Selain banyak keuntungan positif dari penerapan bioteknologi, ada juga beberapa dam pak negative dari Bioteknologi, yaitu:
1. penggunaan bakteri Echerichia coli yang mengandung DNA rekombinan sevara besar-besaran kemungkinan dapat menimbulkan jenis penyakit baru.
2. penyalahgunaan teknik rekayasa genetika oleh orang yang tidak bertanggung jawab dapat menimbulkan bahaya bagi manusia dan lingkungan, misalnya diciptakannya senjata biologis dan makhluk hidup baru melalui rekayasa genetika.
3. produksi olahan dari mikroorganisme yang mampu menghasilkan protein sel tunggal (PST) belum dapat dikonsumsi oleh manusia dengan alas an manusia tidak memiliki enzim pencerna PST tersebut dan proses pengolahannya yang aseptic.
4. ditemukannya strain baru bakteri pengolah limbah, terutama bakteri pemakan senyawa hidokarbon yang dapat menimbulkan masalah baru. Apabila berada di alam dalam kondisi bebas maka bakteri ini dapat mengakibatkan habisnya minyak mentah yang terdapat dalam tanah.
5. bakteri pemakan plastic yang apabila terlepas dan berkeliaran di alam, akan merugikan karena bakteri ini akan memakan plastic yang ditanam di dalam tanah seperti pipa PVC untuk saluran air dan alat-alat yang terbuat dari plastic lainnya.
6. munculnya makhluk hidup aneh akibat adanya cloning, karena semakin maju teknologi cloning maka manusia akan membuat makhluk aneh seperti yang ada dalam pikirannya. Adanya pengkloningan terhadap manusia akan mengakibatkan pembaga penyelenggara pernikahan tidak berfungsi lagi karena manusia tidak perlu menikah untuk menghasilkan anak.
7. tidak semua teknik genetic terhadap teknik hibridoma berhasil karena belum tentu semua tubuh yang sudah sakit dapat melawan virus yang ada dalam tubuhnya untuk membantu menyerang virus tersebut.
Jumat, 26 Juni 2009
Kloning
Pernahkah anda mendengar berita lahirnya seekor domba Dolly hasil cloning yang dilakukan oleh Dr. Ian Walmut ? domba tersebut berasal dari sel telur domba betina yang telah diambil intinya dan dimasuki inti sel ambing (sel kelenjar susu) domba betina lainnya.setelah itu, sel telur tersebut dimasukkan ke dalam rahim domba betina dan dibiarkan berkembang menjadi embrio yang akhirnya lahir sebagai domba Dolly. Namun, domba hasil cloning tersebut memiliki perkembangan yang tidak baik, yaitu paru-paru kecil, kaki pendek, dan mudah terserang penyakit. Selain itu domba hasil cloning juga mandul.
kloning terhadap hewan bisa juga dilakukan dengan cara transplantasi gen dan tranplantasi nucleus. Transplantasi gen adalah pemindahan gen-gen dari suatu organisme ke organisme lain dengan cara sengatan listrik atau tembakan logam yang disisipi gen-gen tertentu. Gen-gen yang ditransplantasikan itu akan diteruskan ke generasi berikutnya. Adapu transplantasi nucleus adalah pemindahan nucleus dari suatu sel ke sel lain yang menghasilkan embrio, termasuk sel-sel induk gamet, yaitu sel-sel pembentuk penghasil sel-sel telur dan sperma. Manfaat transplantasi gen dan nucleus adalah untuk menyembuhkan penyakit keturunan.
kloning terhadap hewan bisa juga dilakukan dengan cara transplantasi gen dan tranplantasi nucleus. Transplantasi gen adalah pemindahan gen-gen dari suatu organisme ke organisme lain dengan cara sengatan listrik atau tembakan logam yang disisipi gen-gen tertentu. Gen-gen yang ditransplantasikan itu akan diteruskan ke generasi berikutnya. Adapu transplantasi nucleus adalah pemindahan nucleus dari suatu sel ke sel lain yang menghasilkan embrio, termasuk sel-sel induk gamet, yaitu sel-sel pembentuk penghasil sel-sel telur dan sperma. Manfaat transplantasi gen dan nucleus adalah untuk menyembuhkan penyakit keturunan.
Bioteknologi dalam bidang pertambangan
Pada tahun 1957, diketahui bahwa bakteri Thiobacillus feroxidans yang sangat banyak terdapat di pertambangan batubara di Virginia Selatan, Amerika Serikat. Bakteri ini digunakan untuk mengekstrak tembaga dari bijihnya. Penemuan ini telah meningkatkan mutu logam yang selama ini bermutu rendah akibat diekstrak dengan cara leaching (pelepasan secara manual).
Proses pemisahan tembaga dari bijihnya dengan menggunakan bakteri Thioobacillus Feroxidans adalah sebagai berikut. Bakteri ini akan mengoksidasi senyawa besi sulfide di sekitarnya. Proses ini akan melepaskan energi asam sulfat (H2SO4) dan besi sulfide (FeS). Kedua senyawa ini akan menghancurkan bebatuan disekitarnya dan melepaskan tembaga dari bijihnya. Dengan kata lain, bakteri ini akan mengubah sulfide yang tidak larut dalam air. Dengan demikian, apabila air dialirkan di bebatuan yersebut, maka tembaga sulfat akan terbawa dan terkumpul di dalam kolam yang sudah disediakan. Larutan dalam kolam bewarna biru cemerlang. Larutan biru cemerlang kemudian dialirkan melalui pipa-pipa. Besi akan mengikat sulfat dan tembaga akan dilepas. Sehingga, akan didapat tembaga murni dengan konsentrasi sekitar 99%.
Penggunaan bakteri Thiobacillus feroxidans tidak hanya digunakan untuk pencucian tembaga, tetapi juga untuk uranium, nikel, emas, dan timah. Penggunaan bakteri dalam proses pencucian logam ini, selain dapat meningkatkan kemurnian logam juga dapat memperkecil resiko pencemaran terhadap lingkungan.
Proses pemisahan tembaga dari bijihnya dengan menggunakan bakteri Thioobacillus Feroxidans adalah sebagai berikut. Bakteri ini akan mengoksidasi senyawa besi sulfide di sekitarnya. Proses ini akan melepaskan energi asam sulfat (H2SO4) dan besi sulfide (FeS). Kedua senyawa ini akan menghancurkan bebatuan disekitarnya dan melepaskan tembaga dari bijihnya. Dengan kata lain, bakteri ini akan mengubah sulfide yang tidak larut dalam air. Dengan demikian, apabila air dialirkan di bebatuan yersebut, maka tembaga sulfat akan terbawa dan terkumpul di dalam kolam yang sudah disediakan. Larutan dalam kolam bewarna biru cemerlang. Larutan biru cemerlang kemudian dialirkan melalui pipa-pipa. Besi akan mengikat sulfat dan tembaga akan dilepas. Sehingga, akan didapat tembaga murni dengan konsentrasi sekitar 99%.
Penggunaan bakteri Thiobacillus feroxidans tidak hanya digunakan untuk pencucian tembaga, tetapi juga untuk uranium, nikel, emas, dan timah. Penggunaan bakteri dalam proses pencucian logam ini, selain dapat meningkatkan kemurnian logam juga dapat memperkecil resiko pencemaran terhadap lingkungan.
Biogas
Alternatif bahan bakar masa depan untuk menggantikan minyak antara lain adalah biogas. Biogas dibuat dalam fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran organisme. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana yang dibakar dan digunakan untuk bahan bakar.
Di Indonesia misalnya beberapa kelompok atau masyarakat desa memiliki fermentor biogas untuk menghasilkan metana selama bertahun-tahun. Kedalam fermentor tersebut dimasukkan kotoran hewan, dedaunan, kertas, dan lain-lain yang akan diuraikan oleh bakteri dalam fermentor.
Di Indonesia misalnya beberapa kelompok atau masyarakat desa memiliki fermentor biogas untuk menghasilkan metana selama bertahun-tahun. Kedalam fermentor tersebut dimasukkan kotoran hewan, dedaunan, kertas, dan lain-lain yang akan diuraikan oleh bakteri dalam fermentor.
Gasohol
BIOTEKNOLOGI DALAM BIDANG BAHAN BAKER MASA DEPAN.
1. gasohol
Sekarang ini harga minyak terus meningkat, oleh karena itu sebagai negara yang sedang berkembang Indonesia mencoba untuk mencari bahan bakar alternatif energi lan yaitu gasohol. Gasohol dihasilkan dari fermentasi khamir terhadap gula tebu yang melimpah. Gasohol bersifat murah, dapat diperbaharui dan tidak menimbulkan polusi.
Setelah tebu diambil hulanya, maka yang bersisa adalah limbah berserat yang disebut bagasse. Bagasse dapat dikeringkan dan dibakar sebagai sumber tenaga untuk alat distilasi.
