Bioteknologi Modern Jenis-jenis Bioteknologi

Bioteknologi 243 untuk menghasilkan keadaan steril bebas hama atau terhindar dari mikroorganisme yang tidak diinginkan disebut sterilisasi. Sterilisasi alat dan bahan dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut autoklaf Gambar 9.2. Alat-alat dan bahan yang diperlukan dalam kultur jaringan tumbuhan antara lain: botol kultur, pinset, scalpel pisau kultur, cawan petri, erlenmeyer, pipet, akuades, dan medium kultur buatan. Seluruh alat dan bahan tersebut harus dalam keadaan steril sebelum dipakai. Secara umum, medium yang digunakan dalam kultur jaringan ha- rus mengandung garam-garam anorganik unsur makro dan mikro, zat-zat organik zat pengatur tumbuh, substansi organik yang kom- pleks air kelapa dan ekstrak buah-buahan, bahan pemadat medium agar-agar, pH tertentu, dan bahan tambahan arang aktif. Beberapa kelompok zat pengatur tumbuh yang digunakan dalam kultur jaringan antara lain: auksin IAA, 2,4 D, dan NAA, sitokinin adenin, kinetin, zeatin, dan BAP, giberelin, asam absisat, dan etilen. Zat pengatur tumbuh ZPT merupakan faktor yang mendukung proses pertumbuhan pada kultur jaringan tumbuhan. Hormon auksin memacu pembelahan sel, sehingga membentuk gumpalan atau massa sel yang belum terdiferensiasi, disebut kalus. Sel-sel kalus ini dapat berkembang menjadi tanaman baru. No. Nama Medium dan Penemunya Keterangan 1. MS Murashige dan Skoog atau LS Linsmaier dan Skoog Untuk kultur kalus pada berbagai tanaman, banyak mengandung garam-garam mineral dan senyawa nitrogen amonium dan nitrat. 2. BS Gamborg Untuk kultur suspensi sel tanaman Leguminosae terung- terungan. 3. Nitsch dan Nitsch Untuk kultur mikrospora dan kultur sel pada tembakau. 4. WPM Lloyd dan Mc Cown Untuk kultur jaringan tanaman berkayu. 5. VW Vancin dan Went dan Knudson C Untuk tanaman anggrek. 6. Kao dan Michayluk Untuk kultur protoplas pada Cruciferae, Gramineae, dan Leguminosae. 7. N6 Chu Untuk serealia padi 8. White W63 Untuk kultur akar yang mengandung garam-garam mineral dalam konsentrasi yang rendah. Tabel 7.1. Beberapa Medium yang Sering Digunakan dalam Kultur Jaringan Indrianto, Teknik Kultur Jaringan, hlm. 33 244 Biologi Kelas XII Gambar 9.3 LAF laminar air flow b Inokulasi Inokulasi merupakan tahapan penanaman eksplan yang sudah steril ke dalam atau di atas medium buatan pada botol kultur. Teknik yang dilakukan untuk mendapatkan eksplan yang steril disebut teknik aseptis, dengan mengambil atau mengiris bagian tanaman. Entkas dan LAF Laminar Air Flow merupakan peralatan utama untuk melaku- kan kerja secara aseptis. c Pemeliharaan Tahapan setelah inokulasi adalah meletakkan atau menyimpan botol-botol kultur secara rapi dan teratur pada ruang pemeliharaan ruang inkubator, yaitu di rak-rak pemeliharaan. Selama pemeliharaan, kultur diamati secara rutin untuk mengetahui pertumbuhan dan perkembang- an eksplan. Ruang inkubator harus dalam keadaan bersih dan dilengkapi dengan pengatur suhu ruangan serta sumber cahaya lampu, sehingga mendukung pertumbuhan dan perkembanagan eksplan. d Aklimatisasi Tahapan setelah memelihara kultur yaitu menyesuaikan tanaman agar mampu beradaptasi dengan lingkungan yang baru. Proses ini dise- but aklimatisasi. Perlakuan sebelum memindahkan atau menumbuh- kan tanaman hasil kultur jaringan pada lingkungan luar lapangan, yaitu menumbuhkan kultur dalam suatu ruangan khusus green