Mengenai Bioteknologi

Bioteknologi berasal dari dua kata yaitu bios yang berarti hidup dan teknologi yang berarti metode ilmiah untuk mencapai tujuan praktis. Jadi Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip/ metode ilmiah yang menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia. Ilmu-ilmu pendukung dalam Bioteknologi meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika,biologi sel,teknik kimia,enzimologi.

Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa misalnya jamur dan bakteri yang menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh produk yang diinginkan. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Proses yang dibantu mikroorganisme misalnya dengan fermentasi hasilnya antara lain tempe,tape,kecap, oncom,alkohol, asam asetat, gula termasuk keju dan yoghurt. 

Manfaat bioteknologi Konvensional Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat dibuat Nata de coco Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat karena bioteknologi konvensional tidak banyak membutuhkan biaya.

Bioteknologi Modern Adalah bioteknologi yang menggunakan teknik rekayasa genetika, seperti DNA rekombinan.DNA rekombinan yaitu pemutusan dan penyambungan DNA,dengan cara kultur jaringan, kloning dan fusi sel. Manfaat Bioteknologi Modern Di bidang pertanian dan peternakan yaitu mampu menciptakan bibit-bibit unggul yang akan memberikan produk bermutu tinggi secara kualitas dan kuantitas Di bidang kesehatan, mampu menciptakan produk obat untuk penyakit.

Perbedaan bioteknologi konvensional dan modern

Bioteknologi konvensional Teknik yang di gunakan fermentasi Tidak mengubah sifat (proses) pada agen biologi (organisme) yang digunakan Contoh: tape, tempe, alkohol, asam cuka , yoghurt, kecap Bioteknologi modern Teknik yang digunakan DNA rekombinan Mengubah sifat (proses) pada agen biologi yang dihasilkan Contoh: insulin, vaksin, penicillin.

Gradien Bioteknologi 

Pemanfaatan biodecomposer dapat mempercepat proses pengomposan menjadi 2-3 minggu. Selain itu, sebagian mikroba bahan aktif biodecomposer yang masih tertinggal di dalam kompos juga berperan sebagai musuh alami penyakit jamur akar atau busuk pangkal batang. 

Aplikasi biofertilizer ke dalam tanah, dapat meningkatkan aktivitas mikroba di dalam tanah, sehingga ketersediaan hara berlangsung optimum dan dosis pupuk konvensional dapat dikurangi tanmpa menimbulkan penurunan produksi tanaman dan tanah. Mikroba juga telah dimanfaatkan untuk mengendalikan hama dan penyakit tanaman. 

Aplikasi mikroba untuk biokontrol hama dan penyakit tanaman meliputi mikroba liar yang telah diseleksi maupun mikroba yang telah mengalami rekayasa genetika. Upaya untuk memperbaiki kondisi lingkungan yang terkena polusi herbisida tersebut telah dilakukan. Salah satu teknologi alternatif untuk tujuan tersebut adalah melalui bioremediasi. Bioremediasi didefinisikan sebagai proses penguraian limbah organik/anorganik polutan secara biologi dalam kondisi terkendali.

Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganism dapat mengubah bahan pangan. proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. proses tersebut dianggap sebagai bioteknologi masalalu. ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim.

• Pengolahan produk susu
Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.
- Yoghurt
Untuk 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 kurang lebih 5 jam pada temperatur 45′ C. selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.

- Keju
Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi mempermentesikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90′C atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30′C. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. 

Akibat dari kegiatan bakteri tersebuh pH menurun dan susu terpisah menjadi whey dan dadih padat, kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin.Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperatur 32′C-420′C dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.

- Mentega
Pembuatan 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. 

● Produk makanan nonsusu
- Kecap
Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspregillus oryzae dibiakan pada kulit gandum terlebih dahulu. jamur Aspregillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. setelah proses permantasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

- Tempe
Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah kebawah sehingga masyarakat merasa gengsi memasukan tempe sebagai salah satu menu makanannya. akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupaun luar negri. jenis tempe sebenarnya sangat beragam, tergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai.

 

Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpuan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang. dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan 4 jenis kapang dari genus Rhyzopus,yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus sotolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. 

Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping baji kedelai mempermentasikan menjadi produk tempe. proses permentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.

- Tape
Tape 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.

