Ringkasan Singkat
Video ini membahas tentang bioteknologi, mulai dari pengertian, perbedaan antara bioteknologi konvensional dan modern, pemanfaatan mikroorganisme dalam berbagai bidang seperti pangan, energi, pertanian, peternakan, hingga pengolahan limbah, serta kultur jaringan pada tumbuhan.
- Bioteknologi adalah penerapan prinsip ilmiah dan rekayasa untuk pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis.
- Bioteknologi konvensional menggunakan mikroorganisme secara langsung, sedangkan bioteknologi modern melibatkan rekayasa genetika.
- Mikroorganisme berperan penting dalam produksi makanan, obat-obatan, energi, dan pengendalian hama.
- Kultur jaringan adalah teknik perbanyakan tanaman secara vegetatif berdasarkan sifat totipotensi sel.
Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi berasal dari kata "bios" (hidup), "teknos" (penerapan), dan "logos" (ilmu). Menurut OECD, bioteknologi adalah penerapan prinsip ilmiah dan rekayasa untuk pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menyediakan barang dan jasa. Secara lebih lengkap, bioteknologi adalah ilmu yang menerapkan prinsip ilmiah dan rekayasa untuk penanganan dan pengolahan bahan mentah, baik organik maupun anorganik, dengan bantuan makhluk hidup seperti mikroorganisme, sel hewan, dan tumbuhan untuk meningkatkan potensi makhluk hidup serta menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. Makhluk hidup digunakan dalam bioteknologi karena mudah diperoleh, dapat dikembangbiakkan, memiliki sifat yang tetap, dapat diubah sifatnya melalui rekayasa genetika, dan menghasilkan produk yang bermanfaat.
Bioteknologi Konvensional dan Modern
Bioteknologi konvensional dimulai sejak awal peradaban manusia, sedangkan bioteknologi modern berkembang sejak ditemukannya struktur dan fungsi DNA. Bioteknologi konvensional memanfaatkan mikroorganisme secara langsung atau hasilnya berupa senyawa kimia, sementara bioteknologi modern menggunakan mikroorganisme atau bagian-bagiannya yang telah direkayasa genetik. Peralatan dan teknologi yang digunakan dalam bioteknologi konvensional sederhana, sedangkan bioteknologi modern menggunakan peralatan modern dengan berbagai teknologi. Proses dalam bioteknologi konvensional kurang steril, hasilnya sedikit atau terbatas, dan kualitas belum terjamin, sedangkan bioteknologi modern dilakukan secara steril, mampu memproduksi banyak dalam waktu yang cepat, dan kualitas terstandarisasi. Contoh bioteknologi konvensional adalah pembuatan tempe, tape, roti, yogurt, keju, dan nata de coco, sedangkan contoh bioteknologi modern adalah kultur jaringan, organisme transgenik, hewan hasil kloning, dan insulin buatan.
Penggunaan Mikroorganisme dalam Bioteknologi
Prinsip bioteknologi adalah penggunaan makhluk hidup atau bagian-bagiannya, terutama mikroorganisme yang memiliki enzim. Pemanfaatan mikroorganisme dalam bioteknologi antara lain untuk mengubah dan menghasilkan bahan makanan atau minuman, memproduksi protein sel tunggal (PST), zat-zat organik, enzim, vitamin, obat-obatan, dan sebagainya. Contohnya, susu diubah menjadi keju dan yogurt, serta air kelapa menjadi sari kelapa atau nata de coco melalui proses fermentasi. Tempe terbuat dari kacang kedelai yang difermentasi dengan jamur Rhizopus oligosporus atau Rhizopus oryzae. Protein sel tunggal (PST) merupakan bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari berbagai jenis mikroorganisme seperti ganggang (Arthrospira maxima, Arthrospira platensis, Scenedesmus sp, dan Chlorella sp), jamur (Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Pilomyces varioti, dan Fusarium graminearum), dan bakteri (Methylophilus methylotrophus).
Mikroorganisme Penghasil Zat Organik, Enzim, dan Vitamin
Mikroorganisme juga berperan besar dalam pengembangan industri non-pangan. Fermentasi mikroorganisme hasil rekayasa genetika dapat menghasilkan senyawa-senyawa kimia seperti asam amino (asam glutamat dan lisin), asam cuka (dihasilkan oleh Gluconobacter sp. dan Acetobacter aceti), asam sitrat (dihasilkan oleh jamur Aspergillus niger), dan enzim (amilase, selulase, laktase, lipase, pektinase, penisilinase, dan proteinase). Beberapa vitamin dapat diproduksi dalam jumlah besar dengan memanfaatkan jasa mikroorganisme, seperti vitamin B12 (kobalamin) yang dihasilkan oleh bakteri Pseudomonas denitrificans dan Propionibacterium shermanii, serta vitamin B2 (riboflavin) yang dihasilkan dari fermentasi jamur Ashbya gossypii.