hause, dengan mengatur faktor kelembaban, cahaya, dan suhu. Ada beberapa manfaat dan keuntungan kultur jaringan tanaman, antara lain: menghasilkan tanaman atau individu baru dalam jumlah besar dan cepat waktu relatif singkat; menghasilkan tanaman bebas virus, menghasilkan tanaman yang persis dengan induknya, sehingga dapat melestarikan sifat tanaman induk; menghasilkan hibrid baru me- lalui persilangan somatis melalui fusi atau penggabungan protoplas; menghasilkan tanaman haploid melalui kultur mikrospora, sehingga untuk pemuliaan tanaman; untuk menyimpan plasma nutfah; untuk menyelamatkan embrio; hanya memerlukan tempat yang relatif sem- pit; serta semua bagian tanaman dapat digunakan. Gambar 9.4 Tahapan pembentukan tanaman baru pada wortel a wortel b potongan wortel bentuk bulat + 1 cm c dibuang bagian tepi sehingga berbentuk kubus d dimasukkan ke dalam medium mengandung zat pengatur tumbuh e tumbuh kalus f - i tahapan perkembangan sampai terbentuk tanaman kecil j tanaman wortel dewasa lampu UV ultraviolet neon a b c d e f g h i j kalus Bioteknologi 245 2 Rekayasa Genetika Tahun 1973 merupakan sejarah yang mengawali penelitian sebe- lum berkembangnya rekayasa genetika, yaitu pencangkokan gen ma- malia ke dalam sel bakteri, sehingga menimbulkan fenotip maupun genotip yang baru. Teknik rekayasa genetika dapat dilakukan melalui: a Teknologi DNA Rekombinan Recombinant DNA Technology Teknologi DNA rekombinan atau disebut juga Rekayasa Ge- netika adalah suatu metode biokimiawi atau manipulasi gen, dengan cara menyisipkan insert atau menggabungkan gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama ini disebut DNA rekombinan. Sementara itu, gen dari satu individu yang disisipkan atau digabungkan pada gen individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik misalnya: tanaman transgenik. Teknologi DNA rekombinan memerlukan suatu perantara atau vektor berupa plasmid bakteri DNA berbentuk lingkaran yang ter- dapat di luar kromosom, sehingga merupakan bentuk teknologi plas- mid. Adapun syarat-syarat vektor yang baik antara lain: mempunyai kemampuan untuk bereplikasi sendiri dan melakukan transkripsi; mampu memasuki sel; mampu menjadi bagian genom sel; serta mem- punyai ciri khusus, sehingga sel yang ditransformasi dapat dikenali oleh sel yang tidak ditransformasi. Segmen DNA atau gen yang disi- sipkan akan berkembang di dalam sel individu penerima inang atau host dan tidak akan mengalami perubahan fungsi atau tetap berfungsi, sebagaimana pada sel yang diambil gennya. Salah satu contoh rekayasa genetika yang sudah berhasil adalah penyisipan atau pemindahan gen manusia sebagai penghasil insulin, ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli. Galeri Perdebatan Tanaman Transgenik Sebagian orang menganggap tanaman transgenik sangat penting karena dapat meningkatkan kualitas hasil panen petani. Namun, sebagian lagi menganggap tanaman transgenik akan membawa bencana. Bahkan, beberapa aktivis penolak tanaman hasil rekayasa genetika melakukan protes keras dengan merusak tanaman- tanaman hasil rekayasa genetika tersebut. Green, Makanan Rekayasa Genetika, hlm. 5 Plasmid kromosom bakteri bakteri isolasi DNA plasmid dan DNA penghasil insulin DNA rekombinan plasmid dimasukkan ke dalam sel bakteri bakteri rekombinan penggandaan gen salinan produk pro- tein penghasil insulin hormon insulin DNA kromosm manusia gen penghasil insulin