Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern adalah bioteknologi yang menggunakan peralatan yang canggih. Selain itu, bioteknologi modern sudah dilakukan dalam keadaan steril, produksi yang dihasilkan lebih berkualitas dan dihasilkan dalam jumlah yang besar. Penerapan bioteknologi modern tidak hanya melibatkan mikrobia sebagai pengubah bentuk maupun kandungan gizi pada makanan tetapi juga dapat dilakukan proses manipulasi terhadap susunan genetik mikrobia yang dimanfaatkan. Ciri utama bioteknologi modern adalah adanya perubahan sifat asli agen biologis yang digunakan. Perubahan sifat ini dilakukan melalui rekayasa genetika.
Rekayasa genetika adalah mengutak-atik asam nukleat (DNA atau RNA) yang menyimpan informasi genetik untuk sifat fisik dan psikis makhluk hidup yang bertujuan untuk  keuntungan manusia atau keseimbangan lingkungan.
1.    Bioteknologi di bidang pertanian
    Ada pun bioteknologi di bidang pertanian, meliputi:
    a.    Hibridisasi/Persilangan

Hibridisasi adalah persilangan antara varietas dalam spesies yang sama yang memiliki sifat unggul. Hasil dari hibridisasi adalah hibrid yang memiliki sifat perpaduan dari kedua induknya. Teknik ini dapat dilakukan pada tumbuhan dan hewan. Contoh hibrid tumbuhan yang telah dibudidayakan adalah jagung, kelapa, padi, tebu, dan anggrek.

Contoh hasil hibridisasi pada hewan, Zonkey perkawinan antara Zebra jantan dengan keledai (donkey) betina. Bison Amerika hasil perkawinan antara bison Amerika (American “buffalo” atau “kerbau” Amerika) dengan sapi/lembu (domestic cattle).

    b.    Kultur Jaringan tumbuhan                       

Kultur jaringan bertujuan untuk memperbanyak jumlah tanaman. Tanaman yang dikultur biasanya adalah bibit unggul. Dengan teknik ini, kita bisa mendapatkan keturunan bibit unggul dalam jumlah yang banyak dan memiliki sifat yang sama dengan induknya. Kultur jaringan sebenarnya memanfaatkan sifat totipotensi yang dimiliki oleh sel tumbuhan.

Totipotensi yaitu kemampuan setiap sel tumbuhan untuk menjadi individu yang sempurna. Teori totipotensi ini dikemukakan oleh G. Heberlandt tahun 1898. Dia adalah seorang ahli fisiologi yang berasal dari Jerman. Pada tahun 1969, F.C. Steward menguji ulang teori tersebut dengan menggunakan objek empulur wortel. Dengan mengambil satu sel empulur wartel, F.C. Steward bisa menumbuhkannya menjadi satu individu wortel. Pada tahun 1954, kultur jaringan dipopulerkan oleh Muer, Hildebrandt, dan Riker.

        Kultur jaringan memerlukan pengetahuan dasar tentang kimia dan biologi. Pada teknik ini kamu hanya membutuhkan bagian tubuh dari tanaman. Misalnya batang hanya seluas beberapa millimeter persegi saja. Jaringan yang kamu ambil untuk dikultur disebut eksplan. Biasanya, yang dijadikan eksplan adalah jaringan muda yang masih mampu membelah diri. Misalnya ujung batang, ujung daun, dan ujung akar.
        Adapun keuntungan teknik kultur jaringan adalah:
•    Dalam waktu singkat dapat menghasilkan bibit yang diperlukan dalam jumlah banyak.
•    Sifat tanaman yang dikultur sesuai dengan sifat tanaman induk.
•    Tanaman yang dihasilkan lebih cepat berproduksi.
•    Tidak membutuhkan area tanam yang luas.
•    Tidak perlu menunggu tanaman dewasa, kita sudah dapat membiakkannya
2.    Bioteknologi di bidang peternakan
      a.    Inseminasi Buatan (IB) atau Kawin Suntik

Prinsip Inseminasi Buatan (IB) adalah memasukkan sel sperma dari individu jantan ke dalam alat reproduksi hewan betina yang kurang unggul dengan menggunakan alat khusus (kateter). Tujuannya adalah agar diperoleh keturunan baru yang memiliki sifat-sifat unggul. Sapi peranakan Frisend Holland (FH) merupakan hasil inseminasi buatan antara sapi jawa (lokal) dengan sperma sapi Frisend Holland (FH). Keuntungan inseminasi buatan (IB):

