BIOTEKNOLOGI MODERN DAN KONVENSIONAL

BIOTEKNOLOGI

A. PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI

• Secara harfiah, bioteknologi terdiri atas 2 kata yaitu bio (yang berarti hidup) dan teknologi (yang berarti ilmu terapan).
• Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Beberapa penerapan bioteknologi oleh para ahli dapat kamu lihat pada tabel berikut.

Tabel: Perkembangan Penerapan Bioteknologi

        
Saat ini, bioteknologi dapat digunakan untuk mendeteksi penyakit pada seseorang secara dini. Bioteknologi dibagi menjadi dua macam, yaitu bioteknologi sederhana (konvensional) dan bioteknologi modern.

Dalam bioteknologi, manusia memanfaatkan sel hewan dan sel tumbuhan atau mikroorganisme, misalnya jamur, bakteri, dan kapang.Penerapan bioteknologi didukung oleh berbagai ilmu, seperti;

• mikrobiologi (cabang biologi yang mempelajari mikroba atau jasad renik), 
• biologi sel (mempelajari sel), 
• genetika (cabang biologi yang mempelajari sifat-sifat keturunan), dan 
• biokimia (cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek kimia pada makhluk hidup).

BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL

1. 
   
2. PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL

• 
  
• Bioteknologi konvensional atau biasa juga disebut bioteknologi tradisional adalah suatu penerapan bioteknologi yang telah digunakan sejak ilmu pengetahuan masih belum berkembang pesat, penggunaannya terbatas pada peran organisme melalui teknik fermentasi yang terjadi dalam skala kecil, dan prosesnya masih sangat sederhana.
• Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang menggunakan organisme atau mikroba untuk menghasilkan suatu senyawa kimia atau produk dengan aktivitas-aktivitas mikroba dan belum menggunakan enzim.
• 
  

2. CIRI-CIRI BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL

• Dikenal sejak awal peradaban manusia.
• Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme  berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.
• Peralatan yang digunakan sederhana.
• Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.

3. CONTOH PRODUK BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
4. 
   

• Minuman berahkohol

Anggur, wine, rum, sake adalah beberapa contoh produk bioteknologi konvensional yang menggunakan lebih dari satu mikroorganisme dalam proses pembuatannya. Misalnya dalam produksi anggur dari bahan mentah biji sereal ( semisal gandum ) dengan agen hayati khamir dari jenis Aspergillus oryzae.

Berikut pengolahan minuman anggur dari proses pemetikan sampai pengepakan :

1. Pertama-tama, anggur dipanen terlebih dahulu

2. Anggur yang terkumpul kemudian dikumpulkan di pengumpul

3. Seluruh hasil Anggur dikumpulkan jadi satu

4. Kemudian dimasukkan ke dalam tabung penampungan anggur

5. Anggur diperas agar terpisah bijinya

6. Sari anggur kemudian diaduk-aduk selama beberapa waktu

7. Hasil sari anggur kemudian diberi perasa dan penambah aroma

8. Setelah itu diendapkan selama beberapa hari

9. Lalu, anggur mengalami proses penyaringan sekali lagi

10. Lalu, jadilah minuman anggur yang murni

11. Setelah itu, Anggur dikemas dalam Botol

• 
  
• Keju

         
Contoh penerapan bioteknologi konvensional yang dilakukan melalui metode pengawetan susu. Metode ini sudah dilakukan semenjak zaman Romai dan Yunani kuno. Keju terbuat dari bahan dasar  susu murni dengan agen hayati kelompok bacteri asam laktat ( dari genus : Lactobacillus dan Streptococcus ) yang memfermentasi laktosa (gula susu) menjadi asam laktat yang padat dan menggumpal. Bakteri asam laktat tersebut misalnya Pripioni bacterium (untuk keju keras), Penicilium roqueforti (untuk keju setengah lunak), dan Penicilium camemberti  (untuk keju keras).