Proses pembuatan gasohol, meliputi empat langkah utama yaitu berikut ini.
1. penanaman tebu.
2. ekstraksi gula dengan memecah dan membilas tebu.
3. pengkristalan sukrosa, yang menyisakan sirup glukosa yang disebut molasse.
4. fermentase molasses oleh khamir Saccharomyses cerevisiae menjadi alcohol pekat.
5. distilasi (penyulingan) alcohol pekat menjadi etanol murni, memakai sumber tenaga dari bagasse.
1. gasohol
Sekarang ini harga minyak terus meningkat, oleh karena itu sebagai negara yang sedang berkembang Indonesia mencoba untuk mencari bahan bakar alternatif energi lan yaitu gasohol. Gasohol dihasilkan dari fermentasi khamir terhadap gula tebu yang melimpah. Gasohol bersifat murah, dapat diperbaharui dan tidak menimbulkan polusi.
Setelah tebu diambil hulanya, maka yang bersisa adalah limbah berserat yang disebut bagasse. Bagasse dapat dikeringkan dan dibakar sebagai sumber tenaga untuk alat distilasi.
Proses pembuatan gasohol, meliputi empat langkah utama yaitu berikut ini.
1. penanaman tebu.
2. ekstraksi gula dengan memecah dan membilas tebu.
3. pengkristalan sukrosa, yang menyisakan sirup glukosa yang disebut molasse.
4. fermentase molasses oleh khamir Saccharomyses cerevisiae menjadi alcohol pekat.
5. distilasi (penyulingan) alcohol pekat menjadi etanol murni, memakai sumber tenaga dari bagasse.
Biodegradasi Plastik
Seperti yang kita ketahui, plastic adalah materi yang sangat sulit untuk diuraikan secara alamiah. Sedangkan jika dibakar akan berbahaya bagi paru-paru. Saat ini ada produk plastic dari politen dan polyester poliurethan yang bermassa molekul rendah yang dikembangkan. Plastic dari bahan tersebut dapat didegradasi oleh mikroba jamur Cladosporium resinae.
Pada umumnya, plastic yang lebih lentur dapat didegradasi, misalnya plastic untuk kemasan. Ada penelitisn yang berhasil menemukan bentuk baru plastic yang biodegradable untuk industri pengemasan. Produksi plastic ini didasarkan pada bahan kimia polihidroksibutirat yang dihasilkan beberapa mikroba. Plastic ini bukan hanya bisa didegradasi tetapi juga bisa dibuat mikroba, contohnya oleh Alxaligenes eutrophus. Plastic biodegradable lain adalah pollulan yang diproduksi secara komersial dari polisakarida yang dihasilkan oleh Aureobasidium pollulans.
Pada umumnya, plastic yang lebih lentur dapat didegradasi, misalnya plastic untuk kemasan. Ada penelitisn yang berhasil menemukan bentuk baru plastic yang biodegradable untuk industri pengemasan. Produksi plastic ini didasarkan pada bahan kimia polihidroksibutirat yang dihasilkan beberapa mikroba. Plastic ini bukan hanya bisa didegradasi tetapi juga bisa dibuat mikroba, contohnya oleh Alxaligenes eutrophus. Plastic biodegradable lain adalah pollulan yang diproduksi secara komersial dari polisakarida yang dihasilkan oleh Aureobasidium pollulans.
Pengolahan Limbah Minyak
Polusi minyak di laut , sungai, dan perairan lain sangat umum. Minyak sangat resisten terhadap degradasi oleh mikroba.
Jamur Cladosporium resinae yang dapat mendegradasi beberapa plastic sama efektifnya untuk memecah paraffin dasar minyak. Mikroba lain adalah Pseudomonas, hasil rekayasa genetika oleh Dr. Chakrabarty yang dapat memecah hidrokarbon minyak.
Cara lain untuk mengatasi polusi minyak adalah dengan menggunakan pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehingga dapat dipecah oleh mikroba. Salah satu pengemulsi adalah polisakaridayang disebut emulsan, yang diproduksi oleh bakteri Acinetobacter calcoaceticus.
Jamur Cladosporium resinae yang dapat mendegradasi beberapa plastic sama efektifnya untuk memecah paraffin dasar minyak. Mikroba lain adalah Pseudomonas, hasil rekayasa genetika oleh Dr. Chakrabarty yang dapat memecah hidrokarbon minyak.
Cara lain untuk mengatasi polusi minyak adalah dengan menggunakan pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehingga dapat dipecah oleh mikroba. Salah satu pengemulsi adalah polisakaridayang disebut emulsan, yang diproduksi oleh bakteri Acinetobacter calcoaceticus.
Pembuatan Vaksin
Berdasarkan hasil penelitian para ilmuwan ternyata sel-sel vertebrata dapat dikulturkan. Prosesnya dimulai dengan memperlakukan jaringan yang sesuai dengan enzim proteolitik misalnya tripsin untuk memisahkan sel-sel. Stiap sel tersebut lalu dipindahkan ke nutrisi tertentu untuk melekatkan sel-sel ke dalam wadah. Dan sel-sel tersebut akan membelah secara mitosisi membentuk satu lapis sel. Sel ini dapat digunakan untuk membentuk kultur sekunder.
Untuk membuat sel-sel kultur ini terus membelah, maka ditambahkan bahan kimia atau virus-virus yang mendorong pembentukan sel-sel kanker. Sel-sel tersebut disebut neoplastik.
Vaksin yang kita gunakan untuk melindungi dan mencegah tubuh terserang penyakit dapat berasal dari mikroorganisme yang dilemahkan ataupun toksin yang dihasilkan mikroorganisme tersebut. Namun seringkali vaksin juga menyebabkan beberapa efek samping yang merugikan, misalnya :
1. mikroorganisme yang digunakan dalam membuat vaksin mungkin masih melanjutkan proses produksi.
2. mikroorganisme yang digunakan dalam membuat vaksin mungkin masih memiliki kemampuan untuk menyebabkan penyakit.
3. ada sebagian orang yang alergi terhadap sisa-sisa sel yang ditinggalkan dari proses vaksin meskipun sudah dilakukan proses pemurnian.
4. orang-orang yang bekerja dalam pembuatan vaksin mungkin bersentuhan dengan organisme berbahaya yang digunakan sebagai bahan pembuat vaksin meskipun sudah dicegah dengan pengaman seperti masker dan sarung tangan.
Dengan adanya masalah-masalah di atas maka pembuatan vaksin secara konvensional diubah dengan cara rekayasa genetika untuk membantu mengurangi resiko yang tidak diinginkan. Beberapa prinsip rekayasa genetika dalam pembuatan vaksin adalah sebagai berikut :
1. mengisolasi / memisahkan gen-gen dari organisme penyebab sakit yang berperan dalam menghasilkan antigen yang merangsang limfosit untuk menghasilkan antibody.
2. menyisipkan gen-gen di atas, ke tubuh organisme yang kekurangan pathogen.
3. mengulturkan orgamisme hasil rekayasa genetika, sehingga menghasilkan antigen dalam jumlah banyak.
4. mengekstraksi antigen, lalu digunakan sebagai vaksin.
Dari beberapa penerapan kultur sel hewan, produksi vaksin virus adalah yang tertua. Prosesnya adalah virus ditumbuhkan dalam kultur sel, misalnya sel dari embrio ayam, ginjal monyet dan lama-kelamaan sel manusia. Setelah ditumbuhkan, lalu dipanen dan virus-virus tersebut diekstraksi dengan penyaringan. Hasilnya lalu dipakai intik membunuh virus-virus itu juga atau jika vaksin tersebut dilemahkan, maka disimpan dalam suhu rendah hingga siap digunakan. Contoh vaksin yang dibuat dengan cara ini adalah poliomielistis, gondong, cacar air, rubella dan rabies.
Adanya vaksin memungkinkan tubuh membangun kekebalan, misalnya membentuk antibody yang sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan dan suatu sel penting yang akan tumbuh dan menghasilkan antibody, jika penyakit timbul dalam suatu bentuk virulen.
Untuk membuat sel-sel kultur ini terus membelah, maka ditambahkan bahan kimia atau virus-virus yang mendorong pembentukan sel-sel kanker. Sel-sel tersebut disebut neoplastik.
Vaksin yang kita gunakan untuk melindungi dan mencegah tubuh terserang penyakit dapat berasal dari mikroorganisme yang dilemahkan ataupun toksin yang dihasilkan mikroorganisme tersebut. Namun seringkali vaksin juga menyebabkan beberapa efek samping yang merugikan, misalnya :
1. mikroorganisme yang digunakan dalam membuat vaksin mungkin masih melanjutkan proses produksi.
2. mikroorganisme yang digunakan dalam membuat vaksin mungkin masih memiliki kemampuan untuk menyebabkan penyakit.
