Perkembangan dan Prinsip Dasar Bioteknologi

Mudah dan Akt if Belajar Biologi unt uk Kelas XII 174 M ikrobiologi bukan satu-satunya ilmu dasar yang berperan penting dalam pengembangan bioteknologi. Genetika dan biokimia pun berperan penting dalam pengembangan bioteknologi. Genetika beserta pemahaman mengenai pola perwarisan sifat dan substansi genetik menjadi dasar dalam t ek nol ogi rek ombi nasi D N A , persi l angan, dan mut asi . Bi ok i mi a member i k an dasar pemahaman mengenai st r uk t ur genet i k dan makromolekul lain, misalnya enzim. Pada akhirnya, mikrobiologi, genet ika, dan biokimia berkembang secar a si mul t an dan sal i ng memengar uhi sehi ngga mendor ong perkembangan biot eknologi. Ket iga ilmu dasar t ersebut selanjut nya mendukung perkembangan biologi molekular sebagai suatu disiplin ilmu baru yang melandasi pegetahuan mengenai makhluk hidup dilihat dari molekul pembentuknya. Biologi molekular menjadi ilmu yang mendasari bioteknologi modern. Ilmu-ilmu dasar dan teknologi yang lain juga mempunyai peranan penting dalam perkembangan bioteknologi. Perkembangan bioteknologi saat ini sudah sedemikian luas sehingga batasan antardisiplin ilmu dan ant art eknol ogi semaki n t i pi s dan sul i t di bedakan. Secara ri ngkas, hubungan antardisiplin ilmu dan teknologi yang turut mengembangkan bioteknologi terangkum dalam Gambar 7.2 berikut. Beberapa disiplin ilmu dan teknologi yang mendukung bioteknologi menghasi l kan cabang- cabang bi ot ek nol ogi bar u, di ant ar anya, bioteknologi pertanian, bioteknologi lingkungan, bioteknologi kesehatan, dan bioteknologi industri. Pada saat ini, bioteknologi tidak hanya terbatas pada eksperimen di laboratorium, melainkan sudah berkembang menjadi industri besar. Bioteknologi Teknologi pangan Kom p ut er Biot eknolog i p ert anian Biot eknolog i lingkungan Biot eknolog i kesehat an Biot eknolog i ind ust ri Biokim ia Mikrob iolog i Biologi Molekuler Sumber: Bioteknologi Pangan, 2006 Gambar 7.2 Hubungan ant arilm u dan t eknologi dalam pengem bangan biot eknologi. Kata Kunci • Biokim ia • Biologi m olekuler • Biot eknologi indust ri • Biot eknologi kesehat an • Biot eknologi lingkungan • Biot eknologi p ert anian • Gen et ika Rekayasa m ekanik Elekt ronika Gen et ika Ilm u Pangan Rekayasa Kim ia Biot ekn olog i 175

B. Bioteknologi Konvensional dan Modern

Secara umum, bioteknologi dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Pada bioteknologi konvensional, penerapan teknik-teknik biologi, biokimia, dan rekayasa genetika masih sangat terbatas. Organisme yang digunakan masih bersifat alamiah. Bahkan, dapat dikatakan bahwa pada teknologi konvensional belum ada rekayasa genetik. Jika pun ada, rekayasa yang dilakukan belum terarah dan belum sepenuhnya dapat dikendalikan. Contohnya, pencarian bibit unggul tanaman melalui radiasi. Teknik mutasi ini menghasilkan mutan-mutan dengan sifat yang berbeda-beda sehingga hasil mutasi tidak dapat sepenuhnya dikendalikan atau diramalkan. Pada biot eknologi modern, sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan, penerapan teknik-teknik biologi, biokimia, dan rekayasa genet ika t el ah mampu menghasil kan produk secara l ebih t erarah. Contohnya, melalui teknik rekombinasi gen sekarang para ilmuwan telah dapat menyisipkan gen penghasil hormon insulin manusia ke dalam DNA bakteri sehingga bakteri tersebut dapat menghasilkan hormon insulin. Dari contoh tersebut, telihat bahwa hasil yang akan dicapai telah dapat diramalkan sebelumnya. Bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern tidak mudah unt uk dibedakan. M eskipun demikian, t erdapat beberapa ciri khusus pada keduanya. Ciri khusus ini terutama terletak pada kelebihan dan kekurangan kedua jenis biot eknologi t ersebut . Perhat ikan Tabel 7.2 berikut . Gambar 7.3 Produksi hasil b iot eknologi b erskala indust ri pada pabrik pem buat an a keju dan b bir. Sumber:www.roundamerica.com; www.orexca.com 1. Jelaskan secara singkat perkembangan bioteknologi dari waktu ke waktu. 2. Bagaimanakah kedudukan Ilmu Mikrobiologi, Genetika dan Biokimia terhadap Bioteknologi? Jelaskan. Kerjakanlah di dalam buku latihan. Latihan Pemahaman Subbab A Kata Kunci • Rekayasa Genet ik • Mut asi • Rekom endasi gen • Bibit unggul • Radiasi • Insulin a b Mudah dan Akt if Belajar Biologi unt uk Kelas XII 176 M eskipun bioteknologi konvensional telah berkembang lebih dahulu, tidak berarti bioteknologi konvensional sudah tidak digunakan. H ingga kini, bioteknologi konvensional tersebut masih tetap digunakan sesuai kelebihan yang dimilikinya. A dapun bioteknologi modern hingga kini masih terus berkembang.

