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. Secara
lengkap, bioteknologi diartikan sebagai cabang biologi yang mempelajari penggunaan organisme
dengan bantuan teknologi untuk penyediaan barang dan pelayanan bagi kepentingan manusia.
Objek kajian dan aplikasi bioteknologi mulai dari produksi makanan yang difermentasi, bahan
kimia berupa antibiotika, enzim, etanol, asam cuka, asam sitrat, hingga produksi energi seperti
biogas, fiksasi nitrogen, dan penemuan minyak. Saat ini, aplikasi bioteknologi tidak hanya pada
mikroorganisme saja, namun pada tumbuhan dan hewan.

B. Ilmu-Ilmu yang Digunakan dalam Bioteknologi

1. Mikrobiologi
Mikrobiologi merupakan cabang biologi yang mempelajari tentang mikroba atau jasad
renik. Pengetahuan sifat-sifat dan struktur mikroba mendukung kemajuan bioteknologi. Salah
satunya dengan mengetahui suhu yang sesuai untuk bakteri. Sehingga, bakteri dapat digolongkan
sebagai psikrofil: tumbuh pada suhu 0° C - 30° C,mesofil: tumbuh pada suhu 25° C - 40° C,
dan termofil: tumbuh pada suhu 50° C atau lebih. Pengetahuan tentang suhu optimal bakteri sangat
penting untuk pembuatan suatu produk, seperti pembuatan yoghurt. Yoghurt merupakan susu yang
difermentasi dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bulgaricus, pada suhu 40° C selama 2,5
jam - 3,5 jam.

2. Biologi Sel
Biologi sel merupakan cabang biologi yang mempelajari sel. Pengetahuan mengenai sifat-sifat
dan struktur sel mendukung aplikasi bioteknologi. Misalnya, pengetahuan
mengenai totipotensi pada sel-sel tanaman bermanfaat untuk kultur
jaringan. Totipotensi merupakan kemampuan sel-sel tanaman muda dan hidup yang dapat
berproliferasi dan berdiferensiasi menjadi tanaman baru.

3. Genetika
Genetika merupakan cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat-sifat genetik makhluk
hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya. Pengetahuan mengenai bentuk dan karakteristik
DNA (gen) membantu percepatan kemajuan bioteknologi. Penemuan tomat yang tidak mudah
rusak atau busuk, insulin manusia yang disintesis dari bakteri Escherichia coli merupakan
penerapan ilmu genetika dalam bioteknologi.

4. Biokimia
Biokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari makhluk hidup dari aspek kimianya.
Biokimia menganggap hidup adalah suatu proses kimia, proses-proses hidup diselenggarakan atas
dasar reaksi dan peristiwa kimia. Dengan biokimia, ahli bioteknologi memperlakukan makhluk
hidup sebagai bahan kimia yang dapat dipadukan dan direkayasa. Selain Mikrobiologi, Biologi
Sel, dan Biokimia, ilmu lain yang juga digunakan dalam Bioteknologi, yaitu Virologi (ilmu
 mengenai virus), Teknologi Pangan, Biologi Pertanian, Biologi Kedokteran, dan Biologi
Kehutanan.

C. Perkembangan dan Aplikasi Bioteknologi Tradisional dan Modern

Bioteknologi tidak hanya berkembang pada akhir-akhir ini saja. Bioteknologi telah dimanfaatkan
sejak ribuan tahun yang lalu, di segala bidang, seperti industri pangan, obat-obatan, pertanian,
kesehatan, dan pengelolaan lingkungan. Misalnya, ragi dimanfaatkan untuk pembuatan anggur dan
bir (sekitar 6000 SM), pada 4000 SM ragi dimanfaatkan untuk roti yang mengembang, dan pada
1512, bahan kimia yang penting bagi manusia, seperti aseton, butanol, dan gliserol diperoleh dari
bakteri.

Di masa lalu, Bioteknologi dilakukan secara sederhana.Perkembangan yang pesat baru terjadi
setelah diketahui mikroorganisme melakukan fermentasi. Penelitian ini dipelopori oleh Louis
Pasteur sehingga beliau mendapat julukan sebagai Bapak Bioteknologi.

Sedangkan, perkembangan Bioteknologi secara modern terjadi setelah penemuan struktur

DNA sekitar tahun 1950 yang diikuti dengan penemuan-penemuan lainnya. Penemuan ekspresi
gen, enzim pemotong DNA, menciptakan DNA rekombinan dengan menggabungkan DNA dari
dua organisme yang berbeda, dan kloningmerupakan contoh Bioteknologi modern.

Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa
DNA (gen), selain memanfaatkan Mikrobiologi dan Biokimia.
Aplikasi Bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu tradisional dan modern.
1. Aplikasi Bioteknologi Tradisional
Aplikasi Bioteknologi tradisional mencakup berbagai aspek, di antaranya:
a. Pangan
Beberapa contoh Bioteknologi tradisional di bidang pangan misalnya, tempe dibuat dari
kedelai menggunakan jamur Rhizopus, tape dibuat dari ketela pohon atau pisang dengan
menggunakan bakteri Saccharomyces cereviceae, keju dan yoghurt dibuat dari susu sapi
dengan menggunakan bakteri Lactobacillus.
b. Pertanian
Beberapa contoh Bioteknologi tradisional dalam bidang pertanian, ialah:
1) Hidroponik, merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai tempat
menanam tanaman.
2) Penyeleksian tanaman jenis mustard alami oleh manusia, menghasilkan tanaman,
kolabri, brokoli, kubis, dan kembang kol.
c. 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.
d. Kesehatan dan pengobatan
 Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pengobatan, misalnya antibiotik
penisilinyang digunakan untuk pengobatan, diisolasi dari bakteri dan jamur, dan vaksin
yang merupakan mikroorganisme yang toksinnya telah dimatikan bermanfaat untuk
meningkatkan imunitas.

2. Aplikasi Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada rekayasa DNA
(gen). Selain itu, memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Aplikasi Bioteknologi
modern mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya aspek pangan,
pertanian, peternakan hingga kesehatan dan pengobatan.
a. Pangan
Bioteknologi modern pada bidang pangan, misalnya buah tomat hasil manipulasi
genetik sehingga tahan lama, tidak cepat matang, dan tidak cepat membusuk; kentang
yang telah mengalami mutasi genetik hingga kadar pati kentang meningkat 20% dari
kentang biasa.
b. Pertanian
Beberapa Bioteknologi modern pada bidang pertanian, misalnya tanaman kedelai
tengger dan kedelai hijau camar yang berumur pendek dengan produktivitas tinggi
diperoleh dari radiasi seleksi biji-biji kedelai.
c. Peternakan
Bioteknologi modern pada bidang peternakan, misalnya, pembelahan embrio secara fisik
(splitting) mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi, dan kuda.
Dengan teknologi yang modern telah dikembangkan teknologi kloning yang
menghasilkan klon dari sel somatic.
d. Kesehatan dan pengobatan
Beberapa bioteknologi modern pada bidang kesehatan dan pengobatan, antara lain:
hormon pertumbuhan somatotropin yang dihasilkan oleh Escherichia coli dan manipulasi
produksi vaksin dengan menggunakan Escherichia coli agar efisien. Selain itu, untuk
menghasilkan insulin secara massal dilakukan rekayasa genetika dengan menggunakan
enzim dan bakteri.

D. Penggunaan Mikroorganisme Dalam Bioteknologi

Bioteknologi umumnya menggunakan mikroorganisme, seperti bakteri dan khamir
kapang) dengan alasan sebagai berikut:
1) pertumbuhannya cepat, walaupun dalam skala besar seperti industri;
2) sel-selnya mengandung protein yang tinggi;
3) dapat menggunakan produk-produk sisa sebagai substratnya, misalnya dari limbah
pertanian;
4) menghasilkan produk yang tidak toksik;
5) sebagai organisme hidup, reaksi biokimianya dikontrol oleh enzim yang berarti tidak
memerlukan tambahan reaktan dari luar.
 Pemanfaatan mikroorganisme telah digunakan pada bioteknologi tradisional maupun
modern. Bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme, antara lain: digunakan dalam
bidang pangan, obat-obatan, pembasmian hama tanaman, pencemaran, dan pemisahan
logam dari bijih logam.

1. Pemanfaatan Mikroorganisme dalam Bidang Pangan

a. Pemanfaatan mikroba untuk menghasilkan protein
Protein merupakan bahan makanan yang mutlak diperlukan manusia. Protein yang
dihasilkan dengan memanfaatkan mikroorganisme disebut SCP (Single Cell Protein)
protein sel tunggal. SCP ini mempunyai kadar protein hingga 80% lebih tinggi
dibandingkan protein kedelai dan ragi. Beberapa mikroorganisme yang efektif untuk
pembuatan SCP antara lain: Methylophylus methylotropus. SCP ini biasa digunakan
untuk makanan ternak agar hewan ternak mampu menghasilkan susu dan daging
berkualitas tinggi. Fusarium, SCP yang digunakan untuk nutrisi manusia.