3. ada sebagian orang yang alergi terhadap sisa-sisa sel yang ditinggalkan dari proses vaksin meskipun sudah dilakukan proses pemurnian.
4. orang-orang yang bekerja dalam pembuatan vaksin mungkin bersentuhan dengan organisme berbahaya yang digunakan sebagai bahan pembuat vaksin meskipun sudah dicegah dengan pengaman seperti masker dan sarung tangan.
Dengan adanya masalah-masalah di atas maka pembuatan vaksin secara konvensional diubah dengan cara rekayasa genetika untuk membantu mengurangi resiko yang tidak diinginkan. Beberapa prinsip rekayasa genetika dalam pembuatan vaksin adalah sebagai berikut :
1. mengisolasi / memisahkan gen-gen dari organisme penyebab sakit yang berperan dalam menghasilkan antigen yang merangsang limfosit untuk menghasilkan antibody.
2. menyisipkan gen-gen di atas, ke tubuh organisme yang kekurangan pathogen.
3. mengulturkan orgamisme hasil rekayasa genetika, sehingga menghasilkan antigen dalam jumlah banyak.
4. mengekstraksi antigen, lalu digunakan sebagai vaksin.
Dari beberapa penerapan kultur sel hewan, produksi vaksin virus adalah yang tertua. Prosesnya adalah virus ditumbuhkan dalam kultur sel, misalnya sel dari embrio ayam, ginjal monyet dan lama-kelamaan sel manusia. Setelah ditumbuhkan, lalu dipanen dan virus-virus tersebut diekstraksi dengan penyaringan. Hasilnya lalu dipakai intik membunuh virus-virus itu juga atau jika vaksin tersebut dilemahkan, maka disimpan dalam suhu rendah hingga siap digunakan. Contoh vaksin yang dibuat dengan cara ini adalah poliomielistis, gondong, cacar air, rubella dan rabies.
Adanya vaksin memungkinkan tubuh membangun kekebalan, misalnya membentuk antibody yang sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan dan suatu sel penting yang akan tumbuh dan menghasilkan antibody, jika penyakit timbul dalam suatu bentuk virulen.
Antibodi monoklonal
Pada tahun 1975, Kohler dan Milstein dalam percobaan mereka yang terkenal menunjukkan bahwa limfosit yang menghasilkan antibode dapat dilebur dengan sel mieloma atau malignan. Perbanyakan secara cepat terjadi pada sel mieloma dan hibrid sel mieloma (hibridoma). Peleburan itu dapat mengekspresikan limfosit penghasil antibody yang spesifik maupun sifat mieloma yang memperbanyak sel secara berkelanjutan, maka timbullah antibody monoclonal.
Pembuatan antibody monoclonal dilakukan dengan bantuan kelinci, atau tikus. Langkah pertama adalah menginjeksikan antigen ke tubuh kelinci atau tikus percobaan, kemudian limpanya dipisahkan. Selanjutnya akan terjadi peleburan sel limpa dengan sel mieloma.
Sekitar 1% dari sel limpa adalah sel plasma yang menghasilkan antibody, sedang 10% dari hibridoma akhir terdiri dari sel yang menghasilkan antibody. Namun, setiap sel hibridoma hanya dapat menghasilkan satu antibody.
Dalam hal ini, teknik seleksi dapat dikembangkan untuk mengidentifikasi sel tersebut, kemudian dilakukan pengembangan atau pengklonan berikutnya. Klon yang diperoleh dari hibridoma antibody monoclonal dapat disimpan beku kemudian dapat diinjeksikan kedalam tubuh hewan atau dibiakkan dalam suatu kultur dimana klon menghasilkan anti bodi dalam jumlah besar.
Kegunaan antibody monoclonal cukup beragam. Para ilmuwan berharap agar dapat menggunakan antibody monoclonal dalam pengobatan kanker. Beberapa jenis sel kanker membuat antigen yang berbeda dengan yang dibuat sel-sel sehat. Jika antibody monoclonal yang hanya menyerang protein abnormal dapat dibuat, dan harus memungkinkan menyerang sel-sel kanker dengan obat-obatan tanpa mempengaruhi sel-sel yang sehat.
Kegunaan antibody monoclonal yang lain adalah sebagai berikut :
1. untuk mendeteksi kandungan hormone korionik gonadotropin dalam urin wanita hamil.
2. mengikat racun dan menonaktifkannya. Contohnya racun tetanus dan kelebihan obat digoxin dapat dinonaktifkan dengan antibody ini.
3. mencegah penolakan jaringan terhadap hasil transplantasi jaringan lain.
Pembuatan antibody monoclonal dilakukan dengan bantuan kelinci, atau tikus. Langkah pertama adalah menginjeksikan antigen ke tubuh kelinci atau tikus percobaan, kemudian limpanya dipisahkan. Selanjutnya akan terjadi peleburan sel limpa dengan sel mieloma.
Sekitar 1% dari sel limpa adalah sel plasma yang menghasilkan antibody, sedang 10% dari hibridoma akhir terdiri dari sel yang menghasilkan antibody. Namun, setiap sel hibridoma hanya dapat menghasilkan satu antibody.
Dalam hal ini, teknik seleksi dapat dikembangkan untuk mengidentifikasi sel tersebut, kemudian dilakukan pengembangan atau pengklonan berikutnya. Klon yang diperoleh dari hibridoma antibody monoclonal dapat disimpan beku kemudian dapat diinjeksikan kedalam tubuh hewan atau dibiakkan dalam suatu kultur dimana klon menghasilkan anti bodi dalam jumlah besar.
Kegunaan antibody monoclonal cukup beragam. Para ilmuwan berharap agar dapat menggunakan antibody monoclonal dalam pengobatan kanker. Beberapa jenis sel kanker membuat antigen yang berbeda dengan yang dibuat sel-sel sehat. Jika antibody monoclonal yang hanya menyerang protein abnormal dapat dibuat, dan harus memungkinkan menyerang sel-sel kanker dengan obat-obatan tanpa mempengaruhi sel-sel yang sehat.
Kegunaan antibody monoclonal yang lain adalah sebagai berikut :
1. untuk mendeteksi kandungan hormone korionik gonadotropin dalam urin wanita hamil.
2. mengikat racun dan menonaktifkannya. Contohnya racun tetanus dan kelebihan obat digoxin dapat dinonaktifkan dengan antibody ini.
3. mencegah penolakan jaringan terhadap hasil transplantasi jaringan lain.
Vitamin dan asam amino
Dua jenis senyawa ini dibutuhkan oleh tubuh untuk melangsungkan metabolisme secara normal. Biasanya manusia mendapatkannya dari bahan makanan yang masuk kedalam tubuh. Beberapa jenis mikroba dapat menghasilkan vitamin dan asam amino tertentu. Dengan mengultur dan memelihara jenis mikroba tertentu kemudian mengekstraknya, maka dapat diperoleh asam amino yang dimaksud.
Berikut jenis mikroba yang dapat menghasilkan Vitamin atau Asam Amino :
1. Glucanobacteria suboxydans : Sorbose
2. Streptomyces oliveus : Kobalamin
3. Propionobacterium freudenreichii : Kobalamin
4. Ashbya gossipi : Riboflavin
5. Pseudomonas sp : Vitamin B-12
6. Propionobacterium spp : Vitamin B-12
7. Brevibacterium spp : Glutamate
8. Micrococcus glutamicus : Lisin
9. Corybacterium glutamicum : Lisin
Berikut jenis mikroba yang dapat menghasilkan Vitamin atau Asam Amino :
1. Glucanobacteria suboxydans : Sorbose
2. Streptomyces oliveus : Kobalamin
3. Propionobacterium freudenreichii : Kobalamin
4. Ashbya gossipi : Riboflavin
5. Pseudomonas sp : Vitamin B-12
6. Propionobacterium spp : Vitamin B-12
7. Brevibacterium spp : Glutamate
8. Micrococcus glutamicus : Lisin
9. Corybacterium glutamicum : Lisin
Senin, 22 Juni 2009
Teknik DNA Rekombinan
Teknik DNA rekombinan merupakan hal yang sangat penting dalam rekayasa genetika. Salah satu contoh rekayasa genetika dengan menggunakan teknik DNA rekombinan berupa produksi hormone insulin yang secara sederhana tahapnya dapat dijelaskan sebagai berikut.
1. mengidentifikasi dan mengisolasi gen penghasil insulin dari sel pancreas manusia.
a. mula-mula mRNA yang telah disalin dari gen penghasil insulin diekstrak dari sel pancreas. Kemudian enzim transcriptase ditambahkan pada mRNA bersamaan dengan nukleotida penyusun DNA.
b. Enzim ini menggunakan mRNA sebagai cetakan untuk membentuk DNA berantai tunggal.
c. DNA ini kemudian dilepaskan dari mRNA.
d. Enzim DNA polymerase digunakan untuk melengkapi DNA rantai tunggal menjadi rantai ganda, disebut DNA komplementer (c-DNA), yang merupakan gen penghasil insulin.