1. Bioteknologi Konvensional

Seper t i yang t el ah A nda k et ahui bahwa pada bi ot ek nol ogi konvensional ini tidak ada rekayasa terhadap sifat alami gen biologi yang digunakan. Biot eknologi konvensional ini disebut juga biot eknologi tradisional karena perkembangan bioteknologi ini telah ada sejak ribuan tahun silam. Pada masa itu, manusia belum menyadari bahwa proses yang mereka lakukan merupakan proses bioteknologi. Bioteknologi konvensional yang dilakukan manusia saat itu umumnya menggunakan proses sederhana dan t el ah di l akukan secara t urun temurun. Perhatikan kembali garis waktu perkembangan bioteknologi pada Tabel 7.1. Perkembangan bioteknologi konvensional tidak hanya terjadi pada teknologi pengolahan pangan, seperti pembuatan minuman beralkohol bir, anggur dan makanan roti, keju. A kan tetapi, berkembang hingga pada aspek kesehatan, pemuliaan tanaman, dan peternakan. Berikut ini beberapa pemanfaatan bioteknologi konvensional dalam beberapa bidang kehidupan.

a. Pengolahan Bahan Pangan

M ikroorganisme merupakan kelompok makhluk hidup mikroskopis yang dapat dijumpai hampir di semua tempat dan biasanya berasal dari kelompok bakt eri at au jamur. M akhluk hidup sederhana ini memiliki Tabel. 7.2 Kelebihan dan Kekurangan Penerapan Bioteknologi Konvensional dan M odern Bioteknologi Konvensional • Relatif mudah • Teknologi relatif sederhana • Pengaruh jangka panjang umumnya sudah diketahui karena sistemnya sudah mapan. Sumber: Bioteknologi Pertanian, 2006 Bioteknologi Modern Kelebihan Kekurangan Kelebihan Kekurangan • Perbaikan sifat genetis tidak terarah • Tidak dapat mengatasi masalah ketidaksesuaian inkompatibilitas genetik • Hasil tidak dapat diperkirakan sebelumnya • M emerlukan waktu relatif lama untuk menghasilkan alur baru • Seringkali tidak dapat mengatasi kendala alam dalam sistem budidaya tanaman, misalnya masalah hama. • Perbaikan sifat genetis dilakukan secara terarah. • Dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik • Hasil dapat diperhitungkan • Dapat menghasilkan jasad baru dengan sifat baru yang tidak ada pada jasad alami • Dapat memperpendek jangka waktu pengembangan galur jasad tanaman baru • Dapat meningkatkan kualitas dan mengatasi kendala alam dalam sistem budidaya tanaman. • Relatif mahal • Memerlukan kecanggihan teknologi • Pengaruh jangka panjang belum diketahui Biot ekn olog i 177 daer ah penyebar an yang sangat l uas. Sal ah sat u k emampuan mi kroorgani sme t ersebut adal ah dapat menghasi l kan enzi m yang disekresikan keluar t ubuhnya. Enzim t ersebut secara alami berfungsi unt uk menguraikan subst rat at au bahan makanan di sekelilingnya menjadi makanan baginya. Proses ini dikenal dengan fermentasi. Ferment asi banyak manfaat nya bagi manusia. Proses ini dapat mengubah berbagai bahan ment ah menjadi bahan yang berguna bagi manusi a. Sej ak l ama, manusi a menggunak an r agi at au k hami r Saccharomyces cereviceae dalam pembuatan minuman beralkohol dan sebagai pengembang roti. Pada kondisi anaerob ragi memfermentasikan gula menjadi alkohol dan CO 2 . Selain ragi, banyak agen biologi lain berperan dalam pengolahan bahan pangan. Perhatikan Tabel 7.3 berikut. Untuk lebih memahami peranan mikroorganisme dalam pengolahan bahan pangan, lakukanlah aktivitas berikut ini. Tabel. 7.3 Beberapa Contoh Pemanfaatan Bioteknologi Konvensional 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. o. Kegunaan Hasil Makhluk Hidup yang Berperan Bahan Mentah Tempe Tauco Kecap Oncom Kopi aroma Sosis Tape Roti, kue Yoghurt Keju Saverkraut Minuman beralkohol N ata de coco Kedelai Kedelai Kedelai Bungkil kedelai Kopi Daging Beras ketan singkong Tepung gandum Susu Susu Kubis Jus buah Kelapa hi opus oligosporus hi opus ory ae A spergillus ory ae A spergillus ory ae Saccharomyces rou ii onilia sitophila hi opus oligosporus r inia dissolvens Saccharomyces sp. Pediococcus cereviceae Saccharomyces ovale Saccharomyces elipsoides Saccharomyces cereviceae Saccharomyces e iguus actobacillus bulgaricus Streptococcus thermophilus Streptococcus sp. euconostoc cryovorum euconostoc mesenteroides r inia herbicola Saccharomyces cereviceae A cetobacter ylinum Kata Kunci • Enzim • Ragi • Anaerob • Ferm ent asi Pada ferm ent asi alkohol oleh Saccharom yces cereviceae , ferm ent asi berlebih dapat m enyebabkan kem atian pada Saccharom yces cereviceae t erseb ut . Mengapa hal itu dapat terjadi? Logika Biologi