PENGERTIAN dan PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI posting by : Abinemuwahhid Dalam kehidupan sehari-hari tanpa disadari, kita telah banyak mendengar atau bahka bahkan n memanf memanfaat aatkan kan produk produk-pro -produk duk biotek bioteknol nologi ogi.. Baik Baik yang yang berkai berkaitan tan dengan dengan makanan / minuman ( seperti : tempe, bir, keju, kecap, yoghurt ) , kesehatan kesehatan ( seperti : penisilin, amoxylin, vaksin,hormone insulin ), pertanian ( tanaman trans genik, kultur jaringan, jaringan, tembakau bebas virus ), peternakan ( seperti : domba dolly ), transportasi ( seperti biofuel ) bahkan bahkan sampai masalah masalah sampah sampah ( seperti : plastic biodegradable ). Namun, mungkin kita masih bertanya-tanya , apa sih bioteknologi itu ? Bagaimana bioteknologi itu ? Bioteknologi merupakan ilmu terapan biologi yang dalam praktiknya melibatkan berbagai disiplin ilmu , seperti : Mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel molekul dan lain sebagainya sebagainya.. Secara klasik atau konvensio konvensional, nal, bioteknol bioteknologi ogi dapat didefinisikan didefinisikan sebag sebagai ai tekn teknol olog ogii yang yang me mema manf nfaa aatk tkan an orga organi nism smee atau atau bagi bagian an-ba -bagi gian anny nya a untu untuk k mendap mendapatk atkan an barang barang dan jasa jasa dalam dalam skala skala indust industri ri untuk untuk memenu memenuhi hi kebutu kebutuhan han manusi manusia. a. Sedang Sedangkan kan dalam dalam perkem perkemban bangan gan lebih lebih lanjut lanjut,, biotek bioteknol nologi ogi dapat dapat juga juga didefinisik didefinisikan an sebagai sebagai teknologi teknologi pemanfaatan pemanfaatan organisme organisme atau bagian-bagi bagian-bagiannya annya yang telah direkayasa secara in vitro untuk menghasilkan produk dan jasa pada skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia. Dari Dari kedua kedua defini definisi si terseb tersebut ut dapat dapat kita kita fahamk fahamkan an bahwa bahwa dalam dalam prosesn prosesnya, ya, bioteknol bioteknologi ogi melibatkan melibatkan beberapa unsure , yaitu yaitu adanya: adanya: Bahan Bahan mentah mentah,, agen hayati ( organisme atau bagian-bagiannya ), pendayagunaan secara teknologis dan industrial , dan produk / jasa yang diperoleh. Perhatikan bagan berikut ini.
Bahan mentah
=====
Proses teknologis Dan industrial
====
Produk / jasa
|
Agen hayati
( mikroba/ molekul/ sel/ jaringan ) Dari bagan tersebut, dengan jelas dapat kita lihat bahwa suatu produk / jasa dapat dikategorikan sebagai produk bioteknologi bila produk / jasa ters ebut dihasilkan melalui proses teknologis ( baik konvensional maupun modern ) yang melibatkan agen hayati di dalam proses produksinya. Perhatikan contoh berikut : Contoh 1 : biji kedelai direbus menjadi kedelai rebus Contoh 2 : biji biji kedela kedelaii direbu direbus, s, setela setelah h dingin dingin diberi diberikan kan ragi ragi tempe tempe kemudi kemudian an dibung dibungkus kus lalu lalu disimpan. Setelah 2 – 3 hari menjadi tempe Dari Dari kedua kedua contoh contoh tersebut, tersebut, mana yang yang merupa merupakan kan produk produk biotek bioteknol nologi ogi ? Contoh 2 merupakan produk bioteknologi karena dalam prosesnya menggunakan agen hayati, yaitu ragi tempe. Ragi tempe mengandung spora jamur Rhizopus sp. sp . Aktivitas kehidupan jamur ini secara biologis menjadikan butiran-butiran kedelai rebus terangkai
menjadi suatu produk yang bernama tempe. Sedangkan contoh 1 bukan merupakan produk bioteknologi, karena dalam prosesnya sama sekali tidak memanfaatkan agen hayati ( meski teknologi perebusan yang digunakan modern sekalipun ). Bioteknologi dalam perkembangannya, perkembangannya, memang tidak pernah terlepas dari sifat rasa ingin tahu dan rasa tidak puas manusia. Adapun tujuan utama pengembangan bioteknol bioteknologi ogi adalah adalah untuk meningkat meningkatkan kan / memberi memberi nilai tambah tambah bahan mentah mentah dengan memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya. Dengan memanfaatkan jamur Rhizopus, biji kedelai mempunyai nilai tambah. Misalnya : dari sisi ekonomi harga tempe lebih mahal daripada harga kedelai rebus, dari sisi nutrisi tempe lebih tinggi kandungan/nilai gizinya daripada kedelai rebus dll.
Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/ tradisionaldan modern. 1.BIOLOGI KONVENSIONAL/ TRADISIONAL
bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk Bioteknologi konvensional merupakan memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Proses yang dibantu mikroorganisme, mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. Proses tersebut dianggap sebagai bioteknologi masa lalu. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim 1. Pengolahan Bahan Makanan a. Pengolahan produk susu
Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega. 1) Yoghurt
Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricusdan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan penyimpanan
tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa. 2) Keju
Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan 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 32oC – 420oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi. 3) Mentega
Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonostoceremoris. 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. b. Produk makanan nonsusu
1) Kecap
Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus jamur, Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus Aspergillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap. 2) Tempe
Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah ke bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu menu makanannya. Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri. Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai. Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis, memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi toksisitas, meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker. Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme,
dalam hal ini kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, Rhizopus, yaitu Rhyzopus yaitu Rhyzopus oligosporus, oligosporus , Rhyzopus stolonifer , Rhyzopus arrhizus, arrhizus, dan Rhyzopus dan Rhyzopus oryzae. oryzae . Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.
3) 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. 2. BIOTEKNOLOGI MODERN
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi
modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan. Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang. Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut. a. Rekayasa genetika Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan 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 sifatsifat makhluk hidup secara turun-temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid,
dan rekombinasi DNA.
1) Transplantasi inti
Transplantasi inti adalah 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. 2) 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 oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan adanya: a) sel sumber gen (sumber sifat ideal); b) sel wadah (sel yang mampu membelah cepat); c) fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).
3) Teknologi plasmid
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat 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.
4) 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. Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan sebagai berikut. 1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama. 2) DNA dapat disambungkan b. Bioteknologi bidang kedokteran Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika dan hormon. 1) Pembuatan antibodi monoklonal
Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari
suatu sumber tunggal. Manfaat antibodi monoklonal, antara lain: a) untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil;
b) mengikat racun dan menonaktifkannya; c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain. 2) Pembuatan vaksin
Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut. 3) Pembuatan antibiotika
Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat dan Inggris. 4) Pembuatan hormon
Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.
Prisip dasar rekayasa genetika
Nah, kalau DNA adalah inti studi genetika, inti studi dari rekayasa genetika adalah rDNA. Apaan tuh? rDNA kependekan dari DNA rekombinan. Yah, pakai singkatan bahasa inggris lah. rDNA adalah DNA yang telah diubah secara genetik lewat proses pembelahan DNA. Yup. DNAnya dibelah. Jadi untaian DNA dibelah separuh panjangnya dan disatukan dengan untaian DNA dari individu lain, atau bahkan bisa dari spesies lain. Ada dua teknik yang dipakai ilmuan untuk membelah DNA. Cara pertama, namanya transfer gen. DNA baru dimasukkan kedalam sel organisme. Biasan Biasanya ya ini dilakuk dilakukan an dengan dengan dibant dibantu u oleh oleh mikroo mikroorga rganis nisme me yang yang bertug bertugas as sebagai sebagai vektor atau tukang bawa. Ia disebut terapi gen, kalau tujuannya untuk kedokteran. Jadi gen yang sudah di ubah atau gen biasa yang normal dimasukkan kedalam sel, untuk menggantikan gen yang rusak. Gen yang rusak bahaya loh. Bisa menyebabkan fungsi gen tersebut lenyap. DNA juga dapat dipotong jadi pendek dengan memakai enzim pembatas. Tau kan enzim? Enzim itu semacam protein yang mempercepat reaksi kimia kimia.. Nah, ujung dari potongan ini memiliki kecenderungan untuk menempel dengan ujung potongan DNA lainnya. Begitu dilepaskan, ia akan memburu ujung potongan DNA yang dapat dia tempelin. Dengan melihat melihat ukuran ukuran potonga potongan n yang yang dibuat dibuat oleh oleh sebuah sebuah enzim enzim pembat pembatas, as, ilmuan ilmuan dapat dapat menentukan apakah gen tersebut memiliki sandi genetik yang pantas. Teknik ini telah dipakai dalam menganalisa struktur genetik sel janin dan untuk mendiagnosa penyakit darah tertentu, seperti anemia sel sabit. Anggaplah ada barisan pasangan basa yang membawa perintah untuk membuat insulin, kalau ada cara untuk memasukkan barisan basa tersebut kedalam DNA bakteri, misalnya, bak bakte teri ri ters terseb ebut ut akan akan mamp mampu u memb membua uatt insu insuli lin n loh. loh. Pada Pada gili gilira rann nnya ya,, ini ini akan akan meningkatkan hidup orang yang menderita diabetes tipe 1, yang hidupnya tergantung pada suntikan insulin agar tubuhnya mampu memproses gula darah. hiks, sedih Walaupun konsep transfer gen ini kedengerannya sederhana banget, kenyataannya sangat susah dilakukan. Orang pertama yang nyobain dan pusing karena kesulitan melakukan ini adalah Paul Berg (1926 – ) yang dikenal sebagai bapak rekayasa genetika. Tahun 1973, Berg mengembangkan sebuah metode buat menyatukan DNA dari dua organisme, sebuah virus monyet bernama SV40 dengan sebuah virus bernama lambda phage. Walaupun berhasil, metode Berg ini rumit abis. Lalu di akhir tahun itu juga, seorang biokimiawan Amerika bernama Stanley Cohen (1922 – ) dari Stanford University, dan Herbert Boyer (1936 (1936-- ) dari dari Unive Univers rsit ity y of Cali Califo forn rnia ia at San San Franc Francis isco co menem menemuka ukan n enzi enzim m yang yang meningkatkan efisiensi prosedur Berg dengan sangat besar. Teknik transfer gen yang dikembangkan Berg, Boyer dan Cohen ini menjadi dasar dari banyak kemajuan dibidang rekayasa genetika.
