Bioteknologi

Penerapan teknologi membutuhkan kerjasama berbagai bidang, contoh: biokimia, mikrobiologi, dan genetika.

• Biokimia: ilmu teknologi tentang susunan kimia tubuh organisme.
• Mikrobiologi: ilmu tentang berbagai mikroorganisme baik struktur, sifat, maupun peranannya untuk manusia.
• Genetika: ilmu tentang keturunan.

Bioteknologi dikenal sudah sejak alam, 6000 tahun SM, Babilonia. Diawali dengan pembuatan makanan dan minuman secara fermentasi oleh masyarakat Babilonia. Di indonesia digunakan untuk pembuatan tempe, tape, oncom, kecap, dll.

A.    BIOTEKNOLOGI KONVESIONAL (TRADISIONAL)

Dikenal sejak lama sebagai pengolahan makanan dan minuman secara fermentasi. Dulunya istilah fermentasi berarti menyatakan peristiwa perubahan sari buah menjadi minuman berakohol. Sekarang istilah fermentasi berarti suatu proses pembentukan alkohol dari gula tanpa memperhatikan apakah proses tersebut merupakan proses biologi apa bukan. Segi biokimia, arti fermentasi adalah mikroorganisme untuk memperoleh energi yang diperlukan bagi proses metabolisme dan pertumbuhannya melalui pemecahan terhadap senyawa organik secara anaerob. Penggunaan mikroorganisme secara langsung serta pengerjaannya secara sederhana (mudah). Mikroorganisme yang sering digunakan adalah bakteri dan jamur.

1.      Tempe

Makanan asli indonesia, terutama Pulau Jawa. Terbuat dari kacang kedelai dengan bantuan kapan Rizhopus sp. Tahap fermentasi:

• Fermentasi satu (awal): merendam kacang kedelai didalam air mengakibatkan fermentasi alami.
• Fermentasi dua (utama): kapang Rizhopus sp. Spora kapang berkecambah dengan membentuk benang benang hifa yang tumbuh memamanjang membalut menembus biji kedelai.

Tempe yang baik adalah ketika proses pembuatannya memperhatikan sanitasi tempat pembuatnnya, kemurnian bibit (ragi tempe),  jenis kacang kedelai, hasil tempe berwarna putih, bersih, tahan lama, dan tidak tercium bau amoniak.

Proses pembuatan tempe:

a. Kacang kedelai direndam dalam air selama 20-24 jam pada suhu kamar 25 derajat.

b. Kacang kedelai yang direndam akan mengembang, kemudian dikupas kulitnya karena kulit tempe sukar dilapukkan oleh ragi tempe.

c. Rebus kacang kedelai selama 30 menit sehingga timbul rasa dan bau sedap.

d. Kemudian kacang kedelai diangkat dan ditiriskan hingga kering dan dingin.

e. Kemudian taburkan ragi tempe hingga merata.

f. Bungkus dengan plastik dan dilubangi kecil.

g. Inkubasi (simpan) dalam oven dengan suhu 30-35 derajat.

h. Setelah dua hari jadilah tempe.

2.      Tapai.

Tapai singkong atau tapai ketan adalah hasil fermentasi dengan bantuan ragi tapai yang menghasilka enzim yang mengubah tepung menjadi gula dan alkohol.

Alat dan bahan:

• Panci
• Stoples
• Centong
• Beras ketan
• Air
• Ragi tapai
• Kompor
• Tampah

Langkah kerja:

• Cuci sampai bersih, kemudian rendam kira kira 12 jam.
• Tanak beras ketan sampai menjadi nasi ketan
• Dinginkan dan ratakan nasi ketan diatas nampah kemudian taburkan ragi tapai, aduk hingga rata.
• Masukkan nasi ketan yang telah dicampur dengan ragi tapai tersebut kedalam stoples tertutup.
• Biarkan pasa suhu kamar atau 25 derajat selama 2 atau 3 hari.