Berikut pengolahan keju

         Mikroorganisme yang berperan: Lactobacillus bulgaricus & Streptoccocus thermophillus yang berguna untuk memfermentasi laktosa menjadi asam laktat.

 

  

 

  

• 
  
• Yoghurt

         

Bahan dasar susu segar dengan agen hayati bacteri asam laktat dari jenis  Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophylus. Camilan satu ini terbuat dari hasil fermentasi susu oleh bakteri Streptococcus thermophillus dan Lactobasilus bulgaricus. Susu yang biasa digunakan adalah susu hewan yang terlebih dahulu dipasteurisasi.

Cara Membuat :

1. Masukan susu sebanyak 1 liter atau bisa lebih ke panci.

2. Panaskan susu sampai hangat, jangan lupa sambil di aduk terus menerus.

3. Setelah itu diamkan agar susu mencapai suhu ruang.

4. Lalu campurkan biang yogurt ke dalam susu, aduk hingga rata

5. Kemudian setelah selesai di aduk rata taruh yoghurt  dalam wadah tertutup. Letakan wadah di tempat yang paling hangat di rumah anda. Biarkan selama 4 jam – 8 jam. (Semakin lama semakin asam).

10.        Lalu taruh yogurt dalam kulkas dan yogurt pun siap disantap.

        

• 
  
• Tempe

         Bahan dasar kedelai menggunakan bantuan jenis jamur Rhizopus stoloniferus  yang dapat merubah protein kompleks dari kedelai menjadi asam amino,

• Proses : fermentasi nonalkoholik
• Mikroorganisme yang berperan :

- Rhizopus oligosporus = menyintesis enzim pemecah protein/protease

- Rhizopus oryzae = menyintesis enzim pemecah pati / amylase

Berikut cara pembuatan:

• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• Tape

  
       Bahan dasar singkong atau sereal seperti beras ketan menggunakan agen hayati beberapa jenis mikroorganisme seperti Saccharomyces cerevisiae, Rhizopus oryzae, Endomycopsis burtonii, Mucor sp., Candida utilis, Saccharomycopsis fibuligera, Pediococcus sp., dan lain-lain. Tape  hasil fermentasi dari S. cerevisiae umumnya berbentuk semi-cair, berasa manis keasaman, mengandung alkohol, dan memiliki tekstur lengket. Jamur ini merubah glukosa pada bahan menjadi asam asetat, energi, alkohol dan karbondioksida.

Proses pembuatan tape singkong

a. Pengupasan kulit

Kulit singkong dikupas dengan cara menyayat kulit secara memanjang lalu menarik bagian kulitnya. Setelah itu dikerik sampai lendirnya hilang, yaitu sampai singkong terasa kesat. 

        

b. Pencucian

Singkong dicuci hingga bersih, kemudian dipotong kecil-kecil atau dibiarkan utuh.

        

c. Pengukusan

Dengan menggunakan dandang, singkong dikukus sampai matang atau setengah matang, tergantung selera kita mau tape yang agak keras atau yang lembek.

        

d. Pendinginan

Singkong dipindahkan di atas  nyiru, kemudian dibiarkan dingin.

        

e. Peragian

Setelah dingin, ragi ditaburkan secara merata. Bila tape dibuat dalam jumlah banyak sebaiknya ragi tersebut dibungkus dengan kantong kain, kemudian ditepuk-tepukkan secara merata pada singkong yang telah didinginkan tersebut.

f. Pemeraman ( Fermentasi )

Singkong yang telah beragi itu diatur ke dalam keranjang yang dialasi daun pisang yang bersih, dikerudungi dan ditutupi dengan daun rapat-rapat. Kemudian diperam selama 2-3 hari pada suhu kamar. Selama masa pemeraman tidak boleh dibuka dan tidak boleh terkena tangan agar tape yang dihasilkan tidak kecut (masam).

         

• Mentega

         Bahan dasar susu segar dengan agen hayati bacteri dari jenis Streptococcus lactis dan Leuconostoc cremoris. Bakteri ini dapat memisahkan tetesan mentega yang berlemak dengan cairan yang terkandung di dalamnya.