Rekayasa genetika
Bioteknologi telah berkembang demikian pesat dengan pencapaian-pencapaian yang mengagetkan masyarakat dunia. Human Genome Project yang merupakan proyek besar dalam pemetaan genom (gen-gen pada khromosom) manusia telah dapat diselesaikan 5 tahun sebelum masa yang dijadwalkan. Terapi gen pada manusia pun telah mulai mendapat izin untuk dilaksanakan. Kloning domba yang menggegerkan kini telah digeser gagasan atau proyek kloning manusia untuk tujuan pengobatan maupun tujuan reproduksi kasus khusus. Teknologi Rekayasa Genetika merupakan inti dari bioteknologi didifinisikan sebagai teknik in-vitro asam nukleat, termasuk DNA rekombinan dan injeksi langsung DNA ke dalam sel atau organel; atau fusi sel di luar keluarga taksonomi; yang dapat menembus rintangan reproduksi dan rekombinasi alami, dan bukan teknik yang digunakan dalam pemuliaan dan seleksi tradisional. Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi a tau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Misalnya, gen dari bakteri bisa diselipkan di khromosom tanaman, sebaliknya gen tanaman dapat diselipkan pada khromosom bakteri. Gen serangga dapat diselipkan pada tanaman atau gen dari babi dapat diselipkan pada bakteri, atau bahkan gen dari manusia dapat diselipkan pada khromosom bakteri. Produksi insulin untuk pengobatan diabetes, misalnya, diproduksi di dalam sel bakteri Eschericia coli (E. coli) di mana gen penghasil insulin diisolasi dari sel pankreas manusia yang kemudian diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. coli. Dengan demikian produksi insulin dapat dilakukan dengan cepat, massal, dan murah. Teknologi rekayasa genetika juga memungkinkan manusia membuat vaksin pada tumbuhan, menghasilkan tanaman transgenik dengan sifat-sifat baru yang khas. Rekayasa genetika pada tanaman mempunyai target dan tujuan antara lain peningkatan produksi, peningkatan mutu produk supaya tahan lama dalam penyimpanan pascapanen, peningkatan kandunagn gizi, tahan terhadap serangan hama dan penyakit tertentu (serangga, bakteri, jamur, atau virus), tahan terhadap herbisida, sterilitas dan fertilitas serangga jantan (untuk produksi benih hibrida), toleransi terhadap pendinginan, penundaan kematangan buah, kualitas aroma dan nutrisi, perubahan pigmentasi. Rekayasa Genetika pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak, mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan obatobatan dan kosmetika.