b. Penggunaan jasa mikroorganisme untuk mengubah makanan

Melalui proses fermentasi yang dilakukan mikroorganisme, bahan makanan tertentu
diubah menjadi bahan bentuk lain sehingga cita rasanya lebih menarik atau mengandung
nilai gizi yang lebih tinggi. Contoh makanan ini ialah keju, mentega, roti, alkohol, dan
cuka.
1) Keju
Keju bahan utamanya adalah dadih yang dipisahkan dari Whey (air dadih utama).
Dadih dibuat dari protein kasein yang umumnya terbentuk karena aktivitas enzim renin
dan kondisi asam yang ditimbulkan karena aktivitas bakteri asam laktat. Bakteri yang
dibiarkan pada media keju menyebabkan proses fermentasi yang memberikan suasana
asam. Selain itu, juga memberikan cita rasa khas dan bau harum (aroma) pada produk
susu tersebut. Makin lama masa inkubasinya, makin tinggi keasamannya dan makin
tajam cita rasanya. Mikroorganisme yang digunakan dalam pembuatan keju ialah
jamur Penicillium camemberti.

2) Mentega
Mentega dibuat dengan mengaduk kepala susu (krim) hingga tetesan-tetesan
mentega yang berlemak memisah dari susu mentega. Susu mentega adalah cairan susu
yang tinggal setelah membuat mentega. Krim (kepala susu) memiliki rasa masam dan
digunakan untuk pembuatan produk lain, seperti yoghurt. Yoghurt dibuat dari krim yang
ditanami mikroorganisme seperti yang digunakan membuat susu mentega. Yoghurt
banyak kamu jumpai di toko. Yoghurt terbuat dari susu dengan lemak kadar rendah yang
sebagian airnya telah diuapkan. Untuk meningkatkan keasamannya, susu kental yang
terbentuk ditanami dengan Streptococcus thermophillus, sedangkan untuk meningkatkan
cita rasa dan aroma ditanami Lactobacillus bulgaris. FermentasiLactobacillus
bulgaris berlangsung pada subtract yang bertemperatur 45° C selama beberapa jam.
Pada temperatur tersebut Lactobacillus bulgaris masih mungkin tumbuh dan
 berkembang. Untuk menjaga cita rasa, aroma, dan keasamannya maka perlu dijaga
keseimbangan antara kedua jenis mikroorganisme tersebut.

c. Fermentasi Nonsusu
Pemanfaatan mikroorganisme, seperti ragi banyak digunakan dalam pembuatan roti,
asinan, minuman alkohol, minuman anggur, dan cuka. Dalam pembuatan roti, adonan
roti akan ditanami ragi yang sebenarnya kultur spora suatu jenis jamur. Spora jamur akan
tumbuh dan memfermentasi gula dalam adonan, dan terbentuklah gelembung-
gelembung karbondioksida. Fermentasi yang berlangsung dalam kondisi aerob ini akan
mendorong produksi CO.

Pada pembuatan asinan kubis atau sauerkraut, acar, dan olive maupun kecap diperlukan
mikroba jamur penghasil enzim yang mampu mengubah zat tepung menjadi gula yang
dapat difermentasikan. Prinsip ini juga digunakan dalam pembuatan brem dan minuman
khas Jepang,sake yang dibuat dari ketan dan beras.

Dalam pembuatan kecap diperlukan jamur Aspergillus oryzae. Jamur ini dibiakkan
dalam kulit gandum terlebih dahulu. Selanjutnya, jamur ini bersama-sama bakteri asam
laktat yang tumbuh pada kedelai yang sudah dimasak, menghancurkan campuran
gandum. Setelah melalui fermentasi karbohidrat yang cukup lama, dihasilkanlah kecap.

Beberapa jenis mikroba yang digunakan untuk mengubah bahan makanan menjadi
bentuk lain, misalnya:

1) Rhizopus oligospora untuk membuat tempe dengan substrat kedelai.

2) eurospora sitophila untuk membuat oncom dengan substrat kacang tanah.
3) Saccharomyces cerevisiae untuk membuat tape dengan substrat ketan atau
singkong atau ubi kayu.
4) Acetobacter xulinum untuk membuat nata de coco dengan substrat air kelapa.

E. Bioteknologi dengan Kultur Jaringan dan Rekayasa Genetika

1. Kultur Jaringan
Aspek bioteknologi yang penting pada tanaman adalah kultur jaringan tumbuhan.
Kultur jaringan tumbuhan merupakan salah satu teknik kloning tumbuhan. Suatu klon
tumbuhanmerupakan populasi tumbuhan yang diproduksi secara aseksual dari satu
nenek moyang.