Berikut adalah tabel pemanfaatan Mikroba dalam Bioteknologi Konvensional

NO.	JENIS MIKROORGANISME	BAHAN/Media Tumbuh	PRODUK
1	Aspergillus Wentii	Kedelai	Kecap
2	Rhizopus oligosporus	Kedelai	Tempe
3	Saccharomyches Cerevisiae	Ketela	Tape
4	Acetobacter Xylinum	sari Kelapa	Nata de Coco
5	Lactobacillus Lactis	Susu	Yogurt
6	Lactobacillus Bulgaricus	Susu	Meningkatkan aroma dan cita rasa Yogurt
7	Streptococus Laktis	Krim  susu	Mentega
8	Penicilium Comemberti	Krim susu	Keju { keras }
9	Penicilium Roquertorti	Krim susu	Keju { lunak }
10	Aspergilus Oryzae	Kedelai	Kecap
11	Rhizopus Oryzae	Kedelai	Tempe
12	Spirullina SP		Sumber pangan
13	Clorella SP		Sumber pangan
14	Fusarium Graminearum	Gandum/kentang	Sumber  Pangan
15	Methylophirus Methylotropus	Limbah kertas	Sumber makanan ternak
16	Neutrospora sithophyla	Kacang tanah	Oncom
17	Neutrospora Crassa	Kacang tanah	Oncom
18	Streptococus Thermophilus		Meningkatkan keasamaan dkultur

Bioteknologi Modern
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahlitelah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien.

 

Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologimungkin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.

- Rekayasa genetika 

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sipat yang diinginkan, rekayasa genetika disebut juga pencangkokoan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun temurun. Bioteknologi, terutama rekayasa genetika pada awalnya diharapkan dapat menjelaskan berbagai macam persoalan dunia seperti, polusi, penyakit, pertanian, dan sebagainya.

- Transplantasi inti

Pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid . Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. 

Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

- Fusi sel

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma . Fusi sel 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. 

- Teknologi plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara lain:

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 sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target. 

- Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen.

- Kultur jaringan

Pelaksanaan teknik kultur jaringan bertujuan untuk memperbanyak jumlah tanaman. Tanaman yang dikultur biasanya adalah bibit unggul. Dengan teknik ini, kita bisa mendapatkan keturunan bibit unggul dalam jumlah yang banyak dan memiliki sifat yang sama dengan induknya. Kultur jaringan sebenarnya memanfaatkan sifat totipotensi yang dimiliki oleh sel tumbuhan. Totipotensi yaitu kemampuan setiap sel tumbuhan untuk menjadi individu yang sempurna.

 

- Hibridisasi

Hibridisasi adalah persilangan antara varietas dalam spesies yang sama yang memiliki sifat unggul. Hasil dari hibridisasi adalah hibrid yang memiliki sifat perpaduan dari kedua induknya. Teknik ini dapat dilakukan pada tumbuhan danhewan. Contoh hibrid tumbuhan yang telah dibudidayakan adalah jagung, kelapa, padi, tebu, dan anggrek. 

Ilmu-ilmu Pendukung Dalam Bioteknologi 

1. Mikrobiologi
Mikrobiologi merupakan cabang ilmu biologi yang khusus mempelajari jasad-jasad renik. Mikrobiologi berasal dari bahasa yunani (micros: kecil, bios: hidup, dan logos: pengetahuan) sehingga secara singkat dapat diartikan bahwa mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang makhluk-makhluk hidup yang kecil-kecil. Makhluk-makhluk hidup yang kecil-kecil tersebut disebut juga dengan mikroorganisma, mikrobia, mikroba, jasad renik atau protista.
Beberapa aspek yang dibahas dalam mikrobiologi, anatara lain mengkaji tentang:
1. Karakteristik sel hidup dan bagaimana mereka melakukan kegiatan.
2. Karakteristik mikroorganisme, suatu kelompok organisme penting yang mampu hidup bebas, khususnya bakteri.
3. Keanekaragaman dan evolusi, membahas perihal bagaimana dan mengapa muncul macam-macam mikroorganisme.
4. Keberadaan mikroorganisme pada tubuh manusia, hewan dan tumbuhan.
5. Peranan mikrobiologi sebagai dasar ilmu pengetahuan biologi.
6. Bagaimana memahami karakteristik mikroorganisme dapat membantu dalam memahami proses-proses biologi organisme yang lebih besar termasuk manusia.

Mikroorganisma tidak dapat dipisahkan dengan lingkungan biotik maupun lingkungan abiotik dari suatu ekosistem karena berperan sebagai pengurai. Oleh karena itu organisme yang hidup di dalam tanah berperan aktif dalam proses-proses pembusukan dan mineralisasi. Ada juga mikroorganisme tertentu yang dapat mengikat zat lemas (N) dari udara bebas sehingga dapat menyuburkan tanah.