2. melepaskan salinan gen penghasil insulin tersebut dengan cara memotong kromosom secara khusus menggunakan enzim restriksi.
3. mengekstrak plasmid dari sel bakteri, kemudian membuka plasmid dari sel bakteri dengan menggunakan enzim restriksi yang lain. Sementara itu, di dalam serangkaian tabung reaksi atau cawan petri, gen penghasil insulin manusia (dalam bentuk c-DNA) disiapkan untuk dipasangkan pada plasmid yang terbuka tersebut.
4. memasang gen penghasil insulin ke dalam cincin plasmid. Mula-mula, ikatan yang terjadi masih lemah, kemudian enzim DNA ligase memperkuat ikatan ini sehingga dihasilkan molekul DNA rekombinan / plasmid rekombinan yang bagus.
5. memasukkan plasmid rekombinan kedalam bakteri E. coli. Di dalam sel bakteri ini plasmid engadakan replikasi.
6. mengultur bakteri E. coli yang akan berkembang biak dengan cepat menghasilkan klon-klon bakteri yang mengandung plasmid rekombinan penghasil insulin. Melalui rekayasa genetika dapat dihasilkan E. coli yang merupakan penghasil insulin dalam jumlah banyak dan dalam waktu yang singkat.
1. mengidentifikasi dan mengisolasi gen penghasil insulin dari sel pancreas manusia.
a. mula-mula mRNA yang telah disalin dari gen penghasil insulin diekstrak dari sel pancreas. Kemudian enzim transcriptase ditambahkan pada mRNA bersamaan dengan nukleotida penyusun DNA.
b. Enzim ini menggunakan mRNA sebagai cetakan untuk membentuk DNA berantai tunggal.
c. DNA ini kemudian dilepaskan dari mRNA.
d. Enzim DNA polymerase digunakan untuk melengkapi DNA rantai tunggal menjadi rantai ganda, disebut DNA komplementer (c-DNA), yang merupakan gen penghasil insulin.
2. melepaskan salinan gen penghasil insulin tersebut dengan cara memotong kromosom secara khusus menggunakan enzim restriksi.
3. mengekstrak plasmid dari sel bakteri, kemudian membuka plasmid dari sel bakteri dengan menggunakan enzim restriksi yang lain. Sementara itu, di dalam serangkaian tabung reaksi atau cawan petri, gen penghasil insulin manusia (dalam bentuk c-DNA) disiapkan untuk dipasangkan pada plasmid yang terbuka tersebut.
4. memasang gen penghasil insulin ke dalam cincin plasmid. Mula-mula, ikatan yang terjadi masih lemah, kemudian enzim DNA ligase memperkuat ikatan ini sehingga dihasilkan molekul DNA rekombinan / plasmid rekombinan yang bagus.
5. memasukkan plasmid rekombinan kedalam bakteri E. coli. Di dalam sel bakteri ini plasmid engadakan replikasi.
6. mengultur bakteri E. coli yang akan berkembang biak dengan cepat menghasilkan klon-klon bakteri yang mengandung plasmid rekombinan penghasil insulin. Melalui rekayasa genetika dapat dihasilkan E. coli yang merupakan penghasil insulin dalam jumlah banyak dan dalam waktu yang singkat.
Teknik Hibridoma
Teknik hibridoma adalah teknik penyatuan dua sel dari jaringan yang sama atau organisme yang berbeda sehingga mengasilkan sel tunggal berupa sel hybrid yang mempunyai kombinasi sifat kedua sel. Teknik ini penting untuk menghasilkan hormone dan antibody dalam jumlah besar.
Dalam tubuh manusia terdapat sel khusus yang menghasilkan hormone dan antibody. Namun, pengaturan produksi hormone dan antibody tersebut sedikit. Di lain pihak sel kanker tidak mempunyai pengendalian yang normal sehingga akan terus berkembang. Jika sel penghasil hormone dab sel kanker digabungkan, diharapkan akan menghasilkan hibridoma yang mampu menghasilkan kromosom dan antibody secara besar.
Manfaat laindari teknik hibridoma selain untuk menghasilkan antibody dalam skala besar, juga untuk menyilangkan atau memotong spesies penghalang secara genetic yang tidak dapat dilakukan melalui peleburan gamet.
Dalam tubuh manusia terdapat sel khusus yang menghasilkan hormone dan antibody. Namun, pengaturan produksi hormone dan antibody tersebut sedikit. Di lain pihak sel kanker tidak mempunyai pengendalian yang normal sehingga akan terus berkembang. Jika sel penghasil hormone dab sel kanker digabungkan, diharapkan akan menghasilkan hibridoma yang mampu menghasilkan kromosom dan antibody secara besar.
Manfaat laindari teknik hibridoma selain untuk menghasilkan antibody dalam skala besar, juga untuk menyilangkan atau memotong spesies penghalang secara genetic yang tidak dapat dilakukan melalui peleburan gamet.
Teknik Plasmid
Teknik plasmid merupakan rangkaian DNA berbentuk lingkaran pada bakteri. Pada bagian plasmid inilah prosese penyisipan gen asing dapat dilakukan. Urutan penyisipan gen asing pada plasmid adalah sebagai berikut :
a. mengidentifikasi gen yang akan disisipkan dari kromosom sel eukariot, misalnya gen penyakit insulin.
b. Memotong gen yang telah diidentifikasi dengan enzim khusus.
c. Mengekkstrak gen yang telah dipotong dari kromosom sel eukariot.
d. Mengekstrak plasmid dari sel bakteri.
e. Menyisipkan gen ke dalam plasmid dengan enzim endonuklease.
f. Memasukkan plasmid ke dalam sel bakteri kembali.
g. Biarkan bakteri yang telah mengandung gen asing berkembang biak.
h. Mengambil produk yang dihasilkan bakteri, misalnya kromosom insulin.
Mengapa potongan gen asing dapat menempel dengan sangat persis pada plasmid ?
Hal ini disebabkan endonuklease yang digunakan untuk memotong gen asing dan benang plasmid mempunyai jenis yang sama. Akibatnya, akan dihasilkan ujung-ujung gen asing dan plasmid yang lengket. Dengan demikian, gen manusia atau organisme lain dapat menyatu membentuk lingkaran plasmid dengan kuat.
Insulin yang dihasilkan melalui rekayasa genetika ini lebih murni karena terbebas dari protein hewan yang tercemar. Teknik plasmid juga dikembangkan manusia untuk menghasilkan tanaman yang resisiten terhadap berbagai hama, penyakit, kekeringan, kondisi hama yang tidak subur, dan sebagainya. Selain itu, teknik plasmid juga digunakan dalam terapi genetika, yaitu penyisipan gen yang efektif untuk menggantikan gen yang merugikan. Jika terapi ini berhasil penyakit menurun seperti hemofilia, thallasemia, dan buta warna dapat disembuhkan.
a. mengidentifikasi gen yang akan disisipkan dari kromosom sel eukariot, misalnya gen penyakit insulin.
b. Memotong gen yang telah diidentifikasi dengan enzim khusus.
c. Mengekkstrak gen yang telah dipotong dari kromosom sel eukariot.
d. Mengekstrak plasmid dari sel bakteri.
e. Menyisipkan gen ke dalam plasmid dengan enzim endonuklease.
f. Memasukkan plasmid ke dalam sel bakteri kembali.
g. Biarkan bakteri yang telah mengandung gen asing berkembang biak.
h. Mengambil produk yang dihasilkan bakteri, misalnya kromosom insulin.
Mengapa potongan gen asing dapat menempel dengan sangat persis pada plasmid ?
Hal ini disebabkan endonuklease yang digunakan untuk memotong gen asing dan benang plasmid mempunyai jenis yang sama. Akibatnya, akan dihasilkan ujung-ujung gen asing dan plasmid yang lengket. Dengan demikian, gen manusia atau organisme lain dapat menyatu membentuk lingkaran plasmid dengan kuat.
Insulin yang dihasilkan melalui rekayasa genetika ini lebih murni karena terbebas dari protein hewan yang tercemar. Teknik plasmid juga dikembangkan manusia untuk menghasilkan tanaman yang resisiten terhadap berbagai hama, penyakit, kekeringan, kondisi hama yang tidak subur, dan sebagainya. Selain itu, teknik plasmid juga digunakan dalam terapi genetika, yaitu penyisipan gen yang efektif untuk menggantikan gen yang merugikan. Jika terapi ini berhasil penyakit menurun seperti hemofilia, thallasemia, dan buta warna dapat disembuhkan.