Kultur jaringan tumbuhan (mikropropagasi) adalah bentuk perbanyakan (propagasi)

tumbuhan secara vegetatif dengan memanipulasi jaringan somatik (jaringan tubuh)
tumbuhan di dalam kultur aseptik (bebas kuman) dengan lingkungan terkontrol.

Kultur jaringan tumbuhan utuh dapat dihasilkan dari bagian atau potongan akar,
batang, atau daun yang disebut eksplan yang masih hidup. Eksplan dapat membentuk
tumbuhan yang utuh (planlet) karena adanya sifat totipotensi. Totipotensi pada tumbuhan
 merupakan kemampuan sel tumbuhan untuk berkembang menjadi tumbuhan yang utuh.
Pada tumbuhan, semua bagian sel-sel mudanya yang masih aktif, misalnya ujung akar,
ujung batang, dan meristem sekunder (kambium) merupakan sel yang totipotensi.

Potongan jaringan tumbuhan yang terdiri atas sejumlah kecil sel-sel pada medium
kultur yang sesuai dan dibiarkan tumbuh menjadi massa sel yang belum terdiferensiasi
disebut sebagai kalus. Medium kultur membutuhkan gula, garamgaram anorganik,
nitrogen organik, dan unsur-unsur mikro. Di dalam medium ditambahkan juga hormon
pertumbuhan untuk tumbuh, yaitu auksin dan sitokinin. Komposisi yang tepat dari
medium kultur tergantung pada spesies tumbuhan yang akan di klon.

2. Rekayasa Genetika
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.

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 transplantansi inti.

3. 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 besarbesaran. 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. 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
disebutkimera (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.

4. Fusi Sel

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. 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 NaNO. 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.

5. Transplantasi Inti (nukleus)

Transplantasi inti (nukleus) ialah pemindahan inti dari sel satu ke sel yang lain.
Sehingga diperoleh individu baru yang mempunyai sifat sesuai dengan inti yang diterima.
Transplantasi nukleus contohnya pada sel domba. Nukleus dari sel-sel ambing domba
yang diploid dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti sehingga terbentuk ovum berinti
diploid dari ambing domba. Kemudian ovum melakukan pembelahan mitosis berulangkali
menghasilkan morula, kemudian blastula. Lalu blastula diklonkan menjadi banyak sel
dan inti dari setiap sel diambil untuk dimasukkan ke dalam ovum tak berinti yang berbeda
sehingga terbentuk ovum diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum dikultur
secara in vitro dan akhirnya setiap ovum menjadi individu baru yang memiliki sifat dan
jenis kelamin yang sama. E. coli dipilih sebagai sel target karena E. coli mudah diperoleh
dan dipelihara, tidak mengandung gen yang membahayakan dan dapat membelah diri
setiap 20 menit sekali.

Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi merupakan teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-
bagiannya untuk mendapatkan barang dan jasa. Dalam perkembangan lebih lanjut,
bioteknologi didefinisikan sebagai pemanfaatan prinsip-prinsip dan rekayasa
terhadap organisme, sistem atau proses biologis untuk manghasilkan atau
meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi
kepentingan hidup manusia.

Jenis Bioteknologi

1. Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi

sederhana yang menerapkan ilmu biologi, biokimia. Rekayasa yang terjadi masih
dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup
secara utuh. Proses biokimia dan proses genetik terjadi secara alami. Manipulasi
yang dilakukan dalam bioteknologi ini hanya sebatas manipulasi pada lingkungan
dan media tumbuh serta tidak sampai pada tahap rekayasa genetika. Seandainya ad,
rekayasa yang berlangsu
ng bersifat sederhana dan perubahan yang terjadi tidak tepat sasaran. Biotektologi

konvensioanal tidak dipakai untuk pembuatan produk secara mahal dan

menggunakan biaya yang relatif rendah, selain itu ilmu yang digunakan pun
biasanya diwariskan secara turun-temurun.

2. Bioteknologi Modern
Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah
sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan
adalah dengan melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah
sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan.
Teknik yang digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik manipulasi
bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu proses biologi yang berlangsung di luar
sel atau organisme, misalnya dalam tabung percobaan. Oleh karena itu, bioteknologi
modern juga dikenal dengan rekayasa genetika, yaitu proses yang ditujukan untuk
menghasilkan organism transgenik. Organisme transgenik adalah organisme yang
urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah diubah sehingga mempunyai
sifat menguntungkan yang dikehendaki.

