Bahan Ajar Bioteknologi

[i]

PRAKATA

Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmat
dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan bahan ajar ini yang berjudul
“Bioteknologi” untuk siswa SMA kelas XII ini tepat pada waktunya. Kami mengucapkan terima
kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu proses penyelesain bahan ajar ini, terutama
dosen pengampu mata kuliah media dan pengembangan bahan ajar Dr. Iwan Setia Kurniawan,
S.Pd., M.Si yang telah membimbing penyusun dalam pembuatan bahan ajar ini.

Bahan ajar mengenai bioteknologi ini disusun berdasarkan Standar isi kurikulum 2013
yang lebih menempatkan siswa sebagai pusat kegiatan belajar (Student Center). Bahan ajar ini
juga dilengkapi dengan uji kompetensi untuk menguji pemahaman siswa terkait dengan materi
yang terdapat pada bahan ajar. Selain itu bahan ajar ini dilengkapi gambar-gambar pendukung
yang akan membantu siswa dalam memahami setiap konsep.

Penulis menyadari bahwa dalam proses pembuatan tugas bahan ajar ini masih jauh dari
kesempurnaan baik materi maupun cara penulisannya. Namun demikian, kami telah berupaya
dengan segala kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki sehingga dapat selesai dengan baik
dan oleh karenanya, kami dengan rendah hati dan dengan tangan terbuka menerima
masukan,saran dan usul guna penyempurnaan bahan ajar ini.

Semoga bahan ajar tantang biteknologi ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya
untuk para peserta didik dalam mempelajari dan memahami materi dengan mudah.

Bandung, 27 Oktober 2020

Penulis

[i]

DAFTAR ISI
PRAKATA....................................................................................................................................... i
DAFTAR ISI................................................................................................................................... ii
PENDAHULUAN .......................................................................................................................... 1

a. Pengertian Bioteknologi....................................................................................................... 1
b. Capaian Kompetensi ............................................................................................................ 2
c. Tujuan Pembelajaran ........................................................................................................... 2
PETA KONSEP .............................................................................................................................. 3
SUB BAB I PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI....................................................................... 4
a. DNA Rekombinan ............................................................................................................... 7
b. Fusi Protoplasma.................................................................................................................. 9
c. Kultur Jaringan................................................................................................................... 10
SUB BAB II BIOTEKNOLOGI KOVENSIONAL DAN MODERN ........................................ 13
a. Bioteknologi Konvensional (Tradisonal)........................................................................... 14
a. Bioteknologi Modern ......................................................................................................... 18
SUB BAB III PENERAPAN BIOTEKNOLOGI PADA BERBAGAI BIDANG ...................... 28
a. Bidang Pangan ................................................................................................................... 28
b. Bidang Pertanian dan Peternakan ...................................................................................... 30
c. Bidang Kedokteran ............................................................................................................ 35
d. Bidang Lingkungan............................................................................................................ 39
SUB BAB IV DAMPAK POSITIF DAN NEGATIF BIOTEKNOLOGI................................... 41
a. Dampak di Bidang Lingkungan ......................................................................................... 41
b. Dampak di Bidang Sosial Ekonomi................................................................................... 42
c. Dampak terhadap Kesehatan.............................................................................................. 42
d. Dampak Etika Moral.......................................................................................................... 42

[ii]

RANGKUMAN ............................................................................................................................ 43
LEMBAR KERJA SISWA ........................................................................................................... 44
UJI KOMPETENSI ...................................................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................... 49
GLOSARIUM............................................................................................................................... 50
INDEKS........................................................................................................................................ 53
KUNCI JAWABAN ..................................................................................................................... 54

[iii]

PENDAHULUAN

a. Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi berasal dari istilah Latin, yaitu Bio (hidup), teknos (teknologi =

penerapan), dan logos (ilmu). Artinya, ilmu yang mempelajari penerapan prinsip-prinsip
biologi. Menurut European Federation of Biotechnology (EFB), Bioteknologi sebagai
perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan untuk
meningkatkan aplikasi organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan atau analog
molekuler untuk menghasilkan barang dan jasa. Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi
diantaranya adalah mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, 1atiha kimia, dan
enzimologi. Saat ini,aplikasi bioteknologi tidak hanya pada mikroorganisme saja, namun
pada tumbuhan dan hewan.

Terdapat 4 prinsip dasar bioteknologi, yaitu:
1. Penggunaan agen biologi,
2. Menggunakan metode tertentu,
3. Dihasilkannya suatu produk turunan,
4. Melibatkan banyak disiplin ilmu

Pada dasarnya, bioteknologi adalah suatu proses yang melibatkan berbagai agen
biologi yang berupa mikrobia. Mikrobia ini dibiakkan pada suatu substrat yang berisi
berbagai makronutrien maupun mikronutrien yang dibutuhkan oleh mikrobia dan disebut
sebagai media tumbuh. Mikrobia yang dibiakkan akan menyintesis suatu bahan. Bahan
tersebut berupa produk maupun jasa yang dapat dimanfaatkan manusia. Produk maupun
jasa yang dihasilkan sangat tergantung pada mikrobia yang digunakan. Mikrobia
mempunyai sifat pertumbuhan yang spesifik. Suatu biakan mikrobia dapat tumbuh dan
berkembang dengan baik apabila substrat dan kondisi lingkungannya sesuai. Perubahan
pada substrat maupun kondisi lingkungan menentukan produk maupun jasa yang
dihasilkan.

Berdasarkan dua pengertian bioteknologi tersebut, maka bioteknologi adalah
penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu untuk
menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mempelajari

[1]

struktur kimiawi organisme. Adapun rekayasa genetika adalah aplikasi dengan
mentransplantasi gen dari satu ke organisme lain. Ciri-ciri utama bioteknologi sebagai
berikut.
1. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.
2. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan latihan.
3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.
b. Capaian Kompetensi
Setelah mempelajari bahan ajar ini diharapkan siswa dapat:
1. Menjelaskan Konsep- Konsep Dasar Bioteknologi
2. Membandingkan Prinsip Bioteknologi Konvensional Dan Bioteknologi Modern
3. Merinci Penerapan Bioteknologi Pada Berbagai Bidang
4. Menguraikan Dampak Positif Dan Negatif Bioteknologi Dalam Kehidupan
5. Membuat Inovasi Produk Bioteknologi Konvensional Serta Menganalisis Kegunaannya

Dalam Kehidupan Manusia
c. Tujuan Pembelajaran

Tujuan Mempelajari Bahan Ajar Ini Diharapkan Siswa Dapat:
1. Memahami Mengenai Konsep- Konsep Boteknologi
2. Memahami Perbedaan Bioteknologi Konvensional Dan Bioteknologi Modern
3. Memiliki Kemampuan Dan Kreatifitas Untuk Membuat Produk Bioteknologi

[2]

PETA KONSEP

[3]

SUB BAB I
PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi merupakan sebuah cabang ilmu yang mempelajari mengenai
pemanfaatan makhluk hidup seperti misalnya fungi, virus, bakteri dan lain sebagainya atau
juga produk yang terdapat pada makhluk hidup (seperti enzim, alkohol) didalam proses
produksinya yang kemudian akan menghasilkan barang serta jasa.

Pada dasarnya, bioteknologi adalah suatu proses yang melibatkan berbagai agen
biologi yang berupa mikrobia. Mikrobia ini dibiakkan pada suatu substrat yang berisi
berbagai makronutrien maupun mikronutrien yang dibutuhkan oleh mikrobia dan disebut
sebagai media tumbuh. Mikrobia yang dibiakkan akan menyintesis suatu bahan. Bahan
tersebut berupa produk maupun jasa yang dapat dimanfaatkan manusia. Produk maupun
jasa yang dihasilkan sangat tergantung pada mikrobia yang digunakan. Mikrobia
mempunyai sifat pertumbuhan yang spesifik. Suatu biakan mikrobia dapat tumbuh dan
berkembang dengan baik apabila substrat dan kondisi lingkungannya sesuai. Perubahan
pada substrat maupun kondisi lingkungan menentukan produk maupun jasa yang
dihasilkan.

Berdasarkan dua pengertian bioteknologi tersebut, maka bioteknologi adalah
penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu untuk
menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mempelajari
struktur kimiawi organisme. Adapun rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan
mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain. Ciri-ciri utama bioteknologi
sebagai berikut :
a. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.
b. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.
c. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.

Berbagai kebutuhan manusia telah terpenuhi dengan adanya bioteknologi tersebut, di
antaranya penyediaan berbagai jenis makanan, seperti tempe, brem, keju, roti, kecap, dan
berbagai jenis minuman, seperti anggur, sake, bir, yogurt, dan vitamin. Selain dalam bidang

[4]

pangan tersebut, bioteknologi juga diterapkan dalam bidang kesehatan (misalnya untuk
menghasilkan obatobatan), di bidang pertanian (misalnya untuk menghasilkan pupuk,
untuk mendapatkan bibit tanaman yang bervarietas unggul dan tahan hama), dan di bidang
yang lainnya. Menurut Perhimpunan Bioteknologi Eropa, bioteknologi diartikan sebagai
penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan
untuk penerapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan.
Dalam penerapan yang lain, bioteknologi saat sekarang biasa untuk rekayasa genetik.
Rekayasa genetik merupakan usaha mengubah atau memanipulasi bahan atau materi
genetik organisme secara invitro dengan menambah, mengganti, mengurangi, atau
memodifikasi gen sehingga didapatkan organisme dengan ciri kemampuan yang baru.

Gen-gen yang digunakan untuk rekayasa genetik dapat berasal dari organisme sejenis
atau organisme yang berbeda jenis tanpa mengenal batas spesies. Rekayasa genetik
dilakukan dengan cara yang disebut teknik rekombinan DNA. Teknik ini dilakukan di
laboratorium dengan menggunakan peralatan yang canggih.

Di kelas IX Anda telah mengenal bioteknologi dan proses-proses bioteknologi.
Secara prinsip, bioteknologi modern berbeda dengan bioteknologi konvensional. Perbedaan
prinsip itu terutama pada cara memanipulasi sifat-sifat organisme.

Pada bioteknologi konvensional, manipulasi dilakukan pada kondisi lingkungan dan
media tumbuh (substrat). Zat-zat tertentu ditambahkan dalam media tumbuh agar mikrobia
yang ditumbuhkan mampu menyintesis suatu senyawa, misalnya dalam memproduksi
mono sodium glutamat (MSG/vetsin). Produksi ini dibantu oleh bakteri Corynobacterium
glutamicum. Dalam medium tumbuh,ditambahkan vitamin biotin dalam jumlah yang
sangat kecil. Penambahan ini akan mengakibatkan membran plasma bakteri menjadi lemah
(bocor) sehingga asam glutamat yang merupakan bahan utama MSG dapat keluar dari sel
bakteri. Hal serupa juga dilakukan dalam industri antibiotik. Pada bioteknologi modern,
manipulasi tidak hanya dilakukan pada kondisi lingkungan serta media kultur, tetapi pada
susunan gen dalam kromosom. Hal ini seiring dengan kemajuan pengetahuan manusia yang
telah sampai pada tingkat molekular.

Prinsip Dasar Bloteknologi cara klasik atau konvensional, bioteknologi dapat
didefinisikan sebagai teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya
untuk mendapatkan barang dan jasa dalam skala industri sehingga dapat memenuhi

[5]

kebutuhan manusia. Sementara itu, dalam perkembangan lebih lanjut, bioteknologi dapat
juga didefinisikan sebagai prinsip-prinsip dan kenekayasan terhadap organisme, sistem,
atau proses biologis untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi organisme. Selain itu,
bioteknologi juga dapat menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.