Pembuatan tumbuhan kebal hama dan insektisida bakteri
Mikroorganisme juga dapat digunakan untuk membasmi hama tanaman. Dalam peningkatan produksi makanan para ahli melakukan penelitian pada system pengendalian secara biologis, yaitu mencari musuh alamiah hama. Pada tahun 1887, pengetahuan ini diterapkan dalam menanggulangi hama dari Australia berupa insekta perisai (hama pohon jeruk) yang masuk ke California. Hama tersebut dicarikan musuh alaminya dari Australia, yaitu suatu spesies kumbang kecil yang disebut “lady beetle”.
Dengan melihat kenyataan yang terjadi pada hewan lain (misalnya insekta), tentu ada pula mikroba yang menyebabkan sakit pada hama tertentu tetapi tidak menyebabkan penyakit kepada makhluk hidup lain. Mikroba ini dapat dikembangbiakkan untuk dijadikan pestisida biologis.
Pada masa sekarang telah dikembangkan untuk diperdagangkan mikroorganisme yang dapat dipakai sebagai pestisida, antara lain :
1. Bacillus populliae untuk mengatasi kumbang Jepang dengan menularkan “penyakit susu”.
2. Bacillus thuringiensis membantu mengatasi larva ngengat dan kupu-kupu perusak.
Mikroorganisme yang diperlukan untuk pengendalian hama ini menginfeksi dan kemudian membunuh hama. Sekarang ini toksin yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dapat dipelihara dalam kultur dan berfungsi untuk memberantas hama.
Virus juga mikroorganisme yang memberi harapan sebagai pemberantas atau pengendalian hama. Virus bekerja lebih efektif daripada bakteri karena bekerja hanya terhadap satu atau beberapa spesies dan tidak merusak organisme lain dalam lingkungannya. Kendala dari pengembangan virus adalah harus dikembangkan pada inang yang hidup, yang berarti kita harus memelihara spesies tersebut.
Akan tetapi sekali dilepaskan di lapangan infeksi itu akan menyebar secara alami dan korban awalnya dapat dipanen dikumpulkan dan dimusnahkan dan dipakai untuk menyebarkan virus di lokasi baru.
Virus telah berhasil digunakan dalam mengatasi insekta seperti hama ulat kapas (cotton boll worm), ulat kuncup tembakau (tobacco bud worm), lalat pinus Eropa, ulat kol dan ulat alfalfa.
Penggunaan insektisida kimia secara terus menerus untuk membasmi hama serangga dapat menyebabkan hama serangga tersebut menjadi kebal (resisten). Namun, dengan insektisida bakteri yang dibuat secara bioteknologi maka problem resistensi ini dapat diatasi. Selain itu, insektisida bakteri ini tidak berbahaya terhadap lingkungan.
Bakteri yang digunakan untuk membuat insektisida adalah Bacillus thuringiensis. Bakteri ini dapat membunuh ulat pemakan daun, larva kupu, dan lalat. Bacillus thuringiensis ini dapat menghasilkan racun yang disebut protein kristal insektisida (ICP). Racun tersebut menyerang saluran pencernaan hama, sehingga hama berhenti makan, dan akhirnya mati.
Cara pembuatan insektisida ini adalah sebagai berikut :
1. bacillus tadi dikulturkan dalam jumlah besar di tangki fermentor.
2. hasil fermentasi yang berupa ICP ditampung lalu dicampur dengan bahan yang lengket.
3. campuran tadi disemprotkan pada tumbuhan.
Hama yang memakan daun tumbuhan yang telah disemprot akan mati terkena racun bakteri.
Saat ini, ICP telah berhasil diterapkan pada ngengat yang menyerang buah pear, dan hama lain yang mnyerang kol, brokoli, sawi, dan kentang.
Selain disemprotkan, pemakaian lain dari bakteri ini adalah dengan rekayasa genetika. Caranya dengan memindahkan gen penghasil ICP pada bakteri ke plasmid tumor mahkota lalu memasukkan rekombinan tadi ke sel tumbuhan, dengan begitu tumbuhan akan secara aktif menghasilkan ICP sendiri.
Dengan melihat kenyataan yang terjadi pada hewan lain (misalnya insekta), tentu ada pula mikroba yang menyebabkan sakit pada hama tertentu tetapi tidak menyebabkan penyakit kepada makhluk hidup lain. Mikroba ini dapat dikembangbiakkan untuk dijadikan pestisida biologis.
Pada masa sekarang telah dikembangkan untuk diperdagangkan mikroorganisme yang dapat dipakai sebagai pestisida, antara lain :
1. Bacillus populliae untuk mengatasi kumbang Jepang dengan menularkan “penyakit susu”.
2. Bacillus thuringiensis membantu mengatasi larva ngengat dan kupu-kupu perusak.
Mikroorganisme yang diperlukan untuk pengendalian hama ini menginfeksi dan kemudian membunuh hama. Sekarang ini toksin yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dapat dipelihara dalam kultur dan berfungsi untuk memberantas hama.
Virus juga mikroorganisme yang memberi harapan sebagai pemberantas atau pengendalian hama. Virus bekerja lebih efektif daripada bakteri karena bekerja hanya terhadap satu atau beberapa spesies dan tidak merusak organisme lain dalam lingkungannya. Kendala dari pengembangan virus adalah harus dikembangkan pada inang yang hidup, yang berarti kita harus memelihara spesies tersebut.
Akan tetapi sekali dilepaskan di lapangan infeksi itu akan menyebar secara alami dan korban awalnya dapat dipanen dikumpulkan dan dimusnahkan dan dipakai untuk menyebarkan virus di lokasi baru.
Virus telah berhasil digunakan dalam mengatasi insekta seperti hama ulat kapas (cotton boll worm), ulat kuncup tembakau (tobacco bud worm), lalat pinus Eropa, ulat kol dan ulat alfalfa.
Penggunaan insektisida kimia secara terus menerus untuk membasmi hama serangga dapat menyebabkan hama serangga tersebut menjadi kebal (resisten). Namun, dengan insektisida bakteri yang dibuat secara bioteknologi maka problem resistensi ini dapat diatasi. Selain itu, insektisida bakteri ini tidak berbahaya terhadap lingkungan.
Bakteri yang digunakan untuk membuat insektisida adalah Bacillus thuringiensis. Bakteri ini dapat membunuh ulat pemakan daun, larva kupu, dan lalat. Bacillus thuringiensis ini dapat menghasilkan racun yang disebut protein kristal insektisida (ICP). Racun tersebut menyerang saluran pencernaan hama, sehingga hama berhenti makan, dan akhirnya mati.
Cara pembuatan insektisida ini adalah sebagai berikut :
1. bacillus tadi dikulturkan dalam jumlah besar di tangki fermentor.
2. hasil fermentasi yang berupa ICP ditampung lalu dicampur dengan bahan yang lengket.
3. campuran tadi disemprotkan pada tumbuhan.
Hama yang memakan daun tumbuhan yang telah disemprot akan mati terkena racun bakteri.
Saat ini, ICP telah berhasil diterapkan pada ngengat yang menyerang buah pear, dan hama lain yang mnyerang kol, brokoli, sawi, dan kentang.
Selain disemprotkan, pemakaian lain dari bakteri ini adalah dengan rekayasa genetika. Caranya dengan memindahkan gen penghasil ICP pada bakteri ke plasmid tumor mahkota lalu memasukkan rekombinan tadi ke sel tumbuhan, dengan begitu tumbuhan akan secara aktif menghasilkan ICP sendiri.
Pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat Nitrogen (N2) sendiri
Nitrogen merupakan elemen esensial dari protein, DNA, dam RNA. Pertumbuhan tanaman juga sangat dipengaruhi oleh nitrogen ini. Pada tumbuhan tertentu, terutaa polong-polongan, di akarnya sering terdapat akar yang menggelembung, yang disebut nodul. Di dalam nosul ini terdapat bakteri Rhizobium yang bersimbiosis. Bakteri Rhizobium dapat mengikat nitrogen dan mengubah nitrogen menjadi nitrat. Prosese tadi disebut fiksasi nitrogen. Akibat adanya simbiosis ini, tumbuhan polong-polongan tercukupi kebutuhan nitratnya, dan sebaliknya menghasilkan gula bagi bakteri.
Serelia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang mensuplai 50% makanan pokok penduduk dunia. Namun, serelia tidak memiliki bakteri yang dapat memfiksasi nitrogen di akarnya, sehingga kebutuhan nitrogennya dapat diperoleh dari pupuk buatan. Kelebihan pupuk buatan dapat dapat terbilas air dan mencemari air minum dan lain-lain.
Dengan adanya bioteknologi, para ilmuwan mencoba mengembangkan tumbuhan yang akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizobium. Ide ini melibatkan 12 gen nif, yang dapat mengontrol fiksasi nitrogen. Para ilmuwan mencoba menyisipkan gen nif kepada :
1. tumbuhan serelia yang sesuai,
2. bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serelia,
3. plasmid Ti dari Agrobacterium dan kemudian menginfeksi tumbuhan yang sesuai dengan bakteri yang telah direkayasa.
