Bioteknologi

BIOTEKNOLOGI

A.    Pendahuluan

Bioteknologi adalah :

·         Penggunaan teknologi untuk mningkatkan sifat-sifat yang diketahui pada suatu organisme.

·         Penerapan sains untuk meningkatkan sifat mahluk hidup yang telah dikeahui.

·         Teknik penggunaan mahluk hidup atau yang di dapat untuk membuat suatu produk yang bermanfaat bagi manusia.

Contoh penggunaan bioteknologi

·         Mendapatkan semangka tanpa biji dan arsa lebih manis dengan cara membuang gen-gen yang tidak dikehendaki misalnya membuang gen yang membawa biji.

·         Pembuatan tempe dengan menggunkan jamur rhizopus oryzae.

·         Pembuatan yogurt, wine,

·         Kultur jaringan.

B.     Perkembangan Bioteknologi

Perkembangan bioteknologi diawali sejak awal peradaban manusia dari sapi sampai bakteri. hal ini dikarenakan karena naluri manusia untuk bertahan hidup, berkembangbiak dan membentuk keluarga serta perlindungan, perumahan dan pakaian. Para petani dan praktisi selalu memperbaiki mutu oragnisme yang diperlukan. Penangkaran sapi perah juga dilakukan guna meningkatkan produksi susu. Penangkaran tumbuhan bertujuan untuk menigkatkan hasil panen, agar tumbuhan tahan terhadap lingkungan yang buruk dan kebal terhadap penyakit. Hasil penangkaran yang membawa sifat baik di silangkan lagi sampai didapatkan sifat-sifat yang menonjol atau yang berkualitas dan hasil dari sifat tersebut dislilangkan lagi dengan tapi kekerabatannya harus dekat.

Ø  Pemuliaan tanaman

Telah dilakukan dengan lebih mudah dan membutuhkan waktu yang pendek dapat dilakukan dengan teknik DNA rekombinan. Gen yang unggul dipindahkan ke tanaman dengan menggunkan mikroba yang dapat menginfeksi tanaman tersebut sehingga DNA asing berintegrasi dengan DNA tanaman inang.  Bakteri Thuringiensis mampu membentuk strain tanaman baru yang tahan terhadap serangga dan kebekuan di musin dingin.

C.    Bidang-Bidang Dalam Bioteknologi

-          Pertanian

-          Peternakan

-          Kesehatan

-          Farmasi

-          Makana

-          Industry

-          Lingkungan

Keuntungan dengan adanya bioteknologi

-          Menurunkan biaya produksi

-          Meningkatkan kadar protein

-          Memperkaya rasa

-          Memperpendek wwaktu pemuliaan tanaman

-          Membersihkan lingkungan

-          Memproduksi bahan kimia dasar

a.       Bidang pertanian

Biotek memunculkan tanaman baru yang tahan terhadap penyakit dan lingkungan  kurangan air, biotenologi juga memunculkan warna bunga indah, rasa buah yang manis. Dengan rekayasa genetika ilmuan dapat membuat tanaman pokok yang dapat bersimbiosis dengan Rhizobium, jika berhasil petani tidak perlu mengeluarkan banyak uang uang untuk membeli pupuk sintesis. Dengan rekayasa genetika dapat memproduksi vanili dan cokelat.

b.      Peternakan

-          Dihasilkan sapi perah dengan air susu yang berlimpah.

-          Dihasilkan sapi potong dengan tubuh besar dan daging yang lunak.

-          Mengolah air susu sapi menjadi keju, yogurt dan mentega.

-          Kotoran tenak dapat diproses menjadi biogas maupun pupuk.

c.       Kesehatan

-          Pembutan vaksin dan antibody

-          Terapi gen

-          Obat inflamasi

-          Anti kanker, depresi dan hipertensi

-          steroid

d.      Pengolahan makanan

·         Digunakan mikroba untuk pembuatan tempe, tape, anggur, nata de coco, bir, sake, roti, oncom, tauco, cuka dan keju.

·         Bentuk, tekstur, rasa berubah karena pengaruh enzim yang dihasilkan oleh mikroba tersebut.

·         Bahan makanan yang rusak akan berlendir dan berbau tidak sedap, tekstur juga rusak karena terkontaminasi oleh mikroba dan dapat menghasilkan  toksin dan jika dimakan dapat mennyebabakn keracunan makanan.

e.       Industri

-          memproduksi bahan kimia misalnya enzim

-          memproduksi protein sel tunggal

-          memproduksi antibiotic dan antibody

-          memproduksi bahan minuman dan makanan

-          semua diproduksi dalam jumlah besar

-          menggunakan bantuan DNA rekombinan

f.       Lingkungan

Mikroba dapat berperan dalam kebersihan lingkungan terutama mengatasi masalah polusi, dapat dibersihkan secara mekanik, kimiawi dan mikrobiologis.