Dalam batasan pengertian bioteknologi tersebut, proses bioteknologi mempunyai ciri-
ciri sebagai berikut.
a. Adanya agen biologi yang dipergunakan. Agen biologi yang dipergunakan ini tidak

hanya dalam bentuk fisik yang dipanen, tetapi juga termasuk di dalamnya, seperti hasil
metabolit sekunder atau enzim yang dihasilkan
b. Penggunaan agen biologi dilakukan dengan suatu cara atau metode tertentu
c. Adanya bahan yang ditempatkan sebagai masukan (input).
d. Adanya prinsip ilmu yang melandasi rawan bioteknologi.
e. Adanya produk turunan atau jasa yang dipakai dari proses penggunaan agen biologi
(output).

Dari penjelasan tersebut, secara sederhana dapat dibuat alur bioteknologi seperti
skema berikut.

Bahan Mentah

Agen Biologi Mikroorganisme, enzim, hewan,
tumbuhan atau bagiannya

Produk

Bagan .1 Kerangka Bioteknologi

Seperti yang telah diuraikan di depan, manipulasi yang dilakukan dalam bioteknologi
modern ditujukan pada susunan gen dalam kromosom organisme. Oleh karena itu,
bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika. Rekayasa genetika adalah

[6]

semua proses yang ditujukan untuk menghasilkan organisme transgenik. Organisme
transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah
diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki. Ada beberapa prinsip
dasar dalam rekayasa genetika. Pada bab ini kita hanya akan mempelajari 3 prinsip dasar,
yaitu DNA rekombinan, fusi protoplasma, dan kultur jaringan.
a. DNA Rekombinan

DNA (Deoxyribonucleic acid) bertanggung jawab menentukan sifat makhluk
hidup. DNA mempunyai susunan yang khas untuk tiap organisme. Untaian DNA ini
dapat diubah susunannya,sehingga diperoleh untaian baru yang mengekspresikan
sifat- sifat yang diinginkan. Perubahan susunan DNA ini diperoleh melalui teknik
DNA rekombinan. Teknologi DNA rekombinan banyak melibatkan bakteri atau virus
sebagai vektor (perantara). Proses DNA rekombinan melalui 3 tahapan. Tahap
pertama yaitu mengisolasi DNA, tahap kedua memotong dan menyambung DNA
(transplantasi gen/DNA), serta tahap ketiga memasukkan DNA ke dalam sel hidup.
Isolasi DNA dilakukan untuk memilih dan memisahkan DNA maupun gen yang
dikehendaki. Isolasi ini dilakukan dengan mengekstrak kromosom dari organisme
donor. DNA dalam kromosom yang dipilih harus dipotong terlebih dahulu.
Pemotongan gen dalam satu untaian DNA menggunakan enzim endonuklease
restriksi yang berperan sebagai gunting biologi. DNA dari suatu organisme dapat
diisolasi dengan memotongnya menjadi segmen-segmen kecil menggunakan enzim
tersebut. Segmen DNA yang diperoleh, kemudian dimasukkan dalam suatu vektor.
Vektor ini harus dapat berikatan dengan gen,memperbanyak, dan mengekspresikan
gen tersebut. Vektor (pembawa) pada proses ini berupa plasmid atau virus. Plasmid
adalah rantai DNA melingkar di luar kromosom bakteri.

Sumber : Biology, Mader S.S
Gambar 1. Sel Bakteri
Pada sel bakteri ini, Sel merupakan unit terkecil dari makhluk
hidup secara struktural dan fungsional serta tidak dapat dibagi
lagi menjadi bagian yang lebih kecil. Secara struktural artinya
sel merupakan unit terkecil dari makhluk hidup,Bakteri
merupakan makhluk hidup yang termasuk ke dalam kingdom
Monera.

[7]

Perhatikan Gambar 2. Plasmid maupun DNA virus harus dipotong terlebih
dahulu agar dapat digunakan sebagai vektor. Pemotongan ini juga menggunakan
enzim endonuklease restriksi. Gen atau DNA yang telah diisolasi kemudian
dicangkokkan ke dalam plasmid. Proses ini dikenal dengan transplantasi gen.
Transplantasi dilakukan dengan cara mencangkokkan (menyambung) gen yang telah
diisolasi ke dalam DNA plasmid vektor. Penyambungan gen tersebut menggunakan
enzim ligase yang mampu menyambung ujung-ujung nukleotida dan berperan sebagai
lem biologi.

Setelah penyambungan ini maka vektor mengandung DNA asli dan DNA
sisipan (asing). Dengan demikian, diperoleh organisme dengan rantai DNA gabungan
atau kombinasi baru sehingga rantai DNA ini disebut DNA rekombinan.

Sumber : Biology, Mader S.S
Gambar 2. Proses Pencengkokan Gen DNA
DNA baru yang telah membawa segmen DNA
cangkokan selanjutnya memasuki tahap akhir,
yaitu dimasukkan ke dalam vektor sel bakteri
maupun virus. Pemasukan ini melalui pemanasan
dalam larutan NaCl atau melalui elektroporasi.
Selanjutnya, bakteri ini (misal: Escherichia coli)
melakukan replikasi dengan cara membelah diri.
Melalui proses ini, diperoleh plasmid-plasmid
hasil transplantasi gen (DNA rekombinan) dalam
jumlah banyak.

Pada proses pencengkokan Gen DNAyang telah diisolasi kemudian dicangkokkan
ke dalam plasmid. Proses ini dikenal dengan transplantasi gen. Transplantasi
dilakukan dengan cara mencangkokkan (menyambung) gen yang telah diisolasi ke
dalam DNA plasmid vektor. Penyambungan gen tersebut menggunakan enzim ligase
yang mampu menyambung ujung-ujung nukleotida dan berperan sebagai lem biologi.

DNA baru yang telah membawa segmen DNA cangkokan selanjutnya
memasuki tahap akhir, yaitu dimasukkan ke dalam vektor sel bakteri maupun virus.

[8]

Pemasukan ini melalui pemanasan dalam larutan NaCl atau melalui elektroporasi.
Selanjutnya, bakteri ini (misal: Escherichia coli) melakukan replikasi dengan cara
membelah diri. Melalui proses ini, diperoleh plasmid-plasmid hasil transplantasi gen
(DNA rekombinan) dalam jumlah banyak. DNA rekombinan merupakan teknik yang
paling banyak digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik (melalui
transplantasi gen). Selain melalui teknologi DNA rekombinan kita juga dapat
menggunakan prinsip lain untuk mendapatkan produk transgenik. Prinsip tersebut
adalah fusi protoplasma.
b. Fusi Protoplasma

Fusi protoplasma adalah penggabungan dua sel dari jaringan yang sama atau
dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Hal ini akan
mengakibatkan kedua sel akan tertarik satu sama lain dan akhirnya mengalami fusi
(melebur). Prinsip ini dapat dilakukan pada sel tumbuhan maupun sel hewan. Fusi
protoplasma pada tumbuhan dilakukan melalui serangkaian tahap. Tahap-tahap
tersebut diawali dengan menyiapkan protoplasma. Protoplasma biasanya diambil dari
sel-sel yang masih muda karena mempunyai dinding sel tipis serta protoplasma yang
banyak dan utuh. Tahap selanjutnya adalah mengisolasi protoplasma sel yang telah
dipersiapkan. Protoplasma diisolasi dengan cara menghilangkan dinding selnya.
Dinding sel ini dihancurkan terlebih dahulu dengan menggunakan enzim kemudian
dilakukan penyaringan dan sentrifugasi berkali-kali. Protoplasma yang didapat
kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara melihat aktivitas
organel, misalnya melihat aktivitas fotosintesisnya. Fusi protoplasma dilakukan
dalam suatu medan listrik. Setelah sel-sel tadi mengalami fusi, tahap selanjutnya
adalah menyeleksi protoplasma yang dihasilkan. Setiap sel mempunyai spesifikasi
tertentu. Protoplasma yang terseleksi kemudian dibiakkan. Fusi protoplasma pada
sel hewan dan manusia sangat berguna terutama untuk menghasilkan hibridoma.
Hibridoma merupakan hasil fusi yang terjadi antara sel pembentuk antibody dan sel
mieloma. Sel pembentuk antibodi ini adalah sel limfosit B, sedangkan sel mieloma
sendiri merupakan sel kanker. Sel hibridoma yang dihasilkan dapat membelah secara
tidak terbatas seperti sel kanker, tetapi juga menghasilkan antibodi seperti sel- sel
limfosit B.

[9]

Hibridoma yang dihasilkan diseleksi karena setiap sel menghasilkan antibodi
yang sifatnya khas. Satu antibodi yang dihasilkan spesifik untuk satu antigen. Setiap
hibrid ini kemudian diperbanyak (dikloning). Oleh karena antibodi ini berasal dari
satu klon maka antibodi ini disebut antibodi monoklonal. Kedua prinsip di atas
membutuhkan teknik lain agar organisme transgenik yang diperoleh dapat
ditumbuhkan. Hal ini penting untuk membuktikan keberhasilan proses yang
berlangsung, terutama untuk sel-sel tumbuhan. Sel-sel tersebut harus dapat
ditumbuhkan menjadi organisme utuh. Oleh karena itu, rangkaian proses rekayasa
genetika pada tumbuhan membutuhkan teknik kultur jaringan. Apakah kultur jaringan
itu? Simaklah materi berikut untuk menjawab pertanyaan di atas.
c. Kultur Jaringan

Pernahkah Anda melihat dan mengamati tumbuhan cocor bebek (Kalanchoe
pinata) tumbuh dari sehelai daunnya yang diletakkan di atas tanah? Tumbuhan
tersebut dapat tumbuh menjadi tanaman yang lengkap dari sehelai daunnya. Begitu
pula dengan batang ketela pohon berbuku (Manihot utilisima) yang diletakkan di atas
tanah. Batang itu dapat tumbuh menjadi pohon ketela pohon yang lengkap dengan
daun, batang, dan akar. Cocor bebek maupun ketela pohon dapat berkembang biak
secara vegetatif menggunakan bagian tubuhnya (daun atau batang yang mempunyai
nodus). Kultur jaringan juga menggunakan prinsip yang sama yaitu
perkembangbiakan vegetatif pada tumbuhan. Namun, terdapat perbedaan yang jelas
antara keduanya. Perbedaannya terletak pada bagian yang ditumbuhkan. Padakultur
jaringan, tumbuhan yang lengkap dapat diperoleh dari sel maupun jaringan
tumbuhan. Perbedaan lainnya adalah tidak semua tumbuhan dapat diperbanyak
menggunakan daun maupun batang (hanya tumbuhan tertentu saja). Melalui kultur
jaringan, semua tumbuhan dapat ditumbuhkan dari jaringan maupun sel pada suatu
media buatan.