Para ilmuwan memanfaatkan rekayasa genetika untuk mengisolasi gen yang diinginkan kemudian menyisipkannya ke sel organisme lain yang dikehendaki. Dalam penyisipan ini dilibatkan bakteri Agrobacterium tumefaciens untuk memasukkan gen ke sel-sel tumbuhan.
Sel Agrobacterium memiliki untaian DNA yang disebut plasmid Ti [T=tumor, i=including]. Gen yang dikehendaki disisipkan dulu ke plasmid Ti. Tumbuhan yang diinfeksi Agrobacterium mengalami tumor ganas yang disebabkan oleh Ti. Tumor ini disebut crown gall yang sel-sel didalamnya masing-masing mengandung plasmid Ti yang telah disisipkan gen. tumbuhan dapat dikulturkan dari potongan kecil jaringan dari crown gall. Tumbuhan hasil kultur ini telah memiliki sifat yang berbeda karena telah disisipkan gen, jadi sifat gen akan sesuai dengan gen yang disisipkan.
Serelia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang mensuplai 50% makanan pokok penduduk dunia. Namun, serelia tidak memiliki bakteri yang dapat memfiksasi nitrogen di akarnya, sehingga kebutuhan nitrogennya dapat diperoleh dari pupuk buatan. Kelebihan pupuk buatan dapat dapat terbilas air dan mencemari air minum dan lain-lain.
Dengan adanya bioteknologi, para ilmuwan mencoba mengembangkan tumbuhan yang akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizobium. Ide ini melibatkan 12 gen nif, yang dapat mengontrol fiksasi nitrogen. Para ilmuwan mencoba menyisipkan gen nif kepada :
1. tumbuhan serelia yang sesuai,
2. bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serelia,
3. plasmid Ti dari Agrobacterium dan kemudian menginfeksi tumbuhan yang sesuai dengan bakteri yang telah direkayasa.
Para ilmuwan memanfaatkan rekayasa genetika untuk mengisolasi gen yang diinginkan kemudian menyisipkannya ke sel organisme lain yang dikehendaki. Dalam penyisipan ini dilibatkan bakteri Agrobacterium tumefaciens untuk memasukkan gen ke sel-sel tumbuhan.
Sel Agrobacterium memiliki untaian DNA yang disebut plasmid Ti [T=tumor, i=including]. Gen yang dikehendaki disisipkan dulu ke plasmid Ti. Tumbuhan yang diinfeksi Agrobacterium mengalami tumor ganas yang disebabkan oleh Ti. Tumor ini disebut crown gall yang sel-sel didalamnya masing-masing mengandung plasmid Ti yang telah disisipkan gen. tumbuhan dapat dikulturkan dari potongan kecil jaringan dari crown gall. Tumbuhan hasil kultur ini telah memiliki sifat yang berbeda karena telah disisipkan gen, jadi sifat gen akan sesuai dengan gen yang disisipkan.
Kultur jaringan
Pada tahun 1898, ahli fisiologi jerman G. Heberlant mengatakan bahwa setiap sel mempunyai informasi genetika yang lengkap sehingga sel tersebut akan mampu untuk tumbuh dan berkembang menjadi individu baru yang utuh seperti induknya. Kemampuan sel seperti ini disebut totipotensi. Pada tahun 1969, F. C. Steward menguji teori totipotensi dengan mengambil satu sel empelur wortel dan menumbuhkannya sehingga sel tersebut berkembang menjadi tanaman wortel yang utuh.
Adanya sifat totipotensi yang dimiliki setiap sel tumbuhan mendorong para peneliti untuk mengembangkan sel ataupun jaringan dari tumbuhan yang bernilai ekonomi tinggi untuk dijadikan individu baru. Usaha untuk memperoleh individu baru melalui penanaman suatu jaringan dilakukan melalui metode kultur jaringan. Jika individu tersebut berasal dari suatu sel, metode yang digunakan adalah kultur sel. Pelaksanaan metode kultur sel lebih rumit daripada metode kultur jaringan.
Kultur jaringan termasuk ke dalam jenis perkembangbiakan vegetative. Prinsip dasarnya sama dengan menyetek, yaitu memindahkan bagian lain dari suatu tumbuhan, dalam hal ini suatu jaringan, dan membiarkannya tumbuh pada suatu media. Hanya saja bagian yang ditumbuhkan adalah suatu jaringan sehingga anda bisa membuatnya sebanyak yang anda inginkan.
Bagian tumbuhan yang akan dikultur (eksplan) dapat diperoleh dari dari semua bagian tumbuhan seperti pucuk, akar, meristem, bunga, bahkan serbuk sari. Tanaman yang berhasil dikembangbiakkan melalui kultur jaringan sampai saat ini kebanyakan merupakan tanaman sayur dan tanaman hias seperti wortel, tomat, anggrek, dan krisan. Berdasarkan pengalaman di labiratorium tanaman holtikultura tersebut lebih mudah dikultur daripada tanaman keras seperti melinjo dan jati.
Media yang digunakan untuk menumbuhkan eksplan dapat bermacam-macam. Salah satu media yang terkenal adalah medium Skoog dan Murashige. Ke dalam suatu media tersebut dapat juga ditumbuhkan hormone seperti auksin dan sitoksin. Perpaduan antar hormone tersebut akan memicu pertumbuhan akar atau daun sesuai dengan perbandingan konsentrasinya.
Berdasarkan penjelasan-penjelasan di atas terdapat beberapa keuntungan metode kultur jaringan, diantaranya adalah sebagai berikut :
a. eksplan yang dibutuhkan hanya sedikit dan dapat diambil dari seluruh bagian tumbuhan.
b. Sifat genetic tanaman yang dihasilkan tetap, sehingga dapat digunakan dalam pelestarian plasma mutasi.
c. Tidak bergantung pada musim.
d. Dapat waktu singkat dapat diperoleh bibit unggul yang banyak.
e. Diperoleh bibit tanaman yang bebas virus dan penyakit.
f. Dapat menghasilkan metabolis sekunder.
Kultur jaringan tumbuhan relative sudah sering dilakukan dengan tingkat keberhasilan yang tinggi. Namun, kultur jaringan hewan sulit dilakukan. Hal ini disebabkan karena sel atau jaringan hewan dewasa banyak terdapat gen yang tidak aktif (irreversibly switched-off). Tidak aktifnya gen itu terjadi pada tahap awal perkembangan hewan.
Adanya sifat totipotensi yang dimiliki setiap sel tumbuhan mendorong para peneliti untuk mengembangkan sel ataupun jaringan dari tumbuhan yang bernilai ekonomi tinggi untuk dijadikan individu baru. Usaha untuk memperoleh individu baru melalui penanaman suatu jaringan dilakukan melalui metode kultur jaringan. Jika individu tersebut berasal dari suatu sel, metode yang digunakan adalah kultur sel. Pelaksanaan metode kultur sel lebih rumit daripada metode kultur jaringan.
Kultur jaringan termasuk ke dalam jenis perkembangbiakan vegetative. Prinsip dasarnya sama dengan menyetek, yaitu memindahkan bagian lain dari suatu tumbuhan, dalam hal ini suatu jaringan, dan membiarkannya tumbuh pada suatu media. Hanya saja bagian yang ditumbuhkan adalah suatu jaringan sehingga anda bisa membuatnya sebanyak yang anda inginkan.
Bagian tumbuhan yang akan dikultur (eksplan) dapat diperoleh dari dari semua bagian tumbuhan seperti pucuk, akar, meristem, bunga, bahkan serbuk sari. Tanaman yang berhasil dikembangbiakkan melalui kultur jaringan sampai saat ini kebanyakan merupakan tanaman sayur dan tanaman hias seperti wortel, tomat, anggrek, dan krisan. Berdasarkan pengalaman di labiratorium tanaman holtikultura tersebut lebih mudah dikultur daripada tanaman keras seperti melinjo dan jati.
Media yang digunakan untuk menumbuhkan eksplan dapat bermacam-macam. Salah satu media yang terkenal adalah medium Skoog dan Murashige. Ke dalam suatu media tersebut dapat juga ditumbuhkan hormone seperti auksin dan sitoksin. Perpaduan antar hormone tersebut akan memicu pertumbuhan akar atau daun sesuai dengan perbandingan konsentrasinya.
Berdasarkan penjelasan-penjelasan di atas terdapat beberapa keuntungan metode kultur jaringan, diantaranya adalah sebagai berikut :
a. eksplan yang dibutuhkan hanya sedikit dan dapat diambil dari seluruh bagian tumbuhan.
b. Sifat genetic tanaman yang dihasilkan tetap, sehingga dapat digunakan dalam pelestarian plasma mutasi.
c. Tidak bergantung pada musim.
d. Dapat waktu singkat dapat diperoleh bibit unggul yang banyak.
e. Diperoleh bibit tanaman yang bebas virus dan penyakit.
f. Dapat menghasilkan metabolis sekunder.