Berbeda dengan bioteknologi konvensional,bioteknologi modern sudah

memanfaatkan metode-metode mutakhir, yaitu :
1.) Kultur Jaringan Tumbuhan
Kultur jaringan tumbuhan merupakan teknik menumbuhkembangakan bagian
tanaman, baik berupa sel, jaringan, atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro.
Kultur jaringan dapat dilakukan karena adanya sifat totipotensi, yaitu kemampuan
setiap sel tanaman untuk tumbuh menjadi individu baru bila berada dalam
lingkungan yang sesuai. Teori ini pertama kali dikemukakan oleh G. Haberlandt
(ahlli fisiologi Jerman pada tahun 1898). Teori kemudian diuji ulang oleh F.C.
Steward pada tahun 1969 dengan menggunakan satu sel emplur wortel.
lihat gambar berikut
Dalam percobaannya, Steward dapat menumbuhkan satu sel empulur tersebut
menjadi satu individu wortel.
Dalam kultur jaringan, tanaman yang akan dikulturkan sebiknya berupa jaringan
muda yang sedang tumbuh, misalnya akar, daun muda, dan tunas. Bagian tumbuhan
yang akan dikultur disebut sebagai eksplan.

a) Teknik Kultur Jaringan

Tanaman dengan teknik kultur jaringan dapat diperoleh dengan empat tahap
sebagai berikut.
1. Tahap inisiasi adalah tahap penanaman eksplan ke dalam media. Media yang
digunakan adalah media cair yang terdiri dari zat nutrisi dan zat pengatur tumbuh.
2. Tahap multiplikasi (perbanyakan kultur), eksplan akan tumbuh menjadi jaringan
seperti kalus berwarna putih disebut protocorm like body (PLB).
3. Tahap menghasilkan plantlet, PLB berkembang menjadi tanaman kecil yang
disebut plantlet.
4. Tahap aklimatiasi, plantlet dipisah-pisahkan dan dikultur dalam media padat.
Setelah plantlet tumbuh menjadi tanaman yang sempurna, maka tanaman tersebut
dipindah ke polybag.

Kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan
terpenuhi. Syarat-syarat tersebut antara lain, yaitu :
1. Pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk pembentukan kalus.
2. Penggunaan medium yang cocok.
3. Keadaan aseptik.
4. Pengaturan udara yang baik.

b) Manfaat dan Kelemahan Kultur Jaringan

Dengan melakukan kultur jaringan tumbuhan dapat diperoleh manfaat sebagai
berikut.
1. Mendapat bibik banyak dalam waktu singkat yang identik dengan induknya.
2. Bibit terhindar dari hama dan penyakit.
3. Menghasilkan varietas baru seperti yang dikehendaki.
4. Mendapat hasil metabolisme tumbuhan (metabolit sekunder), misalnya karet,
resin, tanpa areal tanaman yang luas dan tidak perlu menunggu tumbuhan dewasa.
5. Melestarikan tanaman-tanaman yang hampir punah.

Selain memiliki manfaat, kultur jaringan juga memiliki kelemahan-kelemahan yaitu

sebagai berikut.
1. Diperlukan biaya yang relatif tinggi.
2. Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena memiliki
keahlian khusus.
3. Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatiasi, karena terbiasa dalam
kondisi lembap dan aseptik.

2.) Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah suatu proses perubahan gen-gen dalam tubuh makhluk
hidup. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara mengisolasi dan mengidentifikasi
serta memperbanyak gen yang dikehendaki.
Berbagai teknik rekayasa genetika berkembang dimungkinkan karena
ditemukannya :
a) Enzim restriksi endonuklease yang dapat memotong benang DNA.
b) Enzim ligase yang dapat menyambung kembali benang DNA.
c) Plasmid yang dapat digunakan sbagai wahana memindahkan potongan benang
DNA tertentu ke dalam sel mikroorganisme.
contohnya:

Teknik rekayasa genetika dapat dilakukan melalui :

1. Rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA adalah proses penyambung 2 DNA dari organisme yang berbeda.
Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama inj disebut dengan DNA
rekombinan. Gen dari satu individu yang disisipi atau digabungkan pada gen
individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik. Rekombinasi
DNA dapat terjadi secara alami dan buatan. Secara alami dapat terjadi dengan cara :