Teori yang melandasi teknik kultur jaringan ini adalah teori Totipotensi. Setiap
sel tumbuhan memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru bila
ditempatkan pada lingkungan yang sesuai. Individu-individu yang dihasilkan akan
mempunyai sifat yang sama persis dengan induknya. Teori ini pertama kali
dikemukakan oleh seorang ahli Fisiologi Jerman, yaitu G. Haberlandt pada tahun

[10]

1898. Teori itu diuji ulang oleh F.C. Steward pada tahun 1969 dengan menggunakan
satu sel empulur wortel. Dalam percobaannya, Steward dapat menumbuhkan satu sel
empulur itu menjadi satu individu wortel. Tumbuhnya satu sel menjadi tanaman yang
utuh karena sel maupun jaringan tersebut ditanam pada suatu media yang dilengkapi
dengan berbagai macam makronutrien maupun mikronutrien yang dibutuhkan oleh
tanaman. Medium tersebut juga diperkaya dengan hormon pertumbuhan, misalnya
auksin dan sitokinin. Penambahan hormon ini tergantung pada kebutuhan tanaman
dan tujuan pelaksanaannya. Misalnya apabila ingin menumbuhkan akar dari suatu
jaringan, maka ditambahkan hormon auksin dalam medium. Namun, apabila ingin
menumbuhkan tunas dari suatu sel maupun jaringan maka medium tersebut ditambah
dengan sitokinin. Selain itu, hormone auksin mempunyai kemampuan untuk menutup
luka dengan memacu pembelahan sel sehingga membentuk gumpalan kalus. Kalus ini
berupa massa sel yang belum terdiferensiasi. Kalus juga dapat ditumbuhkan dalam
medium yang ditambah dengan sitokinin berlebih.

Sumber : Dokumentasi Penerbit
Gambar 3. Pembentukan Kultur Jaringan
Proses kultur jaringan dimulai dengan memotong bagian
tanaman yang akan dibiakkan dalam media kultur. Bagian
tanaman yang akan dikulturkan ini disebut sebagai
eksplan.

Tahap-tahap kultur jaringan dalam membentuk embrio dari sel somatik serupa
pada tahap perkembangan zigot menjadi embrio. Perkembangan tersebut dimulai dari
sel o globular o bentuk jantung o bentuk torpedo o bentuk kotiledon o bentuk plantlet
(tumbuhan muda). Perhatikan Gambar 3 di atas. Kultur jaringan sebenarnya
merupakan perbanyakan vegetatif seperti halnya pada pencangkokan maupun stek,
hanya saja dalam menanam (mengkultur) cukup berupa jaringan atau selsaja. Selain
itu, medium yang digunakan tidak berupa tanah, tetapi menggunakan medium buatan
(biasanya berupa agar-agar yang diperkaya dengan hormon, vitamin, dan unsur hara).
Kultur jaringan merupakan salah satu alternatif untuk mendapatkan tanaman baru
yang mempunyai sifat sama dengan induknya.

[11]

Teknik ini hanya membutuhkan jaringan maupun sel dari tumbuhan dan akan
didapatkan tanaman sejenis dalam jumlah besar. Kultur jaringan sering disebut
sebagai perbanyakan secara in vitro karena jaringan ditanam (dikultur) pada suatu
media buatan (bukan alami). Kita dapat memperbanyak bibit unggul dengan mudah
dan cepat melalui kultur jaringan, demikian juga dengan usaha pelestarian tanaman
langka atau tanaman lain yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Kultur jaringan
merupakan salah satu rangkaian teknik rekayasa genetika karena dapat menumbuhkan
sel-sel transgenik. Oleh karena itu, dapat pula dikatakan bahwa kultur jaringan
sebagai alat (tool) dalam pelaksanaan rekayasa genetika.

[12]

SUB BAB II
BIOTEKNOLOGI KOVENSIONAL DAN MODERN

Pada abad ke-14 penyulingan alkohol

sebagai hasil proses fermentasi biji-bijian telah

dipraktikkan di Cina dan Timur Tengah. Masih Tahukah kamu?
banyak lagi praktik-praktik fermentasi yang Bioteknologi telah dilakukan sejak
sudah dilakukan manusia jauh sebelum zaman prasejarah. Kira-kira 6000
mikroskop ditemukan (abad ke-17), antara lain tahun sebelum Masehi, penduduk
pembuatan susu asam (yoghurt), cuka, kefir, Babylonia telah mengetahui bahwa
keju, dan kecap. Khamir (ragi) mampu menghasilkan
bir. Kemudian sekitar 4000 tahun
Selain praktik-praktik bioteknologi sebelum Masehi, penduduk Mesir
konvensional di atas, penyilangan konvensional telah membuat adonan roti yang
pun sudah dilakukan oleh para petani dengan mengembang menggunakan khamir.
tujuan menghasilkan tanaman yang lebih besar,
kuat, dan tahan penyakit. Biologi konvensional

adalah praktik-praktik bioteknologi yang belum

dikembangkansecara komersial dan umumnya

membutuhkan waktu yang lama.

Awal bioteknologi modern mungkin sangat dekat hubungannya dengan ditemukannya

teknik produksi antibiotik Penisilin pada tahun1940-an (setelah Perang Dunia II).

Penemuan tersebut kemudian diikuti dengan peningkatanpenelitian mikroorganisme lain

yang dapat menghasilkan antibiotik dan zat-zat lain, seperti vitamin, steroid, enzim, dan

asam amino.

Kemajuan-kemajuan yang dicapai di bidang teknologi fermentasi telah

memungkinkan manusia untuk mendapatkan berbagai produk yang tidak dapat atau sulit

diperoleh melalui proses kimia. Teknologi fermentasi yang memanfaatkan kemampuan

mikroba telah membuka lembaran baru dalam usaha manusia untuk mengubah bahan-

bahan mentah yang murah bahkan tidak berharga menjadi produk-produk yang bernilai

ekonomi tinggi dan berguna bagi kesejahteraan umat manusia.

[13]

Produk-produk seperti antibiotik, vitamin, dan asam amino yang sangatberguna di
bidang pengobatan dan kesehatan serta berbagai senyawa organic telah memacu
perkembangan industri farmasi dan industri kimia. Penelitiandi bidang fermentasi makanan
telah mengungkapkan bahwa melalui proses fermentasi, bahan makanan akan mengalami
perubahan-perubahan fisik dan kimia yang menguntungkan, seperti aroma, flavor, tekstur,
daya cerna, dan daya tahan simpan.

Perkembangan yang pesat di bidang biologi molekuler dan biologi seluler dalam
beberapa dasawarsa terakhir sepenuhnya menjadi dasar ilmiah utama untuk perkembangan
bioteknologi mutakhir. Teknologi enzim dan rekayasa genetika mengantarkan bioteknologi
ke suatu bioteknologi dimensi baru yang berkembang dengan sangat pesat menuju
bioteknologi modern.

Perbedaan utama antara cara pemuliaan tradisional dan bioteknologi modern bukan
terletak pada tujuan akhir, tetapi terletak pada kecepatan, ketepatan, keterandalan, dan
cakupannya.
a. Bioteknologi Konvensional (Tradisonal)

Apabila kita kaji bersama, sebenarnya bioteknologi sudah diterapkan sejak
dahulu, misalnya adanya minuman sejenis bir dan anggur. Minuman ini merupakan
minuman yang berasal dari proses fermentasi (peragian) dari penggunaan jasad hidup
seperti bakteri dan jamur. Penggunaan bakteri dan jamur ini dimanfaatkan dengan
kemampuan metabolismenya untuk mensintesis suatu produk tertentu yang
bermanfaat bagi manusia.

Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan organisme
secara langsung untuk menghasilkan produk barang dan jasa yang bermanfaat bagi
manusia melalui proses fermentasi. Bioteknologi konvensional biasanya dilakukan
secara sederhana dan diproduksi tidak jumlah yang besar. Dalam bidang pangan,
fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan
produk yang dikehendaki.

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik
(tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi
anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan
fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor

[14]

elektron eksternal. Seiring dengan perkembangan teknologi, definisi fermentasi
meluas menjadi semua proses yang melibatkan mikroorganisme untuk menghasilkan
suatu produk yang merupakan metabolit primer atau sekunder dalam suatu
lingkungan yang dikendalikan.

Tahukah Anda bahwa aplikasi bioteknologi tradisional mencakup berbagai aspek
kehidupan manusia, yaitu aspek pangan, peternakan, pertanian, dan kesehatan.
1. Bidang Makanan

Dalam bidang makanan Proses dibantu mikroorganisme, misalnya dengan
fermentasi, hasilnya antara lain : yoghurt , keju , tempe, roti, kecap, ,cuka, dan
sebagainya.
a. Yogurt

Yogurt merupakan minuman hasil fermentasi susu yang menggunakan
bakteri Streptococcus thermophillus atau Lactobacillus bulgaricus. Bakteri ini
akan mengubah laktosa pada susu menjadi asam laktat. Efek lain dari proses
fermentasi adalah pecahnya protein pada susu yang menyebabkan susu
menjadi kental. Hasil akhirnya susu akan terasa asam dan kental. Proses
penguraian ini disebut fermentasi asam laktat dan hasil akhirnya dinamakan.
b. Keju

Keju merupakan bahan makanan yang dihasilkan dengan memisahkan zat-
zat padat pada susu melalui proses pengentalan atau koagulasi. Proses
pengentalan ini dilakukan dengan bantuan bakteri Lactobacillus bulgaricus
dan Streptococcus thermophillus. Bakteri ini akan menghasilkan enzim renin,
sehingga protein pada susu akan menggumpal dan membagi susu menjadi cair
dan padatan (dadih). Selanjutnya enzim renin akan mengubah gula laktosa
dalam susu menjadi asam dan protein yang ada pada dadih. Dadih inilah yang
akan diproses lebih lanjut melalui proses pematangan dan pengemasan
sehingga terbentuk olahan makanan yang dikenal dengan keju.
c. Roti

Pembuatan roti juga memanfaatkan peristiwa fermentasi yang dibantu oleh
yeast atau khamir. Yeast merupakan sejenis jamur yang ditambah pada
adonan tepung dan akan menimbulkan proses fermentasi. Proses ini akan

[15]

menghasilkan gas karbondioksida dan alkohol. Gas karbondioksida berperan
dalam mengembangkan roti, sedangkan alkohol akan berkontribusi dalam
menghasilkan aroma dan memberi rasa pada roti. Adonan akan tampak lebih
mengembang dan membesar pada saat adonan dimasukkan ke oven, karena
gas akan mengembang pada suhu tinggi.
d. Kecap

Kecap merupakan salah satu produk hasil bioteknologi yang terbuat dari
kacang kedelai. Pada tahap awal kedelai akan difermentasi dengan
menggunakan jamur Aspergillus wentii. Tahap selanjutnya kedelai yang
sudah difermentasikan akan dikeringkan dan direndam di dalam larutan
garam. Pembuatan kecap dilakukan melalui proses perendaman kedelai
dengan larutan garam, sehingga pembuatan kecap dinamakan fermentasi
garam. Jamur Aspergillus wentii akan merombak protein menjadi asam-asam
amino, komponen rasa, asam, dan aroma khas
e. Tempe

Tempe adalah makanan tradisional khas Indonesia yang sering dikonsumsi
menjadi salah satu makanan favorit. Pada dasarnya proses produksi tempe ini
menggunakan teknik fermentasi. Fermentasi dilakukan dengan menumbuhkan
jamur Rhizopus oryzae dan Rhizopus oligosporus pada biji kedelai. Pada
proses pertumbuhan, jamur akan menghasilkan benang-benang yang disebut
dengan hifa. Benang-benang itu mengakibatkan biji-bijian kedelai saling
terikat dan membentuk struktur yang kompak. Pada waktu pertumbuhan
jamur, jamur juga akan membuat suatu enzim protease yang dapat
menguraikan protein kompleks yang ada pada kedelai menjadi asam amino
yang lebih mudah dicerna oleh tubuh kita.
f. Cuka

Bahan dasar pada proses pembuatan cuka adalah etanol yang dihasilkan
oleh fermentasi anaerob oleh ragi. Oleh bakteri asam asetat, seperti
Acetobacter dan Gluconobacter, etanol akan dioksidasi menjadi asam asetat.