Kultur jaringan tumbuhan relative sudah sering dilakukan dengan tingkat keberhasilan yang tinggi. Namun, kultur jaringan hewan sulit dilakukan. Hal ini disebabkan karena sel atau jaringan hewan dewasa banyak terdapat gen yang tidak aktif (irreversibly switched-off). Tidak aktifnya gen itu terjadi pada tahap awal perkembangan hewan.
Hormone
Pada tahun 1949, penderita arthritis berhasil disembuhkan dengan hormone steroid kortison. Sejak saat itu, jenis steroid ini digunakan untuk mengobati berbagai penyakit seperti rheumatic, leukemia, anemia, hemafotik, dan beberapa penyakit lain.
Pada tahun 1952, ditemukan kapang Rhizopus arrhizus yang dapat mengubah steroid yang berasal dari sel hewan ataupun tumbuhan menjadi kortison. Jenis-jenis Aspergillus ternyata juga dapat mengubah progesterone (steroid yang berasal dari hewan) menjadi senyawa kortison.
Hormone lain yang sangat dibutuhkan bagi penderita kencing manis (diabetes) adalah hormone insulin. Melalui bioteknologi insulin dapat diproduksi melalui E. coli. Gen manusia yang mengendalikan pembentukan hormone insulin disisipkan ke dalam E. coli. Dengan demikian bakteri ini akan menghasilkan insulin sebanyak yang anda kehendaki.
Pada tahun 1952, ditemukan kapang Rhizopus arrhizus yang dapat mengubah steroid yang berasal dari sel hewan ataupun tumbuhan menjadi kortison. Jenis-jenis Aspergillus ternyata juga dapat mengubah progesterone (steroid yang berasal dari hewan) menjadi senyawa kortison.
Hormone lain yang sangat dibutuhkan bagi penderita kencing manis (diabetes) adalah hormone insulin. Melalui bioteknologi insulin dapat diproduksi melalui E. coli. Gen manusia yang mengendalikan pembentukan hormone insulin disisipkan ke dalam E. coli. Dengan demikian bakteri ini akan menghasilkan insulin sebanyak yang anda kehendaki.
Antibiotic
Pada tahun 1928, Alexander Flemming menemukan bahwa Penicillium notatum menghasilkan zat yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Zat tersebut dinamakan penisilin, yang merupakan antibiotic yaitu suatu zat yang dapat mencegah pembentukan dinding bakteri. Penemuan Flemming ini mendorong penelitian lebih lanjut hingga didapatkan jenis P. chrysogenum yang mampu memproduksi penisilin dengan konsentrasi lebih tinggi daripada P. notatum.
Sampai saat ini sudah didapatkan kurang lebih sekitar seratus juta antibiotic. Berdasarkan molekul kimia keseratus, antibiotic dapat dibagi menjadi empat kelompok, yaitu sebagai berikut : penisilin, tetrasiklin, eritromisin, dan sefalosfurin.
Sampai saat ini sudah didapatkan kurang lebih sekitar seratus juta antibiotic. Berdasarkan molekul kimia keseratus, antibiotic dapat dibagi menjadi empat kelompok, yaitu sebagai berikut : penisilin, tetrasiklin, eritromisin, dan sefalosfurin.
Protein Sel Tunggal
Protein sel tunggal adalah istilah untuk menyebut protein yang berasal dari organisme bersel tunggal atau banyak yang strukturnya sederhana. Protein sel tunggal dapat dibuat dari bakteri, ganggang, kapang berfilamen, maupun khamir.
Pada umumnya PST sudah sering dibuat dari ganggang Chorella, Spirulina, dan Scenedesmus. Sedangkan dari khamir adalah Candida utilis dan dari kapang yang berfilamen adalah Fusarium gramineaum.
Factor-faktor yang merupakan kelebihan PST adalah sebagai berikut.
1. laju pertumbuhan sangat cepat yaitu dalam ukuran jam dan masih bisa ditingkatkan lagi.
2. dapat menggunakan berbagai media atau substrat.
3. produksi PST tidak tergantung iklim dan musim.
4. kandungan proteinnya lebih tinggi dari pada hewan dan tumbuhan.
Mekanisme kerja dalam produksi PST adalah sebagai berikut.
1. penyediaan sumber makanan (substrat) yang mengandung karbon, nitrogen, fosfor, dan unsure-unsur lain.
2. sterilisasi media.
3. pemberian mikroba penghasil PST.
4. pemanenan dengan memisahkan biomassa mikroba dari cairan fermentasi.
5. pemurnian hasil panen.
Protein sel tunggal yang berasal dari kapang berfilamen disebut mikroprotein. Di Amerika Serikat, mikoprotein telah diproduksi secara komersil dengan merek Quorn.
Pada umumnya PST sudah sering dibuat dari ganggang Chorella, Spirulina, dan Scenedesmus. Sedangkan dari khamir adalah Candida utilis dan dari kapang yang berfilamen adalah Fusarium gramineaum.
Factor-faktor yang merupakan kelebihan PST adalah sebagai berikut.
1. laju pertumbuhan sangat cepat yaitu dalam ukuran jam dan masih bisa ditingkatkan lagi.
2. dapat menggunakan berbagai media atau substrat.
3. produksi PST tidak tergantung iklim dan musim.
4. kandungan proteinnya lebih tinggi dari pada hewan dan tumbuhan.
Mekanisme kerja dalam produksi PST adalah sebagai berikut.
1. penyediaan sumber makanan (substrat) yang mengandung karbon, nitrogen, fosfor, dan unsure-unsur lain.
2. sterilisasi media.
3. pemberian mikroba penghasil PST.
4. pemanenan dengan memisahkan biomassa mikroba dari cairan fermentasi.
5. pemurnian hasil panen.
Protein sel tunggal yang berasal dari kapang berfilamen disebut mikroprotein. Di Amerika Serikat, mikoprotein telah diproduksi secara komersil dengan merek Quorn.
Enzim
Enzim lebih banyak dihasilkan oleh kelompok kapang daripada kelompok bakteri. Enzim-enzim yang dihasilkan oleh mikroba ini ada yang termasuk kelompok amylase, protease, dan lipase. Contoh mikroba yang menghasilkan amylase dan protease adalah Aspergillus orizae, dan penghasil lipase adalah Aspergillus niger. Amylase banyak digunakan dalam produksi sirup dan lem, sedangkan protease banyak digunakan dalam industri detergen dan industri daging. Adapun lipase, sesuai dengan sifatnya yang dapat menghidrolisis lemak, banyak digunakan dalam industri susu.
Asam Cuka dan Asam Sitrat
Asam cuka atau yang biasa disebut cuka berasal dari etanol hasil fermentasi anaerob ragi, yang diubah menjadi cuka oleh bakteri asam asetat, misalnya Acetobacter dan Glukanobacter. Adapun asam sitrat merupakan produk kapang jenis Aspergillus niger. Kapang ini akan menghasilkan asam sitrat jika berada pada substrat berupa tets sirup yang mngandung sedikit unsure besi (Fe). Asam yang merupakan unsur pokok pemberi rasa pada semua jenis ini merupakan antioksidan sehingga dapat digunakan untuk mencegah penyakit kanker. Pada industri susu, asam sitrat digunakan pada proses emulsi. Asam sitrat juga digunakan dalam industri pembuatan detergen dan dalam pemindahan belerang dari cerobong asap pabrik.
Kopi dan Coklat
Kopi dan coklat diselubungi oleh selubung getah yang harus dibuang sebelum diproses lebih lanjut. Kedua jenis buah tadi ditimbun bersama-sama agar mikroorganisme seperti jamur dan bakteri dapat tumbuh secara alami. Kedua mikroba tadi dapat memfermentasi getah dan sekaligus mencegah buah kopi dan coklat berkecambah dengan cara membunuh embrio dengan pemanasan 50o C.
Mentega
Dalam pembuatan mentega, mikroorganisme yang digunakan adalah Streptococcus lactis dan Leuconostoc cremoris yang membantu proses pengasaman. Setelah itu susu ditambahkan dengan cita rasa tertentu kemudian lemak mentega dipisahkan. Pengadukan mentega menghasilkan mentega yang siap untuk dikonsumsi.
Keju
Dalam pembuatan keju, kelompok bakteri yang digunakan adalah bakteri asam laktat. Bakteri ini berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat.