Mikroorganisme Penghasil Obat
Antibiotik adalah zat yang mampu menghambat atau mematikan mikroorganisme patogen, contohnya penisilin (dihasilkan dari jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum), sefalosporin (dihasilkan oleh jamur Cephalosporium sp.), streptomisin (dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus), tetrasiklin (dihasilkan oleh bakteri Streptomyces aureofaciens dan Streptomyces rimosus), eritromisin (dihasilkan oleh bakteri Streptomyces erythreus), polimiksin (dihasilkan oleh bakteri Bacillus polymyxa), dan basitrasin (dihasilkan oleh bakteri Bacillus subtilis). Vaksin adalah mikroorganisme atau bagian dari mikroorganisme yang telah dilemahkan, kemudian dimasukkan ke tubuh orang yang sehat untuk memicu terbentuknya sistem kekebalan. Interferon adalah senyawa glikoprotein yang disekresikan oleh sel hewan vertebrata akibat rangsangan patogen.
Mikroorganisme Penghasil Energi
Contoh mikroorganisme penghasil energi adalah bahan bakar alkohol (dihasilkan dari fermentasi substrat gula, tebu, pati, selulosa, atau jagung dengan bakteri Zymomonas mobilis, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacter ethanolicus, dan kamir mutan Saccharomyces cerevisiae), gas metana (biogas, dihasilkan oleh mikroorganisme dengan medium kotoran ternak), dan gas hidrogen (dihasilkan oleh ganggang air tawar Chlorella pyrenoidosa dan bakteri Clostridium butyricum).
Mikroorganisme Pembasmi Hama Tanaman (Biopestisida)
Cara pemberantasan hama yang aman terhadap lingkungan adalah menggunakan mikroorganisme patogen terhadap hama tanaman. Bacillus thuringiensis menghasilkan senyawa delta endotoksin berupa toksin protein kristal yang dapat membunuh hama. Bioinsektisida baculovirus digunakan untuk memberantas hama tanaman budidaya. Bakteri hasil rekayasa genetika lain yang dapat dimanfaatkan di bidang pertanian yaitu bakteri minus F. Feromon adalah zat kimia yang digunakan oleh suatu organisme untuk berkomunikasi dengan sesamanya.
Pemanfaatan Mikroorganisme dalam Bidang Peternakan
Pengembangan bioteknologi di bidang peternakan telah menghasilkan vaksin, antibodi, dan hormon pertumbuhan (bGH atau bovine growth hormone) yang dihasilkan dari bakteri Escherichia coli yang telah direkayasa genetikanya, mampu merangsang pertumbuhan hewan ternak sehingga produksi daging dan susu dapat ditingkatkan. Hormon EGF (epidermal growth factor) adalah hormon yang mempercepat pertumbuhan rambut domba penghasil wol.
Mikroorganisme Pengolah Limbah (Bioremediasi)
Bioremediasi adalah proses pengubahan zat pencemar lingkungan menjadi bahan yang lebih tidak beracun dengan bantuan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Contohnya, pengolahan limbah organik berupa limbah cair dari industri alkohol menggunakan bakteri Clostridium butyricum. Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif menggunakan mikroorganisme aerob pengoksidasi material organik. Biofilm adalah kumpulan mikroorganisme yang diselimuti oleh pelekat karbohidrat hasil sekresi mikroorganisme tersebut. Penguraian lumpur secara anaerobik menggunakan bakteri anaerob Methanobacterium yang mampu mengubah bahan organik menjadi CH4, CO2, H2, dan H2O. Mikroorganisme pembersih limbah minyak adalah galur dari bakteri Pseudomonas putida dan jamur Cladosporium resinae. Bioplastik dapat dibuat dari pati, selulosa, minyak nabati, amilum jagung, kelobot jagung, amilum Ercis, dan biopolimer lainnya yang berasal dari mikroorganisme seperti bakteri Alcaligenes eutrophus dan jamur Aureobasidium pullulans.
Pemanfaatan Mikroorganisme dalam Bidang Pertambangan
Teknik pemisah logam dari bijinya dikembangkan dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri tersebut tergolong kemolitotrof, yaitu mendapatkan energi dari oksidasi senyawa anorganik seperti amonia, nitrit, sulfit, besi, atau hidrogen.
Kultur Jaringan pada Tumbuhan
Kultur jaringan tumbuhan merupakan cara perbanyakan tanaman secara vegetatif berdasarkan sifat totipotensi atau kemampuan sel untuk tumbuh menjadi individu baru yang sempurna. Kultur jaringan dilakukan dalam kondisi aseptik atau bebas dari mikroorganisme patogen. Tahapan kultur jaringan meliputi pengambilan eksplan, pembentukan kalus, pembentukan protocorm-like bodies (PLBs), dan pembentukan planlet.