Proses pengolahan mentega:

• Mikroorganisme yang berperan : Streptoccocus lactis & Lectonostoceremoris = membantu proses pengasaman

1. 1. Dinginkan heavy cream sampai mencapai suhu 10 decel
2. 
   
3. 2. kemudian masukkan heavy cream ke dalam mixer dan aduk dengan menggunakan adukan jenis balloon whisk.
4. 
   
5. 3. Tutup permukaan bowl mixer supaya heavy cream tidak mengotori dapur kita saat dikocok
6. 
   
7. 4. Kocok dengan kecepatan sedang selama 5 - 7 menit bila menggunakan mixer jenis heavy duty,  Hentikan mixer pada saat mentega sudah terpisah dari cairan cream
8. 
   
9. 5. Keluarkan kocokan butter dari dalam bowl mixer, kemudian saring menggunakan saringan yang bersih
10. 
    
11. 7. Pastikan bahwa semua cairan sudah turun dan terpisah dengan mentega
12. Beri mentega dengan sedikit air yang bertujuan untuk benar-benar membersihkan mentega dari campuran cairan sisa heavy cream
13. Aduk mentega dengan menggunakan spatula supaya halus dan tidak bergerindil. aduk selama 2 menit.
14. 
    
15. 8. Bila kita ingin membuat jenis mentega yang asin, kita bisa menambahkan garam saat proses mengaduk ini berlangsung
16. Bila sudah halus, simpan mentega dalam wadah tertutup dan siap digunakan

• Kecap, dari bahan dasar kedelai menggunakan agen hayati jamur Aspergillus wentii.

• Roti, dari bahan dasar biji sereal ( gandum ) dengan agen hayati berupa khamir dari jenis Saccharomyces cerevisiae (ragi roti) yang digunakan untuk pengembang juga membuat tekstur roti menjadi lebih lembut dan tidak bantat.
• 
  
• Nata de coco, dari bahan dasar air kelapa menggunakan jasa agen hayati Acetobacter xyllinum. Bakteri ini merubah gula dalam air kelapa menjadi selulosa yang lebih kenyal dan padat. Selain dibuat dari air kelapa, nata juga dapat diproduksi dari sari nanas (nata de pineaplee), sari kedelai (nata de soya), sari biji kakao (nata de cacao), dan lain sebagainya.

BIOTEKNOLOGI MODERN

1. PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI MODERN
2. 
   

• Bioteknologi modern adalah penerapan bioteknologi yang telah menggunakan alat dan cara kerja yang canggih, dilakukan dalam keadaan bersih dan steril, kualitas produk lebih baik, dan kuantitas hasil produk yang dibuat lebih banyak.
• 
  
• Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia.
• Penerapan bioteknologi modern berdasarkan pada rekayasa genetika dan rekayasa biokimia. Rekayasa genetika adalah teknik pengambilan gen tertentu untuk menghasilkan organisme yang memiliki keunggulan secara genetik. Sedangkan, rekayasa biokimia seperti penggunaan tangki reaktor untuk pertumbuhan mikroorganisme untuk proses biologis tertentu supaya tidak terkontaminasi mikroorganisme lain.

2. CIRI-CIRI BIOTEKNOLOGI MODERN
   1.  Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
   2. Organisme atau mikroorganisme digunakan untuk memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia.
   3. Peralatan yang digunakan sudah modern.
   4. Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.

2. CONTOH PRODUK BIOTEKNOLOGI MODERN
3. 
   

1. Bioteknologi bidang kedokteran
            Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran,
2. 
   

a. Pembuatan antibodi monoklonal

         Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

• untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil
• mengikat racun dan menonaktifkannya;
• mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

 

b. Pembuatan antibiotika

         Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organism tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organism lain yang ada di sekitarnya. 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.

c. 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.

    

d. 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.