[16]

2. Bidang Pertanian
Di bidang pertanian, bioteknologi memberi andil dalam usaha pemenuhan

kebutuhan makanan. Bioteknologi konvensional dalam bidang pertanian
diantaranya adalah:
a. Kultur Jaringan

Kultur artinya pembudidayaan, sedangkan jaringan artinya sekelompok sel
yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Dengan demikian kultur
jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan makhluk hidup menjadi
individu baru yang mempunyai sifat sama seperti induknya. Pelaksanaan
teknik kultur jaringan tumbuhan dilakukan berdasarkan teori sel sebagaimana
yang dikemukakan oleh Scleiden dan Schwann, yaitu sel tumbuhan
mempunyai kemampuan totipotensi. Totipotensi adalah kemampuan setiap sel
tumbuhan (dari bagian mana saja sel tersebut diambil) yang jika diletakkan
dalam lingkungan yang sesuai, akan tumbuh menjadi tumbuhan yang
sempurna. Kultur jaringan akan lebih besar keberhasilannya apabila
menggunakan jaringan meristem. Jaringan meristem adalah jaringan yang
terdiri dari sel-sel yang selalu membelah, dindingnya tipis, belum mempunyai
penebalan dari zat pectin, plasmanya penuh, dan vakuolanya kecil.
b. Pembastaran

Pembastaran atau persilangan merupakan perkawinan antara dua individu
tanaman yang berbeda varietas, tetapi masih dalam satu spesies. Pembastaran
merupakan cara yang sederhana, murah, dan paling mudah untuk
menghasilkan tanaman pangan varietas unggul. Contoh, padi varietas X yang
memiliki produksi gabah tinggi dan tidak cepat rebah dikawinkan dengan padi
varietas Y yang memiliki sifat tahan hama dan umur panen pendek. Dari
perkawinan ini, dapat dihasilkan padi varietas baru yang memiliki sifat
perpaduan dari keduanya, yaitu produksi gabah tinggi, tahan hama, tidak cepat
rebah, dan umur panen pendek.
c. Hidroponik

Hidroponik adalah teknik bercocok tanam tanpa menggunakan tanah
sebagai media tanamnya. Termasuk juga bercocok tanam di dalam pot atau

[17]

wadah lainnya yang menggunakan air atau bahan yang bersifat porus, seperti
pecahan genting, pasir kali, batu, kerikil, spons, sabut kelapa, arang kayu, dan
sebagainya. Contoh bioteknologi konvensional yang lain dalam bidang
pertanian adalah penyeleksian tanaman jenis mustard alami oleh manusia,
menghasilkan tanaman, kolabri, brokoli, kubis, dan kembang kol.
3. Bidang Industri
Penerapan bioteknologi konvensional di bidang industri di antaranya adalah
teknik bioremediasi, yaitu suatu proses pengelolaan limbah yang mengandung
zat-zat yang berbahaya (logam berat) menjadi limbah yang kurang berbahaya.
Bioremediasi ini juga melibatkan mikroba tertentu, diantaranya Xanthomonas
campestris dan Pseudomonas foetida. Caranya dengan melepaskan langsung
bakteri tersebut ke limbah pabrik yang tercemar.
4. Bidang Pengobatan
Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pengobatan, misalnya
antibiotik penisilin yang digunakan untuk pengobatan, diisolasi dari bakteri dan
jamur, dan vaksin yang merupakan mikroorganisme yang toksinnya telah
dimatikan bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.
5. Bidang Peternakan
Bioteknologi tradisional di bidang peternakan, misalnya pada domba ankon
yang merupakan domba berkaki pendek dan bengkok, sebagai hasil mutasi alami
dan sapi Jersey yang diseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu dengan
kandungan krim lebih banyak.
a. Bioteknologi Modern
Perlu Anda ketahui bioteknologi modern sudah mulai berkembang setelah adanya
penemuan struktur DNA pada tahun 1950. Bioteknologi sangat berhubungan dengan
ilmu pengetahuan. Pada dasarnya bioteknologi merupakan penerapan ilmu
pengetahuan yang bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan hidup manusia.
Sejalan dengan perkembangan zaman dan pengetahuan, maka bioteknologi
tradisional berkembang menjadi modern karena cara pengerjaannya juga lebih
modern dibandingkan dengan bioteknologi tradisional. Hal ini ditunjang oleh

[18]

penemuan-penemuan baru di bidang ilmu-ilmu yang lain, misalnya mikrobiologi,
biokimia, genetika, biologi molekuler, biologi sel, dan fisika.

Dalam bioteknologi modern, orang berupaya untuk dapat menghasilkan produk
dalam jumlah besar secara efektif dan efisien, dengan menggunakan peralatan
canggih. Dalam bioteknologi modern selain menggunakan mikroorganisme juga
dapat menggunakan bagian-bagian tubuh mikroorganisme, tumbuhan, dan hewan.

Bioteknologi modern dalam produksi pangan dilakukan dengan menerapkan
teknik rekayasa genetik. Rekayasa genetik adalah kegiatan manipulasi gen untuk
mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA baru. Manipulasi materi
genetik dilakukan dengan cara menambah atau menghilangkan gen tertentu. Salah
satu produk hasil rekayasa genetik adalah dengan membuat organisme transgenik.

Melalui teknik rekayasa genetik, para ahli bidang bioteknologi dapat menyusun
pola gen sedemikian rupa sehingga menghasilkan organisme yang sifat-sifatnya
sesuai dengan kebutuhan. Teknik ini dikenal juga dengan istilah DNA rekombinan,
yaitu proses mengkombinasikan DNA suatu organisme ke organisme lain. Pengaturan
pola genetik ini melibatkan penggunaan gen organisme lain yang disisipkan ke pita
DNA organisme tertentu. Organisme yang menggunakan bagian gen organisme lain
di dalam tubuhnya dikenal dengan istilah organisme transgenik.

Hingga saat ini telah dihasilkan beberapa terapan bioteknologi ini misalnya
adanya kultur jaringan, kloning, inseminasi buatan, bayi tabung, radiasi, hodroponik,
aeroponik, teknik rekombinasi gen, dan rekayasa genetik.

Bioteknologi modern merupakan bioteknologi berdasarkan pada manipulasi atau
rekayasa DNA, yang dilakukan dengan memodifikasi gen-gen spesifik dan
memindahkannya pada organisme yang berbeda seperti bakteri, tumbuhan, dan
hewan.
1. Teknik kultur jaringan

Teknik pengembangbiakan secara vegetatif pada organisme makin canggih.
Hal ini sejak ditemukannya teknik klon, yaitu produksi suatu organisme dari satu
sel tunggal yang diambil dari tubuh sel tumbuhan atau hewan. Sel tunggal ini
merupakan somatik dan bukan sel kelamin sehingga sel ini mengandung dua
perangkat kromosom. Jadi, sel ini memiliki semua informasi genetik yang

[19]

diperlukan untuk menghasilkan suatu individu yang lengkap pada saat dirangsang
untuk tumbuh. Teknik peng-klon-an pada sel tumbuhan dirasakan lebih mudah
dibandingkan dengan sel hewan, karena sel tumbuhan memiliki sifat yang lebih
sederhana. Sel tumbuhan juga memiliki sifat totipotensi, yaitu kemampuan untuk
membentuk tubuh secara lengkap dengan akar, batang, dan daun.

Totipotensi pertama kali dikenalkan oleh G. Haberlandt seorang ahli fisiologi
Jerman. Selanjutnya, diperkuat oleh F.C. Steward yang berhasil membuktikan
totipotensi dari satu sel wortel yang dikultur pada medium tertentu dan kemudian
menghasilkan tanaman wortel yang utuh dan lengkap.

Totipotensi dikembangkan sebagai dasar dalam mengembangkan tumbuhan
secara invitro atau kultur jaringan, yaitu mengembangbiakkan tumbuhan secara
vegetatif dengan menggunakan sebagian jaringan pada media tertentu. Media
yang dimaksudkan adalah media yang harus mengandung semua kebutuhan yang
diperlukan seperti unsur makro, mikro, sumber karbohidrat, zat pengatur tumbuh,
vitamin, dan bahan organik lainnya. Beberapa keuntungan dari penggunaan kultur
jaringan sebagai berikut.
a) Propagasi klonal, yaitu didapatkannya turunan secara genetik yang identik

dengan induknya atau seragam dalam jumlah yang besar.
b) Dapat dipergunakan sebagai pemuliaan tanaman, seperti seleksi, kultur anther

atau polen, kultur protoplas, dan fusi protoplas.
c) Dapat diperoleh tumbuhan yang bebas dari virus, karena menggunakan

eksplan yang benar-benar bebas virus.
d) Metabolisme sekunder, yaitu sifat totipotensi yang tidak terbatas pada

struktur, tetapi menyangkut kemampuan mensintesis bahan kimia alami.
e) Dipergunakan untuk pelestarian plasma nutfah.

[20]

2. Rekayasa Genetik

Sumber : ilmuteknologyindustri.blogspot.com
Gambar 4. Contoh Rekayasa Genetik Pada
Tanaman Wortel
Pada gambar tersebut, Rekayasa genetika
merupakan salah satu teknik bioteknologi yang
dilakukan dengan cara pemindahan gen dari satu
mahluk hidup ke mahluk hidup lainnya atau
dikenal juga dengan istilah transgenik.

Keberhasilan Watson dan Crick menemukan model DNA, dan pemecahan
masalah sandi genetik oleh Nirenberg dan Mather membuka jalan bagi penelitian-
penelitian selanjutnya di bidang rekayasa genetika. Sandi-sandi genetik pada gen
(DNA) ini digunakan untuk penentuan urutan asam-asam amino pembentuk
protein (enzim). Pengetahuan ini memungkinkan manipulasi sifat makhluk hidup
atau manipulasi genetik untuk menghasilkan makhluk hidup dengan sifat yang
diinginkan. Manipulasi atau perakitan materi genetik dengan menggabungkan dua
DNA dari sumber yang berbeda akan menghasilkan DNA rekombinan.

Rekayasa genetic merupakan usaha untuk mengubah atau memanipulasi
bahan/materi genetik suatu organisme secara invitro melalui penambahan,
penggantian, pengurangan, atau modifikasi gen sehingga diperoleh ciri-ciri
dengan kemampuan baru. Penambahan gen dilakukan dengan teknologi
rekombinan DNA atau yang sering disebut kloning gen. Misalnya, membuat DNA
rekombinan yang memiliki program untuk membuat insulin. Insulin adalah
protein yang bertugas mengontrol metabolisme gula darah dalam tubuh manusia,
dan sebagainya. Teknologi ini memberikan kesempatan tak terbatas bagi
terbentuknya kombinasi baru dari gen, yang tentunya tidak akan terjadi secara
alami pada kondisi normal. Rekayasa genetik dimulai sejak Mendell menemukan
faktor yang diturunkan, kemudian sebuah penelitian terhadap transfer DNA
bakteri dari suatu sel ke sel yang lainnya melalui lingkaran DNA kecil yang
disebut plasmid. Plasmid berfungsi sebagai kendaraan pemindah atau vektor.