Gambar 9.5 Rekayasa genetika untuk menghasilkan insulin. Gambar 9.6 Suntik insulin pada penderita diabetes D ay , G enetika, hlm. 30 246 Biologi Kelas XII Galeri Dolly Akhirnya Mati Dolly hasil kloning tidak mempunyai umur yang panjang dan mati pada usia muda. Meskipun para ahli berhasil melakukan kloning, mereka juga menemukan kelemahan kloning, yaitu hewan hasil kloning tidak sesehat hewan yang berkembang biak secara alami. Dolly mati disebabkan penyakit yang berhubungan dengan usia. Day, Genetika, hlm. 36 b Transplantasi Nukleus Dua ahli mikrobiologi Robert Briggs dan Th omas King adalah orang yang pertama kali melakukan percobaan transplantasi nukleus pada tahun 1950-an. Kemudian, John Gurdon melanjutkan penelitian tersebut. Mereka menghancurkan nukleus dari sel telur katak menggu- nakan radiasi sinar ultra violet dan menggantinya dengan nukleus dari sel usus embrio katak berudu yang sedang berkembang. Nukleus dari sel usus tersebut diambil dengan mikropipet. Bila nukleus berasal dari sel usus embrio muda yang belum terdiferensiasi, maka sel telur pe- nerima resipien dapat berkembang menjadi berudu. Perkembangan ini tidak terjadi, jika nukleus diambil dari sel usus berudu yang telah terdiferensiasi. Transplantasi atau pemindahan nukleus dari satu sel ke sel yang lain dapat menghasilkan individu yang baru. c Kloning Selain transplantasi gen, pembentukan individu baru dapat di- lakukan dengan teknik yang disebut kloning. Kloning adalah suatu metode untuk menghasilkan keturunan atau individu yang identik se- cara genetik dengan induknya. Pada tahun 1997, para peneliti dari Scotlandia Ian Wilmut dan rekan-rekannya berhasil menghasilkan seekor domba yang kemudian diberi nama Dolly. Pada penelitiannya, mereka mengambil sel telur dari satu domba dan menghilangkan nukleusnya. Selanjutnya, sel telur tanpa nukleus tersebut digabungkan dengan sel kelenjar susu am bing dari domba lainnya menggunakan aliran arus listrik. Setelah 6 hari ditumbuhkan dalam kultur, terbentuk embrio dan ditanam di dalam uterus domba lainnya domba ke-3 yang mirip dengan pendonor sel telur. Akhirnya, domba tersebut melahirkan anak yang identik dengan domba pendonor sel ambing. Para ahli dapat saja menerapkan kloning pada manusia, sehingga dihasilkan klon dari manusia itu sendiri pria maupun wanita yang mempunyai sifat identik. Gambar 9.7 Transplantasi nukleus pada katak Embrio katak atau berudu Sel usus Mikropipet Sel telur Nukleus sel usus Embrio 8 sel Berudu Nukleus didegradasi Ultraviolet Nukleus Telur katak Bioteknologi 247 Nah, dari uraian tentang kloning tersebut, ikutilah rubrik Diskusi berikut. d Teknologi Hibridoma Teknologi hibridoma adalah suatu metode penggabungan fusi dua macam sel dari organisme yang sama atau berbeda untuk mendapatkan sel hibrid hibridoma yang mempunyai kombinasi kedua sifat tersebut. Proses penggabungan sel menggunakan tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi. Teknologi hibridoma menghasilkan antibodi minoklonal, yaitu antibodi murni yang tidak tercemar oleh kuman atau protein lain. Teknik ini dikembangkan oleh Kohler dan Mistein, dengan menyun- Gambar 9.8 Kloning menghasilkan domba Dolly Bagaimana pendapat kalian jika manusia baru diciptakan atau dihasilkan dari teknik kloning? Setujukah kalian dengan cara ini? Adakah negara di dunia ini yang telah mempraktikkan kloning pada manusia? Kalian dapat menelusuri