      3. Jamur Penicillum notatum dan Penicillum chrysogenum menghasilkan anibiotik penisilin untuk melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri Staphylococcus.

2) Insulin

Insulin adalah hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas. Hormon ini berperan dalam mengatur kadar gula dalam darah (glukosa). Namun, tidak semua orang dapat memproduksi insulin dengan jumlah yang sesuai kebutuhan tubuh. Bahkan, terdapat pula orang yang sama sekali tidak memproduksi insulin. Orang ini adalah penderita diabetes mellitus. Oleh karena itu, insulin diperoleh dengan mengmbil kelenjar pankreas dari hewan untuk keperluan pengobatan diabetes militus.

3) Vaksin Transgenik

Selain digunakan untuk memproduksi hormon maupun enzim, teknologi DNA rekombinan juga digunakan untuk membuat vaksin. Pada aplikasi ini, secara garis besar beberapa mikroorganisme digunakan untuk menghambat kemampuan mikroorganisme patogen (penyebab penyakit). Mikrobia menjadi suatu bibit penyakit dalam tubuh apabila mikrobia tersebut menghasilkan senyawa toksik bagi tubuh manusia. Selain itu, bagian-bagian tubuh mikrobia seperti flagel dan membran sel juga dapat menimbulkan penyakit. Hal ini karena bagian-bagian tersebut kemungkinan terdiri dari protein asing bagi tubuh. Senyawa dan protein asing ini disebut antigen.

4) Antibodi Monoklonal

Teknologi pembuatan antibodi monoklonal diperkenalkan oleh Kohler dan Milstein pada tahun 1975. Mereka dapat menunjukkan bahwa sel limfosit penghasil antibodi dapat difusikan dengan sel mieloma (kanker). Teknologi ini menggunakan prinsip fusi protoplasma. Fusi ini menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus dapat memperbanyak diri secara terus-menerus seperti pada sel-sel kanker. Sel-sel ini menghasilkan antibodi monoklonal.

     Secara sederhana pembuatan antibodi monoklonal sebagai berikut. Kelinci atau tikus terlebih dahulu diinjeksi dengan antigen kemudian limfanya (tempat pembuatan sel darah putih) diambil. Sel-sel limfa ini kemudian difusikan dengan sel mieloma (sel kanker) melalui elektrofusi. Elektrofusi adalah fusi secara elektris dengan frekuensi tinggi yang menyebabkan sel-sel tertarik satu sama lain dan akhirnya bergabung. Sel-sel yang melakukan fusi kemudian diseleksi untuk mengidentifikasi sel gabungan tersebut. Sel-sel ini kemudian diinjeksikan ke tubuh hewan. Sel-sel gabungan ini akan membentuk antibodi dalam tubuh hewan.

 Sel gabungan ini dapat dibiakkan ke dalam suatu kultur sehingga menghasilkan antibodi dalam jumlah besar. Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil. Dengan demikian, cara ini dapat untuk mendeteksi adanya kehamilan.

5) Terapi Gen Pada Penderita Fibrosis Sistik

Terapi Gen bahwa terapi gen merupakan pengiriman gen terapeutik ke dalam tubuh manusia yang bertujuan untuk pengobatan suatu penyakit yang disebabkan oleh satu atau  banyak gen yang mengalami kerusakan. Dewasa ini cara untuk melakukan penggantian gen rusak dapat dilakukan dengan memanfaatkan agen virus yang telah dilemahkan, senyawa kimia organik, atau dengan cara penyuntikkan. Penggunaan virus sebagai agen pembawa gen disebut metode viral. Metode ini memiliki keuntungan efektivitas yang tinggi. Metode ini dapat memanfaatkan sifat serangan virus pada jaringan tertentu yang khas. Pada awalnya, terapi gen diciptakan untuk mengobati penyakit keturunan (genetik) yang terjadi karena mutasi pada satu gen, seperti penyakit fibrosis sistik. Penggunaan terapi gen pada  penyakit tersebut dilakukan dengan memasukkan gen normal yang spesifik ke dalam sel yang memiliki gen mutan.