[21]

Penggunaan DNA dalam rekayasa genetika untuk menggabungkan sifat
makhluk hidup, karena DNA mengatur sifat-sifat makhluk hidup yang dapat
diturunkan dan struktur DNA dari makhluk hidup apapun adalah sama. Ada
beberapa cara untuk mendapatkan DNA rekombinan melalui rekayasa genetika, di
antaranya adalah teknologi plasmid, fusi sel (teknologi hibridoma), dan transfer
inti (kloning).
a. Teknologi Plasmid

Molekul DNA berbentuk sirkuler yang terdapat dalam sel bakteri atau ragi
disebut plasmid. Plasmid merupakan molekul DNA nonkromosom yang dapat
berpindah dari bakteri satu ke bakteri yang lain dan mempunyai sifat pada
keturunan bakteri sama dengan induknya. Selain itu, plasmid juga dapat
memperbanyak diri melalui proses replikasi sehingga dapat terjadi pengklonan
DNA yang menghasilkan plasmid dalam jumlah banyak. Karena sifat-sifat
plasmid yang menguntungkan, maka plasmid digunakan sebagai vektor atau
pembawa gen untuk memasukkan gen ke dalam sel target.

Contoh aplikasi penggunaan teknologi plasmid yang telah dikembangkan
manusia adalah produksi insulin secara besar besaran. Insulin dibuat di dalam
tubuh manusia dengan dikontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian
diambil dari pulau langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan ke dalam
plasmid bakteri. Untuk menghubungkan gen insulin dengan plasmid
diperlukan rekombinasi genetik. Dalam rekombinasi DNA dilakukan
pemotongan dan penyambungan DNA.

Proses pemotongan dan penyambungan tersebut menggunakan enzim
pemotong dan penyambung. Enzim pemotong dikenal sebagai enzim restriksi
atau enzim penggunting yang bernama restriksi endonuklease. Enzim
pemotong ini jumlahnya banyak dan setiap enzim hanya dapat memotong
urutan basa tertentu pada DNA. Hasil pemotongannya berupa sepenggal DNA
berujung runcing yang komplemen. Selanjutnya, DNA manusia yang
diinginkan disambungkan ke bagian benang plasmid yang terbuka dengan
menggunakan enzim ligase DNA yang mengkatalis ikatan fosfodiester antara
dua rantai DNA.

[22]

Potongan DNA antara gen manusia dengan benang plasmid ini bisa
menyambung karena endonuklease yang digunakan untuk memotong DNA
manusia dan benang plasmid tersebut sama jenisnya. Sehingga, dihasilkan
ujungujung yang sama strukturnya.

Gen manusia dan plasmid yang telah menyatu membentuk lingkaran
plasmid ini disebut kimera (DNA rekombinan). Kimera tersebut kemudian
dimasukkan ke dalam sel target E. coli. Bakteri ini akan hidup normal dan
memiliki tambahan yang sesuai dengan sifat gen yang disisipkan. Bakteri E.
coli kemudian di kultur untuk dikembangbiakkan. Bakteri tersebut kemudian
mampu menghasilkan hormon insulin manusia.

Hormon insulin ini akhirnya dapat dipanen untuk digunakan oleh orang
yang membutuhkannya. Keuntungan dari insulin hasil rekayasa genetik ini
adalah insulin tersebut bebas dari protein hewan yang tercemar yang sering
menimbulkan alergi.

Sumber : Encarta Library 2005
Gambar 5. Proses Pembuatan Insulin
Pada proses pembuatan insulin, Insulin dibuat
dengan mencangkokkan gen yang mengkode insulin
ke dalam plasmid bakteri. Bakteri dengan DNA
rekombinan ini kemudian membelah diri dan

memperoduksi insulin yang dibutuhkan.

b. Fusi Sel (teknologi hibridoma)
Fusi sel (teknologi hibridoma) merupakan proses peleburan atau

penyatuan dua sel dari jaringan atau spesies yang sama atau berbeda sehingga
dihasilkan sel tunggal yang mengandung gen-gen dari kedua sel yang berbeda
tersebut. Sel tunggal ini dinamakan hibridoma yang mempunyai sifat-sifat
kedua sel.

[23]

Sumber : edu-bio.blogspot.com
Gambar 6. Contoh penggunaan teknologi
Hibridoma pada Tikus
Contoh teknik hibridoma adalah pembuatan
antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal
adalah antibodi yang diperoleh dari suatu
sumber tunggal atau sel klon yang hanya
mengenal satu jenis antigen.

Contoh penggunaan teknologi hibridoma adalah produksi antibodi dalam
skala besar. Antibodi adalah protein yang dihasilkan oleh sel limfosit B atau
sel T yang bertugas melawan setiap benda asing (anti gen) yang masuk
kedalam tubuh. Anti bodi tertentu akan melawan antigen tertentu pula. Dalam
proses fusi sel, sel B atau sel T dijadikan sebagai sel sumber gen yang
memiliki sifat yang diinginkan, yaitu mampu memproduksi anti bodi.
Sedangkan, sel wadah atau sel target digunakan sel mieloma atau sel kanker
yang mampu membelah diri dengan cepat dan tidak membahayakan manusia.
Kemudian, sel B atau sel T difusikan dengan sel mieloma. Untuk
mempercepat fusi sel, digunakan fusi gen (zat yang mempercepat terjadinya
fusi). Contoh fusi gen adalah CSCl++, polietilenglikol (PEG), virus, dan
NaNO3 . Hasil fusi antara sel limfosit B dengan sel mieloma menghasilkan
hibridoma yang memiliki gen penghasil antibodi seperti induknya (sel B) dan
dapat membelah dengan cepat seperti sel mieloma. Manfaat teknologi
hibridoma yang lain, misalnya dalam pemetaan genom manusia dan
menyilangkan spesies secara genetik dalam sel eukariotik.
c. Transfer Inti (Kloning)

Transfer Inti (Kloning) Transfer inti merupakan proses pemindahan inti
sel tubuh ke dalam sel telur tanpa inti, sehingga sel telur tersebut akan
membelah diri dan menjadi embrio. Transfer inti sebenarnya adalah kloning
inti. Transfer inti pertama kali dilakukan oleh John Guardon yang dicobakan
pada katak. Pada mulanya ovum pada katak dirusak intinya dengan radiasi,

[24]

kemudian dimasukkan sel inti tubuh lainnya, yaitu sel somatik usus katak
lainnya, maka akan tumbuh zigot baru dan akan tumbuh menjadi katak. Proses
ini merupakan reproduksi paraseksual karena bukan merupakan reproduksi
seksual dan aseksual.

Sumber : Ilustrasi Bayu dan Haryana
Gambar 7. Proses Kloning pada Katak
Proses ini merupakan reproduksi paraseksual
karena bukan merupakan reproduksi seksual
dan aseksual. Transfer inti merupakan proses
pemindahan inti sel tubuh ke dalam sel telur
tanpa inti, sehingga sel telur tersebut akan
membelah diri dan menjadi embrio.

Keberhasilan transfer inti adalah dilakukannya kloning domba ‘Dolly’.
Inti sel tubuh yang diambil dari jaringan kelenjar susu domba bermuka putih,
sedangkan ovumnya diambilkan dari domba betina yang bermuka hitam yang
intinya telah dirusak sehingga menjadi ovum tak berinti. Selanjutnya, inti sel
tubuh domba muka putih dimasukkan ke dalam ovum domba muka hitam dan
dipelihara sampai mencapai tahap blastula, kemudian dimasukkan ke dalam
uterus domba bermuka hitam, dan hasilnya akan lahirlah domba Dolly.

Sumber : Biologi Campbell,2002

Gambar 8. Hasil Kloning Domba “Dolly”
Pada gambar tersebut, Keberhasilan transfer inti
adalah dilakukannya kloning domba ‘Dolly’. Inti
sel tubuh yang diambil dari jaringan kelenjar susu
domba bermuka putih, sedangkan ovumnya
diambilkan dari domba betina yang bermuka
hitam yang intinya telah dirusak sehingga menjadi
ovum tak berinti.

[25]

3. Bayi Tabung
Teknik fertilisasi bayi tabung dilakukan secara invitro, yaitu suatu proses

pembuahan yang secara sengaja dilakukan di luar tubuh manusia.
Teknik ini prosesnya hampir sama dengan fertilisasi secara eksternal,

masih ingatkah Anda dengan sistem ini? Pada mulanya sel-sel telur yang
mutunya baik dari ibu diseleksi, demikian juga sperma dari ayah. Kemudian
dipertemukan dalam cawan petri yang sudah diberi nutrien yang keadaan
lingkungannya disesuaikan dalam rahim, kemudian sperma akan membuahi
sel telur dan terbentuk zigot. Setelah berumur 2-5 hari embrio ditanam di
dalam rahim kemudian tumbuh dan akan lahir. Teknik ini sudah dilakukan
dan berhasil di Rumah Sakit Umum Pusat Dr. Sarjito Yogyakarta dengan
mengembangkan bayi tabung kembar tiga, yaitu satu laki-laki dan dua
perempuan yang lahir dengan bedah caesar pada tanggal 10 Februari 1998.
4. Teknik Hibridisasi atau Kawin Suntik/Inseminasi Buatan

Teknik hibridisasi atau pembastaran merupakan perkawinan silang untuk
memperoleh bibit yang unggul. Umumnya dilakukan pada hewan sapi. Pada
prinsipnya, caranya dilakukan dengan mengambil sperma atau semen dari
hewan yang memiliki bibit unggul untuk disuntikkan ke dalam alat kelamin
hewan betina. Tujuannya untuk mendapatkan keturunan dengan perpaduan
sifat-sifat dari induknya yang lebih baik.

Teknik inseminasi ini harus mengetahui masa kawin hewan. Pada saat sapi
jantan akan mengawini sapi betina, terlebih dahulu spermanya ditampung,
kemudian dimasukkan ke dalam alat inseminasi buatan untuk disuntikkan ke
dalam alat kelamin betina yang akan dikawinkan. Sebelum alat tersebut
dimasukkan anus dan usus besar, sapi dibersihkan dari kotoran, dan orang
yang akan melakukannya mencuci tangannya dan menggunakan sarung
tangan, selanjutnya tangan dimasukkan ke dalam anus untuk meraba
kedudukan rahim agar posisi alat tersebut dapat dimasukkan dengan tepat.

Setelah itu alat inseminasi dimasukkan lewat vagina sapi betina sampai
alat tersebut jika dilepas tidak jatuh, apabila jatuh berarti posisinya tidak benar
dan harus diulang. Setelah posisinya tepat perlahan-lahan sperma disuntikkan.

[26]

5. Perkawinan Silang

Sumber: belajarserbaneka.blogspot.com
Gambar 9. Contoh Perkwinan Silang pada Sapi
Perkawinan silang pada sapi untuk memperoleh bibit
yang unggul. Umumnya dilakukan pada hewan sapi.
Pada prinsipnya, caranya dilakukan dengan
mengambil sperma atau semen dari hewan yang
memiliki bibit unggul untuk disuntikkan ke dalam alat
kelamin hewan betina. Tujuannya untuk mendapatkan
keturunan dengan perpaduan sifat-sifat dari induknya
yang lebih baik.

Perkawinan silang atau disebut pembastaran (hibridisasi) adalah
perkawinan antara dua individu yang berbeda sifat tetapi masih dalam satu
spesies. Bibit yang akan disilangkan adalah bibit yang mempunyai sifat-sifat
paling baik pada tanaman sejenis. Misalnya, antara padi A (sifat berumur
pendek, berbulir sedikit) disilangkan dengan padi B (sifat berumur panjang,
berbulir banyak), maka akan menghasilkan padi jenis C dengan salah satu
sifat sebagai berikut.
1) Berumur pendek dan berbulir banyak,
2) Berumur panjang dan berbulir sedikit,
3) Berumur pendek dan berbulir sedikit,
4) Berumur panjang dan berbulir banyak. Di antara ke-4 sifat tersebut sifat

yang paling unggul adalah berumur pendek dan berbulir banyak, maka
tanaman inilah yang akan dijadikan sebagai bibit unggul.