3.      Roti

Proses fermentasi dengan bantuan khamir (yeast). Tepung terigu merupakan bahan dasra membuat roti. Adonan roti dapat mengembang setelah didiamkan satu jam karena sel khamir tepung melakukan fermentasi alkohol yang akan menghasilkan etanol, karbondioksida, dan energi. Pertumbuhan sel khamir memperbanyak dirinya, karbondioksida terperangkap dalam adonan. Roti dipanggan dan panas akan membunuh khamir sehingga proses fermentasi berhenti dan etanol akan menguap, adonan mengembang karena gas mengembang apabila terkena panas. Dan roti akan matang jika adonan telah berwarna kuning dan lembut.

4.      Yoghurt

Minuman yang terbuat dari air susu yang difermentasikan oleh bakteri lactobacillus bulgaricus dan strepcoccus termophilis sebagai bibit yoghurrt.

Alat dan bahan:

• Bejana
• Susu
• Bakteri lactobacillus bulgaricus dan strepcoccus termophilis
• Jeruk nipis
• Gula merah
• Buah buahan
• Blender

Langkah kerja:

• Siapkan susu yang sudah dicairkan dengan air matang sebanyak 1 liter lalu tambahkan susu krim sebanyak 15%.
• Masak dengan api kecil sambil diaduk terus selama 30 menit tetapi jangan sampai mendidih. Hal ini hanya bertujuan untuk menguapkan air sehingga nantinya akan terbentuk gumpalan atau solid yoghurt.
• Jika sudah, solid yoghurt lalu diangkat dan didinginkan kira-kira sampai hangat-hangat kuku baru kemudian ditambahkan bibit yoghurt sebanyak 2 – 5% dari jumlah yoghurt yang sudah mengental tadi. Bibit yoghurt memang tidak dijual di pasaran secara bebas tetapi dapat anda peroleh disalah satu toko. Atau secara sederhananya kita dapat menggunakan yogurt yang plain (tanpa rasa tambahan), tanpa gula dan tanpa aroma sebagai bibit yoghurt.
• Diamkan selama 24 jam dalam wadah tertutup untuk menghasilkan rasa asam dan bentuk yang kental
• Semakin tinggi total solidnya maka cairan bening yang tersisa semakin sedikit, dan yoghurt yang dihasilkan semakin bagus. Solid yoghurt yang belum diberikan tambahan rasa ini dapat juga dijadikan bibit yoghurt untuk pembuatan selanjutnya.
• Setelah berbentuk yoghurt dapat ditambahkan sirup atau gula bagi yang tidak kuat asamnya, bahkan bisa ditambahkan dengan perasa tambahan makanan seperti rasa jeruk, strawberry dan leci yang dapat kita peroleh di apotek-apotek. Yoghurt dapat disajikan tidak hanya sebagai minuman, tetapi juga dapat disajikan bersama salad buah sebagai sausnya ataupun sebagai bahan campuran es buah.
• Yoghurt yang sudah jadi dapat ditempatkan di wadah plastik ataupun kaca. Kalaupun kita ingin menggunakan wadah plastik sebaiknya yang agak tebal, akan tetapi bila ingin menyimpan yoghurt untuk waktu yang lebih lama sebaiknya menggunakan wadah kaca.

5.      Keju

Prinsip dasar pembuatan keju adalah terjadinya perubahan gula susu menjadi asam laktat olehbakteri asam laktat. Dalam keadaan asam, protein susu dipadatkan. 10kg susu terbentuk 1kg keju.

Susu dipanaskan untuk membunuh bakteri, kemudian ditambahkan bakteri bakteri lactobacillus bulgaricus untuk mengubah laktosa menjadi asam laktat. Agar terbentuk dadih susu tambahkan enzim renin. Air dadih dibuang, dan dadih susu diperas lalu dipadatkan serta dibungkus kain untuk mengeringkannya. Enzim  dari bakteri mencerna protein dan lemak dadih menjasi asam amino dan asam lemak serta menimbulkan aroma rasa dan tekstur yang khas dari keju.

6.      Sayuran fermentasi (acar)

Bertujuan mencegah pertumbuhan mikroorganisme yang tidak diharapkan, mencegah kebusukan (basi), serta memberikan rasa yang khas karena adanya pembentukan asam laktat. Bakteri yang digunakan: lactobacillus, strepcoccus, dan pediococcus.

7.      Minuman beralkohol

Dihasilkan dari zat gula, makanan diubah oleh saccharomyces (khamir) menjadi karbon dioksida dan alkohol. Tapai ketan jika dibiarkan lama akan mengandung air (minuman alkohol berkadar rendah). Contoh: anggur, bir dan wiski.