informasi melalui internet atau sumber lain. Diskusikan dengan teman kalian dan jelaskan pendapat serta alasan kalian di depan kelas. D i s k u s i Pendonor sel kelenjar susu Pendonor sel telur Sel telur dari ovarium Kultur sel ambing Sel telur tanpa nukleus Nukleus dihilangkan Sel berfusi Nukleus dari sel ambing Dikultur Embrio awal Ditanam pada uterus domba ke-3 Induk asuh Perkembangan embrionik Anak domba Dolly yang identik dengan pendonor sel susu Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 420 248 Biologi Kelas XII tikkan antigen ke dalam tubuh tikus atau kelinci. Selanjutnya, tikus atau kelinci tersebut membentuk antibodi. Sel pembentuk antibodi dari limpa tikus atau kelinci dipisahkan dan diambil, kemudian me- leburkan atau menggabungkan sel tersebut dengan sel kanker. Peng- gabungan kedua sel tersebut membentuk sel hibridoma. Sel pengha- sil antibodi hasil kultur sel hibridoma dipisahkan kemudian dikultur. Dengan demikian dihasilkan beberapa antibodi monoklonal dari be- berapa kultur sel. Setelah kalian mempelajari pengertian dan jenis-jenis bioteknologi, lakukanlah tugas di rubrik Telisik dan selesaikan Uji Kompetensi berikut. Gambar 9.9 Pembentukkan antibodi monoklonal melalui teknik hibridoma Mencari Informasi Produk Bioteknologi Konvensional Pelajarilah kembali uraian tentang bioteknologi, kemudian lakukan langkah-langkah berikut. 1. Siapkan alat tulis serta peralatan lain untuk keperluan mencari informasi di internet. 2. Carilah informasi tentang brbagai produk hasil bioteknologi konvensional serta carilah salah satu cara pembuatan fermentasi produk tersebut kalian dapat memilih fermentasi pada kecap atau tauco. 3. Buatlah bagan menurut pemahaman kalian sendiri, tentang proses fermentasi yang kalian peroleh. 4. Setelah kalian mengetahui cara pembuatan kecap atau tauco atau produk bioteknologi kon- vensional yang lain, buatlah tabel yang menjelaskan perbedaan bioteknologi konvensional de- ngan bioteknologi modern. T e l i s i k No. Bioteknologi Konvensional Modern 1. 2. 3. 4. 5. Sel limpa penghasil antibodi Sel kanker Fusi sel penghasil antibodi dan sel kanker Kultur hibridoma penghasil antibodi Antibodi monokonal Pemisahan hibridoma penghasil anti bodi Bioteknologi 249 Kerjakanlah soal-soal berikut. 1. Apa yang kalian ketahui tentang teknologi dan bioteknologi? 2. Jelaskan prinsip dari bioteknologi dan salah satu pendapat tentang definisi bioteknologi dari beberapa ahli. 3. Jelaskan perbedaan prinsip antara biote- knologi konvensional dan bioteknologi modern. 4. Jelaskan tentang teknologi hibridoma. 5. Buatlah bagan dan jelaskan tentang teknik transplantasi nukleus pada katak. Uji Kompetensi Kalian telah memahami dengan baik pengertian bioteknologi dan jenis-jenisnya, bukan? Selanjutnya, kalian akan mempelajari tentang implikasi bioteknologi berikut ini. B. Implikasi Dampak Bioteknologi pada Sains, Lingkungan, Teknologi, dan Masyarakat Sampai saat ini, perkembangan ilmu masih akan terus berkem- bang di kemudian hari. Seiring perkembangan tersebut, bioteknologi mempunyai dampak positif maupun dampak negatif.

1. Dampak Positif

Bioteknologi mempunyai dampak implikasi bagi perkembangan berbagai bidan, baik bidang pangan, pertanian, kesehatan dan peng- obatan, maupun bidang peternakan. Dampak positif dari bioteknologi adalah dihasilkannya produk-produk yang bermanfaat bagi peningkat- an kesejahteraan manusia.