• Sangat praktis, karena sel spermatozoa unggul dapat disimpan di Bank Sperma dalam jangka waktu lama dan dipergunakan sesuai kebutuhan.
• Hemat biaya, karena kita tidak perlu mendatangkan induk jantan dari tempat yang jauh ke tempat induk betina berada.
• Tingkat keberhasilannya tinggi, karena saat penyuntikan sel spermatozoa pada induk betina pada masa birahi, yakni tepat dengan waktu pemasakan sel telur.

     b.    Kloning

Kloning adalah penggunaan sel somatik makhluk hidup multiseluler untuk membuat satu atau lebih individu dengan materi genetik yang sama atau  identik. Kloning ditemukan pada tahun 1997 oleh Dr. Ian Willmut seorang ilmuan Skotlandia dengan menjadikan sebuah sel telur domba yang telah direkayasa menjadi seekor domba tanpa ayah atau tanpa perkawinan. Domba hasil rekayasa ilmuan Skotlandia tersebut diberi nama Dolly.

        Cara kloning domba Dolly yang dilakukan oleh Dr. Ian Willmut adalah sebagai berikut:

• Mengambil sel telur yang ada dalam ovarium domba betina, dan mengambil kelenjar mamae dari domba betina lain.
• Mengeluarkan nukleus sel telur yang haploid.
• Memasukkan sel kelenjar mamae ke dalam sel telur yang tidak memiliki nukleus lagi.
• Sel telur dikembalikan ke uterus domba induknya semula (domba donor sel telur).
• Sel telur yang mengandung sel kelenjar mamae dimasukkan ke dalam uterus domba, kemudian domba tersebut akan hamil dan melahirkan anak hasil dari kloning.

       Jadi, domba hasil kloning merupakan domba hasil perkembangbiakan secara vegetatif karena sel telur tidak dibuahi oleh sperma.

       Kloning juga bisa dilakukan pada seekor katak. Nukleus yang berasal dari sebuah sel di dalam usus seekor kecebong ditransplantasikan ke dalam sel telur dari katak jenis lain yang nukleusnya telah dikeluarkan. Kemudian, telur ini akan berkembang menjadi zigot buatan dan akan berkembang lagi menjadi seekor katak dewasa.

       Kloning akan berhasil apabila nukleus ditransplantasikan ke dalam sel yang akan menghasilkan embrio (sel telur) termasuk sel germa. Sel germa adalah sel yang menumbuhkan telur dari sperma.

3.    Bioteknologi di bidang kesehatan
       a.    Pebuatan antibodi monoklonal

Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari satu sumber tunggal. Kegunaan anti bodi monoklonal adalah:

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

    b.    Pembuatan vaksin

Vaksin berguna untuk mencegah penyakit yang menyerang tubuh dan penyakit tersebut berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

   c.    Pembuatan antibiotika

Zat anti biotik diperoleh dari  bakteri atau jamur yang mengalami proses tertentu. Antibiotik berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya.

d.    Pembuatan hormon

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.

e.    Bayi tabung           

Bayi tabung adalah bayi yang merupakan hasil pembuahan yang berlangsung di dalam tabung. Teknologi ini sebenarnya kelanjutan dari teknologi inseminasi buatan, hanya proses pembuahan pada bayi tabung terjadi di luar sedangkan inseminasi terjadi di dalam tubuh. Kedua-duanya sama-sama merupakan perkembangbiakan generatif.

Kita biasanya sering mendengar istilah bayi tabung bagi pasangan yang kesulitan untuk mendapatkan keturunan. Hal ini merupakan jalan pintas bagi mereka untuk segera mendapatkan keturunan.

        Proses pembuatan bayi tabung adalah sebagai berikut:

• Sel telur yang mengalami ovulasi pada induk atau wanita diambil dengan suatu alat dan disimpan di dalam tabung yang berisi medium seperti kondisi yang ada pada rahim wanita hamil.
• Sel telur dipertemukan dengan sperma di bawah mikroskop dan diamati sehingga terjadi fertilisasi.
• Sel telur yang sudah dibuahi tersebut dikembalikan ke dalam tabung.
• Jika sel telur yang sudah dibuahi, disebut zigot, berkembang dengan baik dan menjadi embrio, maka embrio tersebut akan disuntikkan kembali ke dalam rahim induknya semula.