[27]

SUB BAB III
PENERAPAN BIOTEKNOLOGI PADA BERBAGAI BIDANG

Penerapan bioteknologi begitu luas dan telah dilakukan selama beratus-ratus tahun

mulai dari taraf sederhana sampai modern. Bioteknologi sederhana telah banyak kita temui

dalam kehidupan sehari-hari. Selain memberikan keuntungan, penerapan bioteknologi juga

tak lepas dari dampak buruk yang ditimbulkan. Apa saja aplikasi bioteknologi tersebut?

Bagaimana dampak penerapan teknologi tersebut? Marilah kita pelajari dalam uraian

berikut.

1. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Pangan, Pertanian dan Peternakan, serta

Kedokteran

a. Bidang Pangan
Penerapan bioteknologi dalam memproduksi makanan dan minuman

merupakan aplikasi bioteknologi tertua. Aplikasi ini banyak dijumpai pada

bioteknologi konvensional melalui proses fermentasi. Lakukan kegiatan berikut

untukmengetahui penerapan bioteknologi konvensional di sekitar kita. Teknologi

fermentasi dan hasil-hasilnya telah kita bahas di kelas IX. Pada saat ini, kita

pelajari bioteknologi pangan yang lebih modern, yaitu protein sel tunggal (PST

atau Single Cell Protein) dan mikoprotein.

1) Pemanfaatan Mikrooganisme dalam proses Fermentasi

Aplikasi bioteknologi konvensional di bidang panagan melalui proses

fermentasi dapat dilihat dari contoh tabel berikut.

No Produk Bahan Mentah Mikroorganisme yang Berperan

1 Tempe Kedelai Rhizopus oryzae dan Rhizopus

clamydosporus

2 Taoco Kedelai Aspergillus oryzae dan Rhizopus

oligospora

3 Kecap Kedelai Aspergillus soyae, Aspergillus

[28]

wentii dan Aspergillus crassa

4 Yoghurt Susu Lactobacillus bulgaricus dan
5 Oncom
Propioni bacterium

Ampas tahu, Neurospora crassa

bungkil kacang

Adanya aplikasi bioteknologi konvensional di bidang pangan tersebut dapat
meningkatkat industry pangan di pasaran. Oleh karena itu, gunakan pola piker
ilmiahmu untuk bekerja keras menciptakan produk-produk pengen tersebut.
2) Pemanfaatan Mikroorganisme untuk Memproduksi Bahan Makanan
a) Dapat Protein Sel Tunggal (PST)

Protein Sel Tunggal (PST) adalah salah satu istilah untuk menyebutkan
protein yang berasal dari organisme uniseluler dan multiseluler yang
strukturnnya sederhana. Protein sel tunggal dapat dibuat dari bakteri,
ganggang maupun jamur. PST ini Sebagai sumber protein, organisme
penghasil PST mempunyai beberapa keunggulan. Keunggulan tersebut
terletak pada kemampuan perkembangbiakan yang cepat dan relative mudah,
serta mempunyai konversi protein yang tinggi disbanding sumber protein
yang lain. PST mempunyai kadar protein lebih tinggi bila dibandingkan kadar
protein kedelai. Keunggulan lainnya yaitu substrat yang digunakan sebagai
medium tumbuh mikrobia penghasil PST ini dapat memanfaatkan limbah.
Beberapa contoh mikrobia yang dapat digunakan sebagai PST yaitu
Saccharomyces cerevisiae dan Candida utilis.

Mikrobia ini dapat dibiakkan dalam skala besar (industri). Protein yang
dihasilkan oleh mikrobia ini mengandung asam nukleat tinggi, namun tubuh
manusia kurang memiliki enzim untuk memetabolismenya. Hal ini cenderung
menimbulkan reaksi yang merugikan pada saluran pencernaan manusia. PST
dari mikrobia ini (S. cerevisiae dan C. utilis) sering digunakan sebagai
suplemen makanan ternak. Mikrobia lain yang digunakan sebagai sumber PST
yaitu Spirulina.

[29]

Spirulina termasuk Cyanobacteria (ganggang biru) yang dapat
berfotosintesis sehingga sangat menguntungkan sebagai sumber makanan.
Spirulina telah digunakan selama berabad-abad dalam bentuk kering oleh
bangsa Aztec di Meksiko. Saat ini produk PST banyak dijumpai di pasaran,
seperti terlihat pada Gambar 8.4 di samping.

Sumber : nafiun.com
Gambar 10. Spirulina dalam Bentuk Cair dan Bubuk
Spirulina termasuk Cyanobacteria (ganggang biru) yang dapat berfotosintesis sehingga

sangat menguntungkan sebagai sumber makanan.

b) Mikoprotein
Mikoprotein adalah bahan makanan sumber protein yang dihasilkan

melalui proses fermentasi secara berkesinambungan dari miselium jamur
Fusarium graminearum. Jamur tersebut ditumbuhkan pada substrat yang
mengandung glukosa dan zat hara lain. Jamur ini juga membutuhkan gas
amonia serta garam amonia sebagai sumber nitrogen. Selain mempunyai nilai
konversi protein tinggi, mikoprotein juga mempunyai nilai gizi yang tinggi.
Pengujian dan penelitian mterhadap nilai gizi serta keamanan bagi
konsumennya telah banyak dilakukan. Menurut penelitian telah diketahui
bahwa mikoprotein mengandung 47% protein, 14% lemak, 25% serat untuk
diet, 10% karbohidrat, 1% RNA, dan 3% abu.
b. Bidang Pertanian dan Peternakan
Indonesia merupakan negara agraris yang menitikberatkan pembangunan pada
sektor pertanian. Namun hingga kini kebutuhan beras masih lebih tinggi daripada

[30]

produksi nasional sehingga Indonesia perlu mengimpor beras. Kondisi ini berbeda
dengan negara-negara industri maju seperti Amerika. Meskipun bukan negara
agraris, produksi kedelai Amerika lebih besar daripada produksi kedelai
Indonesia. Semua ini terjadi karena negara industri maju menerapkan
bioteknologi modern dalam mengelola pertaniannya. Bioteknologi modern
banyak diaplikasikan dalam bidang pertanian dan peternakan, terutama dalam
usaha mendapatkan bibit unggul.

Bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan modern banyak
memanfaatkan teknologi DNA rekombinan. Proses DNA rekombinan pada
tumbuhan menggunakan vector Agrobacterium tumefaciens yang mempunyai
plasmid Ti (Tumor inducing). Langkah pertama, plasmid Ti diisolasi, kemudian
disisipi dengan gen asing (transplantasi gen). Setelah itu, plasmid dimasukkan ke
dalam A. tumefaciens. Ketika digabung dengan sel-sel tumbuhan, A. tumefaciens
membiakkan plasmid. Setelah berbiak, A. tumefaciens yang telah mengalami
rekombinasi (melalui proses DNA rekombinan) kembali menginfeksi kromosom
tumbuhan. Kini tumbuhan tersebut telah mengandung gen asing yang
dicangkokkan pada A. tumefaciens. Sel-sel yang dihasilkan dari proses DNA
rekombinan tersebut ditumbuhkan dengan metode kultur jaringan sehingga
menghasilkan tunas. Setelah tumbuh, tanaman tersebut dapat ditanam pada lahan
pertanian. Rangkaian proses tersebut dapat Anda simak pada gambar berikut.

Sumber : Biology. Raven dan Johnson
Gambar 11. Rekayasa Genetika pada Tumbuhan
Agrobacterium tumefaciens dengan Menggunakan
plasmid
Pada rekaya genetika pada tumbuhan Agrobacterium
tumefaciens dengan menggunakan plasmid, A.
tumefaciens yang telah mengalami rekombinasi
(melalui proses DNA rekombinan) kembali
menginfeksi kromosom tumbuhan. Kini tumbuhan
tersebut telah mengandung gen asing yang
dicangkokkan pada A. tumefaciens.

[31]

Aplikasi (penerapan) DNA rekombinan dengan vector mikrobia telah
menghasilkan hewan maupun tumbuhan transgenik. Hewan maupun tumbuhan
yang dihasilkan melalui proses ini mempunyai karakteristik yang tidak ditemukan
di alam. Beberapa contoh aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian dan
peternakan sebagai berikut.
1) Padi Transgenik

Teknologi DNA rekombinan dapat dimanfaatkan untuk memperoleh
tanaman padi transgenic. Contoh tanaman padi rojolele trangentik yang
mampu mengekspresikan laktoferin dan tanaman padi yang tahan terhadap
cuaca dingin. Untuk mendapatkan tanamanpadi yang tahan terhadap cuaca
dingin caranya dengan memasukkan gen tahan dingin dari hewan yang hidup
di tempat dingin ke kromosom tanaman padi.

Penelitian terkini di Jepang yang dilakukan oleh Rachmawati, D., Mori,
T., Hosaka, T., Takaiwa, F., Inoue, E., dan Anzai, H. melaporkan bahwa
Agrobacterium juga dapat digunakan pada tanaman serealia, salah satunya
padi. Hasil penelitian mereka telah ditulis dalam jurnal Breeding Science
dengan judul Production and Characterization of Recombinant Human
Lactoferrin in Transgenic Javanica Rice. Penelitian ini telah berhasil
mengekspresikan laktoferin rekombinan pada tanaman padi transgenik kultur
rojolele.

Laktoferin berfungsi memberikan daya tahan terhadap serangan mikrobia
patogen (antibakterial, antiviral, dan antifungal), antiinflamantori, memacu
pertumbuhan sel limfosit, aktivitas antioksidan, dan berperan dalam transpor
besi dalam tubuh manusia. Walaupun ekspresi laktoferin pada biji padi
rojolele transgenik hanya sekitar 20%, namun penelitian ini telah
membuktikan dan menjadi pionir penggunaan Agrobacterium sebagai vektor
tanaman serealia. Para ilmuwan di Inggris, Cina, Australia, dan Meksiko juga
telah mengembangkan cara lain untuk memperoleh tanaman serealia unggul.
Mereka mempelajari peningkatan kandungan vitamin A padi di laboratorium
dan mengembangkan padi yang tahan terhadap cuaca dingin.

[32]

2) Tembakau Resistan terhadap Virus
Penggunaan plasmid Ti (Tumor inducing) Agrobacterium tumefaciens

sebagai vektor sangat luas pemanfaatannya. Berbagai macam tumbuhan dapat
dikembangkan melalui DNA rekombinan dengan plasmid Ti ini. Salah satu
pemanfaatannya yaitu pada penemuan tumbuhan tembakau yang tahan
terhadap virus TMV (Tobacco Mozaic Virus). Tumbuhan tidak mempunyai
sistem kekebalan seperti pada hewan. Beachy, seorang ilmuwan dari
Universitas Washington (AS) mengembangkan tumbuhan yang tahan terhadap
virus TMV. Ia menggunakan plasmid Ti yang digabung dengan gen yang
tahan terhadap penyakit TMV. Gabungan ini kemudian dimasukkan dalam
kromosom tembakau.