a) Pindah silang, yaitu tukar menukar kromatid pada kromosom homolog sehingga
DNA terputus dan tersambungkan secara silang.
b) Transduksi,yaitu bersambungnya DNA bakteri yang satu dengan bakteri yang
lain dengan prantara virus.
c) Tranformasi, yaitu pemindahan sifat-sifat dari satu mikroba ke mikroba lainnya
melalui bagian-bagian DNA tertentu dari mikroba pertama.
Rekombinasi DNA secara buatan dilakukan dengan penyambungan DNA secara in
vitro. Alas an dilakukan rekombinasi DNA ini adalah :
a) Strutur DNA semua spesies sama.
b) DNA dapat disambung-sambungkan.
c) Ditemukan enzim pemotong dan penyambung.
d) Gen dapat terekspresi di sel apapun.
Teknologi rekombinasi DNA memerlukan suatu prantara atau vektor untuk
memasukkan gen ke dalam sel target berupa plasmid bakteri, sehingga merupakan
bentuk teknologi plasmid. Plasmid adalah lingkaran kecil DNA bakteri atau
eukariota bersel satu yang dapat bereplikasi. Alasan dipilihnya plasmid bakteri
adalah :
a) Memiliki kemampuan memperbanyak diri melalui proses replikasi dan mudah
disisipi gen lain.
b) Pasmid dapat dipindah ke sel bakteri lain.
c) Sifat plasmid pada keturan bakteri sama dengan induknya karena plasmid tidak
terikat dengan kromosom inti.
d) Merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu.
Metode rekombinasi DNA adalah :
a) Identifikasi gen yang diinginkan, dilakukan pada gen donor.
b) Isolasi gen donor, dilakukan dengan cara memotong gen donor dari DNA sekitar
yang mengelilinginya.
c) Ekstrasi plasmid (cincin DNA) dari sel bakteri.
d) Membuka plasmid dan menyisipkan potongan DNA pembawa informasi yang
dikehendaki.
e) Memasukkan plasmid berisi DNA rekombinan ke dalam sel bakteri.
f) Membiakkan bakteri yang telah direkayasa di dalam tabung fermentasi.
Contoh rekombinasi DNA pada bakteri adalah pada pembuatan insulin oleh bakteri
E. coli.

2. Teknik Hibridoma/Fusi Sel.

Teknik hibridoma adalah penggabungan 2 sel dari organisme berbeda ataupun sama
(fusi sel) sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hybrid (hibridoma) yang
memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut. Proses penggabungan sel
menggunakan tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi.
Hal-hal yang diperlukan dalam teknik hibridoma, yaitu :
a) Sel umber gen adalah sel-sel yang memiliki sifat yang diinginkan.
b) Sel wadah adalah sel yang mampu membelah dengan cepat (misalnya sel
mieloma).
c) Fusi gen adalahza-zat yang mempercepat fusi sel (misalnya NaNO3).
Teknik hibridoma dapat dimanfaatkan untuk pembuatan produk penting, misalnya
antibodi monoclonal, pembentukan spesies baru, dan pemetaan kromosom.

3. Kloning
Kloning berasal dari bahasa inggris clonning yang berarti suatu usaha untuk
menciptakan duplikat suatu organisme melalui proses aseksual. Tujuan utama
kloning adalah untuk mengisolasi gen yang diinginkan dari seluruh gen yang ada
(kromoson) pada organisme donor. Untuk mencapai tujuan tersebut, kloning dapat
dilakukan dengan kloning embrio dan transfer inti. Kloning embrio dilakukan
dengan fertilisasi in vitro, misalnya kloning pada sapi yang secara genetik identik
untuk memproduksi hewan ternak.

Sedangkan kloning dengan tanspfer inti yaitu pemindahan inti sel yang satu ke sel
lain sehingga diperoleh individu baru yang memiliki sifat baru sesuai inti yang
diterimanya. Kloning dengan transfer inti dilakukan dengan menggunakan sel
somatis sebagai sumber gen. Contoh kloning dengan transfer inti adalah domba
Dolly.
Penerapan Bioteknologi pada Beberapa Bidang

1. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Medis dan Kesehatan

Penerapan ini disebut sebagai bioteknologi merah, diawali dengan tahap analisa
atau diagnosa suatu penyakit dan pengobatan sebuah penyakit. Beberapa contoh
bioteknologi di bidang medis dan kesahatan misalnya penggunaan mikroorganisme
pada antibiotik atau vaksin, penggunaan mikroorganisme pada hormon pada
penyakit diabetes mellitus, bayi tabung, Antibodi Monoklonal, penggunaan sel
intuk untuk pengibatan penyakit sroke, dan terapi gen untuk penyembuhan
penyakit genetis.

2. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan Peternakan

Bioteknologi ini bioteknologi hijau, dilakukan dengan memodifikasi genetik dan
rekayasa genetika untuk memperoleh varietas unggul, produksi tinggi, kandungan
gizi tinggi, tahan hama, patogen, dan herbisida. Hal ini memberikan sumbangan
besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan tanaman (plant breeding) dan kehidupan
manusia bahkan berdampak pada kemajuan ekonomi manusia itu sendiri.