D.    Peran Mikroba Dalam Bioteknologi

Mikroba bermanfaat pada:

-          Pemrosesan bahan makanan

-          Perusakan bahan makanan

-          Pemrosesan lingkungan

-          Pengahasil enzim

-          Penhasil obat-obatan

-          Penghasil bahan kimia

a.       Pemrosesan bahan makanan

Mikroba tumbuh pada makanan dan akan dihasilkan suatu enzim, enzim tersebut akan merubah bentuk, tekstur, rasa dan aroma baru. Pemrosesan bahan makanan dapat menyebabkan perubahan yang diingainkan seperti keju dan tempe; sedangkan perubahan yang tidak diinginkan dapat membuat makanan rusak. Mikroba didapatkan dari berbagai sumber. Secara alami mikroba didapatkan dari permukaan dan ditransfer dari satu makanan ke makanan lainnya.

Contoh-contoh makanan yang dihasilkan dengan bioteknologi

-          Asinan

Mikroba yang berperan yaitu Lactobasillus plantarum

-          Keju

Miroba yang berperan yaitu Lactobasillus bulgaricus, L. casei, L. plantarum, L. brevis, Streptococcus lactis, strep. cremoris

-          Roti

Mikroba yang berperan yaitu Sacharomyces cereviseae,

-          Beer

Mikroba yang berperan yaitu Sacharomyces cereviseae,

-          Protein sel tunggal (PST)

Yang termasuk Protein sel tunggal (PST) adalah sel khamir, kapang, bakteri, dan ganggang yang tumbuh dan berisi protein, karbohidrat, lemak, vitamin dan mineral. Kandungan asam nukleat sangat tinggi tidak bermasalah bagi hewan tapi bermasalah bagi manusia karena dapat menybabkan batu ginjal dan rematik.

b.      Perusakan bahan makanan

Banyak makanan yang resisten terhadap mikroba perusak karena lapisan luar terlindungi oleh bahan kimia atau antimikroba. Tapi bila kondisi makana baik untuk  pertumbuhan mikroba maka kerusakan makanan akan lebih cepat. Kerusakan fisik makanan dapat meningkatkan autolysis sehingga mkanan menjadi berlendir.

Jenis Mikroba Perusak Makanan

-          Acetobacter mengubah asam asetat menjadi alcohol (beer dan anggur)

-          Aspergillus sp. Menghasilkan aflatoksin yang dapat merusak atau meracuni kacang-kacangan, sereal, buah dan sayuran.

-          Bacillus cereus memcah susu yang telah dipasteurisasi dengan lecithin

-          Penicillin pembusuk jeruk dan keju

-          Rhizopus pembusuk roti, buah dn sayuran

-          Pseudomonas, micrococcus, bacillus,  proteus merusak daging (pencernaan makanan)

-          Staphylococcus pyogenes (enterotoksin)

-          Aspergillus falvus dan yang sejenis mmeproduksi aflatoksin pada biji kacang yang disimpan

-          Dosis untuk kerusakan sangat rendah

-          Efek dari toksin yaitu pecahnya dinding kapiler, hepatitis, kanker hati, ginjal, usus dan menyebabkan kematian.

c.       Pemrosesan lingkungan

Limbah dan segala macam sampah menyebabkan masalah bagi keindahan lingkungan terutama masalh polusi. Polusi dapat dibersihkan secar mekanis, kimiawi dan mikrobiologi. Pembuatan pupuk dengan menggunkan mikroba. Dalam bidang industry pertambangan bakteri dimanfaatkan secara komersial dalam penambangan tembaga, uranium, seng, besi sulfide, nikel, timah hitam, dan emas.

Salah satu betuk pupuk hayati yaitu suatu bahan dari mahluk hidup, khususnya mikroba sehingga dapat meningkatkan kualitasa dan kuantitas produksi tanaman. Pupuk hayati yang ada dibedakan menjadi beberapa kelompok yaitu penyedia unsure nitrogen, penyadia unsure posfat, penyadia factor pertumbuhan (palnt growth factor). Mikroba yng dapat digunkan sebagai pupuk hayati antara lain : Cyanobacteria, Azolla

Pembuatan pupuk hayati

Bahan dasar yaitu mikroba yang sesuai dengan jenis pupuk, medium untk perbnykan, bahan pembawa mikroba dan bahan pengemas.

