BAB 6

BIOTEKNOLOGI DAN

TEKNOLOGI REPRODUKSI

Pendahuluan

Bioteknologi adalah penggunaan Agen Biologi(biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika) secara terpadu, untuk menghasilkan barang/jasa atau lainnya untuk memenuhi kebutuhan manusia.

Gambar 6.1 Kegunaan Bioteknologi untuk memenuhi kebutuhan manusia

A. Produk-produk Bioteknologia

Bioteknologi konvensional adalah 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.

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi sederhana. Bioteknologi ini mempunyai beberapa manfaat, yaitu:

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

2. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat diciptakan makanan baru yaitu Nata de coco.

3. Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan.

4. Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat karena bioteknologi sederhana tidak banyak membutuhkan biaya sehingga masyarakat kecil bisa melakukannya dan menjual hasilnya untuk keperluan hidup sehari-hari.

Contohnya tempe dan tape. Proses pembuatan tempe dan tape termasuk bioteknologi. Dapatkah kamu membuat tempe dan tape sendiri? Coba kamu lakukan kegiatan berikut.

Sedangkan bioteknologi modern adalah bioteknologi yang menggunakan teknik rekayasa genetika, seperti DNA rekombinan(pemutusan dan penyambungan DNA), dengan cara kultur jaringan, kloning, dan fusi sel. Perhatikan tabel- tabel berikut.

Tabel 6.1 Perbedaan Bioteknologi Konvensional dengan Modern

No.	Karakteristik	Bioteknologi
		Konvensional	Modern
1	Teknik	Fermentasi oleh	rekayasa genetika
	yg digunakan	Mikroorganisme
2	Kertelibatan	Tidak mengubah sifat	Mengubah sifat (proses)
	manusia	(proses)	pada agen biologi
		pada agen biologi	(organisme)
		yang digunakan	yang digunakan
3	Contoh hasil	Tape, tempe,	Insulin dari bakteri,
		alkohol, asam	Tomat tahan lama
		cuka, yoghurt dll	(tomat Favr Savr) dll

Tabel 6.2. Produk-produk bioteknologi konvensional

No.	Produk	Enzim	Bahan	Mikroorganisme
1.	Tempe	Protease	Kedelai	Rhizopus oligosporus
2.	Tauco	Protease	Kedelai	Aspergilus oryzae
3.	Kecap	Protease	Kedelai	Aspegilus soyae
4.	Oncom	Protease	Bungkil kacang	Monillia sitophilia
5.	Yoghurt	Laktase	Susu	Streptococcus thermophilus
6.	Yoghurt	Laktase	Susu	Lactobacillus vulgaris
7.	Keju	Lipase	Susu	Lactobacillus vulgaris
8.	Keju	Lipase	Susu	Lactobacillus lactis
9.	Mentega	Lipase	Susu	Streptococcus lactis
10.	Asinan	Laktase	Kubis	Lactobacillum plantarum

(Sumber: Biology, Mader S.S)

Tabel 6.3 Penyakit Menurun dan Gen Terapinya

No.	Penyakit	Gen yang disisipkan
1.	Hemofili	Faktor VIII
2.	Kanker otak	Interleukin-2
3.	Kanker paru-paru	Antisense ras
4.	AIDS	Selubung protein HIV
5.	Kanker indung telur	Thymidin kinase

Tabel 6.4 Produk-produk bioteknologi modern untuk pengobatan

No.	Nama produk	Kegunaan
1.	Interferon	Melawan infeksi, meningkatkan sistem
		kekebalan
2.	Insulin	Mengontrol kadar gula darah (diabetes
		mellitus).
3.	Vaksin	Meningkatkan kekebalan tubuh
4.	Penicillin	Antibiotika, melawan infeksi oleh bakteri
		atau jamur
5.	Hormon pertumbuhan	Melawan kekedilan, untuk penyembuhan
6.	Beta endorfin	Mengurangi rasa sakit
7.	Activator plasminogen	Melarutkan darah beku, mencegah stroke
8.	Inferleukun 2	Mengaktifkan sistem kekebalan
9.	Antibodi monoklonal	Menyerang dan membunuh sel tumor
		atau kanker
10.	Enzim	Meningkatkan reaksi/biokatalisator baik
		untuk keperluan manusia maupun industri
11.	Protein Hepatitis-B	Vaksin melawan Hepatitis B
12.	Urokinase	Menghilangkan bekuan darah
13.	Gen beta-globulin	Mengobati thalasemia
14.	Erythropoetin	Mengobati anemia, dan merangsang
		pembentukan sel darahan baru