3. Penerapan Bioteknologi dalam bidang pertambangan (biometalurgi)

Di bidang pertambangan berkembang bioteknologi untuk memisahkan logam dari
bijihnya yaitu dengan pemanfaatan bakteri Thiobacillus ferroxidans. Bakteri ini
merupakan bakteri kemolitotrof yang mampu memisahkan logam dari bijihnya.
Energy yang digunakan Thiobacillus ferroxidans dalam memisahkan logam dari
bijihnya berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan
belerang. Asam sulfat dari besi sulfat melarutkan logam dari bijihnya.
Berikut ini adalah tahapan bakteri dalam memisahkan tembaga dari bijihnya, yaitu :
a. Bakteri bereaksi dengan melarutkan senyawa belerang dan besi dalam batuan.
Selanjutnya, bakteri mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+.
b. Unsure S dalam FeS2 bereakasi dengan ion hydrogen dan molekul oksigen
membentuk H2SO4.
c. Ion Fe3+ pada bijih yang mengandung CuSO4 mengoksidasi ion Cu+ menjadi
Cu2+ dan bereaksi dengan SO42- dari H2SO4 sehingga membentuk CuSO4.
d. Reaksi selanjutnya adalah sebagai berikut :
CuSO4 + 2Fe + H2SO4 → 2FeSO4 + Cu + 2H+

4. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Lingkungan (Biromediasi)

a. Pengolahan Limbah Cair
Limbah cair organic dapat diuraikan oleh bakteri anaerob menghasilkan bahan
bakar alternative (biogas). Limbah cair yang mengandung protein, lemak, dan
karbohidrat difermentasikan olehmetanobakterium secara anaerob sehingga mampu
menghasilkan biogas.
b. Pengolahan Sampah/Limbah padat
Pengolahan sampah dengan bantuan mikroba adalah dengan cara pengomposan
sampah-sampah organic. Pengomposan dapat dilakukan dengan aerobic maupun
anaerobik.
c. Plastik Biodegradable
Salah satu usaha untuk mengurangi limbah plastic yang menimbulkan pencemaran
adalah dengan cara memproduksi plastic yang mudah terurai (biodegradable)
melalui bioteknologi. Mikroba yang mampu membuat plastic biodegradable antara
lain Alxaligenes eutrophus. Plastic biodegradable lainnya adalah pululan yang
diproduksi oleh Aureobasidium pullulans.
d. Pengolahan Limbah Minyak
Mikroorganisme yang berperan dalam mengatasi limbah minyak, yaitu :
1) Pseudomonas hasil rekayasa genetika oleh Dr. Chakrabartymampu membersihkan
senyawa hodrokarbon dalam tumpahan minyak bumi dengan cara memecah ikatan
hidrokarbon minyak.
2) Acinetobacter calcoacetinius mampu memproduksi emulsan yang menyebabkan
minyak bercampur dengan air sehinggga dapat dipecah oleh mikroba.
3) Zhantomonas campestris dapat mengumpulkan tumpahan minyak setelah
sebelumnya minyak diberi gum xanthan untuk mengentalkan.

Dampak Bioteknologi dan Cara Pencegahan Terhadap Dampak Negatif Bioteknologi

Bioteknologi memiliki dampak positif dan juga dampak negatif.
1. Dampak Positif Bioteknologi
Dampak positif dari bioteknologi adalah dihasilkannya produk-produk yang
bermanfaat bagi peningkatan kesejahtraan manusia.
a. Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan
lumpur aktif.
b. Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain
vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon
c. Bioteknologi dapat meningkatkan variasi dan hasil pertanian melalui kultur
jaringan, fiksasi nitrogen pengendalian hama tanaman, dan pemberian hormon
tumbuhan.
d. Bioteknologi dapat menghasilkan bahan bakar dengan pengelolahan biommasa
menjadi etanol (cair) dan metana (gas)
e. Bioteknologi di bidang industri dapat menghasilkan makanan dan minuman,
antara lain pembuatan roti, nata decoco, brem, mentega, yoghurt, tempe, kecap, bir
dan anggur

2. Dampak negatif bioteknologi

a. Menimbulkan penyakit pada manusia
Gen-gen yang mengkode untuk pembentukan antibiotic dapat saja mengalami
kecelakaan di dalam tubuh bakteri sehingga menyebabkan penyakit pada manusia.
b. Menimbulkan reaksi alergi
Timbulnya alergi yang disebabkan karena mengkomsumsi produk transgenic.
c. Mengancam kelestarian alam
 Jagung hasil rekayasa genetik dapat membunuh ulat yang tidak berbahaya.
 Rekayasa genetika dapat menghasilkan gluma-gluma super.
 Tanaman rekayasa genetika dapat membahayakan burung yang
memakannya.
 Menyebabkan kepunahan sebagian plasma nuftah asli karena yang
dikembangkan sekarang hanya produk rekayasa genetika saja.

d. Berpotensi digunakan sebagai alat perang

Beberapa orang mungkin dengan sengaja menciptakan kombinasi gen-gen baru
untuk kepentingan perang (semacam senjata kimia dan senjata biologi).