Di negara-negara maju seperti di Amerika, Eropa, Australia, dan Jepang organisme hasil rekayasa genetika telah banyak beredar di masyarakatnya maupun diekspor ke negaranegara lain seperti Indonesia. Organisme hasil rekayasa genetika dapat berupa mikrooraganisme (bakteri, jamur, ragi, virus), serangga, tanaman, hewan dan ikan. Di AS produk-produk hasil rekayasa genetika dijual secara bebas di pasaran, sementara di Eropa dan Jepang diwajibkan untuk memberi label bagi produk-produk tersebut. Cina juga merupakan negara yang telah sangat maju dalam pengembangan bioteknologi rekayasa genetika. Beberapa tanaman transgenik yang telah banyak dihasilkan dan beredar di masyarakat antara lain kedele dengan kandungan gizi yang lebih tinggi, golden rice (padi dengan antosianin atau karotenoid untuk menghasilkan vitamin A dengan kosentrasi tinggi pada beras), kapas dengan gen cry yang diisolasi dari bakteri bacillus turingiensis yang menghasilkan senyawa tosik untuk membunuh seranga hama tertentu, jenis-jenis tanaman hias seperti anggrek, tulip, yang bertujuan untuk meningkatklan kualitas bunga; warna, bentuk, aroma, keseragaman bentuk dan kontinyuitas produksi. Perkembangan teknologi dan produk rekayasa genetika juga tergolong pesat di Indonesia di tengah sikap kritis prokontra yang dipengaruhi terutama dari LSM di Eropa. Indonesia telah sejak lama menjadi pengimpor produk rekayasa genetika seperti kedele, kapas, jagung, buah-buahan, tanaman hias, obat-obatan dan kosmetika. Beberapa Lembaga Riset dan Program Studi Bioteknologi telah berdiri di Indonesia. Bahkan Kementerian Riset dan Teknologi serta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi telah mengembangkan program insentif bagi pengembangan bioteknologi (rekayasaya genetika) agar Indonesia tidak menjadi penonton dan tertinggal dalam teknologi ini yang akhirnya menyebabkan kita selalu menjadi negara pengimpor. Kami di Universitas Udayana bahkan telah menghasilkan tiga paten untuk produk rekayasa genetika seperti tanaman jeruk transgenik dan beberapa klon gen yang dipelihara dalam sel bakteri E. coli. Orientasi dunia terhadap produk rekayasa genetika sangat beragam dari yang menolak, setuju dan dengan sikap hati-hati. Sikap kritis ini muncul terutama karena kekhawatiran akan keamanan pangan, keamanan pakan, dan keamanan lingkungan. Kekhawatiran ini juga muncul karena ketidaktepatan informasi teknis mengenai rekayasa genetika. Banyak kasus biologi dikaitkan dengan rekayasa genetika seperti munculnya penyakit sapi gila, flu burung, kanker/tumor yang semuanya tidak ada bukti keterkaitannya dengan rekayasa genetika. Dampak produk rekayasa genetika bagi kesehatan manusia tidak perlu dikhawatirkan sepanjang jenis produk yang dilepas ke masyarakat telah memenuhi Protokol Cartagena dan terlebih dulu melalui proses pemeriksaan keamanan pangan dan lingkungan. Yang sering dikhawatirkan para pemerhati bioteknologi adalah keikutan gen marker (biasanya gen tahan antibiotika) terselip ke dalam khromosom organisme penerima, sehingga jika makan produk tersebut kita juga akan memakan zat tahan antibiotika. Tentang hal ini telah ada teknologi untuk menghilangkan gen tersebut agar tidak ikut terselip ke organisme penerima. Di samping itu konsentrasi zat ini tidak tinggi untuk ukuran manusia. Kekhawatiran juga muncul terhadap adanya gene flow yaitu menyebarnya gen baru yang diselipkan pada organisme penerima kepada organisme lain yang sejenis di
sekitarnya melalui proses penyerbukan atau kawin silang. Tentang hal ini, bukankah di alam proses penyerbukan silang seperti ini telah terjadi sejak organisme hidup mendiami bumi? Bukankah gen yang diselipkan juga diambil dari organisme yang ada di alam? Jadi tidak perlu khawatir. Saat ini langkah-langkah yang perlu dilakukan pemerintah adalah melakukan prosedur karantina untuk mengetahui status organisme atau produknya apakah hasil rekayasa genetika atau bukan. Jika ya, apa jenis rekayasanya (jenis gen dan teknologi yang digunakan). Jenis produk yang masih menjadi kontroversi mungkin lebih baik dilabel untuk memberikan informasi yang benar dan pilihan kepada masyarakat. Produk obatobatan dan kosmetika tidak perlu diberi label karena telah diterima dan diterapkan sejak lama. Penyebaran informasi yang benar ke masyarakat juga perlu diperbanyak menggunakan berbagai media sehingga pemahaman tentang teknologi dan produk rekayasa genetika makin baik
Peranan Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian By kutankrobek
Di zaman yang serba cepat dan mengharuskan segala sistem yang begitu cepat pula karena didukung oleh populasi menusia yang sangat cepat pula hal itu berimbas pada dunia pertanian. Sebagai yang utama dalam masalah hidup ini menuntut sektor pertanian untuk memenuhi kebutuhan pangan populasi manusia yang tidak terbendung secara cepat dan bagus tidak hanya kuantitas tetapi kualitasnya juga. Dari hal-hal seperti itulah bioteknologi di bidang pertanian berusaha untuk menjawab tantangan itu. Selama kurang lebih empat dasawarsa terakhir, kita melihat begitu pesat perkembangan bioteknologi di berbagai bidang. Pesatnya perkembangan bioteknologi ini sejalan dengan tingkat kebutuhan manusia dimuka bumi. Hal ini dapat dipahami mengingat bioteknologi menjanjikan suatu revolusi pada hampir semua aspek kehidupan manusia, mulai dari bidang pertanian, peternakan dan