Dalam proses pembuatan keju, susu terlebih dahulu dipanaskan 90o C atau dipasteurisasi lalu didinginkan sampai 30o C. kemudian kultur bakteri asam laktat diinokulasi (ditanam). Akibat aktivitas bakteri, pH menjadi turun dan mengakibatkan susu terpisah manjadi dadih padat dan cairan whey. Kemudian ditambahkan enzim rennin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Namun, enzim rennin sekarang telah digantikan dengan enzim buatan yaitu khimosin karena adanya bioteknologi. Whey yang terbentuk diperas lalu digunakan sebagai makanan sapi. Sedangkan dadih yang terbentuk dipanaskan sekitar 32o - 42o C dan ditambahkan garam. Setelah itu dadih ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang.
Dalam proses pembuatan keju, susu terlebih dahulu dipanaskan 90o C atau dipasteurisasi lalu didinginkan sampai 30o C. kemudian kultur bakteri asam laktat diinokulasi (ditanam). Akibat aktivitas bakteri, pH menjadi turun dan mengakibatkan susu terpisah manjadi dadih padat dan cairan whey. Kemudian ditambahkan enzim rennin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Namun, enzim rennin sekarang telah digantikan dengan enzim buatan yaitu khimosin karena adanya bioteknologi. Whey yang terbentuk diperas lalu digunakan sebagai makanan sapi. Sedangkan dadih yang terbentuk dipanaskan sekitar 32o - 42o C dan ditambahkan garam. Setelah itu dadih ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang.
BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi merupakan aplikasi seluruh tubuh organisme atau bagian tubuh dari suatu organisme dalam teknologi untuk menghasilkan sesuatu yang bermanfaat. Dengan kata lain, bioteknologi merupakan pemanfaatan organisme dan agen-agen biologis untuk menghasilkan barang dan jasa demi kepentingan manusia. Hal itu berhubungan dengan pemanfaatan organisme atau komponen selulernya secara terarah dan terkontrol yang melibatkan berbagai multidisiplin ilmu serta merupakan aplikasi terpadu antara mikrobiologi, biokimia, biologi sel, fisiologi, genetika molekuler, rekayasa genetika, dan teknik kimia.
Bioteknologi telah dimanfaatkan di segala bidang, antara lain di bidang industri, kesehatan, pertanian, dan pengolahan lingkungan. Peanfaatan mikroorganisme sebenarnya telah dilakukan sejak dahulu kala. Misalnya, mikroorganisme yang dimanfaatkan untuk membuat roti dan bir. Proses ini sudah ada sejak tahun 6000 tahun sebelum masehi (SM). Selain itu, pemanfaatan ragi untuk membuat roti yang mengembang telah dimulai sejak 4000 tahun sebelum masehi (SM). Namun, baru pada masa sekarang manusia menyadari betapa besarnya potensi bioteknologi. In 1512, tiga bahan kimia yang penting , yaitu aseton, butanol, dan gliserol dapat diperoleh dari bakteri. In 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin dari jamur Penicilium, tetapi produksi secara besar baru dilakukan pada tahun 1944. In 1962, dimulai penggabungan uranium dengan menggunakan bantuan mikroba.
Bioteknologi semakin berkembang setelah kemampuan mikroorganisme melakukan fermentasi berhasil diselidiki. Penelitian mengenai fermentasi dipelopori oleh Louis Pasteur sehingga dia dianggap sebagai Bapak Bioteknonogi. Pada awalnya bioteknologi dikembangkan dalam keadaan yang tidak steril, misalnya pembuata butanol dan aseton menggunakan metode fermentasi yang terbuka terhadap lingkungan sehingga masih terkontaminasi oleh mikroorganisme lain. Sekitar tahun 1940 diperkenalkan teknik sterilisasi kultivasi massa mikroorganisme untuk menjamin bahwa proses biologis tertentu dapat berlangsung tanpa kontaminasi mikroorganisme. Caranya, dengan terlebih dahulu melakukan sterilisasi terhadap media dan bioreactor serta menggunakan perlengkapan yang menghindari masuknya kontaminan sehingga hanya biokatalis yang diinginkan saja yang ada dalam reactor.
Bioteknologi modern mengembangkan biomolekuler dan pengendalian proses dengan menerapkan rekayasa genetika. Rekayasa genetika mreupakan teknologi molekuler untuk mengubah komposisi genetic suatu organisme. Hal ini dapat dilakukan dengan memindahkan gen dari suatu organisme ke organisme lain.
Penerapan bioteknologi modern menghasilkan produk yang lebih ekonomis, sedikit dalam pemakaian energi atau hemat energi, dan lebih aman dibandingkan dengan proses tradisional yang telah ada, serta yang lebih penting lagi yaitu ramah lingkungan. Sebagian besar proses bioteknologi menghasilkan residu yang dapat terurai scara biologis dan tidak beracun. Bioteknologi dalam jangka panjang memberikan suatu harapan atas pemecahan berbagai masalah dan membuka peluang untuk mengembangkan Revolusi Bioindustri.
Beberapa contoh produk bioteknologi, antara lain hormone insulin dalam skala besar, hormon tubuh untuk mengatasi kekerdilan (dwarfisme), antibody monoclonal untuk pertahanan tubuh terhadap kanker, protein untuk pengobatan serangan jantung dan stroke, interferon untuk pengobatan kanker, bahan mentah bagi industri plastic dan mikroba, hormone pertumbuhan untuk produk daging dan susu ternak, mikroba untuk mengekstak logam dari limbah pabrik, tanaman budi daya yang tahan terhadap kekeringan dan penyakit serta dapat membuat pupuk sendiri, dan lain sebagainya.
Bioteknologi telah dimanfaatkan di segala bidang, antara lain di bidang industri, kesehatan, pertanian, dan pengolahan lingkungan. Peanfaatan mikroorganisme sebenarnya telah dilakukan sejak dahulu kala. Misalnya, mikroorganisme yang dimanfaatkan untuk membuat roti dan bir. Proses ini sudah ada sejak tahun 6000 tahun sebelum masehi (SM). Selain itu, pemanfaatan ragi untuk membuat roti yang mengembang telah dimulai sejak 4000 tahun sebelum masehi (SM). Namun, baru pada masa sekarang manusia menyadari betapa besarnya potensi bioteknologi. In 1512, tiga bahan kimia yang penting , yaitu aseton, butanol, dan gliserol dapat diperoleh dari bakteri. In 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin dari jamur Penicilium, tetapi produksi secara besar baru dilakukan pada tahun 1944. In 1962, dimulai penggabungan uranium dengan menggunakan bantuan mikroba.
Bioteknologi semakin berkembang setelah kemampuan mikroorganisme melakukan fermentasi berhasil diselidiki. Penelitian mengenai fermentasi dipelopori oleh Louis Pasteur sehingga dia dianggap sebagai Bapak Bioteknonogi. Pada awalnya bioteknologi dikembangkan dalam keadaan yang tidak steril, misalnya pembuata butanol dan aseton menggunakan metode fermentasi yang terbuka terhadap lingkungan sehingga masih terkontaminasi oleh mikroorganisme lain. Sekitar tahun 1940 diperkenalkan teknik sterilisasi kultivasi massa mikroorganisme untuk menjamin bahwa proses biologis tertentu dapat berlangsung tanpa kontaminasi mikroorganisme. Caranya, dengan terlebih dahulu melakukan sterilisasi terhadap media dan bioreactor serta menggunakan perlengkapan yang menghindari masuknya kontaminan sehingga hanya biokatalis yang diinginkan saja yang ada dalam reactor.
Bioteknologi modern mengembangkan biomolekuler dan pengendalian proses dengan menerapkan rekayasa genetika. Rekayasa genetika mreupakan teknologi molekuler untuk mengubah komposisi genetic suatu organisme. Hal ini dapat dilakukan dengan memindahkan gen dari suatu organisme ke organisme lain.
Penerapan bioteknologi modern menghasilkan produk yang lebih ekonomis, sedikit dalam pemakaian energi atau hemat energi, dan lebih aman dibandingkan dengan proses tradisional yang telah ada, serta yang lebih penting lagi yaitu ramah lingkungan. Sebagian besar proses bioteknologi menghasilkan residu yang dapat terurai scara biologis dan tidak beracun. Bioteknologi dalam jangka panjang memberikan suatu harapan atas pemecahan berbagai masalah dan membuka peluang untuk mengembangkan Revolusi Bioindustri.
Beberapa contoh produk bioteknologi, antara lain hormone insulin dalam skala besar, hormon tubuh untuk mengatasi kekerdilan (dwarfisme), antibody monoclonal untuk pertahanan tubuh terhadap kanker, protein untuk pengobatan serangan jantung dan stroke, interferon untuk pengobatan kanker, bahan mentah bagi industri plastic dan mikroba, hormone pertumbuhan untuk produk daging dan susu ternak, mikroba untuk mengekstak logam dari limbah pabrik, tanaman budi daya yang tahan terhadap kekeringan dan penyakit serta dapat membuat pupuk sendiri, dan lain sebagainya.
Langganan:
Postingan (Atom)