8.      Antibiotik

Suatu zatkimia yang didapatkan dan diproduksi oleh mikroorganisme (jamur) untuk menghambat pertumbuhan bahan mematikan organisme lainnya. Antibiotik pertama ditemukan tahun 1929 oleh alexander fleming. Ia menemukan antibiotik penisilin yang dihasilkan jamur penicilium notatum.

Penggunaan antibiotik harus disertai dengan resep dokter karena:

·         Hanya tepat untuk mengobati suatu penyakit tertentu.

·         Mempunyai kemampuan yang berbeda beda untuk melawan kuman penyakit.

·         Pemakaian yang kurang tepat mengakibatkan peningkatan kekebalan kuman penyakit.

9.      Alkohol untuk bahan bakar

Kelebihan:

·         Mesin menyala lebih lama

·         Tidak meningkatkan kadar karbondioksida di atmosfer

·         Tidak menimbulkan polusi udara

B.      BIOTEKNOLOGI MODERN

Contoh: mikrobiologi, biologi sel, genetika, fisika, biokimia, dan biologi mokuler.

1.      Teknologi reproduksi.

Perbanyakan tumbuhan dan hewan dengan menggunakan prosedur dan peralatan tertentu untuk mendapatkan keturunan atau individu baru secara cepat, serta mempunyai sifat dan karakter yang lebih baik dari induknya.

a)      Kawin sialng (bastar)

Cara yang paling sederhana dan paling mudah untuk mendapatkan bibit unggul dengan mengawinkan dua individu yang sejenis tapi berlainan varietas. Bibit unggul adalah bibit yang mempunyai sifat sifat baik yang sesuai dengan keinginann kita.

b)      Kultur jaringan

Suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti sekelompok sel atau jaringan yang ditumbuhkan dengan kondisi aseptik, sehingga bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri tumbuh menjadi tanaman lengkap kembali.

Empat tahap kultur jaringan:

·         Penananaman dalam kltur

·         Organogenesis

·         Pembesaran atau pengembangan anakan

·         Penanaman adalm tanah

Manfaat kultur jaringan:

·         Mendapatkan jumlah bibit yang banyak dalam waktu yang singkat dan sama seperti induknya

·         Membuat tumbuhan dengna siat yang kita kehendaki

·         Hemat dari segi ruang, dan waktu.

Langkah kerja teknik kultur jaringan:

·         Menyiapkan media pertumbuhan

·         Mensterilkan media pertumbuhan

·         Menyiapkan jaringan

·         Menanam jaringan pada media tumbuhan cair

·         Menanam kalus pada media pertumbuhan padat

·         Memindahkan tanaman yang sudah tumbuh calon akar dan daun ke media pertumbuhan padat yang lainnya.

·         Menanam tanaman di pot berisi tanah

·         Menanam tanaman di lahan sesungguhnya

c)      Inseminasi buatan (kawin suntik)

Peletakan sperma ke follicle ovarian (intrafollicular), uterus (intrauterine), cervix (intracervical), atau tube fallopian (intratubal) wanita dengan menggunakan cara buatan dan bukan dengan kopulasi alami. Teknik modern untuk inseminasi buatan pertama kali dikembangkan untuk industri ternak untuk membuat banyak sapi dihamili oleh seekor sapi jantan untuk meningkatkan produksi susu.

d)     Fertilisasi in vitro

Bayi tabung atau pembuahan in vitro (bahasa Inggris: in vitro fertilisation) adalah sebuah teknik pembuahan dimana sel telur (ovum) dibuahi di luar tubuh wanita. Bayi tabung adalah salah satu metode untuk mengatasi masalah kesuburan ketika metode lainnya tidak berhasil. Prosesnya terdiri dari mengendalikan proses ovulasi secara hormonal, pemindahan sel telur dari ovarium dan pembuahan oleh sel sperma dalam sebuah medium cair. Teknologi ini dirintis oleh P.C Steptoe dan R.G Edwards pada tahun 1977.