 

5. Bayi tabung, hasil fertilisasi secara in vitro . Ovum dan sperma dipertemukan dalam sebuah “ wadah” sehingga terjadi pembuahan. 
6. 
   

a. Sel telur yang mengalami ovulasi pada induk/wanita diambil dengan suatu alat dan disimpan di dalam tabung yang berisi medium seperti kondisi yang ada pada rahim wanita hamil.
b. Sel telur dipertemukan dengan sperma dibawah mikroskop dan diamati sehingga terjadi fertilasi.
c. Sel telur yang sudah dibuahi tersebut dikembalikan kedalam tabung.

6. 
   
7. Hormon insulin, yang diperoleh melalui teknologi plasmid dalam rekayasa genetik.
8. 
   

 

2. bioteknologi bidang pertanian dan peternakan

a. Tanaman yang mampu memfiksasi nitrogen

         melalui penyisipan gen pengontrol fiksasi nitrogen ( gen nif ) dari bacteri Rhizobium sp dengan perantara plasmid dari Agrobacterium tumefaciens.

b. Bibit tanaman yg seragam,

         diperoleh dengan melalui tehknik kultur jaringan. Melalui teknik ini dapat dihasilkan / diproduksi bibit tanaman yang seragam dalam jumlah besar, Beberapa contoh tanaman yang telah dihasilkan melalui kultur jaringan antara lain : Papaver somniferum ( menghasilkan kodein , untuk penghilang rasa nyeri, Jasminum sp ( menghasilkan jasmine, sebagai bahan parfum aroma melati ).

 

c. Tanaman kebal hama,

         Yang telah disisipi gen penghasil senyawa endotoksin dari Bacillus thuringiensis. Contohnya saat ini telah dihasilkan tanaman tomat transgenik yang buahnya tidak cepat busuk sehingga memperpanjang umur penyimpanan. Dalam hal ini para ahli menghambat kerja gen-gen yang menghasilkan enzim-enzimpenyebab buah tomat menjadi cepat lunak dan kemudian membusuk

Para ahli telah berhasil memasukkan cry dari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt) ke dalam sel tanaman jagung sehingga mampu menghasilkan racun yang mampu membunuh hama ulat. Gen cry merupakan gen pada bakteri Bt yang dapat mengkode pembentukan racun yang mampu membunuh ulat atau larva serangga lainnya.

d. Kultur Jaringan.

Melakukan kultur jaringan hanya memerlukan beberapa milimeter pucuk tumbuhan yang mengandung jaringan muda atau jaringan lain yang bersifat meristematik. Bagian tumbuhan yang akan dikultur itu disebut eksplan. Eksplan ini mula-mula dicuci dengan alkohol 70% agar steril, kemudian dimasukkan ke dalam medium dan dihindarkan dari kontaminasi mikroorganisme. Eksplan tadi sel-selnya akan berkembang biak, membentuk gumpalan sel yang belum terdiferensiasi yang disebut kalus. Jika beberapa sel dalam kalus diambil kemudian dikultur, maka sel-sel tersebut akan membelah diri membentuk jutaan kalus yang baru.

1. Mensterilkan eksplan (direndam dalam alkohol 70% atau kalsium hipoklorit 5% selama beberapa menit.
2. Gunakan botol/tabung yang sudah disterilkan, isi dengan media. Media tersebut disterilkan dengan mesin khusus yang disebut autoklaf.
3. Simpan di tempat yang aman pada suhu kamar, tunggu beberapa lama maka akan tumbuh kalus (gumpalan sel baru).
4. Kalus yang tumbuh dapat dipotong-potong untuk dipisahkan dan ditanam dimedia lain

5. 
   
6. Makhluk hidup transgenik, hasil rekayasa genetika yang memiliki sifat / kemampuan berbeda dengan hewan biasa. Misalnya  menghasilkan air susu yang mengandung faktor anti hemofili.