C.    Teknologi Rekombinasi Gen
        Rekombinasi gen adalah proses penggabungan gen (ADN: asam deoksiribo nukleat) yang berasal dari dua organisme yang berbeda sehingga terbentuk gen (ADN) rekombinan. Teknologi rekombinasi gen ini memberikan banyak manfaat bagi manusia, seperti untuk membuat insulin dan organisme transgenik.
1.    Membuat Insulin

Seperti kamu ketahui, insulin sangat dibutuhkan untuk mengobati penyakit diabetes mellitus (kencing manis). Padahal, kencing manis pada manusia hanya cocok diobati dengan insulin dari manusia. Untuk itu, perlu diproduksi insulin dalam jumlah yang ba-nyak, caranya adalah dengan teknik rekombinasi gen. Gen pembentuk insulin dari pankreas manusia digabungkan dengan sel betina Escherechia Coli, sehingga diperoleh insulin manusia dalam jumlah yang banyak.

2.    Organisme Transgenik            
        Makhluk hidup transgenik sering disebut sebagai GMOs (Genetically Modified Organisms) yang merupakan hasil rekayasa genetika. Teknik ini mengubah faktor keturunan untuk mendapatkan sifat baru. Teknik ini dikenal dengan rekayasa genetika atau teknologi plasmid. Pengubahan gen dilakukan dengan jalan menyisipkan gen lain ke dalam plasmid sehingga menghasilkan individu yang memiliki sifat tertentu sesuai dengan keinginan si pembuat.
    a.     Penggabungan gen tanaman kacang-kacangan dengan padi.

Penggabungan gen tanaman kacang-kacangan dengan padi dilakukan dengan jalan menyisipkan gen dari tanaman kacang-kacangan ke dalam rangkaian DNA tanaman padi. Dengan rekayasa ini, padi bisa memperoleh nitrogen bebas dari udara, sehingga padi bisa tumbuh subur tanpa disuplai urea.

    b.     Penggabungan gen ikan emas dengan gen tomat

Penggabungan gen ikan emas dengan gen tomat dilakukan dengan cara menyisipkan gen ikan emas ke dalam rangkaian DNA tanaman tomat yang akan dibudidayakan, sehingga tomat mampu bertahan lebih lama proses pemasakannya dan meningkatkan nilai jual.

    c.    Pembuatan kopi super

Pembuatan kopi super dilakukan dengan mengubah susunan gen yang terdapat di dalam rangkaian DNA sel tanaman kopi. Dengan rekombinasi DNA ini, akan diperoleh kopi dengan aroma dan rasa lebih nikmat serta berkafein rendah.

3.    Rekayasa Genetika
        Rekayasa genetika bertujuan untuk mendapatkan individu baru dengan sifat yang diinginkan dengan cara. Rekayasa genetika disebut juga rekayasa gen atau rekombinasi DNA. Ada beberapa cara untuk melakukan rekombinasi gen antara lain:
a.    Transplantasi inti

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya.

b.    Fusi sel (peleburan sel)

Adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).

Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan adanya:

1)    sel sumber gen (sumber sifat ideal)
2)    sel wadah (sel yang mampu membelah cepat);
3)    fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

c.    Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan sebagai berikut.

1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.
2) DNA dapat disambungkan

d.    Teknologi plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara lain:

1)    merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;
2)    dapat beraplikasi diri;
3)    dapat berpindah ke sel bakteri lain;
4)    sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

D.    Dampak Penggunaan Bioteknologi

1.    Dampak Positif

Adapun dampak positif perkembangan bioteknologi antara lain:
a.    Dapat mengatasi kekurangan bahan makanan.
b.    Membantu mengatasi masalah-masalah kesehatan.
c.    menyediakan berbagai senyawa organik.
d.    Menyediakan energi.
e.    Memperbaiki lingkungan.
f.    Mengatasi kesulitan memperoleh keturunan (bayi tabung).

2.    Dampak Negatif

Adapun dampak negatif perkembangan bioteknologi antara lain:

• Organisme transgenik yang dilepas ke alam dikhawatirkan akan menimbulkan pencemaran biologi yang berbahaya.
• Karena organisme transgenik mengandung gen yang tahan terhadap antibiotik tertentu dikhawatirkan akan menurunkan daya tahan tubuh konsumen yang mengonsumsi misalnya pada tomat.
• Produk insulin masal yang belum sempurna dapat menimbulkan kematian.
• Rekombinasi gen dikhawatirkan dapat bertentangan dengan norma sosial, agama, budaya, dan etika.
• Kemampuan “menciptakan” bayi tabung dapat mendorong manusia menciptakan manusia super yang diperoleh dari sperma dan ovum super. Hal ini juga bertenta-ngan dengan norma agama, etika, dan budaya.
• Berkurangnya plasma nuftah, karena tanaman/hewan yang kurang unggul akan makin langka atau punah.