6. Interferon

Interferon merupakan sel-sel tubuh yang mampu menghasilkan senyawa kimia. Senyawa kimia tersebut dapat membunuh virus. Interferon berguna untuk melawan infeksi dan meningkatkan sistem kekebalan tubuh. Produksi interferon dilakukan melalui rekayasa genetika.

d. Bidang Lingkungan

Aplikasi bioteknologi dalam bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemran lingkungan. Pada proses pemurnian logam, bahan-bahan tambang yang ditemukan umumnya masih terikat dengan bijihnya., diperlukan bahan kimia untu memurnikannya. Dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans, beberapa jenis logam dapat diambil dari cairan sisa penambangan. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat berbagai logam seperti tembaga, seng, dan uranium membentuk logan sulfida. Bakteri tidak memanfaatkan logam-logam tersebut sehingga nantinya logam akan dilepas ke air dan dimanfaatkan oleh manusia. Dengan demikian, pencemaran lingkunganakibat limbah penmbangan dapat dikurangi dengan memanfaatkan perna mikroorganisme.

            Bioteknologi lingkungan untuk mengatasi pencemaran akibat tumphan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomona putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi.

2. Dampak Bioteknologi

a. Dampak di Bidang Lingkungan

1) Dampak Positif

Bioteknologi dapat digunakan untuk mengurangi pencemaran ligkungan akibat pemakaian pestisida yakni dengan ditemukannya tumbuhan yang tahan terhadap serangga. Selain, bioteknologi juga dapat mengurangi pencemaran limbah dengan penggunaan Thiobacillus ferroxidans untuk memisahkan logam dari bijinya.

2) Dampak Negatif 

a) Menimbulkan kerusakan pada ekosistem

Kondisi keseimbangan ekosistem juga mulai terganggu dengan bioteknologi konvensional dan modern yang mulai diterapkan dewasa ini. Contoh yang sudah terjadi misalnya tanaman kapas BT yang merupakan hasil rekayasa genetik telah mampu membunuh hama ulat yang memakannya. Bukan hanya itu, racun dalam tanaman unggul ini juga menyebabkan matinya banyak larva kupu-kupu dan serangga-serangga lainnya yang tidak bertindak sebagai hama tanaman.

b) Hilangnya plasma nutfah

Keanekaragaman plasma nutfah secara berangsur-angsur mulai menurun akibat adanya teknologi rekayasa genetik dalam memproduksi berbagai varian bibit unggul tanaman. Varian lokal ditinggalkan karena petani lebih memilih membudidayakan tanaman dengan penampilan fisik dan fisiologis yang lebih baik. Ini merupakan dampak negatif bioteknologi yang juga perlu diwaspadai. Pemberdayaan melalui konservasi plasma nutfah yang mulai punah akibat hadirnya gen-gen unggul tanaman baru merupakan salah satu tindakan nyata yang dapat dilakukan.

b. Dampak di Sosial Ekonomi

1) Dampak Positif

Adanya penemuan-penemuan produk obat maupun hormone hasil rekayasa genetika mengakibatkan produk tersebut lebih murah dan mudah diperoleh oleh masyarakyat.

2) Dampak Negatif

Penggunaan produk kesehatan hasil rekayasa genetic dapat mengakibatkan timbulnya energi. Bahkan, beberapa produk transgenik dapat mengakibatkan seseorang menjadi resisten terhadap beberapa jenis antibiotic tertentu. Misalnya seseorang yang mengkonsumsi tomat Flavr Savr yang mengandung gen resisten terhadap antibiotik.

d. Dampak Etika Moral

Penerapan tekonologi cloning yang dikhawatirkan akan diterapkan pada manusia dianggap merendahkan martabat manusia. Kloning pada manusia sangat ditentang karena tidak sesuai dengan etika moral dan melanggar aturan agama. Oleh karena itu, para ilmuwan diharapkan dapat bersikap dan bertindak bijaksana dalam melakukan rekayasa genetik