Disebut GMOS (Genetically Modified Organism), teknik ini mengubah faktor keturunan untuk mendapatkan sifat yang baru, teknik ini dikenal dengan sebutan rekayasa genetika atau teknologi plasmid

6. Hormon BST ( Bovine Somatotrophin ), hormon pertumbuhan untuk hewan dari hasil rekayasa genetik. 
7. 
   
8. Kloning
   Kloning merupakan salah satu bentuk reproduksi secara aseksual. Dalam kloning, tidak terjadi proses meiosis dan rekombinasi sehinngga sel-sel atau organisme yang dihasilkan (disebut klon) memiliki kesamaan genetik. Kultur jaringan merupakan salah satu bentuk kloning. Bakteri bereproduksi dengan cara pembelahan sel dang menghasilkan klon.

   

8. 
   
9. 
   
10.  Menciptakan bibit unggul
    
11. 
    

1. Penakokan gen pembentuk pestisida pada tumbuhan
2. Rekayasa tumbuhan yang mampu melakukan fiksasi nitrogen.
3. Rekayasa genetika yang mampu menciptakan tanaman yang mampu memproduksi zat anti koagulan.

9.  
10. Inseminsai Buatan
11. 
    Pembuahan atau fertilasi yang terjadi pada sel telur dengan sperma yang disuntikkan pada kelamin betina. Fertilasi ini tidak membutuhkan hewan jantan tetapi hanya membutuhkan spermanya saja. Teknologi ini menggunakan metode penyimpanan sperma pada suhu rendah (-800 sampai -200).

4. Bioteknologi bahan bakar masa depan
         Saat ini telah ditemukan dua jenis bahan bakar yang diproduksi dari fermentasi limbah, yaitu gasbio (metana) dan gasohol (alkohol). Alternatif bahan bakar masa depan untuk menggantikan minyak, antara lain adalah biogas dan gasohol. Biogas dibuat dalam fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran makhluk hidup. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana yang dibakar dan digunakan untuk bahan bakar.

         Di negara Cina, dan India terdapat beberapa kelompok masyarakat yang hidup di desa yang telah menerapkan teknologi fermenter gasbio untuk menghasilkan metana. Bahan baku teknologi fermenter tersebut adalah feses hewan, daun-daunan, kertas, dan lain-lain yang akan diuraikan oleh bakteri dalam fermenter.

         Sedangkan teknologi gasohol telah dikembangkan oleh negara Brazil sejak harga minyak meningkat sekitar tahun 1970. Gasohol dihasilkan dari fermentasi kapang terhadap gula tebu yang melimpah. Gasohol bersifat murah, dapat diperbarui dan tidak menimbulkan polusi.

Proses pembuatan biodiesel dari tanaman Jarak pagar

 

5. Bioteknologi pengolahan limbah

         Kaleng, kertas bekas, dan sisa makanan, sisa aktivitas pertanian atau industri merupakan bahan yang biasanya sudah tak dikehendaki oleh manusia. Bahan-bahan tersebut dinamakan limbah atau sampah. Keberadaan limbah sangat mengancam lingkungan. Oleh karena itu, harus ada upaya untuk menanganinya. Penanganan sampah dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan ditimbun, dibakar, atau didaur ulang. Di antara semua cara tersebut yang paling baik adalah dengan daur ulang. Salah satu contoh proses daur ulang sampah yang telah diuji pada beberapa sampah tumbuhan adalah proses pirolisis. Proses pirolisis yaitu proses dekomposisi bahan-bahan sampah dengan suhu tinggi pada kondisi tanpa oksigen. Dengan cara ini sampah dapat diubah menjadi arang, gas (misal: metana) dan bahan anorganik. Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan bakar. Kelebihan bahan bakar hasil proses ini adalah rendahnya kandungan sulfur, sehingga cukup mengurangi tingkat pencemaran. Bahan hasil perombakan zat-zat makroorganik (dari hewan, tumbuhan, manusia ataupun gabungannya) secara biologiskimiawi dengan bantuan mikroorganisme (misalnya bakteri, jamur) serta oleh hewan-hewan kecil disebut kompos.

selesai