Bioteknologi

Kali ini kita akan membahas tentang bioteknologi, yang selama masa globalisasi masih berkembang dan terus berkembang. Look and read !!

Rekayasa Reproduksi

Rekayasa Reproduksi adlah usaha manusia untuk mengembangkan makhluk hidup dengan cara rekaya tahap-tahapan proses  reproduksi yang berlangsung secara alami.

Rekayasa reproduksi tidak hanya dilakukan pada tumbuhan dan hewan, tetapi manusia juga bisa dijadikan objek dalam teknologi. Ada beberapa teknik rekayasa reproduksi yang kita kenal, antara lain dengan cara kultur jaringan, kloning, hibridisasi, inseminasi buatan, dan bayi tabung.

1. Kultur jaringan
Pelaksanaan teknik 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.

Kultur jaringan dapat dilakukan secara sederhana, yaitu:

a. Mensterilkan eksplan. Caranya adalah direndam dalam alkohol 70% atau kalsium hipoklorit 5% selama beberapa menit.
b. Gunakan botol atau tabung yang sudah disterilkan, isi dengan media. Masukkan potongan jaringan yang sudah disterilkan di atas media dalam botol. Media yang digunakan terdiri atas:

·         Unsur-unsur atau garam mineral: Unsur makro: C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg. Unsur mikro: Zn, Mn, Mo, So.

·         Asam amino, vitamin, gula, hormon, dengan perbandingan tertentu.

·         Media cair; bahan-bahan di atas dicampur akuades.

·         Media padat; bahan-bahan di atas campur dengan agar-agar.

Media cair dan padat tersebut kemudian disterilkan dengan menggunakan mesin khusus yang disebut dengan autoklaf.

c. Simpan di tempat yang aman pada suhu kamar, tunggu untuk beberapa lama maka akan tumbuh kalus (gumpalan sel baru). Bisa juga selama pemeliharaan dilakukan pengocokan dengan mesin pengocok yang bergoyang 70 kali permenit. Pengocokan dilakukan selama 1,5 - 2 bulan.
Tujuan dari pengocokan adalah untuk merangsang sel-sel eksplan supaya giat bekerja dan memperlancar proses  persiapan zat dan penyebaran makanan merata, serta menjamin pertukaran udara lebih cepat.
d. Kalus yang tumbuh bisa dipotong-potong untuk dipisahkan dan di tanam pada media lain.
e. Kalus tersebut akan tumbuh menjadi tanaman muda (plantlet), kemudian pindahkan ke pot. Jika tanaman tersebut sudah kuat, maka bisa dipindahkan ke media tanah atau lahan pertanian.

Kultur jaringan dapat disimpan dalam suhu rendah sebagai stok atau cadangan. Jika sewaktu-waktu diperlukan, maka jaringan ini dapat diambil dan ditanam. Contoh tanaman yang bisa menjadi objek kultur adalah pisang, mangga, tebu, dan anggrek.

Keuntungan dari 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. 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. Makhluk hidup 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.

Teknologi ini dapat dipelajari dari beberapa aplikasi yang telah dikembangkan oleh manusia, antara lain sebagai berikut:

a. Produksi insulin

Caranya adalah dengan menyambungkan gen pengontrol pembuatan insulin manusia ke dalam DNA bakteri. Kemudian dari hasil penyambungan tersebut akan terbentuk bakteri baru yang mampu menghasilkan hormon insulin manusia. Bakteri ini dipelihara di laboratorium untuk menghasilkan insulin. Insulin yang dihasilkan bisa untuk mengobati penyakit kencing manis.

b. Menciptakan bibit unggul

Rekayasa genetika untuk memperbaiki tumbuhan supaya menjadi lebih baik, yaitu:

·         Pencakokan gen pembentuk pestisida pada tumbuhan sehingga mampu menghasilkan peptisida mematikan hama.

·         Rekayasa tumbuhan yang mampu melakukan fiksasi nitrogen. Teknologi ini mampu membuat tanaman yang bisa memupuk dirinya sendiri.

·         Rekayasa genetika yang mampu menciptakan tanaman yang mampu memproduksi zat anti koagulan.

4. Hibridisasi

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.