perikanan hingga kesehatan dan pengobatan. Bioteknologi berasal dari dua kata, yaitu ‘bio’ yang berarti makhuk hidup dan ‘teknologi’ yang berarti cara untuk memproduksi barang atau jasa. Dari paduan dua kata tersebut European Federation of Biotechnology (1989) mendefinisikan bioteknologi sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan meningkatkan aplikasi organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan/atau analog molekuler untuk menghasilkan produk dan jasa[Goenadi & Isroi, 2003]. Dengan definisi tersebut bioteknologi bukan merupakan sesuatu yang baru. Bioteknologi merupakan bidang ilmu baru di bidang pertanian yang dapat menyelesaikan masalah-masalah yang tidak dapat diselesaikan dengan cara konvensional. Penggunaan bioteknologi bukan untuk menggantikan metode konvensional tetapi bersama-sama menghasilkan keuntungan secara ekonomi. Penggunaan metode konvensional dengan teknologi tinggi memaksimumkan keberhasilan program perbaikan pertanian. Bioteknologi harus diintegrasikan ke dalam pendekatan-pendekatan konvensional yang sudah mapan. Bioteknologi berkembang dengan cepat di berbagai sektor dan meningkatkan keefektifan cara-cara menghasilkan produk dan jasa. Untuk alih teknologi dan pengembangan bioteknologi secara layak dan tidak merusak lingkungan, diperlukan berbagai persyaratan selain peraturan perundangan juga modal yang besar. Bioteknologi memperlihatkan suatu rangkaian yang mengagumkan dari berbagai disiplin ilmu seperti mikrobiologi, anatomi tumbuhan dan hewan, biokimia, imunologi, biologi sel, fisiologi tumbuhan dan hewan, morfogenesis, aekologi, genetika dan banyak lagi lainnya.peranan biologi yang baru didapat ini telah memberikan sumbangan teramat penting bagi kesehatan dan kesejahteraan umat manusia. Dimulai dari nenek moyang kita, pemanfaatkan mikroba telah dilakukan untuk membuat produk-produk berguna seperti tempe, oncom, tape, arak, terasi, kecap, yogurt, dan nata de coco . Hampir semua antibiotik berasal dari mikroba, demikian pula enzim-enzim yang dipakai untuk membuat sirop fruktosa hingga pencuci pakaian. Dalam bidang pertanian, mikroba penambat nitrogen telah dimanfaatkan sejak abad ke 19. Mikroba pelarut fosfat telah dimanfaatkan untuk pertanian di negara-negara Eropa Timur sejak
tahun 1950-an. Mikroba juga telah dimanfaatkan secara intensif untuk mendekomposisi limbah dan kotoran. Ya mikroba telah mengambil andil besar dalam menggalakkan pertanian organic. Mikroba dibutuhkan untuk mengkomposkan pada pembuatan pupuk kompos yang terdiri dari kotoran dan seresah tanaman-tanaman (Winarno. 2007). Contoh tanaman yang dikembangkan melalui bioteknologi. ¬
Perkembangan Bioteknologi Industri/Bioindustri di Indonesia
Apabila perkembangan bioteknologi secara keilmuwan di Indonesia kuat khususnya di bidang pertanian, perkembangan industri/bioindustri Indonesia justru sebaliknya. Seperti contoh di pendahuluan, bioteknologi pertanian dengan pemanfaatan tanaman transgenik oleh perusahaan seperti Monsanto/Monagro Kimia, banyak mendapat tantangan. Sehingga pemanfaatan bioteknologi pertanian kita masih bersandar pada bioteknologi tingkat tua yaitu pemanfaatan pada tingkat seluler bukan molekuler. Contohnya adalah industri kultur jaringan yang berkembang baik dalam industri kehutanan dengan kebutuhan penyediaan bibit tanaman untuk reboisasi maupun untuk estetika seperti bunga-buga untuk pajangan seperti anggrek, dsb. ϖ
BIOTEKNOLOGI DALAM PRODUKSI MAKANAN
Berbagai proses bioteknologi yang ditujukan untuk mengolah bahan makanan telah sejak lama dikonsumsi orang seperti tempe, tauco, kecap, yogurt, tuak, dan wine. Teknologi tersebut telah lam dipraktekkan selama ribuan tahun dan dikembangkan secara naluri dan seni tradisional. Hanya baru2 ini saja teknik yanglebih maju telah diterapkan pada proses tersebut. Proses bioteknologi untuk memproduksi makanan melibatkan teknik yang relative sederhana dan mudah untuk dikembangkan dalam skala besar. Bioteknologi pangan, cukup berkembang dengan baik walau belum tereksploitasi secara optimal. Misalnya komposisi kecap yang membedakan rasa, warna dan bau/flavor sangat dipengaruhi oleh jenis kedelai sebagai bahan baku dan juga mikroba yang digunakan. Sementara ini semua masih dilakukan secara tradisional walau secara penelitian sudah ada yang mulai mengarah pada pemanfaatan flavor-nya. Demikian pula berbagai buah dan produk pertanian untuk pangan baik sebagai perasa seperti vanili maupun pewarna dan bau yang banyak ba nyak dieksploitasi oleh industri flavor Eropa dan Amerika di Indo nesia, juga makin merasakan pentingnya bioteknologi modern. Selain flavor, kebutuhan yang besar adalah enzim dan protein yang banyak digunakan dalam proses pembuatan produk pangan seperti enzim protease, enzim lipase, dsb. Tak terkecuali dengan pemanfaatan baru di kosmetik dan kebersihan kebe rsihan seperti munculnya pasta gigi yang mengurangi detergen dengan mengganti protease, shampoo dengan komposisi protein collagen, dll (Budi Witarto, Arif. 2006). Jenis-jenis makanan tradisional hsil fermentasi seperti tempe atau kecap dibuat melalui suatu rangkaian proses fermentasi kedelai. Selain itu terdapat miso yang berasal dari pasta kedelai yang diragikan. Negara- Negara di Asia menghasilkan aneka ragam produk hasil fermentasi dengan konsumsi per-kapita yang tinngi setiap tahunnya (Winarno, 2007).