e)      Kloning

Kloning dalam biologi adalah proses menghasilkan individu-individu dari jenis yang sama (populasi) yang identik secara genetik. Kloning merupakan proses reproduksi aseksual yang biasa terjadi di alam dan dialami oleh banyak bakteria, serangga, atau tumbuhan. Dalam bioteknologi, kloning merujuk pada berbagai usaha-usaha yang dilakukan manusia untuk menghasilkan salinan berkas DNA atau gen, sel, atau organisme. Arti lain kloning digunakan pula di luar ilmu-ilmu hayati. Kata ini diturunkan dari kata clone atau clon, dalam bahasa Inggris, yang juga dibentuk dari kata bahasa Yunani, κλῶνος ("klonos") yang berarti "cabang" atau "ranting", merujuk pada penggunaan pertama dalam bidang hortikultura sebagai bahan tanam dalam perbanyakan vegetatif.

DAMPAK TEKNOLOGI REPRODUKSI

1.      Dampak positif teknologi reproduksi

·         Menghasilkan sifat unggul pada hewan dan tumbuhan

·         Memberi solusi kepada suami istrmyang kesulitan memperoleh keturunan dan merupakan usaha pelestarian hewan langka

·         Meningkatkan produksi bibit unggul secara cepat dan sesuai apa yang kita inginkan

2.      Dampak negatif teknologi reproduksi

·         Keanekaragaman jenis tumbuhan dan hewan berkurang

·         Bayi tabung tidak sah jika sel telur dan sperma bukan berasal dari pasangan suami istri

·         Kloning manusia menjadi perdebatan kalangan ilmuwan, polisi dan masyarakat.

2.    Penanaman tumbuhan dengan sistem hidroponik dan aeroponik

Hidroponik (hydroponic) berasal dari kata Yunani yaitu hydro yang berarti air dan ponos yang artinya daya. Hidroponik juga dikenal sebagai soilless culture atau budidaya tanaman tanpa tanah. Jadi hidroponik berarti budidaya tanaman yang mamanfaatkan air dan tanpa menggunakan tanah sebagai media tanam atau soilles. Pemilihan jenis tanaman yang akan dibudidayakan untuk skala usaha komersial harus diperhatikan. Sebagai contoh jenis tanaman yang mempunyai nilai jual di atas rata-rata, yaitu: a. Paprika b. Tomat c. Timun Jepang d. Melon e. Terong Jepang f. Selada

 

Keuntungan teknik hidroponik

Untuk keperluan hiasan, pot dan tanaman akan selalu bersih sehingga peletakan tanaman dalam ruangan akan lebih fleksibel. Sehingga untuk mendisign interior ruangan rumah akan bisa lebih leluasa dalam menempatkan pot-pot hidroponik. Bila tanaman yang digunakan adalah tanaman bunga, untuk bunga tertentu bisa diatur warna yang dikehendaki, tergantung tingkat keasaman dan basa larutan yang dipakai dalam pelarut nutrisinya. Penggunaan tanaman buah-buahan seperti kedondong bangkok misalnya, menurut Santosa akan bisa menghasilkan penampakan tanaman yang dapat berbuah lebat sepanjang waktu. Kuncinya adalah dengan mengatur C/N ratio, yakni melalui pemangkasan pada cabang, batang dan daun yang tumbuh berlebihan. Disamping, pemangkasan juga akan merangsang pembungaan dan pembuahan.Selain itu, hidroponik juga alternatif pengganti tanah

Aeroponik merupakan salah satu cara budidaya tanaman hidroponik.  Aero + Phonic. Aero berarti udara, phonik artinya cara budidaya, arti secara harafiah cara bercocok tanam di udara, atau bercocok tanam dengan system pengkabutan, dimana akar tanamannya menggantung di udara tanpa media (misalkan tanah), dan kebutuhan nutrisinya dipenuhi dengan cara spraying ke akarnya.

·         Beberapa alasan menggunakan system aeroponik adalah sebagai berikut :
Luasan lahan untuk pertanian dengan tanah semakin berkurang

·         Indonesia mempunyai 2 musim , dimana musim hujan untuk pertanian sayuran di tanah akan menghadapi kendala yang lebih besar, jadwal tanam berubah dan sering terhambat.

·         Penanaman di tanah sangat tergantung pada kualitas tanah dan perawatan serta cuaca. Jika tidak mengetahui kualitas tanah, akan sulit untuk memaksimalkan pertumbuhan tanaman.