Manfaat Bioteknologi
Manfaat bioteknologi dalam kehidupan manusia antara lain:

1. Menghasilkan obat-obatan yang lebih efektif dan murah. Salah satu contohnya pembuatan hormon
insulin dari isolasi gen Bekteri E. coli.
2. Menghasilkan antibiotik untuk membunuh penyakit yang berbahaya.
3. Mengurangi pencemaran lingkungan, beberapa bakteri yang dapat membantu daur ulang
4. Meningkatkan hasil produksi pertanian dari tanaman transgenik karena tanaman ini memiliki daya
tahan tinggi terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim dan tidak mudah diserang oleh hama.
5. Kelebihan dan Kekurangan Bioteknologi Konvensional dan Bioteknologi Modern
6. Kelebihan dan Kekurangan Bioteknologi Konvensional
7. Kelebihan/Manfaat Bioteknologi Konvensional
8. Meningkatkan nilai gizi dari produk makanan dan minuman.
9. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya air kelapa menjadi nata de coco.
10. Dapat membuat makanan lebih tahan lama, misalnya asinan.
11. Biaya yang diperlukan lebih murah

Kelebihan dan Kekurangan Bioteknologi Modern

1. Di bidang pertanian dan peternakan, bioteknologi modern dapat menciptakan bibit unggul yang akan
memberikan produk bermutu tinggi secara kualitas dan kuantitas , meningkatnya sifat resistensi
tanaman terhadap hama dan penyakit tanaman.
2. Di bidang Lingkungan dan pelestarian, bioteknologi modern dapat mengatasi masalah pelestarian
spesies langka dan hampir punah. Dengan teknologi transplantasi nukleus, hewan / tumbuhan langka
bisa dilestarikan.
3. Di bidang kesehatan, mampu menciptakan produk obat untuk penyakit. Seperti penyakit kelainan
genetis dengan terapi gen, hormon insulin, antibiotik, antibodi monoklonal, dan vaksin.
4. Di bidang industri, Bioteknologi modern dapat menciptakan pemberantas hama secara biologis
(seperti Bacillus thuringensis) dan tanaman tahan hama yang dalam tubuhnya disisipkan gen bakteri.
5. Di bidang pertambangan, bioteknologi modern dapat digunakan untuk pengolahan biji besi membantu
manusia mengatasi masalah sumber daya energi.
Kerugian dan Dampak Bioteknologi Modern

1. Ada masyarakat yang menganggap bahwa menyisipkan gen makluk hidup ke makhluk hidup lain
bertentangan dengan nilai budaya dan melanggar hukum alam
2. Penyisipan gen babi ke dalam buah semangka bisa membawa konsekuensi bagi penganut agama
tertentu.
3. Menimbulkan kesenjangan antara negara/ perusahaan yang memanfaatkan bioteknologi dengan yang
belum memanfaatkan bioteknologi.
4. Pelepasan organisme transgenik ke alam dapat merusak keseimbangan alam dan kelestarian
organisme.
5. Dapat menyebabkan pencemaran biologi, karena jika makhluk hidup transgenik lepas ke alam bebas
dan kawin dengan makhluk normal bisa menghasilkan keturunan yang mutan.

Prinsip Dasar Bioteknologi

Prinsip dasar bioteknologi merupakan rangkaian proses dalam tingkatan bioteknologi itu sendiri.

Proses tersebut yaitu:

1. Fermentasi (fermentation)
2. Seleksi dan persilangan (selection and cross breed)
3. Analisis genetik (genetic analysis)
4. Kultur jaringan (tissue culture)
5. Rekombinasi DNA (DNA recombination)
6. Analisis DNA (DNA analysis.

Prinsip dasar Bioteknologi: Fermentasi

Fermentasi adalah proses mengubah bahan kompleks menjadi lebih sederhana menggunakan bantuan
mikroorganisme (kadang dengan katalisator tertentu), dalam kondisi lingkungan anaerobik (tanpa oksigen)
atau parsial anaerobik (sedikit oksigen).

Jadi akseptor elektron eksternal yaitu Oksigen ditiadakan pada proses fermentasi. Proses fermentesi
menghasilkan produk yogurt dan banyak lagi produk bioteknologi konvensional lainnya.