Pembuatan roti dan jenis-jenis produknya umumnya diproduksi dari tepung gandum atau terigu, air atau susu, garam, gula dan ragi. Proses fermentasi dilakukan untuk mencapai tujuan yaitu pengembang adonan, pembentukan citarasa, dan perubahan tekstur dalam adonan. Ilmu genetika terapan yang modern berupaya untuk meningkatkan kualitas organisme ragi sehingga memperbaiki aktivitasnya dan menghasilkan citarasa serta tekstur yang lebih baik pada produk roti yang dihasilkan (Winarno. 2007). Minuman beralkohol ; pembuaatan minuman beralkohol ini dengan cara memeram bahan-bahan yang mengandung gula atau bahan-bahan yang mengandung pati yang harus dihidrolisis menjadi gula sederhana sebelum dilakukan fermentasi. Pemeraman ini dilakukan dibantu oleh mikroorganisme yang sesuai dan dibiarkan meragi, produk akhir akan berupa cairan yang mengandung alcohol dengan kadar mulai dari beberapa persen hingga mencapai 16% atau lebih. ϖ
BIOTEKNOLOGI DALAM BIDANG PERTANIAN
Rifai (2001) mengatakan, penggunaan bioteknologi untuk menciptakan kultivar unggul seperti tanaman padi dan tanaman semusim sangat berguna untuk pemenuhan kebutuhan pangan rakyat Indonesia. Karenanya, pengembangan bioteknologi diberbagai bidang perlu mendapat perhatian serius. Satu fakta yang tidak dapat dipungkiri akibat ketertinggalan negara kita mengembangkan bioteknologi adalah dimanfaatkannya plasma nutfah negara kita oleh negara lain. Durian bangkok dan mangga berwarna keunguan dari Australia adalah sebagian kecil contohnya. Bioteknologi seperti transgenik dalam bidang pertanian pada dasarnya telah mulai dikembangkan, namun penolakan-penolakan dari berbagai pihak menyebabkan teknologi ini tidak pesat perkembangannya. Tanaman-tanaman pertanian yang telah berhasil meningkatkan produksi dan kualitas melalui transgenik antara lain kapas, jagung, dan lain-lain. Pro dan kontra penggunaan tanaman transgenik ramai dibicarakan diberbagai media massa. Salah satu contohnya adalah kapas transgenik. Pihak yang pro, terutama para petinggi dan wakil petani yang tahu betul hasil uji coba di lapangan memandang kapas transgenik sebagai mimpi yang dapat membuat kenyataan, sedangkan Pihak yang kontra, sangat ekstrim mengungkapkan berbagai bahaya hipotetik tanaman transgenik (Tajudin, 2001). Selain kapas, Setyarini (2000) memaparkan tentang kontroversi penggunaan tanaman jagung yang telah direkayasa secara genetik untuk pakan unggas. Kekhawatiran yang muncul adalah produk akhir unggas Indonesia akan mengandung genetically modified organism ( GMO ). Masalah lain yang menjadi kekhawatiran berbagai pihak adalah potensinya dalam mengganggu keseimbangan lingkungan antara lain serbuk sari jagung dialam bebas dapat mengawini gulma-gulma liar, sehingga menghasilkan gulma unggul yang sulit dibasmi. Sebaliknya, kelompok masyarakat yang pro mengatakan bahwa dengan jagung transgenik selain akan mempercepat swa sembada jagung, manfaat lain adalah jagung yang dihasilkan mempunyai kualitas yang hebat, kebal terhadap serangan hama sehingga petani tidak perlu menyemprot pestisida (W.Marlene Nalley.2001).