-          Pupuk hayati dapat dibuat dengan menggunkan lebih dari satu macam mikroba yang berbeda jenis atau perannya tapi tidak boleh bersifat antagonis

-          Mikroba yang telah diisolasi di perbanyak dengan medium yang sesuai

-          Dilakukan percampuran dengan bahan pembawa

-          Pupuk hayati dilakukan pengemasan

-           

Penambangan oleh bakteri

Dilakukan dengan mengoksidasi senyawa yang tak larut menjadi senyawa yang larut. Bakteri dapat mengambil logam dalam lerutan secar pasif yaitu dinding sel bakteri mengandung molrkul bermuatan negative dan mengikat logam yang bermuatan positif.

o   P aeroginosa : mendegradasi plastic vinyl secara cepat

o   Pseudomonas : mendegradasi buangan minyak

o   Cladosporium resinae : mendegradasi paraffin

o   Thibacillus : memisahkan sulfur dari batu bara

o   Scenedesmus dan bebrapa fungi dapat mengikat ion logam

o   Mychorrizal : mengikat ion logam dari buangan kotoran kering

o    

Bahan pengontrol hama

1.      Bacillus thuringiensis

2.      Baculivirus

Caranya :

-          Bakteri membentuk spora yang mengandung toksin

-          Spora dengan campuran air dsebarkan ke lokasi

-          Kristal spora dimakan oleh serangga di dalam tubuh serangga toksin merusak saluran pencernaan serangga sehinnga serangga banyak yang mati menyebabkan jumlah seramgga berkurang

Bakteri metan yang aktif adalah

-          Methanobacterium omelianskii

-          Methanobacterium sobngenii

-          Methanobacterium suboxydans

-          Methanobacterium propionicum

-          Methanobacterium formicium

-          Methanobacterium ruminantium

-          Methanosarcina barkeril

d.      Methanococcus mazei

e.       Pengahasil enzim

Enzim yang dihasilkan oleh mikroba paling abik untuk pemanfaatan komersial. Ada 25.000 macam enzim dan  2000 telah diisolasi. Enzim yang dihasilkan mepunyai daya katalisa yang besar yang dapat menaikkan kecepatan reaksi. Enzim bekerja khusus pada substrat tertentu.

Table enzim yang diproduksi oleh organism

Enzim	Organism	Penggunaan
Amylase	Aspergillus oryzae. Bacillus subtilis, B. licheniformis, Actinoplanes	Memecah tepung menjadi dekstrin memproduksi maltose, mendegradasi noda pada pakaian, membuat rasa dengan mendegradasi tepung menjadi gula
Protease	Bacillus subtilis	Menghilangakn noda pada baju dan kotoran pada piring, menghilangkan rambut hewan yang tersembunyi di kulit
Lactase	Kluyveromyces lactis	Mengubah lactose menjdi galaktosa dari fruktose untuk pemanis minuman susu.
Glucose	Aspergillus niger	Pengawet soft drink
Oksidase	Gluconobakter	Mendeteksi glukosa dalam darah penderita diabetes.
Lipase	Pseudomonas, Candida, Aspergillus	Mempercepat pemasakan keju
Pullulunase	B. pillutans, Klebsiella	Melembutkan ice cream

f.       Penghasil obat-obatan

Penicillin, pertama kali diisolasi dari penicillium notanum. Penicillin dibuat dalam jumlah yang sangat kecil (1 μg) untuk setiap 2 g gula. Perbedaan gula dalam medium berpengaruh pada pertumbuhan dan jumlah antibiotic yang tertbentuk. Inkubasi medium pad suhu 24 C dan medium bersifat basa. Penicillin yang disekresikan oleh fungi dengan komponen campuran           penicillin G

g.      Penghasil bahan kimia

a.       Berasal daari sumber daya yang terperbaharui

Mikroba menggunakan tumbuahn sebagi sumber energy untuk menambah masa sel sehingga terbentuk produk sampingan.

b.      Bahan pelarut industri

Etanol didapat dengan fermentasi dan sebagian kecil mealui prouk minyak bumi

c.       Asam organik

asam sitrat dihasilkan dari jeruk (dulu), sekarng asam sitratdidaptka melalui fermentasi jamur Aspergillus, Mucor, Ustilina, dan paecilomyces.

d.      Asam amino

Asam amino sebagai bahan makana juga sebagai precursor (bahan bakal) sintesa pemanis aspartame untuk minuman ringan yang berkalori rendah

Asam amino dari hasil fermntasi

no	Asam amino	mikroba
1	L-Alanin.L-Arginin,L-m,etionin	Brevibacterim Flavum
2	L-Histidin, L-Leusin, L-Lisin	Brevibacterim Glutamicum
3	L-sitrulin	Bacillus subtilis