Dalam sejarah kehidupan, mikroorganisme telah banyak sekali memberikan peran sebagai bukti keberadaannya. Mulai dari pembentukan minyak bumi di dasar-dasar samudra sampai proses pembuatan tempe, semuanya merupakan ‘pekerjaan’ mikroorganisme. Bukan hanya itu, sekarang mikroorganisme telah digunakan dalam pembuatan antibiotika, berbagai bahan makanan, sampai pada teknik rekayasa genetika modern. Begitu banyak dan dominannya peranan mikroorganisme dalam kehidupan ini menjadi salah satu unsur dalam cakupan mikrobiologi.

Dengan semakin majunya teknologi mikroskop, semakin mendukung perkembangan mikrobiologi, sehingga pembahasan tentang ilmu ini semakin luas dan mendalam. Bahkan mikrobiologi telah dibagi menjadi beberapa cabang, seperti mikrobiologi pertanian, mikrobiologi kedokteran/medis, mikrobiologi lingkungan dan lain-lain. Pembagian ini bertujuan untuk mengakomodir perkembangan nikrobiologi yang pesat dan besarnya peranan serta mungkin dampak dari mikroorganime di dalam kehidupan.

Mikrobiologi dalam kehidupan telah diterapkan di banyak sekali sektor kehidupan, yang paling mashur adalah di bidang pangan: pembuatan tempe, bir, tape, keju dan lain-lain; di bidang kedokteran: telah banyak dihasilkan berbagai jenis serum dan antibiotika dari mikrobia; di bidang lingkungan mikroba telah menjadi bahasan penting, dan banyak lagi di bidang-bidang lainnya.

2. Biokimia
Biokimia adalah kimia mahluk hidup. Biokimiawan mempelajari molekul dan reaksi kimia terkatalisis oleh enzim yang berlangsung dalam semua organisme. Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen selular, seperti protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifat-sifat protein.
Saat ini, biokimia metabolisme sel telah banyak dipelajari. 

Bidang lain dalam biokimia di antaranya sandi genetik (DNA, RNA), sintesis protein, angkutan membran sel, dan transduksi sinyal.
Kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama molekul enzim, diastase, pada tahun 1833 oleh Anselme Payen. Tahun 1828, Friedrich Wöhler menerbitkan sebuah buku tentang sintesis urea, yang membuktikan bahwa senyawa organik dapat dibuat secara mandiri. Penemuan ini bertolak belakang dengan pemahaman umum pada waktu itu yang meyakini bahwa senyawa organik hanya bisa dibuat oleh organisme. 

Istilah biokimia pertama kali dikemukakan pada tahun 1903 oleh Karl Neuber, seorang kimiawan Jerman. Sejak saat itu, biokimia semakin berkembang, terutama sejak pertengahan abad ke-20, dengan ditemukannya teknik-teknik baru seperti kromatografi, difraksi sinar X, elektroforesis, RMI (nuclear magnetic resonance, NMR), pelabelan radioisotop, mikroskop elektron, dan simulasi dinamika molekular. Teknik-teknik ini memungkinkan penemuan dan analisis yang lebih mendalam berbagai molekul dan jalur metabolik sel, seperti glikolisis dan siklus Krebs. Perkembangan ilmu baru seperti bioinformatika juga banyak membantu dalam peramalan dan pemodelan struktur molekul raksasa.

Saat ini, penemuan-penemuan biokimia digunakan di berbagai bidang, mulai dari genetika hingga biologi molekular dan dari pertanian hingga kedokteran. Penerapan biokimia yang pertama kali barangkali adalah dalam pembuatan roti menggunakan khamir, sekitar 5000 tahun yang lalu.

3. Genetika
Genetika (dari bahasa Yunani γέννω atau genno yang berarti “melahirkan”) merupakan cabang biologi yang penting saat ini. Ilmu ini mempelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat dan variasi sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Ada pula yang dengan singkat mengatakan, genetika adalah ilmu tentang gen. Nama “genetika” diperkenalkan oleh William Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam Chadwick dan ia menggunakannya pada Konferensi Internasional tentang Genetika ke-3 pada tahun 1906.
Bidang kajian genetika dimulai dari wilayah molekular hingga populasi (lihat entri biologi). Secara lebih rinci, genetika berusaha menjelaskan:
• material pembawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik),
• bagaimana informasi itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan
• bagaimana informasi itu dipindahkan dari satu individu ke individu yang lain (pewarisan genetik).