Pendekatan Biologi Molekuler untuk mengatasi Krisis Pangan Penggunaan marka molekuler (penanda molekuler) untuk menyeleksi sifat yang diinginkan dari keturunan hasil persilangan dengan pelacakan sifat-sifat tanaman berdasarkan DNA yang dimiliki tanaman akan mempercepat proses tersebut. Salah satu kelebihan dari metode ini adalah mempersingkat pengujian tanaman. Jika dengan cara konvensional diperlukan waktu sedikitnya lima tahun, dengan cara ini hanya diperlukan waktu paling lama tiga tahun. Dengan marka molekuler, pada generasi ketiga tanaman hasil persilangan sudah stabil. Pada tanaman jagung marka molekuler digunakan untuk mengetahui jarak genetik (hubungan kekerabatan) jagung. Dengan begitu, para pemulia menjadi lebih mudah dalam melakukan persilangan. Selanjutnya yang tak kalah pentingnya adalah perlindungan terhadap sumber genetik pertanian Indonesia dari ancaman kepunahan. Oleh karena itu, kegiatan konservasi dengan mendirikan laboratorium Bank Genetik sangat diperlukan. Dan tentu saja, hal itu akan lebih baik jika dilakukan tidak hanya oleh Balitbiogen saja (Anonymous, 2003). Rekayasa genetika dalam bidang tanaman dilakukan dengan mentransfer gen asing ke dalam tanaman. Hasil rekayasa genetika pada p ada tanaman seperti ini disebut tanaman transgenik. Sudah diperoleh beberapa tanaman transgenik yang toleran terhadap salinitas, kekeringan dan hama penyakit ( Nasution, Muhammad Arif. 2002). ¬ Tanaman Transgenik Toleran salin Dengan teknologi kultur jaringan telah dapat dikembangkan tanaman transgenik toleran salin. Rekayasa genetika mentransfer gen dari padi liar yang toleran terhadap salin ke padi yang biasa digunakan sebagai bahan pangan melalui fusi protoplasma. Dapat juga ditransfer dari sejenis jamur yang tahan salin kepada tanaman yang akan dijadikan tanaman transgenik. Beberapa tomat, melon, dan barley transgenik yang toleran dengan salin (New Scientist, 1997 dalam Sitepoe,2001) ¬ Tanaman Transgenik Tahan Kekeringan Tanaman tahan kekeringan memiliki akar yang sanggup menembus tanah kering, kutikula yang tebal mengurangi kehilangan air, dan kesanggupan menyesuaikan diri dengan garam di dalam sel. Tanaman toleran terhadap kekeringan ditransfer dari gen kapang yang mengeluarkan enzim trehalose. Tembakau salah satutanaman transgenik yang dapat toleran dengan suasana kekeringan (Guardian Online, 1997 dalam Sitepoe, 2001). ¬ Tanaman Transgenik Resisten Hama Bacillus thuringiensis menghasilkan protein toksin sewaktu terjadi sporulasi atau saat bakteri membentuk spora. Dalam bentuk spora berat toksin 20% dari berat badan spora. Apabila larva insek memakan spora maka di dalam alat pencernaan larva insek, spora bakteri dipecah dan keluarlah toksin. Toksin masuk ke dalam membran sel alat pencernaan larva, mengakibatkan alat pencernaan mengalami paralisis, pakan tidak dapat diserap sehingga larva mati. Dengan membiakkan Bacillus thuringiensis kemudian diektrak dan dimurnikan maka akan diperoleh insektisida biologis (biopestisida) dalam bentuk kristal. Insektisida biologis serupa saja aplikasinya maupun untung ruginya dengan insektisida kimia lainnya. Oleh karena itu, pada tahun 1985 dimulai rekayasa gen dari Bacillus thuringiensis dengan kode gen Bt toksin (Feitelson et al, 1992). Tanaman tembakau untuk pertama kali merupakan tanaman transgenic pertama yang
menggunakan gen Bt toksin, disusul famili tembakau, yaitu tomat dan kentang. Dengan sinar ultraviolet gen penghasil insektisida pada tanaman dapat diinaktifkan (Lal and Lal, 1990). Jagung juga telah direkayasa dengan menggunakan gen Bt toksin, tetapi diintegrasikan dengan plasmid bakteri Salmonella parathypi, yang mengh asilkan gen yang menonaktifkan ampicillin. Pada jagung juga direkayasa adanya resistensi herhisida dan resistensi insektisida sehingga tanaman transgenik jagung memiliki berbagai jenis resistensi hama tanaman. Bt toksin gen juga direkayasa ke tanaman kapas bahkan multiple-gene dapat direkayasa genetika pada tanaman transgenik. Toksin yang diproduksi dengan tanaman transgenik menjadi nonaktif apabila terkena sinar matahari, khususnya sinar ultraviolet (Sumber: Nottingham S, 1998). Sejumlah tanaman transgenik toksin Bt telah be rhasil diproduksi, antara lain kapas (Bt toksin terhadap