·         Cara aeroponik tidak terlalu membutuhkan tenaga kerja yang banyak, sehingga menjamin efisiensi tenaga kerja.

·         Hasil yang diperoleh merupakan produk yang bersih (tidak memerlukan pencucian), sehat (selama proses budidaya tidak menggunakan pestisida, karena ditanam di dalam green house).

·         Karena dipanen umur muda, daging sayur terasa lebih renyah daripada sayur hasil penanaman di tanah.

a)      Metode kultur pasir

Berfungsi menguatkan akar adn batang tumbuhan, sedangkan air yang mengandung zat hara berfungsi sebagai pensuplai makanan

b)      Metode kultur air

Tanaman ditanam diwadah berisi air dan larutan mengandung zat hara. Dilakukan dengan menyuplai oksigen melalui aliran udara.

c)      Metode kultur bahan berpori

Menggunakan media seperti pecahan genting, kerikil, pecahan bata merah, dan batu apung

Langkah-langkah:

·         Menyiapkan media tanam

·         Penyemaiaan

·         Penyapihan

·         Penanaman

·         Pemeliharaan (penyiraman, pengajiran, pemilihan batang produksi, pemangkasan, pemberantasan hama, pemanenan)

3.    Radiasi

Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya

Pemanfaatan radiasi:

a)      Pengawetan makanan

b)      Menghambat pertunasandan matangnya buah buahan

c)      Penghasil mutan

Sifat sifat poliploidi:

·         Cepat berbuah

·         Buah yang dihasilkan besar tanpa biji

·         Menghasilkan panen lebih banyak

·         Jarang menghasilkan keturunan secara generatif

4.    Rekombinasi gen

Rekombinasi genetika merupakan proses pemutusan seunting bahan genetika (biasanya DNA, namun juga bisa RNA) yang kemudian diikuti oleh penggabungan dengan molekul DNA lainnya. Pada eukariota rekombinasi biasanya terjadi selama meiosis sebagai pindah silang kromosom antara kromosom yang berpasangan. Proses ini menyebabkan keturunan suatu makhluk hidup memiliki kombinasi gen yang berbeda dari orang tuanya, dan dapat menghasilkan alel kimerik yang baru. Pada biologi evolusioner, perombakan gen ini diperkirakan memiliki banyak keuntungan, yakni mengijinkan organisme yang bereproduksi secara seksual menghindari Ratchet Muller. Dalam biologi molekular, rekombinasi juga dapat merujuk pada rekombinasi rantai DNA yang tidak sama secara buatan, sering kali merupakan DNA organisme yang berbeda. Rekombinasi ini menghasilkan DNA rekombinan

a)      Pembuatan insulin

Mengobati penyakit diabetes yang harus diambil dari isnulin manusia. Caranya: gen pembentuk isulin dari sel pankreas manusia dimasukkan ke dalam gen bakteri sehingga bakteri tersebut mampu menghasilkan insulin manusia. Bakteri: escherichia coli

Keuntungan:

·         Bersifat lebih murni

·         Lebih dapat diterima oleh tubuh manusia

·         Insulin jumlahnya lebih besar sehingga menghemat biaya dan mudah diperoleh

·         Pengerjaan dapat dihentikan kapan saja sebab bakteri dapat disimpan

b)      Pembuatan organisme transgenik

Organisme mendapatkan pindahan gen dari organisme lain. Gen yang ditransfer bisa dari jenis lain, seperti virus, bakteri, tumbuhan, atau hewan lain.

DAMPAK POSITIF GENETIKA REKAYASA:

·         Sumber yang digunakan untuk rekayasa genetika sedikit akan tetap menghasilkan produk yang lebih banyak

·         Rekayasa pada tanaman dapat dilakukan kapan saja

·         Metode rekayasa dapat membuat makanan menjadi lebih lezat dan menyehatkan

DAMPAK NEGATIF GENETIKA REKAYASA:

·         Adanya sifat pematenan pada organisme yang baru dihasilkannya

·         Menghasilkan gulma tahan pestisida hasil dari rekayasa melakukan dengan jenis liarnya

·         Nakteri yang digunakan pada rekayasa dapat lolos dari laboraturium karena kecerobohan para peneletinya.