Kromosom tembakau yang telah disisipi gen tahan virus TMV tersebut
kemudian diperbanyak melalui teknik kultur jaringan. Tanaman tembakau
yang dihasilkan terbebas dari infeksi virus TMV. Virus TMV tidak dapat
menginfeksi sel-sel tumbuhan tembakau transgenik yang telah disisipi oleh
gen tahan virus TMV.
3) Pengendalian Hama dan Penyakit Tanaman (Biokontrol)

Mikrobia telah dimanfaatkan untuk mengendalikan hama dan penyakit
tanaman (biokontrol). Keuntungan pemanfaatan biokontrol untuk pertanian
antara lain mengurangi penggunaan pestisida yang tidak ramah lingkungan.
Contoh mikrobia yang digunakan sebagaibiokontrol di antaranya Beauveria
bassiana untuk mengendalikan serangga, Metarhizium anisopliae untuk
mengendalikan hama boktor tebu (Dorysthenes sp.), dan Trichoderma
harzianum untuk mengendalikan penyakit tular tanah (Gonoderma sp., jamur
akar putih, dan Phytopthora sp.) Produk-produk biokontrol yang telah
dikomersialisasikan oleh unit kerja lingkup Lembaga Riset Perkebunan
Indonesia (LRPI) antara lain Meteor, Greemi–G, Triko SP, NirAma, dan
Marfu.

[33]

Sumber : www.vertigo.ugam.com
Gambar 12. Beauveria bassiana merupakan
salah satu mikroba
yang digunakan sebagai biokontrol

Sumber : eratomology.urral.edu
Gambar 13. Serangga Mati karena Ditumbuhi
Jamur B. bassiana
Jamur ini memiliki sifat saporit atau dikatakan
tidak dapat memproduksi makanan sendiri, maka
dari itu mereka membuh serangga jika ada yg
melekat kepada jamur tersebut.

4) Pembuatan Pupuk Organik
Pupuk organic dibuat dengan memanfaatkan mikroorganisme keunggulan

teknik tersebut yaitu penggunaan agen biologi untuk mengurangi penggunaan
asam organic sehingga dapat mengurangi pencemaran lingkungan dan biaya
produksi.

Mikrobia juga dimanfaatkan dalam proses pembuatan pupuk organik.
Peneliti di Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI)
mengembangkan teknologi pembuatan pupuk superfosfat yang disebut Bio–
SP dengan menggunakan bantuan mikroba pelarut fosfat. Keunggulan
teknologi ini yaitu penggunaan agen biologi untuk mengurangi penggunaan
asam anorganik sehingga lebih aman bagi lingkungan dan mengurangi biaya
produksi.
5) Biosuplemen Probiotik untuk Sapi

Para peternak biasa memasukkan biosuplemen ke dalam pakan ternak.
Probiotik merupakan mikrobia yang dapat meningkatkan kesehatan ternak dan
mempermudah penyerapan dalam saluran pencernaan ternak. Badan

[34]

Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) telah mempu memproduksi
biosuplemen probiotik yang diberi nama PSc. PSc telah diujikan terhadap sapi
potong dan sapi perah di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Hasil pengujian
menunjukkan adanya kenaikan produksi daging sapi potong dan produksi susu
pada sapi perah. Bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan terus
berkembang.
c. Bidang Kedokteran
Penerapan rekayasa genetika dalam bidang kedokteran untuk memproduksi
hormon buatan, vaksin untuk melawan virus, maupun antibodi.
1) Pembuatan Insulin

Insulin adalah hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas. Hormon
ini berperan dalam mengatur kadar gula dalam darah (glukosa). Namun, tidak
semua orang dapat memproduksi insulin dengan jumlah yang sesuai
kebutuhan tubuh. Bahkan, terdapat pula orang yang sama sekali tidak
memproduksi insulin. Orang ini adalah penderita diabetes mellitus. Pasien
diabetes memerlukan suntikan insulin tambahan. Pada awalnya insulin ini
dibuat dari kelenjar pankreas sapi atau babi. Insulin yang dibutuhkan seorang
pasien diabetes selama setahun lebih kurang sebanyak 0,5 g.

Insulin seberat itu diperoleh dari 4.800 g kelenjar pankreas dari 28 ekor
hewan. Padahal, bila penderita diabetes mellitus sebanyak 800 pasien lebih,
berapa banyak hewan yang harus diambil pankreasnya setiap tahun?
Kebutuhan insulin terpenuhi melalui pengambilan insulin dari hewan, tetapi
beberapa pasien menunjukkan gejala alergi. Melalui teknik rekayasa genetika,
dapat diperoleh insulin dalam jumlah banyak tanpa mengorbankan banyak
hewan ternak. Insulin ini diperoleh dengan mencangkokkan gen (transplantasi
gen) yang mengkode insulin ke dalam plasmid bakteri.

Bakteri dengan gen gabungan ini dibiarkan membiakkan diri. Bakteri yang
dibiakkan tersebut dapat memproduksi insulin yang dibutuhkan.

[35]

Sumber : Biology, Mader S.S
Gambar 14. Langkah-langkah DNA Rekombinan pada Produksi Insulin

2) Produksi Vaksin
Selain digunakan untuk memproduksi hormon maupun enzim, teknologi

DNA rekombinan juga digunakan untuk membuat vaksin. Pada aplikasi ini,
secara garis besar beberapa mikroorganisme vaksin digunakan untuk
menghambat kemampuan mikroorganisme pathogen (penyebab penyakit).
Mikrobia menjadi suatu bibit penyakit dalam tubuh apabila mikrobia tersebut
menghasilkan senyawa toksik bagi tubuh manusia. Selain itu, bagian-bagian
tubuh mikrobia seperti flagel dan membran sel juga dapat menimbulkan
penyakit.

Hal ini karena bagian-bagian tersebut kemungkinan terdiri dari protein
asing bagi tubuh. Senyawa dan protein asing ini disebut antigen. Gen yang
mengkode senyawa penyebab penyakit (antigen) diisolasi dari mikrobia yang
bersangkutan. Kemudian gen ini disisipkan pada plasmid mikrobia yang sama,
tetapi telah dilemahkan (tidak berbahaya). Mikrobia ini menjadi tidak
berbahaya karena telah dihilangkan bagian yang menimbulkan penyakit,
missal lapisan lendirnya. Mikrobia yang telah disisipi gen ini akan
membentuk antigen murni. Bila antigen ini disuntikkan pada manusia, sistem
kekebalan manusia akan membuat senyawa khas yang disebut antibodi.
Munculnya antibodi ini akan mempertahankan tubuh dari pengaruh senyawa
asing (antigen) yang masuk dalam tubuh. .

[36]

Sumber : Biology, Raven & Johnson
Gambar 15. Pembentukan Vaksin
Transgenik
Digunakan untuk memproduksi hormon
maupun enzim, teknologi DNA rekombinan
juga digunakan untuk membuat vaksin.
Pada aplikasi ini, secara garis besar
beberapa mikroorganisme digunakan untuk
menghambat kemampuan mikroorganisme
pathogen (penyebab penyakit). Mikrobia
menjadi suatu bibit penyakit dalam tubuh
apabila mikrobia tersebut menghasilkan
senyawa toksik bagi tubuh manusia.

Indonesia juga memanfaatkan bioteknologi untuk membuat vaksin flu
burung. Baru-baru ini para ahli dari Fakultas Kedokteran Hewan IPB bekerja
sama dengan Shigeta Pharmaceutical, sebuah perusahaan farmasi dari Jepang
telah berhasil menemukan vaksin untuk penyakit yang meresahkan
masyarakat ini. Vaksin ini diberi nama Bird CLOSE 5.1.

Vaksin ini diperoleh melalui rekayasa genetika dari virus penyebab flu
burung H5N1 yang dikawinkan dengan virus influenza Puerto Rico yang
dapat tumbuh dengan pesat. Virus yang dijadikan sampel dalam pembuatan
vaksin ini yaitu virus H5N1 yang ditemukan di daerah Legok, Tangerang,
Banten. Zat-zat berbahaya dari virus ini dihilangkan kemudian virus ini
dikembangbiakkan dengan cepat. Virus yang sudah tidak berbahaya inilah
yang digunakan sebagai vaksin.
c) Antibodi Monoklonal

Bioteknologi pembuatan antibodi monoklonal menggunakan prinsip fusi
protoplasma. Fusi protoplasma dilakukan dengan menggabungkan dua sel
dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu
medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan

[37]

antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus menerus seperti kanker
yang dinamakan antibodi monokdonal

Teknologi pembuatan antibodi monoclonal diperkenalkan oleh Kohler dan
Milstein pada tahun 1975. Mereka dapat menunjukkan bahwa sel limfosit
penghasil antibodi dapat difusikan dengan sel myeloma (kanker). Teknologi
ini menggunakan prinsip fusi protoplasma. Fusi ini menghasilkan sel-sel yang
dapat menghasilkan antibodi sekaligus dapat memperbanyak diri secara terus-
menerus seperti pada sel-sel kanker. Sel-sel ini menghasilkan antibodi
monoklonal.

Kelinci atau tikus terlebih dahulu diinjeksi dengan antigen kemudian
limfanya (tempat pembuatan sel darah putih) diambil. Sel-sel limfa ini
kemudian difusikan dengan sel mieloma (sel kanker) melalui elektrofusi.
Elektrofusi adalah fusi secara elektris dengan frekuensi tinggi yang
menyebabkan sel-sel tertarik satu sama lain dan akhirnya bergabung (fusi).
Sel-sel yang melakukan fusi kemudian diseleksi untuk mengidentifikasi sel
gabungan tersebut. Sel-sel ini kemudian diinjeksikan ke tubuh hewan. Sel-sel
gabungan ini akan membentuk antibodi dalam tubuh hewan.

Sumber : Biology, Campbell
Gambar 16. Proses Pembuatan Antibodi
Monoklonal melalui Rekayasa Genetika
Sel gabungan ini dapat dibiakkan ke dalam
suatu kultur sehingga menghasilkan antibodi
dalam jumlah besar. Antibodi monoklonal dapat
digunakan untuk mendeteksi kandungan
hormon korionik gonadotropin dalam urine
wanita hamil. Dengan demikian, cara ini dapat
untuk mendeteksi adanya kehamilan.

[38]

d) Terapi Gen pada Penderita Fibrosis Sistik
Penderita fibrosis sistik mengalami kesulitan bernapas karena paru-

Parunya terisi lendir. Hal ini disebabkan adanya mutasi gen yang
mengakibatkan tidak terbentuknya alfa-1-antitripsin (ATT). Untuk mengatasi
masalah tersebut dilakukan terapi gen untuk memperbaiki gen-gen penyebab
penyakit. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan mengisolasi gen yang
mengode ATT dari orang sehat untuk dimasukkan ke DNA virus.
Selanjutnya, virus tersebut diinfeksikan pada paru-paru pasien. Virus akan
mentransfer gen pengode ATT yang dibawa sel paru-paru pasien. Dengan
demikian, sel paru-paru pasien dapat membuat protein ATT dan pasien dapat
bernapas dengan lebih normal.
e) Interferon

Interferon adalah protein yang dibentuk secara alami oleh sel sistem
imun, misal sel darah putih dan fibroblas, Secara komersial interferon
diproduksi dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan. Interferon
memodulasi respons sistem imun untuk menyerang virus, bakteri, kanker, dan
senyawa-senyawa asing. Interferon tidak secara langsung membunuh virus
atau sel yang bersifat kanker, tetapi interferon menaikkan respons sistem imun
dan mengurangi pertumbuhan sel-sel kanker. Dengan kata lain, interferon
adalah senyawa protein yang mampu memacu pertahanan tubuh manusia
untuk melawan penyakit kuman.
d. Bidang Lingkungan
Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk lingkungan
pencemaran lingkungan. Pada proses pemurnian logam, bahan-bahan tambang
yang diperoleh masih terikat dengan bijihnya (kotoran), diperlukan bahan kimia
untuk memurnikannya. Namun, bahan-bahan kimia tersebut ternyata kurang
efektif di dalam logam dari bijihnya sehingga banyak sisa bahan tambang yang
kemudian dibuang sebagai limbah. Dengan menggunakan bakteri Thiobacilles
ferrooxidans, beberapa jenis logam dapat diambil dari cairan sisa penambangan.
Bakteri ini mampu meng- oksidasi belerang yang mengikat berbagai logam
seperti tembaga, seng, dan uranium membentuk logam sulfida. Bakteri tidak

[39]

memanfaatkan logam-logam tersebut sehingga bisa dilepas ke udara dan
dimanfaatkan oleh manusia.