(Sumber: Biology For STMP Volume 1, Azis Nor Azlina Abd, dkk)

B. Rekayasa reproduksi

Rekayasa reproduksi adalah suatu usaha manusia untuk mengembangbiakan makhluk hidup dengan cara rekayasa tahapan-tahapan proses reproduksi yang berlangung 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

Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru.

Gambar 6.2 Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan oleh Steward terhadap tanaman wortel (Daucus carota)

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.

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:

1)Unsur-unsur atau garam mineral:

Unsur makro: C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg.

Unsur mikro:Zn, Mn, Mo, So.

2)Asam amino, vitamin, gula, hormon, dengan perbandingan

tertentu.

3)Media cair; bahan-bahan di atas dicampur akuades.

4)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
Manfaat / Keuntungan Kultur Jaringan

a. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yang singkat

b. Sifat identik dengan induk

c. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki

d. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa

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 tersebut diberi nama Dolly.

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

a. Mengambil sel telur yang ada dalam ovarium domba betina, dan mengambil kelenjar mamae dari domba betina lain.

b. Mengeluarkan nukleus sel telur yang haploid.

c. Memasukkan sel kelenjar mamae ke dalam sel telur yang tidak memiliki nukleus lagi.

d. Sel telur dikembalikan ke uterus domba induknya semula (domba donor sel telur).

e. 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.

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 kamu pelajari dari beberapa aplikasi yang telah dikembangkan oleh manusia, antara lain sebagai berikut.

a. Produksi insulin

`Gambar 6.4 . Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika

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:

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

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

3. 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. Teknologi ini menggunakan metode penyimpanan sperma pada suhu rendah

(-80⁰C sampai -20⁰C ). 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.

a. 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.

b. Sel telur dipertemukan dengan sperma di bawah mikroskop dan diamati sehingga terjadi fertilisasi.

c. Sel telur yang sudah dibuahi tersebut dikembalikan ke dalam tabung.

d. Jika sel telur yang sudah dibuahi disebut zigot. Zigot berkembang dengan baik dan menjadi embrio, maka embrio tersebut akan disuntikkan kembali ke dalam rahim induknya semula.

B Dampak Rekayasa Reproduksi

Rekayasa teknologi tidak semuanya berdampak positif bagi kehidupan manusia maupun bagi makhluk hidup lain dan lingkungan. Teknologi yang diciptakan dengan tujuan untuk memakmurkan umat manusia bisa saja menghancurkan manusia itu sendiri jika tidak diikuti dengan keimanan dan ketaqwaan.

1. Dampak positif rekayasa reproduksi sebagai berikut.

a. Menciptakan bibit unggul.

b. Meningkatkan gizi masyarakat.

c. Melestarikan plasma nutfah.

d. Meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi sesuai

e. dengan keinginan manusia.

f. Membantu pasangan yang kesulitan mendapatkan anak dengan jalan pintas yaitu bayi tabung.

2. Dampak negatif rekayasa reproduksi sebagai berikut.

Pada perbanyakan keturunan dengan kultur jaringan yang memiliki materi genetis yang sama akan mudah

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

b. Dikhawatirkan adanya penyalahgunaan teknologi reproduksi untuk kepentingan pribadi yang merugikan orang lain. Misalnya misi sebuah negara yang hendak menguasai dunia dengan menciptakan prajurit tangguh dengan teknik pengkloningan.

c. Mengganggu proses seleksi alam.kena penyakit.