a. Produk Bioteknologi pada Berbagai Bidang

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, ilmu yang satu saling berkaitan dengan ilmu yang lainnya. Oleh karena itu, perkembangan suatu ilmu juga berdampak pada perkembangan ilmu yang lain. Mikroorganisme yang dikembangkan dalam bioteknologi mampu mengubah bahan mentah hingga memiliki nilai tambah lebih tinggi, seperti pada pembuatan obat-obatan dan pembuatan makanan meng- ubah bahan pangan. Beberapa produk bioteknologi dapat kalian lihat pada tabel berikut. Galeri Penemuan Penisilin Penisilin secara tak sengaja ditemukan oleh Sir Alexander Flemming pada tahun 1928, ketika sedang meneliti influenza. Flemming memerhatikan sebuah bidang yang sangat bersih pada cawan petri yang berisi biakan bakteri. Pengujian menunjukkan bahwa bidang yang bersih itu dikelilingi sebuah bercak jamur yang menghasilkan antibiotik pembunuh bakteri . Setelah diidentifikasi, jamur tersebut merupakan genus Penicillium. Kemudian, ia menamakan antibiotik yang ditemukannya dengan nama Penisilin. Roberts, Serendipity, hlm. 161 Bidang Bioteknologi Konvensional Modern 1. Kesehatan dan Pengobatan a. Zat penghambat estrogen untuk program KB. a. Menghasilkan hormon pertumbuhan STH = Somatotroph Hormon. Tabel 9.2. Produk Bioteknologi Konvensional dan Modern pada Berbagai Bidang Ilmu 250 Biologi Kelas XII b. Metabolit sekunder, seperti antibiotik penisilin oleh Penicillium chrysogenum dan P. notatum, khloromfenikol oleh Streptomyces venezuelae, gramisidin Bacillus brevis, tetrasiklin Streptomyces aureofaciens, dan streptomisin oleh Streptomyces griseus. b. Manipulasi produk vaksin oleh Escherichia coli dan antibiotik baru hasil fusi sel. c. Interferon, merupakan antibiotik yang dimodifi kasi dan berfungsi untuk melawan melanoma kanker darah dan membantu menyembuhkan rematik tulang. d. Antibodi monoklonal, untuk mendiagnosis penyakit dan meningkatkan kekebalan tubuh terutama terhadap kanker. e. Protein hasil rekayasa genetika untuk mengatasi penyakit jantung dan stroke. 2. Pangan a. Tempe dengan jamur Rhizophus oryzae. b. Oncom dengan jamur Monilia sitophila. c. Tape singkong dengan jamur ragi Saccharomyces cereviceae. d. Keju dan yogurt dari susu dan menggunakan bakteri Lactobacillus sp. e. Nata de coco, brem bali, kecap, tauco, minuman anggur, bir, sake, roti, cuka, asinan, minuman beralkohol, dan susu fermentasi. f. Asam amino asam glutamat sebagai penambah rasa MSG dan lisin yang berperan dalam pembuatan roti. a. Makanan sup, keju, saus, kue, dan pizza. b. Makanan dari bahan kentang keripik kentang yang mengandung sedikit pati dan tidak banyak menyerap minyak saat digoreng, sehingga lebih sehat dimakan. c. Makanan manis seperti cokelat, es krim, makanan sereal, dan beberapa makanan bayi. d. Tomat yang berair banyak dan segar. e. Minyak goreng kanola. 3. Pertanian a. Hidroponik cara bercocok tanam tanpa menggunakan media tanah. b. Pembuatan kompos padat. c. Apel hasil persilangan yang mempunyai sifat segar berair dan tahan penyakit. a. Menghasilkan tanaman kedelai unggul kedelai tengger dan kedelai camar hijau melalui radiasi dan seleksi biji-biji kedelai. b. Tanaman kedelai, jagung, kapas, dan kanola yang tahan terhadap herbisida atau insektisida. c. Tanaman melon yang masak lebih lambat sehingga tetap segar lebih lama, dan stroberi yang lebih manis. d. Biji gandum yang besar dan enak. e. Jagung modern dengan biji yang besar dan segar berair.