Dengan demikian, pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat
dikurangi dengan memanfaat- kan peran mikroorganisme. Bioteknologi juga
diterapkan untuk mengatasi pencemgaran akibat tumpahan minyak di laut.
Sebagai contoh, meledaknya kilang minyak di Laut Timor, Nusa Tenggara Timur,
Indonesia pada tanggal 21 Agustus 2009. Tumpahan kilang minyak tersebut dapat
mencemari Laut Timor. Untuk menanggulangi limbah minyak dapat dilakukan
dengan bioremediasi. Bioremediasi yaitu penggunaan mikroorganisme untuk
mengurangi polutan di lingkungan. Misalnya, tumpahan minyak dapat mengatasi
dengan memanfaat- kan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu
menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi. Kamu telah mengetahui
tentang berbagai jenis produk bioteknologi. Produk- produk tersebut telah banyak
diukur di masyarakat.

[40]

SUB BAB IV
DAMPAK POSITIF DAN NEGATIF BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi diharapkan dapat membnatu mengatasi permasalahan-permasalahan
lingkunan terutama pencemaran. Namun, aplikasi bioteknologi juga menimbulkan
permasalahan-permasalahan dalam berbagai bidang kehidupan, seperti:
a. Dampak di Bidang Lingkungan

1. Dampak Positif
Bioteknologi dapat digunakan untuk mengurangi pencemaran lingkungan akibat

pemakaian pestisida. Misalnya, dengan dihasilkannya produk bioteknologi berupa
tumbuhan yang tahan terhadap serangan serangga. Selain itu, bioteknologi juga
dapat menguranggi pencemaran limbah dengan penggunaan Thiobacillus
ferroxidans untuk memisahkan logam bijihnya.
2. Dampak Negatif
 Menimbulkan kerusakan oada ekosistem

Tanaman kapas anti serangga selain dapat membunuh serangga hana dengan
menghasilkan produk kapas berkualitas ternyata juga dapat membunuh
organisme bukan target, seperti kupu-kupu dan lebah akibat menghisap nectar
tanaman tersebut. Akibatnya, jenis serangga tersebut punah dan merusak
keseimbangan ekosistem. Selain itu, kematian hama serangga dalam jumlah
tinggi akan berdampak buruk bagi kelangsungan hidup organisme pemakan
serangga.
 Hilangnya plasma nutfah
Organisme transgenic adalah organisme yang susunan gen dalam kromosomnya
telah diubah sehingga mempunyai sifat yang menguntungkan sesuai dengan
yang dikehendaki. Penemuan organisme transgenic menimbulkan
kecenderungan masyarakat untuk membudidayakan organisme yang seragam.
Akibatnya, organisme local semakin tersinkir sehinga dapat menimbulkan
hilangnya plasma nutfah local (alami). Oleh karena itu, pembudidayaan

[41]

organisme transgenic dapat mengakibatkan ounahnya makhluk hidup dalam
suatu ekosistem.
b. Dampak di Bidang Sosial Ekonomi
1. Dampak Positif
Terjadi persaingan untuk mencari tanaman atau hewan varietas baru melalui proses
rekayasa genetika yang terjadi di kalangan industry.
2. Dampak Negatif
Kesenjangan sosial dan ekonomi pada masyarakat karena produk-produk dari petani
dan peternak tradisional mulai tersisih oleh adanya produk-produk rekayasa
genetika. Hal ini mengakibatkan banyak petani dan peternak tradisional yang ingin
mengembangkan bibit hasil bioteknologi mau tidak mau harus membayar royalty
kepada pihak penemu bibit tersebut.
c. Dampak terhadap Kesehatan
1. Dampak positif
Adanya penemuan produk-produk obat maupun hormone hasil rekayasa genetika
mengakibatkan produk tersebut lebih murah dan mudah diperoleh oleh masyarakat.
2. Dampak negative
Penggunaan produk kesehatan hasil rekayasa genetika dapat mengakibatkan
timbulnya alergi. Bahkan, beberapa produk transgenic dapat mengakibatkan
seseorang menjadi resistan terhadap beberapa jenis antibiotic tertentu. Missal,
seseorang yang mengonsumsi tomat Flavr savr yang mengandun gen resistan
terhadap antibiotic.
d. Dampak Etika Moral
Penerapan teknologi cloning yang dikhawatirkan akan diterapkan pada manusia
dianggap merendahkan martabat manusia. Cloning pada manusia sangat ditentang
karena tidak sesuai dengan etika moral dan melanggar aturan agama. Oleh karena itu,
para ilmuwan diharapkan dapat bersikap dan bertindak bijaksana dalam melakukan
rekayasa genetika.

[42]

Rangkuman

 Bioteknologi dapat didefinisikan sebagai teknologi yang memanfaatkan organisme untuk
menghasilkan suatu produk maupun jasa yang bermanfaat bagi manusia.

 Bioteknologi dibedakan menjadi bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern
berdasarkan tingkat kerumitan dalam pelaksanaan proses-proses bioteknologi.

 Prinsip dasar bioteknologi konvensional yaitu melibatkan proses fermentasi. Prinsip dasar
bioteknologi modern yaitu menerapkan rekayasa genetika.

 Teknik atau teknologi yang diterapkan dalam rekayasa genetika yaitu kultur jaringan,
cloning, teknik bayi tabung, DNA rekombinan, dan fusi protoplasma.

 Penerapan bioteknologi juga ada di berbagai bidang. Di bidang pangan, misalnya dihasilkan
produk berupa tempe, keju, microprotein, dan PST.

 Penerapan bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan antara lain dihasilkan padi
transgenic, buah tahan busuk, dan peternakan antara lain dihasilkan padi transgenik, buah
tahan busuk, tanaman kapas antiserangga, bovin somatotropin, dan sapi perah dengan
hormone manusia.

 Peran bioteknologi di bidang kedokteran menghasilkan produk berupa insulin, antibiotic,
dan antibody monoclonal.

 Penerapan bioteknologi memiliki dampak positif dan negative. Contoh dampak positif di
bidang lingkungan, misalnya penemuan tumbuhan yang tahan serangan hama, sedangkan
dampak negatifnya dapat menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem.

[43]

Lembar Kerja Siswa

Tema : Pembuatan Tempe

Indikator : Membuat Inovasi Produk Bioteknologi Konvensional Serta Menganalisis
Kegunaannya Dalam Kehidupan Manusia

A. Kompetensi Dasar
4.10. Menyajikan laporan hasil percobaan penerapan prinsip-prinsip bioteknologi
konvensional berdasarkan scientif method

B. Tujuan:
Setelah melakukan proses pembelajaran dengan melakukan percobaan sederhana siswa
dapat mengetahui
1. Dapat membuat produk bioteknologi konvensional
2. Mengetahui mikroorganisme yang terlibat dalam proses pembuatan tempe.
3. Menyebutkan tujuan pemberian ragi pada pembuatan tempe.
4. Menyebutkan pengertiun fermentasi.
5. Mengidentifikasi penyetab lunaknya tampe saat di fermentasi.

C. Landasan Teori
Berbagai produk bioteknologi kini telah banyak di jumpai di pasaran baik yang berupa
produk bioteknologi modem maupun konvensional. Tempe merupakan salah satu produk
bioteknologi tradisional yang banyak digunakan dan diproduksi oleh masyarakat. Mudah
cara membuatanya, terjangkau harganya dan padat gizinya.

D. Alat dan Bahan
1. Kedelai 250g
2. Ragi tempe yang dihaluskan I sendok teh
3. Plastik bening ukuran 250 g gula
4. Kompor
5. Baskom plastik
6. Panci

E. Cara Kerja
1. Timbanglah biji kedelai yang telah disiapkan, kemudian cucilah sampai bersih.

[44]

2. Rendam biji kedelai selama 2 jam
3. Rebuslah biji kedelai tersebut selama 1 jam
4. Remas-remas biji kedelai hingga kulitnya terkelupas dan bijinya terbelah
5. Cuci kembali, kemudian rendamlah dalam air bersih selama 15 jam
6. Rebus kembali biji kedelai, selama 10 meit dalam air mendidih, kemudian tiriskan dan

dinginkan
7. Tambahkan ragi tenpe ke dalant biji kodelai tersebut. campur hingga merata
8. Bungkuslah dengan plastik bening
9. Inkubasikan selama kurang lebih 48 jam
F. Data Pengamatan
1. Bagaimana keadaan (fisik) kedelai sebelum diberikan ragi?
2. Bagaimana keadaan fisik kedelai sesudah di beri ragi?
3. Pada hari keberapa muncul benang-benang halus berwarna putih?
4. Kapan benang- benang putih menjadi tebal?
5. Kapan (hari keberapa) tempe sudah siap
G. Pertanyaan untuk didiskusikan
1. Jelaskan organise yang berperan dalam pembuatan tempe!
2. Jelaskan mengapa dalam pebuatan tempe dibutuhkan ragi ?
3. Apa yang kalian ketahui tentang fermentasi?
4. Apa yang menyebabkan lunaknya tempe saat difermentasi?
5. Apa saja ciri ciri bioteknologi?
6. Sebutkan jenis bahan makanan yang dibuat menggunakan biteknologi konvensional

dan sebutkan mikroba yang berperan di dalannya
7. Buatlah laporan proses dan hasil kerja pembuatan tempe disertai power point

kemudian di persentasikan didepan kelas dengan membawa produk tempe hasil kerja
kelompok

[45]

Uji Kompetensi

A. Pilihan Ganda
1. Di bawah ini merupakan ilmu-ilmu yang digunakan dalam bioteknologi, kecuali ….
a. mikrobiologi
b. biologi sel
c. biokimia
d. taksonomi
e. genetika

2. Julukan Bapak Bioteknologi diberikan kepada ….
a. Louis Pasteur
b. Charles Darwin
c. Carollus Linnaeus
d. Lamarck
e. Erasmus Darwin

3. Penerapan prinsip bioteknologi konvensional dapat dilakukan pada proses ….
a. Produksi tanaman tahan hama dan penyakit
b. Pembuatan tempe oleh Rhyzopus oryzae
c. Produksi kentang berkarbohidrat tinggi
d. Produksi hormon insulin bagi penderita diabetes melitus
e. Pengobatan penyakit hemofilia dan talasemia

4. Minuman yoghurt yang terbuat dari air susu dapat mengobati lambung dan usus yang
terluka, proses pembuatan yoghurt tersebut karena hasil kerja dari ....
a. Rizhopus oryzae
b. Streptococcus thermophilus
c. Neurospora sitophila
d. Aspergillus wentii
e. Endomycopsis fibuliger

5. Nata de coco adalah salah satu hasil olahan yang memanfaatkan mikroorganisme....
a. Acetobacter xylinum
b. Neurospora crassa

[46]