cutton boll worm, produksi Monsanto, St. Louis, Missouri, Amerika Serikat; kini diuji coba secara terbatas di Sulawesi Selatan), kentang (Bt toksin terhadap Colorado bettle, produksi Mycogen, San Diego, California, Amerika Serikat), jagung (Bt toksin terhadap pengerek batang European, produksi Ciba Seed, Greensboro, California Utara, Amerika Serikat (Nasir, 2002). Tanaman Transgenik Resisten Penyakit Dalam percobaan kloning “Bintje” yang mengandung gen thionin dari daun barli (DB4) yang memakai promoter 35S cauliflower mosaic virus (CaMV), dengan mengikutsertakan Bintje tipe liar yang sangat peka terhadap serangan Phytophthora infestans sebagai kontrol, menunjukkan bahwa klon “Bintje” dapat mengekspresikan gen DB4. Jumlah sporangium setiap nekrosa yang d isebabkan oleh P. infestans mengalami penurunan lebih dari 55% jika dibandingkan dengan tipe liar. Pendekatan ini sangat bermanfaat untuk menekan perkembangbiakan P. infestans sehingga kerugian secara ekonomi dapat direduksi. Perkembangan yang menggembirakan juga terjadi pada usaha untuk memproduksi tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Dengan memasukkan gen penyandi protein selubung {coat protein) Johnsongrass mosaic potyvirus (JGMV) ke dalam suatu tanaman diharapkan tanaman tersebut menjadi resisten apabila diserang oleh virus yang bersangkutan. Potongan cDNA dari JGMV, misalnya dari p rotein selubung dan protein nuclear inclusion body (Nib) dengan kontrol promotor 35S CaMV, mampu diintegrasikan pada tanaman jagung dan diharapkan akan dihasilkan jagung transgenik yang bebas dari serangan virus. Hal serupa juga sedang digalakkan dengan rekayasa genetika pada tanaman padi-padian untuk mendapatkan varietas yang resisten terhadap virus padi. Di samping itu, usaha untuk meningkatkan kualitas beras seperti yang diinginkan oleh manusia juga sedang diusahakan. Jepang memberikan investasi yang cukup besaruntuk penelitian dan pengembangan di bidang biologi molekul padi. ¬ Kultur jaringan Juga tak kalah pentingnya teknologi kultur jaringan yang merupakan kemajuan besar dalam bidang pertanian. Kultur jaringan adalah pembuatan bibit dan perbanyakannya menggunakan permainan komposisi media. Yang digunakan bisa segala sumber organ tumbuhan mulai dari biji, daun, tunas, dsb jadi lebih luas dari teknologi pembibitan p embibitan konvensial dengan stek. Yang dimanipulasi adalah sel penyusun organ itu untuk berubah menjadi tanaman sempurna melalui hormon-hormon dalam media yang digunakan. Jadi ¬
ini adalah bioteknologi tingkat tua, bukan bioteknologi modern. Kultur jaringan tanaman merupakan teknik in vitro (dalam gelas) yang merupakan cara untuk memperbanyak tanaamn dengan pengambilan bagian tanaman yang mempunyai titik tumbuhnya. Contoh sederhana pada pisang, bila di ambil cambium atau ujun-ujung akarnya, lalau di perlakukan dalam gelas dalam laboratorium, kemudian bagian itu akan membelah sendiri dan setiap belahanya akan menghsilkan tanaman baru. Intinya asalakan pada tanaman itu ada titi tumbuh atau yang disebut jaringan meristematik, tanaman tersebut bias diperbanyak. Bayankan kalau ini sudah menyeluruh skala nasioanl perbanyak tanaman secara cepar mungkin saja dilakukan. DAFTAR PUSTAKA (Peranan Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian) Anonymous. 2003. Menanti Lahirnya Kerja Sama Pakar Bioteknologi Pertanian. http://suarapembaruan.com Budi Witarto, Arief. 2006. Bioteknologi di Indonesia: Kon disi dan Peluang. http: http://io.ppi-jepang.org/ Goenadi & Isroi, 2003 dalam Komersialisasi Produk Bioteknologi Pertanian Di Indonesia, Mungkinkah ?, Lembaga Riset dan Perkebunan Indonesia. Nasution, Muhammad Arif. 2002. Journal : Biologi Molekuler dan Ketahanan Pangan Nasional. Makalah falsafah sains. Institute Pertanian Bogor Nasir M., 2002. Bioteknologi Molekuler Teknik Rekayasa Generika Tanaman. Penerbit PT. Citra Aditya Bakti. Bandung. Rifai, M. A. 2001. Bioteknologi Mendukung Keanekaragaman Hayati dalam Suara Pembaruan, 9 Maret. Sitepoe M., 2001. Rekayasa Genetika. Penerbit. Grasindo. Jakarta. Tajudin. K. N. 2001. Menyoalkan Tanaman Transgenik dalam Suara Pembaruan, 26 Februari. W.Marlene Nalley. 2001. Tinjauan Filosofis Bioteknologi. Makalah Falsafah Sains. Institut Pertanian Bogor