5. Inseminasi buatan
Inseminasi buatan adalah pembuahan atau fertilisasi yang terjadi pada sel telur dengan sperma yang disuntikkan pada kelamin betina. Jadi, fertilisasi ini tidak membutuhkan hewan jantan, tetapi hanya membutuhkan spermanya saja.

Inseminasi buatan dilakukan karena bibit pejantan unggul yang hendak dikawinkan dengan bibit betina lokal tidak memiliki waktu masa subur yang bersamaan. Bibit pejantan unggul dikawinkan dengan bibit betina lokal supaya dapat menghasilkan keturunan yang lebih baik.

Teknologi ini menggunakan metode penyimpanan sperma pada suhu rendah (-80° sampai -20°). Jadi, untuk mendapatkan bibit pejantan unggul untuk mengawini bibit betina lokal tidak perlu dengan membawa individunya tetapi cukup dengan membawa spermanya. Hal ini juga memudahkan proses pengiriman dari suatu negara ke negara lain.

6. 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.

Dampak Rekayasa Buatan

v  Dampak positif :

1. Menciptakan bibit unggul

2. Meningkatkan gizi masyarakat

3. Melestarikan plasma nutfah

4. Meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi sesuai dengan keinginan manusia

5. Membantu pasangan yang kesulitan mendapatkan keturunan dengan jalan pintas bayi tabung.

v  Dampak negatif :

1. Pada perbanyakan keturunan dengan kultur jaringan yang memiliki materi genetis yang sama akan mudah terkena penyakit

2. Merugikan petani dan peternak lokal yang mengandalkan reproduksi secara alami

3. Dikhawatirkan adanya penyalahgunaan teknologi reproduksi untuk kepentingan pribadi yang merugikan orang lain

4. Mengganggu proses seleksi alam

BIOTEKNOLOGI

Prinsip-prinsip dari ilmu teknologi untuk memproses materi melalui agen biologi agar dapat meningkatkan nilai tambah. Pemanfaatan biologi untuk kesejahteraan umat manusia. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara menyisipkan sepotong gen yang memiliki sifat tertentu ke dalam sel lain. Contoh : bakteri untuk menghasilkan insulin, memanfaatkan virus untuk menghasilkan vaksin.

 Produk-Produk Bioteknologi

 Bioteknologi konvensional :

Bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa, misalnya jamur dan bakteri yang menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh produk yang diinginkan.

Manfaat bioteknologi konvensional :

a. Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman

b. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat diciptakan makanan baru yaitu nata de coco.

c. Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan

d. Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat.

Bioteknologi Modern :

Bioteknologi yang menggunakan teknik rekayasa genetika, seperti DNA rekombinan yaitu pemutusan dan penyambungan DNA dengan cara kultur jaringan, kloning dan fusi sel (meleburkan sel antara jenis yang berbeda seperti sel manusia dengan sel tikus untuk memproduksi antibodi).

Tanaman hidroponik

Tanaman yang ditanam dengan menggunakan media selain tanah, misalnya pasir, arang sekam, batu apung, batu kali, dan air. Hidroponik ditemukan oleh DR.W.F Geri Che dari Universitas California tahun 1936.

Keuntungan penanaman dengan hidroponik :

a. Tidak menggunakan lahan yang luas

b. Bebas dari serangan hama dan penyakit yang berasal dari dalam tanah

c. Menghasilkan tanaman yang bersih dan bermutu

Contoh tanaman hidroponik : tomat, melon, paprika, dan timun.

Tanaman Aeroponik

Yaitu penumbuhan tanaman dengan membiakkan akar-akarnya bergantung. Pemberian nutrisi dilakukan dengan cara menyemprotkan unsur hara secara periodik. Cara kerja penanaman secara aeroponik tidak jauh beda dengan penanaman secara hidroponik, bedanya hanya terletak pada media tanam. Jika penanaman secara hidroponik menggunakan media tanam berupa air, arang sekam, pasir dan batu, sedangkan penanaman secara aeroponik tidak membutuhkan media padat , hanya cukup dibiarkan bergantung. Contoh tanaman aeroponik : bunga anggrek dan tanaman sayuran. Teknik ini telah banyak dilakukan oleh banyak orang karena caranya yang sederhana dan peralatannya pun mudah didapat